CN107818227A - 一种基于bim的桥梁检测信息管理方法及系统 - Google Patents
一种基于bim的桥梁检测信息管理方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,系统包括无损检测模块、动静载测试模块、损伤信息BIM模块、检测车信息BIM模块、传感器信息BIM模块、模型智能转换模块、技术状况评价模块和承载力状态评价模块,可高效、精确地采集各类桥梁检测信息;可实现各类检测信息的规范化记录、集成化管理;采用BIM技术将检测信息转化为三维可视化信息,实现检测信息直观化表达;通过对模型的转换、实测信息的处理和理论值的计算,实现对桥梁技术状况、承载能力等多方面的智能化评价。本发明可改善传统桥梁检测信息管理中存在的信息碎片化、记录不规范、表达不直观、评价不同步等缺陷,为桥梁检测信息管理工作提供了极大帮助。
Description
技术领域
本发明涉及结构安全性检测领域,具体涉及一种基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统。
背景技术
桥梁结构的造价高,使用周期长,在其长达几十、甚至上百年的服役期内,环境腐蚀、材料老化、动静力荷载长期效应、疲劳效应以及突变效应等不利因素的耦合作用,都将不可避免地导致结构损伤累积和抗力衰减,极端情况下甚至会引发灾难性事故。交通运输行业最新统计数据显示,我国有77.92万座公路桥,中小桥占比近90%。大规模的桥梁建设之后,随之而来的是桥梁的运营管理。以保障桥梁服役期内安全性为目标的桥梁检测,既包括了日常的常规巡检,也包含定期的承载力测试等。考虑到大量待检桥梁和繁重的检测任务,规范化、智能化的桥梁检测信息管理与评价系统,对于科学合理地制定桥梁大型检测、维修或加固时间表,保证桥梁安全运营就显得尤为重要。
传统的桥梁检测信息管理方法,主要还是以人工巡检为途径,主观判断为依据,检测报告为载体,从而导致现有的桥梁检测信息管理存在较多缺陷。主要包括:1)信息碎片化,同一份检测报告内的文字、表格、图像的信息关联性较弱,不同检测时间点的多份检测报告也难以自动形成有效的动态分析;2)记录不规范,检测大多通过检测人员主观判断后记录,过多依赖于检测员的个人素质,若标准不够严格统一,易造成记录信息的模糊、缺漏或严重偏差;3)表达不直观,用一维的文字或二维的图像描述的检测信息,经信息反馈后难以准确重现真实状态;4)不能做到同步评价,多类型检测信息经简单记录后,仍有大量信息汇总及综合分析的后续工作。
鉴于上述情况,亟需研发一种可实现信息集成化、记录规范化、表达直观化和评价同步化的桥梁检测信息智能管理方法及系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种可实现信息集成化、记录规范化、表达直观化和评价同步化的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,可广泛适用于各种类型桥梁,能够简便高效、精准规范地管理桥梁检测信息。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明提供一种基于BIM的桥梁检测信息管理方法,包括:
基于BIM平台构建待检测桥梁BIM模型,将其作为桥梁检测信息管理的载体;
通过无损检测技术对桥梁进行巡检,得到包括损伤状况的检测信息;通过传感器和采集仪器进行桥梁静动载试验,得到检测车多工况多级位加载的桥梁测点挠度和应变响应,并记录静动载试验中传感器与检测车的布置方案;
根据所述包括损伤状况的检测信息,基于桥梁损伤的空间位置选择模型网格,选择网格纹理表示损伤类型,选择网格颜色表示损伤等级;
根据所述桥梁静动载试验过程中的检测车信息,按照其实际尺寸、重量信息创建车辆三维模型,通过平面视图完成检测车在桥梁BIM模型的横向及纵向布置,在三维视图实现同步更新,建立信息数据库以记录不同工况和荷载级位的检测车布置方案;
根据所述桥梁静动载试验过程中的传感器信息,创建传感器的BIM模型,完成在桥梁BIM模型三维视图上的传感器空间布置,建立信息数据库以记录不同工况和荷载级位的传感器响应信息,通过传感器编号和时间戳数据信息实现数据间的关联;
