CN109629429B - 一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法 - Google Patents

一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，包括如下步骤，确定目标梁段的理论标高以及预抬值；根据参考梁段上的控制点，建立主梁标高修正方程，并通过标高修正方程确定目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值；根据目标梁段的所述理论标高、所述预抬值以及所述标高差值的和来确定目标梁段的控制标高。本发明提供的确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，不仅能够保证梁的线性精度，且能够大大缩短施工工期。

Description

一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法
技术领域
本发明涉及工程施工技术领域，特别涉及一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法。
背景技术
目前，大跨度斜拉桥上部结构施工主要采用悬臂浇筑或者悬臂拼装的方式。在悬臂施工程中，结构的标高是最终要的控制指标之一。为了使成桥后的主梁线形与设计线形一致，悬臂施工时，一般会设置预抬值Δh，成桥以后主梁预抬值会被抵消掉从而达到设计线形。
斜拉桥悬臂施工时，在理论标高(设计标高)的基础上叠加上预抬值，作为控制标高，具体如下：
H＝h0+Δh (1)
其中，h0为理论标高，Δh为预抬值，H为控制标高。
现有技术中，为了测得较为稳定的标高，一般要求斜拉桥悬臂立模或者拼装定位的测量时间在夜间10:00至次日凌晨6:00间进行，同时要清除桥面临时荷载。
斜拉桥主梁一般都处于高空中，夜间测量安全风险因素较大，且精度难以保证。夜间测量对于仪器设备及人员都是一个比较大的考验，同时清除桥面临时荷载会给施工单位带来反复移动施工临时设施的额外工作量，大大影响工期进度。
为此，一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，不仅能够保证梁的线性精度，且能够大大缩短施工工期，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，不仅能够保证梁的线性精度，且能够大大缩短施工工期。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，其特征在于，包括如下步骤，
确定目标梁段的理论标高以及预抬值；
根据参考梁段上的控制点，建立主梁标高修正方程，并通过标高修正方程确定目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值；
根据目标梁段的所述理论标高、所述预抬值以及所述标高差值的和来确定目标梁段的控制标高。
其中，采用如下公式确定目标梁段的控制标高；
Hi＝hi0+Δhi+δhi
其中，Hi为目标梁段控制标高，hi0为目标梁段的理论标高，Δhi为目标梁段的预抬值，δhi为目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值。
优选地,确定由温度和/或者荷载引起的标高差值具体为,
在至少3个参考梁段上选取控制点；
在无荷载以及温度影响较小的情况下，测量所述控制点的测定标高；
在梁段安装定位时，测量所述控制点的实际标高；
计算所述控制点测定标高与实际标高的差值，并进行二次曲线拟合，得出所述控制点的切线斜率；
根据所述切线斜率计算由温度和/或者荷载引起的标高差值。
优选地,进行二次曲线拟合，得出所述控制点的切线斜率，具体为，
在3个参考梁段上各选取1个控制点，并以各所述控制点的测定标高与实际标高的差值为y坐标，以各所述控制点在参考梁段的纵向位置为x坐标，构建各所述控制点的坐标；
通过各所述控制点进行二次曲线拟合，得出如下曲线方程，
y＝Ax2+Bx+C
其中，A、B、C均为常数；
对上述曲线方程求导，得出如下斜率k的计算式，
k＝2Ax+B
根据所述控制点的在参考梁段的纵向位置为x坐标，以及斜率k的计算式，计算得出所述控制点的切线斜率。
优选地，根据所述切线斜率计算由温度和/或者荷载引起的标高差值，具体为，
根据所述控制点坐标以及所述控制点的切线斜率，得出如下切线方程，
y＝(2ALi-1+B)(x-Li-1)+δhi
其中，A、B均为常数，Li-1为控制点在参考梁段的纵向位置；
根据目标梁段上控制点在目标梁段的纵向位置以及切线方程，得出目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值。
优选地，在3个参考梁段上各选取1个控制点，具体为，在3个参考梁段的同一侧的端部选取所述控制点。
