【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于远岸水中超高桥塔线形测量控制的，具体涉及远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统。本专利技术还涉及该监测系统的监测方法。
技术介绍
1、随着国家经济和科学技术的不断发展，江河内通航交通运输的日夜繁忙。为了减少桥梁对航运的影响，过江桥梁跨径越来越大。随着跨度和主梁自重的增大，索塔设计的结构形式也对设计单位带来的不断地挑战。
2、一般情况下，为满足桥塔纵向刚度及塔肢受力的要求，需要大幅增加塔肢的截面尺寸和壁厚，但对于大体积混凝土结构，由于前期收缩和后期徐变的快速发展，混凝土开裂风险随结构尺寸的增大而逐渐增加，因此，将平面钻石形桥塔沿纵向分解形成框架结构，即形成空间钻石型桥塔方案，既可以提高索塔刚度，也可以将塔肢的截面尺寸大大减小，从而减少了大断面索塔开裂的问题，有利于提升桥塔纵向的稳定性，空间钻石型四塔肢结构形式的桥塔也将越来越多的应用在大跨度跨江桥梁结构中。
3、传统桥塔多采用h形、倒y型和a形塔等。目前采用钻石型空间四塔肢的桥塔在国内外桥梁中应用的还比较少，此类桥塔设计新颖，外形结构复杂，施工期间的空间姿态控制难度大。
4、但是，对于施工单位而言，结构设计越新颖，结构形式越多样化，所带来的施工难度和施工风险也越大，对其精度的要求也越高；施工过程中如何保证桥塔的空间姿态按照理论线形稳步增高；施工完成后如何将桥塔竣工的空间姿态线形准确测量出来，以便于指导后续施工，成为本领域的一个很大的难题。
5、现有技术存在的问题和缺陷的具体分析：
6、首先，传统桥塔施工时，在桥
7、其次，传统桥塔施工时，受外界环境和临时荷载影响，桥塔在各阶段或各工况施工时，可能存在变形规律不同步的问题。而在四塔肢桥塔施工时，受日照等因素影响，不同步变形的影响更加明显，若不对每节段的位移变形进行监测，掌握不同塔肢的变形规律，会使桥塔施工期的空间姿态偏离设计位置。
8、第三，传统桥塔监测时，受预埋件安装精度的影响，监测棱镜中心至混凝土表面的长度无法准确掌握，致使无法通过监测棱镜中心直接计算已施工完成的塔肢节段中心偏位，在桥塔施工完成后，无法通过监测数据来全面掌握裸塔施工期的空间线形姿态，无法对整体桥塔姿态做出准确评估，会对后续钢梁或拉索施工产生一定的影响。
9、第四，水中四塔肢桥塔受地理环境的局限性，岸上测量基点不满足施工需求，利用现有结构物距离桥塔施工范围近，不具备远距离布设测量基点，塔下测量基点有限，四塔肢之间存在测量视线相互遮挡，塔下测量基点的测量视线仰角大，采用传统全站仪三维坐标法进行变形监测，角度方向的数据精度较低。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统，其目的提高桥塔线形监测的精度。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、本专利技术的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统，所述的四塔肢桥塔采用塔肢模板浇筑桥塔混凝土形成；所述的四塔肢桥塔的四个外侧面从下至上，设置多个均匀分布的单棱镜头；在距离所述的四塔肢桥塔的四个侧面底部正中的一段距离的位置，各设置一个塔下监测基点，每个所述的塔下监测基点均设置全站仪。
4、在所述的桥塔混凝土中设置cp3预埋件；在未安装单棱镜头的状态下，将卡紧螺栓的螺纹部分穿过塔肢模板上的模板开孔旋入cp3预埋件的螺纹孔，将卡紧螺栓与塔肢模板卡紧；在安装单棱镜头的状态下，将棱镜连接杆的螺纹一端旋入cp3预埋件的螺纹孔；将单棱镜头安装在棱镜连接杆朝外的一端。
5、为了实现与上述技术方案相同的专利技术目的，本专利技术还提供了以上所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其包括以下步骤：
6、第1步、塔肢模板开孔；
7、第2步、安装cp3预埋件；
8、第3步、拆除卡紧螺栓；
9、第4步、安装标准监测的棱镜连接杆及单棱镜头；
10、第5步、桥轴坐标系的建立；
11、第6步、当前节段塔肢竣工测量；
12、第7步、当前节段监测棱镜初始数据采集；
