吴宏波-桥梁工程中BIM技术的研究和应用.pptx

单机此处添加标题,桥梁工程中,BIM,技术的研究和应用,Research and Application of BIM Technology in Bridge Engineering,2017,年,5,月,吴 宏 波,目,录,CONTENTS,规划阶段,BIM,技术应用,BIM application in planning phase,1,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,2,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,3,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,4,卫星云图生成三维地模,常用商业卫星图片数据源：谷歌地球、谷歌地图、天地图、百度地图,谷歌地球：最高清晰度,0.25m,像素分辨率，平面精度,10m,，垂直精度,5m,，为现在市场上最常用卫星图片数据来源,卫星图片建模：模型精度影响因素有照片精度、建模软件算法，其中影响最大的是卫星图片精度。,卫星图片建模技术,Satellite image modeling technology,规划阶段,BIM,技术应用,BIM application in planning phase,桥梁国家工程研究中心无人机建模,无人机拍照操作,针对民用卫星地图精度较低的不足，利用无人机拍照，应用,Contextcapture,软件进行抽模，建立高精度工程场地模型,工程全线工程场地模型由上述高精度工程场地模型和卫星地图模型结合而成,无人机拍照抽模技术,Drone photo modeling technology,规划阶段,BIM,技术应用,BIM application in planning phase,方案比选,通过将工程模型与场地模型、卫星地图相结合，方便工程方案的选择、优化与调整,方案比选,comparison of design project,规划阶段,BIM,技术应用,BIM application in planning phase,方案优化,Project optimization,通过虚拟现实（,VR,）技术，进行方案细节的优化，满足方案美学要求,规划阶段,BIM,技术应用,BIM application in planning phase,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,BIM,协同设计,collaborative design,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,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,BIM,协同设计流程,BIM,与企业信息化架构,参数化建模,Parameter modeling,实现常规标准化桥梁、沉管隧道的参数化，主桥主要构件的参数化,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、批量化完成全线引桥桥梁的设计建模,BIM,参数化快速建模,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,碰撞检查,Collision Detection,设计过程中钢筋及预应力筋的碰撞检测，桥上桥内设施、隧道内机电管线的碰撞检测，以及设计阶段其他构件的干涉检测。,梁内配筋碰撞检测,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,三维模型出二维图纸,3D models to 2D drawings,建立通过剖切、投影等方式生成二维图纸,建模分析一体化,Integrated modeling and analysis,桥梁整体计算：,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,桥梁局部构件计算：,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,整体、局部计算模型,分析软件计算,BIM,模型与计算结合流程,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,建模分析一体化,Integrated modeling and analysis,分析功能,车辆荷载模拟,预应力、收缩徐变模拟,温度荷载分析,施工阶段非线性模拟,成桥阶段非线性模拟,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桥梁三维非线性数值分析软件,OSIS,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,建模分析一体化,Integrated modeling and analysis,建立参数化的桥梁模型，提取设计参数，自动生成计算分析软件,Osis,命令流,Revit,建立桥梁构件族,Dynamo,提取族参数,参数化建模软件,Dynamo,组装桥梁整体模型,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,建模分析一体化,Integrated modeling and analysis,将自动生成的节点、截面等命令流组合，添加边界条件，导入,Osis,进行分析计算,导入,Osis,进行计算,Osis,计算结果,Python,脚本重组,Osis,命令流,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,建模分析一体化,Integrated modeling and analysis,模型参数化修改，自动生成构件命令流,参数化模型,Python,脚本,Osis,命令流,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,建模分析一体化,Integrated modeling and analysis,通过截取局部,BIM,模型，导入有限元软件，添加边界条件，分析局部受力情况,BIM,模型,导入,Ansys,模型,Ansys,计算结果,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,BIM,技术工程实践,BIM project,桥梁：,昭君黄河大桥、平塘大桥、西江大桥、龙口大桥,、厦门第二东通道等,市政：,大连湾跨海交通工程,轨道交通：,佛山地铁二号线方案策划,隧道：,港珠澳大桥沉管隧道、深中通道、小大连湾隧道投标,港珠澳沉管隧道最终接头,昭君黄河特大桥模型,大连湾主桥,VR,视角,综合管廊：,集团特大课题“综合管廊,BIM,技术研发及应用”,深中通道水下地形图及,LOD200,构件图,西江桥模型,龙口,1,号大桥模型,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,装配化钢桥联盟组建,The