CN117473620A - 一种集成bim技术和算法模型的桥梁改造施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，属于建筑技术领域，解决了难以在确保载荷要求的情况下采取造价成本最低的改造方案。本发明采用BIM对待改造桥梁进行建模、分析和多方案加强模拟。计算出待改造桥梁的实际载荷与交通载荷要求的差距，根据差距计算出待改造桥梁各个部位需要进行的加强数据。进一步挑选首次加强的较大损伤位置组合，根据多次不同组合的模拟改造预测整体改造成本与效果，从而根据需求采用最合适的改造方案。本发明通过先在几处薄弱位置加强结构，可以有针对性地提高桥梁的承载能力，进一步优化对整座桥梁的全面改造方案。这可以节省大量的改造成本，特别是对于大跨度桥梁。

Description

一种集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，涉及一种桥梁维护，特别是一种集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法。

背景技术

建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、 可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。

BIM可以用于分析桥梁各部分的强度值。这是BIM在工程领域中的一项重要应用。BIM模型可以包含详细的建筑结构信息，包括桥梁的几何形状、材料属性、构造细节等，这些信息可以用于进行强度分析和结构分析。BIM还可以对桥梁进行模拟设计和模拟分析。

桥梁经过一段时间的使用后可能会出现各种损伤和磨损，如混凝土裂缝、腐蚀、疲劳、钢结构腐蚀等。改造过程通常涉及修复这些损伤，以恢复桥梁的结构完整性和安全性。这可能包括混凝土修复、钢结构防腐蚀、支座更换等工作。还有部分桥梁需要适应更大的交通荷载，例如更重的车辆或更高的交通密度。桥梁改造可以包括增加桥梁的承载能力，这可能需要加固结构、增加支撑、更换梁、梁底部加固等。

要评估桥梁的安全性和性能，需要对桥梁的各项应力值进行计算和分析，确保它们在允许的范围内。如果应力值超出了材料的承受能力，就可能导致结构的损坏或破坏，因此必须采取措施来加固或重新设计桥梁。现有的桥梁改造方案仅为简单的计算出桥梁各部分需要加强的结构特征，但桥梁改造往往是整体的多点位置改造，且不同改造位置之间的距离关系、载荷平衡关系、应力分布关系，改造的方案具有很多种组合方式和具体参数调整方式，因改造组合方式和改造次序在一定范围内发生变化，从而具体采用哪种改造方案影响整体改造成本和效果。现有桥梁改造方案缺乏在该方面的研究，从而难以在确保载荷要求的情况下采取造价成本最低的改造方案。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，包括以下步骤：

S1、通过测量与检测获取改造桥梁的施工基础信息参数，并获取改造桥梁的交通荷载要求，根据交通荷载要求、改造桥梁类型及改造桥梁总跨度，设计出桥梁的标准应力分布；

S2、输入上述施工基础信息参数建立BIM改造桥梁模型，通过BIM对改造桥梁进行有限元分析和载荷分析，通过有限元分析获取改造桥梁的实际应力分布，将实际应力分布中的每部分实际应力值与标准应力分布中的每部分标准应力值进行比较，沿总跨度求取改造桥梁各位置的应力差值；

S3、沿总跨度将改造桥梁划分成若干单元长度，依次选出每单元长度内至少一处应力差值最大位置，通过BIM计算出每个应力差值最大位置对应的加强结构参数；

S4、在BIM改造桥梁模型中选取若干应力差值最大位置，并一一对应模拟增加由BIM计算的加强结构，进一步在若干应力差值最大位置模拟加强后，计算其余应力分布；经过N次迭代选择不同组合的应力差值最大位置加强模拟，对应计算出N次不同其余应力分布；

