数字化拼装技术在钢箱梁加工中的应用

段测量结果的分析与模拟搭载进行了总结。通过在上海市北横通道钢结构桥梁加工及安装施工中采用数字化拼装技 术和质量控制体系，有力地保障了钢箱梁加工质量和现场安装的顺利进行。关键词：钢结构桥梁；数字化拼装；质量控制；测量点位中图分类号：TU758.16 文献标志码：A 文章编号：1004-1001 (2019)04-0703-03 DOI： 10.14144/j.cnki.jzsg.2019.04.049Application of Digital Assembly Technology in Steel Box Girder ManufacturingWEN Sanjin DING Yifeng XU WenminShanghai Steel Structure Construct!on (Jiangsu) Co., Ltd., Haimen, Jiangsu 226100, ChinaAbstract: This paper introduces the concept of digital assembly of steel structure bridges and its difference from the

conventional solid assembly technology, and summarizes the setting of measurement and positioning points on steel box girder bridge section, the analysis of bridge section measurement results and the simulation of loading. Through the use of digital assembly technology and quality control system in the manufacturing and installation construction of

steel structure bridges in Shanghai North Transverse Passage, the manufacturing quality of steel box girder and on-site installation are effectively guaranteed.Keywords: steel structural bridge; digital assembly; quality control; measurement point1钢结构桥梁数字化拼装简介在钢结构桥梁加工中，测量分析作为质量控制的关

和常规的实体拼装技术相比，数字预拼装技术具有以

下优势：测量精度高；无需准备拼装场地和拼装胎架，节 省场地占用和胎架耗材；时间短、效率高，有效缩短加工 周期；数据采集后可随用随取，已发运的桥段也不会对后 续预拼装工作造成影响；经济效益显著。键环节，起着至关重要的作用。常规的测量工具有卷尺、 盘尺、角尺、水准仪、线锤等。钢结构桥梁为了满足现场 吊装需求，其分段趋于更宽、更长、更高、更重，而且受 其结构、分段位置及线形的影响，形状千奇百怪，不一而

足，在这种条件下采用常规的测量手段，很难准确测量其 真实尺寸，也就无从反馈真实的加工质量状态。2 钢箱梁桥段测量定位点采用常规卷尺测量分段，一方面测量精度低、效率

数字化测量技术是在21世纪自动化、信息化高速发

低、实际操作困难，另一方面部分位置的尺寸无法通过平 面尺寸进行表达，只能测量三维数据，而这些数据在实际

展过程中，根据高精度、快速、自动化、复杂对象等测量 要求而产生发展起来的一项高新科学技术。数字化测量原 理、方法及仪器结构等方面完全不同于传统的指针式仪 表，它具有测量速度快、精确度高、操作方便等优点，且

测量中往往会因为零部件的干涉无法测量。不仅如此，采

用常规测量方法不仅在实际测量中会遇到各种难题，更无 法提供现场安装定位所需的测量控制点三维坐标数据，所 以只能采取数字化测量技术来解决这一难题。通过对钢箱梁结构及现场安装方案的研究，针对不同

将被测量转换成数字量后，可直接导入计算机进行数据处

理分析。数字化拼装基于数字化测量技术，将计算机中的数据

类型的分段，设计出了不同的工厂测量点位及现场所需测 控点，以满足工厂分析与现场安装需求。根据测量点位所 处的位置，大致可分为以下几种。进一步进行模拟搭载，模拟桥段实际拼装过程，从而分析 桥段间纵向及横向接口数据，同时一并提供测控点的三维

坐标，用于指导现场安装定位。2.1横向接口测量点位横向接口测量点为顶板、底板、腹板角点位置，以及

作者简介：丈三进（19—）,男，本科，工程卯。

腹板与顶底板交会处（图1）。这些点位的设置，覆盖了横 向对接口关键连接位置，能准确反映出接口处顶底板和腹 板的定位是否在允许的偏差范围之内。除了常规的这些点

通信地址：识苏韦诲■口市嫌圳路996号（226100）。 电子邮箔：wensanj i n@scgss.cn收稿 a 4a： 2018-11-14外，横向变坡位置或接口顶底板拐点位置也是测量控制的建筑施工•第41卷•第4期7037I文三进、丁一峰、徐文敏：数字化拼装技术在钢箱梁加工中的应用2.2纵向接口测量点位纵向接口测量点位的设置，除了要反映接口处零部件 的定位准确与否外，还必须能反映出纵向线形是否与设计 线形一致（图2）。基于以上测量目的，纵向测量点位的

数量必须足够多，方能真实反映纵向线形。将纵向分段每

一档隔板与顶底板边线的交会处设置为测量点，通过这些 点位的测量，一方面判断接口处隔板定位是否准确，另一 方面可反映桥段的真实线形，进而掌握桥段线形的偏差情2.3支座测量点位钢箱梁桥底板多存在横向和纵向坡度，而桥段吊装完 成后，其支座均为水平状态，这种钢箱梁与桥墩支座的坡

