3月5日,由中铁工业所属中铁宝桥承建的狮子洋通道G2合同段最后一批主塔钢壳节段从中铁宝桥舟山公司码头顺利发运,缓缓驶向珠江口施工海域。这一关键节点的完成,标志着狮子洋大桥G2合同段主塔钢壳厂内制造工作圆满收官,为这座超级工程主塔封顶按下“加速键”。不久,高达342米的钢塔巍然挺立于狮子洋上,成为粤港澳大湾区的“钢铁丰碑”。
作为粤港澳大湾区重大交通枢纽工程,狮子洋大桥是狮子洋通道的关键控制性工程,采用双层钢桁悬索桥方案“一跨过江”,主跨达2180米,是世界首座超2000米双层悬索桥。其主塔为门塔式钢板-混凝土组合结构,高达342米,相当于110层楼高,设6道钢横梁,单幅塔肢由62个巨型钢壳节段精准拼装而成。建成后,该桥将一举创造双层悬索桥“主跨跨径、主塔塔高、锚碇基础、主缆规模、车道数量”五项世界第一,其中锚碇基础圆形地连墙直径达130米,主缆直径1.5米,上下双层共16车道,彰显中国桥梁建设的顶尖实力。
施工中,狮子洋大桥主塔钢壳制造面临三大核心挑战:壁板薄易变形、焊接工作量巨大、精度控制要求严苛,且桥址地处珠江出海口高温高湿高盐环境,对钢壳耐久性提出更高标准。面对行业难题,中铁宝桥舟山项目团队坚守“创新驱动、精益求精”理念,以技术突破破解制造瓶颈,经过近千个日夜的攻坚克难,成功将一张张设计图纸转化为符合严苛标准的巨型钢壳节段,彰显了中国桥梁智能制造的硬实力。
构建数字孪生,实现全流程可视化管控
项目团队创新运用BIM三维建模技术,精准构建主塔钢壳节段与横梁的三维数字孪生模型,将设计、制造、施工全流程纳入数字化管控体系[2]。通过模型仿真,提前预判节段拼装、横梁对接过程中的潜在问题,优化施工方案,实现了钢壳制造从图纸设计到工厂生产的无缝衔接,有效规避了传统制造中“边做边改”的弊端,大幅提升了制造效率与管控精度。
AI赋能智造,筑牢焊缝质量生命线
针对焊接工作量大、质量要求高的痛点,项目团队打造了集成化智能焊接生产线,整合自动组装定位焊机群组、多电极龙门焊接专机、机器人智能焊接系统及剪力钉焊接机械臂集群,创新融入“AI+焊接”自适应调控技术[3]。该技术可通过智能算法实时调整焊接参数,自动适配不同焊接场景,实现焊接过程全流程智能化、标准化管控,使焊缝一次探伤合格率稳定在高位,既保障了焊缝质量的一致性与工艺稳定性,又将焊工从恶劣作业环境中解放出来,推动操作人员向设备管理者、工艺优化者转型
精准控形,破解薄壁变形难题
为解决主塔壁板薄、易变形的行业痛点,项目团队采用数控激光下料和激光划线技术,将零件制作精度控制在毫米级,从源头减少结构变形。同时,创新设计板单元专用反变形胎架,通过科学预设焊接反变形量,并对胎架四周进行刚性约束,成功攻克了焊接过程中的变形难题,确保每一个钢壳节段的几何尺寸精准达标,为后续桥位拼装奠定了坚实基础。
创新工艺,实现毫米级精准对位
项目创新采用“三级测控网+刚性约束”工艺,依托钢筋智能加工线实现构件高精度加工,在专用组拼胎架上布设“三级一横一高”测控网,科学增设焊接收缩余量,实现各板单元的精确对位。同时,采用单面焊双面成型工艺进行板单元对接,不仅有效提高了焊接质量与外观平整度,更进一步提升了钢壳结构的承载性能,适配主塔需承受超20万吨巨大压力的设计要求[1][5]。
模拟工况,实现厂内制造与桥位安装无缝衔接
创新采用连续预拼、整体机加工多段壳体壁板的方法,保证钢壳壁板与横梁端板的组装精度[1]。全塔采用“1+1”连续预拼装体系,在厂内专用胎架上精准模拟桥位工况,通过导向装置优化钢壳桥位定位流程,大幅提高桥位安装效率,确保桥位安装精度与厂内预拼装管控精度完全匹配,实现了“工厂预制、现场拼装”的高效建造模式,较传统工艺大幅提升施工效率。
此次主塔钢壳厂内制造的圆满收官,是中铁宝桥在超级桥梁钢结构智能制造领域的又一次突破。下一步,中铁宝桥项目团队将以更加昂扬的斗志、更加务实的作风,凝心聚力、真抓实干,全力配合现场施工,冲刺主塔封顶目标,为交通强国战略落地、粤港澳大湾区互联互通作出新的更大贡献。(孙卓群 蒋晓强)
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