S5、在N次迭代运算中挑选应力分布与实际应力分布总体变化最小的一组，将最小的一组应力分布所对应的若干应力差值最大位置选择组合作为最节省改造加强方案。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S1中，施工基础信息包括测量改造桥梁的结构参数，施工基础信息还包括检测桥梁的材料参数、风化侵蚀参数。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S1中，交通荷载要求至少包括对通车类型、荷载等级、轴重、轴距、车道数量的最高标准。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S2中，有限元分析包括建立有限元模型、求解分析和分析结果，建立有限元模型具体将改造桥梁的几何形状和结构细节转化为有限元模型；求解分析具体通过求解有限元模型，计算出每个有限元上的应力、应变、位移参数。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S3中，应力差值的大小根据等级划分，最大等级的应力差值为最大差值范围。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S4中，选择应力差值最大位置的数量范围是3处位置至总体应力差值位置的1/3。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S4中，加强结构具体为加强筋、墩和/或悬挂索；加强结构参数为加强筋的材质、面积、长度、厚度、形状，墩的材质、形状、直径，悬挂索的材质、长度、直径、数量、密度。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S2中，实际应力值包括弯曲应力、剪切应力、压应力、拉应力、剪切变形、挤压应力。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，步骤S2中，有限元分析将BIM改造桥梁模型划分成有限个单元，在每个单元内进行最大载荷施加模拟，并记录最大载荷所影响的单元范围，通过BIM计算出每个单元的最大应力，再通过有限元分析将每个单元的最大应力组合形成改造桥梁的实际应力分布；

步骤S3中，交通荷载与每个单元的最大载荷求取载荷差值，BIM根据载荷差值与应力差值的比值计算出加强结构的截面积，再以最大载荷所影响的单元范围作为加强结构的平面面积，通过截面积与平面面积获得加强结构模拟实体；

步骤S4中，将加强结构模拟实体增加在对应的应力差值最大位置，形成模拟增强的改造结构。

由于在桥梁上模拟出几处加强部位，这几处加强部位对其周围一定范围内形成强度支撑影响，由此改变了整体桥梁的应力分布，不同的位置和不同数量的加强方案对整体桥梁的初步改造形成不同的影响。

在上述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法中，N次迭代运算包括以下步骤：

首先确定任意3个应力差值最大位置作为迭代的起点，并对这3个应力差值最大位置进行加强模拟，直至全部应力差值最大位置均以3个数量组合完成加强模拟；再以任意4个应力差值最大位置进行加强模拟，直至全部应力差值最大位置均以4个数量组合完成加强模拟；由此直至组合数量达到总体应力差值位置数量1/3的自然数，共进行N次加强模拟后，对应N次应力分布。

采用迭代运算既为了将全部组合形式均进行运算，从而避免运算遗漏或重复。

本施工工法的作用原理为：采用BIM对待改造桥梁进行建模、分析和多方案加强模拟。计算出待改造桥梁的实际载荷与交通载荷要求的差距，根据差距计算出待改造桥梁各个部位需要进行的加强数据。进一步挑选首次加强的较大损伤位置组合，根据多次不同组合的模拟改造预测整体改造成本与效果，从而根据需求采用最合适的改造方案。

与现有技术相比，本集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法具有以下有益效果：

1、精确性和可靠性提高：通过BIM技术和算法模型分析，可以更准确地模拟桥梁的实际应力分布和结构性能，而不是仅依赖于传统的经验性设计方法。这提高了改造方案的精确性和可靠性。

2、节省成本：通过先在几处薄弱位置加强结构，可以有针对性地提高桥梁的承载能力，进一步优化对整座桥梁的全面改造方案。这可以节省大量的改造成本，特别是对于大跨度桥梁。

3、延长寿命：通过优化加强结构方案，可以延长桥梁的使用寿命，减少维护和修复的频率和成本。这有助于提高桥梁的可持续性。

4、提高安全性：加强薄弱位置可以显著提高桥梁的结构安全性，减少了潜在的结构破坏或倒塌风险，从而保护了交通和行人的安全。

5、可持续性和环保：通过减少不必要的改造，降低了资源浪费，有助于减少环境影响，符合可持续发展的原则。

6、提高效率：使用BIM技术和算法模型可以自动化许多分析和计算过程，提高了工程师和设计师的工作效率，缩短了项目完成时间。

7、个性化设计：该工法允许根据不同桥梁类型、总跨度和应力分布情况定制改造方案，满足特定桥梁的需求，提高了改造的个性化程度。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，包括以下步骤：