度转换便是通过钢箱梁支座完成的。正因为这个原因，支座一般会存在横向、纵向2个方

向的坡度，其安装的准确性就显得尤为重要。在对支座进 行测量时，选取支座底板的4个角点作为测量点，这样可准 确反馈支座4个方向的实际坡度及高程，确保支座安装精准

（图3）。图3支座测量点位示意F\\7042019 • 4 • Building Construction2.4安装测控点位钢箱梁的安装有别于一般房建项目，因桥段体积大、

刚度差，常规的安装定位方式很难满足现场需求。在工厂 加工时，在桥长向两端隔板与腹板交会的硬档处进行标记（如果桥段较长，中间位置增加测控点标记），测量该处 的三维坐标，并将其转换为现场安装定位坐标系内的对应

坐标（图4、图5） o安装时以这些测控点为定位点，调整桥段安装状态， 当测控点三维坐标与工厂提供的测控点报表一致时，便表 明定位完成，可进行后续的施焊工作。2.5单个桥段测量点位横桥向分段，因其顶底板、腹板间己经组成框体，故 结构刚度大、稳定性强、加工完成后不易变形。在对横向 分段测量点进行设计时，将其横向端口及桥墩支座处垫块 上的相关点位作为数据采集点（图6）。纵向分段的桥段，

其横向接口和纵向接口的相关点位均作为数据采集点，保 证2个方向相邻桥段的顺利对接（图7）。在进行相关点位

测量时，为了消除开设坡口的影响，提高测量精度，应以 坡口根部的一侧作为测量侧，保证测量点位与理论位置点

位的一致性。文三进、丁一峰、徐文敏：数字化拼装技术在钢箱梁加工中的应用分桥段己经发运，也可以通过数字预拼装来实现和后续桥

段的拼装工作。图7纵向分段测量点位示意在进行点位测量时，如果部分点位处于隐蔽位置而无

图9桥段搭载示意法测量，可采用隐蔽杆辅助测量。因桥段测量点位较多，1 次设站往往不能满足测量需求，需要进行2次甚至多次转站

3.3数据报表数字拼装检验相关数据符合要求后，可根据现场安装

方能完成所有测量任务。在进行转站时，务必要保证转站

靶固定不移位。需求，提供单个桥段最终接口角点数据和测控点三维坐标 数据，现场实际安装时以桥段测控点为基准，可实现快速 精准定位。3桥段测量结果分析与模拟搭载3.1单个桥段测量结果分析测量点位数据采集完成后，开始进行数据分析及模

4 数字化拼装在项目中的应用效果北虹立交新建工程是上海市重点工程一北横通道新

拟搭载工作。打开IN-ANALY软件，首先将单个桥段模型

导入（需保证同一联不同桥段模型属于相同的坐标系）， 根据测量点位选取设计点位，而后加载对应桥段的测量数 据，选取比对基准后得出点位实测值与理论值的偏差。实

建工程的重要施工区段，所处位置车流量大，吊装工况复

杂，项目工期紧。无论是工厂加工还是现场安装，都面临 着巨大的挑战。测值与理论值对比时，既可以显示单个点3个坐标方向的偏 差值，也可以显示出2点间实测距离与理论距离的偏差情

工厂加工时采用数字化拼装技术，将桥段测量结果快 捷、方便地存储于软件系统中，相邻桥段的加工不会受到

况。当单段数据分析结束并合格后，对应测控点的数据也 随之生成（图8） o发货先后顺序的影响，即便相邻桥段加工时间间隔较长， 甚至其中的一段已经发至现场安装，另一段在加工时借助 于数字测量结果，也能方便地对桥段进行指导性的尺寸调

整，保证现场安装接口尺寸。同时取消了常规的实体拼

装，节约了胎架措施、人力和物力的付出，缩短了生产周 期。在桥段安装过程中，首先借助定位板粗定位，而后测

量控制点的三维坐标并与数字化拼装提供的数值对比，根 据对比结果对桥段的空间状态进行精调。随着该方法在北

图8桥段数据分析示意虹立交钢桥安装中的逐步应用，基本实现了桥段横向、纵 向接口的精准对位，保证了对接口间隙尺寸和桥段整体线

3.2整联桥模拟搭载单个桥段分析合格后，开始进行数字预拼装过程。

形，缩短了桥段安装定位时间，确保了项目按时间节点完 工，为北横通道新建工程的顺利完工保驾护航。首先启动IN-ASSEM数字预拼装软件，----导入己经分析合格的单个桥段。因每个桥段最初的模型属于相同的坐标

5 结语随着测量技术的发展，越来越多的技术被应用于钢结

系，所以在软件中加载模型时，可以实现桥段间的自动匹

配与搭载（图9）。搭载结束后，相邻桥段间的横向拼接、

构加工制作精度控制中，也得益于新的测量技术，使得钢

纵向拼接关系一目了然，可以方便地记录顶底板和腹板拼 接缝的大小，如此在不进行实体拼装的情况下，可以直观

箱梁工厂加工和现场安装都更加方便、快捷。加之钢箱梁 加工过程中各个环节的质量控制，也使其加工质量不断提

地检验拼接状态，并根据搭载结果选择是否需要采取特定 高，为钢箱梁在我国桥梁工程中的应用和发展提供了强大 的技术支持，也使钢箱梁的应用前景更加广阔。的调整措施。同时因测量数据可保存并重复使用，即使部

建筑施工•第41卷•第4期70571