CN108385538A - 斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，预制钢塔包括对称设置的至少两个节段，方法包括：S1、节段预安装于混凝土塔柱的上端面；S2、利用三维激光扫描设备扫描节段的外形得到节段点云数据；S3、利用点云数据处理软件将节段点云数据转化为测量建筑信息化模型；S4、将测量建筑信息化模型与设计建筑信息化模型进行对比得到安装偏差值，设计建筑信息化模型利用设计数据构建形成；S5、根据偏差值调整节段与混凝土塔柱的上端面的相对位置。本发明的方法通过利用三维激光扫描设备扫描结果得到安装偏差值，根据安装偏差值调整节段与混凝土塔柱的上端面的相对位置，实现节段安装于混凝土塔柱的精确定位调整，提高了工作效率。

Description

斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法

技术领域

本发明涉及桥梁安装领域，尤其涉及一种斜拉桥的预制钢塔安装于混凝 土塔柱的方法。

背景技术

随着我国社会经济的高速发展，桥梁工程的规模和数量急剧增长。桥梁 作为交通工程的重要环节是基础建设中的重要组成部分。在实际应用中，桥 梁受到设计标准、使用年限、施工质量、环境侵蚀、维护、偶然事故以及道 路通行状况等诸多因素的影响，在使用期内可能发生沉降、开裂、破损和变 形过大等安全问题。桥梁的质量问题成为人们关注的焦点。

斜拉桥的钢混塔柱，由钢制塔柱和混凝土塔柱拼接而成，在安装过程中， 钢制塔柱中的钢混结合节段的安装定位精度对桥梁的质量起到很重要的作 用，传统的塔柱的钢混结合节段的安装定位是采用全站仪测量、近景摄影测 量等方法进行位置偏差检测，近景摄影测量数据精度和工作效率都比较低， 同时数据后处理过程复杂，全站仪测量检测时间长，检测费用高，一般仅能 采集几个比较典型的特征点，测量精度比较低，而且对异形塔柱如斜拉桥塔 柱的测量也存在一定的难度。

另外，在桥梁施工阶段的质量管理中也存在缺乏可视化的有效监控、信 息化数字化技术应用较少、材料物资缺乏有效的监管、信息交流不畅和信息 有效利用率低下等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中塔柱的钢混结合节段 的安装定位精度低以及测量效率低的缺陷，提供一种斜拉桥的预制钢塔安装 于混凝土塔柱的方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，所述预制钢塔包括对 称设置的至少两个节段，所述方法包括：

S1、将所述节段预安装于所述混凝土塔柱的上端面；

S2、利用三维激光扫描设备扫描所述节段的外形得到节段点云数据；

S3、利用点云数据处理软件将所述节段点云数据转化为测量建筑信息化 模型；

S4、将所述测量建筑信息化模型与设计建筑信息化模型进行对比得到安 装偏差值，所述设计建筑信息化模型利用设计数据构建形成；

S5、根据所述安装偏差值调整所述节段与所述混凝土塔柱的上端面的相 对位置。

较佳地，所述节段包括钢混结合节段，所述钢混结合节段安装于所述混 凝土塔柱的上端面。

较佳地，对称设置的所述两个节段分别为第一节段和第二节段，所述第 一节段与所述第二节段相对的一侧为第一内侧面，所述第一节段中与所述第 一内侧面相对的侧面为第一外侧面，所述第二节段与所述第一节段相对的一 侧为第二内侧面，所述第二节段中与所述第二内侧面相对的侧面为第二外侧 面，所述安装偏差值包括所述节段间的相对内侧偏差值和相对外侧偏差值， 所述相对内侧偏差值为所述第一内侧面与所述第二内侧面间的距离，所述相 对外侧偏差值为所述第一外侧面与所述第二外侧面间的距离。

较佳地，所述步骤S4包括：

在所述第一内侧面上设置若干第一测试点，分别测量所述第一测试点与 所述第二内侧面的距离得到多组内侧距离值，所述多组内侧距离值中距离值 最大的内侧距离值为所述相对内侧偏差值；在所述第一外侧面上设置若干第 二测试点，分别测量所述第二测试点与所述第二外侧面的距离得到多组外侧 距离值，所述多组外侧距离值中最大的外侧距离值为所述相对外侧偏差值。

较佳地，所述步骤S5包括：

根据所述相对内侧偏差值和所述相对外侧偏差值调整所述节段与所述 混凝土塔柱的上端面的相对位置。

较佳地，所述点云数据处理软件为RealWorks。

较佳地，所述步骤S5包括：

利用千斤顶根据所述安装偏差值调整所述节段与所述混凝土塔柱的上 端面的相对位置。

本发明的积极进步效果在于：本发明的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土 塔柱的方法通过利用三维激光扫描设备扫描预安装于混凝土塔柱的上端面 的节段的外形得到节段点云数据，利用点云数据处理软件将所述节段点云数 据转化为测量建筑信息化模型，将测量建筑信息化模型与设计建筑信息化模 型进行对比得到安装偏差值，根据安装偏差值调整节段间的相对位置，从而 实现节段安装于混凝土塔柱的精确定位调整，通过三维激光扫描设备扫描得 到的点云数据，直接利用点云数据处理软件根据点云数据建立测量建筑信息 化模型，并与设计建筑信息化模型进行对比得到安装偏差值，与人工多次测 量计算得到安装偏差值相比，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的实施例的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法的 塔柱结构示意图。

