专利名称：短线法节段预制施工线形控制的方法
技术领域：
本发明涉及桥梁施工控制领域，特别是涉及一种短线法节段预制施工线形控制的方法。
背景技术：
目前国内越来越多的预应力混凝土桥梁采用节段预制拼装施工法，此种施工方法的核心在于节段的预制。节段预制的方法有长线法与短线法之分。长线法节段预制在国内已有十多年的历史，施工工艺相对成熟，而短线法节段预制由于其施工工艺复杂、测量精度要求高、线形控制复杂，国内较少采用。短线法节段预制施工周期短，占用场地少，流水化作业，节段制作质量高，经济性好，因此短线法在国外节段预制拼装桥梁中得到广泛的应用。国内工程却尽量避免采用短线法预制方法，因为国内在采用短线法节段预制的实际工程中缺乏有效控制方法，桥梁线形控制精度不能满足要求，限制了短线法节段预制施工方法的发展，严重影响了我国桥梁工程建设的进度。2006年8月30日中华人民共和国建设部发布了《预应力混凝土桥梁预制节段逐跨拼装施工技术规程》(CJJ/T 111-2006)，并于2007年2月I日实施，说明了对国内预应力混凝土桥梁预制拼装施工的需要。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种短线法节段预制施工线形控制的方法，其采用非线性最小二乘的误差处理方法，不仅计算速度快，而且能综合考虑匹配节段的定位误差、控制点坐标测量误差以及模板误差对预制线形的影响，相对于现在基于简单几何关系的误差处理方法，线形控制精度得到显著提高，加快短线法节段施工方法在国内的推广。本发明提供的短线法节段预制施工线形控制的方法，包括以下步骤SI、根据桥梁设计线形与施工顺序，按切线位移法计算理论预制线形；S2、建立预制线形整体坐标系；S3、建立各预制节段局部坐标系；S4、采用矩阵法计算坐标值，实现节段控制点在局部坐标系与整体坐标系中的相互转换；S5、输入实测数据，采用非线性最小二乘法进行误差处理，修正节段节点在整体坐标系中的坐标；S6、根据误差大小，采用直接调整法或分段调整法，通过调整节段节点在整体坐标系中的坐标值，来调整后续节段线形，然后返回步骤S3。在上述技术方案中，步骤S2中采用桥梁设计的大地坐标系为预制线形整体坐系。在上述技术方案中，步骤S3中节段局部坐标系建立于节段预制时固定端模侧的节段顶板中心处，假设MpRi为第i条接缝上的点，i为大于I的整数,Mi处于中线上，Ri为右端点，则Mp Ri在预制线形整体坐标系下的坐标值为(Xm，Ym, ZMi)、(XEi, YEi, ZKi)，在整体坐标系中，第i节段局部坐标系X轴的坐标向量为Xi = (X11H-Xm, Ym^1-Ym, Zm^1-Zm)T, y轴的坐标向量为 Ji = (XEi-XMi, YEi-Yltli, ZEi-ZMi)T, Z 轴的坐标向量为 Zi = yiXXi。
在上述技术方案中，步骤S4中包括以下步骤布置节段控制点，输入实测数据，把n-1号节段控制点在n-1号节段局部坐标系中的坐标转换到n号节段局部坐标系中，以指导预制，n为大于I的整数。在上述技术方案中，所述布置节段控制点的过程如下匹配节段靠近目标塔，匹配节段与待浇节段的一端相连，待浇节段的另一端与固定端模相连，固定端模靠近测量控制塔；在匹配节段中，沿匹配节段中心线布置两个测点FHl和BH1，沿匹配节段腹板布置四个测点，四个测点分别为靠近匹配节段腹板一侧的FLl和BL1、以及靠近匹配节段腹板另一侧的FRl和BRl ;在待浇节段中，沿待浇节段中心线布置两个测点冊2和BH2，沿待浇节段腹板 布置四个测点，四个测点分别为靠近待浇节段腹板一侧的FL2和BL2、以及靠近待浇节段腹板另一侧的FR2和BR2。在上述技术方案中，所述节段控制点在局部坐标系与整体坐标系中相互转换的实现过程如下一个坐标系通过3次转动与3次平动转换到另一个坐标系，转动矩阵为
权利要求
1.一种短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于包括以下步骤 51、根据桥梁设计线形与施工顺序，按切线位移法计算理论预制线形； 52、建立预制线形整体坐标系； 53、建立各预制节段局部坐标系； 54、采用矩阵计算方法，实现节段控制点在局部坐标系与整体坐标系中的相互转换； 55、输入实测数据，采用非线性最小二乗法进行误差处理，修正节段节点在整体坐标系中的坐标值； 56、根据误差大小，采用直接调整法或分段调整法，调整后续节段预制线形，然后返回步骤S3。
2.如权利要求I所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于步骤S2中采用桥梁设计的大地坐标系为预制线形整体坐系。
3.如权利要求2所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于步骤S3中节段局部坐标系建立于节段预制时固定端模侧的节段顶板中心处，假设MpRi为第i条接缝上的点，i为大于I的整数，Mi处于中线上，Ri为右端点，则MpRi在预制线形整体坐标系下的坐标值为(Xm，YMi, ZMi)、(XEi, YEi, ZKi)，在整体坐标系中，第i节段局部坐标系X轴的坐标向里为 Xi — (Xm_「XMi，Ym^1-Yih, Zm^1-Zm)，y 轴的坐标向里为 Yi — (XEi~XMi, YEi~YMi, ZEi~Zm)\ z轴的坐标向量为Zi = YiXxiO
