本發(fā)明涉及簡(jiǎn)支梁橋建造，具體涉及一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球高速鐵路技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的要求也日益提高。簡(jiǎn)支箱梁作為高速鐵路橋梁的重要組成部分，其制造、運(yùn)輸和架設(shè)技術(shù)直接影響到高速鐵路的安全、舒適和高效運(yùn)行。

2、由于傳統(tǒng)簡(jiǎn)支箱梁制運(yùn)架施工工序繁雜，施工信息繁多，施工工藝裝備信息化程度低，在地形復(fù)雜施工環(huán)境進(jìn)行制梁運(yùn)梁移梁過(guò)程時(shí)大型工藝裝備運(yùn)行安全風(fēng)險(xiǎn)大，施工周期長(zhǎng)、管理難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，解決相關(guān)技術(shù)中簡(jiǎn)支箱梁制造、運(yùn)輸和架設(shè)技術(shù)存在施工周期長(zhǎng)、安全風(fēng)險(xiǎn)大的技術(shù)問(wèn)題。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其包括以下步驟：

3、建立bim模型，所述bim模型包括簡(jiǎn)支梁橋bim模型、梁場(chǎng)bim模型以及設(shè)備bim模型；

4、采集施工信息數(shù)據(jù)，將所述施工信息數(shù)據(jù)掛接于所述bim模型，所述施工信息數(shù)據(jù)包括箱梁生產(chǎn)數(shù)據(jù)、箱梁運(yùn)輸數(shù)據(jù)、箱梁架設(shè)數(shù)據(jù)中的一種或多種；

5、基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬建造系統(tǒng)，結(jié)合所述bim模型對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的制造、運(yùn)輸和架設(shè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化展示。

6、在一種實(shí)施方式中，所述建立bim模型包括：

7、將簡(jiǎn)支梁橋劃分為多個(gè)單元，以最小單元建立簡(jiǎn)支梁橋基礎(chǔ)模型；向所述簡(jiǎn)支梁橋基礎(chǔ)模型添加所述簡(jiǎn)支梁橋的材料信息和設(shè)計(jì)參數(shù)，形成所述簡(jiǎn)支梁橋bim模型；

8、將用于制梁的梁場(chǎng)劃分為多個(gè)功能區(qū)，分別建立梁場(chǎng)bim模型；

9、建立設(shè)備基礎(chǔ)模型，所述設(shè)備包括搬運(yùn)機(jī)、提梁機(jī)、運(yùn)梁車(chē)、架橋機(jī)中的一種或多種；向所述設(shè)備基礎(chǔ)模型添加屬性信息，形成所述設(shè)備bim模型。

10、在一種實(shí)施方式中，建立簡(jiǎn)支梁橋基礎(chǔ)模型時(shí)，對(duì)每片簡(jiǎn)支梁建立梁體bim模型，進(jìn)行工程實(shí)體分解，依據(jù)工程實(shí)體分解編碼，一一對(duì)應(yīng)施工信息數(shù)據(jù)及所述梁體bim模型。

11、在一種實(shí)施方式中，所述功能區(qū)包括鋼筋加工區(qū)、箱梁預(yù)制區(qū)、箱梁存放區(qū)、運(yùn)梁通道、提升站、物資存放區(qū)、梁場(chǎng)試驗(yàn)室中的一種或多種。

12、在一種實(shí)施方式中，所述箱梁生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括箱梁施工計(jì)劃、箱梁施工工序數(shù)據(jù)、箱梁生產(chǎn)資料、人員信息、設(shè)計(jì)信息中的一種或多種；所述箱梁運(yùn)輸數(shù)據(jù)包括移梁數(shù)據(jù)、提梁數(shù)據(jù)和運(yùn)梁數(shù)據(jù)；所述箱梁架設(shè)數(shù)據(jù)包括梁體信息、架設(shè)時(shí)間、架設(shè)位置、架設(shè)質(zhì)量、架橋機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)中的一種或多種。