本发明所提供的确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，先确定目标梁段的理论标高以及预抬值；然后再确定目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值；最后再通过目标梁段的理论标高、预抬值以及由温度和/或者荷载引起的标高差值来对控制标高进行确定，由于通过由温度和/或者荷载引起的标高差值来对目标梁段的控制标高进行修正，因此，与现有技术相比较，不仅能够保证梁的线性精度，且能够大大缩短施工工期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。
图1为本发明实施例提供的确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法的步骤示意图。
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得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请如图1所示，本发明实施例提供一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，包括如下步骤，
S1.确定目标梁段的理论标高以及预抬值。
在步骤S1中，通过设计资料可以获得目标梁段的理论标高以及预抬值。其中，理论标高是指设计标高，即设计资料中所给出的标高。预抬值，结合设计资料中桥结构的自重以及车辆荷载等因素，根据计算模型所计算出的值，旨在桥成型后，主梁预抬值被抵消后，主梁的线性达到设计线形。
现有技术中的控制标高通过式(1)，能够计算得出，此为理论控制标高。当理论控制标高计算完成后，可以进行放线立模。
S2.根据参考梁段上的控制点，建立主梁标高修正方程，并通过标高修正方程确定目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值；
在进行放线立模的过程中，首先，需要技术人员进行实际测量，理想状态下，目标梁段的实际标高应与理论标高相等，但是，实际上，由于温度或者临时荷载或者其他荷载的影响，使得目标梁段的实际标高与理论标高不一致，如此，其理论控制标高与实际控制标高也会不一致，如此，会导致桥主梁的梁段的精准度受影响。
为了克服上述问题，现有技术中，在进行放线立模需要将温度以及临时荷载对标高的影响控制在最小。因此，现有技术中进行放线时，其一，需要将临时荷载移除，其二，选择温度影响小的时间(一般为夜间10:00至次日凌晨6:00之间)。
每次放线立模均需按上述操作进行一次。由于移除临时荷载会给工作人员带来反复移动施工设备或者材料的额外工作量，且每次需在特定的时间进行，因此，施工进度大大受限；且由于夜间测量风险较大，光线的影响，使得梁的线性精度难以保证。
本发明实施例中，通过参考梁段上的控制点建立主梁标高修正方程，并通过标高修正方程确定目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值。如此，能够脱离特定测量时间与移除荷载的限制，可以在任意时间进行放线立模，大大加快了施工进度；且由于主梁标高修正方程由参考梁段上的控制点得出，因此，使得梁的线性精度得到保证。
S3.根据目标梁段的理论标高、预抬值以及标高差值的和来确定目标梁段的控制标高。
其中，采用如下公式确定目标梁段的控制标高；
Hi＝hi0+Δhi+δhi (2)
其中，Hi为目标梁段控制标高，hi0为目标梁段的理论标高，Δhi为目标梁段的预抬值，δhi为目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值。
当确定目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值后，根据式(2)确定目标梁段的控制标高，该控制标高为实际的控制标高。
本发明实施例中，根据参考梁段上的控制点，建立主梁标高修正方程，并通过标高修正方程确定由温度和/或者荷载引起的标高差值具体为：
在至少3个参考梁段上选取控制点，作为一种优选，在3个参考梁段上各选取1个控制点。
目标梁段为i，目标梁段i的理论标高为hi0，目标梁段的施工预抬值为Δhi。所选取的参考梁段为i-1、i-2、i-3，且参考梁段相邻。
在无荷载以及温度影响较小的情况下，测量控制点的测定标高。即，选取夜间温度稳定的时间段，将临时荷载以及其他荷载移除的情况下，测量控制点的测定标高。
其中，梁段i-1上的测定标高为Hi-1，梁段i-2上的测定标高为Hi-2，梁段i-3上的测定标高为Hi-3。
在梁段安装定位时，测量控制点的实际标高。此处的梁段安装定位时，是指在对参考梁段进行放线立模时，测量控制点的实际标高。
其中，梁段i-1上的实际标高为Hi-1'，梁段i-2上的实际标高为Hi-2'，梁段i-3上的实际标高为Hi-3'。
计算控制点测定标高与实际标高的差值。
δhi-1＝Hi-1-Hi-1' (3)
δhi-2＝Hi-2-Hi-2' (4)
δhi-3＝Hi-3-Hi-3' (5)
其中，δhi-1为梁段i-1测定标高与实际标高的差值；δhi-2为梁段i-2测定标高与实际标高的差值；δhi-3为梁段i-3测定标高与实际标高的差值。
以各控制点的测定标高与实际标高的差值为y坐标，以各控制点在参考梁段的纵向位置为x坐标，构建各控制点的坐标。
