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BIM技术在高速公路建设项目管理中的应用研究

0 引言

近年来,随着我国交通建设的飞速发展,BIM技术已经慢慢在交通领域展露头角。BIM技术的研究和应用,不仅能有效地提升交通事业的信息化、智能化水平,更能实现从规划、设计、施工、运营、养护等各个阶段全周期的数字化管理,从而提升工程品质,确保施工安全。在高速公路建设过程中,BIM技术的应用正在逐步开发,它将会对项目施工期的质量管控和安全管理起到重要的作用。

1 国内外BIM技术研究现状

BIM是从美国发展起来,逐渐扩展到欧洲、日韩等发达国家,BIM技术的发展和应用在这些国家都具有了一定的普及程度,尤其是美国的应用最为广泛和深入。目前,美国主要软件开发商如Autodesk和Bentley System公司等都明确地提出了基于IFe2x的建筑信息模型BIM和建筑生命周期管理BLM的概念。

我国在上世纪90年代就开始了BIM方面的研究,1998年国内专业人员开始接触和研究IFC标准,2000年IAI(国际协作联盟)组织开始与我国政府有关部门、科研组织进行接触,并介绍了IAI的组织目的和宗旨以及IFC标准应用等相关问题。IFC 全称为 Industry Foundation Classes , 它是IAI针对建筑模型数据交换制定的国际标准,是一个BIM 时代的三维建筑信息交换标准,它借鉴了国际产品数据标准STEP(产品模型数据交互规范)的技术,具有技术的先进性和开放性。

探索了IFC标准在实际工程中的应用问题,并结合我国建筑行业的实际情况,接下来要进一步完善以下三项工作:(1)深入研究IFC标准并掌握基础数据交互的原理;(2)基于IFC标准开发一个CAD系统;(3)基于IFC标准开发BIM多维施工信息化管理系统。

项目施工需要一个数据化的系统框架,并基于IFC标准,利用建筑设计软件开发相应的系统来存储信息。2009年~2010年,清华大学、Autodesk 公司共同开展了“中国BIM标准框架研究”,它们组成了一个庞大的课题组,参与了欧盟关于建筑领域统一标准的研究项目,主要研究就是IFC标准在整个建筑产业链当中的适用性,并进行了统一标准、制定基础标准和编制执行标准的相关工作。通过这些年的发展,我国部分行业也已经逐步制定了相应的BIM标准。上海申通地铁股份有限公司2014年9月发布了《城市轨道交通BIM应用系列标准》;深圳市建筑工务署在2015年5月发布了《政府公共工程BIM应用实施纲要、BIM实施管理标准》,它是全国首例政府公共工程BIM标准。

2 BIM技术开发的必要性

2.1 现有施工背景及存在问题

目前,交通建设行业中的信息化程度已经在逐渐提高,通过提高整个行业的信息化程度,可达到降低成本、提高整体工作效率等各种优点,但仍有不少问题在逐渐显现:

(1) 设计单位向建设单位传递设计意图、设计方案交底等需要花费非常多的精力。现有的设计中以二维设计图纸为主,在很多结构中都只是显示通用图纸,并不是将每个结构的工程量都详细列出。二维图纸设计中采用CAD方式,一张图纸中承载了大量的信息,信息扁平化,图纸校验、复核难度大,横向、纵向关联性弱,需要通过工程技术人员的想象进行实物还原,这些信息并没有被精确的数字化,难以在后续的信息化系统建设中被重复利用。

(2)在项目建设过程中,对数据管控要求高,内容繁杂,而这些都需要建立在实际的工程数据分析之上。因而,工程建设过程中,基础数据的来源和形成,以及数据本身之间的关联,数据的精确性、准确性和即时性,将直接影响到整个建设项目的管理水平。

心叶末期到抽雄期或发病初期喷洒50%多菌灵可湿性粉剂500倍液或50%甲基硫菌灵可湿性粉剂600倍液,喷杆喷雾机喷雾,隔10天防一次,连续防治2~3次。

(3) 技术管理是施工过程管理的核心。目前项目的施工图设计和技术方案都是二维形式,不利于沟通、会审。BIM技术的开发将会改变这一传统模式,BIM模型在设计阶段就可对各专业的冲突进行三维模拟检测,同时生成相应数据进行比对修改,既解决了传统二维图纸会审效率低、耗时长、发现问题难等问题,同时又解决了如何以更为直观、更为形象的方式进行沟通的问题。

