一座嶄新的橋梁穿過重重霧靄,橫跨長江天塹,勾連重慶巴南和大渡口區(qū),這是由中交二航局投資建設的重慶白居寺長江大橋。1384米的大橋橋面由376塊大型鋼結構面板組成,在近60萬套的高強螺栓栓接下,躍過長江。
▲ 重慶白居寺長江大橋
這些螺栓就如同橋面板的各處“關節(jié)”,支撐著橋面一步步伸展向前,它們能否精準對接,不僅直接關系到橋梁是否能按期合龍,還直接影響著橋梁的承重和質量?!爸瓶拙珳识?,決定著對接的成敗?!敝薪欢骄炙鶎俳Y構公司橋面技術負責人胡小順回憶說。這就讓制孔顯得愈發(fā)關鍵。
按照設計要求,大橋橋面孔群精度必須控制在2毫米以內。按照傳統(tǒng)做法,需要通過三維數(shù)控鉆床制作標準精度的制孔模具,再由經(jīng)驗豐富的工人,在每個橋面板的橫梁、翼板、腹板等部位標出模具放置的對位線,制孔時模具先按照對位線覆蓋在橋面板的對應位置,再由工人用磁力鉆透過模具的孔位制孔。
但是這種方法對工人的素質要求極高,冗長的工序又使制孔效率不高。模具在長時間的使用過程中產生磨損,日夜溫差導致物理形變,都會對孔群精度造成影響。對于白居寺大橋這樣的千米級跨江大橋,上百萬的孔位精度上的“失之毫厘”,必然導致工程質量上的“謬以千里”。
為了保證大橋的高質量建設,胡小順通過各種渠道學習查閱國內外同類型橋梁施工經(jīng)驗,多次組織團隊討論優(yōu)化方案,想要找到更好的解決方案,可效果都不太理想。眼看施工策劃日益陷入困境,胡小順非常著急,日夜思考著這個問題。
在一次考察學習模具工廠的過程中,一部機械臂伸展靈活、雕琢精準的3D打印設備給胡小順留下了深刻印象,也給予了啟發(fā)?!澳懿荒芟?D打印機一樣,給磁力鉆裝上一個機械臂,讓機械定位取代人工經(jīng)驗標線和制孔?”胡小順思索著。他立即和團隊成員深入探討起思路的可行性。
經(jīng)過幾次激烈的討論,胡小順的思路得到完善,設備研制工作隨即展開。經(jīng)過多次實驗,一個月后,一臺由機械臂、磁力鉆頭、滑行軌道和控制臺4部分組成的自動制孔設備成功下線。
可當技術人員操作設備進行了第一次實驗后發(fā)現(xiàn),雖然在制孔速度上與人工相比,提升了近70%,整體精度也高于人工,但隨著制孔數(shù)量的增多,孔位還是出現(xiàn)了細微偏移。尤其是腹板U肋兩側的孔群,偏移數(shù)據(jù)甚至達到了2.2毫米。
為弄清楚原因,技術團隊在橋面板上裝上10多個感應器件,用以記錄制孔設備在制孔時鋼板的受力狀況。檢測數(shù)據(jù)顯示,U肋兩側板面在制孔時,受力不均,且數(shù)據(jù)波動在U肋曲度最大值處最為明顯。
這讓大家陷入了迷惑,在設計之初,已經(jīng)考慮過U肋的曲度,并在這方面下了一番功夫,為什么到頭來還是會在這個地方出問題。
技術團隊立即展開復盤,審核每一道工序,并通過武漢雙柳生產基地制孔大數(shù)據(jù),搭建起一個全新的數(shù)據(jù)測算系統(tǒng)。通過多次模擬機械臂曲度運行數(shù)據(jù),團隊獲取了更加精準的曲度參數(shù),隨即再次進行了實驗。然而結果并不如人意,精度雖然有所提升,但偏差并沒有完全消除。
“會不會是溫度原因?”正當大家一籌莫展之際,在外學習歸來的焊接專家劉建鋒提出自己的看法?!斑@個數(shù)據(jù)的波動走向,跟焊接時溫度變高焊接軌道數(shù)據(jù)變動相似?!眲⒔ㄤh認真比對后說。這給了胡小順啟發(fā),隨即,技術團隊在磁力鉆上部裝上了紅外測溫儀。經(jīng)測試,磁力鉆在水平位置制孔時,溫差相對平穩(wěn),在有曲度的U肋側面制孔時,溫差較為明顯,而且隨著制孔數(shù)量的上升,溫差波動越大,甚至達到了約4攝氏度。
這讓大家犯了難,“總不能給磁力鉆裝個空調吧?!币痪渫嫘υ掽c醒了胡小順,隨即項目團隊給磁力鉆裝上溫度感應裝置,用以調高補低。經(jīng)過一段時間的調試,一款帶著自動溫度控制系統(tǒng)的制孔設備新鮮出爐。經(jīng)實驗,孔位偏差終于消失,精度也由2.1毫米提升到0.5毫米,實現(xiàn)精度完全控制。大家懸著的心終于落了下來。
在機械臂的助力下,白居寺大橋橋面板上百萬個孔位,精度控制和制孔效率都得到極大提升,大橋合龍的精度達到毫米級。
內容來源:中國交建