賽博朋克元素——斜拉橋智慧施工數(shù)字孿生

斜拉橋（又稱斜張橋），作為現(xiàn)代橋梁工程中的一種重要類型，代表了現(xiàn)代工程技術(shù)的高度成就，在全球范圍內(nèi)已得到廣泛的應(yīng)用。斜拉橋采用了高強(qiáng)度的材料和精密的建筑技術(shù)，能夠跨越寬闊的河流、峽谷和深淵。在新基建計(jì)劃中，斜拉橋成為城市交通的關(guān)鍵紐帶，在城市發(fā)展、交通改善、科技創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展等方面都發(fā)揮著重要作用。

目前，新型建筑工業(yè)化通過新一代信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)，以工程全壽命期系統(tǒng)化集成設(shè)計(jì)、精益化生產(chǎn)施工為主要手段，整合工程全產(chǎn)業(yè)鏈、價(jià)值鏈和創(chuàng)新鏈，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)高效益、高質(zhì)量、低消耗、低排放的建筑工業(yè)化。通過物聯(lián)設(shè)備自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，融合可視化、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，對工程結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測管理，實(shí)現(xiàn)了信息化施工管理，助力大型斜拉橋施工精益管理，提升項(xiàng)目管理水平。

圖撲軟件基于自主研發(fā)的 HT for Web 產(chǎn)品，利用現(xiàn)場照片及 CAD 圖紙，結(jié)合 PBR 材質(zhì)，搭建了具有賽博朋克風(fēng)格的智慧斜拉橋可視化解決方案，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)斜拉橋建造規(guī)劃過程，輔助運(yùn)維人員對橋梁基建過程的網(wǎng)格化管理。提高橋梁的建設(shè)效率和安全性能，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，方便施工現(xiàn)場管理和提高橋梁運(yùn)營效率等多個(gè)目的。

通過搭載北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)、5G 通信系統(tǒng)、多元件傳感技術(shù)，結(jié)合圖撲 HT 引擎強(qiáng)大的渲染技術(shù)，3D 場景內(nèi)可對斜拉橋主塔進(jìn)行高精準(zhǔn)地理定位，結(jié)合周圍地形及水體，為監(jiān)管人員提供整體工程布局的清晰概覽。

樁基施工可視化

樁基施工是一種地基施工方法，主要用于建筑、橋梁等建筑物的建設(shè)。通過在地面以下打入或澆筑深入地基的樁，從而增強(qiáng)地基的承壓能力。根據(jù)施工方式的不同，樁基施工可以分為打樁和灌注樁兩種。本次案例中數(shù)字孿生的是打樁施工方法。

圖撲基于自研 HT for Web 3D 渲染引擎，高精度模擬了斜拉橋樁基施工過程。

首先，將預(yù)制深水樁通過打樁機(jī)打入海中。與此同時(shí)，左側(cè) 2D 面板內(nèi)用以 HT 豐富的圖表組件展示深水樁樁深、高、寬等數(shù)據(jù)信息。

隨著混凝土樁打入后，上層鋪設(shè)混凝土鋼板，放入樁體后通過打樁機(jī)進(jìn)行打樁。

通過吊機(jī)將鋼筋放入混凝土樁中。

開始架設(shè)高架進(jìn)行封頂。

通過應(yīng)用圖撲可視化監(jiān)控平臺，能進(jìn)一步加強(qiáng)用戶對樁基礎(chǔ)施工進(jìn)度及施工質(zhì)量的全方位把控，如建造期間樁的位置、深度、垂直度、樁體的質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)，以確保樁基的質(zhì)量和性能。

主塔施工可視化

主塔施工作為橋梁施工的關(guān)鍵部分，涉及到建立橋梁的主要支撐結(jié)構(gòu)，即主塔。主塔的施工通常包括基礎(chǔ)施工、塔身施工和塔頂施工三個(gè)主要階段?；A(chǔ)施工包括地基處理、基礎(chǔ)排水、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和擋土墻施工等工程；塔身施工則包括塔柱、塔橫梁和塔上部結(jié)構(gòu)施工等；塔頂施工主要包括人行道、護(hù)欄和燈具安裝等。