将所述桥梁BIM模型自动转换为桥梁有限元分析模型;所述有限元分析模型可满足桥梁静动载试验工况的结构受力分析要求;
根据静载试验各工况下关键测点挠度和/或应变的实测值;并根据静载试验检测车信息和所述桥梁有限元分析模型,分析静载试验工况下桥梁关键测点挠度和/或应变的理论值;基于所述理论值与实测值计算结构校验系数;并根据该系数形成桥梁承载力状况评价;
根据包括损伤状况的检测信息,自动统计储存在不同桥梁构件各类损伤信息,按照《公路桥梁技术状况评定标准》,形成桥梁局部构件及整体技术状况评价。
优选的,所述桥梁BIM模型的创建可以根据桥梁设计阶段模型生成,也可按照建成后桥梁的真实信息创建。
优选的,所述静动载试验中传感器与检测车的布置方案可预先通过分析桥梁模型确定,分析结果可作为静动载试验中传感器与检测车布置的依据。
优选的,所述桥梁损伤根据《公路桥梁技术状况评定标准》分层筛选创建,各类损伤所需记录的属性信息也由此标准界定。
优选的,所述传感器的BIM模型,可根据管理者实际需求,自定义外观信息和内在属性;
优选的,所述传感器的BIM模型具有唯一ID,以此将其与数据库中对应的检测信息相关联。
优选的,所述将所述桥梁BIM模型自动转换为桥梁有限元分析模型,包括BIM模型物理信息自动提取、几何模型自动转换和几何信息与物理信息自动匹配。
优选的,所述物理信息自动提取,实现过程包括:1)需获取构件的图元ID的集合,进而获取图元集合,遍历图元集合中每个图元对象,调用获取材料的函数,得到图元材料ID属性;2)根据获取的材料ID属性,得到含有该属性的图元类,并将图元类转换成材料类。紧接着,根据材料类中结构材质属性ID获取构件图元,并将构件图元类转换成属性集图元类的实例对象,通过属性集图元类的实例对象获取结构材质;3)结构分析所需物理信息可从结构类属性中提取,如弹性模量、泊松比、密度等,经过提取得到的弹性模量、泊松比、密度等物理参数按有限元编程语言的语法格式排列,组成一个字符串对象;4)遍历模型,获取所有构件对象的物理参数信息,将所有同类型构件对象的参数信息整理成字符串对象,并存储到一个集合中;5)遍历该集合,剔除集合中重复的物理信息后,输出集合对象,可提取出整个结构模型所有类型的物理参数信息。
优选的,所述几何模型自动转换,实现过程包括:1)获取BIM模型几何实体,从中提取几何信息并转换成SAT数据格式,然后通过边界表达BREP描述有限元几何实体模型;2)通过调用EXPORT函数完成几何模型BREP实体的输出,调用该函数需传入SAT数据格式选项对象、viewids、几何实体材质编号等参数;3)几何实体材质编号用于将不同结构材质类型的构件分别存储于不同的集合中,viewids是BREP几何实体输出对象的视图ID,SAT数据格式选项用于将筛选的视图对象以SAT格式输出,对于非目标材质的几何对象,通过调用unhide函数进行隐藏处理;4)输出的BREP实体为SAT格式,对SAT文件格式进行解析,获取实体类型、实体材质等信息,并将其编译成有限元软件的命令流格式。
优选的,所述几何信息与物理信息自动匹配功能,实现过程包括:1)赋予自动生成的ANSYS几何模型每一个构件一个体编号,并在Revit模型构件和ANSYS模型几何实体构件间添加一一对应的关联;2)根据Revit模型构件的物理参数不同,赋予构件对应的材质编号,并对同类材质构件计数G1,G2,…,Gm(Gm表示属于第m号材质的构件数);3)按照材质编号顺序,根据Revit模型和ANSYS模型构件的关联性,找出ANSYS模型中具有相同材质属性(即同一材质编号)的构件,赋予其弹性模量、泊松比、密度等物理信息。
本发明还提供一种基于BIM的桥梁检测信息管理系统,包括桥梁检测子系统,用于无损检测过程中采集桥梁技术状况信息,以及荷载试验过程中采集传感器测量信息;信息管理子系统,用于储存、处理、分析并展示采集到的各类桥梁检测信息,连接所述桥梁检测子系统;智能评价子系统,用于根据桥梁检测信息智能生成各类评价结果,连接所述信息管理子系统。
