曲线段管节标定方法技术

本发明专利技术涉及一种曲线段管节标定方法，属于沉管隧道施工技术领域，用于对管节进行标定，管节顶部安装有导向系统，导向系统包括导向杆和导向托架预埋件；该曲线段管节标定方法包括构建标定系统和利用导向系统对管节进行标定，构建标定系统又包括建立管节坐标系、构建导向系统坐标系和获取两个坐标系之间的换算关系，根据换算关系，将导向托架预埋件在管节坐标系中的坐标换算为导向系统坐标系中的坐标，以利用导向托架预埋件在导向系统坐标系中的坐标对管节进行标定。该曲线段管节标定方法还包括复核检验坐标系的步骤，以检验标定系统构建的准确性。本发明专利技术提供的曲线段管节标定方法操作简单、标定精度高且受沉管预制偏差影响小。标定精度高且受沉管预制偏差影响小。标定精度高且受沉管预制偏差影响小。

【技术实现步骤摘要】
曲线段管节标定方法


[0001]本专利技术属于沉管隧道施工
，尤其涉及一种曲线段管节标定方法。

技术介绍

[0002]沉管隧道是将隧道管段分段预制，每段沉管管节两端设置临时止水头部，然后浮运至隧道轴线处，沉放在预先挖好的地槽(基槽)内，完成管段间的水下连接，移去临时止水头部，回填基槽保护沉管，铺设隧道内部设施，从而形成一个完整的水下通道。沉管安装施工将直接影响整个沉管隧道的施工质量，在沉管安装定位过程中，需要对沉管管节进行标定，从而实现沉管精准定位和安装。
[0003]在实际施工中，沉管隧道并不是直线施工，这导致预制的沉管管节除了直线段外，还包括曲线段，由于曲线段的轴线是一条弧线，与管节坐标轴线不能很好的重合，因此，曲线段管节的标定要比直线段管节标定复杂。对于曲线段管节，现阶段主要采用以直代曲的标定方法，按照直线段管节标定方法，将导向杆与导向托架中点标定至设计位置，这种方法只适用于小曲率管节，在大曲率长管节中由于管节中轴线与首尾端面夹角大，这种方法会导致安装偏差较大。
[0004]现有技术中的沉管标定方法无法适用于大曲率沉管的标定，无法保证标定精度。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中存在的不足之处，本专利技术提供了一种曲线段管节标定方法，以简化曲线段管节标定方法的操作过程，使曲线段管节能够被快速且精确标定。
[0006]本专利技术提供一种曲线段管节标定方法，用于对管节进行标定，管节顶部安装有导向系统，导向系统包括导向杆和导向托架预埋件；曲线段管节标定方法包括以下步骤：构建标定系统，包括以下步骤：建立管节坐标系：取位于管节首端的点o和位于管节尾端的点o1，以点o为管节坐标系的原点，以点o和点o1所在直线为管节坐标系的x轴，以经过点o且垂直于管节顶面的直线为z轴，建立三维直角坐标系，作为管节坐标系；构建导向系统坐标系：导向系统坐标系包括管节首端导向系统坐标系和管节尾端导向系统坐标系；管节首端导向系统坐标系的构建步骤为：以点o为原点，以经过点o且垂直于管节首端端面的直线为x轴，以经过点o且垂直于管节顶面的直线为z轴，建立三维直角坐标系，作为所述管节首端导向系统坐标系；管节尾端导向系统坐标系的构建步骤为：以点o1为原点，以经过点o1且垂直于管节尾端端面的直线为x轴，以经过点o1且垂直于管节顶面的直线为z轴，建立三维直角坐标系，作为所述管节尾端导向系统坐标系；获取坐标系转换关系：在导向杆布设控制点DG，根据控制点DG在管节坐标系中的坐标及其在导向系统坐标系中的坐标，得到管节坐标系的坐标与导向系统坐标系的坐标的换算关系；管节标定：根据换算关系，将导向托架预埋件在管节坐标系中的坐标换算为导向
系统坐标系中的坐标，以利用导向托架预埋件在导向系统坐标系中的坐标对管节进行标定。
[0007]本技术方案通过建立管节坐标系和导向系统坐标系，利用二者之间的转换关系，对导向托架预埋件进行标定，以保证曲线段管节的安装精度。
[0008]在其中一些实施例中，点o是通过管节首端端面的首端特征点拟合得到，获取点o具体步骤为：在管节首端端面布设首端特征点：在管节首端端面的对应位置分别布设多个首端特征点，多个首端特征点分别位于管节首端端面的左右两侧；确定管节首端端面中点：将首端特征点进行拟合，以确定首端特征点的中点S1；确定点o：将中点S1投影至管节顶端，得到点o；点o1是通过管节尾端端面的尾端特征点拟合得到，获取点o1的具体步骤为：在管节尾端端面布设尾端特征点：在管节尾端端面布设多个尾端特征点，多个尾端特征点分别位于管节尾端端面的左右两侧；确定管节尾端端面中点：将尾端特征点进行拟合，以确定尾端特征点的中点S2；确定点o1：将中点S2投影至管节顶端，得到点o1。
[0009]在其中一些实施例中，在建立管节坐标系中，以管节尾端指向管节首端的方向为管节坐标系x轴正方向。
[0010]在其中一些实施例中，根据管节坐标系原点o、x轴及x轴正方向，使用左手法则，左手拇指所在直线为管节坐标系的y轴，左手拇指指向的方向为管节坐标系的y轴正方向。
[0011]本技术方案通过使用左手法则，根据管节坐标系原点o、x轴及x轴正方向，可以快速且准确的确定管节坐标系的y轴及y轴正方向。
[0012]在其中一些实施例中，在导向杆的中轴线上布设至少三个控制点DG。
