一种面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法及系统技术方案

本发明专利技术涉预制箱涵顶进施工技术,特别涉及一种面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法及系统。本发明专利技术在预制箱涵上放置激光跟踪仪跟踪用的反射棱镜靶球，通过激光跟踪仪与反射棱镜靶球之间水平角、竖直角及斜距由数据处理子系统分析反射棱镜靶球的位置并判断预制箱涵顶进时的水平姿态；在预制箱涵顶进过程中，数据处理子系统根据反馈信息分析得到的水平姿态偏差量，调整该千斤顶的油压量通过油压调节器进行调整，实现预制箱涵的主动纠偏。本发明专利技术可以实时跟踪测量预制箱涵动态位移，具有高精度和高时效性，避免了由于人的主观性而造成的误差。成的误差。成的误差。

【技术实现步骤摘要】
一种面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法及系统


[0001]本专利技术涉预制箱涵顶进施工技术,特别涉及一种面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来随着城市的不断发展，城区面积日益扩大，以前修建在城郊的铁路随着城市的不断扩容而被夹在城市之间，影响了城市市政道路的连接。在保证原有铁路正常运营的情况下，将铁路两侧城市区域连接成有机整体，可以采用框架桥顶进穿越铁路的施工方法。经实践证明，这种方法既不会破坏既有线路，又可以保证新建工程的正常施工，因此得到了广泛的应用。
[0003]既有线路下穿框架桥顶进施工的主要工艺流程为：工作坑开挖
→
滑板制作
→
箱涵预制
→
架设便梁进行线路加固
→
箱身顶进(记录观测数据、挖土、顶进、纠偏)
→
便梁拆除
→
恢复线路，施工完成。在箱身顶进过程中，由于启动趋势、自重偏心、基础土质、顶进工艺等因素的影响，箱涵在顶进过程中的姿态会偏离设计姿态，其中包括水平偏移和抬头、扎头等问题，使顶进完成后箱涵的位置与设计竣工位置出现偏差，不符合设计要求。
[0004]对于斜交箱涵来说，由于两侧箱壁所承受的水平土压力合力并不是一对平衡力，会对箱涵形成一个力偶作用，因而更易使箱涵发生水平转动。为了使顶进过程中的斜交箱涵轴线与顶进方向保持一致，必须在发现箱身偏离设计轴线过大时及时进行纠偏。目前，箱涵顶进过程中的姿态识别主要依靠人工测量来实现。但是人工测量所得出来的箱涵顶进曲线精度很难满足要求。而且使用人工效率低、并且具有较大的不确定性。如果箱涵顶进过程中出现了较大的位移偏差则不得不停止施工进行纠偏，但是静态纠偏耗时较长且操作不便，如果控制不好很容易导致箱体发生变形或产生裂缝。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：
[0006]本专利技术的目的是提供一种面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法及系统。本专利技术可以实现在箱涵顶进过程中实时跟踪测量表征箱涵顶进姿态的数据，并将这些数据通过数据分析系统转化为指令对箱涵进行主动纠偏，以确保箱涵顶进控制在设计轴线的允许偏差范围内。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术所述的面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，纠偏方法如下：
[0009]步骤一、将预制箱涵放置于混凝土滑板上，保证预制箱涵轴线垂直于后背梁，位于预制箱涵顶进侧安装反射棱镜靶球；位于预制箱涵的冠梁放置激光跟踪仪；激光跟踪仪获取反射里棱镜靶球位于预制箱涵上的三维坐标；激光跟踪仪将所获得的三维坐标数据传输至数据处理子系统；
[0010]步骤二、激光跟踪仪与反射棱镜靶球之间水平角、竖直角及斜距由数据处理子系
统系统分析反射棱镜靶球的位置并判断预制箱涵顶进时的水平姿态；
[0011]步骤三、采用若干千斤顶顶进预制箱涵，在预制箱涵顶进初始阶段，设定预制箱涵顶进方向的行进标准；
[0012]步骤四、在预制箱涵顶进过程中，预制箱涵依照步骤三的行进标准出现姿态偏位情况，数据处理子系统根据反馈信息分析得到的水平姿态偏差量；若水平姿态偏差量超出预制箱涵顶进方向的行进标准的偏差阈值则主动控制系统根据预制箱涵偏差量计算出纠偏需要的千斤顶顶进压力；
[0013]步骤五、通过步骤四所得到千斤顶顶进压力，调整该千斤顶的油压量通过油压调节器进行调整，实现预制箱涵的主动纠偏；
[0014]步骤六、当纠偏基本完成时，油压恢复正常，进行下一阶段正常顶进。
[0015]本专利技术所述的面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，所述的步骤二，反射棱镜靶球分为反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B；其反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B分别位于预制箱涵顶进侧上方两角点；
[0016]所述的激光跟踪仪分别对称布置在箱涵轴线两侧，以激光跟踪仪为中心点0，建立笛卡尔坐标系；对称布置的激光跟踪仪之间的X轴相互重合；
[0017]根据对称布置在箱涵轴线两侧的激光跟踪仪获得的反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B反射线通过如下确定位置关系：
[0018]X＝D
·
cosα
·
sinβ
[0019]Y＝D
·
sinα
·
sinβ
[0020]Z＝D
·
cosβ
[0021]式中水平角α、竖直角β、斜距D；