所述桥梁检测子系统包括无损检测模块和动静载测试模块。所述无损检测模块包括利用无损检测技术开展桥梁巡检所涉及的仪器设备,例如红外热像仪检测技术、探地雷达检测技术和声探检测技术等,以检测桥梁损伤状况;所述动静载测试模块包括布置在桥梁关键截面的传感器和传感采集仪器,传感器和采集仪器通过数据线或无线传输连接,以获得检测车多工况多级位加载的桥梁测点挠度和应变响应。
所述信息管理子系统包括损伤信息BIM模块、检测车信息BIM模块和传感器信息BIM模块。
所述损伤信息BIM模块主要用于管理桥梁技术状况信息。该模块存储的检测信息依据《公路桥梁技术状况评定标准》分类,根据构件类型智能设置可选的损伤类别,按照损伤类别设置待输入的损伤信息,桥梁BIM模型空间网格化处理,通过点选模型网格以确定损伤位置,用网格纹理表示损伤类型,网格颜色表示损伤等级。
所述检测车信息BIM模块主要用于桥检车信息的管理。该模块可根据桥梁静动载试验任务,按照实际尺寸、重量创建生成车辆模型,管理者可以完成加载车辆在平面横向、纵向上的布置,并可实现三维视图的同步更新。便于使用者在桥梁BIM模型的三维视图中确认各工况各级荷载布置情况,也可通过查看纵向、横向布置图,获取车辆尺寸及位置信息。
所述传感器信息BIM模块主要用于传感器信息的管理。该模块可在桥梁BIM模型三维视图,形象地记录桥梁静动载试验所涉及的多类传感器(应变仪、挠度仪和加速度仪)的空间位置信息,记录不同工况和荷载级位作用下的传感器响应信息,将含有传感器编号和时间戳的数据信息储存在与之关联的数据库中,以便日后查看、编辑、使用。
所述智能评价子系统包括模型智能转换模块、技术状态评价模块和承载力状态评价模。
所述技术状态评价模块可自动统计所述损伤信息BIM模块中储存的不同桥梁构件各类损伤信息,按照《公路桥梁技术状况评定标准》,形成桥梁局部构件及整体技术状况评价。
所述模型智能转换模块主要用于桥梁BIM模型向桥梁有限元分析模型的自动转换,通过自动提取BIM模型物理信息、自动转换几何模型和模型几何信息与物理信息自动匹配等步骤实现。转换后的有限元分析模型可满足桥梁静动载试验工况的结构受力分析要求。
所述承载力状态评价模块可根据检测车信息BIM模块提供的静载试验检测车信息,基于模型智能转换模块得到的桥梁有限元分析模型,分析静载试验工况下桥梁关键测点挠度和应变的理论值;读取传感器信息BIM模块存储的静载试验工况下关键测点挠度和应变的实测值;基于理论值与实测值计算结构校验系数,并根据该系数形成桥梁承载力状况评价。
本发明一种基于BIM的桥梁检测信息方法及系统至少具有以下优点:
(1)本发明的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,可实现桥梁检测信息集成,既可实现同一时刻的多位置多类型检测信息的静态展示,还可实现同一位置特定类型检测信息在不同时刻的动态比较;
(2)本发明的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,可使检测记录更加规范化,有效减少或避免个人主观导致的记录模糊、错误、缺漏和无效,使检测记录更有效准确;
(3)本发明的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,可使检测表达更加直观化,避免了文字描述无法准确描述损伤信息和传感器位置信息的缺点;
(4)本发明的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,可使检测信息与桥梁状态评趋于同步化,有利于及早发现桥梁病害。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明;但本发明的一种基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统不局限于实施例。
附图说明
图1为本发明实施例的预应力混凝土T型刚构桥实景图;
图2为本发明实施例的桥梁箱梁的Revit模型建模图;
图3为本发明实施例的桥检车的Revit模型创建过程图;
图4为本发明实施例的静载试验桥检车的横向、纵向布置图;
图5为本发明实施例的静载试验桥检车三维空间布置图;
图6为本发明实施例的传感器空间布置图;
图7为本发明实施例的筛选创建桥梁损伤及其三维效果图;
