钢桥制造技术升级之路1.docVIP

钢桥制造技术升级之路（一） 序言：思维更新→技术升级→现代钢桥制造 中国铁道科学研究院 史永吉 2011年11月 目　　录 1 问题的提出 1 1.1 传统与现代钢桥制造技术的比较 1 1.2 钢桥制造技术升级的迫切性 2 1.3 何为技术升级 3 2 钢桥设计、制造和架设之间的关系 6 2.1 概说 6 2.2 制造与设计的关系 7 2.3 架设与设计的关系 7 2.4 制造与架设的关系 8 2.5 运输条件与设计、制造和架设的关系 9 3 钢桥制造的结构分类 10 3.1 杆系结构 10 3.2 板系结构 11 3.3 管系结构 12 3.4 复式结构 14 3.5 钢塔结构 15 4 小结 17 钢桥制造技术升级之路（一） 序言:思维更新→技术升级→现代钢桥制造 1 问题的提出 1.1 传统与现代钢桥制造技术的比较 近年来，我国钢桥年产量已超过100万吨，尽管我们的制造厂也装备了一些先进的数控设备（如NC切割机、NC钻床等），但是，钢桥制造仍然没有脱离劳动密集型、附加值较低的传统的钢结构制造模式，已不能满足社会的需求。 传统的钢桥制造方式的特征是：从放样、划线、下料、组装、焊接/制孔、矫形、检测到预拼装，整个生产流程的各工序是分割的，基本依靠手工作业方式。因此，投入的人力多，人均产量低，附加值亦低，一个上千人或几千人的企业，年产量仅几万吨~十几万吨。而且，产品质量受人工技能差别的影响，离散性较大，稳定性差（见图1.1）。 现代钢桥制造技术是依靠较高知识素质的员工和先进、合用、配套的制造装备（包括软件系统），把社会上可利用的先进技术有机的结合成一个新的技术体系用于钢桥制造，即整个生产流程采用计算机程序化管理的数字控制（NC）作业法，并推进生产工艺的革新和合理化，以及流程的自动化。从而大大的提高生产效率，减少投入，带来较高附加值，一个三、五百人的企业，钢桥年产量达10万吨以上。而且，降低了人工技能差别对产品质量的影响，提高了质量的稳定性。 图1.1 两种制造模式产品质量稳定性比较 1.2 钢桥制造技术升级的迫切性 （1）社会需求的飙升 随着中国社会经济的持续高速增长和城市化步伐的加快，近20年来，公路、铁路、城市交通的整备和城际交通工程的快速发展，需要建设大量的桥梁，其中钢桥的年产量已从1980年代末的几万吨增加到超过100万吨（如图1.2所示）。很显然，过去传统的钢桥制造的技术水平和产能已不能适应目前的旺盛社会需求。 图1.2 中国钢桥年产量的增长 （2）钢桥制造技术水平远远落后于汽车、飞机等制造业 当今社会已进入计算机信息化时代，然而，钢桥制造业在引进社会先进技术，如制造理念、计算机数字化管理、自动化和机器人的应用、精密检测和机加工、数字化预拼装等技术方面，远远落后于汽车和飞机制造业，甚至落后于船舶制造业。所以推进钢桥制造技术水平升级是当前刻不容缓的重大课题，这不能照搬或重复，而是结合钢桥结构特点的先进技术综合应用的一种创新。 （3）钢桥特点更需要用计算机代替大量的人工 汽车、飞机、工程机械等钢结构制造是一种型号可以批量化生产，库存后销往市场的工业产品。而钢桥制造是典型的一座桥一个样，很少有标准化、批量化、库存化的产品，通常是先有订单后制造，工期的紧迫性很强，而且工程规模和工程量很大，存在大量的看似相同，实质不同的作业过程。这种情况下，更加凸显出采用计算机对钢桥制造全过程进行数字化管理来代替大量人工处理方式的意义和价值，从而可大大提高生产效率、缩短制造周期、降低成本，并提升产品质量的稳定性。 （4）提升企业的竞争力 发达国家从上世纪70年代就已开始研究钢桥制造技术的计算机信息化管理软件和生产工艺的合理化，至今仍在不断的改进和补充，基本上实现了钢桥制造的现代化，而我国钢桥制造业尚未开始这方面的研究。目前，发达国家的交通基础设施建设已趋于完备，而发展中国家正呈现上升之势，钢桥制造业也由发达国家向发展中国家转移，若不借此机会引进这些新的制造理念和先进技术，将会使我国的企业失去国际竞争力。 在国内，1990年以前仅有几家钢桥制造厂，随着对钢桥需求量的激增，它们的技术水平和产能远不能满足需求；另一方面，传统钢桥制造的“技术门槛”很低，任何小型钢结构制造厂都可轻易迈过这道“技术门槛”进入钢桥制造业。现在，已说不清全国有多少钢结构厂从事钢桥制造。这固然满足了眼前的社会需求，但其负面影响显而易见，即钢桥质量离散性进一步增大，许多桥梁投入运营后不久，就产生了许多早发性、多发性、再现性疲劳裂纹，甚至成为危桥，不得不花费很多的资金进行修补、加固，然而由于加固方法不适当，很快又产生新的病害，所造成资源、经费的浪费是惊人的，不得不承认落后的钢桥制造技术是其重要的原因之一。 另外，用一位经济学家的话