BIM在城市桥梁管养中的应用研究

2019年4月

Roads and Bridges

道路桥梁建 筑 技 术 开 发

Building Technology DevelopmentBIM在城市桥梁管养中的

应用研究

陈安京1，岳立强1，张宇峰2,3，徐一超2,3

（1.南京市城市道路管理中心，南京 210000；2.在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室，

南京 211112；3.苏交科集团股份有限公司，南京 211112）

［摘 要］以大胜关大桥为例，提出以BIM作为平台载体，实现基于管理系统的设计、施工、运维资料分构件检索，实现桥梁病害的四维记录（病害位置、病害状况、病害修复、检测历史），解决桥梁全寿命周期的可视化信息共享问题，提高城市桥梁运维期各个管养子系统的易用性和实用度。系统平台可实现桥梁运维期信息的融合和可视化展示，更好地推动桥梁养护的信息化、科学化。

［关键词］城市桥梁；运维管理；BIM；实时监测；巡检养护测［中图分类号］TU 201.4；U 412.3　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）08–0110–02

Study of BIM in Urban Bridge Management and Maintenance

Chen An-jing，Yue Li-qiang，Zhang Yu-feng，Xu Yi-chao

［Abstract］Taking Dashengguan Bridge as an example，this paper proposes that BIM be used as platform carrier to realize component retrieval of design，construction，operation and maintenance data based on management system，to realize four-dimensional record of bridge diseases（disease location，disease status，disease repair，detection history），to solve the problem of visual information sharing in the whole life cycle of bridges，and to improve the management and maintenance of urban bridges during the operation and maintenance period.The usability and practicability of the subsystem.The system platform can realize the fusion and visual display of bridge operation and maintenance information，and better promote the informationization and scientificalization of bridge maintenance.

［Keywords］urban bridge；operation and maintenance management；BIM；real-time monitoring；patrol maintenance testing

城市桥梁在运营过程中会受到外部环境的影响，如恶劣意义。天气、重载车辆、交通事故等外在因素，以及桥梁自身结构1 BIM技术的应用材料的逐渐老化，使得桥梁健康状况连年下降。因此，采用