图8为本发明实施例的Revit中构件按材质类别自动获取图;
图9为本发明实施例的ANSYS中对应的结构构件自动生成图;
图10为本发明实施例的全桥模型Y向位移云图;
图11为本发明实施例的箱形梁Y向应力云图;
图12为本发明实施例的基于BIM的桥梁检测信息管理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1所示,本实施例采用某国道上的一座预应力混凝土T型刚构桥进行说明,该桥总长548m(58m+3×144m+58m)。
Autodesk公司Revit软件是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的软件,故本实施例采用该软件建立该桥的BIM模型。参见图2(a)所示,桥梁上部结构采用箱梁截面,箱梁截面几何形状复杂,不能直接利用软件已有的系统族,故采用了创建标准构件族的方式建模。参见图2(b)所示,创建箱梁族可通过参数化设计定义构件几何轮廓,并根据箱梁实际准确模拟顶板、底板的弧度和棱角,箱梁截面沿桥梁纵向采用渐变截面,图2(c)还展示了生成的其中一段主跨箱梁模型。考虑到该桥梁模型存在较多复杂的几何细节,并非由矩形构件组成的简单结构,很适合用于验证BIM模型转换成结构有限元精细模型的可行性。
根据桥检车的主要技术参数,基于Revit软件建立桥检车族,并可自定义车辆的关键参数。参见图3所示,本实施例所建检检车族包括轮距、轴距、后双轴重、总重等参数,管理者按实际所用的车辆信息输入相应参数,Revit软件将自动创建符合参数的桥检车模型。
桥检车的布置采用三维和平面相结合的方式,管理者可以在平面上横向、纵向完成桥检车的布置,三维视图会同步更新,方便管理者查看、编辑。布置完成后,可通过筛选器在三维视图中确认各工况各级布置的大致情况,也可进一步查看其纵向、横向布置图获取具体尺寸、位置信息。参见4所示,本实施例的静载试验工况2的三级加载通过在平面图和立面图上输入、修改各桥检车与参照之间的距离,完成桥检车的横向、纵向布置。参见5所示,三维视图和平面图、立面图是相互关联、同步更新的。
桥梁检测所用的各类传感器的布置方法与桥检车布置相似,但其链接的信息根据实际需求可能更为丰富。除了实验所布装置,其他桥梁监测设备也可以用类似方法创建。各装置设备所需储存的信息也可以自定义,储存在与之关联的数据库中,以便查看、编辑、使用。参见6所示,本实施例的某截面应变测点三维布置图在截面图上完成横向布置后同步生成。
《公路桥梁技术状况评定标准》中的桥梁损伤可根据实际需求、损伤性质、损伤数量或其他条件可进行分类,以网格划分来确定对象的大概位置,以不同的纹理来表示不同类型的指标,以不同颜色来表示评价结果。管理者可从三维模型上直观的发现桥梁各部位有何种类型的损伤,各损伤的具体信息存储在与之链接的数据库中,还可进一步选定损伤来查看其具体信息。参见7所示,本实施例所用桥梁为预应力混凝土梁桥,根据标准将桥梁损伤分为六类,以六种纹理表示;将损伤等级分为五级,从良至差,分别用白、绿、蓝、黄、红表示。本实施例在创建位于桥梁底板的蜂窝麻面损伤时,依次选择桥梁部位(上部结构)—桥梁部件(底板)—损伤类型(蜂窝麻面),再输入系统要求的具体损伤信息(面积)。
本算例以BIM核心建模软件Revit和广泛应用于科研和工程实践的有限元分析软件ANSYS为例,研究基于BIM模型向结构有限元精细模型转换的方法。在Revit软件运行接口程序,随即生成模型的APDL文件。有限元模型在ANSYS软件中按材质编号顺序依次生成,首先生成材质编号为一的结构构件(箱梁构件)、然后依次生成材质编号二(挂梁构件)、材质编号三(桥墩构件)的结构构件直至生成整个结构模型,图8所示为BIM模型中构件按不同材质信息逐项自动提取信息的过程。图9所示为构件几何模型在ANSYS中按材质类型不同逐项生成,并自动完成物理信息的匹配的过程。
图10所示为全桥模型在自重作用下Y向的位移云图,可以看出结构的位移场保持连续。图11所示是一号箱形梁在自重作用下Y向应力云图,根据应力云图可知箱形梁上部翼缘及面板受拉,下部腹板及底板受压。转换生成的有限元模型能体现结构受力特点,并能反映结构构件局部细节受力特性,为结构分析提供可靠的结果。
