CN111411591B - 桥梁墩顶块安装线形的调整系统及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统及调整方法，涉及桥梁施工技术领域，该调整系统包括：多个测点采集组件、液压组件以及控制组件；多个测点采集组件布置在桥梁墩顶块预设的多个测点上，其中多个测点沿桥梁横向分为多组，每组测点包括沿桥梁纵向的前后两个测点；每个测点采集组件采集测点的实际三维坐标并传输至控制组件；液压组件平移、升降以及旋转桥梁墩顶块；控制组件计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值、每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，控制液压组件调整以使第一差值以及第二差值均在预设范围内。本发明能解决现有桥梁墩顶块安装线形的调整过程中，自动化程度低、人工成本高的问题。

Description

桥梁墩顶块安装线形的调整系统及调整方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统及调整方法。

背景技术

短线法节段悬臂拼装桥梁是根据主梁设计图纸将其分成若干节段，在有限固定场地上按照既定的预制线形进行结构节段箱梁预制，在节段箱梁达到一定龄期后将墩顶块吊装到位，按照计算的理论安装线形对墩顶块进行精确定位施工，再用架桥机对称悬臂拼装其他节段，合龙后最终形成整体。

但短线法节段悬臂拼装桥梁的墩顶块在施工中是必须与桥墩采用竖向约束固定，拼装过程中不可调整墩顶块的位置，直至一联架设完毕后才能解除竖向约束，所以短线法悬臂拼装桥梁的成桥架设线形主要取决于墩顶块在竖向约束前的安装线形定位精度。

由于节段箱梁预先在预制场内已制造完成，如果墩顶块安装线形定位精度较差，就会造成后续悬臂拼装结构的轴线和高程误差按线性增加，造成跨中合龙线形误差较大，合拢段出现高程上下“错台”或轴线左右“错边”的情况，严重影响结构整体的线形平顺程度。

要定位墩顶块的安装线形，以往的做法是：施工人员利用全站仪、水准仪等测量仪器人工测量墩顶块测量点的误差，并操作重型机械设备调整墩顶块，反反复复直到墩顶块的安装线形满足要求，整个操控调整作业自动化程度低、过程繁琐、耗时长、人工成本高，存在一定的安全风险。

发明内容

本发明实施例提供一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统及调整方法，以解决现有桥梁墩顶块安装线形的调整系统及调整方法，自动化程度低、过程繁琐、耗时长、人工成本高的问题。

第一方面，提供了一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统，包括：多个测点采集组件、液压组件以及控制组件；

多个所述测点采集组件布置在桥梁墩顶块预设的多个测点上，其中多个测点沿桥梁横向分为多组，每组测点包括沿桥梁纵向的前后两个测点；每个所述测点采集组件用于根据所述控制组件的指令采集对应的所述测点的实际三维坐标并传输至所述控制组件；

所述液压组件设于桥梁墩顶块下方，其用于根据所述控制组件的指令平移、升降以及旋转桥梁墩顶块；

所述控制组件用于计算每个所述测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还用于计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，并在所述第一差值或/和第二差值超过预设范围时，控制所述液压组件调整对应的测点的实际三维坐标，以使每个测点对应的所述第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的所述第二差值均在预设范围内。

一些实施例中，每个所述测点采集组件均包括三维坐标测量模块和测点无线传输模块；

所述三维坐标测量模块用于采集对应的所述测点的实际三维坐标；

所述测点无线传输模块用于根据该指令控制所述三维坐标测量模块采集对应的所述测点的实际三维坐标，并传输至所述控制组件。

一些实施例中，所述调整系统包括6个测点采集组件，6个测点采集组件设置在3组测点上，其中1组测点位于桥梁纵轴线上，另外2组测点对称布置在桥梁纵轴线两侧。

一些实施例中，所述控制组件包括控制无线传输模块、误差计算模块、线形调整控制模块；

所述控制无线传输模块用于向所述液压组件和每个所述测点采集组件发出指令，还用于接收每个所述测点采集组件采集的对应所述测点的实际三维坐标；

所述误差计算模块用于计算每个所述测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还用于计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，其中所述第一差值包括每个所述测点的纵向差值Vx、横向差值Vy以及垂直差值Vz，所述第二差值包括每组测点中前后两个测点的左右差值Uy以及高程差值Uz；

所述线形调整控制模块用于在所述第一差值或/和第二差值超过预设范围时，根据所述第一差值或/和第二差值计算得到控制所述液压组件的指令，所述液压组件根据该指令调整对应的所述测点的实际三维坐标，以使每个测点对应的所述第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的所述第二差值均在预设范围内，其中Vx≤±2mm，Vy≤±2mm，Vz≤±2mm，Uy≤±2mm，Uz≤±2mm。

