【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁控制，具体涉及一种短线法预制拼装梁线形控制方法及控制系统。
技术介绍
1、节段预制拼装桥梁一般是指将桥梁结构划分为若干阶段，在梁场分段预制完成后，运输至桥位，施加预应力进行逐段拼装的施工方法，即先“化整为零”，再“化零为整”。整个施工过程中涉及三种不同的几何线形：设计成桥线形、制造线形和拼装线形。其中，设计成桥线形是理想的设计线形状态；制造线形是指节段在梁场预制生产得到的无应力状态下的线形；拼装线形是指节段预制完成运至桥址后，将各节段依次连接拼装、架设完成后形成的线形。通过控制制造线形和拼装线形，使实际线形向设计成桥线形靠拢。值得注意的是，对于节段预制拼装桥梁，当所有节段预制完成后，桥梁线形也随之基本确定，因此节段预制拼装桥梁的几何线形控制主要取决于节段预制得到的制造线形。
2、主梁节段预制有长线法和短线法两种线形控制方法。长线法一次浇筑整跨或半跨，对预制场地和运输空间要求较大，且底模安装完成后一般不再调整，预制线形固定，因此只适用于直线桥梁，在大型项目中已逐步被淘汰。短线法将一跨结构划分为若干较短节段，每次只浇筑一个节段，浇筑完成后的节段作为下一待浇节段的活动端模，移动至匹配位置，如此循环至所有节段预制完毕。该方法在预制过程中对匹配节段位置坐标的控制直接影响桥梁的几何线形。短线法节段预制梁几何线形的控制，主要通过调整匹配节段的位置和姿态来实现。
3、目前，在批量化生产的节段梁预制几何线控中，国内外均流行采用基于全站仪测量的六点控制法确定梁体的三维空间位置，即通过节段梁中心线上2 个测点
技术实现思路
1、本专利技术提供一种短线法预制拼装梁线形控制方法及控制系统，以解决目前短线法节段梁预制过程中测量误差大、效率低等技术问题。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种短线法预制拼装梁线形控制方法，包括：
4、步骤1：在固定端模处建立局部坐标系；
5、步骤2：确定生产的首节段梁并进行浇筑，测量首节段梁的梁长及其控制测点在局部坐标系下的现浇位置；
6、步骤3：建立首节段梁的过渡坐标系，利用首节段梁的过渡坐标系与局部坐标系之间的位置关系，以及利用首节段梁的梁长及其控制测点在局部坐标系下的现浇位置，计算首节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置和首节段梁作为匹配端模时在局部坐标系下的理论匹配位置；
7、步骤4：对除首节段梁之后的其余节段梁依次进行浇筑和测量控制测点的现浇位置；在每节段浇筑时：
8、将前一节段梁移动至其控制测点到达理论匹配位置，作为当前节段梁浇筑的匹配端模；
9、若当前节段梁不是最后一个节段梁，则：建立当前节段梁的过渡坐标系，构建局部坐标系、过渡坐标系和整体坐标系两两之间的转换矩阵，并利用转换矩阵和控制测点的现浇位置，计算当前节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置和当前节段梁作为匹配端模时在局部坐标系下的理论匹配位置。
10、进一步的，所述局部坐标系，以固定端模与梁体的交面和梁顶面中心线的交点为坐标系原点，沿梁顶面中心线指向匹配端模方向为轴正方向，向上为正方向，根据右手法则确定轴正方向。
11、进一步的，在首节段梁的浇筑过程中，始终保持现浇节段梁顶面中心线同时与固定端模和匹配端模垂直。
12、进一步的，步骤3中，计算首节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置，具体包括：
13、s301：建立首节段梁的过渡坐标系，以匹配端模与梁体的交面和梁顶面中心线的交点为原点，沿顶面中心线指向固定端模方向为轴正方向，向上为轴正方向，根据右手法则确定轴正方向；
14、s302：利用首节段梁的梁长，将首节段梁各控制测点在局部坐标系下的现浇位置坐标，转换为其在过渡坐标系中的过渡坐标：
15、
16、式中，，
17、s303：将首节段梁各控制测点在过渡坐标系中的过渡坐标，转换为其在整体坐标系下的理论安装位置；
18、s30301：根据首节段梁两端节点在整体坐标系中的理论安装位置，即节点1和节点2，计算首节段梁过渡坐标系各坐标轴在整体坐标系中的方向向量：
19、
20、
21、
22、其中，节段梁的节点定义为：对于任意节段梁n，其梁面中心线与两侧横截面的交点分别为节点n和节点n+1；
23、s30302：建立首节段梁过渡坐标系和整体坐标系之间的转换矩阵：
24、
25、s30303：根据坐标转换的计算基点，将各控制测点在过渡坐标系中的过渡坐标转换为其整体坐标系下的理论安装位置：
26、
27、式中，首节段梁的基点，取过渡坐标系的原点。
28、进一步的，步骤3中在计算得到首节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置后，进一步计算首节段梁作为匹配端模时在局部坐标系下的理论匹配位置，具体包括：
