Collins Engineers 公司采用创新的实景建模技术确定需要修复的部分
横跨明尼苏达州明尼阿波利斯市中心密西西比河两岸的石拱桥之前是一座铁路桥，被公认为国家土木工程标志性建筑。它目前仍是城市景观的标志性建筑，也是明尼苏达州游客最多的景点之一。这座石拱桥是明尼阿波利斯历史悠久的面粉研磨中心的标志性建筑，也自然而然成为城市的遗产。
这座桥梁在 20 世纪 70 年代末之前一直通火车。20 世纪 90 年代初，桥梁所有权移交至明尼苏达州交通运输部，将这座 2100 英尺长的桥梁进行了改造，供行人和自行车通行。明尼苏达州交通运输部聘请 Collins Engineers 公司对大桥结构进行评估和修复，以确保其可以继续为公众服务。
Collins Engineers 公司无人机系统、人工智能和实景建模总监 Barritt Lovelace 表示：“石拱桥已有 140 年的历史，需要进行大量的修复工作以确保其可以在多年后继续提供服务。”
繁荣的象征
石拱桥位于密西西比河唯一的天然瀑布——圣安东尼瀑布附近。从 19 世纪初，许多明尼阿波利斯的面粉研磨厂就开始利用瀑布水流作为动力来源。因此，“双子城”（明尼阿波利斯及其毗邻的圣保罗）迅速成为中西部的面粉研磨中心。而且，途径石拱桥的列车运行进一步促进了面粉研磨产业的繁荣昌盛。
Lovelace 表示：“石拱桥是一个历史图标，代表着明尼阿波利斯飞速发展和繁荣的时代。”
1883 年，铁路大亨 James J. Hill 出资建造了这座石拱桥，使之成为大北方铁路公司帝国建设者号列车线路的组成部分；这条铁路始于明尼苏达州圣保罗，终点是华盛顿州西雅图。来自北部平原区的谷物经铁路运输到城市进行碾磨，碾磨出的面粉随即运送到南部和东部地区以供经销和出口。
除了运送货物之外，这条铁路线还可以搭载乘客，在 10 分钟内从圣保罗抵达明尼阿波利斯。
创新设计
桥梁最初由 Charles Smith 设计；在 19 世纪后期，这座桥梁的设计图被认为极具创新性。Smith 确信，这座拱形设计的建筑可以适应砂岩地质和天然瀑布周围的地形。瀑布附近的砂岩具有下沉性，无法承受铁桥的重量。因此，Smith 设计的这座多桥墩桥梁采用砖石建造，主要成分为当地的花岗岩和白云石。这座桥梁在圣安东尼瀑布的下游修建，并被安排成对角线角度，以便与另一侧的铁轨相交；而这条铁轨通向拟建的明尼阿波利斯联合车站。这座独一无二的 22 孔石拱桥于 1974 年被美国土木工程师协会指定为国家土木工程标志性建筑。
拱形角度
拱形角度和瀑布正下方有利的位置为过桥的列车乘客提供了一个不可思议的观赏角度，使之可以领略天然瀑布的美景以及明尼阿波利斯的城市景观。时至今日，公众仍然可以欣赏圣安东尼瀑布和这座城市的美景，因为这座桥梁已于 1994 年改造成人行和自行车拱桥。
Lovelace 表示：“这座桥梁仍然是跨越密西西比河的重要通道，同时也是高中毕业、订婚和结婚等活动的热门取景地。”
包括石拱桥在内的圣安东尼瀑布历史区于 1971 年被列入美国国家历史遗迹名录。在圣安东尼瀑布历史区有一条长达 1.8 英里的明尼阿波利斯河岸环路，人流密集；而其中最知名的地点就是石拱桥，被视作城市的标志性通道。在 72 英里长的密西西比国家河流游乐区当中，仅有圣安东尼瀑布历史区位于城市之内。该河流游乐区是密西西比河两岸一片受保护的狭长土地，由美国国家公园管理局负责管理。
历史区曾经是明尼阿波利斯面粉研磨厂区的中心，保留了原有建筑的特色和魅力。当化石燃料成为主要的动力来源，水力发电不能满足面粉研磨的需求后，这座城市的面粉工业最终发展停滞。因此，途径石拱桥的火车日益稀少，燃煤机车对城市环境的负面影响也逐渐降低。然而，工业衰退导致建筑空置，人口贫困。自 20 世纪 70 年代以来，该地区的城市改造工作一直在进行中，已有数百万美元被用于恢复污染的工业用地、翻新建筑，以及将废弃的面粉研磨厂改造为豪华公寓和办公场所。此外，政府还兴建了密西西比中部滨河公园，在河流周围形成了天然绿地，供城市居民游玩。
修复项目
石拱桥修复项目是几十年来实施的第一次重大修复，目前正处于最终设计阶段，预计将于 2022 年春季开始施工。修复项目包括整修或更换桥拱、堤岸、桥墩和水下地基中所有受损的石头。此外，也会修复所有的灰缝、排水沟和金属系杆。桥墩底部也将采取冲刷和防波堤保护措施，以减轻泥沙侵蚀。此外，需确保快速的水流不会冲走桥墩周围的土体，这将有助于减少桥梁故障。
Lovelace 表示：“我们目前并不担心这座桥梁会倒塌，但如果不进行修复，坍塌风险可能会大增。现在修复这座桥梁，可以确保在不久的将来不需要进行重大修复。”
为了制定精确的修复计划和计算成本，需要掌握砖石和灰缝状况的准确信息。除了采取传统的检查流程外， Collins Engineers 公司还使用 Bentley 软件公司的实景建模软件，利用无人机拍摄的 13000 多张图像创建了石拱桥的高精度三维模型。在分析了三维模型后，公司确定了需要修复的区域。将实景建模作为传统检查的补充手段，可以对收集的桥梁结构状况数据进行补充。信息越详细，施工投标就越准确，最终将为纳税人节省 10% 至 15% 的施工成本。
Collins Engineers 公司采用了先进技术对人行桥梁进行勘测，将桥梁停用时间缩短至四天以内。
Lovelace 强调：“在进行无人机检查时，许多公众对这项工作表现出浓厚的兴趣。他们对该历史建筑所采用的高科技方法赞不绝口；此外，他们也赞同使用干预性较小的无人机和建模技术来收集检查数据，从而减少了影响范围。”
同样，工程师将在施工过程中根据三维模型进行快速、准确的维修，从而减少桥梁停用时间。项目完成后，将根据桥梁检查记录建立数据和数字孪生模型，并用于预测石拱桥的生命周期。通过这些功能，工程师可以根据最新的桥梁结构信息做出规划和维护决策。
Lovelace 指出：“在修复石拱桥之后，我们可以确保这一公共资产在未来数十年继续作为明尼阿波利斯市的历史标志和重要的人行通道。”
联系客服