steel bridge alliance,钢桥联盟致力于打造成为全产业链服务的供给者，标准规范的提升者，机制创新的推动者和迈向高端的引领者,2016,年,11,月,1,日“钢桥联盟”正式成立,贯彻落实国家五大发展理念和供给侧结构性改革要求,强化企业技术创新主体，统筹资源，实现创新驱动全产业链发展的有效途径,国家,层面,响应了交通运输部交公路发,2016115,号文“交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见”,行业,层面,联盟任务及目标,钢桥标准制修订,编制装配化钢桥通用图,核心技术及装备研发,人才培养,创建钢桥科技创新平台,探索“全总包模式”,打通装配化钢桥全产业链，迈向国际高端,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,BIM,技术在装配式钢桥通用图中的应用,BIM technology in steel bridge standard drawing,通用图编制将完全采用,BIM,技术建立结构数字模型,实现,BIM,数字模型与结构仿真分析计算一体化融合，及与下游制造业的,BIM,数字模型软件的融合、对接、转换,通用图的编制成果将以“,BIM,数字模型,+,设计说明,+,图纸目录,+,出图说明”的形式固化与提交,装配化钢桥,系列通用图,钢,-,混组合梁桥,钢板梁桥,钢箱梁桥,钢桁梁桥,钢拱桥,人行天桥,应急临时桥,BIM,模型作为通用图交付标准,基于,BIM,模型打通设计分析一体化,BIM,模型保证全产业链数据畅通,2.,设计阶段,BIM,技术应用,BIM application in design phase,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,基于设计提供的,BIM,模型及施工管理平台解决施工中的控制及管理难题，施工交付,BIM,模型记录施工数据痕迹，作为运维阶段,BIM,模型的初始状态，实现数据的全生命周期流动,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,设计,BIM,模型,构件,自动化生产,数控设备,虚拟拼装,施工模拟,BIM,施工管理平台,数据,4D,施工管理,5D,资源管理,数字化验收,数据,施工数据,模型修正,施工交付,BIM,模型,施工受力,初始变形,初始损伤,施工阶段,数据痕迹,钢结构的加工制造与拼装施工（,1/6,）,Manufacturing of steel structure,BIM,建模,深化设计图纸，精细化,BIM,建模，为工厂制造和安装施工提供数据信息,工厂数字化制造,将,BIM,模型与制造厂共享，输出加工图纸、材料清单及数控文件，直接指导构件的加工制造,工厂拼装或现场施工,将,BIM,模型与施工现场共享，利用模型或模型输出的图纸进行拼装、架设,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,钢结构的加工制造与拼装施工（,2/6,）,Manufacturing of steel structure,钢结构,BIM,三维实体建模出图进行深化设计的过程，其本质就是进行计算机虚拟预拼装，实现“所见即所得”的过程,港珠澳沉管隧道最终接头,tekla,模型（含舾装设备）,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,钢结构的加工制造与拼装施工（,3/6,）,Manufacturing of steel structure,基于,BIM,三维模型，输出数控文件，自动套料排版或人工排版，用于数控机床的自动化下料切割,基于,BIM,技术的数控下料切割,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,钢结构的加工制造与拼装施工（,4/6,）,Manufacturing of steel structure,TEKLA,建立的,BIM,三维模型可自动生成钢结构深化设计详图（整体布置图、零件图、构件图和节段图等）和各种报表，用于施工安装,快速出图功能,整体布置图（本体结构）,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,钢结构的加工制造与拼装施工（,5/6,）,Manufacturing of steel structure,顶板单元图（构件图）,工程量清单,钢筋笼单元,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,钢结构的加工制造与拼装施工（,6/6,）,Manufacturing of steel structure,根据,BIM,三维模型和钢结构施工详图进行分片装配焊接，搭设分段胎架进行分段组装焊接、打磨，探伤检测和相关测试实验，最终整体拼装,焊接、拼装过程,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,混凝土节段预制,Pre-fabricated concrete section,根据,BIM,三维模型，采用液压模板系统进行混凝土节段预制,将生成的节段进行编号，附着二维码进行管理,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,施工模拟,Construction simulation,关键施工工艺的可视化表达，方便业主、设计单位、施工单位进行技术交底,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,虚拟施工,Virtual construction,在施工之前就能看到并了解整个项目施工的过程、结果以及对应的工程量，为实际工程项目施工提供经验和最优的可行方案,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,构件信息管理,Component information management,通过,BIM,模型管理构件信息，快速查询每个桥梁构件的属性信息,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,施工进度管理,Construction schedule management,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，使管理者对工程量及进度影响一目了然,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,施工质量管理,Construction quality management,施工方录入提交构件质量及危险源信息，系统推送至监理方及业主，实现构件与质量信息关联，可以随时查看质量安全信息，提高管理效率,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,施工计量管理,Construction cost management,相对计划和实际进度，计算整个工程、任意,WBS,节点、,3D,施工段或构件在任意时间范围的工程量以及累计工程量，为计量支付提供工程量依据。