13、第8步、通过两个坐标确定两个监测点的距离方向数据；
14、第9步、塔肢空间线形计算；
15、第10步、索塔节段预偏计算。
16、所述的第1步是在桥塔模板分节段吊装前，在对应塔下监测基点方向的模板面合适位置进行钻孔，钻出模板开孔，所述的模板开孔的直径与cp3预埋件的螺纹孔大径保持一致。
17、所述的第2步是在桥塔模板在组拼前，将cp3预埋件安装在桥塔模板内侧，用卡紧螺栓在桥塔模板的外侧通过模板开孔位置拧入到cp3预埋件的螺纹孔内，并拧紧卡紧螺栓，使卡紧螺栓及cp3预埋件完全卡紧在模板上。
18、在所述的第3步中，桥塔模板姿态调整完成，进行桥塔混凝土的浇筑；桥塔混凝土浇筑后，待其凝结达到一定强度且桥塔模板拆除前，将桥塔模板外侧面的卡紧螺栓拆除。
19、所述的第4步是在桥塔模板拆除后，竣工测量工况线形监测时，将单棱镜头安装在棱镜连接杆的外端，连同单棱镜头一同拧入到预埋的cp3预埋件的螺纹孔内。
20、在所述的第5步中，为了便于桥塔施工测量，使测量数据成果更加直观明了，测量前，结合测量控制网和桥塔设计结构尺寸，将设计坐标系转换成相对独立的桥轴里程坐标系；其定义如下：顺桥向为x轴，也即里程方向，指向大里程方向为正向；横桥向为y轴，即偏位方向，指向上游侧为正向。
21、在所述的第6步中，当前节段塔肢混凝土浇筑完成后，采用全站仪，将当前节段塔肢顶面的角点坐标进行数据采集，并通过塔肢角点数据计算当前节段塔肢中心数据；并以此工况数据作为当前节段塔肢中心线形的初始值。
22、所述的第7步是在当前节段塔肢竣工测量同时间段内，在桥塔四个方向的塔下测量基点上架设全站仪，瞄准单棱镜头的中心，获取监测棱镜中心数据，并以此数据作为监测棱镜的初始值。
23、所述的第8步是：观测时，鉴于全站仪测距精度高的特点，每个塔肢监测棱镜只取棱镜中心至塔下测量基点的距离方向值作为依据，每两个监测点的距离方向沟通塔肢的纵、横方向；其中，1号塔肢x轴为l1监测点的距离方向数据，y值为l2监测点的距离方向数据；其余类推；其编号的定义是：塔肢角点编号前缀为j，监测棱镜编号前缀为l。
24、所述的第9步是完成初始数据采集后，后续根据不同工况，对塔肢外侧不同高度的监测棱镜进行测量，并计算当前监测棱镜与初始监测棱镜数据的变化值，将此变化值带入到塔肢中心初始值数据中，即可获取不同工况下，不同节段高度塔肢中心数据，达到准确掌握塔肢空间姿态的目标，并为后续施工提供参数。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统，所述的四塔肢桥塔采用塔肢模板(5)浇筑桥塔混凝土(7)形成，其特征在于：所述的四塔肢桥塔的四个外侧面从下至上，设置多个均匀分布的单棱镜头(4)；在距离所述的四塔肢桥塔的四个侧面底部正中的一段距离的位置，各设置一个塔下监测基点(8)，每个所述的塔下监测基点(8)均设置全站仪。
2.按照权利要求1所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统，其特征在于：在所述的桥塔混凝土(7)中设置CP3预埋件(1)；在未安装单棱镜头(4)的状态下，将卡紧螺栓(2)的螺纹部分穿过塔肢模板(5)上的模板开孔(6)旋入CP3预埋件(1)的螺纹孔，将卡紧螺栓(2)与塔肢模板(5)卡紧；在安装单棱镜头(4)的状态下，将棱镜连接杆(3)的螺纹一端旋入CP3预埋件(1)的螺纹孔；将单棱镜头(4)安装在棱镜连接杆(3)朝外的一端。
3.按照权利要求1或2所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述的监测方法包括以下步骤：
4.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述
5.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述的第2步是在桥塔模板(5)在组拼前，将CP3预埋件(1)安装在桥塔模板(5)内侧，用卡紧螺栓(2)在桥塔模板(5)的外侧通过模板开孔(6)位置拧入到CP3预埋件(1)的螺纹孔内，并拧紧卡紧螺栓(2)，使卡紧螺栓(2)及CP3预埋件(1)完全卡紧在模板(5)上。
