【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大跨度桥梁轨道结构线形调整，尤其涉及一种大跨度桥轨道线形优化方法及系统。
技术介绍
1、我国地域辽阔，地形复杂，河流湖泊众多，各种水陆交通网络纵横交错，高速铁路在修建时往往需要建造大跨度桥梁。大跨度桥梁整体刚度相对较小，桥梁线形受桥上二期恒载、施工偏差、温度荷载影响明显。现有轨道结构设计线形一般为人字坡加竖曲线或直线平坡型式，但在实际施工过程中成桥轨道线形与设计线形通常相差太大，无法直接通过验收，轨道施工往往很难调整或者调整工作量很大。另外，轨道施工调整过程中对桥梁所受总荷载影响很大，由此导致对桥梁变形扰动很大，在调整过程中还有可能导致桥梁局部受力变形超过设计范围，如拉索受力超限。因此，如何确保在施工过程中成桥轨道线形尽可能满足设计线形要求是大跨度轨道结构施工的一大技术难题。
2、目前已有针对大跨度斜拉桥上轨道结构线形控制的相关方法，如专利cn110219246a公开了一种大跨度柔性桥无砟轨道施工方法，但专利重点强调cpiii的布置和无砟轨道的施工过程，桥上二期恒载对梁面线形的影响考虑相对较少；专利cn110846958b公开了一种斜拉桥上无砟轨道施工线形精度控制方法，专利cn117077251a公开了一种大跨度钢桁梁结构无砟轨道线形控制方法，专利cn116837672a公开了一种大跨度桥上铺设无砟轨道施工方法，上述专利均需要对大跨度桥进行预加载工序，施工工序较为复杂，影响施工工期。专利cn117090140a公开了一种大跨度斜拉桥无砟轨道的施工方法，此项专利虽然不需要进行预加载，但桥梁线形的影响因素考
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的技术问题，本专利提出了一种大跨度桥梁轨道结构线形优化方及系统，在线形优化调整过程中充分考虑大跨度桥本身的受力变形特点以及现场实际施工的桥梁线形特征，以尽量减小现场施工调整量为原则，通过优化设计线形，保证了大跨度桥梁轨道结构的施工线形满足设计验收规范的相关要求。
2、第一方面，本专利技术提供一种大跨度桥轨道线形优化方法，包括以下步骤：
3、步骤1.构建大跨度桥线形监测系统监测桥梁变形信息；
4、步骤2.建立初始有限元模型对桥梁及轨道施工过程进行仿真计算，并基于大跨度桥线形监测系统修正初始有限元模型的参数，建立大跨度桥精细化分析模型；
5、步骤3.基于大跨度桥精细化分析模型和大跨度桥线形监测系统分析桥梁轨道的线形变化规律，确定桥梁轨道线形控制关键点；
6、步骤4.基于大跨度桥线形监测系统获取实测线形，并与设计线形对比，对成桥轨道线形进行拟合调整获取拟合调整线形变形曲线；
7、步骤5.对拟合调整线形变形曲线进行检算验收。
8、进一步地，所述步骤1中大跨度桥线形监测系统，包括前端测量标识、线形测量设备、高精度时空同步采集控制系统、可视化模块。
9、进一步地，所述前端测量标识每隔一段距离牢固粘贴与桥梁的防撞墙上；
10、所述线形测量设备用于采集桥梁变形信息的监测数据；
11、高精度时空同步采集控制系统控制大跨度桥上的所有线形测量设备在同一时刻进行采集；同时实时解算出多个位置的前端测量标识坐标并进行数据校验处理，消除测量误差；通过预输入的设计资料与监测数据进行对比，判断监测是否为错误数据，剔除错误数据后进行存储，将现有监测数据和历史监测数据进行纵向对比，进行线形预测，通过设置限值对异常数据进行预警预报；
12、可视化模块基于bim和gis技术，用于监测数据的可视化展示和监控，显示设计桥梁成桥态信息、设计理想状态下线形与不同施工阶段桥梁线形对比信息。
13、进一步地，所述步骤3中建立大跨度桥精细化分析模型包括：
14、收集桥墩、主梁的设计参数建立初始有限元模型；
15、基于初始有限元模型对对桥梁及轨道施工过程进行仿真计算和受力分析；
16、对比大跨度公铁两用钢桁梁斜拉桥监测系统的监测数据和初始有限元模型计算的理论数据，修正初始有限元模型的模型参数，建立大跨度桥精细化分析模型。
17、进一步地，所述步骤3包括:
18、基于大跨度桥精细化分析模型计算桥梁轨道各个施工阶段在恒载、活载、温度、风载作用下的受力变形规律，得到桥梁轨道在不同荷载作用下的变形包络曲线；
19、结合桥梁轨道在不同荷载作用下的变形包络曲线和桥梁变形信息的监测数据，分析桥梁轨道的线形变化规律，通过公式拟合，建立桥梁变形y与温度t、恒载p关键影响因素的函数关系，确定桥梁轨道线形控制关键点；