S1、通过测量与检测获取改造桥梁的施工基础信息参数，并获取改造桥梁的交通荷载要求，根据交通荷载要求、改造桥梁类型及改造桥梁总跨度，设计出桥梁的标准应力分布；

不同类型的桥梁结构对交通载荷的响应不同。悬索桥、梁桥、拱桥等结构在面对荷载时具有不同的特性，因此需要根据桥梁的类型进行考虑。桥梁的总跨度越大，其结构受到的弯矩和剪力等荷载也越大。因此，总跨度是一个重要的设计参数，直接影响桥梁对交通载荷的承载能力。综上，在已知交通荷载要求、改造桥梁类型及改造桥梁总跨度的前提下，通过现有的计算方式可得出相应类型桥梁的各部分标准应力参数，以作为改造桥梁的目标参数。

S2、输入上述施工基础信息参数建立BIM改造桥梁模型，通过BIM对改造桥梁进行有限元分析和载荷分析，通过有限元分析获取改造桥梁的实际应力分布，将实际应力分布中的每部分实际应力值与标准应力分布中的每部分标准应力值进行比较，沿总跨度求取改造桥梁各位置的应力差值；

BIM模型可以与有限元分析软件集成，这些软件可以对桥梁的各个部分进行详细的强度和应力分析。这包括对桥体的梁、墩、拱、悬挂索等构件的应力、变形、位移等参数的计算。限元分分析结果包括桥梁在不同荷载情况下的应力分布、位移、挠度等信息。这些结果可以用于评估桥梁的结构性能，确定是否满足设计要求，以及优化设计方案。BIM可以用于模拟不同类型的荷载（静载和动载）对桥梁的影响，包括车辆荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载等。BIM模型与BIM数据分析均为现有BIM软件的已有功能，故其具体建模与分析过程均不进行详细描述。

S3、沿总跨度将改造桥梁划分成若干单元长度，依次选出每单元长度内至少一处应力差值最大位置，通过BIM计算出每个应力差值最大位置对应的加强结构参数；

S4、在BIM改造桥梁模型中选取若干应力差值最大位置，并一一对应模拟增加由BIM计算的加强结构，进一步在若干应力差值最大位置模拟加强后，计算其余应力分布；经过N次迭代选择不同组合的应力差值最大位置加强模拟，对应计算出N次不同其余应力分布；

通过加强薄弱位置，可以提升桥梁的整体结构强度和刚度，增加其承载能力和抵抗变形的能力。有助于改善桥梁的结构安全性，减少发生结构破坏或倒塌的风险。桥梁的荷载会通过结构传递到不同的部位，当加强一处薄弱位置时，该位置可以承担更大的荷载。这将使得原本承载较大荷载的其他位置得到一定程度的减轻，从而改善了整个桥梁结构的荷载分布情况。

S5、在N次迭代运算中挑选应力分布与实际应力分布总体变化最小的一组，将最小的一组应力分布所对应的若干应力差值最大位置选择组合作为最节省改造加强方案。

根据最节省改造加强方案作为桥梁改造的最低改造限度，即最节省改造加强方案是保障桥梁改造后符合交通荷载要求的最低标准。

步骤S1中，施工基础信息包括测量改造桥梁的结构参数，施工基础信息还包括检测桥梁的材料参数、风化侵蚀参数。桥梁的结构参数具体指桥梁的跨度、桥墩高度、主梁宽度、整体长度等。这些参数对于确定桥梁结构的抗弯、抗剪、抗挠等性能非常重要。桥梁的材料参数具体如混凝土的强度等级、钢材的强度等。这些参数用于确定桥梁材料的选取和性能要求。风化侵蚀参数具体指桥梁混凝土的硬度、密度、粘结性等。上述各项参数及测量、检测方法均为现有技术，故在此不进行详细描述。

步骤S1中，交通荷载要求至少包括对通车类型、荷载等级、轴重、轴距、车道数量的最高标准。交通荷载要求即为在桥梁改造加强后，所能承载的最大标准。交通荷载的一个主要组成部分是不同类型交通工具的重量，包括汽车、卡车、公共交通车辆和列车。这些车辆的重量会传递到桥梁结构上，对其产生荷载。不同类型的车辆产生不同的荷载。卡车、汽车、公共交通工具等车辆的轴重和轴距会影响荷载的分布。卡车通常具有较大的轴重，而汽车可能在前后轴上分布荷载。

