專利名稱：短線法節段預制施工線形控制的方法
技術領域：
本發明涉及橋梁施工控制領域，特別是涉及一種短線法節段預制施工線形控制的方法。
背景技術：
目前國內越來越多的預應力混凝土橋梁采用節段預制拼裝施工法，此種施工方法的核心在于節段的預制。節段預制的方法有長線法與短線法之分。長線法節段預制在國內已有十多年的歷史，施工工藝相對成熟，而短線法節段預制由于其施工工藝復雜、測量精度要求高、線形控制復雜，國內較少采用。短線法節段預制施工周期短，占用場地少，流水化作業，節段制作質量高，經濟性好，因此短線法在國外節段預制拼裝橋梁中得到廣泛的應用。國內工程卻盡量避免采用短線法預制方法，因為國內在采用短線法節段預制的實際工程中缺乏有效控制方法，橋梁線形控制精度不能滿足要求，限制了短線法節段預制施工方法的發展，嚴重影響了我國橋梁工程建設的進度。2006年8月30日中華人民共和國建設部發布了《預應力混凝土橋梁預制節段逐跨拼裝施工技術規程》(CJJ/T 111-2006)，并于2007年2月I日實施，說明了對國內預應力混凝土橋梁預制拼裝施工的需要。

發明內容
本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種短線法節段預制施工線形控制的方法，其采用非線性最小二乘的誤差處理方法，不僅計算速度快，而且能綜合考慮匹配節段的定位誤差、控制點坐標測量誤差以及模板誤差對預制線形的影響，相對于現在基于簡單幾何關系的誤差處理方法，線形控制精度得到顯著提高，加快短線法節段施工方法在國內的推廣。本發明提供的短線法節段預制施工線形控制的方法，包括以下步驟SI、根據橋梁設計線形與施工順序，按切線位移法計算理論預制線形；S2、建立預制線形整體坐標系；S3、建立各預制節段局部坐標系；S4、采用矩陣法計算坐標值，實現節段控制點在局部坐標系與整體坐標系中的相互轉換；S5、輸入實測數據，采用非線性最小二乘法進行誤差處理，修正節段節點在整體坐標系中的坐標；S6、根據誤差大小，采用直接調整法或分段調整法，通過調整節段節點在整體坐標系中的坐標值，來調整后續節段線形，然后返回步驟S3。在上述技術方案中，步驟S2中采用橋梁設計的大地坐標系為預制線形整體坐系。在上述技術方案中，步驟S3中節段局部坐標系建立于節段預制時固定端模側的節段頂板中心處，假設MpRi為第i條接縫上的點，i為大于I的整數,Mi處于中線上，Ri為右端點，則Mp Ri在預制線形整體坐標系下的坐標值為(Xm，Ym, ZMi)、(XEi, YEi, ZKi)，在整體坐標系中，第i節段局部坐標系X軸的坐標向量為Xi = (X11H-Xm, Ym^1-Ym, Zm^1-Zm)T, y軸的坐標向量為 Ji = (XEi-XMi, YEi-Yltli, ZEi-ZMi)T, Z 軸的坐標向量為 Zi = yiXXi。
在上述技術方案中，步驟S4中包括以下步驟布置節段控制點，輸入實測數據，把n-1號節段控制點在n-1號節段局部坐標系中的坐標轉換到n號節段局部坐標系中，以指導預制，n為大于I的整數。在上述技術方案中，所述布置節段控制點的過程如下匹配節段靠近目標塔，匹配節段與待澆節段的一端相連，待澆節段的另一端與固定端模相連，固定端模靠近測量控制塔；在匹配節段中，沿匹配節段中心線布置兩個測點FHl和BH1，沿匹配節段腹板布置四個測點，四個測點分別為靠近匹配節段腹板一側的FLl和BL1、以及靠近匹配節段腹板另一側的FRl和BRl ;在待澆節段中，沿待澆節段中心線布置兩個測點冊2和BH2，沿待澆節段腹板 布置四個測點，四個測點分別為靠近待澆節段腹板一側的FL2和BL2、以及靠近待澆節段腹板另一側的FR2和BR2。在上述技術方案中，所述節段控制點在局部坐標系與整體坐標系中相互轉換的實現過程如下一個坐標系通過3次轉動與3次平動轉換到另一個坐標系，轉動矩陣為
權利要求
1.一種短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于包括以下步驟 51、根據橋梁設計線形與施工順序，按切線位移法計算理論預制線形； 52、建立預制線形整體坐標系； 53、建立各預制節段局部坐標系； 54、采用矩陣計算方法，實現節段控制點在局部坐標系與整體坐標系中的相互轉換； 55、輸入實測數據，采用非線性最小二乗法進行誤差處理，修正節段節點在整體坐標系中的坐標值； 56、根據誤差大小，采用直接調整法或分段調整法，調整后續節段預制線形，然后返回步驟S3。
2.如權利要求I所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于步驟S2中采用橋梁設計的大地坐標系為預制線形整體坐系。