[0022]通过计算分析处理采集的数据，分析反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B两点的相对位置并判断预制箱涵顶进时的水平姿态，将分析结果转化为指令传递到主动控制装置中。
[0023]本专利技术所述的面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，所述的步骤三预制箱涵的顶进方向的中轴轴线垂直于后背梁，预制箱涵轴线与后背梁垂直的标准为：
[0024]|Y
A
‑
Y
B
|＝b
·
cotγ
[0025]式中，Y
A
、Y
B
分别为箱涵顶进全过程状态中A、B两点的Y轴坐标值；b—斜交箱涵的宽度，γ为箱涵斜交角。
[0026]本专利技术所述的面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，步骤四中预先设定预设阈值；所述的预制箱涵顶进的初始姿态如下表达式：
[0027]|X
A0
|＝|X
B0
|
[0028]ΔY0＝|Y
A0
‑
Y
B0
|＝b
·
cotγ
[0029]式中，X
A0
、X
B0
分别为箱涵初始状态时A、B两点的X轴坐标值；Y
A0
、Y
B0
分别为箱涵初始状态时A、B两点的Y轴坐标值；ΔY0为箱涵初始状态时A、B两点的Y轴坐标差值的绝对值；结合预制箱涵的初始姿态根据预设阈值控制预制箱涵顶进时中线控制偏差为
±
100mm；
[0030]在预制箱涵顶进过程中，实时记录Y
A
与Y
B
的差值ΔY
t
并与ΔY0作比较以及|X
A
|与|X
B
|的大小关系，通过下式计算若发现两者之间的偏差超过预设阈值，则预警模块应当发出警报；
[0031]||X
B
|
‑
|X
A
||>100
[0032]|ΔY
t
‑
ΔY0|>100
·
cotγ
[0033]ΔY
t
＝|Y
A
‑
Y|
B
[0034]式中，X
A
、X
B
分别为箱涵顶进全过程状态中A、B两点的X轴坐标值；Y
A
、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，其特征在于：纠偏方法如下：步骤一、将预制箱涵放置于混凝土滑板上，保证预制箱涵轴线垂直于后背梁，位于预制箱涵顶进侧安装反射棱镜靶球；位于预制箱涵的冠梁放置激光跟踪仪；激光跟踪仪获取反射里棱镜靶球位于预制箱涵上的三维坐标；激光跟踪仪将所获得的三维坐标数据传输至数据处理子系统；步骤二、激光跟踪仪与反射棱镜靶球之间水平角、竖直角及斜距由数据处理子系统系统分析反射棱镜靶球的位置并判断预制箱涵顶进时的水平姿态；步骤三、采用若干千斤顶顶进预制箱涵，在预制箱涵顶进初始阶段，设定预制箱涵顶进方向的行进标准；步骤四、在预制箱涵顶进过程中，预制箱涵依照步骤三的行进标准出现姿态偏位情况，数据处理子系统根据反馈信息分析得到的水平姿态偏差量；若水平姿态偏差量超出预制箱涵顶进方向的行进标准的偏差阈值则主动控制系统根据预制箱涵偏差量计算出纠偏需要的千斤顶顶进压力；步骤五、通过步骤四所得到千斤顶顶进压力，调整该千斤顶的油压量通过油压调节器进行调整，实现预制箱涵的主动纠偏；步骤六、当纠偏基本完成时，油压恢复正常，进行下一阶段正常顶进。2.根据权利要求1所述的面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，其特征在于：所述的步骤二，反射棱镜靶球分为反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B；其反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B分别位于预制箱涵顶进侧上方两角点；所述的激光跟踪仪分别对称布置在箱涵轴线两侧，以激光跟踪仪为中心点0，建立笛卡尔坐标系；对称布置的激光跟踪仪之间的X轴相互重合；根据对称布置在箱涵轴线两侧的激光跟踪仪获得的反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B反射线通过如下确定位置关系：X＝D
·
cosα
·
sinβY＝D
·
sinα
·
sinβZ＝D
·
cosβ式中水平角α、竖直角β、斜距D；通过计算分析处理采集的数据，分析反射棱镜靶球A及反射棱镜靶球B两点的相对位置并判断预制箱涵顶进时的水平姿态，将分析结果转化为指令传递到主动控制装置中。3.根据权利要求1所述的面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，其特征在于：所述的步骤三预制箱涵的顶进方向的中轴轴线垂直于后背梁，预制箱涵轴线与后背梁垂直的标准为：|Y
A
‑
Y
B
|＝b
·
cotγ式中，Y
A
、Y
B
分别为箱涵顶进全过程状态中A、B两点的Y轴坐标值；b—斜交箱涵的宽度，γ为箱涵斜交角。4.根据权利要求1所述的面向大角度斜交箱涵顶进施工的主动纠偏方法，其特征在于：步骤四中预先设定预设阈值；所述的预制箱涵顶进的初始姿态如下表达式：|X
A0
|＝|X
B0
|ΔY0＝|Y
A0
‑
Y
B0
|＝b
·
cotγ
式中，X
A0
、X
B0
分别为箱涵初始状态时A、B两点的X轴坐标值；Y
A0
、Y
B0
分别为箱涵初始状态时A、B两点的Y轴坐标值；ΔY0为箱涵初始状态时A、B两点的Y轴坐标差值的绝对值；结合预制箱涵的初始姿态根据预设阈值控制预制箱涵顶进时中线控制偏差为
±
100mm；在预制箱涵顶进过程中，实时记录Y
A
与Y
B
的差值ΔY
t
并与ΔY0作比较以及|X
A
|与|X
...

【专利技术属性】
技术研发人员：茅建校，倪有豪，刘耀东，孔令晓，王浩，谢以顺，孙超，李超男，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：