13、在一種實(shí)施方式中，所述虛擬建造系統(tǒng)包括進(jìn)行預(yù)制梁生產(chǎn)管理的預(yù)制箱梁生產(chǎn)系統(tǒng)、進(jìn)行設(shè)備安全管理的大臨設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)行簡(jiǎn)支梁橋建造進(jìn)度管理的橋梁形象進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

14、在一種實(shí)施方式中，所述預(yù)制箱梁生產(chǎn)系統(tǒng)包括：

15、梁場(chǎng)電子沙盤(pán)模塊，被配置為：基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建出虛擬梁場(chǎng)，以顯示所述梁場(chǎng)各功能區(qū)分布情況，結(jié)合所述bim模型顯示當(dāng)前梁場(chǎng)制梁存梁情況；

16、梁場(chǎng)生產(chǎn)信息模塊，被配置為：實(shí)時(shí)顯示所述梁場(chǎng)中每個(gè)臺(tái)座的制梁存梁信息、對(duì)應(yīng)工序、及施工時(shí)間，結(jié)合所述bim模型顯示設(shè)計(jì)信息、生產(chǎn)信息，對(duì)箱梁生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警；

17、鋼筋生產(chǎn)模塊，被配置為：對(duì)鋼筋消耗種類及數(shù)量、鋼筋加工種類及數(shù)量進(jìn)行材料管理，并通過(guò)遠(yuǎn)程生產(chǎn)加工鋼筋；

18、混凝土生產(chǎn)模塊，被配置為：采集并監(jiān)控原材料進(jìn)場(chǎng)及消耗信息、混凝土生產(chǎn)信息。

19、在一種實(shí)施方式中，所述大臨設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

20、搬運(yùn)機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊，被配置為：對(duì)搬運(yùn)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和監(jiān)測(cè)預(yù)警，結(jié)合所述bim模型顯示結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)及變形情況；

21、提梁機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊，被配置為：實(shí)時(shí)采集并監(jiān)測(cè)提梁機(jī)參數(shù)，所述提梁機(jī)參數(shù)包括起重重量、起升高度、風(fēng)速、溫度、應(yīng)力、傾角中的一種或多種，結(jié)合所述bim模型顯示結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)及變形情況；

22、運(yùn)梁車(chē)監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊，被配置為：實(shí)時(shí)采集并監(jiān)測(cè)運(yùn)梁車(chē)參數(shù)，所述運(yùn)梁車(chē)參數(shù)包括主梁傾角、行駛速度、馱梁小車(chē)縱向位移和速度、風(fēng)速以及運(yùn)梁車(chē)位置信息中的一種或多種；

23、架橋機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警模塊，被配置為：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)架橋機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

24、在一種實(shí)施方式中，所述橋梁形象進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

25、形象進(jìn)度模塊，被配置為：結(jié)合所述bim模型將進(jìn)度信息賦予全線簡(jiǎn)支梁橋，以查看所述簡(jiǎn)支梁橋制運(yùn)架進(jìn)度信息。

26、進(jìn)度預(yù)演模塊，被配置為：在施工前結(jié)合所述bim模型模擬和展示簡(jiǎn)支梁橋的施工進(jìn)度。

27、本申請(qǐng)實(shí)施例還提供一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化系統(tǒng)，其包括：

28、bim系統(tǒng)，被配置為：建立bim模型，所述bim模型包括簡(jiǎn)支梁橋bim模型、梁場(chǎng)bim模型以及設(shè)備bim模型；

29、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：被配置為：采集施工信息數(shù)據(jù)，將所述施工信息數(shù)據(jù)掛接于所述bim模型，所述施工信息數(shù)據(jù)包括箱梁生產(chǎn)數(shù)據(jù)、箱梁運(yùn)輸數(shù)據(jù)、箱梁架設(shè)數(shù)據(jù)中的一種或多種；

30、虛擬建造系統(tǒng)，被配置為：基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建而成，結(jié)合所述bim模型對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的制造、運(yùn)輸和架設(shè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化展示。

