3月24日，江蘇省常州市，由在漢央企中鐵大橋院設(shè)計、中鐵大橋局施工的常泰長江大橋南岸邊跨鋼梁精確合龍，標(biāo)志著大橋建設(shè)全面進(jìn)入全橋合龍沖刺階段，為2025年建成通車奠定堅實基礎(chǔ)。
常泰長江大橋全長10.03公里，為目前世界上在建最大跨度的公鐵兩用斜拉橋，也是長江上首座集高速公路、城際鐵路、普通公路于一體的過江通道。
“對于所有參建單位來說，常泰長江大橋無疑是個‘超級工程’，不僅因為它有‘四個世界首創(chuàng)’和‘六個世界之最’，更在于每一個環(huán)節(jié)、每一位建設(shè)者對大橋品質(zhì)的共同追求和嚴(yán)格把控。這背后，也是近年來整個‘中國橋梁’行業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈，群策群力，協(xié)同推進(jìn)科技創(chuàng)新，加速推動橋梁建造行業(yè)與大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新技術(shù)深度融合的生動寫照。”中鐵大橋院黨委書記、董事長黃燕慶表示。
合龍現(xiàn)場
向產(chǎn)業(yè)鏈要創(chuàng)新鏈
形成推進(jìn)科技創(chuàng)新的強(qiáng)大合力
“所謂邊跨鋼梁合龍，就是將邊跨已架設(shè)鋼梁與主塔側(cè)大懸臂鋼梁進(jìn)行連接的過程。合龍后，邊跨鋼梁將形成一個整體。”中鐵大橋院常泰長江大橋設(shè)計代表周子明介紹。
實現(xiàn)邊跨鋼梁順利合龍，不僅要確保大節(jié)段鋼梁與懸臂端鋼梁通過高強(qiáng)螺栓精準(zhǔn)連接；還要充分考慮氣候環(huán)境因素影響，避免由于溫度變化或風(fēng)速引起的熱膨脹和收縮、振動等原因而產(chǎn)生的應(yīng)力，導(dǎo)致理論計算與實際工況產(chǎn)生較大誤差，影響合龍精度。
因此，必須選擇合適工況、合適時機(jī)，采取合適調(diào)整措施，使連接處的應(yīng)力趨近于零，即實現(xiàn)鋼梁無應(yīng)力合龍。
“最近我們的狀態(tài)就如同貓頭鷹，只有夜間才能工作。”周子明笑著說。今年入春以來，當(dāng)?shù)匕滋鞖鉁囟嘧?、溫差較大，只有晚上特別是凌晨時段，其環(huán)境溫度才能與結(jié)構(gòu)(如鋼梁、纜索等)溫度相對恒定。為掌握準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，在邊跨合龍施工前3天，周子明和監(jiān)控監(jiān)測團(tuán)隊夜間每隔3小時，就要對大橋結(jié)構(gòu)溫度、合龍口高程、里程等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)測與分析，摸清合龍口兩側(cè)鋼梁相對位置的變化規(guī)律，從而制定科學(xué)的調(diào)整方案。
雖有“夜行”，但卻無法像貓頭鷹有足夠時間“晝伏”休息。當(dāng)天蒙蒙亮，監(jiān)控工作結(jié)束，周子明回到項目部宿舍，在保證5個小時睡眠后，又立即投入到鋼梁節(jié)段三維掃描數(shù)據(jù)的分析之中。為保證鋼梁制造精度，常泰長江大橋創(chuàng)新采用了三維掃描技術(shù)，即通過專業(yè)設(shè)備對結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描，就能獲取鋼梁節(jié)段真實的制造構(gòu)型。同時，結(jié)合橋位處鋼梁線形，對后續(xù)鋼梁架設(shè)后可能的線形偏差進(jìn)行提前預(yù)測，提前制定調(diào)整方案，真正做到了對鋼梁架設(shè)線形的主動控制。
橫隔板焊接機(jī)器人
早在立項時，常泰長江大橋全體參建單位便致力于共同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部的技術(shù)創(chuàng)新和管理優(yōu)化。尤其是，圍繞如何通過不斷探索新方法、新工藝的應(yīng)用，以及智能化、數(shù)字化的鋼梁線形控制方法，以保證成橋后鋼梁線形，確保高鐵安全通行。
作為一名“90后”青年橋梁設(shè)計師，和中鐵大橋院諸多資深專家一樣，周子明對中國橋梁全產(chǎn)業(yè)鏈的未來發(fā)展方向，也有著自己的追求和理解。
“設(shè)計建造這樣一座‘超級工程’，僅僅靠某一個企業(yè)或者某個小團(tuán)隊，是難以解決產(chǎn)業(yè)鏈上的所有問題的，更難以提升產(chǎn)業(yè)鏈整體國際競爭力。未來，我期待，能有越來越多的跨組織創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新等新創(chuàng)新模式，構(gòu)建創(chuàng)新聯(lián)合體，形成推進(jìn)‘中國橋梁’科技創(chuàng)新的強(qiáng)大合力。”
合龍現(xiàn)場
向智能化要轉(zhuǎn)型升級
“繡花”功夫“縫合”萬噸鋼梁
精準(zhǔn)監(jiān)控和科學(xué)方案為邊跨合龍保駕護(hù)航，但在施工中，作業(yè)人員依然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
邊跨梁合龍的最后距離為1.1米，這樣的距離在大橋面前，如同一道“細(xì)縫”。
