一种钢桁梁拼装线形控制方法与流程

1.本发明涉及工程施工辅助装备技术领域，具体涉及一种钢桁梁拼装线形控制方法。


背景技术：

2.公铁两用大桥或双层公路桥的桥梁跨度越来越大，当桥型采用悬索桥或斜拉桥时，上部结构通常设计为多跨连续钢桁梁结构形式。钢桁梁架设主要分杆件散拼、桁片式拼装及大节段拼装等施工方式。钢桁梁杆件在厂家专用胎架上制造完成后，均需要在拼装胎架上进行预拼装，确认结构尺寸和线形匹配满足设计要求后，再分解为单元块或节段运至桥址位置准备架设。为保证钢桁梁顺利架设，成桥线形满足设计要求，在胎架上拼装过程中的钢桁梁线形测量控制极为重要。
3.目前钢桁梁拼装过程中的线形测量控制多采用以下几种方法：
4.平行线法：该方法在选定的钢梁制造场，实地标定出拟拼装钢桁梁纵向轴线的起点(a)、终点(b)后，将a、b连线后，平移至钢梁拼装区域外侧。全站仪以a、b两点互为测站点、后视点，用于拼装胎架上纵、横基线和基准点的设置，测量钢桁梁线形。该方法的缺点：虽然a、b标志在地面，用于拼装胎架设置纵、横基线和基准点测量时比较方便，但是钢桁梁下弦顶面、上弦顶面相对地面位置较高，不能直接测量，需要将设站点再次转测至下弦或上弦顶面，容易造成测量基准不统一，该方法测量误差较大。
5.gnss建立控制网的方法：该方法在钢梁制造场周围布置四个控制点，以拟拼装钢桁梁纵向轴线为基准布置。采用gnss静态测量法，按照《铁路工程测量规范》三等精度要求采集数据，以平行于a、b两点的一条边为起算边，起始方位角设为0
°0′0″
，起算点坐标设为(0,0)，经严密平差计算，建立钢桁梁拼装控制网。在此基础上搭建观测平台，用于钢桁梁拼装胎架测量及钢桁梁拼装线形测量。该方法的缺点：虽然gnss建立控制网方法简单，易操作，但gnss测量的边长较短，相对精度较低。采用先建控制网，后确定钢桁梁拼装轴线的方法，钢桁梁拼装纵向轴线与控制网中x轴不重合，线形测量数据不能直观的反映钢桁梁线形变化情况。
6.轴线控制法：该方法在选定的钢梁制造场，实地标定出拟拼装钢桁梁纵向轴线的起点(a)、终点(b)后，在a、b连线的延长线上做两个观测平台，一个为测站点，一个为后视点，当钢桁梁设计为三桁时，将两观测平台沿钢梁横向平移相同的距离。该方法的缺点：采用该方法在拼装胎架上设置纵、横基线和基准点测量方便，以钢桁梁纵向轴线点为x轴，建立钢桁梁拼装坐标系，线形测量数据能直观的反映钢桁梁线形变化情况。受搭建观测平台高度的限制，上弦线形测量需要转点。钢桁梁厂内倒运等作业可能会引起观测平台位置发生变化，造成线形观测数据基准不统一，观测数据不准确。
7.另外，钢桁梁拼装场地虽已进行地基处理，但依然会发生沉降，引起观测平台发生变形；钢桁梁拼装场地，吊装、运输大型杆件的车辆较多，移梁存放时，使用重型吊机等大型设备多，地基易受到挤压，引起观测平台发生位移，从而影响钢桁梁拼装线形的控制。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种钢桁梁拼装线形控制方法，能够有效解决钢桁梁拼装场地地质沉降或者地基受到挤压，从而引起观测平台发生位移，导致影响钢桁梁拼装线形控制的问题。
9.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
10.本发明提供一种钢桁梁拼装线形控制方法，包括以下步骤：
11.设定拟拼装钢桁梁初始纵向轴线的起点和终点，以初始纵向轴线为基准，在钢桁梁的拟拼装位置周围设置四个可通视的控制点；
12.在初始纵向轴线的延长线上距离起点第一设定距离设置观测平台，并架设全站仪，依次观测四个控制点，获得四个控制点的平面坐标，建立钢桁梁拼装控制网；
13.拼装钢桁梁，并在每一钢桁梁节段拼装时，基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后，进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量。
14.一些可选的实施例中，在每一钢桁梁节段拼装时，进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量后，将全站仪架设至钢桁梁上弦顶面，基于钢桁梁拼装控制网确定全站仪的坐标后，进行钢桁梁上弦线形测量。
15.一些可选的实施例中，所述的依次观测四个控制点，获得四个控制点的平面坐标，包括以下步骤：
16.全站仪以终点为后视点，以全站仪到终点为导线测量的起始方向，设定初始坐标方位角；
17.按照三不低于四等等导线测量技术要求，依次观测控制点，构成闭合导线，经严密平差计算求得四个点的平面坐标。