20、按高程变形变化大小的敏感性对控制关键点由高到低进行排序。
21、进一步地，所述函数关系为：
22、y＝f(t,p,x)
23、其中，x为桥梁变形监测点横坐标。
24、进一步地，所述步骤4包括：
25、基于大跨度桥线形监测系统对大跨度桥上轨道结构的实际线形进行测量，对比实测线形与设计线形，通过调整索力来调整实测线形在桥梁轨道线形控制关键点的高程与设计线形的高程偏差在第一设定阈值范围内；
26、采用三角函数与多项式组合或采用三次样条曲线对调整后的实测线形线进行拟合获取拟合调整线形变形曲线，无法拟合时，则按照敏感度顺序优化舍弃高敏感度控制关键点，进行重新顺接拟合；
27、同时分别对实测线形h(x)和拟合调整线形变形曲线g(x)沿大跨度桥纵向进行积分，使实测线形与拟合调整线形变形曲线在全桥范围内与x轴所围面积相等或两者积分小于第二设定阈值。
28、进一步地，所述第一设定阈值为±10mm；所述第二设定阈值为拟合调整线形变形曲线g(x)沿大跨度桥纵向积分面积的1％。
29、进一步地，所述步骤5包括：
30、检算拟合调整线形变形曲线各点的曲率半径r，使r≥0.4v2，其中v为行车速度；满足上述条件后，将拟合调整后的成桥轨道线形作为验收线形，并按照相关设计验收规范进行长波和短波不平顺限值验收以及动态tqi指标验收。
31、另一方面，本专利技术提供一种大跨度桥轨道线形优化系统，包括：
32、监测系统构建模块：其用于构建大跨度桥线形监测系统监测桥梁变形信息；
33、精细化分析模型构建模块：其用于建立初始有限元模型对桥梁及轨道施工过程进行仿真计算，并基于大跨度桥线形监测系统修正初始有限元模型的参数，建立大跨度桥精细化分析模型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述步骤1中大跨度桥线形监测系统，包括前端测量标识、线形测量设备、高精度时空同步采集控制系统、可视化模块。
3.根据权利要求2所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述前端测量标识每隔一段距离牢固粘贴与桥梁的防撞墙上；
4.根据权利要求1所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述步骤3中建立大跨度桥精细化分析模型包括：
5.根据权利要求4所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述步骤3包括:
6.根据权利要求5所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述函数关系为：
7.根据权利要求6所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述步骤4包括：
8.根据权利要求7所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述第一设定阈值为±10mm；所述第二设定阈值为拟合调整线形变形曲线g(x)沿大跨度桥纵向积分面积的1％。
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10.一种大跨度桥轨道线形优化系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述步骤1中大跨度桥线形监测系统，包括前端测量标识、线形测量设备、高精度时空同步采集控制系统、可视化模块。
3.根据权利要求2所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述前端测量标识每隔一段距离牢固粘贴与桥梁的防撞墙上；
4.根据权利要求1所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，其特征在于，所述步骤3中建立大跨度桥精细化分析模型包括：
5.根据权利要求4所述的一种大跨度桥轨道线形优化方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李秋义，任西冲，郑洪，张政，张世杰，张超永，孙立，周世惊，朱彬，林超，刘杰，娄会彬，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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