上海振华重工（集团）股份有限公司 200125
摘要：钢结构在生产过程中的精度控制技术是指通过科学的管理方法和先进的工艺手段对建造全过程进行尺寸精度控制和管理。本文介绍了矿石码头钢结构如何通过主动精控模式的运用，实现该类产品保持较高精度控制水平，缩短建造周期。
关键词：主动精控模式；精度控制；码头钢结构模块
1.前言
码头钢结构与传统的钢筋混凝土码头相比，由于其采用先进的设计和加工工艺以及大规模的生产方式，可以降低造价，安装也简单迅速。码头钢结构构件重量也大大轻于钢筋混凝土构件，所以可以节省大量的现场辅助工作和吊装费用。由于钢结构可采用螺栓或焊接连接，只需不多的费用即可完成拆卸和易地组装，有很好的可移动性和美观性。基于以上特点，近些年在全球各大矿石开采地的沿岸运输通道，普遍采用码头钢结构的模式，既大大节省费用，也能显著节省施工周期，给用户创造了实实在在的经济效益。但又因码头模块通常安装皮带输送机等精细运转设备，遂对于模块的整体尺寸要求颇高，给建造带来了巨大难度。为有效解决该问题，我们在码头钢结构建造阶段引入精度控制技术，主要有以下有点：
1. 通过钢结构建造过程的精度控制，确保钢结构模块化快速生产，确保构件建造精度，可保障码头钢结构在施工安装过程中的简单高效。
2. 通过钢结构建造过程的精度管理，探讨将精度管理模式从船舶建造领域向码头钢结构领域的拓展应用模式，实现能耗降低，效率提升的管理模式；
3. 通过钢结构安装过程的精度控制和安装初始数据库的建立，可明确钢结构初始结构数据，并通过各阶段的监测，确保码头钢结构安全使用；
4. 通过钢构件和成型码头钢结构的制造和施工数据管理，使钢结构码头的全生命周期管理成为可能。
2矿石码头钢结构主要参数和精度控制要点
2.1码头钢结构模块通用精度控制要点
2.1.1概要
在制作完工阶段以及涂装后均需满足本文的尺寸要求。除非另有说明，一般结构尺寸公差控制在±2mm。
2.1.2符号说明（仅用于本文）
a0，a1=翼板不正方度
a2，a3=箱体对角线尺寸
b=腹板翼缘板的尺寸缩减量
bf=翼缘板宽度
d=构件高度
d0=构件总体高度（包括翼板不正方度）
d1=翼板间净高（忽略焊缝）
e=腹板偏心尺寸
l=构件长度
∆f=翼板平整度偏差
∆v=腹板凸缘的偏移量
∆w=腹板平整度偏差
2.1.3剖面
任何型钢和板材拼接尺寸公差详见AS3678或AS3679.1，一般涉及深度、翼板宽度、翼板厚度、腹板厚度、不方正度以及腹板偏心。对任何组合构件，尺寸偏差应在以下范围内：
(a)构件高度[d](见图1)
如d≤900，±3mm
900＜d≤1800，±[3+(d-900)/300]mm
d＞1800，±6mm
(b)翼缘板宽度[bf]（见图1）
所有bf，尺寸偏差定位±6mm
(c)单翼缘板的不正方度[a0或a1]（见图1）
若bf≤600mm，±3mm
bf＞600mm，±（bf/200）mm
(d)翼板间整体不方正度[a0+a1]（见图1）
若bf≤600mm，±6mm
bf＞600mm，±（bf/100）mm
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图1剖面尺寸
(e)腹板不平整度[∆w]（见图2）
腹板无中间加劲肋d1/150mm
腹板有中间加劲肋b/100mm
根据相应的d1或b尺寸方向进行测量
(f)支撑点腹板凸缘的偏移量[∆v]（见图2）
如d≤900mm，±3mm
d＞900mm，±（d/200）mm
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图2腹板尺寸
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图3箱型结构尺寸
(g)箱型构件尺寸要求（见图3）
组装完的箱体应该将对角线尺寸控制在±5mm或[(a2+a3)/400]mm，取较大者（除非另有要求）
(h)腹板偏心量[e]（见图4）
±6mm
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图4腹板偏心尺寸公差
(j)翼板平整度[∆f]（见图5）
如bf≤450mm，±（bf/150）mm
bf＞450mm，±3mm
2.1.4受压构件
1.1.4.1直线度：构件两端沿轴线方向的直线度偏差控制在3mm或1/1000，取大者。
1.1.4.2连接位置贴合面：最大位置不超过1mm，且必须保证67%贴合位置小于0.5mm
1.1.4.3长度方向：构件的长度方向必须是其规定尺寸的±2mm内
2.1.5梁
1.1.5.1直线度：梁直线度应该控制一下范围内：
(a)拱度-检测待查面的水平度，公差不能超过1/1000或10mm，取小者。（见图6(a)）
(b)旁弯-检测待查面的垂直贴合，公差不超过1/1000或3mm，取大者。（见图6(b)）
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图5翼缘板平整度尺寸公差
1.1.5.2长度尺寸：对于10米以内的构件，长度公差为±2mm;长度大于10米，则公差为±4mm。
2.1.6受拉构件
1.1.6.1直线度：构件的直线度尺寸公差应控制在L/500以内，L为构件长度
1.1.6.2长度尺寸：对于10米以内的构件，长度公差为±2mm;长度大于10米，则公差为±4mm。
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(a)拱度 (b)旁弯
