Mosty wiszące w międzynarodowych patentach, cz. 2. Chiny

W ciągu ostatnich kilku dekad Chiny dokonały prawdziwego przełomu w dziedzinie inżynierii mostowej. Dzięki połączeniu ambitnych celów gospodarczych, nowatorskich rozwiązań technicznych i niezwykłej precyzji wykonania stały się światowym liderem w projektowaniu i budowie mostów. Można śmiało powiedzieć, że to właśnie chińscy inżynierowie wyznaczają dziś kierunki globalnej rewolucji technicznej. Efekty tych działań widać na każdym kroku: w megaprojektach przecinających morze (jak imponujący most Hongkong – Zhuhai – Makau), zatoki (most Shenzhen – Zhongshan), górskie doliny (most Huajiang Canyon) czy szerokie rzeki, takie jak Jangcy (most Yangsigang). Obecnie pięć z dziesięciu najdłuższych mostów wiszących na świecie znajduje się właśnie w Chinach. A to dopiero początek, gdyż do 2028 r. do tej listy dołączą kolejne dwie gigantyczne konstrukcje, które ustanowią nowe światowe rekordy długości przęsła głównego. Przebiją one obecnego lidera – turecki most Çanakkale 1915, zbudowany w 2022 r., którego przęsło mierzy 2023 m. Na szczególną uwagę zasługują powstające właśnie w Chinach kolosy mostowe. Pierwszy z nich to Zhangjinggaonad Jangcy, którego południowa część będzie mieć przęsło o imponującej długości 2300 m. Drugi to Shiziyang, przecinający Rzekę Perłową, którego główne przęsło sięgnie 2180 m. To nie wszystko – równocześnie powstają inne monumentalne konstrukcje, których główne przęsła przekraczają 1700 m. Są wśród nich most Yanji nad Jangcy (1860 m), most morski Shuangyumen (1768 m) oraz most Nanjing Xianxin nad Jangcy (1760 m).

5 mln wniosków patentowych rocznie

Według Maoruna Fenga, byłego głównego inżyniera chińskiego ministerstwa transportu i twórcy pierwszego w kraju mostu wiszącego o przęśle powyżej 1000 m (most autostradowy Jiangyin nad Jangcy, 1385 m), wiek XXI dla Chin będzie epoką dynamicznych innowacji w zakresie materiałów i konstrukcji, a także czasem śmiałych projektów realizowanych w ekstremalnie trudnych warunkach terenowych.

Gdy spojrzymy na statystyki patentowe z lat 2013–2023, liczby mówią same za siebie. Chiny nie tylko dogoniły światowych liderów innowacji, ale wręcz zostawiły ich w tyle. W ciągu zaledwie dekady liczba zgłoszeń i przyznanych patentów związanych nie tylko z mostami wiszącymi wzrosła w sposób, który trudno nazwać inaczej niż oszałamiającym. Na rycinie 1 zestawiono złożone wnioski patentowe w latach 2013–2023, a ich liczba od kilku lat kształtuje się na poziomie powyżej 5 mln rocznie.

Jednak ta ogromna przemiana nie wzięła się znikąd. Państwo Środka od lat stymuluje rozwój budownictwa lądowego, inwestując ogromne środki w infrastrukturę, budowę dróg, kolei, mostów, w tym w opracowanie wniosków patentowych. Efekty takiego podejścia widać gołym okiem.

Po 2020 r. nastąpiła wyraźna zmiana w podejściu chińskich władz do zgłaszanych innowacji. Zamiast skupiać się wyłącznie na ich liczbie, zaczęto promować patenty wysokiej jakości z takich dziedzin, jak materiały kompozytowe (np. włókna węglowe wzmacniające konstrukcje), monitorowanie w czasie rzeczywistym (czujniki IoT wykrywające naprężenia), AI w projektowaniu (algorytmy optymalizujące kształt przęseł).

W obliczu tak ogromnej skali innowacji niezwykle trudno jest wskazać najbardziej przełomowe i unikatowe. Chiński urząd patentowy (CNIPA – China National Intellectual Property Administration [1]) każdego roku wydaje miliony patentów obejmujących rozmaite dziedziny technologii (ryc. 2). Prezentowane przykłady to jedynie bardzo niewielki fragment fascynującego obrazu dynamicznego rozwoju chińskiej inżynierii mostowej, w której innowacje pojawiają się z imponującą częstotliwością, podobnie jak budowa nowych przepraw w trudnych warunkach geologicznych.

