钢结构桥梁在加工过程中的可视化管理

常剑锋

（呼和浩特市市政建设服务中心，内蒙古 呼和浩特 010000）

0 引言

近年来，随着我国桥梁工程施工规模的扩大，且造型逐渐趋于个性化、异形化，因此在加工管理上是一项很复杂的工作。在桥梁加工过程中，因桥梁曲面异形构件较多，使得可视化管理技术在零件加工过程中尤为重要。应用可视化不仅提高了生产效率，同时也避免了安全隐患和浪费，本文将依托张掖A1 桥梁项目进行详述。

1 工程概况

甘州区水生态环境修复治理项目2020年度工程A1 桥梁坐落于甘肃省张掖市新建道路西域西路之上，桥梁结构形式采用独塔斜拉桥，桥跨布置为（2×30）+（260）+（2×30）=240m，钢箱梁及索塔主体结构的材质为Q345qE。根据设计图纸要求，在厂内预计将生产数以万计的零件，且不利于管控。该项目通过BIM 技术实现可视化管理，在整个加工过程充分体现了管理的高效化（见图1）。

图1 桥梁整体外形（单位：mm）

2 可视化管理的应用

可视化管理主要是监测整个加工流程，由于桥梁行业的工程量大，从钢板的来料检查到箱体的焊接拼装，每一步的操作都非常重要且工作量巨大，因此对于每一步的可视化管控至关重要。可视化管控较传统信息管理更能实现管理上的清晰化和高效化，让管理者有效的掌握产品加工的最新状况，防止人为造成的失误或遗漏并始终维持正常状态，预防和消除加工过程中隐患和浪费现象。

2.1 材料入库及布料可视化

在材料进工厂加工前，对板材出厂合格证、质量保证书、批号、化学成分和力学性能等进行逐项验收，这就需要对板材提料，进行预估计算，进而达到节约成本。在钢板来料时会对钢板自身标有条形码的材料属性和基本信息，进行完整归档备案，通过编辑加工工序二维码载体内容，可在各工序过程中直接查看加工状态及应零件应用，现场工人可直接找到对应的布料图进行查验（见图2）。

图2 钢板整理归档二维码

2.2 板材加工可视化

桥的横隔板加工是需要依据轮廓信息来进行实际的数字化加工。根据前期布料信息并上传到管理软件内的物料库（见图3）中将材料提取出来，利用数控设备展开实际的生产加工，加工的零件会标有专属的条形码标识，可快速查验零件的加工状态及应用信息（见图4）。

图3 导入物料库

图4 数字化切割并导出二维码标识

2.3 胎架制作安装可视化

胎架的制作要严格把控马凳标高，马凳标高直接决定着桥梁的横坡和纵坡，现场安装主要是利用BIM技术模型来进行仿真模拟，为安装人员提供可视化的钢结构参数信息和安装施工信息，同时在各个构件上标有二维码标识，识别二维码可直观、准确的查看各个马凳的高度以及搭建位置，为胎架的搭设提供准确的数据（见图5）。

图5 工厂胎架实景及二维码标识

2.4 焊接可视化

箱体焊接时，需要编制每条探伤焊缝的编号和长度，采用BIM 模型可以直接生成焊缝长度（见图6），为检测顺序及焊材采购提供了必要的支持，在加工时工人可根据焊缝长度进行测量构建是否合格，通过箱体上的标识二维码可直接查验焊缝状态（见图7）。

图6 BIM 技术的焊缝编制

图7 箱体焊缝二维码标识

2.5 涂装可视化

钢箱梁在涂装前需要提前采购涂装用料，可通过BIM 技术一键计算箱体表面积及重量等各类参数，涂装后可用测厚仪直接查看涂装用料及厚度，达到钢结构的可视化涂装（见图8）。

图8 箱体涂装二维码检测

2.6 检测可视化

在加工过程中，张掖项目存在数以万计的零件，为防止零件混淆，便于清晰的追溯零件来源。因此将“BIM+二维码”技术运用在加工阶段，则能使零部件全程可追溯，各个工序均有自己的权限，可对各个零部件全程检测进行登记（见图9）。

图9 二维码技术追溯箱体零部件相关信息

2.7 碰撞检查可视化

在设计阶段开始就必须对构建模型的构建节点进行碰撞检测模拟，胎架的装配尺寸是有严格要求的，组装时容易存在构建干涉的情况，因此要提前利用BIM 模型直接检测箱体的干涉情况，提前规避问题发生，避免不必要的返工及浪费，确保拼装顺利完成（见图10）。

图10 BIM 模型干涉检查及实物拼装

2.8 钢箱梁箱体翻身结构计算

钢箱梁在下胎架时有时会发生变形，因此需要检测起吊翻身，通过翻身工艺直接决定箱体是否会在此产生变形，通过可视化管理的预计算和模拟，来避免钢箱梁在吊装时产生变形。因此，通过BIM 技术直接进行翻身计算，确保翻身满足使用要求，可提前直接解决下胎架时发生的变形问题（见图11）。

图11 箱体简化结构翻身应力计算

2.9 工程进度管理可视化

张掖A1 桥梁项目的各个零件加工流程通过手机客户端管理平台进行管控，可时刻查看各个零件的加工流程和加工状态，便于进行现场管理及后期检查，确保整个项目加工零件的顺利进行。

3 可视化管理的成果与展望

该项目桥梁为变宽、变纵坡形式的桥梁，针对张掖A1 项目利用BIM 技术的可视化建模高效地提升了钢结构桥梁在加工过程上的可视化管理，使项目参与人员的沟通更加紧密，减少错误率。不仅使得加工流程精细化，更规避了预出现的问题，减少现场加工环节的错误，减少工期。同时也建立完善的信息库，优化整个加工流程，切实地提高加工质量。BIM 技术帮助在采购钢材、焊材、油漆和运输方面提供了可靠的数据指导，避免了浪费。可视化管理在钢结构桥梁加工上不仅能改变钢结构传统的加工模式和方法，提高加工效率、降低加工成本，更能有效地提高钢构件的生产质量，促进钢结构桥梁的发展。

4 结语

随着科技的发展，可视化管理在不仅在桥梁上应用甚广，在其他领域也是逐步深入，可清晰有效地传达、沟通并进行数据分析，不仅能提升生产效率，节约时间，更能在桥梁工程领域广泛应用并促进我国桥梁工程的工业化进步。