CN116657507A - 一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置 - Google Patents

一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置 Download PDF

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彭应川
薛其林
张凯歌
邱景奎
侯澳星
闫彬
许明松
金春雷
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Abstract

本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置，该顶推桥梁结构自适应纠偏方法包括以下步骤：获取顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标；根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量；基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，修正桥梁结构的偏移。本方案能够解决现有技术中针对大、长型桥梁，现有技术中做通长标记线或在各顶推临时墩处设观测点较为繁琐，影响施工进度，且人力成本较高的问题。

Description

一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置
技术领域
本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置。
背景技术
步履式多点顶推施工工艺多应用与梁底为复杂竖曲线的大、长型桥梁。施工过程中，若顶推设备安装位置偏差，或梁底与顶推滑移面摩擦力不一致发生相对滑动，或结构两侧的顶推力大小不同或作用不同步等，都会使梁体产生横向偏位。横向偏位严重时不但会影响后续梁段的拼装精度，还会使原支撑位置偏离导致局部屈服甚至有倾覆的风险。可见桥梁顶推过程中横向偏位监测尤为重要。
传统监测方法包括标记线法或观测点法，通过多个测点采集被顶推部件多个点的坐标，从而确定被顶推部件的偏移。
但是，针对大、长型桥梁，现有技术中做通长标记线或在各顶推临时墩处设观测点较为繁琐，影响施工进度，且人力成本较高。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置，能够解决现有技术中针对大、长型桥梁，现有技术中做通长标记线或在各顶推临时墩处设观测点较为繁琐，影响施工进度，且人力成本较高的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一方面，本发明提供一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法，包括以下步骤：
获取顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标；
根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量；
基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，修正桥梁结构的偏移。
在一些可选的方案中，所述的根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，包括：
根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标和实时平面坐标，确定桥梁结构纵向线两端的横向偏位量；
桥梁结构纵向线两端的横向偏位量和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量。
在一些可选的方案中，根据公式Δy1＝Y1-Y01和Δy2＝Y2-Y02，确定桥梁结构纵向线两端的横向偏位量，其中，Y1为桥梁结构前端的实时横向坐标，Y01为桥梁结构前端的初始横向坐标，Δy1为桥梁结构前端的横向偏位量，Y2为桥梁结构尾端的实时横向坐标，Y02为桥梁结构尾端的初始横向坐标，Δy2为桥梁结构尾端的横向偏位量。
在一些可选的方案中，根据公式 确定桥梁结构在第i个横向顶推设备处的横向偏位量ΔyDi，X1为桥梁结构前端的实时纵向坐标，X2为桥梁结构尾端的实时纵向坐标，XDi为第i个横向顶推设备的纵向坐标。
在一些可选的方案中，在基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，修正桥梁结构的偏移时，当任一横向顶推设备处的横向偏位量到达梁体容许横向偏位量，则执行修正桥梁结构的偏移步骤。
在一些可选的方案中，梁体容许横向偏位量为规范容许偏移量限值或者顶推设备的容许纠偏能力值。
在一些可选的方案中，在修正桥梁结构的偏移时，若所有横向顶推设备处的横向偏位量小于等于桥梁结构容许误差，则停止修正。