(4) 传统的信息化建设中,各类工程要素信息壁垒明显,数据孤岛效应强烈,缺少相互沟通的基础元数据信息。而BIM则可以提供这样的元数据信息,并以此构建全新的数据交换方式。

2.2 BIM技术开发的必要性

高速公路建设项目从立项开始,历经规划、设计、施工、交竣工验收到交付使用,是一个漫长的过程。利用BIM技术在高速公路建设项目管理中的应用进行研究,建立符合高速公路建设项目管理特点的BIM应用框架,将工程管理中的进度、质量、安全等多种要素相结合,进行各种应用开发,统一底层基础数据存储格式和基础数据交换方式,建立更为智能化的信息化管理方式,对进一步推广BIM技术在高速公路建设中的应用,提升信息化管理水平,具有重要的意义。

BIM技术的应用,将为高速公路建设施工带来巨大的改变,它会使整个工程的质量和管理效率得到显著提高,它将改变传统的工程管理理念,将引领项目信息化管理技术走向更高层次。

另根据史料记载⑦核俊哲:《福建海上丝绸之路泉州港与出土货币》,载于张忠山主编《中国丝绸之路货币》,兰州:兰州大学出版社,1999年。,在宋朝,还曾因大量的钱币外流而引起国内的钱荒,以至宋哲宗不得不下令禁止钱币外流,但法禁虽严,商人贪利,钱币外流之弊卒不可禁,直到北宋快亡之际,钱荒局面仍未改变。这些钱币的外流是古代中国影响力之广的见证,是古代中国当时经济实力、贸易实力强盛的真实写照。

3 实施方案

3.1 BIM软件平台的选择

本次研究中,BIM软件设计平台采用Autodesk公司所研发的Revit系列软件进行开发。Revit系列软件是为BIM开发构建的,可帮助建筑设计师设计出质量更好、能效更高的建筑,目前最高版本为 2018版。考虑到软件平台的稳定性等方面的因素,本次研究中采用Revit 2014 产品。

Autodesk Navisworks是一套综合的可视化和仿真工具,可用于分析多种格式的三维设计模型。Navisworks在建筑信息模型(BIM)工作流中处于核心地位,它将所有的项目相关方可靠地整合在一起,并可以一起分享和审阅详细的三维设计模型。Navisworks目前最高版本为2018版,考虑到系统的稳定性等因素,本次研究中采用Navisworks 2014 产品。

与本次研究配套的基础信息化平台,采用微软的.NET平台构建,开发工具采用Microsoft Visual Studio 2013,后台编程语言采用C#.NET,后台数据库采用SQL Server 2008,三维地理信息环境采用SuperMap 8C构建。基础信息化平台主要用于:

(1)构建真实的工程建设项目信息化管理环境;

(2)承载三维地理信息环境和BIM模型数据;

(3)与工程实际相结合,具体落实各项BIM应用;

(4)作为基于BIM数据整合其他各类工程要素的基础;

(5)作为将数据共享和复用并进一步向运营阶段延伸的基础和媒介。

3.2 技术实施方案

3.2.1 总体架构

However, active treatment has been linked to improved outcomes in PDA compared to best supportive care(BSC)[6].

技术实施方案的总体架构如图1所示。

图1 技术实施方案总体架构

3.2.2 确定项目研究对象

一般挑选结构形式较复杂、地质情况恶劣、施工技术难度较高的桥梁和隧道为主要研究对象。本次研究对象为陕西省柞水至山阳高速公路建设项目,该项目地处秦岭南麓,线路全长79km,桥隧比为64%,路线多次交叉大断裂带,地质情况复杂,具有一定的研究意义。