步骤S2中，有限元分析包括建立有限元模型、求解分析和分析结果，建立有限元模型具体将改造桥梁的几何形状和结构细节转化为有限元模型；具体涉及将桥梁分解为有限元，通常是小的三维单元，如三角形或四边形元素，以及线元素和节点。这些元素通过节点相连，形成了整个桥梁的有限元网格。求解分析具体通过求解有限元模型，计算出每个有限元上的应力、应变、位移参数。这可以通过数值计算技术，如有限元法或有限差分法来完成。分析结果包括桥梁在不同荷载情况下的应力分布、位移、挠度信息。

步骤S3中，应力差值的大小根据等级划分，最大等级的应力差值为最大差值范围。通过将应力差值范围化，从而在一定程度上扩大应力差值最大位置的覆盖区域，以便利于选取加强面积和位置。

步骤S4中，选择应力差值最大位置的数量范围是3处位置至总体应力差值位置的1/3。

步骤S4中，加强结构具体为加强筋、墩和/或悬挂索；加强结构参数为加强筋的材质、面积、长度、厚度、形状，墩的材质、形状、直径，悬挂索的材质、长度、直径、数量、密度。通过加强筋起到桥梁、桥体的局部结构增强作用，通过墩起到增强对桥梁局部的支撑作用，通过悬挂索起到增强对桥梁局部的吊接作用，综上，优化整个桥梁结构的荷载分布情况，提升承载能力。

步骤S2中，实际应力值包括弯曲应力、剪切应力、压应力、拉应力、剪切变形、挤压应力。

弯曲应力：弯曲应力是由于桥梁受到垂直于其轴线的荷载（例如交通荷载）而引起的。这种应力导致桥梁的梁和梁底部产生压力和拉力。弯曲应力的计算通常考虑了桥梁的截面形状、材料性质和荷载分布。

剪切应力：剪切应力是由于桥梁受到横向荷载（例如交通荷载的横向分布或风荷载）而引起的。这种应力发生在桥梁的梁和梁底部的横截面上，导致横向应力分布。

压应力：压应力是由于桥梁承受垂直于其轴线的压缩荷载而产生的。这种应力通常发生在桥墩、墩顶和桥台等部位，其中混凝土或其他材料受到压缩力。

拉应力：拉应力是由于桥梁受到垂直于其轴线的拉伸荷载而引起的。这种应力可能在桥梁的支撑梁、索索、悬臂等部位发生，其中材料受到拉伸力。

剪切变形：剪切变形是由于桥梁结构的各部分相对于彼此的水平位移而引起的。这种变形通常会导致剪切应力的产生。

挤压应力：挤压应力是指在桥梁中受到压缩荷载作用时，材料内部的应力分布情况。

步骤S2中，有限元分析将BIM改造桥梁模型划分成有限个单元，在每个单元内进行最大载荷施加模拟，并记录最大载荷所影响的单元范围，通过BIM计算出每个单元的最大应力，再通过有限元分析将每个单元的最大应力组合形成改造桥梁的实际应力分布；

步骤S3中，交通荷载与每个单元的最大载荷求取载荷差值，BIM根据载荷差值与应力差值的比值计算出加强结构的截面积，再以最大载荷所影响的单元范围作为加强结构的平面面积，通过截面积与平面面积获得加强结构模拟实体；

步骤S4中，将加强结构模拟实体增加在对应的应力差值最大位置，形成模拟增强的改造结构。

由于在桥梁上模拟出几处加强部位，这几处加强部位对其周围一定范围内形成强度支撑影响，由此改变了整体桥梁的应力分布，不同的位置和不同数量的加强方案对整体桥梁的初步改造形成不同的影响。

N次迭代运算包括以下步骤：

首先确定任意3个应力差值最大位置作为迭代的起点，并对这3个应力差值最大位置进行加强模拟，直至全部应力差值最大位置均以3个数量组合完成加强模拟；再以任意4个应力差值最大位置进行加强模拟，直至全部应力差值最大位置均以4个数量组合完成加强模拟；由此直至组合数量达到总体应力差值位置数量1/3的自然数，共进行N次加强模拟后，对应N次应力分布。

采用迭代运算既为了将全部组合形式均进行运算，从而避免运算遗漏或重复。

BIM是建筑信息模型，用来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。BIM是一个具数字化、标准化整合计算机信息的3D模型架构，是以数字来表示建筑物的物理特性和功能的设施，涵盖了结构化的数据集。随着BIM技术的发展，目前，桥梁荷载分析可借助桥梁额定载荷分析和建模软件BIM。BIM通过简化的流程对现有及规划中的桥梁项目进行额定载荷分析和建模，使最终成果符合对载荷阻力系数设计、负荷系数设计、容许应力设计在内的最新规定。