通過搭載北斗/GPS/藍(lán)牙定位、位置差分、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)，搭配圖撲軟件逼真的動(dòng)畫交互效果，真實(shí)復(fù)現(xiàn)斜拉橋主塔的吊裝和組裝過程：

首先，船吊將斜拉橋主塔的塔身部分從岸邊吊升到樁基上。

隨后，船吊再次使用吊鉤將主塔的塔頂?shù)跎了碇?，完成整個(gè)主塔的組裝。

圖撲軟件基于 WebGL 及 HTML5 技術(shù)，通過將設(shè)備物理實(shí)體與數(shù)字模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在 3D 場景內(nèi)對吊裝的施工位置和施工速度的實(shí)時(shí)把控，以及分析建造過程中物體重量、上升高度等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息。支持用戶模擬不同操作條件下的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，幫助其更好地了解施工流程和工序安排，提高施工的效率和質(zhì)量。

預(yù)警告警

系統(tǒng)設(shè)有設(shè)備故障診斷功能，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)級別及事件演變規(guī)律、安全，將危險(xiǎn)源和隱患數(shù)據(jù)相聯(lián)動(dòng)。當(dāng)監(jiān)測到危險(xiǎn)情境時(shí)，平臺將通過感知、識別、定位追蹤事發(fā)源頭。輔助用戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能存在的問題和風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行預(yù)防和解決。以可視、互動(dòng)、透明管理機(jī)制為前提，實(shí)現(xiàn)建造作業(yè)設(shè)備的實(shí)時(shí)追蹤和安全預(yù)警，有效避免危險(xiǎn)事件無據(jù)可查的難題，確保施工過程的順利進(jìn)行。

圖撲還可實(shí)現(xiàn)視頻融合解決方案。將 2D 圖像融合到場景的 3D 模型中，為用戶提供直觀的視頻圖像和簡單的視圖控制。

海面橋面板施工

海面橋體面板施工是指在海上或水面上進(jìn)行的橋梁面板建設(shè)工作。這種施工方式通常用于跨越海灣、河流或其他水域的橋梁，以連接陸地兩岸或其他目的地。

海面橋面板施工過程涉及多個(gè)步驟：

首先，進(jìn)行橋臺和橋墩的建設(shè)，使用深基坑、樁基等工程技術(shù)來保持海底建筑物的穩(wěn)定；

其次，進(jìn)行海底基礎(chǔ)的建設(shè)，如海底樁、護(hù)岸等結(jié)構(gòu)，以支撐橋體的建設(shè)；

然后，進(jìn)行橋梁預(yù)制板的制作和安裝。針對該步驟，圖撲軟件應(yīng)用自主研發(fā) HT for Web 渲染引擎，著重孿生了浮船吊機(jī)牽引橋體面板進(jìn)行吊裝，以及通過滑行車將兩段橋面板銜接處進(jìn)行固定的全過程。絲絲入扣的動(dòng)畫效果，有助于作業(yè)人員直觀查看吊機(jī)的負(fù)荷、橋體面板位置的銜接及固定的準(zhǔn)確性。

最后，進(jìn)行橋面層的施工，如防滑涂料、防水層等，以確保橋面的使用安全和舒適性。

圖撲以多樣化 2D、3D 組態(tài)圖表，基于空間、時(shí)間、指標(biāo)等多維度數(shù)據(jù)，對橋面板厚度、負(fù)載、張力等參數(shù)目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形化和可視化。圖撲 HT 支持?jǐn)?shù)據(jù)動(dòng)態(tài)加載，以簡潔明了的面板形式呈現(xiàn)于場景兩側(cè)。全面促進(jìn)作業(yè)人員對橋面板施工期間作業(yè)態(tài)勢的實(shí)時(shí)掌握、資源共享、聯(lián)動(dòng)控制。

承臺施工可視化

承臺施工是指在建筑物、橋梁等工程中，樁基上面的部分，作為樁與上部結(jié)構(gòu)連接的一種承載結(jié)構(gòu)。其目的是為了提供穩(wěn)定可靠的橋梁支撐結(jié)構(gòu)，確保橋梁的安全運(yùn)行和使用。