3.2.3 建立三维地理信息环境

采用倾斜摄影技术对该路段桥梁沿线进行航拍测量,建立真实的三维地理信息模型,作为BIM模型与三维地理信息环境相结合的应用基础。

3.2.4 建立结构物BIM三维模型

[6][英]丹尼斯·麦奎尔.麦奎尔大众传播理论[M].崔保国,李琨,译.北京: 清华大学出版社, 2008

按照设计图纸,采用BIM软件对桥梁下部结构钻孔桩到桥面附属结构或隧道的衬砌和钢拱架,分别建立混凝土和钢筋等精确模型,作为后续研究的基础。

3.2.5 构建基于BIM技术的各项管理应用

3.2.5.1 基础的信息化处理功能、三维地理信息环境

(2)饮用水(桶装水)中检出铜绿假单胞菌,原因一是桶装水的生产设备消毒不严格,或某一部位消毒不完全;二是桶装水水桶消毒不完全。提示我市监督部门应加大监督管理力度,定期采样监测检验,保证市民喝上放心的饮用水。

1.隋尚杲《瀑布山展墓记》:“尝闻先师智永和尚云:晋王右军乃吾七世祖也,宅在剡之金庭,而卒葬于其地。……大业辛未,杲游天台过金庭,卸锡雪溪道院,访陈迹,览佳山,因记先师遗语,求右军墓,得于荆榛之麓,略备邱茔之制,墓而不坟,朴而不甃。”(详见新金庭王右军墓前碑记③)

搭建基础的信息化平台,构建真实的工程建设项目信息化管理环境,并以此为基础,承载三维地理信息环境和BIM模型数据。通过BIM模型与三维地形地貌模型相结合,形成工程建设的三维地理信息环境,真实展示建设项目全线经由的地形、地貌和地物特征,直观地反映建设项目的建设范围、平纵走势、征地拆迁范围、工程项目周边的人文、经济情况等。

2 BIM与GIS整合应用

3.2.5.2 BIM在三维工程进度展示、施工模拟及跟踪方面的应用

分析 本题第③小问中为证明m=n,我们可以构造一个从S到T的既单又满映射(一一映射),因为S,T为有限集,从而得到m=n.或者,首先构造一个从有限集S到T的单映射,得出m≤n,再构造一个从有限集T到S的单映射,得出n≤m,综合起来有m=n.这两种方法都不需要什么特别的技巧,但都涉及到“建立集合间对应”的数学思想,这是抽象代数里常见的策略.像“一一对应、单射、满射”这些基本的高等数学概念是每一位优秀的高中生都能掌握的.

基于工程构件库,将整个工程结构的组成,划分成基础的BIM元件。基于这些基础BIM元件,以三维可视化的方式,仿真模拟工程建设的计划情况、实际工程进展情况等。

基础信息化平台提供配套的计划录入、进度录入功能和各类数据整理功能,施工人员可以随时录入具体计划及实际进度信息,系统会根据录入的进度,通过颜色区分来展示实时的施工进度。通过与BIM模型元件的交互,使用者可以进一步了解其它各类工程要素信息或进一步实施其它各类BIM应用,比如查看相应的三维图纸等。

推门,进来,往桌子上放茶壶,放茶杯,放茶盘,放茶托,放茶洗,放茶针,放茶勺,放茶夹,放保温壶,静秋头也不抬。楚墨盯着近在咫尺的静秋,他看到碎发,伤疤,雾蒙蒙的眼睛,细蒙蒙的汗滴,红唇,均匀的脖子,微微翘起的下巴,长长的睫毛在眼睑处投下的小小阴影。他看着静秋,既不动,也不说话。心中瞬间云水掩映,烟波浩瀚,一叶轻舟驶进云水深处,渔歌唱晚,彩霞满天。

图3 三维工程进度展示

3.2.5.3 二维、三维图纸出图,三维模型在线查阅及动态交互

在线查询各类工程部位的BIM模型数据,并基于此模型,进行归类统计和材料用量计算,打印输出三维、二维图纸。基于BIM模型,实现与使用者的动态交互,如多角度审视、查看图纸的细部,查看设定断面的尺寸信息,分解模型为单个构件便于查看和理解细部结构设计等。

4 箱梁BIM二维和三维图纸

3.2.5.4 BIM在工程变更数据处理及跟踪方面的应用

基于BIM软件平台,跟踪BIM模型的变更和修改历史记录,将工程结构设计变更内容直接关联到模型中,因变更而修改模型的同时,工程量、位置、尺寸信息等都随之变化。同时在三维模型中将发生变更的结构位置进行显著标识和变更联动,将变更标识信息推向前端展示平台,从而前端用户在浏览全线三维BIM模型时,能够更加直观地看到具体的变更位置和查阅相关变更跟踪信息。之后可以将设计变更引起的造价变化和费用增减直接反馈给设计人员,使其能了解到工程变更对造价的影响,进而辅助设计变更决策。

