一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法技术

本申请涉及一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，涉及桥梁施工技术领域，S1：根据第i节段首尾两端的实测坐标，以及已知的第i节段和第i+1节段首尾两端的制造线形坐标，计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标；S2：计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标与已知的第i+1节段首尾两端的理想线形坐标的里程平均偏差值和高程累计偏差值；S3：根据后续节段合龙时设定整个桥梁要达到设计需求线形的偏差值，计算总偏差并修正第i+1节段首尾两端的理论安装坐标，得到第i+1节段的实际安装坐标。本申请的线形控制方法，通过偏差分析能够有效指导钢桁架桥逐节施工，使得中跨合龙顺利进行，并且合龙后桥梁线形达到设计需求线形。

【技术实现步骤摘要】
一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法
本申请涉及桥梁施工
，特别涉及一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法。
技术介绍
目前，大跨钢桁架桥采用悬臂方法施工，钢桁梁节间采用焊接方式连接，限于焊缝宽度的限制；一旦钢桁梁的钢结构工厂制造完成，钢桁梁的施工线形随即确定，现场节间拼装必须按照工厂制造线形进行拼装，无法对本身线形进行大的改变。由于钢桁梁结构本身制造误差、焊接变形及受环境的影响，钢桁梁安装的线形与理论值会存在一定偏差，而这种偏差会随着节段数量的增加呈线性增加，导致最后中跨合龙的时候合龙口两边钢桁梁的高程不一致而无法合龙；即便对合龙口两边的钢桁梁施加荷载，强制对齐完成合龙，钢桁梁内会出现较大的内应力，对钢桁梁结构受力非常不利，影响桥梁施工质量，给后期运营埋下安全隐患。相关技术中，大跨钢桁架桥悬臂施工过程，钢桁梁线形偏差必然存在，所以线形控制是其施工过程中一个十分重要和关键的工作。传统的大跨度桁架结构桥梁一般为斜拉索桥结构或施工时含临时墩，这两种形式的大跨钢桁架桥的线形控制相对容易，当发现结构线形出现偏差时，可通过拉索或临时墩进行调节，使线形调整到预期位置；但是当悬臂施工的全焊桁架桥没有斜拉索或临时墩去调整桥梁结构线形时，怎么保证桥梁线形并顺利合龙是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请实施例提供一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，通过偏差分析能够有效指导钢桁架桥逐节施工，使得中跨合龙顺利进行，并且合龙后桥梁线形达到设计需求线形。本申请提供了一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，包含以下步骤：S1：根据第i节段首尾两端的实测坐标，以及已知的第i节段和第i+1节段首尾两端的制造线形坐标，计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标；其中1≤i≤n，n为悬臂拼装的总节段数量，所述实测坐标包含里程和高程；S2：计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标与已知的第i+1节段首尾两端的理想线形坐标的里程平均偏差值和高程累计偏差值平均偏差值；S3：根据所述里程平均偏差值、高程累计偏差值平均偏差值以及后续节段合龙时设定整个桥梁要达到设计需求线形的偏差值，计算总偏差值，并用总偏差值修正第i+1节段首尾两端的理论安装坐标，得到第i+1节段的实际安装坐标。一些实施例中，步骤S1包含以下步骤：S10：根据第i节段和第i+1节段的下弦杆的制造线形坐标计算第i节段和第i+1节段之间的夹角α；S11：用测点测量第i节段下弦杆首尾两端的实测坐标，结合测点距离节段边缘的距离，计算第i节段和第i+1节段的实际交点坐标B；S12：所述实际交点坐标B结合夹角α，以及第i节段的倾角β，计算第i+1节段上弦杆和下弦杆首尾两端的理论安装坐标。一些实施例中，步骤S10包含以下步骤：S100：分别利用第i节段和第i+1节段首尾两端的下弦杆制造线形坐标计算任意两点之间的距离；S101：利用余弦定理计算第i节段和第i+1节段之间的夹角。一些实施例中，所述步骤S100中计算任意两点之间的距离方法如下：分别计算AB、BC和AC的长度；其中，第i节段与B相对的另一端下弦杆端点为A，第i+1节段与B相对的另一端下弦杆端点为C；(X(制)i-1，Z(制)i-1)、(X(制)i，Z(制)i)和(X(制)i+1，Z(制)i+1)分别为A、B和C的制造线形坐标；所述步骤S101中，计算第i节段和第i+1节段之间的夹角的方法如下：一些实施例中，在步骤S11中：用测点测量得到第i节段下弦杆首尾两端的实测坐标分别为(SX1，SZ1)、(SX2，SZ2)；计算第i节段与第i+1节段的交点坐标B(JX，JZ)β为第i节段相对于水平的倾角，L为测点距梁节段边缘的距离。一些实施例中，步骤S12包含以下步骤：S120：根据实际交点坐标B、夹角α、倾角β计算第i+1节段的下弦杆首尾两端的理论安装坐标B’(X1，Z1)和C’(X2，Z2)其中，S121：计算待安装节段i+1上弦杆坐标首尾两端的理论安装坐标B上’(X3，Z3)，C上’(X4，Z4)式中L1、L2分别为已知的上下弦杆测点的制造长度；η、ω分别为L1、L2与i+1节段下弦杆顶面的制造夹角。一些实施例中，步骤S2包含以下步骤：S20：计算B’、C’、B上’和C上’四个点的理论安装坐标与理想线形坐标的偏差值；ΔXj＝Xj-X(理)j、ΔZj＝Zj-Z(理)j(j＝1～4)X(理)j与Z(理)j为第i+1节段的理想线形坐标；其中，四个点的理论安装坐标分别为B’(X1、Z1)、C’(X2、Z2)、B上’(X3、Z3)和C上’(X4、Z4)；四个点的理想线形坐标B’(X(理)1、Z(理)1)、C’(X(理)2、Z(理)2)、B上’(X(理)3、Z(理)3)和C上’(X(理)4、Z(理)4)；ΔX1、ΔX2、ΔX3和ΔX4分别为B’、C’、B上’和C上’的理论安装坐标与理想线形坐标的里程偏差值，ΔZ1、ΔZ2、ΔZ3和ΔZ4分别为B’、C’、B上’和C上’的理论安装坐标与理想线形坐标的高程偏差值；S21：计算合龙前四个点的里程平均偏差值ΔX和高程累计偏差值ΔZ：一些实施例中，步骤S3包含以下步骤：S30：设定后续节段合龙时，要达到设计需求线形的偏差值(ΔX′，ΔZ′)；计算总偏差值(ΔX′-ΔX，ΔZ′-ΔZ)；S31：用总偏差值修正第i+1节段的理论安装坐标，得到其上下弦杆首尾的实际安装坐标为：Z(修)1＝Z1Z(修)3＝Z3一些实施例中，(ΔX′-ΔX)≤5mm；一些实施例中，步骤S3中：所述制造线形坐标为通过软件模拟得到的不计入重力的坐标；所述理想线形坐标为通过软件模拟得到的计入重力的坐标。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请实施例提供了一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，以前一节段的实测坐标为基础，通过两节段的制造线形坐标计算出后一节段的理论安装坐标，再设定合龙时需要达到的偏差，计算在里程和高程方向的总偏差，将总偏差均摊至后续待拼装节段，指导后一节段的拼装，对后一节段的理论安装坐标进行修正得到后一节段的实际安装坐标；通过本申请的偏差分析能够有效指导钢桁架桥逐节施工，使得中跨合龙能够顺利进行，无需施加荷载强行合龙，并且合龙后桥梁线形达到设计需求线形。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。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，其特征在于，包含以下步骤：/nS1：根据第i节段首尾两端的实测坐标，以及已知的第i节段和第i+1节段首尾两端的制造线形坐标，计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标；其中1≤i≤n，n为悬臂拼装的总节段数量，所述实测坐标包含里程和高程；/nS2：计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标与已知的第i+1节段首尾两端的理想线形坐标的里程平均偏差值和高程累计偏差值平均；/nS3：根据所述里程平均偏差值、高程累计偏差值平均以及后续节段合龙时设定整个桥梁要达到设计需求线形的偏差值，计算总偏差值，并用总偏差值修正第i+1节段首尾两端的理论安装坐标，得到第i+1节段的实际安装坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1：根据第i节段首尾两端的实测坐标，以及已知的第i节段和第i+1节段首尾两端的制造线形坐标，计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标；其中1≤i≤n，n为悬臂拼装的总节段数量，所述实测坐标包含里程和高程；
S2：计算第i+1节段首尾两端的理论安装坐标与已知的第i+1节段首尾两端的理想线形坐标的里程平均偏差值和高程累计偏差值平均；
S3：根据所述里程平均偏差值、高程累计偏差值平均以及后续节段合龙时设定整个桥梁要达到设计需求线形的偏差值，计算总偏差值，并用总偏差值修正第i+1节段首尾两端的理论安装坐标，得到第i+1节段的实际安装坐标。


