QC質(zhì)量控制理念在預(yù)應(yīng)力閘墩配筋設(shè)計中的運用

曹小轉(zhuǎn)

[摘要]某水電站受下閘蓄水節(jié)點制約，其表孔閘墩鋼筋圖設(shè)計周期只有2個月時間。為了按期高質(zhì)量的完成預(yù)應(yīng)力閘墩鋼筋圖的設(shè)計，我們采用QC質(zhì)量管理理念，成立了活動小組，小組成員通過努力高效高質(zhì)量的完成了預(yù)應(yīng)力閘墩從建模-應(yīng)力分析-配筋-出圖的任務(wù)。

[關(guān)鍵詞]QC；預(yù)應(yīng)力閘墩配筋設(shè)計效率；提高

QC定義：QC即質(zhì)量控制，QC小組是生產(chǎn)過程中職工圍繞存在的問題，以改進質(zhì)量、降低消耗及和經(jīng)濟效益為目的組織起來，運用質(zhì)量管理的理論和方法開展活動的小組。QC小組遵循PDCA循環(huán)理念。

1、任務(wù)來源

某水電站受下閘蓄水節(jié)點制約，其表孔閘墩鋼筋圖設(shè)計周期只有2個月時間。表孔閘墩受力狀態(tài)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析宜采用三維有限元法進行計算。通過調(diào)查幾個類似工程，設(shè)計流程一般為：Ansys建模、計算及優(yōu)化調(diào)整→Autocad繪制鋼筋圖→人工校審，一般需80-90工作日，其中校審及修改時間較長，往復(fù)工作量大，進度難以保證。

2、P計劃階段

根據(jù)實際情況，為按期高質(zhì)量的完成預(yù)應(yīng)力閘墩鋼筋圖的設(shè)計，成立了由10人組成QC活動小組。

2.1現(xiàn)狀調(diào)查及確定目標(biāo)

通過對類似工程及現(xiàn)有計算繪圖工具的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力閘墩配筋流程為：Ansys三維有限元法對閘墩進行應(yīng)力分析，依據(jù)應(yīng)力分析結(jié)果進行預(yù)應(yīng)力錨索布置及鋼筋布置，采用AutoCad軟件進行繪制鋼筋圖并校審出圖。主要設(shè)計環(huán)節(jié)包括：建立模型，劃分網(wǎng)格，編寫命令流，計算分析，模型優(yōu)化，重新劃分網(wǎng)格，重新編寫修改命令流，重新計算，后處理，鋼筋圖繪制，校審修改，出圖。

該設(shè)計流程各軟件特點如下：Ansys分析軟件線性分析功能強大，應(yīng)用廣泛。其自帶建模功能是基于點線面建立模型，建模效率低；雖然可以從其他建模軟件導(dǎo)入模型，但二者的連接是建立在終端模型層面，導(dǎo)入的模型無法用數(shù)據(jù)驅(qū)動，一旦結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變化，整個流程需從新開始。

Autocad軟件是一款平面繪圖軟件。繪制鋼筋圖流程如下：首先切閘墩結(jié)構(gòu)剖面，標(biāo)注控制樁號；其次布置鋼筋，標(biāo)注鋼筋序號、直徑間距等信息；最后繪制鋼筋表并計算鋼筋量。之前建立的三維模型在繪制鋼筋圖時基本沒用，人工繪制鋼筋圖耗時較長。

通過對采用以上設(shè)計流程的三個電站調(diào)查發(fā)現(xiàn)：完成整個設(shè)計流程總耗時為80-91個工作日之間，其中建立模型、模型優(yōu)化、鋼筋圖繪制、校審修改4個環(huán)節(jié)耗時最長，共約占了70.5%。若本工程也采用此方法，將無法滿足節(jié)點要求，工期需相應(yīng)滯后。經(jīng)小組成員討論，考慮工程實際情況并結(jié)合行業(yè)內(nèi)最新的技術(shù)手段，最終確定本工程預(yù)應(yīng)力閘墩配筋設(shè)計耗時控制在45個工作日內(nèi)。

2.2原因分析及確定要因

目標(biāo)確定后，小組成員利用頭腦風(fēng)暴法對耗時最長的4個環(huán)節(jié)進行了原因分析，繪制了因果分析魚刺圖，見圖2-1。由此分析出7條末端因素：人員對有限元軟件不熟悉、人員工程經(jīng)驗不足、計算機配置不足、無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)病毒危害軟件與計算機操作系統(tǒng)不兼容、無法實現(xiàn)各軟件間的數(shù)據(jù)共享。進而確定了兩條主要因素：1）無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動、2）無法實現(xiàn)各軟件間的數(shù)據(jù)共享。