即，目标梁段i的坐标为(Li，δhi)，参考梁段i-1的坐标为(Li-1，δhi-1)，参考梁段i-2的坐标为(Li-2，δhi-2)，参考梁段i-3的坐标为(Li-3，δhi-3)。
通过各控制点进行二次曲线拟合，得出如下曲线方程，
y＝Ax2+Bx+C (6)
其中，A、B、C均为常数；
对上述曲线方程求导，得出如下斜率k的计算式，
k＝2Ax+B (7)
根据控制点的在参考梁段的纵向位置为x坐标，以及斜率k的计算式，计算得出控制点的切线斜率。以梁段i-1为例，将梁段i-1上的控制点的坐标(Li-1，δhi-1)代入式(7)中，得出梁段i-1上的控制点的切线斜率ki，其中，
ki＝2ALi-1+B (8)
本发明实施例中，根据切线斜率计算由温度和/或者荷载引起的标高差值，具体为，可以根据梁段i-1上的控制点的切线斜率ki以及控制点坐标(Li-1，δhi-1)，得出如下切线方程，
y＝(2ALi-1+B)(x-Li-1)+δhi (9)
其中，A、B均为常数，Li-1为控制点在参考梁段的纵向位置；
根据目标梁段上控制点在目标梁段的纵向位置以及切线方程(9)，得出目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值。
其具体为，将目标梁段上的控制点的坐标(Li，δhi)代入切线方程(9)，得出目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值：
δhi＝(2ALi-1+B)(Li-Li-1)+δhi-1 (10)
然后，将式(10)代入式(2)中，可以得出目标梁段的控制标高，即目标梁段的实际控制标高，具体如下：
Hi＝hi0+Δhi+(2ALi-1+B)(Li-Li-1)+δhi-1 (11)
需要说明的是，本发明实施例用于计算实际控制标高所采用的参考梁段为i-1梁段，也可以采用i-2梁段或者该主梁标高修正方程上的其他参考梁段。
本发明实施例中，为了保证参考梁段与目标梁段线形的平顺，在3个参考梁段的同一侧的端部选取控制点，采用已施工梁段端部的切线作为当前施工梁段的标高控制依据。
本发明实施例解决了大跨度斜拉桥由于温度及其他因素影响引起的放线立模或者拼装过程中的标高误差，可实现在一天当中的任何时间段测量、立模，能大大缩短施工工期并能保证主梁结构线形平顺。
同时采取3点曲线拟合求取切线方程的拟合方式，避免了采用端部2点直接求切线方程带来的误差。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明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公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种确定斜拉桥悬臂施工控制标高的方法，其特征在于，包括如下步骤，
确定目标梁段的理论标高以及预抬值；
根据参考梁段上的控制点，建立主梁标高修正方程，并通过标高修正方程确定目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值；
根据目标梁段的所述理论标高、所述预抬值以及所述标高差值的和来确定目标梁段的控制标高；
根据参考梁段上的控制点，建立主梁标高修正方程，并通过标高修正方程确定由温度和/或者荷载引起的标高差值具体为，
在至少3个参考梁段上选取控制点；
在无荷载以及温度影响较小的情况下，测量所述控制点的测定标高；
在梁段安装定位时，测量所述控制点的实际标高；
计算所述控制点测定标高与实际标高的差值，并进行二次曲线拟合，得出所述控制点的切线斜率；
根据所述切线斜率计算由温度和/或者荷载引起的标高差值；
通过如下公式确定目标梁端的控制标高：
Hi＝hi0+Δhi+δhi,其中Hi为目标梁段控制标高，hi0为目标梁段的理论标高，Δhi为目标梁段的预抬值，δhi为目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值；
进行二次曲线拟合，得出所述控制点的切线斜率，具体为，
在3个参考梁段上各选取1个控制点，并以各所述控制点的测定标高与实际标高的差值为y坐标，以各所述控制点在参考梁段的纵向位置为x坐标，构建各所述控制点的坐标；
通过各所述控制点进行二次曲线拟合，得出如下曲线方程，
y＝Ax2+Bx+C，
其中，A、B、C均为常数；
对上述曲线方程求导，得出如下斜率k的计算式，
k＝2Ax+B，
根据所述控制点的在参考梁段的纵向位置为x坐标，以及斜率k的计算式，计算得出所述控制点的切线斜率；
根据所述切线斜率计算由温度和/或者荷载引起的标高差值，具体为，
根据所述控制点坐标以及所述控制点的切线斜率，得出如下切线方程，
y＝(2ALi-1+B)(x-Li-1)+δhi，
其中，A、B均为常数，Li-1为控制点在参考梁段的纵向位置；
根据目标梁段上控制点在目标梁段的纵向位置以及切线方程，得出目标梁段由温度和/或者荷载引起的标高差值；
在3个参考梁段上各选取1个控制点，具体为在3个参考梁段的同一侧的端部选取所述控制点。
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