一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法技术

本申请涉及一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，涉及桥梁施工技术领域，通过先计算出桥梁拱轴线旋转预设的角度后至竖直平面内的旋转坐标方程，再计算安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点坐标，并根据交点坐标、位于安装控制点所在截面的待安装拱肋高度及待安装拱肋的底板厚度计算安装控制点的过渡坐标，再将竖直平面内的桥梁拱轴线反向旋转预设的角度，并根据过渡坐标和预设的角度计算安装控制点的设计坐标，最后根据设计坐标和预设的拱度值即可计算出安装控制点的安装坐标，无需进行三维模型的创建和三维模型精度的保证，有效降低了对三维建模的专业依赖性，简化了拱肋安装测点坐标的计算，降低了安装测点坐标精准计算的难度和成本。

【技术实现步骤摘要】
一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法
本申请涉及桥梁施工
，特别涉及一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法。
技术介绍
在我国公路桥梁体系中，拱桥作为一种古老的桥式结构，以其跨越能力大、承载能力高、造价经济、养护维修费用少等特有技术优势而成为历史悠久且竞争力较强的桥梁形式。其中，大跨度钢拱桥通常由于其结构自重大、结构尺寸大，所以必须将桥梁构件划分为若干节段，然后再将这些节段依次运输到施工现场进行安装。在施工现场进行各节段安装时，首先需要在节段上布置相应的测点，再计算出各测点的安装坐标，最后根据计算得到的坐标安装桥梁节段，由此可见，测点位置的选择及测点坐标计算对于桥梁安装至关重要，若测点位置选择不合理，有可能导致测量困难或坐标计算困难，进而影响施工质量及施工进度。常规的平面拱肋节段，只需2～4个测点就可以确定安装位置，坐标计算相对简单，而对于空间立体拱肋节段而言，则需要更多的测点来确定空间拱肋安装位置，并且坐标计算非常复杂。由于施工现场环境多变，通常会出现仪器与测点不能通视、测点被破坏或其它不可预见的情况，这时就不得不临时在节段上重新做点，如果新做的测点坐标不能及时计算出来，则必然会影响拱肋安装质量与进度。相关技术中，一般通过建立三维模型的方式对拱肋的安装测点坐标进行计算，但是其不仅需依赖在三维模型创建方面具有较高专业度的专业人员进行三维模型的创建，还需保证三维模型的精确度，方可确保安装测点坐标的准确性，因此，该方法存在安装测点坐标精准计算难度大、专业依赖性强和成本高的问题。专利
技术实现思路
本申请实施例提供一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，以解决相关技术中存在的安装测点坐标精准计算难度大、专业依赖性强和成本高的问题。第一方面，提供了一种一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，包括以下步骤：在三维坐标系中绘制桥梁拱轴线；待安装拱肋设于所述桥梁拱轴线上，在所述待安装拱肋上预设多个安装控制点，所述安装控制点与所述待安装拱肋边缘之间预设有固定距离值；将所述桥梁拱轴线旋转预设的角度后至竖直平面内，并计算所述桥梁拱轴线的旋转坐标方程；根据桥梁拱轴线的旋转坐标方程、桥梁拱轴线的端点坐标以及所述固定距离值计算安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点坐标；根据所述交点坐标、位于安装控制点所在截面上的待安装拱肋高度以及待安装拱肋的底板厚度计算所述安装控制点的过渡坐标；将竖直平面内的所述桥梁拱轴线反向旋转所述预设的角度，并根据所述过渡坐标和所述预设的角度计算所述安装控制点的设计坐标；根据所述设计坐标和预设的拱度值计算安装控制点的安装坐标。一些实施例中，所述三维坐标系的原点设于桥面中心线上。一些实施例中，所述在三维坐标系中绘制桥梁拱轴线，包括：计算所述桥梁拱轴线的初始坐标方程；所述初始坐标方程为：Y＝tanα·(f-Z)+a式中，f为所述桥梁拱轴线的计算矢高，l为所述桥梁拱轴线的计算跨径，α为拱平面与竖直面的夹角；a为所述桥梁拱轴线的拱顶到桥面中心线的水平距离。一些实施例中，所述桥梁拱轴线的旋转坐标方程为：式中，f为所述桥梁拱轴线的计算矢高，l为所述桥梁拱轴线的计算跨径，α为拱平面与竖直面的夹角；b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离。一些实施例中，所述安装控制点所在截面与所述桥梁拱轴线的交点坐标为：式中，C为所述安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点，P为所述待安装拱肋的节段分界线处的桥梁拱轴线的端点，L1为所述固定距离值，δ为所述桥梁拱轴线的切线角，f为所述桥梁拱轴线的计算矢高，l为所述桥梁拱轴线的计算跨径，α为拱平面与竖直面的夹角；b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离。一些实施例中，所述桥梁拱轴线的切线角使用第一算法计算得到，所述第一算法包括：式中，δ为所述桥梁拱轴线的切线角，P为所述待安装拱肋的节段分界线处的桥梁拱轴线的端点，f为所述桥梁拱轴线的计算矢高，l为所述桥梁拱轴线的计算跨径，α为拱平面与竖直面的夹角。一些实施例中，所述安装控制点包括多个第一安装控制点和多个第二安装控制点，多个所述第一安装控制点等距分布于所述待安装拱肋的横向顶板上，多个所述第二安装控制点等距分布于所述待安装拱肋的横向底板上。一些实施例中，所述第一安装控制点的过渡坐标为：式中，A为所述第一安装控制点，C为所述安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点，H为所述位于安装控制点所在截面上的待安装拱肋高度，δ为所述桥梁拱轴线的切线角，b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离，L2为相邻的两第一安装控制点之间的间距；所述第二安装控制点的过渡坐标为：式中，B为所述第二安装控制点，C为所述安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点，H为所述位于安装控制点所在截面上的待安装拱肋高度，δ为所述桥梁拱轴线的切线角，b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离，L3为两相邻的第二安装控制点之间的间距，t为所述待安装拱肋的底板厚度。一些实施例中，所述第一安装控制点的设计坐标为：式中，A为所述第一安装控制点，b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离，α为拱平面与竖直面的夹角；所述第二安装控制点的设计坐标为：式中，B为所述第二安装控制点，b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离，α为拱平面与竖直面的夹角。一些实施例中，所述第一安装控制点的安装坐标为：式中，A为所述第一安装控制点，b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离，α为拱平面与竖直面的夹角，ΔX为X轴方向上的拱度值，ΔY为Y轴方向上的拱度值，ΔZ为Z轴方向上的拱度值；所述第二安装控制点的安装坐标为：式中，B为所述第二安装控制点，b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离，α为拱平面与竖直面的夹角，ΔX为X轴方向上的拱度值，ΔY为Y轴方向上的拱度值，ΔZ为Z轴方向上的拱度值。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：不仅可以简化空间立体钢拱肋安装测点坐标的计算，还可以降低安装测点坐标精准计算的难度、专业依赖性和成本。本申请实施例提供了一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，通过先计算出桥梁拱轴线旋转预设的角度后至竖直平面内的旋转坐标方程，再根据桥梁拱轴线的旋转坐标方程、桥梁拱轴线的端点坐标以及固定距离值计算安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点坐标，并根据交点坐标、位于安装控制点所在截面上的待安装拱肋高度以及待安装拱肋的底板厚度计算安装控制点的过渡坐标，再将竖直平面内的桥梁拱轴线反向旋转预设的角度，并根据过渡坐标和预设的角度计算安装控制点的设计坐标，最后根据设计坐标和预设的拱度值即可计算出安装控制点的安装坐标，无需进行三维模型的创建和三维模型精度的保证，有效降低了对三维建模的专业依赖性，简化了空间立体钢拱肋安装测点坐标的计算，并降低了安装测点坐标精准计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在三维坐标系中绘制桥梁拱轴线；/n待安装拱肋设于所述桥梁拱轴线上，在所述待安装拱肋上预设多个安装控制点，所述安装控制点与所述待安装拱肋边缘之间预设有固定距离值；/n将所述桥梁拱轴线旋转预设的角度后至竖直平面内，并计算所述桥梁拱轴线的旋转坐标方程；/n根据桥梁拱轴线的旋转坐标方程、桥梁拱轴线的端点坐标以及所述固定距离值计算安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点坐标；/n根据所述交点坐标、位于安装控制点所在截面上的待安装拱肋高度以及待安装拱肋的底板厚度计算所述安装控制点的过渡坐标；/n将竖直平面内的所述桥梁拱轴线反向旋转所述预设的角度，并根据所述过渡坐标和所述预设的角度计算所述安装控制点的设计坐标；/n根据所述设计坐标和预设的拱度值计算安装控制点的安装坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
在三维坐标系中绘制桥梁拱轴线；
待安装拱肋设于所述桥梁拱轴线上，在所述待安装拱肋上预设多个安装控制点，所述安装控制点与所述待安装拱肋边缘之间预设有固定距离值；
将所述桥梁拱轴线旋转预设的角度后至竖直平面内，并计算所述桥梁拱轴线的旋转坐标方程；
根据桥梁拱轴线的旋转坐标方程、桥梁拱轴线的端点坐标以及所述固定距离值计算安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点坐标；
根据所述交点坐标、位于安装控制点所在截面上的待安装拱肋高度以及待安装拱肋的底板厚度计算所述安装控制点的过渡坐标；
将竖直平面内的所述桥梁拱轴线反向旋转所述预设的角度，并根据所述过渡坐标和所述预设的角度计算所述安装控制点的设计坐标；
根据所述设计坐标和预设的拱度值计算安装控制点的安装坐标。


