斜拉桥智慧施工数字孪生 | 图扑赛博朋克

斜拉桥（又称斜张桥），作为现代桥梁工程中的一种重要类型，代表了现代工程技术的高度成就，在全球范围内已得到广泛的应用。斜拉桥采用了高强度的材料和精密的建筑技术，能够跨越宽阔的河流、峡谷和深渊。在新基建计划中，斜拉桥成为城市交通的关键纽带，在城市发展、交通改善、科技创新和可持续发展等方面都发挥着重要作用。

目前，新型建筑工业化通过新一代信息技术驱动，以工程全寿命期系统化集成设计、精益化生产施工为主要手段，整合工程全产业链、价值链和创新链，实现工程建设高效益、高质量、低消耗、低排放的建筑工业化。通过物联设备自动采集数据，融合可视化、云计算、大数据等技术，对工程结构施工进行实时监测管理，实现了信息化施工管理，助力大型斜拉桥施工精益管理，提升项目管理水平。

图扑基于自主研发的 HT for Web 产品，利用现场照片及 CAD 图纸，结合 PBR 材质，搭建了具有赛博朋克风格的智慧斜拉桥可视化解决方案，精准复现斜拉桥建造规划过程，辅助运维人员对桥梁基建过程的网格化管理。提高桥梁的建设效率和安全性能，达到优化设计方案，方便施工现场管理和提高桥梁运营效率等多个目的。

通过搭载北斗导航定位系统、5G 通信系统、多元件传感技术，结合图扑 HT 引擎强大的渲染技术，3D 场景内可对斜拉桥主塔进行高精准地理定位，结合周围地形及水体，为监管人员提供整体工程布局的清晰概览。

桩基施工可视化

桩基施工是一种地基施工方法，主要用于建筑、桥梁等建筑物的建设。通过在地面以下打入或浇筑深入地基的桩，从而增强地基的承压能力。根据施工方式的不同，桩基施工可以分为打桩和灌注桩两种。本次案例中数字孪生的是打桩施工方法。

图扑基于自研 HT for Web 3D 渲染引擎，高精度模拟了斜拉桥桩基施工过程。

• 首先，将预制深水桩通过打桩机打入海中。与此同时，左侧 2D 面板内用以 HT 丰富的图表组件展示深水桩桩深、高、宽等数据信息。

• 随着混凝土桩打入后，上层铺设混凝土钢板，放入桩体后通过打桩机进行打桩。
• 通过吊机将钢筋放入混凝土桩中。
• 开始架设高架进行封顶。

通过应用图扑可视化监控平台，能进一步加强用户对桩基础施工进度及施工质量的全方位把控，如建造期间桩的位置、深度、垂直度、桩体的质量等关键指标，以确保桩基的质量和性能。

主塔施工可视化

主塔施工作为桥梁施工的关键部分，涉及到建立桥梁的主要支撑结构，即主塔。主塔的施工通常包括基础施工、塔身施工和塔顶施工三个主要阶段。基础施工包括地基处理、基础排水、基础结构和挡土墙施工等工程；塔身施工则包括塔柱、塔横梁和塔上部结构施工等；塔顶施工主要包括人行道、护栏和灯具安装等。

通过搭载北斗/GPS/蓝牙定位、位置差分、移动互联等技术，搭配图扑逼真的动画交互效果，真实复现斜拉桥主塔的吊装和组装过程：

• 首先，船吊将斜拉桥主塔的塔身部分从岸边吊升到桩基上。

• 随后，船吊再次使用吊钩将主塔的塔顶吊升至塔身之上，完成整个主塔的组装。

图扑基于 WebGL 及 HTML5 技术，通过将设备物理实体与数字模型相结合，实现在 3D 场景内对吊装的施工位置和施工速度的实时把控，以及分析建造过程中物体重量、上升高度等动态数据信息。支持用户模拟不同操作条件下的设备运行状态，帮助其更好地了解施工流程和工序安排，提高施工的效率和质量。

预警告警

系统设有设备故障诊断功能，依据风险级别及事件演变规律、安全，将危险源和隐患数据相联动。当监测到危险情境时，平台将通过感知、识别、定位追踪事发源头。辅助用户及时发现可能存在的问题和风险，并采取相应的措施进行预防和解决。以可视、互动、透明管理机制为前提，实现建造作业设备的实时追踪和安全预警，有效避免危险事件无据可查的难题，确保施工过程的顺利进行。

