鋼結構橋梁在加工過程中的可視化管理

常劍鋒

（呼和浩特市市政建設服務中心，內蒙古 呼和浩特 010000）

0 引言

近年來，隨著我國橋梁工程施工規模的擴大，且造型逐漸趨于個性化、異形化，因此在加工管理上是一項很復雜的工作。在橋梁加工過程中，因橋梁曲面異形構件較多，使得可視化管理技術在零件加工過程中尤為重要。應用可視化不僅提高了生產效率，同時也避免了安全隱患和浪費，本文將依托張掖A1 橋梁項目進行詳述。

1 工程概況

甘州區水生態環境修復治理項目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，橋梁結構形式采用獨塔斜拉橋，橋跨布置為（2×30）+（260）+（2×30）=240m，鋼箱梁及索塔主體結構的材質為Q345qE。根據設計圖紙要求，在廠內預計將生產數以萬計的零件，且不利于管控。該項目通過BIM 技術實現可視化管理，在整個加工過程充分體現了管理的高效化（見圖1）。

圖1 橋梁整體外形（單位：mm）

2 可視化管理的應用

可視化管理主要是監測整個加工流程，由于橋梁行業的工程量大，從鋼板的來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，因此對于每一步的可視化管控至關重要。可視化管控較傳統信息管理更能實現管理上的清晰化和高效化，讓管理者有效的掌握產品加工的最新狀況，防止人為造成的失誤或遺漏并始終維持正常狀態，預防和消除加工過程中隱患和浪費現象。

2.1 材料入庫及布料可視化

在材料進工廠加工前，對板材出廠合格證、質量保證書、批號、化學成分和力學性能等進行逐項驗收，這就需要對板材提料，進行預估計算，進而達到節約成本。在鋼板來料時會對鋼板自身標有條形碼的材料屬性和基本信息，進行完整歸檔備案，通過編輯加工工序二維碼載體內容，可在各工序過程中直接查看加工狀態及應零件應用，現場工人可直接找到對應的布料圖進行查驗（見圖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輪廓信息來進行實際的數字化加工。根據前期布料信息并上傳到管理軟件內的物料庫（見圖3）中將材料提取出來，利用數控設備展開實際的生產加工，加工的零件會標有專屬的條形碼標識，可快速查驗零件的加工狀態及應用信息（見圖4）。

圖3 導入物料庫

圖4 數字化切割并導出二維碼標識

2.3 胎架制作安裝可視化

胎架的制作要嚴格把控馬凳標高，馬凳標高直接決定著橋梁的橫坡和縱坡，現場安裝主要是利用BIM技術模型來進行仿真模擬，為安裝人員提供可視化的鋼結構參數信息和安裝施工信息，同時在各個構件上標有二維碼標識，識別二維碼可直觀、準確的查看各個馬凳的高度以及搭建位置，為胎架的搭設提供準確的數據（見圖5）。

圖5 工廠胎架實景及二維碼標識

2.4 焊接可視化

箱體焊接時，需要編制每條探傷焊縫的編號和長度，采用BIM 模型可以直接生成焊縫長度（見圖6），為檢測順序及焊材采購提供了必要的支持，在加工時工人可根據焊縫長度進行測量構建是否合格，通過箱體上的標識二維碼可直接查驗焊縫狀態（見圖7）。

圖6 BIM 技術的焊縫編制

圖7 箱體焊縫二維碼標識

2.5 涂裝可視化

鋼箱梁在涂裝前需要提前采購涂裝用料，可通過BIM 技術一鍵計算箱體表面積及重量等各類參數，涂裝后可用測厚儀直接查看涂裝用料及厚度，達到鋼結構的可視化涂裝（見圖8）。

圖8 箱體涂裝二維碼檢測

2.6 檢測可視化

在加工過程中，張掖項目存在數以萬計的零件，為防止零件混淆，便于清晰的追溯零件來源。因此將“BIM+二維碼”技術運用在加工階段，則能使零部件全程可追溯，各個工序均有自己的權限，可對各個零部件全程檢測進行登記（見圖9）。

圖9 二維碼技術追溯箱體零部件相關信息

2.7 碰撞檢查可視化

在設計階段開始就必須對構建模型的構建節點進行碰撞檢測模擬，胎架的裝配尺寸是有嚴格要求的，組裝時容易存在構建干涉的情況，因此要提前利用BIM 模型直接檢測箱體的干涉情況，提前規避問題發生，避免不必要的返工及浪費，確保拼裝順利完成（見圖10）。

圖10 BIM 模型干涉檢查及實物拼裝

2.8 鋼箱梁箱體翻身結構計算

鋼箱梁在下胎架時有時會發生變形，因此需要檢測起吊翻身，通過翻身工藝直接決定箱體是否會在此產生變形，通過可視化管理的預計算和模擬，來避免鋼箱梁在吊裝時產生變形。因此，通過BIM 技術直接進行翻身計算，確保翻身滿足使用要求，可提前直接解決下胎架時發生的變形問題（見圖11）。

圖11 箱體簡化結構翻身應力計算

2.9 工程進度管理可視化

張掖A1 橋梁項目的各個零件加工流程通過手機客戶端管理平臺進行管控，可時刻查看各個零件的加工流程和加工狀態，便于進行現場管理及后期檢查，確保整個項目加工零件的順利進行。

3 可視化管理的成果與展望

該項目橋梁為變寬、變縱坡形式的橋梁，針對張掖A1 項目利用BIM 技術的可視化建模高效地提升了鋼結構橋梁在加工過程上的可視化管理，使項目參與人員的溝通更加緊密，減少錯誤率。不僅使得加工流程精細化，更規避了預出現的問題，減少現場加工環節的錯誤，減少工期。同時也建立完善的信息庫，優化整個加工流程，切實地提高加工質量。BIM 技術幫助在采購鋼材、焊材、油漆和運輸方面提供了可靠的數據指導，避免了浪費。可視化管理在鋼結構橋梁加工上不僅能改變鋼結構傳統的加工模式和方法，提高加工效率、降低加工成本，更能有效地提高鋼構件的生產質量，促進鋼結構橋梁的發展。

4 結語

隨著科技的發展，可視化管理在不僅在橋梁上應用甚廣，在其他領域也是逐步深入，可清晰有效地傳達、溝通并進行數據分析，不僅能提升生產效率，節約時間，更能在橋梁工程領域廣泛應用并促進我國橋梁工程的工業化進步。