為確保施工流程的規(guī)范性，圖撲軟件運(yùn)用二三維可視化引擎、GIS、視頻融合、BIM 等技術(shù)，聯(lián)合施工生產(chǎn)、質(zhì)量、安全等關(guān)鍵因素，創(chuàng)建透徹感知、數(shù)據(jù)共享、互聯(lián)協(xié)同的數(shù)字化平臺。

場景圍繞“工作狀態(tài)”、“運(yùn)行狀態(tài)”、”業(yè)務(wù)動(dòng)畫”幾個(gè)方面進(jìn)行多維度信息展示。圖撲軟件基于車輛、工廠、承臺施工地內(nèi)布設(shè)的傳感裝置，實(shí)現(xiàn)在 3D 可視化平臺內(nèi)，實(shí)時(shí)監(jiān)測混凝土及鋼筋車輛從其相應(yīng)的工廠出發(fā)抵達(dá)承臺施工地進(jìn)行實(shí)施的行進(jìn)工況。作業(yè)人員可根據(jù)大屏上的引導(dǎo)信息做出布局施工規(guī)劃、班序計(jì)劃調(diào)整等業(yè)務(wù)決策，輔助高效優(yōu)化施工計(jì)劃和方案。

圖撲 HT BIM 三維建模，可實(shí)現(xiàn)施工前、中、后期協(xié)調(diào)全過程動(dòng)態(tài)預(yù)演，如獲取地表、空間尺寸、做地基、回填等。幫助用戶克服了傳統(tǒng)平面圖紙無法直觀敷設(shè)的問題，大幅度提升施工效率、降低施工損耗。圖撲軟件 HT 的輕量化方式在傳統(tǒng)的 BIM 技術(shù)上做出了全新的改變：

圖撲 HT 具有輕量化、低成本的優(yōu)點(diǎn)，企業(yè)無需再購置笨重昂貴的 BIM 軟件；

起點(diǎn)低、效果好，傳統(tǒng) Web 開發(fā)人員也可輕松上手，借力 HT 強(qiáng)大的 3D 渲染效果即可做出高仿真施工場景。

岸邊橋體面板施工

岸邊橋體面板施工是指在橋梁建設(shè)中，將預(yù)制的混凝土面板安裝到橋體橋面的過程。其目的是為了確保橋梁的穩(wěn)定性、承載能力和施工質(zhì)量，以提供安全、平穩(wěn)的交通通行條件。

圖撲軟件根據(jù)工地實(shí)際作業(yè)流程，將預(yù)制混凝土面板從吊機(jī)吊裝、滑移等運(yùn)作工況逐一渲染復(fù)現(xiàn)。

深度集成電力、環(huán)境、電能質(zhì)量等監(jiān)控系統(tǒng)，聯(lián)動(dòng)后臺接入真實(shí)數(shù)據(jù)，通過 UI 動(dòng)態(tài)圖表對設(shè)備位置、類型、數(shù)量等作業(yè)信息進(jìn)行多維度分析。賦能管理者對岸邊橋體面板施工的吊裝過程、施工進(jìn)度、設(shè)備健康等業(yè)務(wù)全域態(tài)勢感知。即使遠(yuǎn)程監(jiān)管也能清晰知曉當(dāng)前工況的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

斜拉橋智慧監(jiān)控

圖撲軟件基于 HT 引擎打造的輕量化智慧斜拉橋中，設(shè)有結(jié)構(gòu)監(jiān)測、材料情況、交通流量監(jiān)測的懸浮圖標(biāo)。

點(diǎn)擊圖標(biāo)，即可展示橋梁受力情況、車輛數(shù)量、鋼材腐蝕程度等數(shù)據(jù)信息。應(yīng)用于項(xiàng)目施工階段，可一定程度上降低了人工計(jì)算帶來的誤差，以及人工采集、處理數(shù)據(jù)工作的繁雜程度，更好的幫助用戶把握斜拉橋整體建造和自身健康情況。

審核編輯 黃宇