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。“制孔精準度，決定著對接的成敗。”中交二航局所屬結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)。“能不能像3D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。“這個數(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。”劉建鋒認真比對后說。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。”一句玩笑話點醒了胡小順，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
