吴宏波BIM技术在桥梁工程中的应用

吴宏波2016年7月2日中交公路规划设计院有限公司公路长大桥建设国家工程研究中心DJBIMBIMU1概述L如何使BIM技术在桥梁程中最化地体现价值NULLNBIM的价值体现于在工程建设全生命期实现各方信息交流N根据需求，利用BIM技术提高设计、施工和运维管理效率与质量BIMU11设计阶段BIM技术应用2施工阶段BIM技术应用3运维阶段BIM技术应用4软件及标准5发展展望提纲BIMU11设计阶段BIM技术应用LBIM协同设计NULLN通过BIM协同设计系统，将设计人员按专业分工，统一纳入系统进行协同设计，可以提高设计信息流转效率BIMU1LBIM协同设计NULLN协同设计系统管理整个设计流程，并可与企业其他信息管理系统集成，形成设计企业信息化的构架1设计阶段BIM技术应用BIMU1L参数化建模NULLN实现常规标准化桥梁的参数化，复杂特大桥梁主要构件的参数化N建立三维上、下部构件的标准化库，如箱梁、墩身、基础等。根据原始基础资料及线路设计资料，自动化、批量化完成全线桥梁的设计建模1设计阶段BIM技术应用BIMU1L参数化建模NULLN实现桥梁与线路、地形、地质的关联化，通过辅助软件保证设计变更的快速完成，通过将模型和实际环境的融合实现设计方案比选1设计阶段BIM技术应用BIMU1LBIM与计算分析软件结合NULLBIM模型整体、局部计算模型分析软件计算N传统设计中，图纸模型与计算模型相互割裂N研发参数化建模软件，通过参数化建模的方式生成三维模型；同时模型能导入分析软件进行分析计算，实现高效的全桥设计和分析计算过程N将BIM三维模型局部导入有限元计算软件计算，通过计算结果修订三维模型，从而实现建模和分析计算的高效统一BIM模型与计算结合流程NULL1设计阶段BIM技术应用BIMU1Q分析功能NULLN车辆荷载模拟NULLN预应、收缩徐变模拟NULLN温度荷载分析NULLN施阶段非线性模拟NULLN成桥阶段非线性模拟NULLN连续梁、连续刚构计算NULLN斜拉桥内测中NULLN悬索桥内测中NULLQ完成进度NULLL桥梁三维非线性数值分析软件OSISNULL1设计阶段BIM技术应用N自主开发可进行梁桥、斜拉桥、悬索桥各类桥型非线性分析的计算软件BIMU1建模效率高参数化建模，真实高效模拟接头、GINA止水带等沉管隧道构件计算精度高计算精度与国际商业有限元软件一致，且获国内外多家知名单位平行复核验证在港珠澳大桥沉管隧道施工图设计和大连湾初步设计成功应用技术特点应用L沉管隧道结构基础设计集成系统NULL1设计阶段BIM技术应用N自主开发了国内首款沉管隧道专用综合分析软件，解决了沉管隧道结构和基础计算难题BIMU11设计阶段BIM技术应用2施工阶段BIM技术应用3运维阶段BIM技术应用4软件及标准5发展思考提纲BIMU12施工阶段BIM技术应用BIM技术在施工阶段的应用流程钢梁制造BIMU1N钢构件制造体化（1/2）LBIMDXFOU4GDBZM2施工阶段BIM技术应用L制造与预拼装NULL方式一在三维模型软件中导出二维图纸来供实际加工使用方式二应用部分自动化的功能对三维模型进行辅助加工制造，如TEKLASTRUCTURES所具有的自动套料排版功能生成制造输出数据方式三将三维模型以中间数据格式的方式同数控设备进行直接对接，以自动化方式完成对零部件的精确制造。如TEKLASTRUCTURES的DSTV格式就能够同FICEP以及HGG公司所生产的数控设备直接对接BIMU1港珠澳沉管隧道最终接头TEKLA模型2施工阶段BIM技术应用N钢构件制造体化（2/2）BIMU12施工阶段BIM技术应用N钢构件虚拟预拼装构件制造完成后，首先采用三维数字摄影等技术进行实体尺寸的扫描，获取高精度高分辨率的数字模型，制作模拟构件。然后通过仿真检测技术将模拟构件和BIM标准模型进行复模，找出偏差指导修正来辅助制造BIMU12施工阶段BIM技术应用N施艺模拟及辅助计算NULLL4D施过程模拟NULL为关键施工步骤模拟提供可视化解决方案，解决施工中存在的错漏碰；为关键施工步骤模拟提供空间有限元计算几何模型，保证施工安全性BIMU1N施艺模拟及辅助计算NULLBIM可视化交底可直观快速地表达施工步骤。