一些实施例中，所述液压组件包括四个千斤顶组和液压控制与无线传输模块，四个所述千斤顶组沿桥梁纵轴线对称布置在桥梁墩顶块下方，其中每个所述千斤顶组均包括一个垂直千斤顶、一个横向千斤顶和一个纵向千斤顶，所述横向千斤顶或/和纵向千斤顶用于顶推所述垂直千斤顶横向或/和纵向移动；

所述液压控制与无线传输模块用于接收所述控制组件的指令并驱使所述千斤顶组动作。

第二方面，提供了一种桥梁墩顶块安装线形的调整方法，包括以下步骤：

S1，将多个测点采集组件布置在桥梁墩顶块预设的多个测点上，其中多个测点沿桥梁横向分为多组，每组测点包括沿桥梁纵向的前后两个测点；

S2，每个测点采集组件根据控制组件的指令采集对应的测点的实际三维坐标并传输至控制组件；

S3，控制组件计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，

S4，控制组件判断第一差值或/和第二差值是否超过预设范围，若是，控制液压组件调整对应的测点的实际三维坐标，重复步骤S2～S3，直到每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内。

一些实施例中，控制组件的控制无线传输模块向每个测点采集组件发出指令；

每个测点采集组件的测点无线传输模块根据该指令控制测点采集组件的三维坐标测量模块采集对应测点的实际三维坐标，并传输至控制组件。

一些实施例中，将6个测点采集组件设置在3组测点上，其中1组测点位于桥梁纵轴线上，另外2组测点对称布置在桥梁纵轴线两侧。

一些实施例中，控制组件的误差计算模块计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，其中第一差值包括每个测点的纵向差值Vx、横向差值Vy以及垂直差值Vz，第二差值包括每组测点中前后两个测点的左右差值Uy以及高程差值Uz；

在第一差值或/和第二差值超过预设范围时，控制组件的线形调整控制模块根据第一差值或/和第二差值计算得到控制液压组件的指令，液压组件根据该指令调整对应的测点的实际三维坐标，使每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内，其中Vx≤±2mm，Vy≤±2mm，Vz≤±2mm，Uy≤±2mm，Uz≤±2mm。

一些实施例中，液压组件包括四个千斤顶组，将四个千斤顶组沿桥梁纵轴线对称布置在桥梁墩顶块下方，其中每个千斤顶组均包括一个垂直千斤顶、一个横向千斤顶和一个纵向千斤顶。

本发明实施例提供了一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统及调整方法，通过多个测点采集组件、液压组件以及控制组件三者相互协同作业，对桥梁墩顶块测点进行高精度调整，以实现桥梁墩顶块安装线形的高精度调整，自动化程度高，省去了人工操作全站仪、水准仪、重型机械设备等步骤，使用简单快捷，有效降低了施工人工成本，安全风险低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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桥梁墩顶块安装线形的调整系统的结构示意图；

图2为图1的A—A向视图；

图3为图1的B—B向视图；

图4为本发明实施例提供的桥梁墩顶块安装线形的调整系统的千斤顶组的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的桥梁墩顶块安装线形的调整系统的原理示意图；

图6本发明实施例提供的桥梁墩顶块安装线形的调整方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

本发明实施例提供了一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统，其能解决现有桥梁墩顶块安装线形的调整系统，自动化程度低、过程繁琐、耗时长、人工成本高，存在一定的安全风险的问题。

图1是一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统，包括：多个测点采集组件、液压组件以及控制组件。参见图1所示，桥梁墩顶块通过临时支座和桥墩支撑，控制组件在桥梁远处。

多个测点采集组件布置在桥梁墩顶块预设的多个测点上，其中多个测点沿桥梁横向分为多组，每组测点包括沿桥梁纵向的前后两个测点。每个测点采集组件用于根据控制组件的指令采集对应的测点的实际三维坐标并传输至控制组件。

具体地，每个测点采集组件均包括三维坐标测量模块和测点无线传输模块。三维坐标测量模块用于采集对应的测点的实际三维坐标。测点无线传输模块用于根据该指令控制三维坐标测量模块采集对应的测点的实际三维坐标，并传输至控制组件。

优选地，参见图2所示，本发明实施例中的桥梁墩顶块安装线形的调整系统包括6个测点采集组件，6个测点采集组件设置在3组测点上，其中1组测点位于桥梁纵轴线上，另外2组测点对称布置在桥梁纵轴线两侧。