有限元分析就是将设计模型转化成有限元模型的过程，具体为利用数学近似的方法对真实物理系统，例如几何和载荷工况进行模拟。利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。具体步骤如下：1、前处理是整个分析过程的开始阶段，其目的在于建立一个符合实际情况的结构有限元分析模型，一般分为如下的几个操作环节：（1）分析环境设置，进入有限元分析软件的环境设置界面后，指定分析的工作名称以及图形显示的标题，开始一个新的结构分析。（2）定义单元以及材料类型，定义在分析过程中需要用到的单元类型（杆件单元、板单元、实体单元等）及其相关的参数。指定分析中所用的材料模型以及相应的材料参数（如线性弹性材料的弹性模量、泊松比、密度等）。（3）建立几何模型：在有限元软件中，所有问题的几何模型都是由关键点、线、面、体等各种图形元素（简称图元）所构成，图元层次由高到底依次为体、面、线及关键点。可以通过自底向上或者自顶向下两种途径来建立几何模型。（4）进行网格的划分：在几何模型上进行单元划分，形成有限单元网格。一般情况下，在有限元软件中划分有限元网格分为定义要划分形成的单元属性、指定网格划分的密度、执行网格划分三个步骤。（5）定义边界及约束条件：在上述有限单元模型上，引入实际结构的边界条件，自由度之间的耦合关系以及其他的一些条件。上述均为现有技术中的常规应用。

通过有限元分析根据BIM改造桥梁模型的构件类型、材料、尺寸参数计算出每个单元所能承载的最大载荷。具体步骤如下：定义边界条件：定义模型的边界条件，包括支座、荷载、约束等。这些条件将影响结构的行为和响应。材料属性：对模型中的材料分配适当的属性，如弹性模量、泊松比、密度等。这些属性描述了材料的力学性质。荷载应用：荷载是结构分析的重要组成部分。定义荷载的类型、大小和方向。最大载荷通常是其中一个关键的荷载情况。运行分析：一旦模型、边界条件和荷载都定义好了，运行有限元分析软件，进行数值分析。结果解释：分析完成后，获得结构的响应数据包括最大载荷等信息。此为有限元分析软件的现有功能。

在BIM的有限元分析应用中，当某一单元施加最大载荷时，以该单元为圆心向周侧单元逐级递减载荷影响，直至一定范围外侧载荷影响忽略不计，该范围内的单元均为最大载荷所影响的单元范围。此为有限元分析软件的现有功能。

BIM模型可以包含有限元分析软件，形成一个对桥梁数据分析集成。BIM对桥梁数据分析具体包括将建筑尺寸等输入，通过现有力学公式计算所得出的建筑单元位置承受应力值。例如，应力公式：σ=P/A。P为载荷；A。为试样的原始截面积。载荷是指施加在物体上的外力，它可以是重力、压力、拉力、剪力等。应力则是物体受到载荷作用后所产生的内部应力，它可以是张应力、压应力、剪应力等。上述均为现有技术中的常规应用。

本施工工法的作用原理为：采用BIM对待改造桥梁进行建模、分析和多方案加强模拟。计算出待改造桥梁的实际载荷与交通载荷要求的差距，根据差距计算出待改造桥梁各个部位需要进行的加强数据。进一步挑选首次加强的较大损伤位置组合，根据多次不同组合的模拟改造预测整体改造成本与效果，从而根据需求采用最合适的改造方案。

与现有技术相比，本集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法具有以下有益效果：

1、精确性和可靠性提高：通过BIM技术和算法模型分析，可以更准确地模拟桥梁的实际应力分布和结构性能，而不是仅依赖于传统的经验性设计方法。这提高了改造方案的精确性和可靠性。

2、节省成本：通过先在几处薄弱位置加强结构，可以有针对性地提高桥梁的承载能力，进一步优化对整座桥梁的全面改造方案。这可以节省大量的改造成本，特别是对于大跨度桥梁。