图6拱度和旁弯的测量
2.2码头钢结构模块特殊精度控制要点
2.2.1钢结构模块主梁
所有起重机底座和路轨支座必须符合AS1418.1、AS1418.18和AS4100中关于尺寸的要求。
2.2.2I型梁
I型梁的制作尺寸公差必须符合AS4100，如图纸或以下要求中有更严格的要求，则参照后者：
（1）腹板平整度Δw±5mm
（2）上翼缘板的平整度Δf0mm（凹度）~+2（凸度）
（3）下翼缘板的平整度Δf±2mm
（4）单根I梁的总体长度±2mm
2.2.3箱型梁
箱型梁的制作公差必须符合AS4100和AS1163的要求，如图纸或以下要求中有更严格的要求，则参照后者：
（1）单个箱梁的总体长度，公差±2mm
（2）不管腹板还是盖底板的对接位置错边不允许超过板厚的10%，最大不允许超过2mm。
3钢结构精度控制技术
钢结构在建造过程中精度控制技术方案是码头钢结构建造技术的一个重要内容，也是码头钢结构建造得以顺利进行的重要保证。根据码头钢结构建造项目实际，凝练精度控制技术主要包括以下内容：
3.1基准线设计技术
为了更好地保证钢构件整体精度和重要结构拼装精度，在钢构件建造的各个阶段，除了制作地样线外，在重要的结构上，对每个钢结构件标示了基准线，便于后续检查。有效保证了构件建造过程的参考，以及后期拼装的参考。
3.2初期余量管理技术
在传统的尺寸控制管理方式中，较为常见的做法是通过地样基准线的基准进行钢构件的余量切割。因构件各部位可能存在结构偏差，往往容易出现累计偏差，造成最终原始坡口的二次修割或者堆焊，影响产品最终质量且增加了成本。
而本文所提的码头钢结构建造项目中采用三维整体分析，最终根据综合情况确定最终修割量。过程中通过对焊前及焊后的主体焊接收缩量统计所获得的收缩量，在构件焊前报验合格后马上对余量进行划线切割，准确高效地保证了无余量精度，同时为后续项目采用无余量切割积累了经验。
3.3数字化测量技术
项目实行数字化三维测量，并通过精度管理方法的实践，实现最终精度控制。该过程可简要概况为：通过全站仪来获取所有构件、分段的尺寸数据信息，通过和设计数据比较获得相应偏差数据，由此知道实际产品在建造过程中可能会产生的不良后果，并实现数字化精度测量和分析，从一定程度上减少返工和重复劳动造成的浪费，不仅提高了测量效率，同时也强化了测量数据的准确性、可靠性和可对比性。
传统的测量方式通常通过激光经纬仪、水准控制测量等技术，有以下弊端：
（1）无法实现整体测量，通过分段一节节测量，反而会是偏差不断累计扩大，造成不可挽回的后果；
（2）严重依赖地样线，每次测量必须按照地样线复位，对工期的影响程度较高。
（3）仅通过二维视图，非常容易出现镜像错装w。
现有方法可实现多根构件同时批量检测。效率和进度大幅度提升。检测结束后，可通过详细的检测点位报告，进行结构调整或余量切修。同时在检测前出具二维检测报表，施工方可进行二维确认，保证建造精度，降低返修成本，提高建造效率。
3.4模拟预拼技术
通过软件实现虚拟预拼，实现现场快速搭载定位。保证构件到达施工现场后，能实现快速拼装，不仅大大缩短工期，也大量节省了现场开支。该方法主要是以数字化测量为前提，通过虚拟技术和人工干预的应用，在软件中将多个相邻模块进行模拟拼接并分析得出有效的模拟预拼方案，在确保精度的情况下，指导现场安装的一次定位完成。
4钢结构精度管理技术
随着国内人口老龄化，重工业劳动力年轻化的社会发展趋势，重工领域很快面临劳动力相对不足的情况。国内钢结构企业又同质化竞争激烈，利润微薄。另一方面，现场施工外包队伍理念落后，效率低下，浪费严重。在这种情况下，实现标准化管理、降低成本、提高效率，甚至是自动化的工作是每个重工制造企业必须面对的机遇和挑战。这也为钢结构制造领域，在钢结构建造过程中逐步实现精度管理带来了发展的契机。码头钢结构项目是实施现场精控管理的尝试，并取得了一定的成功，为探索重型装备制造企业精度管理模式带来启发。
4.1复检率的建立
所谓复检率是指重复检查的概率。即，因为制造产生的不符合状况，或进行尺寸修正不彻底，仍然需要返工的情况，不仅给整个项目工期带来巨大影响，也会造成项目过程中巨大的浪费：包括场地占用、人员占用、焊材浪费、能耗浪费等。造成成本的无形增加和利润的大幅度损失，项目通过建立复查率，评判建造团队的学习力和经济性。
4.2自检工作的开展和推广
精度管理的根本是建造精度，而并非检验精度。通过检验对精度及施工方的强制管理，是被动的精度管理，是不够的。往往大部分的问题，通过检验发现时，已经意味着返修的成本已经支付，浪费已经产生，利润已经丢失。只有通过过程的管理，防患于未然，逐步实现钢结构产品的建造精度，才是精度的最终目标。在项目中，通过三维报表结合二维尺寸管理，逐步形成了一种由施工方参与的精度管理模式。这种模式，即“人人自省，防患于未然”的管理模式，是的后来的钢构件制造速度大幅度提升，以致于整个项目周期缩短数月之久。
4.3精度管理流程初步建立
正式基于以上亮点，项目通过各方的努力，从现场施工、生产管理、质量管理、精度检测等各个方面，细化分工、责任到人，形成了较为完善顺畅的检验流程，充分保证了项目的顺利进行。
5结束语
通过建造方、检测方、生产管理方的全力配合，有效保证了该项目作为复杂结构的空间对接精度，确保无任何重大拼装问题。同时，通过精控技术的应用，为后续同类型项目的精度管理应用积累了丰富的实战经验。
参考文献
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