液压组件设于桥梁墩顶块下方，其用于根据控制组件的指令平移、升降以及旋转桥梁墩顶块。

优选地，参见图3和图4所示，液压组件包括四个千斤顶组和液压控制与无线传输模块，四个千斤顶组沿桥梁纵轴线对称布置在桥梁墩顶块下方，其中每个千斤顶组均包括一个垂直千斤顶、一个横向千斤顶和一个纵向千斤顶。垂直千斤顶用于在竖直方向顶推桥梁墩顶块以实现桥梁墩顶块升降，横向千斤顶或/和纵向千斤顶用于顶推垂直千斤顶横向或/和纵向移动，横向千斤顶和纵向千斤顶与垂直千斤顶配合顶推以实现桥梁墩顶块旋转。液压控制与无线传输模块用于接收控制组件的指令以使千斤顶动作。

控制组件用于计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还用于计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，并在第一差值或/和第二差值超过预设范围时，控制液压组件调整对应的测点的实际三维坐标，以使每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内。

具体地，参见图5所示，控制组件包括控制无线传输模块、误差计算模块、线形调整控制模块。

控制无线传输模块用于向液压组件和每个测点采集组件发出指令，还用于接收每个测点采集组件采集的对应测点的实际三维坐标。

误差计算模块用于计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还用于计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，其中第一差值包括每个测点的纵向差值Vx、横向差值Vy以及垂直差值Vz，第二差值包括每组测点中前后两个测点的左右差值Uy以及高程差值Uz。

线形调整控制模块用于在第一差值或/和第二差值超过预设范围时，根据第一差值或/和第二差值计算得到控制液压组件的指令，液压组件根据该指令调整对应的测点的实际三维坐标，以使每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内，其中Vx≤±2mm，Vy≤±2mm，Vz≤±2mm，Uy≤±2mm，Uz≤±2mm。

与现有技术相比，本发明实施例中的桥梁墩顶块安装线形的调整系统，通过多个测点采集组件、液压组件以及控制组件三者相互协同作业，对桥梁墩顶块测点进行高精度调整，以实现桥梁墩顶块安装线形的高精度调整，自动化程度高，省去了人工操作全站仪、水准仪、重型机械设备等步骤，使用简单快捷，有效降低了施工人工成本，安全风险低。

参见图6所示，本发明实施例提供了一种桥梁墩顶块安装线形的调整方法，包括以下步骤：

步骤S1，将多个测点采集组件布置在桥梁墩顶块预设的多个测点上，其中多个测点沿桥梁横向分为多组，每组测点包括沿桥梁纵向的前后两个测点。优选地，将6个测点采集组件设置在3组测点上，其中1组测点位于桥梁纵轴线上，另外2组测点对称布置在桥梁纵轴线两侧。

步骤S2，每个测点采集组件根据控制组件的指令采集对应的测点的实际三维坐标并传输至控制组件。具体地，控制组件的控制无线传输模块向每个测点采集组件发出指令。每个测点采集组件的测点无线传输模块根据该指令控制测点采集组件的三维坐标测量模块采集对应测点的实际三维坐标，并传输至控制组件。

步骤S3，控制组件计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值。具体地，控制组件的误差计算模块计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，其中第一差值包括每个测点的纵向差值Vx、横向差值Vy以及垂直差值Vz，第二差值包括每组测点中前后两个测点的左右差值Uy以及高程差值Uz。

步骤S4，控制组件判断第一差值或/和第二差值是否超过预设范围，若是，控制液压组件调整对应的测点的实际三维坐标，重复步骤S2～S3，直到每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内。

具体地，在第一差值或/和第二差值超过预设范围时，控制组件的线形调整控制模块根据第一差值或/和第二差值计算得到控制液压组件的指令，液压组件根据该指令调整对应的测点的实际三维坐标，使每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内，其中Vx≤±2mm，Vy≤±2mm，Vz≤±2mm，Uy≤±2mm，Uz≤±2mm。

优选地，液压组件包括四个千斤顶组和液压控制与无线传输模块，四个千斤顶组沿桥梁纵轴线对称布置在桥梁墩顶块下方，其中每个千斤顶组均包括一个垂直千斤顶、一个横向千斤顶和一个纵向千斤顶。垂直千斤顶用于在竖直方向顶推桥梁墩顶块以实现桥梁墩顶块升降，横向千斤顶或/和纵向千斤顶用于顶推垂直千斤顶横向或/和纵向移动，横向千斤顶和纵向千斤顶与垂直千斤顶配合顶推以实现桥梁墩顶块旋转。液压控制与无线传输模块用于接收控制组件的指令以使千斤顶动作。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，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，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。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发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种桥梁墩顶块安装线形的调整系统，其特征在于，包括：多个测点采集组件、液压组件以及控制组件；

多个所述测点采集组件布置在桥梁墩顶块预设的多个测点上，其中多个测点沿桥梁横向分为多组，每组测点包括沿桥梁纵向的前后两个测点；每个所述测点采集组件用于根据所述控制组件的指令采集对应的所述测点的实际三维坐标并传输至所述控制组件；

