韋武朗

摘要：文章以BIM、云平臺、物聯(lián)網(wǎng)等先進技術(shù)為基礎(chǔ)，建立橋梁施工監(jiān)控云平臺，解決了制定橋梁BIM實施標準和工程分解結(jié)構(gòu)編碼、基于TEKLA的橋梁快速建模、橋梁模型碰撞檢測和輕量化處理、橋梁施工進度控制可視化等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用等問題，實現(xiàn)了橋梁施工進度控制可視化以及以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的橋梁健康監(jiān)測。

關(guān)鍵詞：橋梁建設(shè);BIM;云平臺;物聯(lián)網(wǎng)

0 引言

近幾十年來，南京大勝關(guān)長江大橋、上海長江大橋等一系列大跨度公路鐵路橋梁相繼建成。但在建設(shè)過程中，存在著如下問題：（1）對于大跨度結(jié)構(gòu)的兩用斜拉橋，在施工過程中有大量的施工要點，涉及高技術(shù);（2）大量的數(shù)據(jù)使得信息的存儲、傳輸和交換變得困難;（3）工程操作復(fù)雜，協(xié)調(diào)溝通困難;（4）施工周期長，過程不可控，對過程和資源的管理是零碎的;（5）橋梁結(jié)構(gòu)形式多樣，加工精度高，制造風(fēng)險大，工藝復(fù)雜。

因此，建立基于BIM、物聯(lián)網(wǎng)、云平臺、移動終端等現(xiàn)代信息技術(shù)和精益管理理念的橋梁建設(shè)監(jiān)控云平臺勢在必行。利用該云平臺可以實時準確地獲取施工信息，集中存儲大量數(shù)據(jù)，模擬復(fù)雜的施工過程，并對數(shù)據(jù)進行分析，以達到預(yù)警、監(jiān)控風(fēng)險源、控制關(guān)鍵面板點的重新劃線、減少危險和質(zhì)量問題的目的。從而大大提高了各合作建筑方的合作效率，對工程的施工進度、工程質(zhì)量、安全和風(fēng)險進行了控制[1-2]。

1 云平臺實現(xiàn)原理

BIM多用于施工前的仿真和指導(dǎo)，對BIM技術(shù)在施工過程中的研究較少。云平臺的核心是BIM技術(shù)，體系結(jié)構(gòu)是云平臺，基礎(chǔ)是傳感技術(shù)，傳輸方式是移動互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控對象是橋梁建設(shè)?；贐IM的云管理平臺可以實時自動跟蹤橋梁施工信息，通過專業(yè)分析數(shù)據(jù)，管理綜合信息，評估和預(yù)警安全風(fēng)險，從而使橋梁施工管理向“施工前預(yù)判、施工中監(jiān)理”的動態(tài)應(yīng)用轉(zhuǎn)變[3-4]。見下頁圖1。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 橋梁BIM應(yīng)用標準

根據(jù)中國鐵路BIM聯(lián)盟頒布的《鐵路工程信息模型EBS和IFD標準》和《鐵路工程分解結(jié)構(gòu)EBS指導(dǎo)意見》，制定了橋梁建設(shè)的BIM建模標準、交付標準和應(yīng)用標準。

橋梁建模的精度和粒度受施工方案的控制，如對需要進行多次澆筑的墩身構(gòu)件應(yīng)進行分段建模。在將其導(dǎo)入云平臺之前，模型屬性應(yīng)該是完整的，如EBS、數(shù)量、材料類型、代碼、地點、里程、圖號等。然后對其進行施工模擬、進度模擬和進度跟蹤管理，保證統(tǒng)計數(shù)據(jù)的準確性。最后，通過軌道及附屬結(jié)構(gòu)的建模，提高橋梁的可視化程度。利用TEKLA軟件建立了橋梁主體模型、橋梁單元模型、鋼筋模型和監(jiān)測模型。