2.如权利要求1所述的一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，其特征在于：所述三维坐标系的原点设于桥面中心线上。


3.如权利要求2所述的一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，其特征在于，所述在三维坐标系中绘制桥梁拱轴线，包括：计算所述桥梁拱轴线的初始坐标方程；
所述初始坐标方程为：



式中，f为所述桥梁拱轴线的计算矢高，l为所述桥梁拱轴线的计算跨径，α为拱平面与竖直面的夹角；a为所述桥梁拱轴线的拱顶到桥面中心线的水平距离。


4.如权利要求3所述的一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，其特征在于：所述桥梁拱轴线的旋转坐标方程为：



式中，f为所述桥梁拱轴线的计算矢高，l为所述桥梁拱轴线的计算跨径，α为拱平面与竖直面的夹角；b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离。


5.如权利要求4所述的一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，其特征在于，所述安装控制点所在截面与所述桥梁拱轴线的交点坐标为：



式中，C为所述安装控制点所在截面与桥梁拱轴线的交点，P为所述待安装拱肋的节段分界线处的桥梁拱轴线的端点，L1为所述固定距离值，δ为所述桥梁拱轴线的切线角，f为所述桥梁拱轴线的计算矢高，l为所述桥梁拱轴线的计算跨径，α为拱平面与竖直面的夹角；b为所述桥梁拱轴线的拱脚到桥面中心线的水平距离。


6.如权利要求5所述的一种立体钢拱肋安装控制点坐标的控制方法，其特征在于，所述桥梁拱轴线的切线角使用第一算法计算得到，所述第一算法包括：



式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，王吉，吕宏奎，柯卫峰，薛其林，余飞，吴晓辉，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