CN116049949A - 一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法 - Google Patents

一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法 Download PDF

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唐清华
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梁奇
刘成龙
邢天明
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Abstract

本发明公开了一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法，具体为：对高铁无砟轨道轨排高程位置监控，测量得到这些点的绝对高程，并记录对应的现场工况情况；基于某一基准工况下的轨顶设计高程，计算轨排精调时工况下的轨排设计高程；计算高程工作基点与轨排设计高程在同一工况下的设计高差；根据设计高差进行轨排高程位置的精调测控；在轨道轨顶每隔5m各选取一个检测点进行高程测量，并将相邻点间的实测高差与设计高差作较差进行对比，分析轨道的高低平顺性。本发明解决了大跨度斜拉桥上高程多值性、轨排设计高程受温度荷载影响变化、全站仪设站精度低、电子水准仪无法整平测量等问题，从而极大地提高了工作效率，降低了工作成本。

Description

一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法
技术领域
本发明属于高速铁路无砟轨道精调技术领域，特别涉及一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法。
背景技术
高速铁路无砟轨道工程是铁路工程施工的重难点，具有技术标准高、质量要求严、施工精度高等特点。通常，当高速铁路桥梁跨度超过300m时，选用大跨度斜拉桥，但由于斜拉桥结构复杂，各构件之间力学传递机理复杂，主梁竖向线形易受温度、荷载影响产生复杂的变形。这样一来桥上CPⅢ点的高程会随主梁结构变化而变化，导致其高程存在多值性，无法满足无砟轨道施工自由设站测量的精度要求，使桥上轨道的精调施工无法进行。而大跨度斜拉桥上铺设无砟轨道将是未来的发展趋势，因此，如何在大跨度斜拉桥上进行无砟轨道轨排高程位置的测控，使得高铁轨道高低平顺性满足规范要求是无砟轨道铺设过程中的主要技术难题。
发明内容
为在轨排精调是无需使用CPIII控制网进行自由设站测量，且在精调过程中不需考虑温度与荷载的影响，从而提高轨排高程测控精度，提升作业效率，降低工作成本。本发明提供一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法。
本发明的一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法，包括以下步骤：
步骤1：在主桥梁面上沿桥面中心线布设若干个轨排工具轨轨顶高程测控工作基点，选择气象条件较好的天气下，测量得到这些点的绝对高程，并记录对应的现场工况情况(温度、荷载等)。
步骤2：基于某一基准工况下的轨顶设计高程，计算轨排精调时工况下的轨排设计高程；
步骤3：计算高程工作基点与轨排设计高程在同一工况下的设计高差。
步骤4：根据步骤3中的设计高差进行轨排高程位置的精调测控。
步骤5：在轨道轨顶每隔5m各选取一个检测点进行高程测量，并将相邻点间的实测高差与设计高差作较差进行对比，分析轨道的高低平顺性。
上述步骤2具体为：
S21假设轨排精调时的梁体温度为t℃。
S22根据某一基准温度t0℃和重量荷载时轨排测控点P点的设计高程Hp(t0)，利用桥梁有限元模型，按照实际桥梁的温度和重量荷载，计算该点在温度为t℃时的竖向变形量ΔH1，进而求得温度为t℃时点P的施工高程Hp(t)。
S23假定高程工作基点O在温度为t1℃时测量的高程值为HO(t1)，利用桥梁有限元模型，按照实际桥梁的温度和重量荷载，计算该点在温度为t℃时的竖向变形量ΔH2，进而求得温度为t℃时点O的高程HO(t)。
S24得到PO两点间的设计高差为：H'PO＝HO(t)-Hp(t)。
本发明的有益技术效果为：
本发明解决了大跨度斜拉桥上CPIII高程多值性、轨排设计高程受温度荷载影响变化、全站仪设站精度低、电子水准仪无法整平测量等突出问题，从而极大地提高了工作效率，降低了工作成本。
附图说明
图1为本发明轨排高程位置测控方法流程示意图。
图2为本发明轨排高程位置测控方法测量原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：在主桥梁面上沿桥面中心线布设若干个轨排工具轨轨顶高程测控工作基点，选择气象条件较好的天气下，测量得到这些点的绝对高程，并记录对应的现场工况情况(温度、荷载等)。
步骤2：基于某一基准工况下的轨顶设计高程，计算轨排精调时工况下的轨排设计高程；
步骤3：计算高程工作基点与轨排设计高程在同一工况下的设计高差。
步骤4：根据步骤3中的设计高差进行轨排高程位置的精调测控。
步骤5：在轨道轨顶每隔5m各选取一个检测点进行高程测量，并将相邻点间的实测高差与设计高差作较差进行对比，分析轨道的高低平顺性。
本发明不同与传统方法中的绝对高程测控，即不需要通过全站仪自由设站测量，而是在主桥梁面上布设若干个轨排工具轨轨顶高程测控工作基点，然后通过计算相同工况下的工作基点高程和轨排测控点高程间的高差即“设计高差”，并通过精密水准仪实测工作基点与轨排测控点间的高差，进而指导轨排竖向精调。
在进行高程工作基点布设前，首先对桥梁进行模态分析，了解桥梁在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，进而预测桥梁受外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。在进行模态分析时，可以采用振型参与质量系数来确定桥梁结构各阶振型模态的贡献情况，并基于此来探究高程工作基点的布设位置。
而后由于跨度斜拉桥桥面高程受温度、日照等外界环境因素的影响是非常显著的，即在不同的温度、日照等外界环境因素下，桥面各点的高程具有多值性，因此轨定的设计高程在不同的温度和荷载下是不同的，而设计文件中的设计高程通常是基于某一基准工况下的值，因此需要计算出轨排精调时工况下轨排的实际“设计高程”，并计算出其与高程工作基点间的相对高差及“设计高差”。
施工时，使用无自动安平装置的光学精密水准仪实测各个轨排测控点与其附近高程工作基点的高差，并计算其与“设计高差”的较差，并做精确调整。
由图2可知本发明的“相对高程”测控方法中，假设P点为轨排测控点，O点为其附近的高程工作基点。首先在P点附近架设精密光学水准仪，通过精密光学水准仪实测PO两点间的实测高差HPO，然后与PO点间的“设计高差”H'PO相减，得到：
ΔH＝HPO-H′PO
其中：ΔH即为P点处轨排的竖向精调量。

