利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统计的方法及装置

摘要

本发明涉及桥梁建筑技术领域，尤其涉及利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统计的方法及装置。该方法包括：通过CATIA自带的材料清单功能定制钢桁拱桥梁统计的内容，生成统计报表；将钢桁拱桥梁的仿真模型对应的工程量统计表输入至统计报表中，得到对应材料类别和材料型号的用料统计表；按照用料统计表准备钢桁拱桥梁的施工材料；在钢桁拱桥梁的施工过程中，通过钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当前施工用料信息、资金信息及人员分配信息。本发明的利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统计的方法及装置，能够对钢桁拱桥施工建设中所涉及的工程量数据进行整合，并进行实时显示，以为钢桁拱桥的施工提供数据支持。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁建筑技术领域，具体而言，涉及利用BIM实现 钢桁拱桥梁工程量统计的方法及装置。

背景技术

随着桥梁建设技术的不断发展，大跨度桥梁正以日新月异的态 势快速涌现，而钢桁拱桥因其比预应力砼桥有着更好的跨域能力而 被广泛采用。

钢桁拱桥的设计、架设及施工方法的选择过程中，不仅要考虑 桥梁形式、跨度、宽度，交通、设备、工期及造价等因素，还需要 考虑桥梁所位于的水文、地质、地形等地形地貌条件。

在钢桁拱桥的施工过程中施工计划进度的管理不仅是思维的， 还需要考虑资源的影响，例如人力、材料、机具及资金等。

相关技术中对钢桁拱桥梁建设中的工程量进行统计的方法一般 是基于二维信息表，但各类信息难以整合传递给现场的项目管理人 员，导致难以为钢桁拱桥的桥梁建设提供数据支持。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种利用BIM实现钢 桁拱桥梁工程量统计的方法及装置，以对钢桁拱桥施工建设中所涉 及的工程量数据进行整合，并进行实时显示，以为钢桁拱桥的施工 提供数据支持。

第一方面，本发明实施例提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥梁 工程量统计的方法，包括：通过CATIA自带的材料清单功能定制钢 桁拱桥梁的统计内容，生成统计报表；将所述钢桁拱桥梁的仿真模 型对应的工程量统计表输入至所述统计报表中，得到对应材料类别 和材料型号的用料统计表；按照所述用料统计表准备所述钢桁拱桥 梁的施工材料；在所述钢桁拱桥梁的施工过程中，通过所述钢桁拱 桥梁的进度仿真模型实时显示当前施工用料信息、资金信息及人员 分配信息。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的 实施方式，其中，通过所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当 前施工用料信息包括：在所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置施 工用料的关联属性，所述施工用料的关联属性包括：材料名称、型 号、方量、螺栓套数；将当前施工过程的材料消耗情况添加至所述 施工用料的关联属性中；当接收到用户的材料统计命令后，显示所 述施工用料的关联属性。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的 实施方式，其中，通过所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当 前资金信息包括：在所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置资金的 关联属性，所述资金的关联属性包括：材料资金和人员资金；将当 前施工过程的资金消耗情况添加至所述资金的关联属性中；当接收 到用户的资金统计命令后，显示所述资金的关联属性。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的 实施方式，其中，通过所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当 前人员分配信息包括：在所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置人 员的关联属性，所述人员的关联属性包括：项目标号、人员姓名、 人员总数；将当前施工过程的人员分配情况添加至所述人员的关联 属性中；当接收到用户的人员统计命令后，显示所述人员的关联属 性。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的 实施方式，其中，所述方法还包括：当接收到用户的导出统计信息 的命令时，将所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型统计的施工用料信息、 资金信息及人员分配信息，保存至所述命令对应的存储区中。

