1 工程施工背景

本文以我公司2012年1月至2013年9月之間承建的一項(xiàng)山區(qū)高塔組電力工程施工過程為例對(duì)3D動(dòng)態(tài)模擬在電力工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，該工程橫跨整個(gè)山區(qū)，總長度約為3km，使用的是“耐-直-直-直-耐”的施工結(jié)構(gòu)，其中，#19屬于山區(qū)鐵塔，全塔高度在128m左右，呼高為100m，整個(gè)塔均采用鋼管塔結(jié)構(gòu)，鐵塔總重量約為651t，但整個(gè)山區(qū)基礎(chǔ)平臺(tái)總面積僅為40×40m，所以，本山區(qū)高塔組工程施工過程具有較大的困難性，經(jīng)過我公司設(shè)計(jì)和施工專家的共同商討，最終制定出了一套較為周密、有效且合理的施工方案，并通過3D動(dòng)態(tài)技術(shù)對(duì)工程施工過程進(jìn)行了全程模擬，從而實(shí)現(xiàn)電力工程施工方案的逐步完善。

2 3D動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)的應(yīng)用

隨著近年來計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的逐步發(fā)展完善，3D動(dòng)畫技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了逐步的發(fā)展，現(xiàn)階段，3D動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，主要包括教育教學(xué)、游戲開發(fā)、廣告宣傳和影視制作等等，在一些規(guī)模較大的電力工程施工過程中，3D動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)也得到了較為頻繁的應(yīng)用，其中，奧運(yùn)場館建設(shè)工程的動(dòng)態(tài)模擬和神州系列工程的動(dòng)態(tài)演示等，都充分彰顯了我國3D動(dòng)態(tài)模擬技術(shù)的進(jìn)步。

3 3D動(dòng)態(tài)模擬在電力施工中的應(yīng)用

山區(qū)施工平臺(tái)的建設(shè)主要涉及塔基外的走道、卷揚(yáng)機(jī)平臺(tái)和立塔指揮臺(tái)以及塔基中的組裝平臺(tái)，山區(qū)施工平臺(tái)應(yīng)與基礎(chǔ)面高度相同，同時(shí)鋪設(shè)50mm厚度的橫豎交叉工字鋼，在走道和平臺(tái)邊緣設(shè)置高度為1.2m的施工扶欄。使用基礎(chǔ)墩臺(tái)作為組裝平臺(tái)，爬梯井架基面部位需要加設(shè)塔基防撞樁。

4 開發(fā)程序和效果分析

4.1 一次開發(fā)過程

第一，設(shè)計(jì)藍(lán)圖的審查。該工程的3D動(dòng)態(tài)模擬開發(fā)過程需要詳細(xì)核查鐵塔和山區(qū)基礎(chǔ)主要部件的設(shè)計(jì)情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和組件存在的問題，進(jìn)行及時(shí)的溝通和有效處理。第二，施工環(huán)境勘察。為提高模擬動(dòng)畫的真實(shí)性與施工方案的科學(xué)性，本工程對(duì)施工現(xiàn)場的基本環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)檢查，并充分考慮了人為因素的影響。第三，3D動(dòng)態(tài)模擬原型的制作。在系統(tǒng)分析施工環(huán)境和設(shè)計(jì)方案后，開發(fā)團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行3D動(dòng)態(tài)模擬原型的設(shè)計(jì)開發(fā)，包括機(jī)具設(shè)備、安全設(shè)施、山區(qū)模型、承臺(tái)、基礎(chǔ)樁和鐵塔分段構(gòu)件等，初步建構(gòu)原型完成后，實(shí)施團(tuán)隊(duì)審查，以便于以后的動(dòng)畫制作。第四，安全設(shè)施、工器具和環(huán)境的動(dòng)畫介紹。原型基本定稿后，需要對(duì)3D動(dòng)畫中的確定性元素實(shí)施開發(fā)，若能夠通過動(dòng)畫形式詳細(xì)介紹施工山區(qū)的基本情況，則與所需安全措施和主要工器具相結(jié)合，對(duì)施工情況進(jìn)行詳細(xì)的分解介紹。第五，以初定施工方案為基礎(chǔ)進(jìn)行3D動(dòng)畫開發(fā)。因?yàn)?D演示動(dòng)畫的制作應(yīng)在組立塔工序之前完成，因此，在完成工程建設(shè)方案的初稿后，對(duì)初稿實(shí)施一次動(dòng)畫制作，從而為后續(xù)方案的審查奠定良好基礎(chǔ)。