Patent CN2808996Y

W świecie inżynierii mostowej liczy się nie tylko wytrzymałość, ale też umiejętne wykorzystanie sił natury i ograniczenie ingerencji w środowisko. Patent CN2808996Y, wydany w 2006 r., zawiera nowatorskie podejście do projektowania mostów wiszących z czterema pylonami i trzema przęsłami, inspirowane słynnym mostem San Francisco – Oakland z 1936 r. [2]. Ten most to inżynieryjny klasyk – dwa mosty wiszące połączone wspólnym blokiem kotwiącym, który musi wytrzymać ogromne siły poziome przenoszone przez kable nośne. Rozwiązanie to sprawdza się konstrukcyjnie, ale jego zastosowanie wiązało się z dużymi trudnościami wykonawczymi, zwłaszcza przy budowie masywnych fundamentów w trudnych warunkach wodnych. Chińscy inżynierowie zaproponowali prostsze i praktyczniejsze rozwiązanie (ryc. 3). W nowym projekcie zrezygnowano z centralnego bloku kotwiącego, a zamiast niego wprowadzono niewielką podporę pomocniczą pod środkowym przęsłem mostu. Co ważne, kable nośne pozostały ciągłe, jak w klasycznym moście dwupylonowym, co oznacza, że główne siły są skutecznie przenoszone do bloków kotwiących na brzegach. Nowa podpora pełni funkcję pomocniczego punktu podparcia, nie przejmując dużych obciążeń, dzięki czemu nie wymaga budowy kosztownych fundamentów w nurcie rzeki. Dodatkowo każdy z czterech pylonów wyposażono w elastyczne łożyska wzdłużne, a środkowe przęsło w specjalną klamrę spinającą konstrukcję, która zapewnia jej stabilność. W efekcie konstrukcja jest nie tylko solidna, ale też elastyczna i odporna na zmienne warunki środowiskowe. 

Twórcy patentu wymieniają liczne korzyści wynikające z tego rozwiązania, jak minimalna ingerencja w koryto rzeki, lepsze warunki żeglugi, prostsze fundamenty i mniejsze wymagania geotechniczne, krótszy czas budowy, niższe koszty oraz możliwość zastosowania na szerokich rzekach (dla przęseł o długości od 400 do 800 m). Nowa technologia może być z powodzeniem wykorzystywana w różnych warunkach hydrogeologicznych, co czyni ją atrakcyjną dla wielu regionów świata. Jest to przykład, jak inżynieria może iść w parze z troską o środowisko, oferując jednocześnie prostsze i bardziej ekonomiczne rozwiązania infrastrukturalne.

Patent CN103850173A

W 2014 r. chińskie biuro patentowe opublikowało patent CN103850173A, opracowany przez inżynierów z firm CCCC Highway Consultants Co Ltd oraz CCCC Highway Long Bridge Construction National Engineering Research Center. Dotyczy on nowoczesnego systemu monitorowania i kontroli zachowania mostów wiszących zarówno w warunkach statycznych, jak i dynamicznych (ryc. 4). Szczególną uwagę poświęcono dwóm głównym typom deformacji, które mogą zagrażać stabilności konstrukcji: wydłużeniu oraz skręcaniu mostu. Mosty wiszące, zwłaszcza o bardzo dużych rozpiętościach, są podatne na działanie różnych sił zewnętrznych, m.in. ruchu pojazdów, wiatru, drgań, a także zmian temperatury. Wszystkie te czynniki mogą prowadzić do odkształceń konstrukcji, które z czasem zagrażają jej bezpieczeństwu. Skręcanie mostu to szczególnie niebezpieczne zjawisko, mogące powodować niepożądane naprężenia, a nawet uszkodzenia strukturalne. Aby przeciwdziałać tym zagrożeniom, twórcy patentu zaproponowali zastosowanie szeregu innowacyjnych rozwiązań. Wśród nich znalazły się dodatkowe linowe usztywnienia montowane pomiędzy kablami nośnymi a dźwigarem w centralnej części przęsła głównego oraz przy końcach przęseł bocznych. W odległości jednej czwartej długości przęsła od pylonów zaprojektowano krzyżowe usztywnienia linowe, wzmocnione lekkim i bardzo wytrzymałym włóknem węglowym. Ponadto między dźwigarem a pylonami planuje się zastosowanie specjalnych, hydraulicznych urządzeń tłumiących. Te elementy montowane są wzdłużnie, co pozwala skutecznie redukować drgania i przeciwdziałać nadmiernym ruchom konstrukcji. Zastosowanie takiego systemu może znacząco zwiększyć bezpieczeństwo użytkowania mostów wiszących oraz poprawić ich trwałość i odporność na działanie sił zewnętrznych.

