CN114541264A - 一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法 - Google Patents

一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法 Download PDF

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Abstract

一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法，涉及施工测量技术领域，其包括如下步骤：在预拼装场匹配控制网坐标系；组装测量定位劲性骨架和索导管，并测量劲性骨架底面四个角点的坐标；将匹配控制网坐标系下的坐标，转化为施工控制网坐标系下的坐标；在主塔施工面放样出劲性骨架底面四个角点的位置；将劲性骨架吊装至主塔施工面，使劲性骨架底口四角点和四个对应的放样点重合，索导管定位完成。本申请将索导管的定位转化为劲性骨架的定位，且先在地面对索导管在劲性骨架内的位置进行精确定位，可减小误差，提高测量定位效率。因此，本申请可以解决索导管的测量定位精度难以保证，以及测量效率低的问题。

Description

一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法
技术领域
本申请涉及施工测量技术领域，特别涉及一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法。
背景技术
随着技术的发展，桥梁跨度越来越大，现阶段大跨径桥梁主要以斜拉桥为主。斜拉桥建设测量过程中，最大难点就是塔柱上索导管的精确安装测量，索导管锚固点和出塔点精度要求到达3mm。为了保证斜拉索顺利穿过索导管，及斜拉索不摩擦索导管内壁，更为重要的是要保证索导管角度满足设计要求。由于斜拉桥塔柱高度高，距离岸边较远，很难在塔柱施工面上直接对索导管的安装点进行精确的测量定位。导致在安装索导管时，一是索导管的精度难以保证，特别是索导管角度要达到设计精度很困难，第二就是索导管测量定位效率极低。
发明内容
本申请实施例提供一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法，以解决斜拉桥索导管的精确安装测量中，索导管的测量定位精度难以保证，以及测量效率低的问题。
一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其包括：
S1、在预拼装场地埋设三个控制点，以其中一个控制点为坐标原点，所述坐标原点与另一个控制点的连线为x轴，建立右手坐标系，并在z轴方向建立高程系统，形成匹配控制网坐标系；
S2、通过匹配控制网坐标系组装劲性骨架，组装完后，在劲性骨架内精确定位并固定索导管，精确测量劲性骨架底面四个角点和顶面每条边的中心点的坐标，作为现场测量的定位测量点；
S3、将匹配控制网坐标系转化为施工控制网坐标系下的坐标；
S4、在主塔施工面加密控制点，根据施工控制网坐标系，在主塔施工面放样出劲性骨架底面四个角点的位置；
S5、将劲性骨架吊装至主塔施工面，使劲性骨架底面四个角点与四个放样点重合；
S6、调整劲性骨架，使其顶面每条边的中心点坐标误差值满足设计要求，且使索导管的偏差值满足规范要求，索导管定位完成。
进一步的，所述步骤S1中，匹配控制网坐标系中每个控制点三维坐标的精度保证在2mm内。
进一步的，将两节段索导管固定在劲性骨架内，所述劲性骨架为立方体框架，其在竖直方向具有一个平面，且该平面与所述立方体的一组相对侧面平行，将立方体框架等分为两部分，两节段所述索导管位于所述平面的两侧。
进一步的，所述步骤S2还包括，将索导管的外侧壁与劲性骨架焊接固定。
进一步的，所述步骤S3中，同时根据匹配控制网坐标系的坐标原点与施工控制网坐标系的坐标原点之间的平移值、以及两个坐标系之间的旋转角进行坐标系转换。
进一步的，所述步骤S4中，所述加密控制点包括加密平面控制点和加密高程控制点。
进一步的，在主塔处于″零″状态时，采用天顶投点法加密平面控制点，采用天顶测距法加密高程控制点。
进一步的，所述步骤S5中，保证劲性骨架在吊装过程中不发生变形。
进一步的，所述步骤S6中，设计要求指的是，劲性骨架顶面每条边的中点的坐标值及高程与设计值的误差值均小于等于3mm；
所述步骤S6还包括，将劲性骨架顶面每条边的中点的坐标值及高程与设计值进行对比，当误差值均小于等于3mm，满足设计要求。
进一步的，所述步骤S6中，规范要求指的是，索导管的锚固点和出塔点的偏差值均小于等于3mm；
