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      橋梁工程信息分類編碼研究

      2021-08-04 03:53:48飛,
      工程與建設(shè) 2021年3期
      關(guān)鍵詞:橋梁工程公路工程編碼

      何 飛, 戴 瑋

      (安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司;公路交通節(jié)能環(huán)保技術(shù)交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心,安徽 合肥 230088)

      BIM技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程建設(shè)管理,可幫助實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與集成應(yīng)用,提升了工程信息的可視化。相較于傳統(tǒng)的二維圖紙和檔案資料,建筑信息模型(building information model,BIM)面向?qū)ο?,?shù)據(jù)豐富,是對(duì)建筑物理實(shí)物的數(shù)字化表達(dá)。

      在實(shí)際工程中,為了保證項(xiàng)目全壽命周期信息傳遞的有效性,可以以包含工程信息屬性的數(shù)字化模型為載體,協(xié)同各方工作,共享工程信息,實(shí)現(xiàn)橋梁工程建設(shè)、運(yùn)維的綜合效益最大化和管理、決策的最優(yōu)化。不過,模型間數(shù)據(jù)傳遞和交換的過程中,需要一套統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。本文針對(duì)橋梁工程開展信息模型分類編碼標(biāo)準(zhǔn)體系研究,為橋梁工程信息模型的全壽命周期應(yīng)用提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

      1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

      1.1 Omniclass體系標(biāo)準(zhǔn)

      Omniclass分類編碼體系是目前建筑行業(yè)中比較成熟的信息分類編碼體系。該分類體系以ISO12006-2分類體系框架為基礎(chǔ),包含建筑設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、拆除等全生命周期過程的信息數(shù)據(jù),可以用于建立項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)建立等多方面。

      Omniclass根據(jù)不同的工程信息結(jié)構(gòu)來進(jìn)行分類,共分為15個(gè)表格,每個(gè)表格可以被獨(dú)立地用于對(duì)一個(gè)特定類型的信息進(jìn)行分類,也可以互相結(jié)合用于對(duì)更復(fù)雜的科目進(jìn)行分類,見表1。

      表1 Omniclass體系15個(gè)表格

      1.2 建筑行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

      清華大學(xué)BIM課題組從BIM標(biāo)準(zhǔn)框架的角度,提出了符合我國(guó)國(guó)情并與國(guó)際BIM標(biāo)準(zhǔn)接軌的框架,即CBIMS框架。在此框架下,分別從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和交付標(biāo)準(zhǔn)展開詳細(xì)研究。其中《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 51269-2017,基于ISO 12006-2分類體系,將建筑工程中涉及的對(duì)象劃分為四個(gè)部分,包括建設(shè)資源、建設(shè)進(jìn)程、建設(shè)成果和建設(shè)屬性,以按功能分建筑物、形態(tài)分建筑物、按功能分建筑空間、按形態(tài)分建筑空間等15個(gè)分類項(xiàng)對(duì)建筑工程進(jìn)行對(duì)應(yīng)分類,見表2。

      表2 《建筑工程設(shè)計(jì)信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51269-2017)15個(gè)表格

      1.3 鐵路行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

      中國(guó)鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布的《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)》,引用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和《地信息分類與編碼規(guī)則》內(nèi)容,針對(duì)鐵路工程信息模型展開分類和編碼研究。鐵路工程信息模型按照建設(shè)資源、建設(shè)過程、建設(shè)成果、其他四大類對(duì)產(chǎn)品、工具、人員、組織、行為、建筑物、單項(xiàng)工程、空間、構(gòu)件、工項(xiàng)、專業(yè)領(lǐng)域、材料、地理信息等元素進(jìn)行劃分。標(biāo)準(zhǔn)共有22個(gè)表格,其中部分表格引用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)容補(bǔ)充,形成最終標(biāo)準(zhǔn)文件,見表3。

