当前桥梁传统建造方式亟待向智能化方向升级转型,基于智能建造技术发展的需要,围绕桥梁智能建造进行了系统谋划,以一种基于有限感知的数字预拼装技术为突破点,在钢结构桥梁智能建造方面开展探索研究,并将有关成果应用到世界最大跨双连拱桥---渝湘高速双堡特大桥中。
面临挑战:传统建造与智能建造
传统桥梁建造问题
改革开放以来,中国桥梁建设取得了举世瞩目的成就,然而随着时代的进步,传统建造方式已经无法适应新时代下的经济发展需要,如何转变既有的施工方式、提高施工质量和效率、降低劳动强度和劳动力需求是当前亟待解决的重大问题。
以钢管混凝土拱桥施工为例,桥梁建造过程中需要重点控制拱肋节段的制造与安装,如图1、2所示。由于拱肋节段的尺寸和重量较大,工厂加工的零构件往往要在现场完成组拼,组拼好的节段需要进行实体预拼装检查相邻节段的局部连接与整体线形质量。此外,拱肋结构往往在复杂环境下安装成形,受日照、风、施工临时荷载等各种因素影响,需要兼顾线形和受力状态、及时分析偏差产生原因并进行适当的调整,以避免误差累积过大。在传统建造方式下,上述过程往往费时费力,且控制精度较低,操作过程存在一定的安全隐患,总结为以下几个问题:(1)劳动力需求量大;(2)质量不易控制;(3)环境友好性差;(4)信息化程度低。
图1 钢桥节段制造
图2 钢桥节段安装
智能建造应运而生
进入21世纪以来,新一代通信技术、新材料技术、人工智能技术、智能制造技术等现代科技快速发展,也带动了各行各业加快转型升级的进程,桥梁建设也正由传统建造方式向智能建造转变。
发展智能桥梁,核心是要突破解决若干的关键技术,在智能建造方面,需要着眼于实际工程中的关键技术环节,有针对性地攻克以工业化、数字化、智能化为特征的桥梁智能建造的关键技术及装备,借助高效智能的技术手段使得桥梁建造更加安全、绿色、智能。