科技日報記者于紫月
5月26日上午,在長江南岸張靖皋長江大橋橋址,一場云端的“穿針引線”正在進行。施工團隊緊盯長9.5米、寬9.9米、高15米、重255噸的張靖皋長江大橋南航道橋南主塔中橫梁合龍段。隨著塔吊緩緩提升,合龍段精準落入指定位置,張靖皋長江大橋南航道橋南主塔中橫梁成功合龍,為2025年底實現張靖皋長江大橋最高主塔順利封頂奠定堅實基礎。
張靖皋長江大橋南航道橋南主塔為世界最高懸索橋索塔,高度達350米。目前架設的中橫梁位于鋼塔222米處,相當于約74層樓高,站在此處,幾乎能和云朵“手牽手”。
將視角從云端拉回地面,這座世界級大橋的橋塔制造中,智能制造發揮了重要作用,蘊含了中鐵高新工業股份有限公司旗下中鐵山橋集團有限公司(以下簡稱“中鐵山橋”)的智能制造“三字訣”。
“智”字訣:智能化焊接率達93%
記者日前走進中鐵山橋(南通)有限公司的國家級智能制造示范工廠(以下簡稱“智能工廠”),沒能見到想象中工人揮汗如雨的景象,取而代之的是一個個“鋼鐵超人”——焊接機器人。在“工業大腦”的指引下,焊接機器人4把焊槍同步開工,在焊花飛濺中快速完成焊接。
“目前,張靖皋長江大橋鋼結構制造智能化焊接率達到93%。我們成立專項攻關組,進行技術研發和設備更新,還為車間安裝了‘工業大腦’,實現大橋鋼塔精細化制造。”中鐵山橋(南通)有限公司總經理談發幫說。
據悉,中鐵山橋(南通)有限公司在生產工區安裝了數十個無線接入點,搭建了覆蓋整個車間的工業網,形成了強大的“工業大腦”,可對質量管控、生產作業、倉儲物流等多個環節進行管理,機器人在其指揮下實現有序作業。
“精”字訣:確保精細化生產
張靖皋長江大橋的橫梁分下、中、上三個橫梁,中橫梁和上橫梁非規則結構的廠內拼裝和橋址架設尤為困難。其中,中橫梁截面采用三箱室變高截面、雙曲線結構,這在國內橋梁制造中極為少見,如何確保中橫梁制造和安裝精度是首要難題。
中鐵山橋以智能制造破解精細化生產難題,全新投用的激光切割機切割誤差為±0.5毫米,具有精度高、速度快、不受切割圖案限制、切口平滑等優勢。激光切割機切割鋼板時,更像是在雕琢藝術品。
只有“大腦”聰明還不夠,“身體”也要強壯。智能工廠具有“五線一系統”,系統是指“工業大腦”,而板材智能下料切割、板單元智能組焊、鋼桁梁桿件智能制造、智能總拼、智能涂裝這五條生產線則是工廠的“身體”。
“‘五線一系統’的應用,實現了智能工廠車間生產過程的自動化、信息化、網絡化、數字化管理與控制,大幅提升了生產效率,確保了產品質量的穩定性,為大橋高質量建設提供了堅實保障。”談發幫說。
“準”字訣:實現毫米級精準對接
橫梁作為塔柱之間的支撐結構,安裝精度直接影響到塔柱向上攀升的傾斜度和穩定性。中橫梁施工是橋塔的關鍵工程,其結構由4個節段構成,塔柱與橫梁及橫梁塊體間對接縫間隙僅10毫米。對寬9.9米、高15米的橫梁塊體這種“龐然大物”來說,安裝精度要求極為嚴苛。
中橫梁架設前,中鐵山橋對節段進行三維數字掃描、現場建筑信息模型(BIM)數字化模擬安裝,嚴格按照施工要求及規范進行施工推演,從安全、質量等多個方面模擬可能出現的情況,將問題解決在萌芽之時。
“安裝受到天氣、配重等多種因素限制,幾乎不會有第二次機會。我們通過數字孿生技術,在電腦里‘再建一座鋼塔’,進行數字化模擬安裝,把問題預判全。”中鐵山橋張靖皋長江大橋ZJG-C1標段總工程師劉志雄說。
正是通過計算機吊裝模擬及拼口數據擬合,中鐵山橋預先修正了構件尺寸偏差,最終成功實現了百米級高塔的毫米級橫梁安裝,將安裝誤差范圍控制在毫米級。
“我們始終踐行推動中國制造向中國創造轉變、中國速度向中國質量轉變、中國產品向中國品牌轉變‘三個轉變’,嚴把質量關、環保關、安全關,以高質量交付建設高質量大橋,奮力沖刺主塔封頂全年建設目標,打造萬里長江上的世界最高懸索鋼塔。”中鐵山橋(南通)有限公司黨委書記、執行董事劉洪利表示。