4.如权利要求3所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于步骤S4中包括以下步骤布置节段控制点，输入实测数据，把n-1号节段控制点在n-1号节段局部坐标系中的坐标转换到n号节段局部坐标系中，以指导预制，n为大于I的整数。
5.如权利要求4所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于所述布置节段控制点的过程如下匹配节段靠近目标塔，匹配节段与待浇节段的一端相连，待浇节段的另一端与固定端模相连，固定端模靠近测量控制塔；在匹配节段中，沿匹配节段中心线布置两个测点FHl和BH1，沿匹配节段腹板布置四个测点，四个测点分别为靠近匹配节段腹板ー侧的FLl和BLl、以及靠近匹配节段腹板另ー侧的FRl和BRl ;在待浇节段中，沿待浇节段中心线布置两个测点FH2和BH2，沿待浇节段腹板布置四个测点，四个测点分别为靠近待浇节段腹板ー侧的FL2和BL2、以及靠近待浇节段腹板另ー侧的FR2和BR2。
6.如权利要求5所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于所述节段控制点在局部坐标系与整体坐标系中相互转换的实现过程如下一个坐标系通过3次转动与3次平动转换到另ー个坐标系，转动矩阵为
7.如权利要求5所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于所述节段控制点在局部坐标系与整体坐标系中相互转换的实现过程如下一个坐标系通过3次转动与3次平动转换到另ー个坐标系，转动矩阵为
8.如权利要求6或7所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于步骤S5中包括以下步骤假设i#节段预制过程中，其匹配节段i_l#相对于初始定位位置发生一偏移角9，拼装时先拼装i_l#节段，再拼装i#节段，视为i_l#没有转动，i#节段转动了 - 9，i#节段的i节点移至i’位置，i#节段i’端在整体坐标系中的坐标值求解过程如下 i-1#匹配节段6个控制点在整体坐标系中的坐标值分别为(XBL(i—I)，YblG-I)，ZBL(i—I))，^BH (i-1) YbhG-I)，ムBH(i-1) ノ，(^BE(i-l) YbrG-I)，ZBR(i—D)，、人FL(i-1)，丄 FL(i-1)，」FL(i-1))，(^FH(i-l) YfhG-I)，Zfh(i-I)) (^FE(i-l) Yfr(^1) , Zfr(^1) )，測量其在自己局部坐标系中的坐标，再通过坐标变换得到；匹配节段6个控制点在待浇节段局部坐标中的坐标值分别为(XBU(i_D，Ybl1(^1),ZBLl(i-l)) J VaBHI (i-1) J JfBHKi-I) J ZBHl(i-l)) J 、XBR1 (i_l)，JfBRl (i_l) ZBR1 (i_l) ノ，(XFL1 (i_l)，JfFLKi-I) J ZFLl(i-l)) J(XFHl(i-l) J JfFHKi-D J ZFHl(i-l))，(XFRl(i_l)，JfFEKi-I) J 2FEl (i-1))， 均通过测量得到，转换到整体坐标中可得
9.如权利要求8所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于步骤S6中如果误差小于5mm，则采用直接调整法，直接调整后ー节段的线形，以消除前面节段的预制误差。
10.如权利要求8所述的短线法节段预制施工线形控制的方法，其特征在于步骤S6中如果误差大于5mm，则采用分段调整法，通过修改后续多个节段的线形，以消除前面节段的预制误差。
全文摘要
本发明公开了一种短线法节段预制施工线形控制的方法，涉及桥梁施工控制领域，该方法包括以下步骤根据桥梁设计线形与施工顺序，按切线位移法计算理论预制线形；建立预制线形整体坐标系和各预制节段局部坐标系；采用矩阵计算方法，实现节段控制点在局部坐标系与整体坐标系中的相互转换；采用非线性最小二乘法进行误差处理，修正节段节点在整体坐标系中的坐标；根据误差大小，采用直接调整法或分段调整法调整后续节段线形。本发明采用非线性最小二乘的误差处理方法，计算速度快，且能综合考虑匹配节段的定位误差、控制点坐标测量误差以及模板误差对预制线形的影响，线形控制精度得到显著提高，加快短线法节段施工方法在国内的推广。
文档编号E01D21/00GK102733311SQ20121022261
公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月2日 优先权日2012年7月2日
发明者伍贤智, 何祖发, 侍刚, 张安户, 梅秀道, 江淦, 汪双炎, 牛清勇, 袁建新, 赵承新, 邱景奎, 郑平伟, 钟继卫, 陈金州 申请人:中铁大桥局集团有限公司, 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司