CN111783195A - 一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法 - Google Patents

一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,以其中一个墩台的中心为原点建立该墩台的独立坐标系,分别计算其各部位特征点在独立坐标系中的平面坐标;计算墩台的中心在桥梁施工坐标系中的平面坐标以及墩台纵轴的方位角;利用转换参数,将墩台的各部位特征点的独立坐标系中的平面坐标转换成桥梁施工坐标系中的实际坐标;然后据此计算得到每一个墩台各部位特征点在桥梁施工坐标系下的实际坐标。提高桥梁施工放样坐标数据的可靠性,将墩台作为一个独立的整体,确保了墩台的相对位置关系正确,且计算过程更简单,通用性强。

Description

一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法
技术领域
本发明涉及桥梁施工测量领域,具体涉及一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法。
背景技术
桥梁作为一种广泛的建筑结构被普遍利用于高速铁路、高速公路及市政高架等工程的建设中,而桥梁工程的建设离不开施工测量放样。近些年来,桥梁建设过程中,因计算错误原因导致的桥墩偏位、垫石螺栓孔位置出错而返工的测量事故时有发生,给工程建设带来了较大的经济损失,同时也会给施工企业带来不好的社会影响。
传统的桥梁施工放样坐标的计算采用先计算墩台中心坐标,然后根据偏距和方位角计算轴线中心坐标,接着根据边距来计算得到桩中心及承台、承台角点坐标等。这种桥梁施工放样坐标的计算方法较为复杂,且不适用于非对称型的一些特殊结构的桥梁,很难满足基础建设快速推进的时期对公路、铁路等工程测量放样工作的要求。
因此,需要发明一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,来准确快速计算桥梁的施工放样坐标,并对所有桥梁具有通用性。
发明内容
针对现有方法存在的不足,本发明的目的在于提供一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,其计算过程简单快速、结果准确、通用性强,是一种有效提高桥梁施工放样坐标计算速度和准确度的方法。
为实现本发明所述目的,本发明所采用的技术方案是:
一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,其步骤如下:
(1)以其中一个墩台的中心为原点,以墩台纵轴为X轴、横轴为Y轴,以大里程方向为X轴正向,建立该墩台的独立坐标系,其中墩台的中心坐标(0,0);
(2)根据该墩台的设计尺寸,分别计算其各部位特征点在独立坐标系中的平面坐标(xi,yi);
(3)计算墩台的中心在桥梁施工坐标系中的平面坐标(X0,Y0),以及墩台纵轴的方位角;
(4)利用转换参数,将墩台的各部位特征点的独立坐标系中的平面坐标(xi,yi)转换成桥梁施工坐标系中的实际坐标(Xi,Yi);
(5)将桥梁中其他的墩台均按上述步骤(1)-(4),计算得到每一个墩台各部位特征点在桥梁施工坐标系下的实际坐标。
进一步方案,步骤(2)中所述墩台的各部位特征点在独立坐标系中的坐标是根据设计数据自动计算得到的,或是通过人工量算得到的。
进一步方案,步骤(3)中墩台的中心在桥梁施工坐标系中的平面坐标是先根据墩台中心在线路中的里程值K和线路平曲线参数,计算得到线路设计线里程处在桥梁施工坐标系中的平面坐标和切线方位角;再根据该墩台的布置夹角、偏距而计算得到的。
进一步方案,步骤(4)中转换参数是先通过墩台的中心点的中心坐标(0,0)和平面坐标(X0,Y0)来建立墩台的独立坐标系与桥梁施工坐标系间的转换关系,然后再计算得到转换参数。
更进一步方案,步骤(4)中转换参数是指横向平移量、纵向平移量、旋转角度和缩放比例。
优选的,所述缩放比例为1,横向平移量、纵向平移量是通过线路正算的方式得到墩台的中心的桥梁施工坐标系中的平面坐标(X0,Y0)来确定的,旋转角度根据墩台的中心方位角来确定的。
进一步方案,所述墩台的各部位特征点包括桩基、承台、承台角点。
本发明首先根据桥梁设计数据建立每一个墩台的独立坐标系,并计算得到每一个墩台各部位特征点在独立坐标系中的坐标,然后根据墩台中心在线路中的里程、偏距、偏心、夹角等信息,建立墩台独立坐标系和桥梁施工坐标系的转换关系,最后通过坐标转换参数将各个墩台在独立坐标系中的坐标转换到桥梁施工坐标系中,即可准确得到桥梁的所有施工放样坐标。
由于独立坐标系和施工坐标系统的转换参数横向平移量、纵向平移量、旋转角度、缩放比例中,缩放比例为1,横向平移量、纵向平移量通过线路正算的方式得到墩台中心的施工坐标系坐标来确定,旋转角度根据墩台中心方位角来确定。所以转换参数是确定的,故不用考虑坐标转换导致的精度问题。
所以本发明的方法采用独立坐标系的方式先将墩台的形状固定下来,独立坐标系统中坐标数值很小、点位相对关系简单,因此,计算量小、简单快速;同时以墩台作为整体进行坐标转换确保了特征点坐标的相对位置关系,更容易去检核最终放样坐标的准确性,从而克服了传统方法容易出错、通用性较差的问题,保证桥梁施工的准确和高效,具有重要的市场价值。本发明方法最大的优点在于提高桥梁施工放样坐标数据的可靠性,将墩台作为一个独立的整体,确保了墩台的相对位置关系正确,且计算过程更简单,通用性强。