2.3、制定對策

針對“預(yù)應(yīng)力閘墩配筋設(shè)計耗時較長”的兩個主要原因，小組成員召開會議，制定對策：

要因1、無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動。

對策：尋找可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動閘墩模型及鋼筋布置的方法。

對策措施：

1、調(diào)查可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動建模和鋼筋布置的方法；

2、選用合適的三維建模軟件及配筋軟件；

3、效果檢查。

目標(biāo)：所建的三維模型及鋼筋布置均采用數(shù)據(jù)驅(qū)動，縮短有限元分析及鋼筋圖校審修改時間。

要因2、無法實現(xiàn)各軟件間的數(shù)據(jù)共享。

對策：尋找可以實現(xiàn)閘墩模型在各軟件間數(shù)據(jù)共享的方法。

對策措施：

1、調(diào)查可以實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)共享的建模軟件、有限元分析軟件及配筋軟件；

2、選用適合的軟件組；

3、效果檢查。

目標(biāo)：模型在有限元分析軟件和配筋軟件中實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，縮短鋼筋圖繪制時間。

3、D對策實施階段

第一步：選擇技術(shù)路線

針對可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的三維建模軟件及配筋軟件、可以實現(xiàn)三維模型在有限元軟件及配筋軟件間數(shù)據(jù)共享這一思路展開調(diào)查。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)：可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動與數(shù)據(jù)共享的三維建模軟件主要有：Catia、PRO/E、Bentley/MicroStation V8i等；可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的三維有限元軟件主要有：Ansys、Abaqus等；可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動及數(shù)據(jù)共享的三維配筋軟件主要有：三維配筋系統(tǒng)ReStation、VisualFL三維配筋軟件等。

通過對各軟件的對比調(diào)查，最終擬定了幾條技術(shù)路線：1）PRO/E建立三維模型→Ansys進行三維有限元分析→VisualFL三維配筋軟件進行配筋。2）Catia建立三維模型→Abaqus進行三維有限元分析→VisualFL三維配筋軟件進行配筋。3）Bentley/MicroStation V8i三維建?！鶤baqus進行三維有限元分析→三維配筋系統(tǒng)ReStation進行配筋。

通過對各技術(shù)路線的分析及對現(xiàn)有資源的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)采用Catia三維建模軟件建?！鶤baqus有限元軟件進行應(yīng)力分析→VisualFL三維配筋軟件進行鋼筋圖出圖的技術(shù)路線，可以更好的解決軟件的數(shù)據(jù)驅(qū)動及各軟件之間的數(shù)據(jù)共享。

該技術(shù)路線各軟件特點如下：Catia是一款三維模塊化設(shè)計軟件，該軟件主要通過參數(shù)驅(qū)動模型，結(jié)構(gòu)修改只需修改數(shù)據(jù)即可。Abaqus軟件為一款大型通用有限元計算軟件，該軟件計算流程與Ansys基本相同。Catia三維建模軟件與Abaqus有限元軟件皆為同一公司產(chǎn)品，兩者可以很好的實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。VisualFL三維配筋軟件針對水工結(jié)構(gòu)的配筋特點開發(fā)，該軟件可以導(dǎo)入Catia三維模型，可以實現(xiàn)參數(shù)化配筋，完成二維鋼筋圖和鋼筋表的自動生成。

經(jīng)調(diào)查，QC小組成員之前對以上三個軟件都有技術(shù)儲備，能很熟練的操作軟件。故最終確定采用此種技術(shù)路線。

第二步：首先采用Catia三維建模軟件建立三維模型；將閘墩三維模型導(dǎo)入Abaqus有限元軟件進行應(yīng)力分析；將模型導(dǎo)入VisualFL三維配筋軟件，根據(jù)有限元分析的應(yīng)力成果配置鋼筋，經(jīng)校審修改后出圖。

4、C整體效果檢查階段

經(jīng)過小組全體成員的共同努力，將制定的所有對策實施后，預(yù)應(yīng)力閘墩配筋設(shè)計耗時從類似工程的83.6個工作日降到42.5個工作日。特別是建立模型及模型優(yōu)化、鋼筋圖繪制及校審修改耗時較類似工程下降明顯。實現(xiàn)了小組最初設(shè)定的目標(biāo)。

5、A總結(jié)階段

通過本次QC小組活動，實現(xiàn)了三維模型的數(shù)據(jù)驅(qū)動，實現(xiàn)了三個軟件之間的模型數(shù)據(jù)共享，高效高質(zhì)量的完成了目標(biāo)。