目前较为完整的定义为美国国家BIM标准（NBIMS，

信息化、科学化的手段全面提升运营期城市桥梁管养水平，

National Building Information Model Standard），具体定义为：

是保证交通安全的重要内容。

BIM是以三维数字技术为基础，集成了工程项目各种相关信

伴随着城市桥梁的不断建设和交通运输事业的蓬勃发展，

息的工程数据模型，BIM是对工程项目设施实体与功能特性

城市交通对城市桥梁的通行能力和承载能力要求越来越高，

的数字化表达。这其中包含了三维信息模型、新的信息架构

如何对现有桥梁进行有效养护管理，使其保持完好工作状态、

及组织方式、移动互联网的应用、云技术的应用，甚至物联

延长使用寿命，尤其对于新建桥梁如何实现建设和养护管理

网的应用。换言之，应用BIM 技术就是应用新的信息网络技

并重。

术最大化的支持基础建设，从而达到减少人力、提高质量和

从目前来看，城市桥梁设计、施工、运营全寿命周期信

效率、降低成本，进而增强基础设施美观度和舒适度的目的。

息相互隔断，各阶段桥梁信息传输方式零散。据不完全统计，

交通运输“十三五”发展规划强调公路桥梁建设应坚持

由于重复查找和信息验证导致工程时间浪费超过40%，缺乏统

“创新引领，建养并重”，研发基于BIM 技术的桥梁设计系统，

一行业标准来促进各阶段数据交换。总体来看，当前桥梁全

推动公路桥梁设计技术的升级换代。2015年交通部提出“研

寿命周期的各工作阶段之间数据重复利用率低，各系统之间

发基于BIM的桥梁设计与管养系统”，2016 年交通运输部印

缺乏数据的互动共享。

发的“《交通运输重大技术方向和技术政策》的通知”中也将

因此，本文提出了城市桥梁全寿命周期一体化的思路，

BIM 放在了十大重大技术方向和技术政策之首。2017年交通

结合城市桥梁建设、运维、养护的信息化需求，通过BIM技

运输部办公厅印发的“推进智能交通发展行动计划（2017—

术的应用梳理城市桥梁信息管理内容，对城市桥梁信息管理

2020年）的通知”，明确指出在基础设施智能化方面，推进建

框架和过程进行分析，着重解决目前城市桥梁设计、施工、

筑信息模型（BIM）技术在重大交通基础设施项目规划、设计、

运维全寿命周期普遍存在的建养分离、信息流失和信息孤岛

建设、施工、运营、检测维护管理全生命周期的应用。因此，

等问题。同时，研究并开发了城市桥梁运营期资产管理系统，

将BIM 技术应用于桥梁工程中，解决养护中存在的各方信息

实现城市桥梁全寿命周期内各阶段之间的建设工程信息共享，

化缺乏整合，项目各参与方之间的建设信息共享闭塞等问题，

实现城市桥梁全寿命周期信息的集成与共享，是城市桥梁建

实现桥梁运营期各参与方的协同工作，并实现桥梁养护阶段

设工程信息对运营阶段管理保持透明性和可操作性，对提高

检测、维修数据的连续性及可追踪、监测，为桥梁全生命周

运营期城市桥梁养护管理水平，具有重要的实用价值和现实

期服务，具有重要的意义。

收稿日期：2018–12–10作者简介：陈󰀃安京（1980—），男，江苏南京人，高级工程师，主要研究

方向为道路桥梁运维管理。

2 工程应用

2.1 工程概况

大胜关大桥全长1 080 m，桥梁主桥跨度490 m，桥面宽度

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道路桥梁第46卷第8期

2019年4月

为36 m，4.75 m宽的人行道与非机动车道采用下挂方式设置在主桥两侧，一方面实现人车分流，另一方面也最大限度地降低了“人非车道”的坡度和长度。全桥设计时速为80 km/h，双向6车道。大胜关大桥南边是雨花经济开发区，再往南就是雨花打造的板桥新城；对岸则是河西鱼嘴地区，双向六车道。大胜关大桥的建成加速了板桥新城和主城区之间的资源整合，固改造工作。通过开发养护系统平台及提供对应的数据接口；对桥梁结构养护进行平台级管理，在平台上下发管养任务；决策人员在平台上实时获取桥梁养护数据，及时掌控桥梁关键信息，做出相关决策危机发生时，通过平台快速定位问题根本原因，快速跟踪问题处理进度，及时做出调整。对各管理系统从信息管理层面（微观）重点分析桥梁工程养护阶段凭借交通优势直接促进南京市雨花区经济社会发展，有利于发挥以南京市主城区为龙头的集聚和辐射作用，进一步提升南京市的综合竞争力。2.2 BIM模型建立

将BIM应用到桥梁运维管理中，是桥梁结构和运维管理养护箱结合，建立桥梁ID模型，结合三维可视化手段直观的展示桥梁的状态，结合分级报警即使发现桥梁病害，保证桥梁的正常运营。采用MicroStation系列软件建立大胜关大桥主体结构及其附属设施的三维模型，提供数字化标准，建立统一的数字化存储规范，所有文档都建立统一的ID编码索引，帮助用户快速准确查找、定位相关图文档资料。由于BIM构件包含着大量的参数信息，理论上所有参数均可以用来设置类型，因此构件类型的命名无法形成一个固定长度的标准格式。本模型中，构件名=分部工程–分项工程–一级类型–二级类型。