Patent CN203080400U

Patent CN203080400U (2016) dotyczy przełomowej koncepcji mostu wiszącego o wyjątkowo dużej rozpiętości, bo od 3000 do nawet 5000 m. To rozwiązanie radykalnie odchodzi od tradycyjnych konstrukcji, w których ciężar pomostu
podtrzymywany jest przez równoległe, masywne kable nośne. Zamiast nich zastosowano przestrzenną sieć stalowych lin o unikatowym, hiperboloidalnym kształcie. Nowością jest tutaj trójwymiarowa struktura złożona z przecinających się pod różnymi kątami lin, tworzących jednopowłokową hiperboloidę – formę znaną z architektury jako bardzo stabilną i sztywną (ryc. 5). Węzły, w których przecinają się liny, są odpowiednio utwierdzone, co zapewnia całej konstrukcji wyjątkową odporność na deformacje. Takie rozwiązanie umożliwia bardziej równomierne rozłożenie sił, zwłaszcza pod wpływem zmiennych i dynamicznych obciążeń, jak wiatr czy ruch drogowy. Dodatkowo konstrukcja została wzmocniona za pomocą owalnych, stalowych pierścieni, które działają jak stabilizatory, gdyż pomagają utrzymać napięcie w linach oraz usztywniają całą konstrukcję. Do tych pierścieni mocowane są liny wieszakowe, które bezpośrednio podtrzymują pomost, a same pierścienie łączą się ze stalowymi głowicami umieszczonymi na szczytach pylonów – przez nie przechodzą liny tworzące hiperboloidalną siatkę. W centralnej części przęsła znajduje się dodatkowa sztywna rama, której zadaniem jest zwiększenie odporności mostu na skręcanie oraz redukcja drgań spowodowanych działaniem wiatru. Dzięki swojej unikatowej geometrii hiperboloidalna konstrukcja skutecznie minimalizuje ryzyko wystąpienia zjawisk aerodynamicznych, takich jak flatter, czyli niebezpiecznych drgań mogących prowadzić do katastrofy konstrukcyjnej. Most zaprojektowany według tego patentu jest nie tylko bardziej odporny na skręcanie niż tradycyjne mosty wiszące, ale również lepiej przystosowany do pracy w ekstremalnych warunkach, np. nad szerokimi cieśninami morskimi, gdzie silne wiatry i gwałtowne zmiany pogodowe stanowią ogromne wyzwanie dla inżynierii mostowej.

Patent CN107142836

Przedstawiony poniżej patent CN107142836 (2017) dotyczy mostu wiszącego o dużej rozpiętości dla kolei dużych prędkości (ryc. 6). Wraz z dynamicznym rozwojem gospodarczym Chiny nieustannie inwestują w nowoczesną infrastrukturę transportową. Jednym z filarów tej rozbudowy jest szybka kolej, której linie coraz częściej przecinają rzeki, doliny i trudno dostępne tereny. Wymaga to projektowania i budowy niezwykłych mostów, które są nie tylko technologicznym eksperymentem, ale też symbolem inżynieryjnej odwagi. W przypadku dużych przepraw, o rozpiętościach przekraczających 800 m, tradycyjne rozwiązania, takie jak mosty łukowe, przestają być wystarczające. Jeszcze trudniejszym zadaniem staje się projektowanie mostów wantowych (podwieszonych), szczególnie gdy długość przęsła głównego przekracza 1200 m. Przy takich rozmiarach koszty rosną wykładniczo, a trudności technologiczne znacząco komplikują realizację. W odpowiedzi na te ograniczenia chińscy inżynierowie z China State Railway Group Co Ltd zaproponowali innowacyjne rozwiązanie – most wiszący przeznaczony dla kolei dużych prędkości, zdolny obsługiwać pociągi o prędkości od 200 do 350 km/h, z rozpiętością przęseł od 800 do 2000 m. 