3、延长寿命：通过优化加强结构方案，可以延长桥梁的使用寿命，减少维护和修复的频率和成本。这有助于提高桥梁的可持续性。

4、提高安全性：加强薄弱位置可以显著提高桥梁的结构安全性，减少了潜在的结构破坏或倒塌风险，从而保护了交通和行人的安全。

5、可持续性和环保：通过减少不必要的改造，降低了资源浪费，有助于减少环境影响，符合可持续发展的原则。

6、提高效率：使用BIM技术和算法模型可以自动化许多分析和计算过程，提高了工程师和设计师的工作效率，缩短了项目完成时间。

7、个性化设计：该工法允许根据不同桥梁类型、总跨度和应力分布情况定制改造方案，满足特定桥梁的需求，提高了改造的个性化程度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过测量与检测获取改造桥梁的施工基础信息参数，并获取改造桥梁的交通荷载要求，根据交通荷载要求、改造桥梁类型及改造桥梁总跨度，设计出桥梁的标准应力分布；

S2、输入上述施工基础信息参数建立BIM改造桥梁模型，通过BIM对改造桥梁进行有限元分析和载荷分析，通过有限元分析获取改造桥梁的实际应力分布，将实际应力分布中的每部分实际应力值与标准应力分布中的每部分标准应力值进行比较，沿总跨度求取改造桥梁各位置的应力差值；

S3、沿总跨度将改造桥梁划分成若干单元长度，依次选出每单元长度内至少一处应力差值最大位置，通过BIM计算出每个应力差值最大位置对应的加强结构参数；

S4、在BIM改造桥梁模型中选取若干应力差值最大位置，并一一对应模拟增加由BIM计算的加强结构，进一步在若干应力差值最大位置模拟加强后，计算其余应力分布；经过N次迭代选择不同组合的应力差值最大位置加强模拟，对应计算出N次不同其余应力分布；

S5、在N次迭代运算中挑选应力分布与实际应力分布总体变化最小的一组，将最小的一组应力分布所对应的若干应力差值最大位置选择组合作为最节省改造加强方案。

2.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S1中，施工基础信息包括测量改造桥梁的结构参数，施工基础信息还包括检测桥梁的材料参数、风化侵蚀参数。

3.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S1中，交通荷载要求至少包括对通车类型、荷载等级、轴重、轴距、车道数量的最高标准。

4.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S2中，有限元分析包括建立有限元模型、求解分析和分析结果，建立有限元模型具体将改造桥梁的几何形状和结构细节转化为有限元模型；求解分析具体通过求解有限元模型，计算出每个有限元上的应力、应变、位移参数。

5.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S3中，应力差值的大小根据等级划分，最大等级的应力差值为最大差值范围。

6.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S4中，选择应力差值最大位置的数量范围是3处位置至总体应力差值位置的1/3。

7.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S4中，加强结构具体为加强筋、墩和/或悬挂索；加强结构参数为加强筋的材质、面积、长度、厚度、形状，墩的材质、形状、直径，悬挂索的材质、长度、直径、数量、密度。

8.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S2中，实际应力值包括弯曲应力、剪切应力、压应力、拉应力、剪切变形、挤压应力。

9.如权利要求1所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，步骤S2中，有限元分析将BIM改造桥梁模型划分成有限个单元，在每个单元内进行最大载荷施加模拟，并记录最大载荷所影响的单元范围，通过BIM计算出每个单元的最大应力，再通过有限元分析将每个单元的最大应力组合形成改造桥梁的实际应力分布；

步骤S3中，交通荷载与每个单元的最大载荷求取载荷差值，BIM根据载荷差值与应力差值的比值计算出加强结构的截面积，再以最大载荷所影响的单元范围作为加强结构的平面面积，通过截面积与平面面积获得加强结构模拟实体；

步骤S4中，将加强结构模拟实体增加在对应的应力差值最大位置，形成模拟增强的改造结构。

10.如权利要求6所述的集成BIM技术和算法模型的桥梁改造施工工法，其特征在于，N次迭代运算包括以下步骤：

首先确定任意3个应力差值最大位置作为迭代的起点，并对这3个应力差值最大位置进行加强模拟，直至全部应力差值最大位置均以3个数量组合完成加强模拟；再以任意4个应力差值最大位置进行加强模拟，直至全部应力差值最大位置均以4个数量组合完成加强模拟；由此直至组合数量达到总体应力差值位置数量1/3的自然数，共进行N次加强模拟后，对应N次应力分布。