分部工程命名及编码见表1。

表1 分部工程命名及编码

专业

分部编码上部结构

SBJG桥梁

下部结构XBJG附属结构

FSJG

分项工程（以桥梁专业为例）命名及编码见表2。

表2 分项工程命名及编码

专业

分部

分项编码

预应力混凝土箱梁

起点桩号_终点桩号_YHL上部结构

普通钢筋混凝土箱梁

起点桩号_终点桩号_PHL钢箱梁起点桩号_终点桩号_GHL桥梁

组合梁起点桩号_终点桩号_ZHL

XX型桥墩

桩号_桥墩类型下部结构

立柱起点桩号_桥墩类型_LZ01承台起点桩号_桥墩类型_CT01桩基

起点桩号_桥墩类型_ZJ01

一级类型（以钢箱梁为例）命名及编码见表3。

表3 一级类型命名及编码

分项

一级类型编码

顶板

起点桩号_终点桩号_GXL_TP01钢箱梁

底板起点桩号_终点桩号_GXL_BP01腹板起点桩号_终点桩号_GXL_WP01横隔板

起点桩号_终点桩号_GXL_HP01

二级类型（以钢箱梁顶板为例）命名及编码见表4。

表4 二级类型命名及编码

专业

分部

分项编码

U肋

起点桩号_终点桩号_GXL_TP01_US01桥梁

顶板

板肋起点桩号_终点桩号_GXL_TP01_PS01横向加劲起点桩号_终点桩号_GXL_TP01_TS01竖向加劲

起点桩号_终点桩号_GXL_TP01_VS01

2.3 基于BIM运维管理系统开发

运维平台针对城市桥梁养护检查、评定、维修处治、加

的信息创建、信息加工和存储、信息共享和信息再利用的信息管理过程。也就是说，将桥梁上的具有代表性的构件在运营管理过程中的实时监测信息，以及日常养护和定期养护等一系列数据融入到BIM模型中。这样能使桥梁养护人员更易了解桥梁各构件的历史状态和实时状态，实现实时监测报警触发养护任务，巡检养护结合关联监测数据分析，解决桥梁全寿命周期可视化信息共享问题。

巡检人员接收巡检、管养等日常任务，实现电脑/平板/手机等多种移动终端支持；使用电脑/平板/手机等多种终端的访问平台，查询桥梁有关技术资料；任务结束后，通过电脑（平板/手机）将过程结果数据上传到平台，在系统平台可以查询历史巡检、管养记录等信息。

管理人员制订巡检、管养方案，在平台上下发巡检、管养或维修工单等任务；检查管养记录（是否及时，是否准确），并对相关人员进行考核；对维修工单进行审核，可根据维修前后巡检员提交的现场照片，进行质量监督，做到问题可溯；根据数据及3D模型，传感器预警，及时向管理层发出警告信息；可以快速便简地进行可视化管理。

决策人员在平台上实时获取桥梁健康状况，巡检，养护数据，及时掌控桥梁关键信息，做出相关决策；危机发生时，通过平台快速定位问题根本原因，快速跟踪问题处理进度，及时做出调整；可以配置应急响应预案，由系统自动生成处理任务，并通知到相关负责人员（图1）。

图1 大胜关大桥BIM运维管理平台（计算机截图）

3 结束语

本文整合现有城市桥梁管理系统中存储着的桥梁设计、施工资料、历史检测和实时监测数据，将这些信息以添加链接的形式链接到桥梁BIM模型。桥梁各个构件上的相关病害数据和监测信息都与模型逐一对应，使模型元素带有工程属性和相关文档，提高桥梁病害的发现速度和处置能力。通过建立城市桥梁病害信息采集系统，结合基于BIM技术的模型实现桥梁病害的精确定位。开发病害记录存储模块、病害信息采集模块、病害记录管理模块、用户权限管理模块，突破传统管线管理系统的二维平面静态管理方式，实现对城市桥梁病害的空间分布和新老病害的历史变化记录。

参考文献

[1] 何关培.BIM 在建筑业的位置/评价体系及可能应用[J].土木建筑工程信息技术，2010，2（1）：109–116.[2] CHUCK E，PAUL T，RAFAEL S，et al. BIM HANDBOOK：A Guide to Buingding Information Modeling for Owners，Managers，Designers，Engineers and Contractor[M].Manhattan：John Wiley & Sons，Inc.，2007.[3] 刘晴，王建平.基于 BIM 技术的建设工程生命周期管理研究[J].土木建筑工程信息技术，2010，2（3）：40–45.[4] 李永奎.建设工程生命周期信息管理（BLM）的理论与实现方法[D].上海：同济大学，2007.

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