18.一些可选的实施例中，所述的在每一钢桁梁节段拼装时，基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后，进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量，具体包括：
19.架设全站仪至观测平台，在钢桁梁拼装控制网内，采用后方交会法，确定观测平台的坐标；
20.调整全站仪至初始坐标方位角，确定拼装钢桁梁的拼装纵向轴线；
21.用全站仪进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量。
22.一些可选的实施例中，当拟拼装的钢桁梁为双桁钢桁梁时，初始纵向轴线为双桁钢桁梁的中心线；当拟拼装的钢桁梁为三桁钢桁梁时，初始纵向轴线为三桁钢桁梁时指中桁节点的中心线。
23.一些可选的实施例中，当拟拼装的钢桁梁为双桁钢桁梁，直接基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后；
24.当拟拼装的钢桁梁为三桁钢桁梁时，横向平移观测平台至第二设定距离后，再基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标。
25.一些可选的实施例中，所述观测平台采用钢管桩稳定基础，所述控制点采用强制对中观测装置。
26.一些可选的实施例中，所述第一设定距离为20
‑
30m。
27.一些可选的实施例中，设于所述观测平台上全站仪的视线超出拟拼装钢桁梁下弦顶面1
‑
3m。
28.一些可选的实施例中，四个的控制点之间的间距为初始纵向轴线的起点和终点之间间距的2
‑
3倍。
29.与现有技术相比，本发明的优点在于：该方法通过设定拟拼装钢桁梁初始纵向轴线的起点和终点，以初始纵向轴线为基准，在钢桁梁的拟拼装位置周围设置四个可通视的控制点；在初始纵向轴线的延长线上距离起点第一设定距离设置观测平台，并架设全站仪，依次观测四个控制点，获得四个控制点的平面坐标，建立钢桁梁拼装控制网；在拼装钢桁梁的过程中，在每一钢桁梁节段拼装时，先基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后，再进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量。建立钢桁梁拼装控制网周围不会发生地质沉降，也不会受到挤压，所以其坐标不会发生改变，因此测量精度高。在测量时，可控制钢桁梁拼装纵向轴线与控制网中x轴重合，钢桁梁线形测量数据能够直观的反映线形变化情况，拼装胎架测量及钢桁梁上、下弦线形测量，均在钢梁拼装控制网框架内完成，这三者测量的基准统一，更能准确反映钢桁梁上、下弦对应节点的相对结构关系。钢桁梁拼装过程中，每次测量均在钢梁拼装控制网框架内重新设站，采用后方交会法能随时得到测站坐标，避免因观测平台发生位移引起的测量数据有误。
附图说明
30.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本发明实施例中钢桁梁拼装线形控制方法的流程图；
32.图2为本发明实施例中拟拼装钢桁梁初始纵向轴线的示意图；
33.图3为本发明实施例中设置四个控制点及观测平台的示意图；
34.图4为本发明实施例中建立钢桁梁拼装控制网的示意图；
35.图5为本发明实施例中确定观测平台坐标的示意图；
36.图6为本发明实施例中钢桁梁下弦线形测量的示意图；
37.图7为本发明实施例中钢桁梁上弦线形测量的示意图。
具体实施方式
38.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
39.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
40.如图1所示，本发明提供一种钢桁梁拼装线形控制方法，包括以下步骤：
41.如图2和图3所示，s1：设定拟拼装钢桁梁初始纵向轴线的起点和终点，以初始纵向轴线为基准，在钢桁梁的拟拼装位置周围设置四个可通视的控制点。
42.具体地，在选定的钢桁梁制造场，实地标定出拟拼装钢桁梁纵向轴线的起点(a)和终点(b)。以拟拼装钢桁梁纵向轴线为基准，在钢梁制造场周围稳定的位置，埋设四个控制
点(k1～k4)，均采用强制对中观测墩，矩形对称布置。
43.优选地，四个的控制点之间的间距为初始纵向轴线的起点和终点之间间距的2
‑
3倍。
44.如图4所示，s2：在初始纵向轴线的延长线上距离起点第一设定距离设置观测平台，并架设全站仪，依次观测四个控制点，获得四个控制点的平面坐标，建立钢桁梁拼装控制网。
45.在本实施例中，四个控制点和观测平台的设置，没有先后顺序，先架设观测平台，或者先布置四个控制点均能实现本方案的技术效果。