Patent CN107142836 (2017) zakłada zastosowanie stalowego dźwigara kratownicowego o wysokości od 14 do 20 m. W środkowej części dźwigar zawieszony jest na kablach nośnych, natomiast po bokach wspierany na filarach. Dzięki temu konstrukcja zyskuje wymaganą sztywność oraz redukuje ugięcia i przemieszczenia pod wpływem obciążenia ruchem kolejowym oraz wiatrem. Główne kable wykonane są z równoległych drutów stalowych o bardzo wysokiej wytrzymałości – co najmniej 1960 MPa. W zależności od potrzeb mogą być zastosowane dwa, trzy lub cztery takie kable, z maksymalną średnicą pojedynczego kabla do 1,3 m. Współczynnik zwisu kabli (czyli relacja wysokości do długości przęsła) wynosi od 1/9 do 1/12, co umożliwia optymalizację naprężeń. Pylony mostu projektowane są jako konstrukcje portalowe lub ramowe, dopasowane do lokalnego krajobrazu i wymagań architektonicznych. Fundamenty mogą mieć formę palową lub kesonów w zależności od warunków geologicznych.

Dzięki zwiększonej sztywności w pionie i w poziomie konstrukcja zapewnia odpowiednie warunki dla ruchu szybkich pociągów. Minimalizowane są ugięcia pod wpływem ciężaru pociągu, a także drgania wywołane wiatrem. Dodatkowo spełnione są rygorystyczne wymagania dotyczące promieni łuków toru zarówno w płaszczyźnie poziomej, jak i pionowej, co jest kluczowe dla komfortu pasażerów i bezpieczeństwa eksploatacji. Patent ten może być wykorzystywany do budowy mostów kolejowych obsługujących szybkie pociągi (200–350 km/h) oraz mostów drogowo-kolejowych, gdzie prędkość pociągów nie przekracza 200 km/h. 

Patent CN110184894

Większość współczesnych mostów łączących ruch drogowy i kolejowy opiera się na klasycznym, wielopoziomowym układzie, w którym droga i tory kolejowe prowadzone są na różnych poziomach konstrukcji. Jednak rozwój budownictwa inżynieryjnego sprawia, że coraz częściej rozważa się użycie nowocześniejszych rozwiązań w postaci mostów drogowo-kolejowych jednopoziomowych ze wspólnym pomostem. Pionierskim przykładem tego typu konstrukcji jest most Selima Groźnego, tzw. III most Bosforski, znany również jako Highly Rigid Suspension Bridge (HRSB) [3]. Projekt ten otworzył drogę nowej generacji mostów wiszących, w których droga i kolej biegną równolegle na tej samej wysokości. Mosty wantowe, czyli takie, w których pomost podtrzymywany jest przez ukośne liny (wanty) rozciągnięte między pylonami a pomostem, mają wiele zalet: dużą sztywność, prostotę konstrukcji, łatwość budowy i niższe koszty w porównaniu z klasycznymi mostami wiszącymi. Jednak przy bardzo dużych rozpiętościach pojawiają się trudności, ponieważ belka pomostu musi przenosić potężne siły osiowe, a bardzo wysokie pylony generują duże objętości betonu i problemy z pełzaniem materiału (powolną deformacją pod wpływem obciążeń). Dodatkowo wspólny poziom dla drogi i kolei wymaga znacznego poszerzenia pomostu.