      表3 《鐵路工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)》補(bǔ)充表格

      1.4 公路行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容

      交通運(yùn)輸部于2017年啟動(dòng)的《公路工程信息模型統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》,將公路工程對(duì)象劃分為全生命周期中的建設(shè)資源、建設(shè)過程和建設(shè)成果三大類,其中建設(shè)資源包括公路工程材料、工具和公路工程屬性等,建設(shè)過程包括項(xiàng)目階段和專業(yè)領(lǐng)域,建設(shè)成果包括公路工程設(shè)施、公路工程子設(shè)施和公路工程構(gòu)件,見表5。

      表4 《公路工程信息模型統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)11個(gè)表格

      2 橋梁信息模型分類編碼標(biāo)準(zhǔn)

      2.1 分類原則

      基于國(guó)內(nèi)外其他行業(yè)已有的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),為了保證設(shè)計(jì)階段、施工階段、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)階段的信息模型中的工程信息傳遞,解決各階段語義信息共享問題,應(yīng)根據(jù)信息模型項(xiàng)目應(yīng)用特點(diǎn)、管理流程等進(jìn)行組織自己完整的、具有可操作性的分類編碼體系。本文從橋梁工程特點(diǎn)出發(fā),提出一套符合公路橋梁工程的分類編碼標(biāo)準(zhǔn)。

      信息分類是根據(jù)信息內(nèi)容的屬性或特征,將信息按一定的原則和方法進(jìn)行區(qū)分和歸類,并建立起一定的分類體系和排列順序。基本分類原則包括以下幾點(diǎn):

      (1)科學(xué)性:橋梁工程為通過建設(shè)資源投入,經(jīng)由建設(shè)過程所建成的成果,其分類結(jié)構(gòu)遵循《施工工程信息的組織》(ISO 12006-2)的框架,以建設(shè)成果、建設(shè)資源、建設(shè)屬性為基本劃分方式。

      (2)系統(tǒng)性:根據(jù)實(shí)際工程需求,以橋梁形式、功能、構(gòu)件、使用材料為基本分類對(duì)象,按一定順序排列予以系統(tǒng)化,并形成分類體系。

      (3)可擴(kuò)延性:針對(duì)基本分類對(duì)象,采用線分法進(jìn)行層級(jí)細(xì)分,以保證增加新的事物或分類對(duì)象時(shí),不打亂已建立的分類體系。

      (4)兼容性:以行業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)為制定原則,協(xié)調(diào)并不互相干擾,確保分類編碼的兼容性。

      2.2 分類方法

      為遵循兼容性的基本原則,避免與現(xiàn)行規(guī)范沖突,公路橋梁信息模型分類表編號(hào)從62開始編制,其余相關(guān)分類標(biāo)準(zhǔn)可引用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。公路工程橋梁信息模型分類表見表5。

      表5 橋梁工程信息模型分類表

      (1)表62為按形式分橋梁工程,按照結(jié)構(gòu)形式對(duì)橋梁工程進(jìn)行分類,分為梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋、組合體系橋。

      (2)表63為按功能分橋梁工程,按照使用功能對(duì)橋梁工程進(jìn)行分類,包含人行橋、公路橋、市政橋、渡槽。

      (3)表64為橋梁工程構(gòu)件分類表。公路橋梁結(jié)構(gòu)形式繁多,不同橋型的構(gòu)件類型不盡相同,標(biāo)準(zhǔn)化難度大。本文探討的構(gòu)件定義來自于ISO 12006-2,為工程主體的組成部分。構(gòu)件按功能特征定義,不考慮它的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案、施工方法和材料組成。

      橋梁工程信息模型的構(gòu)件劃分包含:①基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),包含樁基、樁系梁、承臺(tái)、沉井基礎(chǔ)等;②橋梁結(jié)構(gòu),下部結(jié)構(gòu)包含橋墩、橋臺(tái)、錨碇、橋塔等,上部結(jié)構(gòu)包含橋面板、濕接縫、橫梁、主梁、纜索系統(tǒng)等,附屬結(jié)構(gòu)包含支座、支座墊石、伸縮縫、檢修設(shè)施、阻尼器等;③防護(hù)設(shè)施包含防撞欄桿、防船撞設(shè)備等;④排水設(shè)施,包含橋梁排水設(shè)備;⑤交安機(jī)電,包含交通標(biāo)志、橋上照明等設(shè)備;⑥健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),包含傳感器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與管理系統(tǒng)。