图扑还可实现视频融合解决方案。将 2D 图像融合到场景的 3D 模型中，为用户提供直观的视频图像和简单的视图控制。

海面桥面板施工

海面桥体面板施工是指在海上或水面上进行的桥梁面板建设工作。这种施工方式通常用于跨越海湾、河流或其他水域的桥梁，以连接陆地两岸或其他目的地。

海面桥面板施工过程涉及多个步骤：

• 首先，进行桥台和桥墩的建设，使用深基坑、桩基等工程技术来保持海底建筑物的稳定；
• 其次，进行海底基础的建设，如海底桩、护岸等结构，以支撑桥体的建设；
• 然后，进行桥梁预制板的制作和安装。针对该步骤，图扑应用自主研发 HT for Web 渲染引擎，着重孪生了浮船吊机牵引桥体面板进行吊装，以及通过滑行车将两段桥面板衔接处进行固定的全过程。丝丝入扣的动画效果，有助于作业人员直观查看吊机的负荷、桥体面板位置的衔接及固定的准确性。

• 最后，进行桥面层的施工，如防滑涂料、防水层等，以确保桥面的使用安全和舒适性。

图扑以多样化 2D、3D 组态图表，基于空间、时间、指标等多维度数据，对桥面板厚度、负载、张力等参数目标数据进行图形化和可视化。图扑 HT 支持数据动态加载，以简洁明了的面板形式呈现于场景两侧。全面促进作业人员对桥面板施工期间作业态势的实时掌握、资源共享、联动控制。

承台施工可视化

承台施工是指在建筑物、桥梁等工程中，桩基上面的部分，作为桩与上部结构连接的一种承载结构。其目的是为了提供稳定可靠的桥梁支撑结构，确保桥梁的安全运行和使用。

为确保施工流程的规范性，图扑运用二三维可视化引擎、GIS、视频融合、BIM 等技术，联合施工生产、质量、安全等关键因素，创建透彻感知、数据共享、互联协同的数字化平台。

场景围绕“工作状态”、“运行状态”、”业务动画”几个方面进行多维度信息展示。图扑基于车辆、工厂、承台施工地内布设的传感装置，实现在 3D 可视化平台内，实时监测混凝土及钢筋车辆从其相应的工厂出发抵达承台施工地进行实施的行进工况。作业人员可根据大屏上的引导信息做出布局施工规划、班序计划调整等业务决策，辅助高效优化施工计划和方案。

图扑 HT BIM 三维建模，可实现施工前、中、后期协调全过程动态预演，如获取地表、空间尺寸、做地基、回填等。帮助用户克服了传统平面图纸无法直观敷设的问题，大幅度提升施工效率、降低施工损耗。图扑 HT 的轻量化方式在传统的 BIM 技术上做出了全新的改变：

• 图扑 HT 具有轻量化、低成本的优点，企业无需再购置笨重昂贵的 BIM 软件；
• 起点低、效果好，传统 Web 开发人员也可轻松上手，借力 HT 强大的 3D 渲染效果即可做出高仿真施工场景。

岸边桥体面板施工

岸边桥体面板施工是指在桥梁建设中，将预制的混凝土面板安装到桥体桥面的过程。其目的是为了确保桥梁的稳定性、承载能力和施工质量，以提供安全、平稳的交通通行条件。

图扑根据工地实际作业流程，将预制混凝土面板从吊机吊装、滑移等运作工况逐一渲染复现。

深度集成电力、环境、电能质量等监控系统，联动后台接入真实数据，通过 UI 动态图表对设备位置、类型、数量等作业信息进行多维度分析。赋能管理者对岸边桥体面板施工的吊装过程、施工进度、设备健康等业务全域态势感知。即使远程监管也能清晰知晓当前工况的实时状态。

斜拉桥智慧监控

图扑基于 HT 引擎打造的轻量化智慧斜拉桥中，设有结构监测、材料情况、交通流量监测的悬浮图标。

点击图标，即可展示桥梁受力情况、车辆数量、钢材腐蚀程度等数据信息。应用于项目施工阶段，可一定程度上降低了人工计算带来的误差，以及人工采集、处理数据工作的繁杂程度，更好的帮助用户把握斜拉桥整体建造和自身健康情况。

图扑作为坚持自主创新的国家级高新技术企业，提供 BIM、GIS、VR、AR、XR、MR 、2D 组态/3D 组态等 Web 可视化应用解决方案。

其自研核心引擎 HT for Web 支持提供图形化组态 SCADA 能力，以及构建 PaaS 、SaaS 层面低代码、零代码物联网 IoT 平台。早已应用于智慧城市、园区、楼宇、工厂、智能制造、水务、能源、光伏、风电、电力、新基建、运维、政务、交通、医疗、金融、科研等各个领域。