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)代工程技術的高度成就，在全球范圍內已得到廣泛的應用。斜拉橋采用了高強度的材料和精密的建筑技術，能夠跨越寬闊的河流、峽谷和深淵。在新基建計劃中，斜拉橋成為城市交通的關鍵紐帶，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驅動，以工程全壽命期系統(tǒng)化集成設計、精益化生產(chǎn)施工為主要手段，整合工程全產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈和創(chuàng)新鏈，實現(xiàn)工程建設高效益、高質量、低消耗、低排放的建筑工業(yè)化。通過物聯(lián)設備自動采集數(shù)據(jù)，融合可視化、云計算、大數(shù)據(jù)等技術，對工程結構施工進行實時監(jiān)測管理，實現(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，結合 PBR 材質，搭建了具有賽博朋克風格的智慧斜拉橋可視化解決方案，精準復現(xiàn)斜拉橋建造規(guī)劃過程，輔助運維人員對橋梁基建過程的網(wǎng)格化管理。提高橋梁的建設效率和安全性能，達到優(yōu)化設計方案，方便施工現(xiàn)場管理和提高橋梁運營效率等多個目的。

通過搭載北斗導航定位系統(tǒng)、5G 通信系統(tǒng)、多元件傳感技術，結合圖撲 HT 引擎強大的渲染技術，3D 場景內可對斜拉橋主塔進行高精準地理定位，結合周圍地形及水體，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。通過在地面以下打入或澆筑深入地基的樁，從而增強地基的承壓能力。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，將預制深水樁通過打樁機打入海中。與此同時，左側 2D 面板內用以 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，上層鋪設混凝土鋼板，放入樁體后通過打樁機進行打樁。

通過吊機將鋼筋放入混凝土樁中。

開始架設高架進行封頂。

通過應用圖撲可視化監(jiān)控平臺，能進一步加強用戶對樁基礎施工進度及施工質量的全方位把控，如建造期間樁的位置、深度、垂直度、樁體的質量等關鍵指標，以確保樁基的質量和性能。

主塔施工可視化

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

通過搭載北斗/GPS/藍牙定位、位置差分、移動互聯(lián)等技術，搭配圖撲軟件逼真的動畫交互效果，真實復現(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?，完成整個主塔的組裝。

圖撲軟件基于 WebGL 及 HTML5 技術，通過將設備物理實體與數(shù)字模型相結合，實現(xiàn)在 3D 場景內對吊裝的施工位置和施工速度的實時把控，以及分析建造過程中物體重量、上升高度等動態(tài)數(shù)據(jù)信息。支持用戶模擬不同操作條件下的設備運行狀態(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量。

預警告警

系統(tǒng)設有設備故障診斷功能，依據(jù)風險級別及事件演變規(guī)律、安全，將危險源和隱患數(shù)據(jù)相聯(lián)動。當監(jiān)測到危險情境時，平臺將通過感知、識別、定位追蹤事發(fā)源頭。輔助用戶及時發(fā)現(xiàn)可能存在的問題和風險，并采取相應的措施進行預防和解決。以可視、互動、透明管理機制為前提，實現(xiàn)建造作業(yè)設備的實時追蹤和安全預警，有效避免危險事件無據(jù)可查的難題，確保施工過程的順利進行。

圖撲還可實現(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行的橋梁面板建設工作。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步驟：

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

其次，進行海底基礎的建設，如海底樁、護岸等結構，以支撐橋體的建設；

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

最后，進行橋面層的施工，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、時間、指標等多維度數(shù)據(jù)，對橋面板厚度、負載、張力等參數(shù)目標數(shù)據(jù)進行圖形化和可視化。圖撲 HT 支持數(shù)據(jù)動態(tài)加載，以簡潔明了的面板形式呈現(xiàn)于場景兩側。全面促進作業(yè)人員對橋面板施工期間作業(yè)態(tài)勢的實時掌握、資源共享、聯(lián)動控制。

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，作為樁與上部結構連接的一種承載結構。其目的是為了提供穩(wěn)定可靠的橋梁支撐結構，確保橋梁的安全運行和使用。

為確保施工流程的規(guī)范性，圖撲軟件運用二三維可視化引擎、GIS、視頻融合、BIM 等技術，聯(lián)合施工生產(chǎn)、質量、安全等關鍵因素，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)”、“運行狀態(tài)”、”業(yè)務動畫”幾個方面進行多維度信息展示。圖撲軟件基于車輛、工廠、承臺施工地內布設的傳感裝置，實現(xiàn)在 3D 可視化平臺內，實時監(jiān)測混凝土及鋼筋車輛從其相應的工廠出發(fā)抵達承臺施工地進行實施的行進工況。作業(yè)人員可根據(jù)大屏上的引導信息做出布局施工規(guī)劃、班序計劃調整等業(yè)務決策，輔助高效優(yōu)化施工計劃和方案。

圖撲 HT BIM 三維建模，可實現(xiàn)施工前、中、后期協(xié)調全過程動態(tài)預演，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 技術上做出了全新的改變：

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

起點低、效果好，傳統(tǒng) Web 開發(fā)人員也可輕松上手，借力 HT 強大的 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中，將預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)工地實際作業(yè)流程，將預制混凝土面板從吊機吊裝、滑移等運作工況逐一渲染復現(xiàn)。

深度集成電力、環(huán)境、電能質量等監(jiān)控系統(tǒng)，聯(lián)動后臺接入真實數(shù)據(jù)，通過 UI 動態(tài)圖表對設備位置、類型、數(shù)量等作業(yè)信息進行多維度分析。賦能管理者對岸邊橋體面板施工的吊裝過程、施工進度、設備健康等業(yè)務全域態(tài)勢感知。即使遠程監(jiān)管也能清晰知曉當前工況的實時狀態(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，設有結構監(jiān)測、材料情況、交通流量監(jiān)測的懸浮圖標。

點擊圖標，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。應用于項目施工階段，可一定程度上降低了人工計算帶來的誤差，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