翔安大桥背后的工程智慧:如何精准跟踪100万米焊缝?
海上的孤盗
2023年01月28日 09:36:56
来自于桥梁工程
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翔安大桥        
背后的工程智慧



       

         

         


         

         




福建省首座预制装配化跨海大桥,厦门翔安大桥(厦门第二东通道)历经三年建设主线于2023年1月17日正式通车,将厦门本岛与翔安区更加紧密地联系在一起。            
厦门第二东通道(翔安大桥)路线全长约12.4公里,跨海段长约4.5公里,以桥梁方式跨东海域,双向8车道,翔安段长约4.8公里,主线为预应力混凝土高架桥,双向6车道。全线按照高速公路+城市快速路标准设计。            
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翔安大桥背后                  
如何精准跟踪100万米焊缝                  

作为“交通强国,福建先行”示范重点项目,交通运输部“平安工地”示范项目、全国首批“平安百年品质工程”创建示范项目,翔安大桥不仅对于厦门本地交通的提升有重大意义,是厦门市"两环八射"快速路网的关键组成部分,也是福建省"六纵十横"规划高速路网中的重要"一纵"。              
             
▲ 翔安大桥(厦门第二东通道)工程示意图              

除了翔安大桥的社会意义和经济意义之外,它自身的规模体量与高标准的工艺水准要求,也在挑战每一个参建单位。 

大桥项目用钢总量9.71万吨,钢箱梁桥焊接部分全长3.27公里, 产生的焊缝总长接近100万米,相当于50座长城相连 ;消耗的焊材用量1000多吨。施工过程采用各种复杂焊缝,其 施工要求速度快、周期短、强度大、安装精度准确、焊接质量要求高。

作为工程质量的把关人之一,翔安大桥的第三方检测单位 建发合诚子公司厦门合诚工程检测有限公司 (以下简称“合诚检测”)创建了一套高效、可靠、科学的数字化检测信息管理平台—— 钢结构无损检测智慧化管理平台

             
▲ 翔安大桥三维焊缝模型              
大型钢结构工程的焊缝检测管理一直是一个难题。由于焊缝的数量十分巨大,加上检测工作通常会根据施工进度分阶段、分地点、分人检测,因此检测结果的纸质记录非常零散,资料档案难以长期保存、质量溯源信息也不准确。              
而每当需要汇报工作进度、施工质量时,由于纸质报告无法直观反映施工质量等问题,检测团队又不得不在无数的纸质报告中查找资料,重新制作汇报材料,经常一汇总数据一天就过去了。为此,过去项目不得不安排专人来做这项工作。              
为解决这些工程一线痛点,该平台设计了 三维焊接结构全景可视化、二维测点分布可视化、检测结果可储存、可统计 等功能,便于检索和溯源。              
通过平台数据采集,将桥梁每个联段焊缝信息进行多样化统计,以便于监控每条焊缝质量情况,通过大数据分析确定质量通病。该平台的运用有效地解决了管理弱点,使钢结构设计与施工形成了有机整体,提高了施工效率,降低项目管理成本。              
同时,项目U肋焊缝形状复杂,普通超声波检测对缺陷的定位、定量、定性均存在一定的困难。 为更好的保障焊缝质量,投入了多套新型超声相控阵检测设备, 该设备通过相控阵电子扫描技术控制超声波束角度的变化,使波束覆盖当前相控阵探头阵元所指向的全端面,全面保障焊缝质量。              
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把每条焊缝三维可视化                  
为质量保驾护航                  
在此次翔安大桥项目中,平台通过二维+三维技术,制作了一个大桥的三维模型,并在此基础上建立了焊缝地图模型,把项目中的每一条焊缝都数字化,并且给予每条焊缝唯一的身份识别码,再导入焊缝具体的位置、长度、检测时间、检测结果等全部信息,从而把每一条焊缝及其信息都实现了可视化。              
             
▲ 翔安大桥3D模型(局部)              

实际使用时,相关人员通过浏览器或者App均可查看三维模型,并且可以进行平移、旋转、缩放、剖切甚至是漫游等操作,轻松查看每一条焊缝的缺陷位置、缺陷性质、责任人等信息。过去堆积如山的纸质报告,现在全部变成了三维模型中直观的点、线、面与数字,协作效率得到极大提升。

平台也对焊缝的检测结果进一步数字化与可视化,从而便于检索、定位和溯源。比如绿色代表焊缝检测结果正常,橙色代表一次返修后合格,红色代表二次返修合格。

累积了这些基础数据之后,平台的大数据优势开始显现。比如一个小节段里的检测结果超出正常水平,平台就可以发出质量预警,并运用大数据分析找出质量通病的规律,分析焊缝缺陷形成的原因:究竟是焊工的问题还是焊材或者是工艺的问题。检测人员再据此指导前端的生产环节改进工艺,减少后续的返修,一方面能为项目质量保驾护航,另一方面也能够节约项目成本。

除此之外,可视化的方式也可以便捷地对项目进度做管理。通过将三维模型与物联网关联,平台可以自动更新模型上的工程进度,比如钢箱梁的某个构件是否已经完成了成品生产、成品是否已经出厂、是否通过进场验收、是否已经安装完成。不仅如此,平台的管理优势还能够预测后续的生产状况,帮助项目做好工期控制。

             
▲ 钢结构无损检测智慧管理平台                            

据统计,在使用了钢结构无损检测智慧管理平台之后,翔安大桥钢箱 梁焊缝一次检测合格率达95%以上,最终合格率均达到100%。 同时,平台在整个检测过程中累积的数据,也可为翔安大桥后续的运营维护保养提供基础数据,还能指出需要重点养护的部位并提出建议。

值得一提的是,去年12月18日翔安大桥项目还顺利通过中国建筑钢结构行业工程质量的最高荣誉——“ 中国钢结构金奖 ”现场评审。作为与鲁班奖齐名的中国建筑钢结构行业工程质量的最高荣誉,项目获奖也标志着该项目的工程质量达到国内领先水平。


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