鋼結(jié)構(gòu)橋梁在加工過(guò)程中的可視化管理

常劍鋒

（呼和浩特市市政建設(shè)服務(wù)中心，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)橋梁工程施工規(guī)模的擴(kuò)大，且造型逐漸趨于個(gè)性化、異形化，因此在加工管理上是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作。在橋梁加工過(guò)程中，因橋梁曲面異形構(gòu)件較多，使得可視化管理技術(shù)在零件加工過(guò)程中尤為重要。應(yīng)用可視化不僅提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也避免了安全隱患和浪費(fèi)，本文將依托張掖A1 橋梁項(xiàng)目進(jìn)行詳述。

1 工程概況

甘州區(qū)水生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理項(xiàng)目2020年度工程A1 橋梁坐落于甘肅省張掖市新建道路西域西路之上，橋梁結(jié)構(gòu)形式采用獨(dú)塔斜拉橋，橋跨布置為（2×30）+（260）+（2×30）=240m，鋼箱梁及索塔主體結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為Q345qE。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，在廠內(nèi)預(yù)計(jì)將生產(chǎn)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的零件，且不利于管控。該項(xiàng)目通過(guò)BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化管理，在整個(gè)加工過(guò)程充分體現(xiàn)了管理的高效化（見(jiàn)圖1）。

圖1 橋梁整體外形（單位：mm）

2 可視化管理的應(yīng)用

可視化管理主要是監(jiān)測(cè)整個(gè)加工流程，由于橋梁行業(yè)的工程量大，從鋼板的來(lái)料檢查到箱體的焊接拼裝，每一步的操作都非常重要且工作量巨大，因此對(duì)于每一步的可視化管控至關(guān)重要?？梢暬芸剌^傳統(tǒng)信息管理更能實(shí)現(xiàn)管理上的清晰化和高效化，讓管理者有效的掌握產(chǎn)品加工的最新?tīng)顩r，防止人為造成的失誤或遺漏并始終維持正常狀態(tài)，預(yù)防和消除加工過(guò)程中隱患和浪費(fèi)現(xiàn)象。

2.1 材料入庫(kù)及布料可視化

在材料進(jìn)工廠加工前，對(duì)板材出廠合格證、質(zhì)量保證書、批號(hào)、化學(xué)成分和力學(xué)性能等進(jìn)行逐項(xiàng)驗(yàn)收，這就需要對(duì)板材提料，進(jìn)行預(yù)估計(jì)算，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約成本。在鋼板來(lái)料時(shí)會(huì)對(duì)鋼板自身標(biāo)有條形碼的材料屬性和基本信息，進(jìn)行完整歸檔備案，通過(guò)編輯加工工序二維碼載體內(nèi)容，可在各工序過(guò)程中直接查看加工狀態(tài)及應(yīng)零件應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)工人可直接找到對(duì)應(yīng)的布料圖進(jìn)行查驗(yàn)（見(jiàn)圖2）。

圖2 鋼板整理歸檔二維碼

2.2 板材加工可視化

橋的橫隔板加工是需要依據(jù)輪廓信息來(lái)進(jìn)行實(shí)際的數(shù)字化加工。根據(jù)前期布料信息并上傳到管理軟件內(nèi)的物料庫(kù)（見(jiàn)圖3）中將材料提取出來(lái)，利用數(shù)控設(shè)備展開(kāi)實(shí)際的生產(chǎn)加工，加工的零件會(huì)標(biāo)有專屬的條形碼標(biāo)識(shí)，可快速查驗(yàn)零件的加工狀態(tài)及應(yīng)用信息（見(jiàn)圖4）。

圖3 導(dǎo)入物料庫(kù)

圖4 數(shù)字化切割并導(dǎo)出二維碼標(biāo)識(shí)

2.3 胎架制作安裝可視化

胎架的制作要嚴(yán)格把控馬凳標(biāo)高，馬凳標(biāo)高直接決定著橋梁的橫坡和縱坡，現(xiàn)場(chǎng)安裝主要是利用BIM技術(shù)模型來(lái)進(jìn)行仿真模擬，為安裝人員提供可視化的鋼結(jié)構(gòu)參數(shù)信息和安裝施工信息，同時(shí)在各個(gè)構(gòu)件上標(biāo)有二維碼標(biāo)識(shí)，識(shí)別二維碼可直觀、準(zhǔn)確的查看各個(gè)馬凳的高度以及搭建位置，為胎架的搭設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖5）。

圖5 工廠胎架實(shí)景及二維碼標(biāo)識(shí)