W odpowiedzi na te problemy chińscy inżynierowie z China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd opracowali innowacyjną koncepcję hybrydowego mostu wiszącego, którą opisuje patent CN110184894 z 2019 r. (ryc. 7). Nowa konstrukcja łączy cechy mostu wantowego i wiszącego, wykorzystując ich zalety, a jednocześnie minimalizując wady. Centralnym elementem projektu jest aerodynamiczny pomost o wyjątkowo szerokiej platformie, mieszczącej aż sześć pasów ruchu samochodowego (po trzy w każdą stronę) oraz cztery tory kolejowe. Pomost został podzielony na trzy części: po bokach znajdują się betonowe segmenty przęseł bocznych, a między nimi środkowy segment stalowy. Betonowe części podtrzymywane są przez cztery filary z każdej strony, natomiast stalowy odcinek zawieszony jest na linach wantowych, rozmieszczonych w jednej czwartej długości przęsła od pylonów. Główne kable nośne przebiegają po obu stronach torów kolejowych, wzdłuż stalowego segmentu pomostu. Z tych kabli odchodzą liny wieszakowe, które utrzymują całą konstrukcję niemal na całej długości przęsła głównego. Pylony mają charakterystyczny kształt litery A i w dolnej części dodatkowo podpierają betonowe przęsła boczne. Inżynierowie zapewniają, że taka konstrukcja, łącząca wysoką ogólną sztywność pomostu z efektywnym rozkładem sił, pozwala osiągnąć rozpiętość przęsła środkowego do 1600 m. Umożliwia też precyzyjną kontrolę kształtu i stabilności torów kolejowych, co jest kluczowe przy wysokich prędkościach pociągów i intensywnym ruchu drogowym. Nowatorskie podejście do projektowania mostów dwufunkcyjnych może w przyszłości zrewolucjonizować sposób budowy przepraw przez szerokie cieśniny, doliny i inne trudne tereny, oferując bez kompromisów jedno wspólne rozwiązanie dla transportu drogowego i kolejowego.

W dzisiejszych czasach mosty wiszące, które spotykamy w wielu krajach na całym świecie, zazwyczaj przystosowane są do obsługi dwu-, cztero- lub sześciopasmowego ruchu samochodowego. Ze względów ekonomicznych ich konstrukcja opiera się na opływowych stalowych dźwigarach skrzynkowych, które zapewniają odpowiednią wytrzymałość i stabilność, a jednocześnie są zoptymalizowane aerodynamicznie. Jednak wraz ze wzrostem liczby pojazdów i intensywnością ruchu drogowego, szczególnie w obrębie dużych aglomeracji miejskich, pojawia się potrzeba tworzenia konstrukcji o znacznie większej przepustowości, które umożliwią przejazd ośmioma lub nawet większą liczbą pasów. Odpowiedzią na te potrzeby są mosty wiszące o bardzo dużej szerokości i nośności. W przypadku obciążonych przejazdów inżynierowie często decydują się na mosty dwufunkcyjne, dwupoziomowe, takie jak np. most Yangsigang w Chinach, którego główne przęsło ma 1700 m długości [4]. Most ten tworzy stalowa konstrukcja kratownicowa, system wzajemnie połączonych belek oraz pionowych i ukośnych elementów konstrukcyjnych. Choć tego typu rozwiązania są niezwykle wytrzymałe, mają też swoje wady, jak m.in. duże zużycie materiałów, większa powierzchnia wymagająca zabezpieczenia przed korozją i związane z tym wyższe koszty konserwacji.

Patent CN109653077

W miarę rosnących potrzeb transportowych konstruktorzy muszą zmierzyć się z zadaniem takiego projektowania mostów, aby były one nie tylko większe, ale też bardziej efektywne kosztowo i materiałowo. Szczególną uwagę zwraca się na konstrukcję dźwigarów, elementów nośnych mostu oraz pylonów. Chińska firma CCCC Highway Long Bridge Construction National Engineering Research Center Co Ltd opracowała nowatorską koncepcję, która została opisana w patencie CN109653077 (2014). Zawiera propozycję rozwiązania ograniczeń związanych z przepustowością mostów wiszących i wskazuje kierunki rozwoju konstrukcji, które mogą sprostać wymaganiom przyszłości zarówno pod względem nośności, jak i trwałości oraz ekonomii eksploatacji.