图2为本发明的实施例的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法的 流程图。

图3为本发明的实施例的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法的 相对内侧偏差值的示意图。

图4为本发明的实施例的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法的 相对外侧偏差值的示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在 所述的实施例范围之中。

本实施例提供一种斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，本实施 例中的斜拉桥包括塔柱，塔柱为钢-混组合塔柱,如图1所示，塔柱由预制钢 塔2和混凝土塔柱1在垂直于地面的方向上拼装而成。因为受到运输以及吊 装等条件的限制，预制钢塔的结构一般都是分段进行制作、运输以及安装的。 安装时将预制钢塔2按照设计把各分段分别进行吊装拼装，拼装于混凝土塔 柱1上方，预制钢塔2与混凝土塔柱1连接的一段通过混凝土浇筑连接，最 后拼装为塔柱。如图1所示，本实施例的塔柱呈帆型，塔柱包括预制钢塔2 和混凝土塔柱1，其中混凝土塔柱1高25.26m，上部的预制钢塔2高58.54m， 总高83.8m。预制钢塔2与混凝土塔柱1连接的一段称为钢混结合节段21， 图1中，虚线与预埋承压钢板3之间的范围为钢混结合节段21，本实施例中 的预制钢塔2分为16个节段(GT1-GT16)，钢混结合节段21设置于GT1节 段上，两个GT1节段分别设置于帆型预制钢塔2的两个支叉上，两个GT1节段同步施工拼装，拼装工艺流程为：混凝土塔柱预埋承压钢板3、安装内支 撑架及预应力束、浇筑预留混凝土节段、预制钢塔定位架临时支撑牛腿安装、 GT1节段安装、钢混节段预应力钢筋绑扎、预应力张拉。

如图2所示，斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法包括：

步骤101、将节段预安装于混凝土塔柱的上端面。

节段包括钢混结合节段，钢混结合节段安装于混凝土塔柱的上端面。预 安装过程中，将节段按照预设位置定位安装。

步骤102、利用三维激光扫描设备扫描节段的外形得到节段点云数据。

节段按照预设位置定位安装，为保证达到精度要求，还需要借助于设备 测试达到节段之间相对位置的更高精度的微调。本实施例中，采用三维激光 扫描设备扫描节段的外形得到节段点云数据。

步骤103、利用点云数据处理软件将节段点云数据转化为测量建筑信息 化模型。

将三维激光扫描设备扫描得到的节段点云数据导入点云数据处理软件，RealWorks数据处理软件，将节段点云数据转化为测量建筑信息化模型。

步骤104、将测量建筑信息化模型与设计建筑信息化模型进行对比得到 安装偏差值，设计建筑信息化模型利用设计数据构建形成。

通过扫描的节段点云数据建立测量建筑信息化模型，可以很直观的展示 节段安装的位置信息，从而可进一步提供可视化的位置数据监控管理，实现 直观有效的节段位置监控。通过扫描得到的点云数据，还可通过网络进行传 输、收集，对点云数据进行进一步的扩展应用而实现信息化、数字化技术的 扩展应用，加强信息交流，从而提高信息的有效利用率。

对称设置的两个节段分别为第一节段和第二节段，第一节段与第二节段 相对的一侧为第一内侧面，第一节段中与第一内侧面相对的侧面为第一外侧 面，第二节段与第一节段相对的一侧为第二内侧面，第二节段中与第二内侧 面相对的侧面为第二外侧面，安装偏差值包括节段间的相对内侧偏差值和相 对外侧偏差值，相对内侧偏差值为第一内侧面与第二内侧面间的距离，相对 外侧偏差值为第一外侧面与第二外侧面间的距离。

以钢混结合节段21为例，如图3-图4所示，对称设置的两个钢混结合 节段21分别为第一钢混结合节段211和第二钢混结合节段212，第一钢混 结合节段211与第二钢混结合节段212相对的一侧为第一内侧面2111，第一 节段211中与第一内侧面2111相对的侧面为第一外侧面2112，第二节段212 与第一节段211相对的一侧为第二内侧面2121，第二节段212中与第二内 侧面2121相对的侧面为第二外侧面2122，安装偏差值包括节段间的相对内侧偏差值和相对外侧偏差值，相对内侧偏差值为第一内侧面2111与第二内 侧面2121间的距离，相对外侧偏差值为第一外侧面2112与第二外侧面2122 间的距离。