31、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果包括：

32、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，在簡(jiǎn)支梁橋建造過(guò)程中相關(guān)的簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)、梁場(chǎng)和設(shè)備均建立bim模型；并將施工信息數(shù)據(jù)掛接于bim模型上，根據(jù)bim模型能實(shí)時(shí)掌握施工進(jìn)度和監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)；最后基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬建造系統(tǒng)，結(jié)合全線bim模型對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的制造、運(yùn)輸和架設(shè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化展示，將物理世界中的簡(jiǎn)支梁橋的制造、運(yùn)輸和架設(shè)過(guò)程與數(shù)字虛擬世界中的模型進(jìn)行實(shí)時(shí)映射和交互，實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)過(guò)程的互聯(lián)協(xié)同和智能化管理，從而提高施工精度，優(yōu)化施工方案，縮短施工周期，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，更進(jìn)一步地，通過(guò)虛擬建造系統(tǒng)和全線bim模型便于對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的建造過(guò)程進(jìn)行輔助決策、智能生產(chǎn)和科學(xué)監(jiān)管，為橋梁建設(shè)行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級(jí)提供有力支持。

技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，其包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，所述建立bim模型包括：

3.如權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，建立簡(jiǎn)支梁橋基礎(chǔ)模型時(shí)，對(duì)每片簡(jiǎn)支梁建立梁體bim模型，進(jìn)行工程實(shí)體分解，依據(jù)工程實(shí)體分解編碼，一一對(duì)應(yīng)施工信息數(shù)據(jù)及所述梁體bim模型。

4.如權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，所述功能區(qū)包括鋼筋加工區(qū)、箱梁預(yù)制區(qū)、箱梁存放區(qū)、運(yùn)梁通道、提升站、物資存放區(qū)、梁場(chǎng)試驗(yàn)室中的一種或多種。

5.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，所述箱梁生產(chǎn)數(shù)據(jù)包括箱梁施工計(jì)劃、箱梁施工工序數(shù)據(jù)、箱梁生產(chǎn)資料、人員信息、設(shè)計(jì)信息中的一種或多種；所述箱梁運(yùn)輸數(shù)據(jù)包括移梁數(shù)據(jù)、提梁數(shù)據(jù)和運(yùn)梁數(shù)據(jù)；所述箱梁架設(shè)數(shù)據(jù)包括梁體信息、架設(shè)時(shí)間、架設(shè)位置、架設(shè)質(zhì)量、架橋機(jī)監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)中的一種或多種。

6.如權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，所述虛擬建造系統(tǒng)包括進(jìn)行預(yù)制梁生產(chǎn)管理的預(yù)制箱梁生產(chǎn)系統(tǒng)、進(jìn)行設(shè)備安全管理的大臨設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、進(jìn)行簡(jiǎn)支梁橋建造進(jìn)度管理的橋梁形象進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

7.如權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，所述預(yù)制箱梁生產(chǎn)系統(tǒng)包括：

8.如權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，所述大臨設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

9.如權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，其特征在于，所述橋梁形象進(jìn)度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

10.一種基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，其包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及基于數(shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，包括：建立BIM模型，BIM模型包括簡(jiǎn)支梁橋BIM模型、梁場(chǎng)BIM模型以及設(shè)備BIM模型；采集施工信息數(shù)據(jù)，將施工信息數(shù)據(jù)掛接于BIM模型，施工信息數(shù)據(jù)包括箱梁生產(chǎn)數(shù)據(jù)、箱梁運(yùn)輸數(shù)據(jù)、箱梁架設(shè)數(shù)據(jù)中的一種或多種；基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建虛擬建造系統(tǒng)，結(jié)合BIM模型對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的制造、運(yùn)輸和架設(shè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化展示。本申請(qǐng)?zhí)峁┗跀?shù)字孿生技術(shù)的簡(jiǎn)支梁橋虛擬建造優(yōu)化方法，根據(jù)BIM模型能實(shí)時(shí)掌握施工進(jìn)度和監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)；基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建的虛擬建造系統(tǒng)結(jié)合全線BIM模型對(duì)簡(jiǎn)支梁橋的制造、運(yùn)輸和架設(shè)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化展示，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)協(xié)同，從而縮短施工周期，降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：李傳富,李開(kāi)蘭,甘君,馬遠(yuǎn)剛,賈濤,宋洪江,胡鵬,吳巨峰,馬天亮,王海平,董曉兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵橋研科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15