另一方面，本发明还提供一种顶推桥梁结构自适应纠偏装置，用于执行上述任一项所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，包括：
两个坐标监测单元，分别用于设在桥梁结构纵向线的两端，用于获取顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标；
多个横向顶推设备，分别用于设在沿纵桥向设置的临时支墩上；
控制模块，其用于根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，并基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，控制横向顶推设备修正桥梁结构的偏移。
在一些可选的方案中，所述横向顶推设备包括两个横向顶推单元，分别用于设在桥梁结构横向方向的两侧。
在一些可选的方案中，坐标监测单元采用无线测控全站仪。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置，将桥梁结构在顶推过程中的测点优化布置，仅仅需要在桥梁结构纵向线的两端分别设置一个坐标监测单元，即可实现获取各个横向顶推设备所在位置桥梁结构的偏移量，利用横向顶推设备就可以实现桥梁结构在纵向顶推过程中的纠偏，简化了检测点设置，可降低成本，提高施工效率。结合控制系统，自动采集顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标，并计算桥梁结构的偏移量，并自动控制横向顶推设备的顶推两，可实现桥梁结构的自适应纠偏。
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为本发明实施例中顶推桥梁结构自适应纠偏方法的测点位置布置示意图；
图2为本发明实施例中顶推桥梁结构自适应纠偏方法的流程图。
图中：1、主梁；2、导梁；3、临时支墩。
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。
以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
图1为本发明实施例中顶推桥梁结构自适应纠偏方法的测点位置布置示意图；图2为本发明实施例中顶推桥梁结构自适应纠偏方法的流程图。如图1和2所示，一方面，本发明提供一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法，包括以下步骤：
本例中，桥梁结构包括主梁1和导梁2，桥梁结构在多个顺桥向间隔设置的临时支墩3上顺桥向移动。
S0：首先布置坐标监测单元位置：顺桥向，在导梁2的端头布置测点1，即第一个坐标监测单元；主梁1尾端布置测点2，即第二个坐标监测单元，测点1和测点2分别位于桥梁结构纵向线两端。主梁1定位拼装完成后顶推前，测量测点1和测点2平面桥位坐标初始值记为(X01，Y01)，(X02，Y02)。设顶推桥跨顺桥向共i台横向顶推设备，i＝1，2，……,n。确定各临时墩上顶推设备中心处顺桥向坐标值(XD1，XD2，……，XDn)。测点及临时墩布置参见图1。本例中，测点1和测点2布置在桥梁结构的同一纵向线上，最好是布置在中轴线上，当然也可以步骤在桥梁结构的任意位置，但在计算前需将检测到的坐标数据根据位置关系换算成中中轴线或同一纵向线上两点的坐标，方便后续计算。
S1：获取顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标。
具体地，对桥梁横向偏位测点进行自动实时跟踪测量，得到桥梁结构纵向线两端测点1和测点2在顶推的实时平面桥位坐标(X1，Y1)，(X2，Y2)。自动实时跟踪测量采用无线测控全站仪-SX-LK10全站仪无线测控采样仪，通过编制动态自动追踪程序对横向偏位测点进行自动实时跟踪测量，并将实测数据通过无线4G网络传输至指定IP和端口，集成至控制模块-智能监测系统。测点坐标自动实时获取并传输至指定IP和端口的方式并不唯一，还包括一些工程高精度定位设备，如北斗远程位移监测设备。
S2：根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量。
本例中，当(X1-XDi)∈[0,X1-X2]时，表示桥梁结构在该区间顶推施工。以下算法成立，若超出该范围表示桥梁未在该区间顶推施工。
步骤S2具体包括：
S21：根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标和实时平面坐标，确定桥梁结构纵向线两端的横向偏位量。
根据公式Δy1＝Y1-Y01和Δy2＝Y2-Y02，确定桥梁结构纵向线两端的横向偏位量，其中，Y1为桥梁结构前端的实时横向坐标，Y01为桥梁结构前端的初始横向坐标，Δy1为桥梁结构前端的横向偏位量，Y2为桥梁结构尾端的实时横向坐标，Y02为桥梁结构尾端的初始横向坐标，Δy2为桥梁结构尾端的横向偏位量。