所述步骤S6还包括，通过全站仪复核索导管的锚固点和出塔点的偏差值，偏差值均小于等于3mm时，满足规范要求，索导管定位完成。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法，将索导管精确定位且固定在劲性骨架内，此时，索导管与进行骨架连接为整体，因此索导管的定位转化为劲性骨架的定位，该方法简单快速，定位效率高，且劲性骨架顶面每条边的中心点坐标误差值满足设计要求，索导管的偏差值满足规范要求，进一步保证了索导管的精确定位。并且，在预拼装场地建立匹配控制网坐标，先在地面对索导管在劲性骨架内的位置进行精确定位，可减小误差，且测量更方便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例斜拉桥索导管一体化测量定位方法的流程图；
图2为本申请实施例中的匹配控制网坐标系。
图3为本申请实施例中索导管安装于劲性骨架内的整体结构示意图。
附图标记：
1、劲性骨架；2、索导管。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其能解决斜拉桥索导管的精确安装测量中，索导管的测量定位精度难以保证，以及测量效率低的问题。
如图1所示，一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其中，每根索导管2分为多节段，分别对每节段索导管2进行测量定位，其包括以下步骤：
S1、在预拼装场地埋设三个控制点，以其中一个控制点为坐标原点，所述坐标原点与另一个控制点的连线为x轴，建立右手坐标系，并在z轴方向建立高程系统，形成匹配控制网坐标系。
S2、通过匹配控制网坐标系组装劲性骨架1，组装完后，在劲性骨架1内精确定位并固定索导管2，精确测量劲性骨架1底面四个角点和顶面每条边的中心点的坐标，作为现场测量的定位测量点。
S3、将匹配控制网坐标系转化为施工控制网坐标系下的坐标。
S4、在主塔施工面加密控制点，根据施工控制网坐标系，在主塔施工面放样出劲性骨架1底面四个角点的位置。
S5、将劲性骨架1吊装至主塔施工面，使劲性骨架1底面四个角点与四个放样点重合。
S6、调整劲性骨架1，使其顶面每条边的中心点坐标误差值满足设计要求，且使索导管2的偏差值满足规范要求，索导管2定位完成。
具体的，上述步骤S1中，匹配控制网坐标系的坐标原点，可以为预拼装场地的场地中心，充分利用预拼装场地的已知控制点坐标和空间，提升测量效率。同时，为了简化后续匹配控制网坐标系和施工控制网坐标坐标系的转换，匹配控制网坐标系可以采用主塔里程坐标系，匹配控制网坐标系的坐标原点的x轴坐标值为主塔里程，y轴坐标值为0。高程系统可以根据″索导管2出塔口设计高程+0.2m”为三个控制点的起算点。
具体的，在上述步骤S2中，劲性骨架1的底面位于匹配控制网坐标系的xoy平面，劲性骨架1的顶面平行于匹配控制网坐标系的xoy平面。劲性骨架1可以由10～20号型钢焊接而成，劲性骨架1的高度、结构尺寸需根据主塔的塔柱尺寸、主塔施工面的混凝土面高程和索导管2的锚固点高程来确定。
进一步的，如图2所示，在上述步骤S1中，三个控制点可以为等边三角形或者三个点之间的距离大概相等。采用边角网对三个控制点的坐标进行测量定位，可评定误差和精度，同时，可方便后续中全方位地对索导管2进行精确。
进一步的，匹配控制网坐标中每个控制点的三维坐标的精度保证在2mm内。该步骤可提高后续步骤中，索导管2在劲性骨架1中的定位精度。
进一步的，上述步骤S2还包括，将两节段索导管2安装在劲性骨架1内，劲性骨架1为立方体框架，其在竖直方向具有一个平面，且该平面与所述立方体的一组相对侧面平行，将立方体框架等分为两部分，两节段索导管2位于所述平面两侧。
具体的，上述竖直方向指的是匹配控制网坐标系的z轴方向。
具体的，上述劲性骨架1内的每节段索导管2的坐标，应根据设计值来确定。在本申请实施例中，同时对两节段索导管2进行测量定位，可提高索导管2的测量定位速率。
进一步的，如图3所示，在上述步骤S2中，将索导管2的外侧壁与劲性骨架1焊接固定。
具体的，索导管2的外侧壁与劲性骨架1中的杆件焊接连接，以免在吊装劲性骨架1的过程中，索导管2发生滑动或偏位，从而保证了索导管2定位的精度。
进一步的，在上述步骤S2中，在匹配控制网坐标系中埋设的两个控制点或三个控制点架设全站仪，利用全站仪精确定位并组装劲性骨架1，并测量索导管2的锚固点和出塔中心点的三维坐标，对索导管2精确定位。
