一种基于BIM技术的市政桥梁桥墩防撞装置的制作方法

本实用新型涉及市政桥梁桥墩防撞领域，特别是一种基于BIM技术的市政桥梁桥墩防撞装置。

背景技术：

随着我国城市交通建设速度加快，大型跨江市政桥梁数量逐步增多，这些市政桥梁通常架设于繁忙航道之上，面临船舶撞击的风险也在不断提升。此外，世界范围内船舶行业不断发展使得船舶规模趋于大型化，因此船舶撞击市政桥梁桥墩的几率和危害也在不断增长。在市政桥梁工程中一旦出现船舶撞击桥墩，轻则导致船体和桥墩出现损伤，重则导致船体毁坏，桥墩结构出现难以修复的结构破损，影响航道正常通行和市政桥梁的正常运营。因此，在市政桥梁中设置桥墩防撞装置引起了越来越多研究人员的关注。

传统的桥墩防撞装置主要采用直接和间接两种构造，主要目的在于减小撞击发生时船舶和桥墩结构所受冲击力以降低结构所受损伤，无法对撞击过程进行实时监控，也无法对通航情况进行记录，更无法在撞击后实时监测桥墩结构的健康运营状态。BIM技术作为智慧交通的主要技术支撑，也是市政桥梁信息化建设的重要标识。

因此，构建一种基于BIM技术的桥墩防撞装置在实现桥墩结构防撞功能的同时，对通航情况进行统计分析并实现船舶撞击桥墩后的健康状况评估，能显著提升市政桥梁运维阶段的数字化、可视化和智能化水平，是很有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种基于BIM技术的市政桥梁桥墩防撞装置，在船舶撞击桥梁时降低对桥墩结构的冲击，保护船舶和桥墩结构安全，对通航情况进行实时统计分析并在撞击发生后对桥墩结构受力状态进行安全评估，以保证市政桥梁的正常运营。

为达到上述目的，本实用新型是按照以下技术方案实施的：

一种基于BIM技术的市政桥梁桥墩防撞装置，包括包裹在桥墩外的混凝土材质的承台结构，所述承台结构顶部设置有通航监控摄像头，所述承台结构的外壁设有多个防撞缓冲装置，所述防撞缓冲装置包括沿承台结构外壁垂直于桥墩中心轴开设的若干沉孔、沿沉孔轴向设置于沉孔内的弹簧，沉孔外壁设有可拆卸封堵，可拆卸封堵中心开设有通孔，沉孔内设有与弹簧一端固定连接的圆盘，弹簧另一端为自由端，圆盘的另一端中心垂直固定有连接轴，连接轴的端部贯穿可拆卸封堵中心的通孔且连接轴的端部固定有船舶防撞块；所述弹簧另一端固定有光纤光栅加速度传感器，沉孔底部固定有光纤光栅压力计；还包括BIM技术桥墩防撞控制系统，所述通航监控摄像头、光纤光栅压力计和光纤光栅加速度传感器通过无线通信模块与BIM技术桥墩防撞控制系统并将数据传递至BIM技术桥墩防撞控制系统；

所述BIM技术桥墩防撞控制系统，集成有市政桥梁桥墩细部构造的BIM模型、管理文件、施工制作过程和原材料配置相关信息，用于接受并储存所述无线通信模块提供的市政桥梁通航情况、船舶撞击过程、船舶撞击力和撞击加速度相关信息，在BIM模型中实时显示并对桥墩结构受力安全进行评价；

所述通航监控摄像头，用于监控市政桥梁每天的通航情况上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统，以对通航船舶的规模和速度进行统计分析，掌握通航船舶的主要组成；所述通航监控摄像头还能用于记录船舶撞击桥墩事故的整个过程；

所述光纤光栅压力计和光纤光栅加速度传感器能够记录船舶的撞击力和加速度，并通过所述无线通信模块上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统，以对桥墩结构受力安全情况进行评价。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1）本实用新型的核心为BIM技术桥墩防撞控制系统，通过建立市政桥梁桥墩结构精细化BIM模型，可以储存管理文件、施工制作过程和原材料配置等相关信息，便于管理人员全局掌握，并基于BIM技术实现市政桥梁的电子化、信息化管理；