[0013]本技术方案通过在导向杆设置控制点DG，利用控制点DG在管节坐标系中坐标和导向系统坐标系中坐标，以推算得到管节坐标系中坐标与导向系统坐标系中坐标的换算关系。
[0014]在其中一些实施例中，管节坐标系中坐标与导向系统坐标系中坐标的换算公式为：x'=（x
‑
a）cosα+（y
‑
b）sinα;y'=（y
‑
b）cosα
‑
（x
‑
a）sinα;其中，a、b分别为导向系统坐标系原点在管节坐标系中的横坐标和纵坐标，x、y分别为控制点DG在管节坐标系中的横坐标和纵坐标，x'、y'分别为控制点DG在导向系统坐标系中的横坐标和纵坐标，α为导向系统坐标系x轴相对于管节坐标系x轴的旋转角。
[0015]在其中一些实施例中，曲线段管节标定方法还包括复核检验坐标系的步骤，具体包括以下步骤：在管节内部布设多个中廊道贯通点GT；计算中廊道贯通点GT在管节坐标系中的坐标，并将中廊道贯通点GT在管节坐标系中的坐标换算为导向系统坐标系中的坐标；根据中廊道贯通点GT在导向系统坐标系中的坐标计算得到不同中廊道贯通点GT之间的理论量程g；
实际测量不同中廊道贯通点GT之间的实测量程d；比较中廊道贯通点GT之间的理论量程g与对应的实测量程d：若理论量程g与实测量程d差值小于或等于误差值σ，则说明标定系统构建合格；若理论量程g与实测量程d差值大于误差值σ，则说明标定系统构建不合格。
[0016]本技术方案通过设置中廊道贯通点GT，利用中廊道贯通点GT之间在标定系统中的理论量程g与实测量程d的关系，以验证标定系统的构建精度。
[0017]在其中一些实施例中，误差值σ为5mm。
[0018]基于上述技术方案，本专利技术实施例中曲线段管节标定方法能够对曲线段管节进行标定，标定方法简单、标定精度高且受沉管预制偏差影响小。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术曲线段管节标定方法一个实施例中管节布设特征点后的左视图；图2为本专利技术曲线段管节标定方法一个实施例中管节布设特征点后的立体图；图3为本专利技术曲线段管节标定方法一个实施例中管节建立管节坐标系的结构示意图；图4为本专利技术曲线段管节标定方法一个实施例中管节建立管节坐标系和导向系统坐标系的俯视图；图5为本专利技术曲线段管节标定方法一个实施例中中廊道贯通点在管节坐标系和导向系统坐标系中的结构示意图；图6为本专利技术曲线段管节标定方法一个实施例中导向杆前后支座和导向杆托架本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.曲线段管节标定方法，用于对管节进行标定，所述管节顶部安装有导向系统，所述导向系统包括导向杆和导向托架预埋件；其特征在于，所述曲线段管节标定方法包括以下步骤：构建标定系统，包括以下步骤：建立管节坐标系：取位于所述管节首端的点o和位于所述管节尾端的点o1，以点o为所述管节坐标系的原点，以点o和点o1所在直线为所述管节坐标系的x轴，以经过点o且垂直于所述管节顶面的直线为z轴，建立三维直角坐标系，作为所述管节坐标系；构建导向系统坐标系：导向系统坐标系包括管节首端导向系统坐标系和管节尾端导向系统坐标系；所述管节首端导向系统坐标系的构建步骤为：以所述点o为原点，以经过所述点o且垂直于所述管节首端端面的直线为x轴，以经过所述点o且垂直于所述管节顶面的直线为z轴，建立三维直角坐标系，作为所述管节首端导向系统坐标系；所述管节尾端导向系统坐标系的构建步骤为：以所述点o1为原点，以经过所述点o1且垂直于所述管节尾端端面的直线为x轴，以经过所述点o1且垂直于所述管节顶面的直线为z轴，建立三维直角坐标系，作为所述管节尾端导向系统坐标系；获取坐标系转换关系：在所述导向杆布设控制点DG，根据所述控制点DG在所述管节坐标系中的坐标及其在所述导向系统坐标系中的坐标，得到所述管节坐标系的坐标与所述导向系统坐标系的坐标的换算关系；管节标定：根据所述换算关系，将所述导向托架预埋件在所述管节坐标系中的坐标换算为所述导向系统坐标系中的坐标，以利用所述导向托架预埋件在所述导向系统坐标系中的坐标对所述管节进行标定。2.根据权利要求1所述的曲线段管节标定方法，其特征在于，所述点o是通过所述管节首端端面的首端特征点拟合得到，获取所述点o具体步骤为：在管节首端端面布设首端特征点：在所述管节首端端面的对应位置分别布设多个首端特征点，多个所述首端特征点分别位于所述管节首端端面的左右两侧；确定管节首端端面中点：将所述首端特征点进行拟合，以确定所述首端特征点的中点S1；确定点o：将所述中点S1投影至所述管节顶端，得到所述点o；所述点o1是通过所述管节尾端端面的尾端特征点拟合得到，获取所述点o1的具体步骤为：在管节尾端端面布设尾端特征点：在所述管节尾端端面布设多个尾端特征点，多个所述尾端特征点分别位于所述管节尾端端面的左右两侧；确定管节尾端端面中点：将所述尾端...

【专利技术属性】
技术研发人员：成益品，张超，董理科，韩战伟，陶振杰，锁旭宏，
申请(专利权)人：中交一航局第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：