S22：桥梁结构纵向线两端的横向偏位量和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量。
根据公式确定桥梁结构在第i个横向顶推设备处的横向偏位量ΔyDi，X1为桥梁结构前端的实时纵向坐标，X2为桥梁结构尾端的实时纵向坐标，XDi为第i个横向顶推设备的纵向坐标。
S3：基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，修正桥梁结构的偏移。
在一些可选的实施例中，在基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，修正桥梁结构的偏移时，当任一横向顶推设备处的横向偏位量到达梁体容许横向偏位量，则执行修正桥梁结构的偏移步骤。
梁体容许横向偏位量为规范容许偏移量限值或者顶推设备的容许纠偏能力值。
具体地，根据规范容许偏移量限值和顶推设备的容许纠偏能力值的最小值确定梁体容许横向偏位量Δy0。顶推过程中，当ΔyDi超出[-Δy0,Δy0]范围时或需要调整梁体姿态拼装下一梁段时，开始准备纠偏动作，各顶推设备横向纠偏指令按-ΔyDi实施。
在纵向顶推桥梁结构时，无法同步进行修正桥梁结构的偏移。需要将修正桥梁结构的偏移后才能继续进行桥梁结构的纵向顶推。本方案中当任一横向顶推设备处的横向偏位量到达梁体容许横向偏位量，才执行修正桥梁结构的偏移步骤，这样的设计可以提高施工效率，避免频繁的调整横向偏差。
在一些可选的实施例中，在修正桥梁结构的偏移时，若所有横向顶推设备处的横向偏位量小于等于桥梁结构容许误差，则停止修正。
本例中，根据规范要求确定横向顶推设备停止纠偏的桥梁结构容许误差为δy0，当ΔyDi∈[-δy0,δy0]时，横向顶推设备设备纠偏动作。横向顶推设备有一定的误差，当桥梁结构的偏移量小于桥梁结构容许误差时，就很难通过横向顶推设备再去调整，而且此时桥梁结构的偏移量也不会影响施工安全。当ΔyDi∈[-δy0,δy0]时，横向顶推设备设备纠偏动作，可提高作业效率。
本来，将以上纠偏方法内置智能监测系统中，根据现场实时自动测量数据反馈，自动识别各临时墩上方设置的横向顶推设备的横向纠偏量。
将顶推设备的数字控制器与智能监测系统进行联动，将横向纠偏量以指令形式在数字控制器自动识别各横向顶推设备偏位情况、超出容许范围时自动纠偏、梁体纠偏回位至指定状态时停止纠偏并进行下一步动作，横向顶推过程即可实现桥梁结构横向偏位自动化控制。
为便于理解该纠偏方法的快捷性和准确性，现赋予各参数常值，计算各横向顶推设备横向偏位值ΔyDi。若桥梁未在顶推范围ΔyDi取值0。各项参数和计算结果见下表。
表1参数统计
表2各顶推设备横向偏位计算值
顶推设备编号 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8
XDi(m) 181.950 197.950 216.000 256.000 309.000 363.000 426.000 489.000
△yDi(m) 0 -0.098 -0.084 -0.054 -0.014 0.027 0.075 0
另一方面，本发明还提供一种顶推桥梁结构自适应纠偏装置，用于上述任一项所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，包括：两个坐标监测单元、多个横向顶推设备和一个控制模块。
两个坐标监测单元分别用于设在桥梁结构纵向线的两端，用于获取顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标；多个横向顶推设备分别用于设在沿纵桥向设置的临时支墩上；控制模块用于根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，并基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，控制横向顶推设备修正桥梁结构的偏移。
具体地，根据公式Δy1＝Y1-Y01和Δy2＝Y2-Y02，确定桥梁结构纵向线两端的横向偏位量，其中，Y1为桥梁结构前端的实时横向坐标，Y01为桥梁结构前端的初始横向坐标，Δy1为桥梁结构前端的横向偏位量，Y2为桥梁结构尾端的实时横向坐标，Y02为桥梁结构尾端的初始横向坐标，Δy2为桥梁结构尾端的横向偏位量。
根据公式确定桥梁结构在第i个横向顶推设备处的横向偏位量ΔyDi，X1为桥梁结构前端的实时纵向坐标，X2为桥梁结构尾端的实时纵向坐标，XDi为第i个横向顶推设备的纵向坐标。
在一些可选的实施例中，所述横向顶推设备包括两个横向顶推单元，分别用于设在桥梁结构横向方向的两侧。
本例中，通过分别设在桥梁结构横向方向两侧两个横向顶推单元调整桥梁结构的横向偏移。
在一些可选的实施例中，坐标监测单元采用无线测控全站仪。自动实时跟踪测量采用无线测控全站仪-SX-LK10全站仪无线测控采样仪，通过编制动态自动追踪程序对横向偏位测点1和测点2进行自动实时跟踪测量，并将实测数据通过无线4G网络传输至指定IP和端口，集成至控制模块-智能监测系统。测点坐标自动实时获取并传输至指定IP和端口的方式并不唯一，还包括一些工程高精度定位设备，如北斗远程位移监测设备。
