[01078926]公路工程数字化设计施工关键技术及工程应用

所属科学领域： 该项目属于土木建筑工程领域，特别是土木工程公路交通工程领域。 简要背景： 国家大力推动工程建设数字化，但存在效率明显偏低、实效差以及施工检测数据与安全耐久性还未能建立直接关系等难题。特别地，广西作为我国交通强国试点省份，其地质条件复杂、地形地貌多样，公路工程建设同时承载了建设“数字广西”、“壮美广西”和交通旅游融合发展重任，尤为需要对关键节点一特大型复杂桥梁数字化设计施工进行攻关研究，以点带面推动工程应用。 主要技术内容及创新要点： (1)创新了高精度的三维地质分析拟合技术，研发了BIM建模及高精度数值分析前处理一体化的公路协同设计系统。 为解决广西山区复杂地质及上部构造的建模和数值分析难题，提出了基于离散光滑理论的高精度建模方法和基于该方法的构造网格模型，创新了线性工程结构快速BIM建模技术，研发了桥梁隧道BIM数值分析前处理系统，实现了复杂地质及构造物的纯六面体网格建模，助力攻克了“世界第一拱”平南三桥等特大桥勘察设计难题，提升了拱桥设计的国际水平。 (2)系统运用数字化技术研发了新特桥梁施工方法和配套装备 为克服桥梁大型混凝土构件易开裂及施工线形和定位难题，综合运用数字化技术编制了深水薄覆盖层河床双壁钢围堰、超宽幅箱梁三角挂篮整幅悬臂现浇和矮塔斜拉桥索塔施工工法，发明了钢栈桥中部横向限位加固方法及装置等，实现了38.5米的国内最宽单箱梁体悬臂浇筑法一次浇筑成型和索塔复杂构造精确定位，拓展了工程界对大型桥梁的建造能力。 (3)研发了工程施工关键节点实时在钱数字化监控技术 为实现施工数据实时准确地向设计反馈并长期在线监测结构安全，研发了基于BIM的桥梁施工监控系统，研究了光纤传感器与监控结构点耦合测量索力、应变等参量的技术，构建了太阳能和风能联合供电的光纤化传感监测系统，成功地指导了特大型斜拉桥精确合拢并仍可用来实时监测桥梁的运营状态，提高了我国工程施工监控水平。 知识产权： 主编了省部级标准1部，获授权发明专利1项、实用新型专利5项和软件著作登记4项以上；发表EI和中文核心论文2篇以上。 推广应用及效益情况： 项目产品已成功应用于贺州至巴马高速公路、老挝首都万象至中国磨憨口岸高速公路首都万象至万荣段、平南相思洲大桥、平南三桥、粵澳新通道工程、湖南衡阳东洲湘江大桥等工程，经济效益和社会效益显著。研究成果荣获2018年全球基础设施年度光辉大奖赛特别贡献奖，彰显了我国公路工程建设数字化的国际水平。