进一步的，上述步骤S3中，同时根据匹配控制网坐标系的坐标原点与施工控制网坐标系的坐标原点之间的平移值、以及两个坐标系之间的旋转角进行坐标系转换。
具体的，匹配控制网坐标系与施工控制网坐标系的坐标转换，可采用如下公式：
Figure BDA0003515434070000061
在上述公式中，x0、y0为两个坐标系的坐标原点之间的x、y方向的平移值；z0为两个坐标系的坐标原点在高程上(即为z轴方向)的平移值；β为两个坐标系之间的旋转角；x1、y1、z1为匹配控制网坐标系中的坐标值；x、y、z为计算所得施工控制网坐标系中的坐标值。
同时考虑两个坐标系的坐标原点在x、y、z三个方向上的平移值，可减少坐标转换时所产生的误差，提高测量定位精度。
进一步的，上述步骤S4中，加密控制点包括加密平面控制点和加密高程控制点。
具体的，利用已知控制点，在主塔施工面加密控制点，并在加密控制点架设全站仪，放样出劲性骨架1底面四个角点的位置。
进一步的，在上述加密控制点的步骤中，主塔处于″零″状态时，采用天顶投点法加密平面控制点，采用天顶测距法加密高程控制点。
具体的，主塔处于″零″状态，指的是主塔处于不晃动的稳定状态，可消除因电梯、塔吊、吊装物等因素导致主塔晃动，对索导管2的测量定位准确性的影响。主塔的″零″状态可根据主塔的塔柱随着日照变形观测数据分析确定。
进一步的，在上述步骤S5中，在吊装过程中保证劲性骨架1不发生变形，可提高其后续定位的精度，从而提高索导管2的定位精度。
进一步的，在上述步骤S6中，设计要求指的是，劲性骨架1顶面每条边的中点的坐标值及高程与设计值的误差值均小于等于3mm。
上述步骤S6还包括，将劲性骨架1顶面每条边的中点的坐标值及高程与设计值进行对比，当误差值均小于等于3mm，满足设计要求。
具体的，在对劲性骨架1定位的过程中，利用劲性骨架1顶面每条棱边的中心点与设计值的误差，使索导管2初步定位。应保证劲性骨架1顶面每条棱边的中心点与设计值小于等于3mm，如果劲性骨架1顶面每条棱边的中心点与设计值大于3mm，则需要对劲性骨架1的位置进行调整，直至劲性骨架1的顶面每条棱边的中心点与设计值的误差小于3mm。
进一步的，在上述步骤S6中，规范要求指的是，索导管2的锚固点和出塔点的偏差值均小于等于3mm。
上述步骤S6还包括，通过全站仪复核索导管2的锚固点和出塔点的偏差值，偏差值均小于等于3mm时，满足规范要求，索导管2定位完成。若不满足规范要求，则调整劲性骨架1的位置，直至满足规范要求，索导管2定位完成。该过程可实现对索导管2的精确定位，保证索导管2的角度精度。
可知道的是，本申请实施例的索导管2精确定位并固定于劲性骨架1内，保证了劲性骨架1的测量定位精度，也就保证了索导管2的测量定位精度。并且，在这种高空作业的情况下，受风力荷载等因素的影响，劲性骨架1的调整更方便快捷。
本申请实施例的具体操作步骤如下所示：
第一步、如图2所示，在劲性骨架1和索导管2的预拼装场地建立匹配控制网。在预拼装场地布设3个控制点：JM1、JM2和JM3，三个控制点之间的距离为60m左右，以控制点JM1为坐标原点，以控制点JMI与控制点JM2的连线为x轴方向，建立右手坐标系，其中控制点JM1与定位主塔墩x向的距离为30m，y向的距离为0m。在z轴方向建立高程系统，假定控制点JM1的高程值为主塔施工面上的混凝土面的高程值。采用边角网对三个控制点JM1、JM2和JM3进行测量定位，控制点的点位精度需确保2mm内。
第二步、在预拼装场地进行劲性骨架1和索导管2的组装定位测量。如图3所示，首先拼装劲性骨架1，在两个控制点JM1、JM2架设全站仪，或在三个控制点JM1、JM2和JM3架设全站仪，利用全站仪精确定位并组装劲性骨架1。劲性骨架1的具体结构尺寸根据塔柱尺寸、上一节劲性骨架1的结构形式及索导管2的设计图纸确定。待劲性骨架1组装完成后，利用上述全站仪测量索导管2锚固点和出塔中心点三维坐标，在劲性骨架1上精确定位索导管2，并与劲性骨架1的杆件焊接牢固。索导管2定位精度保证在2mm内。最后精确测量劲性骨架1的底面四个角点及顶面每条棱边的中心点的三维坐标值，作为现场测量定位测量点。
第三步、根据上述公式，将匹配控制网坐标系转换为施工控制网坐标系。
第四步、当主塔处于″零″状态时，在主塔施工面加密测量控制点，采用全站仪天顶投点法加密平面控制点，采用全站仪天顶测距法加密高程控制点。主塔的稳定状态可根据主塔的塔柱随着日照变形观测数据分析确定。根据施工控制网坐标系下的坐标值，在加密控制点处放置全站仪，并利用全站仪在主塔施工面的混凝土面放样出劲性骨架1的底面四个角点，并根据实测高程值调整放样点的高程值至设计高程值。