另外，本方案中两个坐标监测单元分别用于设在桥梁结构纵向线的两端，且两个坐标监测单元位于桥梁结构中轴线的两端。
综上，该顶推桥梁结构自适应纠偏方法及装置，将桥梁结构在顶推过程中的测点优化布置，仅仅需要在桥梁结构纵向线的两端分别设置一个坐标监测单元，即可实现获取各个横向顶推设备所在位置桥梁结构的偏移量，利用横向顶推设备就可以实现桥梁结构在纵向顶推过程中的纠偏，简化了检测点设置，可降低成本，提高施工效率。另外，结合自动监测技术，将横向偏移位移、横向顶推设备与控制模块结合，可实现既能在桥梁结构顶推过程中，自动动态识别桥梁结构的横向偏位情况，也能快捷准确反馈各横向顶推设备的纠偏量，有效降低人力成本，为桥梁顶推过程自动化纠偏机制的建立和优化提供技术参考。
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)

1.一种顶推桥梁结构自适应纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标；
根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量；
基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，修正桥梁结构的偏移。
2.如权利要求1所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，其特征在于：所述的根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，包括：
根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标和实时平面坐标，确定桥梁结构纵向线两端的横向偏位量；
桥梁结构纵向线两端的横向偏位量和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量。
3.如权利要求2所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，其特征在于：根据公式Δy1＝Y1-Y01和Δy2＝Y2-Y02，确定桥梁结构纵向线两端的横向偏位量，其中，Y1为桥梁结构前端的实时横向坐标，Y01为桥梁结构前端的初始横向坐标，Δy1为桥梁结构前端的横向偏位量，Y2为桥梁结构尾端的实时横向坐标，Y02为桥梁结构尾端的初始横向坐标，Δy2为桥梁结构尾端的横向偏位量。
4.如权利要求3所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，其特征在于：根据公式确定桥梁结构在第i个横向顶推设备处的横向偏位量ΔyDi，X1为桥梁结构前端的实时纵向坐标，X2为桥梁结构尾端的实时纵向坐标，XDi为第i个横向顶推设备的纵向坐标。
5.如权利要求1所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，其特征在于：在基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，修正桥梁结构的偏移时，当任一横向顶推设备处的横向偏位量到达梁体容许横向偏位量，则执行修正桥梁结构的偏移步骤。
6.如权利要求5所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，其特征在于：梁体容许横向偏位量为规范容许偏移量限值或者顶推设备的容许纠偏能力值。
7.如权利要求1所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，其特征在于：在修正桥梁结构的偏移时，若所有横向顶推设备处的横向偏位量小于等于桥梁结构容许误差，则停止修正。
8.一种顶推桥梁结构自适应纠偏装置，其特征在于，用于执行如权利要求1-7任一项所述的顶推桥梁结构自适应纠偏方法，包括：
两个坐标监测单元，分别用于设在桥梁结构纵向线的两端，用于获取顶推时桥梁结构纵向线两端的实时平面坐标；
多个横向顶推设备，分别用于设在沿纵桥向设置的临时支墩上；
控制模块，其用于根据桥梁结构纵向线两端的初始平面坐标、实时平面坐标和横向顶推设备的纵桥向坐标，确定桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，并基于桥梁结构在横向顶推设备处的横向偏位量，控制横向顶推设备修正桥梁结构的偏移。
9.如权利要求8所述的顶推桥梁结构自适应纠偏装置，其特征在于：所述横向顶推设备包括两个横向顶推单元，分别用于设在桥梁结构横向方向的两侧。
10.如权利要求8所述的顶推桥梁结构自适应纠偏装置，其特征在于：坐标监测单元采用无线测控全站仪。
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