步骤104包括：

在第一内侧面2111上设置若干第一测试点，分别测量第一测试点与第 二内侧面的距离得到多组内侧距离值，多组内侧距离值中距离值最大的内侧 距离值为相对内侧偏差值；在第一外侧面2112上设置若干第二测试点，分 别测量第二测试点与第二外侧面之间的距离得到多组外侧距离值，多组外侧 距离值中最大的外侧距离值为相对外侧偏差值。

本实施例中，在第一内侧面2111分别为第一内侧面2111两个边缘点和 距离这两个边缘点距离相等的中间点，分别测3个第一测试点至第二内侧面 的距离，第一边缘内侧距离值为L1，第二边缘内侧距离L2，和中间内侧距 离L3，比较L1、L2和L3中最大距离值作为相对内侧偏差值。

同样的，在第一外侧面2112分别选取3个第二测试点，分别为第一外 侧面2112两个边缘点和距离此两个边缘点距离相等的中间点，分别测3个 第二测试点至第二外侧面的距离，得到第一边缘外侧距离为L4，第二边缘外 侧距离L5，和中间外侧距离L6，，比较L4、L5和L6中最大距离值作为相 对外侧偏差值。

步骤105、根据安装偏差值调整节段与混凝土塔柱的上端面的相对位置。

更具体地，步骤105包括：

根据内侧偏差值和外侧偏差值调整节段与混凝土塔柱的上端面的相对 位置。利用千斤顶根据安装偏差值调整节段与混凝土塔柱的上端面的相对位 置。最终实现节段安装于混凝土塔柱的精确定位调整。

还可以利用Geomagic Control软件对测量建筑信息化模型与设计建筑 信息化模型对比分析，得到测量建筑信息化模型的整体尺寸偏差，以用于生 产过程的指导。

本实施例的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法通过利用三维 激光扫描设备扫描预安装于混凝土塔柱的上端面的节段的外形得到节段点 云数据，利用点云数据处理软件将所述节段点云数据转化为测量建筑信息化 模型，将测量建筑信息化模型与设计建筑信息化模型进行对比得到安装偏差 值，根据安装偏差值调整节段与混凝土塔柱的上端面的相对位置，从而实现 节段安装于混凝土塔柱的精确定位调整，通过三维激光扫描设备扫描得到的 点云数据，直接利用点云数据处理软件根据点云数据建立测量建筑信息化模 型，并与设计建筑信息化模型进行对比得到安装偏差值，与人工多次测量计 算得到安装偏差值相比，提高了工作效率。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理 解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领 域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式 做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，其特征在于，所述预制钢塔包括对称设置的至少两个节段，所述方法包括：

S1、将所述节段预安装于所述混凝土塔柱的上端面；

S2、利用三维激光扫描设备扫描所述节段的外形得到节段点云数据；

S3、利用点云数据处理软件将所述节段点云数据转化为测量建筑信息化模型；

S4、将所述测量建筑信息化模型与设计建筑信息化模型进行对比得到安装偏差值，所述设计建筑信息化模型利用设计数据构建形成；

S5、根据所述安装偏差值调整所述节段与所述混凝土塔柱的上端面的相对位置。

2.如权利要求1所述的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，其特征在于，所述节段包括钢混结合节段，所述钢混结合节段安装于所述混凝土塔柱的上端面。

3.如权利要求1所述的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，其特征在于，对称设置的所述两个节段分别为第一节段和第二节段，所述第一节段与所述第二节段相对的一侧为第一内侧面，所述第一节段中与所述第一内侧面相对的侧面为第一外侧面，所述第二节段与所述第一节段相对的一侧为第二内侧面，所述第二节段中与所述第二内侧面相对的侧面为第二外侧面，所述安装偏差值包括所述节段间的相对内侧偏差值和相对外侧偏差值，所述相对内侧偏差值为所述第一内侧面与所述第二内侧面间的距离，所述相对外侧偏差值为所述第一外侧面与所述第二外侧面间的距离。

4.如权利要求3所述的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，其特征在于，所述步骤S4包括：

在所述第一内侧面上设置若干第一测试点，分别测量所述第一测试点与所述第二内侧面的距离得到多组内侧距离值，所述多组内侧距离值中距离值最大的内侧距离值为所述相对内侧偏差值；在所述第一外侧面上设置若干第二测试点，分别测量所述第二测试点与所述第二外侧面的距离得到多组外侧距离值，所述多组外侧距离值中最大的外侧距离值为所述相对外侧偏差值。

5.如权利要求4所述的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

根据所述相对内侧偏差值和所述相对外侧偏差值调整所述节段与所述混凝土塔柱的上端面的相对位置。

6.如权利要求1所述的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，其特征在于，所述点云数据处理软件为RealWorks。

7.如权利要求1所述的斜拉桥的预制钢塔安装于混凝土塔柱的方法，其特征在于，所述步骤S5包括：

利用千斤顶根据所述安装偏差值调整所述节段与所述混凝土塔柱的上端面的相对位置。