所述液压组件设于桥梁墩顶块下方，其用于根据所述控制组件的指令平移、升降以及旋转桥梁墩顶块；

所述控制组件用于计算每个所述测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还用于计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，并在所述第一差值或/和第二差值超过预设范围时，控制所述液压组件调整对应的测点的实际三维坐标，以使每个测点对应的所述第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的所述第二差值均在预设范围内；

每个所述测点采集组件均包括三维坐标测量模块和测点无线传输模块；

所述三维坐标测量模块用于采集对应的所述测点的实际三维坐标；

所述测点无线传输模块用于根据该指令控制所述三维坐标测量模块采集对应的所述测点的实际三维坐标，并传输至所述控制组件；

所述控制组件包括控制无线传输模块、误差计算模块、线形调整控制模块；

所述控制无线传输模块用于向所述液压组件和每个所述测点采集组件发出指令，还用于接收每个所述测点采集组件采集的对应所述测点的实际三维坐标；

所述误差计算模块用于计算每个所述测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还用于计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，其中所述第一差值包括每个所述测点的纵向差值Vx、横向差值Vy以及垂直差值Vz，所述第二差值包括每组测点中前后两个测点的左右差值Uy以及高程差值Uz；

所述线形调整控制模块用于在所述第一差值或/和第二差值超过预设范围时，根据所述第一差值或/和第二差值计算得到控制所述液压组件的指令，所述液压组件根据该指令调整对应的所述测点的实际三维坐标，以使每个测点对应的所述第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的所述第二差值均在预设范围内，其中Vx≤±2mm，Vy≤±2mm，Vz≤±2mm，Uy≤±2mm，Uz≤±2mm；

所述液压组件包括四个千斤顶组和液压控制与无线传输模块，四个所述千斤顶组沿桥梁纵轴线对称布置在桥梁墩顶块下方，其中每个所述千斤顶组均包括一个垂直千斤顶、一个横向千斤顶和一个纵向千斤顶，所述横向千斤顶或/和纵向千斤顶用于顶推所述垂直千斤顶横向或/和纵向移动；

所述液压控制与无线传输模块用于接收所述控制组件的指令并驱使所述千斤顶组动作。

2.如权利要求1所述的桥梁墩顶块安装线形的调整系统，其特征在于：

所述调整系统包括6个测点采集组件，6个测点采集组件设置在3组测点上，其中1组测点位于桥梁纵轴线上，另外2组测点对称布置在桥梁纵轴线两侧。

3.一种桥梁墩顶块安装线形的调整方法，使用权利要求1所述的桥梁墩顶块安装线形的调整系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将多个测点采集组件布置在桥梁墩顶块预设的多个测点上，其中多个测点沿桥梁横向分为多组，每组测点包括沿桥梁纵向的前后两个测点；

S2，每个测点采集组件根据控制组件的指令采集对应的测点的实际三维坐标并传输至控制组件；

S3，控制组件计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值；

S4，控制组件判断第一差值或/和第二差值是否超过预设范围，若是，控制液压组件调整对应的测点的实际三维坐标，重复步骤S2~S3，直到每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内。

4.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于：

控制组件的控制无线传输模块向每个测点采集组件发出指令；

每个测点采集组件的测点无线传输模块根据该指令控制测点采集组件的三维坐标测量模块采集对应测点的实际三维坐标，并传输至控制组件。

5.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于：

将6个测点采集组件设置在3组测点上，其中1组测点位于桥梁纵轴线上，另外2组测点对称布置在桥梁纵轴线两侧。

6.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于：

控制组件的误差计算模块计算每个测点的实际三维坐标与其预设的理论三维坐标的第一差值，还计算每组测点中前后两个测点的实际三维坐标的第二差值，其中第一差值包括每个测点的纵向差值Vx、横向差值Vy以及垂直差值Vz，第二差值包括每组测点中前后两个测点的左右差值Uy以及高程差值Uz；

在第一差值或/和第二差值超过预设范围时，控制组件的线形调整控制模块根据第一差值或/和第二差值计算得到控制液压组件的指令，液压组件根据该指令调整对应的测点的实际三维坐标，使每个测点对应的第一差值以及每组测点中前后两个测点对应的第二差值均在预设范围内，其中Vx≤±2mm，Vy≤±2mm，Vz≤±2mm，Uy≤±2mm，Uz≤±2mm。

7.如权利要求3所述的调整方法，其特征在于：

液压组件包括四个千斤顶组，将四个千斤顶组沿桥梁纵轴线对称布置在桥梁墩顶块下方，其中每个千斤顶组均包括一个垂直千斤顶、一个横向千斤顶和一个纵向千斤顶。