数字孪生技术作为桥梁智能建造的核心支撑,通过构建与物理实体完全映射的虚拟模型,实现轮胎式架桥机全生命周期的可视化监控、智能化决策与精准化管控。在轮胎式架桥机作业场景中,该技术打破了传统施工依赖人工监测、信息滞后、协同低效的瓶颈,通过虚实融合的数据交互与动态仿真,将架桥机设备状态、施工环境、作业流程等要素全面数字化,为复杂工况下的架梁作业提供全流程智慧保障,推动桥梁施工从“经验驱动”向“数据驱动”转型。

轮胎式架桥机数字孪生系统的构建需实现“数据感知-模型构建-虚实联动”的完整闭环。数据感知层是基础,通过在架桥机主梁、支腿、起升系统等核心部件布设应力传感器、位移传感器、倾角传感器,结合高清摄像头与毫米波雷达,实时采集设备运行参数、结构应力状态、作业环境动态等多维度数据,数据传输延迟可控制在0.2秒以内,为虚拟模型提供精准数据支撑。模型构建层以BIM技术为核心,整合架桥机设计图纸、施工方案、设备参数等信息,构建包含设备本体、施工场景、梁体构件的全要素三维虚拟模型,实现设备姿态、作业流程的1:1精准映射。虚实联动层通过OPC数据集成与PLC编程处理,建立虚拟模型与物理设备的实时交互通道,实现虚拟指令对实体设备的精准控制与实体状态向虚拟模型的动态反馈。
数字孪生技术在轮胎式架桥机作业中的核心应用贯穿施工全流程,实现风险预判与精准管控的双重提升。在施工准备阶段,通过虚拟模型对架梁方案进行动态仿真预演,模拟梁体运输、吊装对位、过孔移位等关键工序,提前排查设备与周边环境的碰撞风险、作业空间不足等问题,优化施工路径与操作参数,尤其在曲线段、跨既有线等复杂工况下,可通过仿真模拟确定最优施工策略,降低试错成本。在作业实施阶段,虚拟模型实时同步架桥机运行状态,通过传感器数据与模型仿真对比,精准识别主梁形变、支腿沉降等异常情况,及时触发预警并生成液压补偿、紧急制动等应急处置方案,将梁体线形误差控制在毫米级以内。同时,借助机器视觉技术识别施工现场目标,结合智能算法生成三维避障路径,指导设备精准规避障碍物与地质薄弱带。
数字孪生技术还显著提升了轮胎式架桥机施工的协同管理与全生命周期管控能力。在协同管理方面,数字孪生平台实现施工、监理、管理等多方主体的实时数据共享,通过可视化界面直观呈现施工进度、设备状态、质量检测等信息,提高决策效率,尤其在场地狭小、航道保通等严苛要求的项目中,可通过平台优化资源调配,缩短施工占用时间。在全生命周期管控方面,平台自动记录施工全过程数据,形成可追溯的数字化档案,不仅为施工质量评估提供多维度数据支撑,还能将建设期传感器数据与模型信息延续至运营阶段,为桥梁后期养护、设备检修提供精准依据,实现“建管养一体化”管控。此外,通过对历史施工数据的深度学习分析,还能持续优化施工方案与设备参数,推动架桥技术的迭代升级。
轮胎式架桥机数字孪生技术的落地应用需强化技术保障与实操适配。技术层面需突破多源数据融合、高精度模型实时更新等关键技术,确保数据传输的稳定性与模型映射的精准性;硬件层面需选用抗干扰、耐恶劣环境的工业级传感器与传输设备,保障复杂施工环境下的数据采集可靠性。实操层面需结合项目特点进行系统定制,例如在大跨径桥梁施工中强化结构应力仿真分析功能,在城市高架施工中优化防碰撞监测模块。同时,加强操作人员技能培训,提升数字孪生平台的应用能力,确保技术优势充分发挥。
综上,数字孪生技术为轮胎式架桥机施工注入了数智化新动能,通过虚实融合的全流程管控,实现了施工风险的提前预判、作业精度的精准把控与管理效率的全面提升。随着人工智能、大数据技术的深度融合,该技术将进一步向自主决策、无人化作业方向发展,不仅推动桥梁施工领域的智能化转型,更将为交通基础设施建设的高质量发展提供坚实技术支撑。