3.如權利要求2所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于步驟S3中節段局部坐標系建立于節段預制時固定端模側的節段頂板中心處，假設MpRi為第i條接縫上的點，i為大于I的整數，Mi處于中線上，Ri為右端點，則MpRi在預制線形整體坐標系下的坐標值為(Xm，YMi, ZMi)、(XEi, YEi, ZKi)，在整體坐標系中，第i節段局部坐標系X軸的坐標向里為 Xi — (Xm_「XMi，Ym^1-Yih, Zm^1-Zm)，y 軸的坐標向里為 Yi — (XEi~XMi, YEi~YMi, ZEi~Zm)\ z軸的坐標向量為Zi = YiXxiO
4.如權利要求3所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于步驟S4中包括以下步驟布置節段控制點，輸入實測數據，把n-1號節段控制點在n-1號節段局部坐標系中的坐標轉換到n號節段局部坐標系中，以指導預制，n為大于I的整數。
5.如權利要求4所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于所述布置節段控制點的過程如下匹配節段靠近目標塔，匹配節段與待澆節段的一端相連，待澆節段的另一端與固定端模相連，固定端模靠近測量控制塔；在匹配節段中，沿匹配節段中心線布置兩個測點FHl和BH1，沿匹配節段腹板布置四個測點，四個測點分別為靠近匹配節段腹板ー側的FLl和BLl、以及靠近匹配節段腹板另ー側的FRl和BRl ;在待澆節段中，沿待澆節段中心線布置兩個測點FH2和BH2，沿待澆節段腹板布置四個測點，四個測點分別為靠近待澆節段腹板ー側的FL2和BL2、以及靠近待澆節段腹板另ー側的FR2和BR2。
6.如權利要求5所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于所述節段控制點在局部坐標系與整體坐標系中相互轉換的實現過程如下一個坐標系通過3次轉動與3次平動轉換到另ー個坐標系，轉動矩陣為
7.如權利要求5所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于所述節段控制點在局部坐標系與整體坐標系中相互轉換的實現過程如下一個坐標系通過3次轉動與3次平動轉換到另ー個坐標系，轉動矩陣為
8.如權利要求6或7所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于步驟S5中包括以下步驟假設i#節段預制過程中，其匹配節段i_l#相對于初始定位位置發生一偏移角9，拼裝時先拼裝i_l#節段，再拼裝i#節段，視為i_l#沒有轉動，i#節段轉動了 - 9，i#節段的i節點移至i’位置，i#節段i’端在整體坐標系中的坐標值求解過程如下 i-1#匹配節段6個控制點在整體坐標系中的坐標值分別為(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標系中的坐標，再通過坐標變換得到；匹配節段6個控制點在待澆節段局部坐標中的坐標值分別為(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))， 均通過測量得到，轉換到整體坐標中可得
9.如權利要求8所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于步驟S6中如果誤差小于5mm，則采用直接調整法，直接調整后ー節段的線形，以消除前面節段的預制誤差。
10.如權利要求8所述的短線法節段預制施工線形控制的方法，其特征在于步驟S6中如果誤差大于5mm，則采用分段調整法，通過修改后續多個節段的線形，以消除前面節段的預制誤差。
全文摘要
本發明公開了一種短線法節段預制施工線形控制的方法，涉及橋梁施工控制領域，該方法包括以下步驟根據橋梁設計線形與施工順序，按切線位移法計算理論預制線形；建立預制線形整體坐標系和各預制節段局部坐標系；采用矩陣計算方法，實現節段控制點在局部坐標系與整體坐標系中的相互轉換；采用非線性最小二乘法進行誤差處理，修正節段節點在整體坐標系中的坐標；根據誤差大小，采用直接調整法或分段調整法調整后續節段線形。本發明采用非線性最小二乘的誤差處理方法，計算速度快，且能綜合考慮匹配節段的定位誤差、控制點坐標測量誤差以及模板誤差對預制線形的影響，線形控制精度得到顯著提高，加快短線法節段施工方法在國內的推廣。
文檔編號E01D21/00GK102733311SQ20121022261
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者伍賢智, 何祖發, 侍剛, 張安戶, 梅秀道, 江淦, 汪雙炎, 牛清勇, 袁建新, 趙承新, 邱景奎, 鄭平偉, 鐘繼衛, 陳金州 申請人:中鐵大橋局集團有限公司, 中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司