Koncepcja opisana w patencie zakłada zastosowanie trzech kabli nośnych zamiast tradycyjnych dwóch (ryc. 8). Kluczową innowacją jest odpowiednie rozmieszczenie tych lin w górnej części pylonów wysokich wież podtrzymujących całą konstrukcję mostu (ryc. 9). Patent przewiduje, że górna belka pylonu, na której zamontowane są liny, może być wykonana ze stali, betonu lub materiału hybrydowego, łączącego cechy obu tych tworzyw. Jej kształt został opisany w dokumentacji technicznej i dostosowany do specyfiki nowego układu kabli nośnych. Inżynierowie uważają, że rozwiązanie to można z powodzeniem zastosować w różnych typach pomostów: zarówno o zamkniętej konstrukcji jednolitej, dzielonej, jak i z podparciem kratownicowym. Dzięki tej elastyczności koncepcja ma szansę znaleźć zastosowanie w wielu przyszłych projektach mostów wiszących, szczególnie tam, gdzie konieczna jest duża przepustowość i wysoka wytrzymałość konstrukcji.

Patent CN113806978A

W 2023 r. South China University of Technology uzyskał patent CN113806978A Bridge structure digital twin and method based on BIM/FEM. Dotyczy on cyfrowego modelowania mostu metodą BIM/FEM (bridge information model / finite elemet model; ryc. 10). Ta nowoczesna technologia, której twórcą jest NASA w USA, coraz śmielej wkracza do światowej inżynierii lądowej. Jednym z przełomowych rozwiązań jest cyfrowy model konstrukcji mostu, łączący zaawansowane techniki modelowania BIM (building / bridge information modeling) z analizą MES (metoda elementów skończonych). Innowacyjna metoda oparta na tej technologii pozwala nie tylko projektować mosty, ale także skutecznie zarządzać ich eksploatacją i konserwacją w całym cyklu życia.

Przedstawiony w patencie system modelowy składa się z kilku współpracujących ze sobą modułów: modelowania BIM, czyli trójwymiarowego modelu mostu z dokładnymi informacjami o jego strukturze i materiałach; zarządzania eksploatacją, obejmującego planowanie przeglądów, konserwacji i modernizacji; cyfrowego modelu podstawowego, który stanowi bazę do dalszych analiz i integracji danych; konwersji i optymalizacji danych, umożliwiających płynne przekształcanie informacji między różnymi modułami i systemami; aplikacji cyfrowych, dzięki którym możliwa jest interaktywna wymiana informacji między modułami i użytkownikami.

Proces zarządzania oparty na tym rozwiązaniu obejmuje kilka kluczowych etapów. Najpierw tworzony jest szczegółowy, trójwymiarowy model mostu w technologii BIM. Następnie model ten jest przekształcany i optymalizowany, by stać się cyfrową bazą wiedzy o obiekcie. Kolejnym krokiem jest zbudowanie inteligentnej platformy do bieżącego zarządzania stanem technicznym mostu. To nie wszystko, bowiem system umożliwia ciągłe zbieranie danych z czujników (IoT) monitorujących most podczas budowy i eksploatacji. Te informacje są analizowane w czasie rzeczywistym, a cyfrowe modele (BIM i MES) na bieżąco aktualizowane i dopasowywane do rzeczywistego stanu konstrukcji. Dzięki temu możliwe jest wczesne wykrywanie problemów, precyzyjne prognozowanie ich skutków i podejmowanie działań zapobiegawczych. Ta nowatorska metoda pozwala nie tylko zbudować most w cyfrowym świecie, ale też sprawdzać i badać bezpieczeństwo obiektu na każdym etapie życia (projekt, budowa, wieloletnia eksploatacja).

Patent CN114790702A

Cyfrowej precyzji w budowie mostów dotyczy patent CN114790702A (2023) firmy Sinohydro Bureau 7 Co Ltd Steel box girder integral synchronous pushing installation method based on cooperation of BIM and FEM. Wynalazek w dziedzinie montażu pomostu przedstawia innowacyjną metodę integralnego, synchronicznego przesuwania stalowego dźwigara skrzynkowego, która łączy możliwości technologii BIM i MES (ryc. 11). Cały proces składa się z dwóch etapów. Pierwszy to analiza naprężeń MES, czyli cyfrowa symulacja działania sił na konstrukcję w różnych scenariuszach, drugi etap polega na symulacji i monitorowaniu BIM w czasie rzeczywistym, czyli dynamicznym zarządzaniu procesem budowy, prowadzonym na podstawie trójwymiarowego modelu mostu.

