趙 壯

(中交國通公路工程技術(shù)有限公司，河南 南陽 473000)

0 引言

公路工程行業(yè)中，橋梁工程占據(jù)著重要的位置，相比其他工程項目，橋梁是交通運輸較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，無論是橋梁設(shè)計、運營還是施工，都要比其他項目更為復(fù)雜，難度更大。近年來，隨著公路建設(shè)規(guī)模的進一步擴大，大跨度橋梁工程數(shù)目越來越多，橋梁建造難度也隨之加大。21世紀是信息的時代，在橋梁試驗檢測中，為檢驗橋梁工程安全狀況，一定要靈活而廣泛地應(yīng)用信息技術(shù)，才能保障橋梁質(zhì)量。BIM技術(shù)是虛擬建筑模型的簡稱，BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性等特點，在橋梁試驗檢測中的應(yīng)用，可有效提高試驗檢測結(jié)果的準確性，目前，在公路工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用與推廣。

1 BIM技術(shù)的含義

BIM技術(shù)是由Autodesk公司在2002年首次提出的，自BIM技術(shù)問世后，便在建筑工程、管道工程、公路工程等多個行業(yè)得到了廣泛關(guān)注。BIM技術(shù)是建筑信息模型的簡稱，是由充足信息構(gòu)成以支持新產(chǎn)品開發(fā)管理，并可由計算機應(yīng)用程序直接解釋的建筑或建筑工程信息模型，即數(shù)字技術(shù)支撐的對建筑環(huán)境的生命周期管理。BIM技術(shù)是一種數(shù)據(jù)集成技術(shù)，可將各類不同數(shù)據(jù)合理地進行集成，數(shù)據(jù)涵蓋不同格式、不同特點、不同來源等。集成涵蓋邏輯集成、物理集成等。相比CAD，BIM技術(shù)與前者的本質(zhì)區(qū)別在于數(shù)據(jù)集成，只有BIM技術(shù)才能實現(xiàn)建筑過程的數(shù)據(jù)集成，更直觀地反映工程信息化。其特點如表1所示。

表1 BIM技術(shù)特點

表2 BIM技術(shù)流程

2 橋梁承載力評定

依據(jù)BIM技術(shù)，在橋梁承載力評定當中，主要流程如表2所示。

BIM系統(tǒng)中可根據(jù)測點所得校驗系數(shù)，通過系統(tǒng)將所設(shè)闕值以上的測點自動篩選出來，并進行此測點傳感器ID的顯示；經(jīng)BIM模型內(nèi)的可定位傳感器及其他構(gòu)件，向信息數(shù)據(jù)庫傳送評定結(jié)果，如表3所示。

表3 評定信息數(shù)據(jù)庫

在橋梁整個使用周期當中，可在數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲每一次的承載力評定信息，保證評定結(jié)果和數(shù)據(jù)信息表內(nèi)容相符。通過對比分析不同次數(shù)之間的橋梁靜載試驗結(jié)果，若結(jié)果數(shù)據(jù)存在較大偏差，便可直接從BIM數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取信息，同時，還能繪制準確的數(shù)據(jù)變化曲線圖，了解變化情況，以便于維修養(yǎng)護處理。

3 工程概況

本文以某公路預(yù)應(yīng)力混凝土T形鋼構(gòu)橋為研究對象，其結(jié)構(gòu)形式為58 m+3×144 m+58 m，通過BIM技術(shù)建立橋梁承載力評定系統(tǒng)。

3.1 橋梁BIM模型與有限元模型的建立

根據(jù)參數(shù)化設(shè)計法進行橋梁BIM模型的建立，箱梁截面為此橋梁上部結(jié)構(gòu)形式，創(chuàng)建了箱梁族通過參數(shù)化設(shè)計定義構(gòu)件的幾何輪廓，隨后結(jié)合箱梁實際進行頂板和底板弧度、棱角的模擬，沿橋梁縱向，箱梁截面可選擇漸變截面。橋梁BIM模型如圖1所示。

圖1 橋梁BIM模型

通過BIM模型，可自動獲取橋梁的各項數(shù)據(jù)信息，了解橋梁的真實情況。通過ANSYS軟件，建立橋梁有限元模型，如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)換后的橋梁有限元模型

3.2 靜載試驗工況模擬和信息管理

在試驗時間和工況確定的情況下，可通過BIM模型，真實顯示工況下檢測車輛的分布情況。同時，還可實現(xiàn)靜載試驗所用傳感器的準確定位，同時利用ID進行傳感器相關(guān)信息的查詢與使用。

測點傳感器信息的各項應(yīng)用功能均涵蓋于實測信息管理當中，例如信息錄入、上傳、查詢、更新與刪除等。為更詳細地進行分析，決定以工況1-1的應(yīng)變傳感器實測信息管理為研究對象進行分析，見圖3。

1)嚴格按照工程實際，合理采取符合要求的管理應(yīng)變傳感器，并獲取ID，進入管理界面。

2)在對應(yīng)工況欄下，輸入測點實測數(shù)據(jù)，待上傳數(shù)據(jù)完成后，即可直接傳送到數(shù)據(jù)庫進行存儲。

3)通過工況查詢功能，便可查找到之前上傳的信息，并修改或刪除掉錯誤的信息，保證信息記錄的真實性、準確性。

圖3 傳感器信息管理界面

3.3 橋梁承載力評定

結(jié)合靜載試驗記錄信息，例如檢測車所在位置、軸重、軸間距等，進行檢測車靜力效應(yīng)模擬分析，施加豎向荷載，根據(jù)傳感器收集到的信息，在有限模型內(nèi)輸出所需數(shù)據(jù)，如撓度、應(yīng)變等，并由此計算不同傳感器ID下的實際情況。本系統(tǒng)可為了解及掌握橋梁承載力評定的相關(guān)記錄提供方便，為此，本文在分析界面上，選擇了3種不同傳感器ID，對位于橋梁箱梁截面工況1-1的拉應(yīng)變測點分析情況，所得結(jié)果如下。

1)傳感器ID為635915，工況1-1下，理論值為2.31，實測值為1.49，校驗系數(shù)為0.65。

2)傳感器ID為635916，工況1-1下，理論值為2.39，實測值為1.62，校驗系數(shù)為0.68。

3)傳感器ID為633441，工況1-1下，理論值為1.31，實測值為1.23，校驗系數(shù)為0.94。

通過上述分析，計算得到的結(jié)構(gòu)校驗系數(shù)范圍在0.65～0.94，所得結(jié)果均小于規(guī)范值1.0，由此，判定橋梁承載力可滿足使用要求。

4 結(jié)語

橋梁工程的特點為規(guī)模大、投資高、施工周期長，涉及的內(nèi)容相對復(fù)雜，若不能科學(xué)、有效地做好試驗檢測分析，必定會影響工程建設(shè)的整體質(zhì)量。應(yīng)用信息技術(shù)不僅能夠提升效率，更能增強市場競爭力，其中，BIM技術(shù)備受人們關(guān)注，將BIM技術(shù)應(yīng)用到橋梁工程試驗檢測當中，可有效提高試驗檢測結(jié)果的準確性，同時便于查詢以往歷史檢測記錄，為后期養(yǎng)護維修提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。