中国钢结构协会2021年度科学技术奖成果展示

本期项目简介

主要完成单位

沈万玉、田朋飞、江神虎、王友光、夏菁、孙武、王从章、李伟、戴传新、程天赐

项目背景

 交通运输业是现代社会经济的血脉，它是国民经济可持续发展的重要保证。随着我国交通运输业的繁荣发展，路网密度显著提升，跨线桥梁的建设数量也持续增加。本项目以96m钢桁梁桥作为工程背景，开展对钢桁架跨线桥梁建造施工技术的研究，具有重要的理论意义和工程价值。

创新成果

创新点一：构建了基于BIM技术的钢桁主梁构件加工精度控制系统

首次构建了“富煌BIM-MES钢构件生产执行系统V1.0”和“富煌P-BIM钢结构加工制作一体化信息管理平台V1.0”，在BIM平台上实现了各个车间的生产调度管理，显著提高了零部件生产效率。通过三维整体建模导出零件图加工数据，直接传输钢板下料中心、钻锯-锁口二次加工线、视觉识别小件坡口机器人等智能制造数控生产线，有效解决了全螺栓连接钢桁主梁构件加工精度不足的问题，实现了构件的精确加工和智能制造，达到了国内领先水平。

创新点二：研发了基于三维扫描和BIM的预拼装技术

在成功研发了三叉柱结构和角柱结构加工工艺及拼装方法的基础上，创新提出了虚拟预拼装与工厂预拼装相结合的钢桁架安装精度提升方法，实现了三维扫描技术和BIM技术的深度融合，通过杆件的实测值与设计理论值进行匹配分析，使实测特征值与理论杆件位置达到最佳并固定杆件位置，并获得各拼接面的误差，验证了杆件的制造精度并控制了钢桁架的安装精度。有效解决了全螺栓连接的对孔问题，实现了钢桁架预拼装的关键技术突破。

创新点三：提出了全螺栓钢桁桥梁旋转滑移施工技术

创新研发了跨越既有线路钢桁桥梁端轴中心旋转系统和跨线滑移大梁等工装，并且对主梁和主要工装建立了力学模型，采用仿真应力动态分析技术进行了全过程数值模拟分析，实现了钢桁架跨线桥梁在高位拼装、卸载、转体滑移等多阶段施工流程的优化，达到了国内领先水平。利用实时动态监测和数据采集技术，结合仿真应力动态分析计算结果，对关键部位进行应力、位移和竖向挠度的监测，解决了主体结构和工装结构在钢桁梁桥旋转滑移施工中的安全性问题，对于今后类似工程具有示范和指导意义。

推广应用

本课题已成功应用于公司承建的96m钢桁桥梁项目、环巢湖旅游大道派河大桥、白石河大桥、合肥明珠广场人行天桥、阜阳市西客站栈桥等工程，该项施工技术具有施工便捷、降低成本、经济、可操作性强等优点，使得工程顺利竣工，得到业主一致好评，具有广泛的推广应用前景。

图1  旋转滑移施工

图2  施工模型搭建

图3  有限元模拟

图4  顶推装置

图5  转体装置