已架設(shè)的Z0—Z13鋼梁總長190米，總重超過1萬噸，想要高質(zhì)量“縫合”，把合龍精度控制在2毫米內(nèi)，需要練就“繡花”般的功夫。
“影響精度的最大因素是環(huán)境溫度和多臺千斤頂?shù)膮f(xié)同性。”中鐵大橋局常泰長江大橋工程部部長李杰表示，監(jiān)控團(tuán)隊提供的全天候監(jiān)測，為方案制定提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，而千斤頂?shù)耐叫?，有賴于智能系統(tǒng)調(diào)整和作業(yè)人員精細(xì)控制。
據(jù)了解，大橋局使用BIM系統(tǒng)和現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)模擬合龍前狀態(tài)，確定合龍前線形調(diào)整值，并嚴(yán)格執(zhí)行線形控制指令，及時調(diào)整糾偏，為實現(xiàn)鋼梁邊跨精準(zhǔn)合龍做足準(zhǔn)備。“相當(dāng)于在合龍前，通過數(shù)字化系統(tǒng)反復(fù)‘排練’‘演習(xí)’，模擬確認(rèn)最優(yōu)合龍時機(jī)，保證實戰(zhàn)一步到位。”李杰解釋道。
在具體頂推合龍中，為確保32臺千斤頂有序協(xié)作，將它們編為豎向、橫向、縱向三個組，通過智能同步控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時作業(yè)人員全程參與調(diào)控，確保油壓表數(shù)值一致，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證和確認(rèn)。
“同步性不好，會導(dǎo)致鋼梁單點受力，變形損壞，還會引發(fā)安全事故。以前這個工作純靠人力，如今借助智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)了‘人機(jī)協(xié)作’轉(zhuǎn)型。”李杰介紹道，最后1.1米頂推，萬噸鋼梁走出了“60+40+10”的“小碎步”；在整體調(diào)整高程、橫向偏移后，鋼梁先邁出第一步，這一步長60公分；隨后調(diào)整偏移，再邁出40公分的第二步；最后的精細(xì)調(diào)整，邁出10公分的第三步，完成合龍。
“常泰長江大橋包含橋梁施工的許多頂尖技術(shù)。”李杰表示，從全球最大塔機(jī)助力全球最高橋塔施工，到數(shù)字化改造液壓爬模搭建智能化系統(tǒng)，再到智能溫度傳感器對混凝土實時監(jiān)測，智能化助力橋梁施工轉(zhuǎn)型，不斷擦亮“中國橋”名片。
向新技術(shù)要新生產(chǎn)力
打造大橋最強(qiáng)“鋼鐵俠”
“以高強(qiáng)度為代表指標(biāo)的高性能橋梁鋼，是決定大跨度公鐵橋梁發(fā)展的一個核心因素。作為大橋鋼結(jié)構(gòu)制造單位，我們肩負(fù)重任，必須奮勇?lián)?dāng)。”中鐵山橋南通公司黨委書記、執(zhí)行董事劉洪利表示。
以建設(shè)常泰長江大橋為契機(jī)，中鐵山橋大力推進(jìn)全球現(xiàn)代鋼橋制造向信息化、智能化發(fā)展。
例如，在鋼桁梁制造全生命周期內(nèi)，深度應(yīng)用BIM技術(shù)、智能制造、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，全面提升數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造水平，在大幅提升智能制造水平的同時，全面提升項目信息化管理水平。
除此之外，中鐵山橋還以常泰長江大橋CT-A6標(biāo)鋼梁制造項目為載體，建立了國內(nèi)首個鋼桁梁數(shù)字化建造平臺。鋼梁制造過程中，通過生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)BIM模型信息化技術(shù)研究、BIM模型編碼關(guān)聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)信息技術(shù)研究，實現(xiàn)BIM三維設(shè)計與加工一體化，所有零件均實現(xiàn)了智能切割下料、加工。
將機(jī)器人嵌入生產(chǎn)線，是“中國橋梁”邁向智能制造的關(guān)鍵一步。為此，中鐵山橋首次在國內(nèi)引進(jìn)鋼桁梁主桁桿件隔板焊接機(jī)器人，實現(xiàn)了隔板智能化焊接；同時，采用桁梁桿件主焊縫自動化焊接系統(tǒng)，通過傳感器式焊縫跟蹤系統(tǒng)，可實現(xiàn)雙電雙絲埋弧焊接。并且，還首次在板單元制造過程中引入了CWI管理、班前試板及板單元破壞性試驗，直觀驗證了板單元焊接質(zhì)量，為提高板單元疲勞性能及耐久性提供了可靠保障。
作為長江經(jīng)濟(jì)帶綜合立體交通走廊的重要項目，常泰長江大橋建成后將對推進(jìn)“一帶一路”交匯點建設(shè)、更好服務(wù)長三角一體化發(fā)展和長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展戰(zhàn)略，完善區(qū)域路網(wǎng)布局，促進(jìn)揚子江城市群協(xié)調(diào)發(fā)展等具有重要意義。(曹雪 黃琪峰)