6.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：在所述的第3步中，将桥塔模板(5)姿态调整完成，进行桥塔混凝土(7)的浇筑；桥塔混凝土(7)浇筑后，待其凝结达到一定强度且桥塔模板(5)拆除前，将桥塔模板(5)外侧面的卡紧螺栓(2)拆除。
7.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述的第4步是在桥塔模板(5)拆除后，竣工测量工况线形监测时，将单棱镜头(4)安装在棱镜连接杆(3)的外端，连同单棱镜头(4)一同拧入到预埋的CP3预埋件(1)的螺纹孔内。
8.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：在所述的第5步中，为了便于桥塔施工测量，使测量数据成果更加直观明了，测量前，结合测量控制网和桥塔设计结构尺寸，将设计坐标系转换成相对独立的桥轴里程坐标系；其定义如下：顺桥向为X轴，也即里程方向，指向大里程方向为正向；横桥向为Y轴，即偏位方向，指向上游侧为正向。
9.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：在所述的第6步中，当前节段塔肢混凝土(7)浇筑完成后，采用全站仪，将当前节段塔肢顶面的角点坐标进行数据采集，并通过塔肢角点数据计算当前节段塔肢中心数据；并以此工况数据作为当前节段塔肢中心线形的初始值。
10.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述的第7步是在当前节段塔肢竣工测量同时间段内，在桥塔四个方向的塔下测量基点(8)上架设全站仪，瞄准单棱镜头(4)的中心，获取监测棱镜中心数据，并以此数据作为监测棱镜的初始值。
...【技术特征摘要】
1.一种远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统，所述的四塔肢桥塔采用塔肢模板(5)浇筑桥塔混凝土(7)形成，其特征在于：所述的四塔肢桥塔的四个外侧面从下至上，设置多个均匀分布的单棱镜头(4)；在距离所述的四塔肢桥塔的四个侧面底部正中的一段距离的位置，各设置一个塔下监测基点(8)，每个所述的塔下监测基点(8)均设置全站仪。
2.按照权利要求1所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统，其特征在于：在所述的桥塔混凝土(7)中设置cp3预埋件(1)；在未安装单棱镜头(4)的状态下，将卡紧螺栓(2)的螺纹部分穿过塔肢模板(5)上的模板开孔(6)旋入cp3预埋件(1)的螺纹孔，将卡紧螺栓(2)与塔肢模板(5)卡紧；在安装单棱镜头(4)的状态下，将棱镜连接杆(3)的螺纹一端旋入cp3预埋件(1)的螺纹孔；将单棱镜头(4)安装在棱镜连接杆(3)朝外的一端。
3.按照权利要求1或2所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述的监测方法包括以下步骤：
4.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述的第1步是在桥塔模板(5)分节段吊装前，在对应塔下监测基点(8)方向的模板面合适位置进行钻孔，钻出模板开孔(6)，所述的模板开孔(6)的直径与cp3预埋件(1)的螺纹孔大径保持一致。
5.按照权利要求3所述的远岸空间四塔肢桥塔全棱镜线形监测系统的监测方法，其特征在于：所述的第2步是在桥塔模板(5)在组拼前，将cp3预埋件(1)安装在桥塔模板(5)内侧，用卡紧螺栓(2)在桥塔模板(5)的外侧通过模板开孔(6)位置拧入到cp3预埋件(1)的螺纹孔内，并拧紧卡紧螺栓(2)，使卡紧螺栓(2)及cp3预埋件(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：解光路，周海生，贺志中，秦淇，许雄飞，熊小一，蔡少云，刘建，曹健男，詹益，朱金阳，唐帅，
申请(专利权)人：中交二航局第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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