一种桥梁锚管定位方法与流程

【技术领域】

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种桥梁锚管定位方法。

背景技术：

在混凝土拱桥中，拱肋作为主要受力构件，一般通过在拱肋和主梁之间拉设吊杆，实现拱肋与主梁的连接，而锚管是将吊杆与拱肋连接的结构。桥梁施工时，须使吊杆在主梁上的投影与主梁纵截面的纵向轴线垂直才能确保全桥受力平衡，若吊杆对应的锚管安装有误差，则会造成锚索安装、张拉的角度有误，甚至会导致吊杆与锚管之间有摩擦而减少吊杆的使用寿命。常规拱桥的拱肋通常由一对垂直平行拱肋组成，其锚管的定位通常是通过测量半成品拱节段的尺寸及锚管的位置坐标，并将其与拱节段设计图纸上的锚管的位置坐标及拱节段的尺寸进行比对来判断锚管定位的准确性是否符合要求。而随着桥梁建造工艺的发展及对城市拱桥观赏性的提高，双飞翼拱桥开始受到关注及推广。由于双飞翼拱桥存在外倾的主拱和内倾的副拱，其安装于主拱和副拱上的锚管也具有一定的倾斜角度。因此，常规的锚管定位技术在用于具有倾斜角度的主拱和副拱上锚管的定位时，由于其定位精度较低，无法满足双飞翼拱桥对于锚管定位的要求，采用常规的锚管定位技术进行锚管安装时易产生误差，从而导致全桥受力不平衡或在吊索张拉时对吊杆造成破坏，具有较大的安全隐患。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述提出的技术问题之一，提供一种能够提高锚管安装的精度的桥梁锚管定位方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种桥梁锚管定位方法，包括以下步骤：

s1：在建模软件中根据桥梁施工图纸建立桥梁拱轴线模型，并根据桥梁施工图纸在桥梁拱轴线模型中获取吊杆的设计中心轴线；

s2：对半成品拱节段及半成品拱节段上的锚管进行测量，并根据测量结果在建模软件中建立拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型；

s3：将步骤s2中的拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型导入步骤s1中拱轴线线模型对应的安装位置，使测量模型与桥梁拱轴线模型重合；

s4：计算测量模型中锚管的实测中心轴线与吊杆的设计中心轴线的误差值；

s5：当误差值大于预设值时，根据所述误差值对半成品拱节段中的锚管位置进行调整，重复步骤s2-s4，直至误差值位于预设值内。

进一步地，所述拱节段为钢箱拱，步骤s2包括以下步骤：采用全站仪对半成品拱节段底板上的四个交点位置、锚管位于钢箱拱内部的一端的位置及锚管位于钢箱拱外部的一端的位置进行测量得出相应的坐标数据，根据测量得出的坐标数据在建模软件中建立拱节段的底板及锚管的中心轴线，以获得所述立拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型。

进一步地，锚管的实测中心轴线与吊杆的设计中心轴线的误差值为锚管实测中心轴线上相对的两个端点至吊杆的设计中心轴线的垂直距离。

进一步地，所述建模软件采用bim软件。

进一步地，步骤s1包括以下步骤：在建模软件中根据桥梁施工图纸上标注的坐标值建立桥梁拱轴线，并根据各个拱节段的安装位置采用截面线将所述拱肋轴线上划分多个节段，得到桥梁拱轴线模型。

进一步地，利用建模软件的对齐功能使测量模型与桥梁拱轴线模型重合。

进一步地，根据桥梁施工图纸在桥梁拱轴线模型中获取吊杆的设计中心轴线具体包括以下步骤：在建模软件中输入桥梁施工图纸上吊杆相对两端中心点的坐标值得到吊杆的两个相对的端点，连接所述吊杆的两个相对端点得到吊杆的设计中心轴线。

进一步地，预设值为1cm。

本发明还提供另一种桥梁锚管定位方法，包括以下步骤：

s1：在建模软件中根据桥梁施工图纸建立桥梁拱轴线模型；

s2：对半成品拱节段及半成品拱节段上的锚管进行测量，并根据测量结果在建模软件中建立拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型；

s3：将步骤s2中的拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型导入步骤s1中拱轴线线模型对应的安装位置，使测量模型与桥梁拱轴线模型重合；

s4：在建模软件中获取该拱节段所对应的锚管的设计中心轴线，计算锚管的设计中心轴线与测量模型中锚管的实测中心轴线的误差值；

s5：当误差值大于预设值时，根据所述误差值对半成品拱节段中的锚管位置进行调整，重复步骤s2-s4，直至误差值位于预设值内。

进一步地，锚管实测中心轴线与锚管的设计中心轴线的误差值为锚管实测中心轴线上相对的两个端点至锚管设计中心轴线的垂直距离。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明在锚管定位过程中将拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型带入桥梁拱轴线模型以对锚管位置进行核验，进而提高了锚管安装的精度、准度和稳定性，确保了桥的安全性，不仅能够极大地改善施工的质量、提高施工效率，降低施工误差导致的成本，还为施工建设提供有力的数据支撑。