第二方面，本发明实施例还提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥 梁工程量统计的装置，包括：统计报表生成模块，用于通过CATIA 自带的材料清单功能定制钢桁拱桥梁的统计内容，生成统计报表； 用料统计表获取模块，用于将所述钢桁拱桥梁的仿真模型对应的工 程量统计表输入至所述统计报表中，得到对应材料类别和材料型号 的用料统计表；施工材料准备模块，用于按照所述用料统计表准备 所述钢桁拱桥梁的施工材料；统计信息显示模块，用于在所述钢桁 拱桥梁的施工过程中，通过所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显 示当前施工用料信息、资金信息及人员分配信息。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的 实施方式，其中，所述统计信息显示模块包括：用料属性设置单元， 用于在所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置施工用料的关联属 性，所述施工用料的关联属性包括：材料名称、型号、方量、螺栓 套数；材料消耗添加单元，用于将当前施工过程的材料消耗情况添 加至所述施工用料的关联属性中；用料显示单元，用于当接收到用 户的材料统计命令后，显示所述施工用料的关联属性。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的 实施方式，其中，所述统计信息显示模块包括：资金属性设置单元， 用于在所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置资金的关联属性，所 述资金的关联属性包括：材料资金和人员资金；资金消耗添加单元， 用于将当前施工过程的资金消耗情况添加至所述资金的关联属性 中；资金显示单元，用于当接收到用户的资金统计命令后，显示所 述资金的关联属性。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的 实施方式，其中，所述统计信息显示模块包括：人员属性设置单元， 用于在所述钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置人员的关联属性，所 述人员的关联属性包括：项目标号、人员姓名、人员总数；人员分 配添加单元，用于将当前施工过程的人员分配情况添加至所述人员 的关联属性中；人员显示单元，用于当接收到用户的人员统计命令 后，显示所述人员的关联属性。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第四种可能的 实施方式，其中，所述装置还包括：统计信息导出模块，用于当接 收到用户的导出统计信息的命令时，将所述钢桁拱桥梁的进度仿真 模型统计的施工用料信息、资金信息及人员分配信息，保存至所述 命令对应的存储区中。

本发明实施例的利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统计的方法 及装置，利用CATIA自带的材料清单功能制定钢桁拱桥梁统计的内 容，生成统计报表；并将钢桁拱桥梁的仿真模型对应输入到统计报 表中，得到用料统计表，并按照用料统计表准备施工材料，且在施 工过程中通过钢桁拱桥梁的进度仿真模型显示当前用料、资金及人 员等信息，实现对钢桁拱桥施工建设中所涉及的工程量数据的整合， 并进行实时显示，从而为钢桁拱桥的施工提供数据支持。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文 特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例 中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了 本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例中利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统 计的方法流程图；

图2示出了本发明实施例中利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统 计的装置结构示意图；

图3示出了本发明实施例中工程量统计的总体设计示意图；

图4-图6示出了本发明实施例中仿真行动创建的效果示意图；

图7-图10示出了本发明实施例中仿真属性管理的效果示意图；

图11及图12示出了本发明实施例中属性信息统计的效果示意 图；

图13-图15示出了本发明实施例中过程仿真的效果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一 部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出 的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此， 以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要 求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于 本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统 计的方法，如图1所示，主要处理步骤包括：

步骤S11：通过CATIA自带的材料清单功能定制钢桁拱桥梁统 计的内容，生成统计报表；

步骤S12：将钢桁拱桥梁的仿真模型对应的工程量统计表输入 至统计报表中，得到对应材料类别和材料型号的用料统计表；

步骤S13：按照用料统计表准备钢桁拱桥梁的施工材料；

步骤S14：在钢桁拱桥梁的施工过程中，通过钢桁拱桥梁的进 度仿真模型实时显示当前施工用料信息、资金信息及人员分配信息。

本发明中，CATIA是一种交互式CAD/CAE/CAM系统，能够 支持从项目前阶段、具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的 全部工业设计流程。

BIM模型是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的 基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，BIM模型 能够直观地体现待建设的桥梁数据的关联关系。

本发明，利用CATIA自带的材料清单功能制定钢桁拱桥梁统计 的内容，生成统计报表；并将钢桁拱桥梁的仿真模型对应输入到统 计报表中，得到用料统计表，并按照用料统计表准备施工材料，且 在施工过程中通过钢桁拱桥梁的进度仿真模型显示当前用料、资金 及人员等信息，实现对钢桁拱桥施工建设中所涉及的工程量数据的 整合，并进行实时显示，从而为钢桁拱桥的施工提供数据支持。

本发明中，通过钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当前施工 用料信息包括：在钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置施工用料的关 联属性，施工用料的关联属性包括：材料名称、型号、方量、螺栓 套数；将当前施工过程的材料消耗情况添加至施工用料的关联属性 中；当接收到用户的材料统计命令后，显示施工用料的关联属性。

本发明中，通过钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当前资金 信息包括：在钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置资金的关联属性， 资金的关联属性包括：材料资金和人员资金；将当前施工过程的资 金消耗情况添加至资金的关联属性中；当接收到用户的资金统计命 令后，显示资金的关联属性。