本发明基于BIM的桥梁检测信息智能管理系统的结构示意图参见图12所示。本发明的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统包括桥梁检测子系统、信息管理子系统、智能评价子系统。所述桥梁检测子系统包括针对桥梁巡检的无损检测模块11和针对桥梁周期性静动载测试的动静载测试模块12;所述信息管理子系统包括对桥梁技术状况信息进行管理的损伤信息BIM模块21,对桥检车信息进行管理的检测车信息BIM模块22,对传感器信息进行管理的传感器信息BIM模块23;所述智能评价子系统包括用于BIM模型与有限元模型转换的模型智能转换模块31,用于评价桥梁状况的技术状况评价模块32和承载力状态评价模块33。
所述无损检测模块11的作用是通过桥梁日常巡检,从而发现并记录桥梁不同构件的局部损伤。检测方法既可采用最传统的人工巡检和简单测量,也可采用更先进的无损检测技术,例如红外热像仪检测技术、探地雷达检测技术和声探检测技术等,可更有效并准确地发现细微损伤或内部损伤。由视频手机无损检测模块11的获得的检测信息直接提供给所述损伤信息BIM模块21,所述损伤信息BIM模块21可实现在桥梁BIM模型上三维定位损伤位置,通过网格纹理表示损伤类型,通过网格颜色表示损伤等级。所述技术状况评价模块32的作用是将所述损伤信息BIM模块21中储存的不同桥梁构件各类损伤信息,按照《公路桥梁技术状况评定标准》,形成桥梁局部构件及整体技术状况评价。
所述动静载测试模块12的作用是通过桥梁静动载试验,主要过程包括在桥梁关键截面布置传感器,通过数据线或无线传输连接传感器和采集仪器,采集在检测车多工况多级位加载的桥梁测点挠度和应变响应。传感器信息BIM模块23的作用是动静载测试相关的传感器信息管理,通过桥梁BIM模型上形象地记录各类传感器(应变仪、挠度仪和加速度仪)的空间位置信息,记录不同工况和荷载级位作用下的传感器响应信息,将含有传感器编号和时间戳的数据信息关联储存在数据库中。所述检测车信息BIM模块22的作用是动静载测试相关的检测车信息管理,可按照实际尺寸、重量创建生成车辆模型,完成加载车辆在桥梁平面横向、纵向的布载及三维视图同步更新。
创建待检测桥梁的BIM模型可以根据桥梁设计阶段模型生成,或按照建成后桥梁的真实信息创建。所述模型智能转换模块31的作用是桥梁BIM模型向桥梁有限元模型的自动转换,通过自动提取BIM模型物理信息、自动转换几何模型和模型几何信息与物理信息自动匹配步骤实现,转换后的有限元分析模型可满足桥梁静动载试验工况的结构受力分析要求。
所述承载力状态评价模块33的功能是根据所述检测车信息BIM模块22提供的静载试验检测车信息,基于所述模型智能转换模块31得到的桥梁有限元模型,分析静载试验工况下桥梁关键测点挠度和应变的理论值,然后读取所述传感器信息BIM模块23存储的静载试验工况下关键测点挠度和应变的实测值,最后基于理论值与实测值计算结构校验系数,并根据该系数形成桥梁承载力状况评价。
本发明一种基于BIM的桥梁检测信息管理方法,具体步骤如下:
基于BIM平台构建待检测桥梁BIM模型,将其作为桥梁检测信息管理的载体;
通过无损检测技术对桥梁进行巡检,得到包括损伤状况的检测信息;通过传感器和采集仪器进行桥梁静动载试验,得到检测车多工况多级位加载的桥梁测点挠度和应变响应,并记录静动载试验中传感器与检测车的布置方案;
根据所述包括损伤状况的检测信息,基于桥梁损伤的空间位置选择模型网格,选择网格纹理表示损伤类型,选择网格颜色表示损伤等级;
根据所述桥梁静动载试验过程中的检测车信息,按照其实际尺寸、重量信息创建车辆三维模型,通过平面视图完成检测车在桥梁BIM模型的横向及纵向布置,在三维视图实现同步更新,建立信息数据库以记录不同工况和荷载级位的检测车布置方案;
根据所述桥梁静动载试验过程中的传感器信息,创建传感器的BIM模型,完成在桥梁BIM模型三维视图上的传感器空间布置,建立信息数据库以记录不同工况和荷载级位的传感器响应信息,通过传感器编号和时间戳数据信息实现数据间的关联;
将所述桥梁BIM模型自动转换为桥梁有限元分析模型;所述有限元分析模型可满足桥梁静动载试验工况的结构受力分析要求;