2.2 碰撞檢查與圖形優(yōu)化

橋梁施工中的位置沖突應(yīng)通過目視檢查和碰撞檢查進行確定。位置沖突包括三種類型：

（1）施工中不能調(diào)整的位置沖突，如鋼橋構(gòu)件之間的位置，鋼構(gòu)件、鋼筋與埋件之間的位置等;

（2）施工過程中可調(diào)整的位置沖突，如鋼筋碰撞;

（3）不存在位置沖突，但施工空間不夠。

通過碰撞檢測可以提前發(fā)現(xiàn)碰撞問題，通過設(shè)計變更和圖紙優(yōu)化可以解決碰撞問題，從而消除設(shè)計缺陷帶來的風(fēng)險。同時，可以避免返工，減少時間和精力的消耗，從而降低成本。

2.3 輕量級處理

作為橋梁BIM模型的關(guān)鍵，輕量化處理必須將模型文件減少到源文件的1/10，在保證橋梁模型所包含的屬性和幾何數(shù)據(jù)不丟失的前提下，保證模型文件的高效傳輸和應(yīng)用。流程圖如圖2所示。

利用三維輕量級處理插件，可以簡化BIM模型，這樣做主要有三個目的：（1）在數(shù)據(jù)完整的前提下，對源文件進行了簡化和壓縮;（2）數(shù)據(jù)提取與存儲：所有的屬性數(shù)據(jù)、屬性類型信息、子模型之間的關(guān)系、橋梁元素和部件都可以集中提取并存儲在數(shù)據(jù)庫中;（3）展示與操作：視點切換、縮放、仿形、邊框消隱、透明、貼標、測量。橋梁輕量化建模如下頁圖3所示。

3 基于BIM的管理

為滿足方便管理的需求，應(yīng)建立基于BIM的管理模式和應(yīng)用思路。模型管理如下頁圖4所示。

模型導(dǎo)航應(yīng)通過添加不同橋梁單元的模型和整個橋梁來完成。橋梁模型單元應(yīng)與相應(yīng)的二維圖形相匹配，方便查看不同橋梁單元對應(yīng)的二維圖形。對橋梁模型構(gòu)件的幾何信息、材料性能、電子束散射等性能進行檢測?？梢宰远x保存當前視圖以便下次檢查。

3.1 基于網(wǎng)絡(luò)圖的可視化進度管理

根據(jù)進度網(wǎng)絡(luò)圖的計算原理，以EBS為核心的三維可視化進度管理將條形圖、網(wǎng)絡(luò)圖、三維BIM模型和屬性結(jié)合起來，如圖5所示。

通過比較不同顏色的曲線，可以對特定時間段內(nèi)的實際進度和目標進度進行對比分析，BIM模型可以用來研究工人、機器和材料進度不同的原因。通過網(wǎng)絡(luò)圖進行關(guān)鍵路徑優(yōu)化和進度偏差檢查，加強對項目進度的控制。同時，結(jié)合電子施工日志，該平臺可以對項目工程能力進行檢查，進一步獲取整個橋梁工程的施工進度。

3.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的健康監(jiān)測

移動設(shè)備應(yīng)用程序和服務(wù)器應(yīng)用程序通過集成接口與全站儀、水準儀等監(jiān)控設(shè)備連接，實現(xiàn)結(jié)算的實時采集。同時，可以通過電子施工日志對實時壓力進行跟蹤，實時、準確、及時的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)自動傳輸?shù)皆破脚_，如圖6所示。健康監(jiān)測的三維可視化、實時動態(tài)顯示和超限預(yù)警，有助于幫助工程技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)和分析施工安全隱患，降低工程風(fēng)險。