Claims (2)

1.一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在主桥梁面上沿桥面中心线布设若干个轨排工具轨轨顶高程测控工作基点，选择气象条件较好的天气下，测量得到这些点的绝对高程，并记录对应的现场工况情况；
步骤2：基于某一基准工况下的轨顶设计高程，计算轨排精调时工况下的轨排设计高程；
步骤3：计算高程工作基点与轨排设计高程在同一工况下的设计高差；
步骤4：根据步骤3中的设计高差进行轨排高程位置的精调测控；
步骤5：在轨道轨顶每隔5m各选取一个检测点进行高程测量，并将相邻点间的实测高差与设计高差作较差进行对比，分析轨道的高低平顺性。
2.根据权利要求1所述的一种高铁大跨度斜拉桥上无砟轨道轨排高程位置测控方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
S21假设轨排精调时的梁体温度为t℃；
S22根据某一基准温度t0℃和重量荷载时轨排测控点P点的设计高程Hp(t0)，利用桥梁有限元模型，按照实际桥梁的温度和重量荷载，计算该点在温度为t℃时的竖向变形量ΔH1，进而求得温度为t℃时点P的施工高程Hp(t)；
S23假定高程工作基点O在温度为t1℃时测量的高程值为HO(t1)，利用桥梁有限元模型，按照实际桥梁的温度和重量荷载，计算该点在温度为t℃时的竖向变形量ΔH2，进而求得温度为t℃时点O的高程HO(t)；
S24得到PO两点间的设计高差为：H'PO＝HO(t)-Hp(t)。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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