【附图说明】

图1为本发明第一实施方式中桥梁锚管定位方法的流程图。

图2为本发明实施方式中桥梁拱轴线模型的结构示意图。

图3为本发明实施方式中拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型的结构示意图。

图4为本发明实施方式中测量模型与桥梁拱轴线模型重合的结构示意图。

图5为图4在a处的放大图。

图6为本发明实施方式中对半成品拱节段进行测量时的结构示意图。

图7为计算测量模型中锚管的实测中心轴线与吊杆的设计中心轴线误差值时的结构示意图。

图8为本发明第二实施方式中桥梁锚管定位方法的流程图。

附图中，10、桥梁拱轴线；20、截面线；30、吊杆的设计中心轴线；40、半成品拱节段；41、顶板；42、底板；43、腹板；44、锚管；45、锚管的实测中心轴线；50、主拱；60、副拱；70、全站仪。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是仅限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参见图1，本发明第一实施方式提供一种桥梁锚管定位方法，包括以下步骤：

s1：如图2，在建模软件中根据桥梁施工图纸建立桥梁拱轴线模型，并根据桥梁施工图纸在桥梁拱轴线模型中获取吊杆的设计中心轴线30。

在本实施方式中，在建模软件中根据桥梁施工图纸建立桥梁拱轴线模型包括以下步骤：在建模软件中根据桥梁施工图纸的坐标值建立桥梁拱轴线10，并根据各个拱节段的安装位置采用截面线20将所述拱肋轴线划分为多个节段，得到桥梁拱轴线模型。优选地，所述建模软件采用bim软件，例如，solidworks软件等。建模软件采用bim软件，该类软件的英文全称是buildinginformationmodeling，即建筑信息模型化bim，是一个完备的信息模型化的过程，能够将工程项目在全生命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便地被工程各参与方使用。采用bim软件进行建模为现有技术，因此本实施方式中各类模型的建立方法不做赘述。

在本实施方式中，根据桥梁施工图纸在桥梁拱轴线模型中获取吊杆的设计中心轴线30的方法为：在建模软件中输入吊杆相对两端的中心点坐标值得到吊杆的两个相对的端点，连接得到的吊杆两个相对的端点得到吊杆的设计中心轴线30。

s2：请一并参见图6，对半成品拱节段40及半成品拱节段40上的锚管44进行测量，并根据测量结果在建模软件中建立拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型，如图3。

请再次参见图2，在本实施方式中，桥梁为双飞翼拱桥，其包括主梁(图未示)、外倾的主拱50及内倾的副拱60，主拱50及副拱60均采用若干拱节段拼接而成。在本实施方式中，拱节段为钢箱拱。半成品拱节段40通过顶板41、底板42及两侧腹板43合围而成，并在钢箱拱内部焊接有隔板(图未示)等，每一半成品拱节段40上安装有用于与吊杆连接的锚管44，锚管44穿设底板42，其一端位于钢箱拱内并临时固定于钢箱拱上，以便于调整锚管44的位置；锚管44另一端位于钢箱拱外，以便于吊杆的穿插。当锚管44定位完成后，再将锚管44与钢箱拱焊接固定，以得到成品拱节段。半成品拱节段40的结构属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。在本实施方式中，以主拱50为例，主拱50通过吊杆与主梁及副拱60连接，主梁上设置有与吊杆连接的吊耳，主梁与吊杆通过吊耳连接，而副拱60及主拱50均通过拱节段上的锚管44与吊杆连接。

在本实施方式中，步骤s2具体包括：采用全站仪70对半成品钢箱拱底板42上的四个交点位置、锚管44位于钢箱拱内部的一端的位置及锚管44位于钢箱拱外部的一端的位置进行测量得出相应的坐标数据，根据测量得出的坐标数据在建模软件中建立拱节段的底板42及锚管的实测中心轴线45，以获得所述拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型。

在本实施方式中，以右幅节段号为s5的半成品拱节段40的测量为例进行说明(半成品拱节段40的段号标记为自远离拱座的方向依次标记为s0,s1,…sn)，其半成品拱节段40底板42上的四个交点分别记为交点p1、交点p2、交点p3及交点p4；锚管44位于钢箱拱内部的一端记为端点m1，锚管44位于钢箱拱外部的一端记为端点m2(在本实施例中仅对该半成品钢箱拱上的其中一锚管44进行测量，另一锚管44的测量方式与其相同)；以全站仪70所在位置为原点，以原点与交点p1的连线作为x轴建立三维坐标系对交点p1、交点p2、交点p3、交点p4、端点m1及端点m2的位置进行测量。通过全站仪70对钢箱拱进行测量属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。