端粒酶是一种维持端粒长度的效应因子,其激活与细胞增殖和癌变关系密切,它在85%~95%的恶性肿瘤组织中有阳性表达,而在正常体细胞中不表达,可能是由于端粒酶逆转录酶(hTERT)基因高表达或调控端粒酶活性基因突变所致[1-2]。hTERT 基因表达是端粒酶激活的关键限速步骤,其丰度是端粒酶活性调控的关键因素[3-4]。研究发现,p53能够下调hTERT的转录,而hTERT过表达或被抑制则会对p53的转录发挥反馈作用,由于相关研究较少,还需要在其他肿瘤细胞系的研究中继续验证[5]。本研究旨在探索特异性沉默hTERT基因表达对卵巢癌细胞增殖凋亡及p53、p21表达的影响,为临床诊治提供参考依据。

图5 工程变更动态跟踪

3.2.5.5 BIM在投资控制方面的应用

艾瑞克眉毛处戴的金属环反射出刺眼的光。我似乎明白了他们的关系,艾瑞克把老四视为他职位的潜在威胁。我想起父亲说过:奢望权力并达到目的的人,整天提心吊胆,生活在对失去权力的恐惧中,这就是为什么权力应赋予不奢望权力的人。

整个拾放操作过程中,竖直与水平运动之间的直角部分造成了速度与加速度变化不连续,需要采用平滑曲线进行竖直与水平方向上的过渡,过渡曲线要求满足曲率连续的特征。

在桥梁的BIM三维模型建立完成后,对整个桥梁下部至上部结构所有构件附加以施工时间,构成虚拟动画,通过在计算机上建立模型并对其进行虚拟描述。通过虚拟施工可以发现施工过程中可能存在的问题和风险,并针对模型和施工方案进行调整修改,进而优化施工方案。对于各类关键时间节点的进度数据进行归纳,并结合工程造价信息,可以预估一定时期内的工程投资完成情况、材料用量情况等,进而对工程项目的费用进行掌控。

4 有关经济技术指标

4.1 技术指标

以BIM数据作为基础元数据,构建与其它各项工程要素相交互的基础数据存储格式和交换方式;提出BIM技术在三维进度展示、跟踪及施工模拟方面的具体应用方法;提出BIM技术在工程变更数据处理、跟踪和投资控制方面的具体应用方法。

4.2 经济指标

通过BIM在高速公路建设项目管理中的应用研究,将消除20%的预算外更改;造价估算可控制在3%的精确度范围内;造价估算耗费的时间将缩短30%;通过发现和解决设计问题,可将合同价格降低10%;项目时限缩短7%,及早实现投资回报。

5 结论

本研究基于BIM、GIS、物联网和互联网信息技术,结合工程实际应用,构建BIM数据在高速公路建设项目管理中的基本应用框架体系。基于研究成果,建设单位可迅速直观地获取有关工程项目监督管理的各项实时信息,对高速公路建设过程和建设成果进行全方位、形象化、规范化的管理。

与此同时,全校教师在相互影响之下,不断转变教学理念,逐步改变传统的课堂教学方式,创建“成功导学”的课堂教学模式,关注每一位学生的成长,让学生在课堂中学有所成,学有所乐。课堂中学生“抬头率”的提高和“趴桌率”的降低,证明了教师的教与学生的学在发生变化。这些理念的推行碰到了很多挫折与困难,但是全体师生紧密团结,在实践中不断探索,促进了学校、教师和学生的共同发展。

BIM技术在工程建设项目管理中的应用,在工程造价的预估算、决算以及工程计量和工程费用管理等方面,都可以大幅提升工作效率,减少人力、物力的投入,节约大量成本。通过改善管理过程中各项决策所需要的基础信息环境,大量减少因管理因素而带来各项经济损失的风险。

研究成果将改善高速公路项目管理者对工程项目的管理模式,有效地提升“五化”管理水平,实现工程项目的各项成本节约,保证项目按进度、保质量地完成。与此同时,BIM技术在高速公路建设项目管理中的应用,也必将带动整个行业的发展,提高高速公路基础设施在国民经济发展中的投入产出比,为国民经济的发展作出贡献。

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