根据静载试验各工况下关键测点挠度和/或应变的实测值;并根据静载试验检测车信息和所述桥梁有限元分析模型,分析静载试验工况下桥梁关键测点挠度和/或应变的理论值;基于所述理论值与实测值计算结构校验系数;并根据该系数形成桥梁承载力状况评价;
根据包括损伤状况的检测信息,自动统计储存在不同桥梁构件各类损伤信息,按照《公路桥梁技术状况评定标准》,形成桥梁局部构件及整体技术状况评价。
本发明的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,可实现桥梁检测信息集成,既可实现同一时刻的多位置多类型检测信息的静态展示,还可实现同一位置特定类型检测信息在不同时刻的动态比较;可使检测记录更加规范化,有效减少或避免个人主观导致的记录模糊、错误、缺漏和无效,使检测记录更有效准确;可使检测表达更加直观化,避免了文字描述无法准确表达损伤信息和传感器位置信息的缺点;可使检测信息与桥梁状态评趋于同步化,有利于及早发现桥梁病害。可改善传统桥梁检测信息管理方法中存在的信息碎片化、记录不规范、表达不直观、评价不同步等缺陷,为桥梁检测信息管理工作提供了极大帮助,适合推广应用。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的基于BIM的桥梁检测信息管理方法及系统,但本发明并不局限于实施例,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于BIM的桥梁检测信息管理方法,其特征在于,包括:
基于BIM平台构建待检测桥梁BIM模型,将其作为桥梁检测信息管理的载体;
通过无损检测技术对桥梁进行巡检,得到包括损伤状况的检测信息;通过传感器和采集仪器进行桥梁静动载试验,得到检测车多工况多级位加载的桥梁测点挠度和应变响应,并记录静动载试验中传感器与检测车的布置方案;
根据所述包括损伤状况的检测信息,基于桥梁损伤的空间位置选择模型网格,选择网格纹理表示损伤类型,选择网格颜色表示损伤等级;
根据所述桥梁静动载试验过程中的检测车信息,按照其实际尺寸、重量信息创建车辆三维模型,通过平面视图完成检测车在桥梁BIM模型的横向及纵向布置,在三维视图实现同步更新,建立信息数据库以记录不同工况和荷载级位的检测车布置方案;
根据所述桥梁静动载试验过程中的传感器信息,创建传感器的BIM模型,完成在桥梁BIM模型三维视图上的传感器空间布置,建立信息数据库以记录不同工况和荷载级位的传感器响应信息,通过传感器编号和时间戳数据信息实现数据间的关联;
将所述桥梁BIM模型自动转换为桥梁有限元分析模型;所述有限元分析模型可满足桥梁静动载试验工况的结构受力分析要求;
根据静载试验各工况下关键测点挠度和/或应变的实测值;并根据静载试验检测车信息和所述桥梁有限元分析模型,分析静载试验工况下桥梁关键测点挠度和/或应变的理论值;基于所述理论值与实测值计算结构校验系数;并根据该系数形成桥梁承载力状况评价;
根据包括损伤状况的检测信息,自动统计储存在不同桥梁构件各类损伤信息,按照《公路桥梁技术状况评定标准》,形成桥梁局部构件及整体技术状况评价。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的桥梁检测信息管理方法,其特征在于,所述桥梁损伤根据《公路桥梁技术状况评定标准》分层筛选创建,各类损伤所需记录的属性信息也由此标准界定。
3.根据权利要求1所述的基于BIM的桥梁检测信息管理方法,其特征在于,所述传感器的BIM模型具有唯一ID,以此将其与数据库中对应的检测信息相关联。
4.根据权利要求1所述的基于BIM的桥梁检测信息管理方法,其特征在于,所述将所述桥梁BIM模型自动转换为桥梁有限元分析模型,包括BIM模型物理信息自动提取、几何模型自动转换和几何信息与物理信息自动匹配。