s3：将步骤s2中的拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型导入步骤s1中拱轴线线模型对应的安装位置，使测量模型与桥梁拱轴线模型重合，如图4。在本实施方式中，测量模型与桥梁拱轴线模型重合为拱节段的底板42与长度方向平行的中心线与桥梁拱轴线模型的中心轴线重合。

s4：计算测量模型中锚管的实测中心轴线45与吊杆的设计中心轴线30的误差值。

s5：当误差值大于预设值时，根据所述误差值对半成品拱节段40中的锚管44位置进行调整，重复步骤s2-s4，直至误差值位于预设值内。

请一并参见图5及图7，在本实施方式中，锚管的实测中心轴线45与吊杆的设计中心轴线30的误差值为锚管的实测中心轴线45上端点m1到吊杆的设计中心轴线30的垂直距离l1、锚管的实测中心轴线45上端点m2到吊杆的设计中心轴线30的垂直距离l2，若l1或l2的值大于预设值时，则根据l1、l2的值对半成品拱节段40中的锚管44位置进行调整，例如，若l1的值大于预设值时，则根据l1的值对锚管44位于钢箱拱内的一端进行位置调整；若l2的值大于预设值时，则根据l2的值对锚管44位于钢箱拱外的一端进行位置调整。对调整后的半成品拱节段40及锚管44再次进行测量后，再导入到桥梁拱轴线模型中进行校核，直至测得的l1、l2的值均位于预设值内。优选地，预设值为1cm。可以理解，误差的预设值也可以根据施工要求设定为其他数值。l1、l2的值均可通过bim软件直接测量而得，其属于现有技术，为省略篇幅，这里不再赘述。

本实施方式是通过将锚管的实测中心轴线45与吊杆的设计中心轴线30进行比对以对锚管44进行定位，可以理解，通常来说，吊杆的设计中心轴线30与锚管44的设计中心轴线是重合的，因此，在其他实施方式中，也可以通过将锚管的实测中心轴线45与锚管44的设计中心轴线进行比对以对锚管44进行定位，此时，请一并参见图8，桥梁锚管定位方法包括以下步骤：

s1：在建模软件中根据桥梁施工图纸建立桥梁拱轴线模型，并在建模软件中获取锚管44的设计中心轴线；

s2：对半成品拱节段40及半成品拱节段40上的锚管44进行测量，并根据测量结果在建模软件中建立拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型；

s3：将步骤s2中的拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型导入步骤s1中拱轴线线模型对应的安装位置，使测量模型与桥梁拱轴线模型重合；

s4：计算该拱节段所对应的锚管的设计中心轴线与测量模型中锚管的实测中心轴线45的误差值；

s5：当误差值大于预设值时，根据所述误差值对半成品拱节段40中的锚管44位置进行调整，重复步骤s2-s4，直至误差值位于预设值内。

在本实施方式中，在建模软件中获取锚管44的设计中心轴线的方法为：在建模软件中输入桥梁施工图纸上锚管44相对两端的中心点坐标值得到锚管44的两个相对的端点，连接得到的锚管44两个相对的端点得到锚管44的设计中心轴线；锚管的实测中心轴线45与锚管44的设计中心轴线的误差值为锚管的实测中心轴线45上相对的两个端点到锚管44的设计中心轴线的垂直距离。其余步骤与第一实施方式的相同。

虽然可以通过将锚管的实测中心轴线45与锚管44的设计中心轴线进行比对以对锚管44进行定位，但相较于通过将锚管的实测中心轴线45与吊杆的设计中心轴线30进行比对以对锚管进行定位的方法，其定位可靠性较低，这是因为锚管44安装时是与吊杆插接的，而吊杆的设计中心轴线30与锚管44的设计中心轴线可能存在一些误差，因此，通过将锚管的实测中心轴线45与吊杆的设计中心轴线30进行比对以对锚管44进行定位更加可靠精准。

本发明通过使用建模软件建立桥梁拱轴线模型，测量半成品拱节段40及锚管44并建立拱节段及锚管实测中心轴线的测量模型，将测量模型带入桥梁拱轴线模型，计算锚管的实测中心轴线45与吊杆的设计中心轴线30或锚管的设计中心轴线的误差值并以此对半成品拱节段40上的锚管44位置进行调整，从而实现了锚管44的定位。其通过将测量模型带入桥梁拱轴线模型，在拱节段处于预设的安装姿态下对锚管的实测中心轴线45与吊杆的设计中心轴线30或锚管的设计中心轴线进行比对来对其锚管44位置进行核验，有利于提高锚管44安装的精度、准度和稳定性，确保了桥的安全性，不仅能够极大地改善施工的质量、提高施工效率，降低施工误差导致的成本，还为施工建设提供有力的数据支撑。

可以理解，该桥梁锚管定位方法也适用于其它种类桥梁上的锚管定位。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。