2.如权利要求1所述的一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，其特征在于，步骤S1包含以下步骤：
S10：根据第i节段和第i+1节段的下弦杆的制造线形坐标计算第i节段和第i+1节段之间的夹角α；
S11：用测点测量第i节段下弦杆首尾两端的实测坐标，结合测点距离节段边缘的距离，计算第i节段和第i+1节段的实际交点坐标B；
S12：所述实际交点坐标B结合夹角α，以及第i节段的倾角β，计算第i+1节段上弦杆和下弦杆首尾两端的理论安装坐标。


3.如权利要求2所述的一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，其特征在于，步骤S10包含以下步骤：
S100：分别利用第i节段和第i+1节段首尾两端的下弦杆制造线形坐标计算任意两点之间的距离；
S101：利用余弦定理计算第i节段和第i+1节段之间的夹角。


4.如权利要求3所述的一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，其特征在于：
所述步骤S100中计算任意两点之间的距离方法如下：
分别计算AB、BC和AC的长度；









其中，第i节段与B相对的另一端下弦杆端点为A，第i+1节段与B相对的另一端下弦杆端点为C；(X(制)i-1，Z(制)i-1)、(X(制)i，Z(制)i)和(X(制)i+1，Z(制)i+1)分别为A、B和C的制造线形坐标；
所述步骤S101中，计算第i节段和第i+1节段之间的夹角的方法如下：





5.如权利要求2所述的一种大跨全焊钢桁架桥悬臂施工线形控制方法，其特征在于，在步骤S11中：
用测点测量得到第i节段下弦杆首尾两端的实测坐标分别为(SX1，SZ1)、(SX2，SZ2)；
计算第i节段与第i+1节段的交点坐标B(JX，JZ)

式中
β为第i节段相对于水平的倾角，L为测点距梁节段边缘的距离。

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【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，吕宏奎，柯卫峰，王吉，董晓兵，薛其林，吴晓辉，余飞，袁建新，何祖发，
申请(专利权)人：中铁大桥科学研究院有限公司，中铁大桥局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42