2）基于BIM技术的桥墩防撞控制系统，能够在船舶撞击桥墩结构后对撞击力和加速度进行记录分析，对事故发生后桥墩结构健康状态进行评估，利于运维阶段的管理；

3）本实用新型的船舶防撞块出现损坏时可以进行单个更换，不影响整体工作性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步描述，在此实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1、图2所示，本实施例的一种基于BIM技术的市政桥梁桥墩防撞装置，其特征在于，包括包裹在桥墩4外的混凝土材质的承台结构1，所述承台结构1顶部设置有通航监控摄像头5，所述承台结构1的外壁设有多个防撞缓冲装置，所述防撞缓冲装置包括沿承台结构1外壁垂直于桥墩中心轴开设的若干沉孔11、沿沉孔轴向设置于沉孔11内的弹簧8，弹簧8能在沉孔11内来回运动，沉孔11外壁设有可拆卸封堵12，可拆卸封堵12可以为钢板，可以通过膨胀螺丝固定到承台结构1外壁，可拆卸封堵12中心开设有通孔13，沉孔11内设有与弹簧8一端固定连接的圆盘14，弹簧8另一端为自由端，圆盘14的另一端中心垂直固定有连接轴3，连接轴3的端部贯穿可拆卸封堵中心的通孔13且连接轴3的端部固定有船舶防撞块2，连接轴3的直径略小于通孔13的内径以便于连接轴3能够在通孔13内来回滑动；所述弹簧8另一端固定有光纤光栅加速度传感器9，沉孔11底部固定有光纤光栅压力计10；还包括BIM技术桥墩防撞控制系统7，所述通航监控摄像头5、光纤光栅压力计10和光纤光栅加速度传感器9通过无线通信模块6与BIM技术桥墩防撞控制系统7并将数据传递至BIM技术桥墩防撞控制系统7；无线通信模块6可以采用现有技术中的WiFi模块即可，只要能实现信号的无线传输即可，本实施例不具体列出其具体型号；

所述BIM技术桥墩防撞控制系统7，集成有市政桥梁桥墩细部构造的BIM模型、管理文件、施工制作过程和原材料配置相关信息，用于接受并储存所述无线通信模块6提供的市政桥梁通航情况、船舶撞击过程、船舶撞击力和撞击加速度相关信息，在BIM模型中实时显示并对桥墩结构受力安全进行评价；

所述通航监控摄像头5，用于监控市政桥梁每天的通航情况上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统7，以对通航船舶的规模和速度进行统计分析，掌握通航船舶的主要组成；所述通航监控摄像头5还能用于记录船舶撞击桥墩事故的整个过程；

所述光纤光栅压力计10和光纤光栅加速度传感器9能够记录船舶的撞击力和加速度，并通过所述无线通信模块6上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统7，以对桥墩结构受力安全情况进行评价。本实施例的光纤光栅压力计10和光纤光栅加速度传感器9可以只要在市面上选购，因此本实施例不再详细列举出其具体型号。

本实施例中，弹簧8能够在船舶撞击桥墩时发挥缓冲作用，减小所述承台结构1和桥墩4受到动荷载，并在撞击较为轻微时回弹，光纤光栅压力计10和光纤光栅加速度传感器9能够记录船舶的撞击力和加速度，并通过所述无线通信模块6上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统7，以对桥墩结构受力安全情况进行评价；

进一步的，所述船舶防撞块2采用分块制作，相对独立设置，当船舶规模较小，发生撞击时只需要少量船舶防撞块2，当船舶规模较大，发生撞击时，多块船舶防撞块2共同参与防撞工作，另外，如果弹簧8或光纤光栅压力计或光纤光栅加速度传感器9或船舶防撞块2出现损坏时，可以通过拆掉封堵12进行单个更换，不影响整体工作性能。

本实施例的基于BIM技术的市政桥梁桥墩防撞装置的使用方法为：

S1、通过所述BIM技术桥墩防撞控制系统7，获取根据设计图纸和竣工信息建立的市政桥梁BIM模型，其中包括桥墩防撞装置的细部构造BIM模型，将管理文件、施工制作过程和原材料配置相关信息导入BIM模型；

S2、船舶与市政桥梁桥墩结构发生撞击时，首先接触所述船舶防撞块2，船舶规模大小决定了所述船舶防撞块2参与防撞工作的数量；

S3、基于S2步骤，所述轴承3在撞击力的作用下向所述承台结构1推动，并推动所述弹簧8工作缓冲撞击动力作用；

S4、基于S3步骤，所述光纤光栅压力计10和光纤光栅加速度传感器9读取桥墩结构4所受残余撞击力和加速度，并通过所述无线通信模块6上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统7；

S5、基于S2~S3步骤，所述通航监控摄像头5记录船舶撞击桥墩事故的整个过程，并通过所述无线通信模块6上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统7，进一步的，在无撞击事故发生时，所述通航监控摄像头5监控市政桥梁每天的通航情况上传至所述BIM技术桥墩防撞控制系统7，以对通航船舶的规模和速度进行统计分析，掌握通航船舶的主要构成；

S6、基于S4、S5步骤，所述BIM技术桥墩防撞控制系统7结合收到的桥墩结构4所受残余撞击力和加速度对市政桥梁桥墩结构健康状态进行评估，并在BIM模型相应位置进行标识，根据收到的撞击事故发生过程视频对事故进行追责和归因。

综述，通过本实用新型的实施，能够为市政桥梁桥墩结构安全管理提供BIM技术支持，实现了通航记录、桥墩防护和动力监测等功能，提高市政桥梁运营阶段的管理水平

本实施例中涉及到的相关模块均为硬件系统模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本系统的改进之处；本系统的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对系统的整体的构造进行改进，以解决本系统所要解决的相应技术问题。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。