第五步、将索导管2及劲性骨架1整体吊装至主塔施工面，使劲性骨架1底面的四个角点和四个放样点重合，吊装过程需确保劲性骨架1不发生变形。
第六步、调整劲性骨架1，使劲性骨架1的顶面每条棱边的中心点的三维坐标值，并与设计值进行对比，当劲性骨架1的顶面每条棱边的中心点的三维坐标值与设计值的误差值小于等于3mm时，索导管2初步定位完成，若差值大于3mm，则调整劲性骨架1的位置，直至差值小于等于3mm。当劲性骨架1的顶面每条棱边的中心点的三维坐标值与设计值的误差值小于等于3mm时，复核索导管2的锚固点和出塔点的偏差值是否均满足小于等于3mm的满足规范要求，若满足规范要求，则索导管2定位完成，若不满足规范要求，则调整劲性骨架1的位置，直至满足规范要求，索导管2定位完成。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。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申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于，包括：
S1、在预拼装场地埋设三个控制点，以其中一个控制点为坐标原点，所述坐标原点与另一个控制点的连线为x轴，建立右手坐标系，并在z轴方向建立高程系统，形成匹配控制网坐标系；
S2、通过匹配控制网坐标系组装劲性骨架(1)，组装完后，在劲性骨架(1)内精确定位并固定索导管(2)，精确测量劲性骨架(1)底面四个角点和顶面每条边的中心点的坐标，作为现场测量的定位测量点；
S3、将匹配控制网坐标系转化为施工控制网坐标系下的坐标；
S4、在主塔施工面加密控制点，根据施工控制网坐标系，在主塔施工面放样出劲性骨架(1)底面四个角点的位置；
S5、将劲性骨架(1)吊装至主塔施工面，使劲性骨架(1)底面四个角点与四个放样点重合；
S6、调整劲性骨架(1)，使其顶面每条边的中心点坐标误差值满足设计要求，且使索导管(2)的偏差值满足规范要求，索导管(2)定位完成。
2.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：所述步骤S1中，匹配控制网坐标系中每个控制点三维坐标的精度保证在2mm内。
3.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：将两节段索导管(2)固定在劲性骨架(1)内，所述劲性骨架(1)为立方体框架，其在竖直方向具有一个平面，且该平面与所述立方体的一组相对侧面平行，将立方体框架等分为两部分，两节段所述索导管(2)位于所述平面的两侧。
4.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：所述步骤S2还包括，将索导管(2)的外侧壁与劲性骨架(1)焊接固定。
5.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：所述步骤S3中，同时根据匹配控制网坐标系的坐标原点与施工控制网坐标系的坐标原点之间的平移值、以及两个坐标系之间的旋转角进行坐标系转换。
6.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述加密控制点包括加密平面控制点和加密高程控制点。
7.如权利要求6所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：在主塔处于″零″状态时，采用天顶投点法加密平面控制点，采用天顶测距法加密高程控制点。
8.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：所述步骤S5中，保证劲性骨架(1)在吊装过程中不发生变形。
9.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：所述步骤S6中，设计要求指的是，劲性骨架(1)顶面每条边的中点的坐标值及高程与设计值的误差值均小于等于3mm；
所述步骤S6还包括，将劲性骨架(1)顶面每条边的中点的坐标值及高程与设计值进行对比，当误差值均小于等于3mm，满足设计要求。
10.如权利要求1所述的斜拉桥索导管一体化测量定位方法，其特征在于：所述步骤S6中，规范要求指的是，索导管(2)的锚固点和出塔点的偏差值均小于等于3mm；
所述步骤S6还包括，通过全站仪复核索导管(2)的锚固点和出塔点的偏差值，偏差值均小于等于3mm时，满足规范要求，索导管(2)定位完成。
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