附图说明
图1是本发明实施例1的墩台结构设计图;
图2是本发明实施例1的墩台结构在独立坐标系示意图;
图3是本发明实施例1的墩台结构在桥梁施工坐标系中的示意图;
图4是本发明实施例2的墩台结构设计图;
图5是本发明实施例2的墩台结构在独立坐标系示意图;
图6是本发明实施例2的墩台结构在桥梁施工坐标系中的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。
一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,其步骤如下:
(1)以其中一个墩台的中心为原点,以墩台纵轴为X轴、横轴为Y轴,以大里程方向为X轴正向,建立该墩台的独立坐标系,其中墩台的中心坐标(0,0);
(2)根据该墩台的设计尺寸,分别计算其各部位特征点在独立坐标系中的平面坐标(xi,yi);
(3)计算墩台的中心在桥梁施工坐标系中的平面坐标(X0,Y0),以及墩台纵轴的方位角;
(4)利用转换参数,将墩台的各部位特征点的独立坐标系中的平面坐标(xi,yi)转换成桥梁施工坐标系中的实际坐标(Xi,Yi);
(5)将桥梁中其他的墩台均按上述步骤(1)-(4),计算得到每一个墩台各部位特征点在桥梁施工坐标系下的实际坐标。
进一步方案,步骤(2)中所述墩台的各部位特征点在独立坐标系中的坐标是根据设计数据自动计算得到的,或是通过人工量算得到的。
进一步方案,步骤(3)中墩台的中心在桥梁施工坐标系中的平面坐标是先根据墩台中心在线路中的里程值K和线路平曲线参数,计算得到线路设计线里程处在桥梁施工坐标系中的平面坐标和切线方位角;再根据该墩台的布置夹角、偏距而计算得到的。
进一步方案,步骤(4)中转换参数是先通过墩台的中心点的中心坐标(0,0)和平面坐标(X0,Y0)来建立墩台的独立坐标系与桥梁施工坐标系间的转换关系,然后再计算得到转换参数。
更进一步方案,步骤(4)中转换参数是指横向平移量、纵向平移量、旋转角度和缩放比例。
优选的,所述缩放比例为1,横向平移量、纵向平移量是通过线路正算的方式得到墩台的中心的桥梁施工坐标系中的平面坐标(X0,Y0)来确定的,旋转角度根据墩台的中心方位角来确定的。
进一步方案,所述墩台的各部位特征点包括桩基、承台、承台角点。
具体实施时,桥梁墩台各部位特征点在墩台独立坐标系下的平面坐标,可以是通过输入设计参数后自动计算,但对于桥台等一些特殊或形状非常规的墩台特征点的计算没有一定的定式时,其相对坐标可人工量算后录入。因此此处列举两个实施例来说明两种情况,其中:实施例1中为通过设计参数自动计算特征点独立坐标系坐标;实施例2中为人工量算后直接录入特征点独立坐标系坐标。
实施例1
一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,包括以下步骤:
(1)以其中一个墩台的中心A为原点,以墩台纵轴为X轴、横轴为Y轴,以大里程方向为X轴正向,建立该墩台的独立坐标系,其中墩台的中心坐标(0,0);
(2)根据该墩台的设计尺寸,分别计算其各部位特征点在独立坐标系中的平面坐标(xi,yi);墩台的结构如图1所示,其中承台和桩基部分设计数据如图1,由于承台是规则的长方形且以墩台中心A为中心对称设置,所以承台的4个承台角点在墩台的独立坐标系中的坐标可直接通过承台的两条边长计算得到,具体如图2所示,其中CT-01(-2.5,-4.4)、CT-02(-2.5,4.4)、CT-03(2.5,-4.4)、CT-04(2.5,4.4);同理,桩基点的坐标也可以自动计算得到Z-01(-1.5,-3.4)、Z-02(-1.5,0)、Z-03(-1.5,3.4)、Z-04(1.5,-3.4)、Z-05(1.5,0)、Z-06(1.5,3.4);
(3)先根据墩台中心在线路中的里程值148888.334m和线路平曲线参数,计算得到线路设计线里程处在桥梁施工坐标系中的平面坐标为(2827627.2843,471056.7510)和切线方位角为159°45′00.99″;再根据该墩台的布置夹角90°、偏距2.506m而计算得到的墩台的中心A在桥梁施工坐标系中的平面坐标(2827626.4169,471054.3999),以及墩台纵轴的方位角159°45′00.99″;
(4)先通过墩台的中心坐标(0,0)和平面坐标(2827626.4169,471054.3999)来建立墩台的独立坐标系与桥梁施工坐标系间的转换关系,然后再计算得到转换参数X方向平移量为2827626.4169、Y方向平移量471054.3999、旋转角度为159°45′00.99″和缩放比例为1;
(5)再利用转换参数,将墩台的各部位特征点的独立坐标系中的平面坐标(xi,yi)转换成桥梁施工坐标系中的实际坐标(Xi,Yi),如图3所示,具体为CT-01(2827630.2853,471057.6627)、CT-02(2827627.2395,471049.4066)、CT-03(28276275.5943,471059.3933)、CT-04(28276272.5485,471051.1372)、Z-01(2827629.0010,471057.0706)、Z-02(2827627.8242,471053.8808)、Z-03(2827626.6474,471050.6909)、Z-04(2827626.1864,471058.1090)、Z-05(2827625.0096,471054.9191)、Z-06(2827623.8328,471051.7292);
