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BIM如何用于桥梁运维养护？北京BIM案例简述

发布于：2021-05-25 16:21:41

首页/BIM专题

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长安街西延新首钢大桥项目地跨门头沟区和石景山区，实现了BIM技术在设计、施工两个阶段的实际应用。主桥结构形式新颖、造型别致，其整体结构体系传力途径、局部结构构造及受力行为均十分复杂，与普通斜拉桥、刚构桥或斜拉-刚构组合结构桥梁相比，其各结构构件空间受力特征更为突出，主塔及加劲梁构件均为三维空间曲面外形布置。

由于大桥主体结构大部分为三维异形构件，仅采用传统的图纸难以准确描述信息，对成桥后的养护也存在较大困难，钢桥在设计、施工阶段均采用了BIM技术，实现三维数字化设计、加工制作和安装，保证了施工精度并降低了施工风险。将前期BIM模型延续到运维养护阶段，是实现大桥在设计、施工到运维BIM全生命周期应用的重要价值体现。

钢结构桥梁养护管理平台的主要功能

针对新首钢大桥的异形构件较多，运维阶段养护管理困难的问题，通过将BIM技术信息化与钢结构桥梁养护管理信息相关联，实现数据信息与BIM模型的联动，开发专用养护管理平台是信息化养护和科学养护的发展趋势。“基于BIM技术的钢结构桥梁养护管理平台”主要功能模块包括：BIM模型在线查看浏览、全桥动静态信息管理、桥梁巡检管理、桥梁检测管理、桥梁养护管理、桥梁健康评估分析、桥梁养护决策和应急管理等，其具有良好的可拓展性，同时也预留有与其他监测管理系统的对接接口。BIM模型在线浏览利用了BIM技术可视化技术，可以使养护人员轻松了解桥梁整体结构和细节构造，便于对养护人员实施培训以及对桥梁进行养护管理工作；全桥动静态信息包含对设计、施工、养护阶段的相关资料内容管理；桥梁巡检管理，包含巡检任务的下发与跟踪，巡检时相关数据的录入与报送，巡检数据的查询和统计等；桥梁检测管理，包含表观检测、定期检测、专项/特殊检测等，可以实现对检测任务实施一整套闭环管理措施；桥梁养护管理，结合规范和桥梁的特殊养护管理需求，包含日常养护、检修保养、巡养一体化、小修工程（周）、大中修工程（设计实施）等多种养护方式；桥梁健康评估分析，其亮点之一是建立了桥梁病害知识库，巡检养护工作发现的病害数据能够上报到病害知识库中。系统能够对知识库中相关数据进行汇总分析，评估桥梁的健康状态，同时，随着大数据的积累，逐步实现对病害问题处理解决方案进行智能化推荐；桥梁养护决策，通过建立智能养护决策养护方案库，实现系统根据知识库中的信息，依据不同病害和病理情况，智能推荐相应的处理方法，方便养护人员在工作中查询和处理相关病害；应急管理，系统能够针对天气类应急（下雪、暴雨、大风等），突发事件（着火、遗撒）及其他应急情况自动通知相关人员并推送相关应急预案供查看。

钢结构桥梁养护管理平台的设计实现

养护管理系统整体基于B/S架构搭建，移动端采用微信小程序形式。使用B/S架构，使用人员无需安装其他额外客户端程序，直接使用浏览器登录系统即可使用。系统采用了数据层，服务层和应用层的三层结构体系。数据层主要包含系统的所有数据来源，如BIM模型、业务数据、设备数据、人员数据等。作为整个系统的核心，服务层承载了系统的所有逻辑业务，如解析BIM模型、管理业务工作流、生成报表和数据交换等。应用层作为与用户直接进行交互的界面，将相关逻辑以各种可视化方式展示给用户并接受用户的输入，反馈用户相关的输出。

钢结构桥梁养护管理平台的应用

为了方便养护人员综合了解新首钢大桥养护工作进行的情况，平台设计了数据大屏页来综合展示养护工作信息。全桥动静态数据信息管理，其中静态数据主要来源于设计阶段产生的设计图纸、方案等设计资料以及施工阶段产生的施工日志、安全质量数据、变更签证等施工资料，因这两部分资料在养护阶段均已经固定不再更改，故称之为静态数据；动态数据主要来源于养护阶段，如巡检数据、养护数据、监测数据等，因这些数据会随着时间动态变化，故称之为动态数据。静态数据在系统初始化之后，通过导入、录入等方式可以直接进入系统，而动态数据则是系统在日常使用过程中，利用PC、手机、PAD、传感器、摄像头等方式不停采集传输至系统中。系统中可随时查看数据，了解桥梁的日常运维养护状态。

对于养护检测等工作，平台利用AI智能进行相关任务的计划制定、分派、跟踪，形成发现问题、处理问题、复核问题、解决问题的闭环解决方案。同时，平台可以将日常发现的各种病害数据形成病害库，利用大数据分析为新发现的病害智能提供处理建议，可有效可靠地处理病害。

通过对桥梁监测及养护数据的分析与处理，结合桥梁所处环境情况的感知，平台还可以在发生突发状况，如着火、遗撒等紧急情况以及发生恶劣天气情况，如雨雪天气等时自动触发相关应急预案，通知相关管理人员，最大限度保证桥梁正常健康。

本文作者：王刚（北京市首都公路发展集团有限公司）

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