4.2 二次開發(fā)

第一，動(dòng)畫初稿審查。一次開發(fā)完成后，需制作部分動(dòng)畫初稿，并以這一動(dòng)畫版本為基礎(chǔ)，由項(xiàng)目開發(fā)團(tuán)隊(duì)與方案制定人員進(jìn)行集中審查，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理動(dòng)畫所反映出的不足和缺陷。第二，以修正后的工程設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，對(duì)3D動(dòng)畫進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修改，適當(dāng)改動(dòng)相關(guān)的動(dòng)畫元素，并確定最終的工程施工方案，在動(dòng)畫演示完成后進(jìn)行施工交底。第三，后期制作。完成動(dòng)畫演示后，工程設(shè)計(jì)施工人員應(yīng)對(duì)影視后期效果進(jìn)行審查，包括增加配音、字幕、感觀效果等內(nèi)容。

4.3 生成內(nèi)容

第一，機(jī)具介紹。2×10t座落式雙搖臂內(nèi)抱桿，通過3D動(dòng)態(tài)演示圖對(duì)本項(xiàng)目中的2×l0t座落式雙搖臂內(nèi)抱桿的配套安全控制系統(tǒng)、相關(guān)構(gòu)件設(shè)計(jì)情況和基本構(gòu)造進(jìn)行了概括分析。l0t-10m全方位無拉線式碼頭吊，通過3D動(dòng)態(tài)演示圖對(duì)本項(xiàng)目中的l0t-10m全方位無拉線式碼頭吊的構(gòu)件設(shè)計(jì)情況和基本構(gòu)造進(jìn)行了概括分析。第二，施工環(huán)境分析。平臺(tái)搭設(shè)情況：對(duì)山區(qū)鐵塔的基本結(jié)構(gòu)以及鐵塔組立的相關(guān)工作進(jìn)行了全面介紹，本項(xiàng)目所搭設(shè)的山區(qū)施工平臺(tái)，主要設(shè)計(jì)埋根拉線平臺(tái)、抱桿拉線平臺(tái)、卷揚(yáng)機(jī)平臺(tái)、組裝平臺(tái)等幾方面。山區(qū)環(huán)境介紹：本項(xiàng)目山區(qū)鐵塔所處的山區(qū)條件主要設(shè)計(jì)山區(qū)材料運(yùn)輸、挖泥作業(yè)、山體情況、跨越塔所處位置等幾個(gè)方面。

4.4 組立施工介紹

第一，拆卸2×10t座地式雙搖臂抱桿。在完成鐵塔基本構(gòu)件組立的演示后，展示雙搖臂抱桿的拆卸流程和方法。第二，鐵塔組立。對(duì)2×10t座地式雙搖臂抱桿組立SZK直線跨越塔的基本安全防護(hù)設(shè)施及組立過程進(jìn)行了介紹，同時(shí)演示了20.5×600mm×600mm內(nèi)懸浮式抱桿與2×10t座地式雙搖臂抱桿的結(jié)合組立方案。第三，2×10t座地式雙搖臂抱桿組立。對(duì)2×10t座地式雙搖臂抱桿的安裝流程和分解安裝場地布置情況及其主要機(jī)具進(jìn)行了介紹。

4.5 應(yīng)用效果

第一，技術(shù)效果更加突出，介紹更全面。模擬視頻能夠準(zhǔn)確描述電力工程施工的具體方案和基本情況，同時(shí)，數(shù)據(jù)齊全、重點(diǎn)明確地分析了相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)。第二，畫面簡潔美觀，場景逼真。本工程中的相關(guān)機(jī)具、基礎(chǔ)、鐵塔等物件都根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行3D圖像的構(gòu)建，因而外觀色彩和尺寸更加真實(shí)，介紹更加全面細(xì)致。第三，流程清晰易懂。模擬視頻以工程施工流程為基礎(chǔ)，對(duì)下述內(nèi)容的施工順序進(jìn)行適當(dāng)安排，即抱桿拆卸、鐵塔組立、抱桿組立、鐵塔結(jié)構(gòu)分析、所用組立塔機(jī)具、擴(kuò)展平臺(tái)、施工布置、山區(qū)基礎(chǔ)、施工環(huán)境以及施工管理內(nèi)容等。