(6)将桥梁中其他的墩台均按上述步骤(1)-(5),计算得到每一个墩台各部位特征点在桥梁施工坐标系下的实际坐标。
实施例2
一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,包括以下步骤:
①以墩台中心B为原点,以墩台纵轴为X轴、横轴为Y轴,以大里程方向为X轴正向,建立墩台的独立坐标系;
②墩台承台部分设计数据如图4所示,该承台的形状比较特殊不是以墩台中心为中心对称的,无法设计通用的计算公式来自动计算其特征点的坐标,所以需要人工量算各承台角点在墩台独立坐标系下的平面坐标后录入到程序中,最终结果如图5所示;CT-01(2,2)、CT-02(2,-2)、CT-03(0,-2)、CT-04(0,-5)、CT-05(-3,-5)、CT-06(-3,5)、CT-07(0,5)、CT-08(0,2);
③先根据墩台中心B在线路中的里程值148855.573m和线路平曲线参数,计算得到线路设计线里程处在桥梁施工坐标系中的平面坐标(2827658.0358,471045.4540)和切线方位角159°54′24.11″;
④再根据该墩台的布置夹角90°、偏距2.506m而计算得到的墩台的中心B在桥梁施工坐标系中的平面坐标(2827657.1749,471043.1005),以及墩台纵轴的方位角159°54′24.11″;
⑤先通过墩台的中心坐标(0,0)和平面坐标(2827657.1749,471043.1005)来建立墩台的独立坐标系与桥梁施工坐标系间的转换关系,然后再计算得到转换参数X方向平移量为2827657.1749、Y方向平移量471043.1005、旋转角度为159°54′24.11″和缩放比例为1;再利用转换参数,将墩台的各部位特征点的独立坐标系中的平面坐标(xi,yi)转换成桥梁施工坐标系中的实际坐标(Xi,Yi),如图6所示,具体为CT-01(2827656.0182,471041.3940)、CT-02(2827657.3924,471045.1506)、CT-03(2827659.2707,471044.4635)、CT-04(2827660.3014,471047.2809)、CT-05(2827663.1188,471046.2502)、CT-06(2827659.6833,471036.8589)、CT-07(2827656.8659,471037.8895)、CT-08(2827657.8965,471040.7069);
⑥桥梁中的所有墩台重复①-⑤的过程,计算得到桥梁中每一个墩台各部位特征点在施工坐标系下的平面坐标。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,用以解释本发明,并非用于限定本发明的保护范围,因此,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种快速计算桥梁施工放样坐标的方法,其特征在于:步骤如下:
(1)以其中一个墩台的中心为原点,以墩台纵轴为X轴、横轴为Y轴,以大里程方向为X轴正向,建立该墩台的独立坐标系,其中墩台的中心坐标(0,0);
(2)根据该墩台的设计尺寸,分别计算其各部位特征点在独立坐标系中的平面坐标(xi,yi);
(3)计算墩台的中心在桥梁施工坐标系中的平面坐标(X0,Y0),以及墩台纵轴的方位角;
(4)利用转换参数,将墩台的各部位特征点的独立坐标系中的平面坐标(xi,yi)转换成桥梁施工坐标系中的实际坐标(Xi,Yi);
(5)将桥梁中其他的墩台均按上述步骤(1)-(4),计算得到每一个墩台各部位特征点在桥梁施工坐标系下的实际坐标。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)中所述墩台的各部位特征点在独立坐标系中的坐标是根据设计数据自动计算得到的,或是通过人工量算得到的。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(3)中墩台的中心在桥梁施工坐标系中的平面坐标是先根据墩台中心在线路中的里程值K和线路平曲线参数,计算得到线路设计线里程处在桥梁施工坐标系中的平面坐标和切线方位角;再根据该墩台的布置夹角、偏距而计算得到的。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(4)中转换参数是先通过墩台的中心点的中心坐标(0,0)和平面坐标(X0,Y0)来建立墩台的独立坐标系与桥梁施工坐标系间的转换关系,然后再计算得到转换参数。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤(4)中转换参数是指横向平移量、纵向平移量、旋转角度和缩放比例。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:所述缩放比例为1,横向平移量、纵向平移量是通过线路正算的方式得到墩台的中心的桥梁施工坐标系中的平面坐标(X0,Y0)来确定的,旋转角度根据墩台的中心方位角来确定的。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述墩台的各部位特征点包括桩基、承台、承台角点。
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