本发明中，通过钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当前人员 分配信息包括：在钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置人员的关联属 性，人员的关联属性包括：项目标号、人员姓名、人员总数；将当 前施工过程的人员分配情况添加至人员的关联属性中；当接收到用 户的人员统计命令后，显示人员的关联属性。

本发明实施例的利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统计的方法 中还包括：当接收到用户的导出统计信息的命令时，将钢桁拱桥梁 的进度仿真模型统计的施工用料信息、资金信息及人员分配信息， 保存至命令对应的存储区中。

对应上述的利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统计的方法，本发 明实施例还提供了一种利用BIM实现钢桁拱桥梁工程量统计的装 置，如图2所示，包括：

统计报表生成模块21，用于通过CATIA自带的材料清单功能 定制钢桁拱桥梁统计的内容，生成统计报表；

用料统计表获取模块22，用于将钢桁拱桥梁的仿真模型对应的 工程量统计表输入至统计报表中，得到对应材料类别和材料型号的 用料统计表；

施工材料准备模块23，用于按照用料统计表准备钢桁拱桥梁的 施工材料；

统计信息显示模块24，用于在钢桁拱桥梁的施工过程中，通过 钢桁拱桥梁的进度仿真模型实时显示当前施工用料信息、资金信息 及人员分配信息。

上述装置中，统计信息显示模块包括：用料属性设置单元，用 于在钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置施工用料的关联属性，施工 用料的关联属性包括：材料名称、型号、方量、螺栓套数；材料消 耗添加单元，用于将当前施工过程的材料消耗情况添加至施工用料 的关联属性中；用料显示单元，用于当接收到用户的材料统计命令 后，显示施工用料的关联属性。

上述装置中，统计信息显示模块包括：资金属性设置单元，用 于在钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置资金的关联属性，资金的关 联属性包括：材料资金和人员资金；资金消耗添加单元，用于将当 前施工过程的资金消耗情况添加至资金的关联属性中；资金显示单 元，用于当接收到用户的资金统计命令后，显示资金的关联属性。

上述装置中，统计信息显示模块包括：人员属性设置单元，用 于在钢桁拱桥梁的进度仿真模型中设置人员的关联属性，人员的关 联属性包括：项目标号、人员姓名、人员总数；人员分配添加单元， 用于将当前施工过程的人员分配情况添加至人员的关联属性中；人 员显示单元，用于当接收到用户的人员统计命令后，显示人员的关 联属性。

在上述装置中还包括：统计信息导出模块，用于当接收到用户 的导出统计信息的命令时，将钢桁拱桥梁的进度仿真模型统计的施 工用料信息、资金信息及人员分配信息，保存至命令对应的存储区 中。

工程量的计算是桥梁施工项目管理中的重要工作。如图3所示， 基于工程量统计结果，施工单位能和材料库、企业定额库以及设备 库进行挂钩，为方案前期进行成本测算，为企业进行招、投标依据， 同时为企业全过程的造价管理提供数据支撑，为企业后端ERP系统 提供数据信息。本次课题研究主要针对复杂钢桁桥梁结构，索塔、 缆索吊等钢结构辅助设施应用BIM计算工程量，提高基础开挖以及 桥墩等混凝土建工程量计算准确度以及统计效率。

本发明中，通过对CATIA平台二次开发模型报表功能，能够实 现复杂结构快速用料统计，和材料、杆件类别的分属性归集。

首先通过CATIA自带的材料清单功能对统计内容进行定制和 预览。

针对纳界河项目工程量统计表格格式的要求，通过二次开发， 将报表内容输出到EXCEL格式中，能够形成以杆件统计以及按材 料类别统计的两种表格

实际工程施工计划进度的管理不仅是四维的，一定还要考虑资 源的影响。资源包括人力、材料、机具甚至资金。这些信息二维是 非常难以整合传递给现场的项目管理人员，探索应用BIM技术实现 对施工过程中所需资源的自动精确计算和实时分类统计，有助于施 工人员对工程项目的管理。对BIM施工模型上增加时间关联资源消 耗数据，形成施工5D仿真，可以向项目部管理人员提供项目资源 阶段消耗预测数据。

