结构建模与数字孪生破解偏远桥梁监测难题

STAAD与iTwin提供结构建模与数字孪生解决方案助力实现智能、经济高效的桥梁维护策略优化桥梁检测与维护I-15州际公路纵贯美国南加州与加拿大阿尔伯塔省全长1400英里仅有29英里穿过亚利桑那州最西端的莫哈维县其中有15英里的路段穿过维琴河峡谷沿途由七座50多年前建造的桥梁贯通。亚利桑那州西北部几乎没有连接内华达州拉斯维加斯与犹他州盐湖城的其他路线因此这条线路是至关重要的经济廊道每年140万辆卡车经由此线路通行。多年来亚利桑那州交通部开展了多项桥梁修复与重建工程。为避免人工现场评估并提升桥梁检测效率实现更具前瞻性、战略性的维护亚利桑那州交通部委托全国性桥梁工程公司Burgess Niple制定合适的方案。按照项目要求Burgess Niple需要为亚利桑那州交通部搭建一个平台以监测关键风险领域、洞察潜在问题并做出更明智、更具成本效益的决策。Burgess Niple设施检测总监、首席工程师Edward Cinadr解释说“我们需要尽可能减少现场巡检次数并尽可能延长桥梁结构寿命的解决方案从而避免巨额重建成本。”项目分为两个阶段第一阶段包括传感器安装、荷载测试、三维建模与校准第二阶段则利用第一阶段的成果完成设备系统的设计与安装并构建数字化桥梁维护体系。解决交通不便和电力资源短缺问题峡谷地处偏远、地形崎岖给桥梁结构巡检带来了多重挑战传统人工现场巡检耗时长、风险大且成本高。为协助亚利桑那州交通部找到安全经济的解决方案既能评估桥梁养护需求又尽可能保障结构完整性Burgess Niple致力于开发数字化结构健康监测系统。项目团队计划在桥梁上部结构安装传感器以记录、分析并共享数据但在安装过程中却同样面临着可达性与安全挑战而且为确保有效的数据采集与传输还需要额外的现场设备这进一步加剧了问题的复杂性。Cinadr强调“桥梁位置偏远给项目团队带来了多重挑战其中包括必须采用太阳能供电设备和蜂窝信号增强装置。”显然要完成第一阶段监测设备的安装工作项目团队必须依赖绳索攀爬和岩壁作业技术不仅要穿越复杂地形还要避免影响交通并有效控制成本。与此同时他们还需要灵活的、数据可互用的结构建模分析软件来对桥梁结构进行建模并校准此外还需要直观的界面对监测传感器采集的数据进行可视化处理。利用Bentley应用程序进行结构健康监测Burgess Niple利用STAAD进行桥梁结构建模、有限元分析及模型校准。Cinadr表示“STAAD.Pro是一款久经考验的成熟软件其全面的功能与灵活性完全满足第一阶段工作所需的复杂建模要求。”该应用程序具备的数据互用性与综合功能可确保与桥梁监测设备和仪器无缝集成并支持在不同荷载、热力及地震作用下的静态和动态分析。通过应用Bentley的iTwin平台项目构建了可视化交互式数据呈现环境亚利桑那州交通部能够深入掌握桥梁结构健康状况。Cinadr表示“Bentley的iTwin Experience和iTwin IoT近期提供了直观的交互界面不仅能可视化传感器传输的数据还能在桥梁实景模型中精准定位传感器。”集成的结构建模、分析与数字孪生解决方案助力Burgess Niple为亚利桑那州交通部开发出远程结构健康监测系统在保障维琴河峡谷桥梁安全的同时尽可能延长其使用寿命。数字化助力将数据转化为切实可行的信息Cinadr表示“Bentley系列软件为执行项目的工程师团队带来了多重效益并在这一充满挑战性的多阶段项目中简化了多项工作。”在项目的第一阶段Burgess Niple能够进行全面的结构建模和有限元分析。第二阶段集成iTwin创建数字孪生系统在动态、用户友好型平台上实现了长期数据收集与可视化。Bentley的数字化解决方案简化了数据与模型集成由此开发出的结构健康监测系统不仅使亚利桑那州交通部更精准地掌握桥梁真实状况与传统检测技术相比更实现了成本节约。面对项目现场电力资源短缺的困境Burgess Niple采用太阳能为数据采集和传输系统供电这一环保方案显著降低了项目碳足迹。通过在桥梁结构上安装远程监测设备将采集到的数据导入数字孪生Burgess构建了交互式可视化环境将采集到的数据转化为切实可行的信息亚利桑那州交通部可根据这些信息制定智能、经济高效的桥梁维护策略。Cinadr总结道“如果没有‘数字化’要处理如此庞大的数据量并通过分析将其转化为可用、切实可行的有效信息几乎是不可能完成的。”