3.3 移動設(shè)備應(yīng)用

移動設(shè)備的應(yīng)用有助于探討橋梁BIM模型建設(shè)和動畫仿真輔助技術(shù)公開，保證質(zhì)量。將BIM模型導(dǎo)入移動設(shè)備的應(yīng)用程序中，有助于進行現(xiàn)場布置，并與實體進行比較，直觀地找出質(zhì)量問題。通過拍照記錄質(zhì)量缺陷，將所有問題匯總生成整改通知單，用于下發(fā)。因此，工程技術(shù)人員在施工過程中能及時處理問題，加強質(zhì)量控制。施工模板、質(zhì)量控制要點、施工模擬動畫、現(xiàn)場布置等均采用BIM顯示，為現(xiàn)場質(zhì)量控制提供服務(wù)。

3.4 設(shè)計與應(yīng)用

云平臺的設(shè)計和開發(fā)采用了一系列先進的主流技術(shù)，如松耦合的SOA框架、互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺、XML數(shù)據(jù)交互、FLEX等，可以應(yīng)用于各種案例和服務(wù)對象。主要功能包括BIM視圖管理、圖像進度管理、施工監(jiān)控、安全風(fēng)險控制、質(zhì)量管理、圖紙管理、三維技術(shù)講解和綜合展示等，如圖7所示。

在實際應(yīng)用中，該平臺基于BIM，能夠?qū)崟r獲取準確的工程信息。此外，它還可以存儲數(shù)據(jù)和共享數(shù)據(jù)，以提高所有參與者的效率，促進工程進度，降低安全風(fēng)險。其影響可歸納為：

EBS代碼可以與BIM模型集成，從而在BIM模型和EBS代碼之間建立相應(yīng)的關(guān)系，以及建立大跨度橋梁BIM模型的操作準則。通過碰撞檢查，提前發(fā)現(xiàn)影響橋梁質(zhì)量的橋梁預(yù)應(yīng)力鋼碰撞點共160處，并提前對其進行設(shè)計變更，減少了施工返工步驟，節(jié)省了施工工期，保證了施工質(zhì)量?；趫D形輕量級技術(shù)，平臺可以將模型壓縮到1∶50的比例，從而降低了模型應(yīng)用的門檻。BIM平臺集成橋梁健康監(jiān)測信息，如橋梁纜索應(yīng)力、鋼圍堰監(jiān)測、大體積混凝土溫度、樁基沉降等。3個月以來，已采取了178項安全風(fēng)險防范措施?；贐IM的三維集成管理平臺，闡述了關(guān)鍵的施工方法，實時控制安全風(fēng)險，掌握項目的實時進度，并對項目進行嚴格的管理?；贐IM的管理共享平臺提高了所有參與者的日常協(xié)同管理效率，減少了溝通和日常點檢的時間。

4 結(jié)語

結(jié)合BIM、移動互聯(lián)網(wǎng)、云平臺、移動終端等新技術(shù)，規(guī)范性地建成橋梁施工云平臺，能夠?qū)崟r獲取準確的工程信息，合理控制施工過程。基于橋梁施工質(zhì)量、安全、風(fēng)險和進度的三維顯示，實現(xiàn)對橋梁工程動態(tài)狀態(tài)的實時控制。應(yīng)用程序可以按順序分配任務(wù)，并及時發(fā)現(xiàn)問題。該平臺還可以使所有參與者共享信息，共同受益。BIM應(yīng)用程序從靜態(tài)改進為動態(tài)，可提高橋梁建設(shè)工程信息化管理水平和精細化決策能力，逐步實現(xiàn)項目管理的標準化、信息化、精益化。

參考文獻：

[1]杜 亮.BIM技術(shù)在洋縣漢江特大橋施工管理中的應(yīng)用[J].甘肅科技，2016，32（22）：99-101.

[2]陳繼良，張東升.BIM相關(guān)技術(shù)在上海中心大廈的應(yīng)用[J].建筑技藝，2011（Z1）：104-107.

[3]王 威，蔣鳳昌，姜榮斌，等.BIM技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用與發(fā)展[J].泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2017，17（3）：45-49.

[4]劉北勝.基于云渲染的三維BIM模型可視化技術(shù)研究[J].北京交通大學(xué)學(xué)報，2017，41（6）：107-113.