通过BIM技术结合施工作业指导书、施工模拟和现场标准视频进行BIM可视化交底，可大大减少误读，避免质量问题、安全问题，减少返工和整改2施工阶段BIM技术应用BIMU1N施进度管理NULL2施工阶段BIM技术应用将BIM模型附加施工进度计划属性参数，形成4D模型。直观展现计划建造过程，分析实际施工与进度计划的偏差，合理纠偏并调整进度计划，使管理者对变更方案带来的工程量及进度影响一目了然BIMU1N施质量管理NULL2施工阶段BIM技术应用三维模型中附加构件质检要求，验收时通过APP直观查询构件质检要求，并录入质量信息，并传入系统进行统一管理N施质量复核NULL利用三维扫描仪对构筑物进行三维扫描获得目标物点云数据，通过三维模型与点云模型进行对比和可进行外观质量复核。利用探伤仪获得目标物内部缺陷，进行构件质量复核BIMU1设计模型NULL分析模型NULL计算结果NULL模型整合主桥监控NULL临设结构应监控NULL监控数据集成沉降数据NULL形变数据NULL挠度数据NULL支反数据NULL量测数据集成综合分析NULL安全预警NULL安全分析预警N施安全监控与分析NULL2施工阶段BIM技术应用将施工过程中的结构变形和受力监测数据与理论分析结果进行对比，并进行安全预警，形象展示预警位置，提供解决问题的可能技术方案BIMU1N5D程算量NULL2施工阶段BIM技术应用L5D资源管理NULL自动计算整个工程、任意WBS节点在任意时间范围的工程量以及累计工程量；自动计算指定时间段内相应的人力、材料的计划用量和实际消耗量；预测指定日期的资源消耗量，并以此为依据指导采购BIMU1N计量支付NULL2施工阶段BIM技术应用基于施工BIM模型进行计量，保证项目、数量、进度、细目等的准确性；自动生成验收申请报告，并附带相关信息；自动生成计量支付申请报告；动态显示项目的计量支付状态BIMU1N竣数字化交付NULLL精确模型移交NULL在施工结束后，将形成一个真实反映建筑物实际情况的竣工模型和包含质量、物资、设备、文档等多重信息的数据库，这些将同样作为施工成果，形成竣工档案，并移交到运维阶段2施工阶段BIM技术应用BIMU11设计阶段BIM技术应用2施工阶段BIM技术应用3运维阶段BIM技术应用4软件及标准5发展展望提纲BIMU1N建立基于BIM技术的桥梁管养一体化平台，解决全寿命周期的可视化信息共享，实现桥梁精细化、动态化管理N坚持以“全寿命周期内的监管养护”为目标，通过数字化养护，建立桥梁全寿命期的数字化、信息化档案N及时“感知桥梁”，在结构危险萌芽阶段发出预警桥梁建养一体化平台L桥梁BIM建养体化云平台NULL3运维阶段BIM技术应用BIMU1N桥梁感知系统通过检测系统获得桥梁结构的动态响应及环境等数据信息N数据传输系统通过高效数据访问通道，实现数据于广域网中的安全传输N中央大数据存储系统实现桥梁群现场感知信息的中央云存储N虚拟镜像还原系统将各座桥梁现场服务器环境虚拟化还原到数据中心，实现在国家工程中心近端集中管理分析远程数据的需求L桥梁BIM建养体化云平台NULL桥梁现场感知及传输系统中央大数据存储系统专网无线网络现场虚拟镜像还原系统3运维阶段BIM技术应用BIMU1监控大厅云数据中心决策室桥梁远程安全监控桥梁综合分析评估特殊事件应急监管监测数据管理桥梁国家工程研究中心L桥梁BIM建养体化云平台桥梁国家程研究中实施示范NULL3运维阶段BIM技术应用BIMU1N将桥梁关键构件的建设期安全监控信息与运营期养护管理信息相结合，形成桥梁一体化监管，实现桥梁全寿命周期内各种数据分析、管理、共享和信息融合L桥梁BIM管养系统研发NULL桥梁数字建模施工模拟桥梁数字建模施工期施工模拟施工期安全数据信息管理养护期数字化巡检养护养护期远程健康监测桥梁管养决策3运维阶段BIM技术应用BIMU1桥梁数字建模施工期施工模拟施工期安全数据信息管理养护期数字化巡检养护养护期远程健康监测桥梁管养决策远程健康监测施工期信息管理3运维阶段BIM技术应用L桥梁BIM管养系统研发NULLBIMU1桥梁数字建模施工期施工模拟施工期安全数据信息管理养护期数字化巡检养护养护期远程健康监测桥梁管养决策数字化巡检养护桥梁管养决策3运维阶段BIM技术应用L桥梁BIM管养系统研发NULLBIMU1桥梁全寿命周期成本分析流程L桥梁全寿命周期成本计算及评估NULLN桥梁全寿命周期成本输入桥梁基本参数建设期成本参数选择桥型LCC计算成果折现率建设期成本计算管理成本计算专项检测成本计算保险成本计算用户成本计算环境影响成本计算拆除成本计算管理成本参数专项检测成本参数用户成本参数保险成本参数环境影响成本参数拆除成本参数建设期成本管理成本专项检测成本用户成本保险成本环境影响成本拆除成本桥梁全寿命周期成本桥梁全寿命周期成本计算工程项目成本参数养护成本计算养护成本参数养护成本维修成本计算维修成本参数维修成本桥梁整个寿命期内用于桥梁的规划、研究、设计、实验、施工、养护、检测、维修、管理、拆除等各阶段作业所支付的成本总称N桥梁全寿命周期成本折现率计算模型用社会折现率和物价波动水平来表征计算3运维阶段BIM技术应用BIMU11设计阶段BIM技术应用2施工阶段BIM技术应用3运维阶段BIM技术应用4软件及标准5发展展望提纲BIMU1L国内外主要BIM软件NULLTEKLABIMSIGHT清华学NULL4DBIMNULLPROLOGVICOOCEPROJECTWISECONTRUCTSIMNAVIGATORCATIAPIPEDESIGNERWINESTTEKLASTRUCTUREAECOSIMBUILDINGDESIGNERSTAADPROPOWERCIVILPROSTRUCTURESSKETCHBOOKCONSTRUCTWAREBIM360NAVISWORKSREVITFABRICANONROBOTGREENBUILDINGSKETCHUP规划NULL设计NULL施NULL运维NULLBENTLEYFACILINES清华学NULLBIMFIMNULL联达5DNULLSOLIDWORKSENOVIASIMULIADELMIAGEOVIA众智CITYPLANNULLMAGICAD鸿业NULL联达GICDNULL国内NULL国外产品多，国内少NULL设计产品多，管理少4软件及标准BIMU1L国内外主要BIM软件应用分析NULL软件名称适用性局限性REVITAUTODESK软件系统的设计是按照建筑的习惯，以轴网、楼层为建模基础，最适合建筑行业对于长距离路线的建模未进行优化，模型巨大，且不支持并行计算POWERCIVILBENTLEY具有路线功能，涉及到路线和全桥的大方案BENTELY的产品最合适应用于桥梁设计还需进行二次开发CANADASSAULT强项在局部精细化模型，最适合复杂模型建模，可以用于大桥的复杂局部建模不适合长距离，大体量的全桥模型TEKLATRIMBLE最适合于钢结构，主要钢结构加工单位使用，比如振华直接用它出加工图不适合长距离，大体量的全桥模型4软件及标准BIMU1LBIM标准研究NULL参加单位二航院、一公院、二公院、公规院、水规院、铁路院、机场院等涉及专业港航工程、公路工程、隧道工程、桥梁工程、建筑工程、铁路工程、机场工程（公规院承担BIM技术在长大桥梁中的研发及应用）N国外对于BIM数据标准以及应用标准已经有较多研究，形成了较全面的BIM标准体系N国内建筑、市政、铁路等领域均在积极推动标准研究，形成了建筑工程设计信息分类和编码标准、建筑工程设计信息模型交付标准、铁路工程信息模型分类和编码标准、铁路工程实体结构分解指南以及中国市政设计行业BIM实施指南N中国交建在中交集团科技项目“BIM技术在中国交建工程设计中的应用研究”中，按照专业分工由所属各子公司分别进行本专业BIM标准的制定工作4软件及标准BIMU1N结合桥梁BIM技术应用实践，与施工相关需求对接，完成桥梁工程信息模型分类和编码标准、桥梁工程信息模型交付标准初稿，并在实际应用中不断完善标准。企业标准名称内容桥梁工程信息模型分类和编码标准规范构件和信息名称，统一编码，实现桥梁工程全生命周期信息的交换、共享。目的提高信息处理效率，实现计算机自动处理桥梁工程信息模型交付