[00143228]基于数字化的中小跨径桥梁加固关键技术

1、课题来源与背景 本项目依托陕西省科技发展计划工业攻关项目：高强预应力钢丝网加固关键技术研究与材料开发（2013K09-05）和中交第一公路勘察设计研究院有限公司科技创新基金项目：基于BIM 的桥梁精细化加固技术研究（KCJJ2015-07）,开展了基于数字化的中小跨径桥梁加固关键技术研究。 2、技术原理及性能指标 本项目率先开展了基于数字化的中小跨径桥梁加固关键技术研发与应用。利用BIM等技术的优势,与桥梁加固技术深度融合,并应用于桥梁加固领域。 以为数最多的中小跨径桥梁为加固对象,总结现有加固技术的特点及工艺流程。首次开展基于BIM 的桥梁病害及加固信息模型参数化创建技术研究,实现了基于真实环境的桥梁加固方案展示。从结构族库、BIM 模型、病害模型、加固模型创建以及施工标准化等方面进行了BIM 技术的融合应用探索。根据病害的标记体属性维度、外观属性、加固特性等,建立桥梁病害BIM族库。在此基础上,进行了桥梁加固BIM模型建模技术研究,提出了以Dynamo可视化编程软件为核心,将加固构件的参数化数据以及布置规则集成在Dynamo的数据输入端中,编制了中小跨径桥梁的参数化建模程序,建立了桥梁加固模型及病害模型的参数化建模程序。采用基于地形图以及开源GIS 平台两种方式建立了桥梁地形模型,并与桥梁BIM 模型进行了无缝结合。 通过技术融合与创新设计,研发出一套基于BIM 的预应力钢丝-纤维增强水泥基材料（BIM-PS-ECC）桥梁加固技术,并提出了该技术的计算理论和设计方法。针对目前加固方法增加自重大、对原结构损伤大、施工装备笨重、施工周期长等不足,从张拉、锚固、材料等多方面入手,形成解决方案。通过材料及设备创新、试验研究等,研发了高强预应力平行钢丝网-纤维增强水泥基材料复合加固技术体系、装备、材料。并将BIM技术与该加固技术深度融合,实现了该技术的三维设计、构造优化、数字化加工以及可视化技术交底。 通过集成创新,开展了基于BIM 的桥梁加固设计及施工流程标准化技术研究。利用BIM 技术可视化的特征,结合Adobe After Effects 、Adobe Premiere 和3Dmax ,建立了基于BIM 的中小跨径桥梁加固标准化设计及施工流程,以实现加固标准化作业,将加固模型与实桥环境结合,施工中的细节和重点工序以VR的形式进行展现,有利于提高加固施工质量、加快施工进度,助力桥梁加固品质工程建设。 将研究成果应用于实践,在多个桥梁加固工程中进行应用,编制了配套的施工技术指南,申请了相关技术专利。形成成套的基于数字化的中小跨径桥梁加固关键技术研发与应用体系,更好地发挥桥梁加固关键技术的优势,提高桥梁加固施工质量,促进桥梁加固行业的发展以及传统加固技术的数字化转型。 3、技术的创造性与先进性 本项目首创开展了基于数字化的中小跨径桥梁加固关键技术研发与应用,适用于中小跨径桥梁,取得了诸多研究成果。项目成果均为承担单位自主研发,自主创新占总体技术比重90%以上,具有高度的创新性。成果的创造性、先进性的主要有： （1）根据中小跨径桥梁病害记录属性与加固特性等,率先系统性的建立了桥梁病害BIM族库、加固构件族库及加固设计及施工的BIM应用标准。 （2）针对中小跨径桥梁,自主创新研发出一套基于BIM模型的预应力钢丝-纤维增强水泥基材料（BIM-PS-ECC）桥梁加固技术,并提出了面向BIM的高强预应力PS-ECC加固技术的计算理论和设计方法。 （3）首次系统的构建了基于数字化的动态实景桥梁加固标准施工流程展示。 （4）建立了适用于中小跨径桥梁加固设计、施工的BIM应用标准。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本技术主要用于桥梁加固、BIM技术、数字化应用、新材料研发和融合交叉领域。首次开展了基于数字化的中小跨径桥梁加固关键技术研发与应用,解决了传统桥梁加固项目效率低下、简单粗放、成本资源浪费等问题,并填补了BIM 在桥梁加固领域的技术空白,在提升业务能力的基础上拓展BIM 产业链。具有较强的工程应用价值和可靠性。 5、应用情况及存在的问题 本技术目前已在济青高速公路改扩建工程、甘肃省清水河大桥、安康市蜀河汉江大桥、衡绍高速桥梁加固工程、西延高速桥梁加固工程等桥梁上得以应用,节省工程成本3000余万元。项目的研究成果具有良好的推广应用前景。在桥梁加固设计与施工工艺不断创新的条件下,本技术以其显著的技术优势推广应用必将会有一定的市场占有率。 存在的问题：本项目的研究开展了一系列工作,并获得了诸多成果,但该研究方向在基于BIM技术的综合性应用平台方面,仍待进一步研究。 6、历年获奖情况：无。 7、成果简介要向社会公开 项目研究成果获得授权专利16项（其中发明专利4项、实用新型专利12项）、发表论文18篇（其中核心期刊9篇）、主编行业规范《公路桥梁养护工程预算定额》,研究成果在我国多座桥梁加固工程中得到成功应用,社会经济效益显著,推广应用前景广阔。