,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,数字化校验与移交,施工质量复核,Construction quality review,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,竣工数字化交付,digital delivery,施工结束后，将,形成,一个真实反映建筑物的竣工模型,和,包含质量、设备、文档等信息的数据库,，这些将,作为施工成果移交到运维阶段,3.,施工阶段,BIM,技术应用,BIM application in construction phase,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,BIM,模型记录施工中的受力、变形及初始损伤等信息，并基于监控信息实时修正,BIM,模型，解决健康监测模型的准确性问题,基于统一管理平台及运营大数据，实现管养的信息化、智能化,运维阶段,BIM,技术应用方案,BIM application in operate phase,BIM,模型,分析模型,（运维阶段）,施工受力,初始变形,初始损伤,监测,检测,桥梁安全性,自动评估、决策,预警,管养方案,维修加固,模型修正,全寿命周期成本计算及评估,BIM,建养一体化云平台,数据,数据,建养大数据,施工阶段,数据痕迹,桥梁,BIM,建养一体化云平台,Bridge BIM construction-operate integrated cloud platform,应用,BIM,、多源异构数据集成及移动互联技术，建立桥建养一体化平台，实现桥梁全周期的信息共享和动态模拟，进行桥梁运维的准确评估、快速预警和高效决策,桥梁运维,BIM,模型,桥梁实时感知系统,与远程传输系统,数字化,巡检,评估与预警,决策,设计阶段,施工阶段,数据入库,及时感知,自动决策,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,监控大厅,桥梁云,数据中心,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,桥梁,BIM,建养一体化云平台：桥梁国家工程研究中心实施示范,The bridge national engineering research center demonstration,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,将建设期形成的桥梁,BIM,模型与运维护期养护管理信息相融合，形成建养一体化桥梁,BIM,模型,桥梁运维,BIM,模型：融合监测和养护信息的建养一体化模型,Bridge operational BIM model:integrated monitoring and maintenance information,风速仪,温湿度仪,温度计,应变计,运维,BIM,模型,桥梁结构模型,(,结构信息,),监测系统模型,(,荷载、环境、响应,),监测系统参数、传感器位置、采购信息、维护信息,对施工阶段模型进行校核、完善，获得工程验收模型,动态称重系统,GPS+BDS,倾斜角度传感器,缆索振动加速度计,结构振动加速度计,位移计,摄像机,运维模型（嘉绍大桥）,监测系统模型,桥梁模型,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,针对多灾害作用下桥梁工程发生的灾害行为及后果，采用并发采集技术和远程高效传输技术，建立多灾害实时感知与传输子系统、桥梁监测数据库系统，为感知结构响应、预测灾变行为提供数据支撑,桥梁实时感知与远程传输,Bridge real-time perception and remote transmission,桥梁感知及远程传输（嘉绍大桥）,车辆,船撞,风速,波浪,地震,温度,湿度,雨量,振动,变形,应变,索力,支座反力,疲劳,基础冲刷,腐蚀,裂缝,感知系统,荷载与环境,结构局部响应,结构整体响应,位移,转角,温度曲线,刚性铰位移曲线,刚性铰位移曲线,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,建立,智能化巡检运营养护管理系统和移动端,APP,系统,：,实现从数据采集、养护计划、巡查检查、养护检测评定、日常养护、养护工程等的集群工程养护业务全过程的信息化管理,数字化巡检与信息共享子系统架构,数字化巡检与信息共享,Digital patrol and information sharing,数字化巡检与信息共享平台（嘉绍大桥）,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,基于监测数据的桥梁性能评估（嘉绍大桥）,日常决策,专项决策,应急决策,综合决策,月报,季报,年报,荷载与环境,结构响应,人车反响应,良态模式评估,灾害模式评估,实时在线安全预警,综合预警,评估与预警决策,大数据挖掘、识别分析,管理与决策,安全评估与预警,分层综合评定方法：,公路桥梁技术状况评定标准,灾害识别及桥梁灾害响应分析：,利用大数据方法进行管养数据分析挖掘，实现基于监测与检测数据的桥梁性能综合评估,桥梁评估与预警决,Bridge assessment and early warning decision,主梁跨中刚性铰处的纵向位移,主梁跨中刚性铰处的纵向位移变化,主梁最大应力,温度,风速,车辆,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,桥梁全寿命周期成本分析流程,桥梁全寿命周期成本计算及评估,Bridge life cycle cost calculation and evaluation,桥梁全寿命周期成本,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,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,4.,运维阶段,BIM,技术应用,BIM application in operate phase,敬请批评指正！,