29、s304：对节点2在整体坐标系下的理论安装位置进行修正，得到节点2的实际安装位置：
30、
31、式中，为首节段梁长，为首节段梁转换矩阵的第一行；
32、s305：计算首节段梁从现浇位置移至匹配位置的目标位置坐标，即计算其各控制测点在整体坐标系下的理论安装位置转换为其在局部坐标系下的理论匹配位置；
33、s30501：根据节点3在整体坐标系下的坐标、节点2的实际安装位置，计算首节段梁上整体坐标系各坐标轴在局部坐标系中的方向向量：
34、
35、
36、
37、s30502：建立整体坐标系和局部坐标系之间的转换矩阵：
38、
39、s30503：将首节段梁上测点在整体坐标系中的理论安装位置转换为局部坐标系下的理论匹配位置：
40、
41、式中，为设计线形中节点3在整体坐标系中的坐标。
42、进一步的，步骤4中计算当前节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置，具体为：
43、step401：建立节段梁的过渡坐标系：以节段梁上的控制测点为原点，以向量方向为轴正方向，向上为轴正方向，根据右手法则确定轴正方向；
44、step402：将节段梁在局部坐标系下的现浇位置坐标转换为其在过渡坐标系中的过渡坐标。
45本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，所述局部坐标系，以固定端模与梁体的交面和梁顶面中心线的交点为坐标系原点，沿梁顶面中心线指向匹配端模方向为轴正方向，向上为正方向，根据右手法则确定轴正方向。
3.根据权利要求2所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，在首节段梁的浇筑过程中，始终保持现浇节段梁顶面中心线同时与固定端模和匹配端模垂直。
4.根据权利要求3所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，步骤3中，计算首节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置，具体包括：
5.根据权利要求4所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，步骤3中在计算得到首节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置后，进一步计算首节段梁作为匹配端模时在局部坐标系下的理论匹配位置，具体包括：
6.根据权利要求3所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，步骤4中计算当前节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置，具体为：
7.根据权利
8.根据权利要求7所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，节段梁上控制测点在局部坐标系中的实际匹配位置，步骤4在将节段梁移动至其控制测点到达理论匹配位置的过程中，通过反复移动和测量节段梁上控制测点的实际匹配位置，直至控制测点的实际匹配位置与理论匹配位置的偏差控制在容许偏差范围内。
9.一种短线法预制拼装梁线形控制系统，其特征在于，包括：测量机器人、智能底模台车和短线法预制拼装梁线形控制装置；
...【技术特征摘要】
1.一种短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，所述局部坐标系，以固定端模与梁体的交面和梁顶面中心线的交点为坐标系原点，沿梁顶面中心线指向匹配端模方向为轴正方向，向上为正方向，根据右手法则确定轴正方向。
3.根据权利要求2所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，在首节段梁的浇筑过程中，始终保持现浇节段梁顶面中心线同时与固定端模和匹配端模垂直。
4.根据权利要求3所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，步骤3中，计算首节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置，具体包括：
5.根据权利要求4所述的短线法预制拼装梁线形控制方法，其特征在于，步骤3中在计算得到首节段梁控制测点在整体坐标系下的理论安装位置后，进一步计算首节段梁作为匹配端模时在局部坐标系下的理论匹配位置...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯文崎，高芸，李厚霖，彭蒙，国巍，李彬，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。