2.4 焊接可視化

箱體焊接時(shí)，需要編制每條探傷焊縫的編號(hào)和長(zhǎng)度，采用BIM 模型可以直接生成焊縫長(zhǎng)度（見(jiàn)圖6），為檢測(cè)順序及焊材采購(gòu)提供了必要的支持，在加工時(shí)工人可根據(jù)焊縫長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量構(gòu)建是否合格，通過(guò)箱體上的標(biāo)識(shí)二維碼可直接查驗(yàn)焊縫狀態(tài)（見(jiàn)圖7）。

圖6 BIM 技術(shù)的焊縫編制

圖7 箱體焊縫二維碼標(biāo)識(shí)

2.5 涂裝可視化

鋼箱梁在涂裝前需要提前采購(gòu)?fù)垦b用料，可通過(guò)BIM 技術(shù)一鍵計(jì)算箱體表面積及重量等各類參數(shù)，涂裝后可用測(cè)厚儀直接查看涂裝用料及厚度，達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)的可視化涂裝（見(jiàn)圖8）。

圖8 箱體涂裝二維碼檢測(cè)

2.6 檢測(cè)可視化

在加工過(guò)程中，張掖項(xiàng)目存在數(shù)以萬(wàn)計(jì)的零件，為防止零件混淆，便于清晰的追溯零件來(lái)源。因此將“BIM+二維碼”技術(shù)運(yùn)用在加工階段，則能使零部件全程可追溯，各個(gè)工序均有自己的權(quán)限，可對(duì)各個(gè)零部件全程檢測(cè)進(jìn)行登記（見(jiàn)圖9）。

圖9 二維碼技術(shù)追溯箱體零部件相關(guān)信息

2.7 碰撞檢查可視化

在設(shè)計(jì)階段開(kāi)始就必須對(duì)構(gòu)建模型的構(gòu)建節(jié)點(diǎn)進(jìn)行碰撞檢測(cè)模擬，胎架的裝配尺寸是有嚴(yán)格要求的，組裝時(shí)容易存在構(gòu)建干涉的情況，因此要提前利用BIM 模型直接檢測(cè)箱體的干涉情況，提前規(guī)避問(wèn)題發(fā)生，避免不必要的返工及浪費(fèi)，確保拼裝順利完成（見(jiàn)圖10）。

圖10 BIM 模型干涉檢查及實(shí)物拼裝

2.8 鋼箱梁箱體翻身結(jié)構(gòu)計(jì)算

鋼箱梁在下胎架時(shí)有時(shí)會(huì)發(fā)生變形，因此需要檢測(cè)起吊翻身，通過(guò)翻身工藝直接決定箱體是否會(huì)在此產(chǎn)生變形，通過(guò)可視化管理的預(yù)計(jì)算和模擬，來(lái)避免鋼箱梁在吊裝時(shí)產(chǎn)生變形。因此，通過(guò)BIM 技術(shù)直接進(jìn)行翻身計(jì)算，確保翻身滿足使用要求，可提前直接解決下胎架時(shí)發(fā)生的變形問(wèn)題（見(jiàn)圖11）。

圖11 箱體簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)翻身應(yīng)力計(jì)算

2.9 工程進(jìn)度管理可視化

張掖A1 橋梁項(xiàng)目的各個(gè)零件加工流程通過(guò)手機(jī)客戶端管理平臺(tái)進(jìn)行管控，可時(shí)刻查看各個(gè)零件的加工流程和加工狀態(tài)，便于進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理及后期檢查，確保整個(gè)項(xiàng)目加工零件的順利進(jìn)行。

3 可視化管理的成果與展望

該項(xiàng)目橋梁為變寬、變縱坡形式的橋梁，針對(duì)張掖A1 項(xiàng)目利用BIM 技術(shù)的可視化建模高效地提升了鋼結(jié)構(gòu)橋梁在加工過(guò)程上的可視化管理，使項(xiàng)目參與人員的溝通更加緊密，減少錯(cuò)誤率。不僅使得加工流程精細(xì)化，更規(guī)避了預(yù)出現(xiàn)的問(wèn)題，減少現(xiàn)場(chǎng)加工環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤，減少工期。同時(shí)也建立完善的信息庫(kù)，優(yōu)化整個(gè)加工流程，切實(shí)地提高加工質(zhì)量。BIM 技術(shù)幫助在采購(gòu)鋼材、焊材、油漆和運(yùn)輸方面提供了可靠的數(shù)據(jù)指導(dǎo)，避免了浪費(fèi)。可視化管理在鋼結(jié)構(gòu)橋梁加工上不僅能改變鋼結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的加工模式和方法，提高加工效率、降低加工成本，更能有效地提高鋼構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的發(fā)展，可視化管理在不僅在橋梁上應(yīng)用甚廣，在其他領(lǐng)域也是逐步深入，可清晰有效地傳達(dá)、溝通并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不僅能提升生產(chǎn)效率，節(jié)約時(shí)間，更能在橋梁工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并促進(jìn)我國(guó)橋梁工程的工業(yè)化進(jìn)步。