通过在DELMIA软件中进行程序开发，实时追踪3D仿真进度。 仿真进度是DELMIA控制的，可通过开发获得对象隐藏显示属性提 取进度，直观显示当前时间、项目开始时间、结束时间及资金开销 额。基本时间信息资金信息需在模型对象属性里先设置，通过开发 接口提取相关信息显示。阶段性查询人员、设备及物料使用和分配 状况。基本人员设备及物流信息需在模型对象属性里先设置，通过 开发接口提取相关信息显示。选择性导出指定任务人、机、料使用 和分配数据Excel清单。基于设置好的信息，通过开发接口提取相 关信息进行选择性的导出EXCEL表格。实现BIM施工管理的5D 仿真。

具体实施的流程及方法如下：

1)仿真行动创建：根据整个桁拱节段的拼装顺序，利用catia 装配模块的排序功能，排列每个桁拱节段安装顺序和每个节段内每 根吊装杆件的拼装顺序，使用开发工具中的“仿真行动创建”命令， 弹出如图4所示的对话框：

选择父工艺即选择工艺下创建，然后选择ProductList下的父产 品，然后输入创建工艺的名称(其实编号，如果没有编号默认以01 开始)。点击批量创建“Hide”或“Show”类型的Visibility Activity， 创建的Visibility Activity分别自动与ProductList下的产品挨个关联， 并自动添加创建出来的Visibility Activity之间的控制流。选择的产 品和最终创建的结果如图5所示。

如图6所示，创建仿真结束后需进行手动关联控制流逻辑关系。

2)仿真属性管理：在实际工程中，每个资源附带有不同的多个 属性，例如杆件的工程量，人力资源，作业时间，螺栓套数，施工 单位等。使用开发工具中的“仿真属性管理”命令弹出如如图7所示 的对话框。

如图8所示，选择要进行属性编辑的一个或多个行动。

在工艺列表中选择单个工艺，点击右边的“添加”命令添加一 个属性到该工艺的属性列表中，然后点击“应用”命令使操作生效。 “修改”和“移除”命令的使用与此类型。需要注意的是，每进行 一次操作不要忘记了点击“应用”使对属性列表的修改得到保存。 不过，如果偶尔忘了也没关系，当你没有点击“应用”命令就进行 下一次属性编辑时，程序会提醒你是否忘记点击“应用”。

从图9中可以知道，工艺HanJie01到HanJie10之间具有一个 名称及值都相同的属性VisualizationMode，并且它们也具有相同的 循环周期0.1S。

对多个工艺的属性进行增删改与单个工艺是类似的。需要注意 的是如果在工艺列表中选择的是多个工艺那个属性的编辑，周期的 修改和方量的指定对在“工艺列表”中的选中的所有工艺都是有效 的。

需要注意的是在结构树中选择对象，只是将工艺(行动)选择 进工艺列表而已。属性，循环周期，方量等的作用对象是在“工艺 列表”中选中的对象。

如图10所示，对单个行动的周期进行查看和修改，对其属性进 行增删改操作并可添加和计算方量；对多个行动的共有属性进行查 看，并对其进行增删改操作，若果多个行动的周期值相同则会显示 出来，如果多个行动的周期值不同则显示小于或等于0的值。

3)属性信息统计：添加每根杆件的属性信息后，需要对这些信 息进行统计并输出报表，使用开发工具中的“属性信息统计”命令， 弹出属性信息列表对话框。

如图11所示，在结构树上选择要统计的一个或多个工艺(行动) 节点，选择完成后列表框中会自动显示所选工艺节点及其所有子工 艺(子行动)节点的属性信息。

如果某一工艺无此属性则以“/”表示。不关闭对话框，重新在 结构树中选择工艺节点，列表框会自动将之前信清空而只显示最近 选中的工艺节点的属性信息。即列表框会根据你每次选择的工艺节 点自动更新。

如图12，如果要导出列表框中的数据信息，可以点击“导出数 据”命令将其保存到excel文件中。

4)过程仿真，资源统计查询与导出：添加每根杆件的属性信息 并定义好过程仿真的逻辑顺序以后，使用开发工具中的“过程仿真” 命令，弹出如图13所示的对话框：

点击播放仿真命令，待需要统计的时间节点时点击暂停仿真， 暂停仿真以后信息统计框内点击统计按钮，系统会自动统计在当前 时间节点下资源消耗的名称、方量、螺栓套数等前期已添加的相关 属性信息。

如图14所示，在信息统计框内点击导出，指定导出路径并命名， 如图15所示，打开可以看到表格中包含所有杆件的相关属性信息。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销 售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样 的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部 分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算 机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计 算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本 发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包 括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、 随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘 等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围 并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技 术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围 之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。