      構(gòu)件分類標(biāo)準(zhǔn)需面向工程各實(shí)施階段,構(gòu)件分類越精細(xì),信息模型攜帶的工程屬性就越精細(xì)。以上僅示意劃分至橋梁工程構(gòu)件分類表第三層級(jí)的構(gòu)件,根據(jù)實(shí)際工程需求,可對(duì)構(gòu)件繼續(xù)細(xì)分。如下部結(jié)構(gòu)中的橋墩可繼續(xù)劃分至第四層級(jí),包含墩身、蓋梁、系梁。在工程應(yīng)用中,可根據(jù)項(xiàng)目信息深度選擇不同層級(jí)的構(gòu)件劃分。構(gòu)件分類層級(jí)圖示例如圖1所示。

      圖1 橋梁工程構(gòu)件分類層級(jí)圖示例

      (4)表65為橋梁工程材料分類表,包含工程建設(shè)和使用中所用到永久結(jié)合到工程實(shí)體中的材料、設(shè)備以及它們的組合。材料定義為組成橋梁構(gòu)件的永久性組成部分,是可以直接采購(gòu)到的物品,可以是單一個(gè)體,也可以是生產(chǎn)的多個(gè)產(chǎn)品組合體。

      對(duì)公路橋梁常用材料進(jìn)行劃分,主要包含混凝土、普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼筋、鋼板、瀝青、砂漿、石材等。材料分類層級(jí)圖示例如圖2所示。

      圖2 橋梁工程材料分類層級(jí)圖示例

      (5)表66為橋梁工程屬性表,用于公路工程項(xiàng)目及構(gòu)件等屬性,包含工程項(xiàng)目屬性、空間屬性、工程實(shí)體構(gòu)件可以測(cè)量和檢測(cè)的物理或理論上的特性以及設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)屬性等。屬性只對(duì)特指的建設(shè)實(shí)體有實(shí)際意義,可對(duì)其他分類內(nèi)容進(jìn)行定義修飾和補(bǔ)充。屬性表層級(jí)圖示例如圖3所示。

      圖3 橋梁工程屬性分類層級(jí)圖示例

      2.3 編碼體系

      橋梁工程信息模型編碼體系采用純數(shù)字碼,禁止使用其他字母、字符。分類編碼由分類表編碼以及層級(jí)編碼組成,編碼前兩位數(shù)為分類表編碼,代表特定類型語義的集合;層級(jí)編碼指代特定類目在具體分類表內(nèi)對(duì)應(yīng)的語義層次。分類編碼示例如圖4所示。

      圖4 分類編碼示例

      3 分類編碼應(yīng)用實(shí)例

      以BIM模型為核心的橋梁工程信息化技術(shù)的應(yīng)用,可實(shí)現(xiàn)在工程全生命期內(nèi)信息的交換和共享。利用屬性工具,對(duì)BIM模型中的構(gòu)件進(jìn)行分類定義,賦予幾何構(gòu)件工程屬性信息,如圖5所示,從而將三維模型轉(zhuǎn)化為工程數(shù)據(jù)庫(kù)中的“屬性信息”。

      圖5 橋梁塔柱構(gòu)件屬性信息示例

      4 結(jié)束語

      根據(jù)橋梁工程特點(diǎn),并綜合考慮項(xiàng)目不同發(fā)展階段的模型需求,以不同的分類面,對(duì)橋梁工程進(jìn)行分類編碼。在實(shí)際工程中,攜帶統(tǒng)一的編碼體系的構(gòu)件可以用于不同的工程階段,將各階段和各參與方的數(shù)據(jù)聯(lián)系到一起,從而促進(jìn)工程全壽命周期中信息的傳遞與融合,具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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