Analiza pozwala z wyprzedzeniem określić, jak zachowa się konstrukcja w różnych fazach budowy. Zgodnie z patentem proces ten przebiega w kilku krokach:

• zbudowanie modelu mostu w programie Midas Civil z wykorzystaniem MES;
• symulacja procesu przyrostowego montażu, czyli przesuwania kolejnych segmentów konstrukcji;
• podzielenie całej budowy na etapy i analiza naprężeń w każdej fazie;
• szczegółowe obliczenia wpływu ciężaru własnego, odkształceń i naprężeń w kluczowych elementach, takich jak belka prowadząca i podpory tymczasowe.

Etap BIM to przeniesienie budowy mostu do wirtualnej przestrzeni. W jego ramach:

• tworzony jest szczegółowy model mostu na podstawie dokumentacji projektowej;
• dzięki technologii przetwarzania obrazu (OpenCV) i transmisji danych RTSP (real-time streaming protocol) do modelu trafiają na bieżąco obrazy z kamer monitorujących plac budowy;
• połączenie obrazów wideo, modelu 3D i tekstur umożliwia wierne odwzorowanie rzeczywistego postępu robót w przestrzeni cyfrowej;
• model jest następnie importowany na platformę zarządzającą, gdzie w czasie rzeczywistym można obserwować przebieg budowy i wprowadzać korekty.
• Według autorów patentu dzięki połączeniu technologii BIM i MES możliwe jest prowadzenie budowy w sposób nie tylko bezpieczny, ale też bardziej przewidywalny, zautomatyzowany i elastyczny.

Przegląd zaledwie kilku współczesnych chińskich patentów mostowych pokazuje nie tylko techniczną pomysłowość, ale także głęboką świadomość praktycznych wyzwań, z jakimi mierzy się nowoczesne budownictwo. Przyszłość mostów wiszących nie będzie zależeć tylko i wyłącznie od wytrzymałości stali czy betonu. Kluczową rolę odgrywać będzie umiejętne zarządzanie siłami, odkształceniami i drganiami w czasie rzeczywistym, z wykorzystaniem zaawansowanych narzędzi analitycznych. Kable nośne, które niegdyś pełniły prostą funkcję przenoszenia obciążeń, dziś stają się częścią złożonych, przestrzennych układów technicznych. Również pylony i pomosty przestają być tylko elementami konstrukcyjnymi, stają się platformami integrującymi wiele zaawansowanych systemów – od tłumienia drgań po sensoryczne monitorowanie stanu technicznego. Nie ma wątpliwości, że chińskie patenty w dziedzinie mostów wiszących wyznaczają nowe kierunki rozwoju inżynierii lądowej. Innowacyjne podejście do projektowania kabli, optymalizacji pomostów czy tłumienia obciążeń dynamicznych są dziś uzupełniane przez technologie cyfrowe, takie jak modelowanie BIM i zaawansowane symulacje FEM. Dzięki nim możliwe jest nie tylko tworzenie konstrukcji lżejszych, trwalszych i odporniejszych na działanie środowiska, ale również kompleksowe zarządzanie całym cyklem życia mostu, począwszy od projektu, przez budowę, eksploatację i utrzymanie, a skończywszy na jego rozbiórce. Chińscy inżynierowie zmieniają nie tylko sposób budowania mostów, ale i nasze wyobrażenie o tym, czym może być most, a więc dynamiczną, inteligentną infrastrukturą, dającą się przystosować do zmieniających się warunków i potrzeb społeczeństw przyszłości.

Literatura

[1] Chiński urząd patentowy, https://english.cnipa.gov.cn.

[2] Dąbrowiecki K.: Przebudowa mostu San Francisco – Oakland. „Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne” 2008, nr 4, s. 24–27.

[3] Dąbrowiecki K.: Historia i analiza kolejowo-drogowych mostów wiszących. „Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne” 2023, nr 6, s. 74–83.

[4] Dąbrowiecki K.: Dwustuletnia historia rozwoju nowoczesnych mostów wiszących, cz. 3. Wiek XXI. „Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne” 2020, nr 5, s. 100–108.

[5] Wyszukiwarka Google, https://patents.google.com.

https://nbi.com.pl/branze/mosty