[发明专利]一种基于BIM的桥梁安全监测预警系统

权利要求书

1.一种基于BIM的桥梁安全监测预警系统，其特征在于：包括现场感应元件、BIM桥梁三维模拟系统、Midas桥梁有限元安全计算系统以及远程数据采集系统；

所述现场感应元件用于采集桥梁现场受力点的应力应变实时数据；

所述远程数据采集系统用于通过移动信号塔与服务器连接接收所述现场感应元件采集桥梁现场受力点的应力应变实时数据，同时将接收的应力应变实时数据导入所述Midas桥梁有限元安全计算系统中；

所述Midas桥梁有限元安全计算系统用于分析桥梁的受力情况，并生成Midas桥梁有限元模型，并将生成的所述Midas桥梁有限元模型通过IFC端口导入所述BIM桥梁三维模拟系统中；

所述BIM桥梁三维模拟系统通过对所述Midas桥梁有限元模型进行临界触碰，并在相应的数据采集点显示安全分级颜色预警；

所述Midas桥梁有限元安全计算系统用于分析桥梁的受力情况包括：

利用有限元软件建立桥梁模型，通过将远程数据传导入有限元软件里进行桥梁的位移、应力、应变的实时计算分析，来判断桥梁的安全性、稳定性，再将分析结果实时导入Revit中，直接由桥梁BIM模型显示出来；

所述BIM桥梁三维模拟系统的建立，包括如下步骤：

步骤一、根据Revit软件特性，没有桥梁自带的族库，首先需要确定要创建的桥梁族库，将桥梁按照上部结构以及下部结构进行分解，按照桥梁的分部分项最终确定分解为承台分项，墩身分项，支座分项，箱梁分项，分别创建族，初步形成桥梁建模族库，后期在Revit软件中扩充常用桥梁族；

步骤二、对桥梁的族进行系统命名，并在创建族时，将其参数化，根据需要调节尺寸应用到其他项目中，首先选择合适的公制样板，再绘制断面轮廓，添加族的参数属性，最后通过工具面板将断面轮廓拉伸为三维模型；

步骤三、族库创建好以后按照Revit软件特性进行建立轴网、标高，将创建好的族载入项目中；

步骤四、根据设计图纸上承台、墩身、支座、箱梁、T梁的标高轴网位置，放置各分项族库构件；

步骤五、进行场地绘制，给模型一个相应的环境，先要确定场地高程，再在Revit软件上进行高程确定，最后连接等位线；

步骤六、最后进行后期渲染，渲染时首先要进行日照分析，设置地理城市以后进行日光设置，使用相机工具创建项目任意角度视图，在三维视图中选择为该视图着色。

2.权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁安全监测预警系统，其特征在于：所述现场感应元件用于测量成桥后监测点的静力荷载，所述静力荷载包括主梁自重、横隔板重量、边跨压重、二期恒载以及张拉索力。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁安全监测预警系统，其特征在于：所述远程数据采集系统由以下方法建立：

借助Visual C++开发平台，编译出远程数据传导与收集为一体的远程数据采集系统，该远程数据采集系统通过 GPRS 技术与现场监测仪器建立通讯，实现数据的远程实时接收存储，在此基础上该远程数据采集系统还包括数据实时查询、图形可视化功能。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁安全监测预警系统，其特征在于：所述Midas桥梁有限元安全计算系统的建立，包括如下步骤：

步骤一、定义各个分项的材料，从树形菜单的菜单表单中选择模型，再进入特征值，在材料数据里输入材料信息；

步骤二、定义各个分项的截面特性，从树形菜单的菜单表单中选择模型，再进入特征值，在截面数据上定义截面特性，该截面的尺寸，形状，名称；

步骤三、建立节点单元，采用表格生成节点的方法建立节点，利用建立的节点，扩展生成单元；

步骤四、设定桥梁模型边界条件，桥梁模型一般采用三种边界条件，即一般支承、弹性支承和刚性连接；

步骤五、根据桥梁一般受力情况分析，主要受静力荷载、主梁自重、横隔板重量、边跨压重、二期恒载以及张拉索力，以及受到车辆的移动荷载，最后进行控制截面应力分析。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的桥梁安全监测预警系统，其特征在于：所述安全分级颜色预警包括以下颜色预警：

1）.绿色预警

显示绿色的监测点说明处于稳定且安全的状态，此时可进行日常巡视管理，检查数据传导情况与Midas有限元软件的变形情况;

2）.黄色预警

当荷载加载至控制断面极限荷载的70%时出现黄色预警，监测单位内业组立即通知外业组对现场设备进行检查，同时对预警信息进行记录，记录预警出现的位置、预警类型、预警值、正常值；

3）.橙色预警

当荷载加载至控制断面极限荷载的80%出现橙色预警，监测单位内业组立即通知外业组对现场设备进行检查，并对预警信息进行记录，记录预警出现的位置、预警类型、预警值、正常值，同时内业组向分局发布预警信息，分局和养护单位接到发布的预警信息后采取限制重载通行措施，外业组在接到预警通知后携带设备在30分钟内到达现场，继续保持限载通行的措施，并对桥梁相应部位进行加固处治；

4）.红色预警

当荷载加载至控制断面极限荷载的90%出现红色预警，监测单位内业组立即向分局发布红色预警，分局和养护单位接到发布的预警信息后立刻采取封闭交通的措施，内业组同时通知外业组对现场设备进行检查，并对预警信息进行记录，记录预警出现位置、预警类型、预警值、正常值，外业组在接到内业组的通知后携带设备在30分钟内到达现场，立即组织开展桥梁抢修工作。