46.优选地，所述第一设定距离为20
‑
30m。设于所述观测平台上全站仪的视线超出拟拼装钢桁梁下弦顶面1
‑
3m。
47.优选地，所述的依次观测四个控制点，获得四个控制点的平面坐标，包括以下步骤：全站仪以终点为后视点，以全站仪到终点为导线测量的起始方向，设定初始坐标方位角；按照四等导线测量技术要求，依次观测控制点，构成闭合导线，经严密平差计算求得四个点的平面坐标。
48.具体地，全站仪架设在观测平台(c)，测量与a的距离l，以(
‑
l，0)为测站坐标，b点为后视点，起始坐标方位角设为0
°0′0″
，以b～c为导线测量起始方向，按照四等导线测量技术要求，依次观测k1～k4四个控制点，构成闭合导线，经严密平差计算求得四个点的平面坐标，建立钢桁梁拼装控制网。
49.如图5
‑
图7所示，s3：拼装钢桁梁，并在每一钢桁梁节段拼装时，基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后，进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量。具体地，后续钢桁梁拼装过程中，每次线形测量均需在钢梁拼装控制网框架内重新设站，进行钢桁梁拼装胎架测量及钢桁梁下弦线形测量。测量所用全站仪标称精度不得低于(1
″
，1+1ppm)。
50.优选地，在每一钢桁梁节段拼装时，进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量后，将全站仪架设至钢桁梁上弦顶面，基于钢桁梁拼装控制网确定全站仪的坐标后，进行钢桁梁上弦线形测量。
51.优选地，所述的在每一钢桁梁节段拼装时，基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后，进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量，具体包括：架设全站仪至观测平台，在钢桁梁拼装控制网内，采用后方交会法，确定观测平台的坐标；调整全站仪至初始坐标方位角，确定拼装钢桁梁的拼装纵向轴线；用全站仪进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量。
52.具体地，全站仪架设在观测平台(c)，在钢桁梁拼装控制网框架内，采用后方交会法，调整全站仪方位角为0
°0′0″
方向时设站，作为拟拼装钢桁梁纵向轴线，用于钢桁梁拼装胎架测量及钢桁梁下弦线形测量。
53.优选地，当拟拼装的钢桁梁为双桁钢桁梁时，初始纵向轴线为双桁钢桁梁的中心线；当拟拼装的钢桁梁为三桁钢桁梁时，初始纵向轴线为三桁钢桁梁时指中桁节点的中心线。
54.优选地，当拟拼装的钢桁梁为双桁钢桁梁，直接基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后；当拟拼装的钢桁梁为三桁钢桁梁时，横向平移观测平台至第二设定距离后，再基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标。具体地，观测平台(c)平移，测站坐标为(
‑
l，
±
s)，全站仪采用同样方法设站。
55.优选地，所述观测平台采用钢管桩稳定基础，所述控制点采用强制对中观测装置。
56.综上所述，该方法通过设定拟拼装钢桁梁初始纵向轴线的起点和终点，以初始纵向轴线为基准，在钢桁梁的拟拼装位置周围设置四个可通视的控制点；在初始纵向轴线的延长线上距离起点第一设定距离设置观测平台，并架设全站仪，依次观测四个控制点，获得四个控制点的平面坐标，建立钢桁梁拼装控制网；在拼装钢桁梁的过程中，在每一钢桁梁节段拼装时，基于钢桁梁拼装控制网确定观测平台的坐标后，进行钢桁梁拼装胎架线形测量、下弦线形测量。建立钢桁梁拼装控制网测量精度高，钢桁梁拼装纵向轴线与控制网中x轴重合，钢桁梁线形测量数据能够直观的反映线形变化情况，拼装胎架测量及钢桁梁上、下弦线形测量，均在钢梁拼装控制网框架内完成，这三者测量的基准统一，更能准确反映钢桁梁上、下弦对应节点的相对结构关系。钢桁梁拼装过程中，每次测量均在钢梁拼装控制网框架内重新设站，采用后方交会法能随时得到测站坐标，避免因观测平台发生位移引起的测量数据有误。
57.在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
58.需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
59.以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。