5.根据权利要求4所述的基于BIM的桥梁检测信息管理方法,其特征在于,所述物理信息自动提取,包括:5.1)获取需构件的图元ID的集合,进而获取图元集合,遍历图元集合中每个图元对象,调用获取材料的函数,得到图元材料ID属性;5.2)根据获取的材料ID属性,得到含有该属性的图元类,并将图元类转换成材料类;紧接着,根据材料类中结构材质属性ID获取构件图元,并将构件图元类转换成属性集图元类的实例对象,通过属性集图元类的实例对象获取结构材质;5.3)从结构类属性中提取结构分析所需物理参数信息,经过提取得到物理参数按有限元编程语言的语法格式排列,组成一个字符串对象;5.4)遍历模型,获取所有构件对象的物理参数信息,将所有同类型构件对象的参数信息整理成字符串对象,并存储到一个集合中;5.5)遍历该集合,剔除集合中重复的物理参数信息后,输出集合对象,可提取出整个结构模型所有类型的物理参数信息。
6.根据权利要求4所述的基于BIM的桥梁检测信息管理方法,其特征在于,所述几何模型自动转换,包括:6.1)获取BIM模型几何实体,从中提取几何信息并转换成SAT数据格式,然后通过边界表达BREP描述有限元几何实体模型;6.2)通过调用EXPORT函数完成几何模型BREP实体的输出,调用该函数需传入包括SAT数据格式选项对象、viewids和几何实体材质编号参数;6.3)几何实体材质编号用于将不同结构材质类型的构件分别存储于不同的集合中,viewids是BREP几何实体输出对象的视图ID,SAT数据格式选项用于将筛选的视图对象以SAT格式输出,对于非目标材质的几何对象,通过调用unhide函数进行隐藏处理;6.4)输出的BREP实体为SAT格式,对SAT文件格式进行解析,获取包括实体类型和实体材质的信息,并将其编译成有限元软件的命令流格式。
7.根据权利要求4所述的基于BIM的桥梁检测信息管理方法,其特征在于,所述几何信息与物理信息自动匹配,包括:7.1)赋予自动生成的ANSYS几何模型每一个构件一个体编号,并在Revit模型构件和ANSYS模型几何实体构件间添加一一对应的关联;7.2)根据Revit模型构件的物理参数不同,赋予构件对应的材质编号,并对同类材质构件计数G1,G2,…,Gm;7.3)按照材质编号顺序,根据Revit模型和ANSYS模型构件的关联性,找出ANSYS模型中具有相同材质属性的构件,赋予其物理参数信息。
8.一种基于BIM的桥梁检测信息管理系统,其特征在于,包括:无损检测模块、动静载测试模块、损伤信息BIM模块、检测车信息BIM模块、传感器信息BIM模块、模型智能转换模块、技术状况评价模块和承载力状态评价模块;
所述无损检测模块用于通过无损检测技术对桥梁进行巡检,得到包括损伤状况的检测信息;并将所述检测信息上传给所述损伤信息BIM模块;
所述动静载测试模块用于通过传感器和采集仪器进行桥梁静动载试验,得到检测车多工况多级位加载的桥梁测点挠度和应变响应;并将检测车信息上传给所述检测车信息BIM模块;以及,将静动载试验相关的传感器信息、挠度和应变响应上传给所述传感器信息BIM模块;
所述损伤信息BIM模块根据《公路桥梁技术状况评定标准》对包括损伤状况的检测信息进行分类,通过网格纹理表示损伤类型,通过网格颜色表示损伤等级,实现在桥梁BIM模型上三维定位损伤位置;并将不同桥梁构件的各类损伤信息上传给所述技术状况评价模块;
所述技术状况评价模块用于自动统计不同桥梁构件各类损伤信息,按照《公路桥梁技术状况评定标准》,形成桥梁局部构件及整体技术状况评价;
所述检测车信息BIM模块根据所述检测车信息,按照实际尺寸和重量创建生成车辆模型,完成加载车辆在平面横向、纵向上的布置,以及,实现三维视图的同步更新;并将静载试验检测车信息上传给所述承载力状态评价模块;
所述传感器信息BIM模块根据桥梁BIM模型三维视图,记录桥梁静动载试验所涉及的多类传感器的空间位置信息,记录不同工况和荷载级位作用下的传感器响应信息,存储含有传感器编号和时间戳的数据信息;并将静载试验工况下关键测点挠度和应变的实测值上传给所述承载力状态评价模块;
所述模型智能转换模块用于将桥梁BIM模型自动转换为桥梁有限元分析模型;并将桥梁有限元分析模型上传给所述承载力状态评价模块;
所述承载力状态评价模块根据静载试验检测车信息,基于桥梁有限元分析模型,分析静载试验工况下桥梁关键测点挠度和应变的理论值;根据所述理论值与实测值计算结构校验系数,并根据所述结构校验系数形成桥梁承载力状况评价。
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