[發明專利]橋梁節段預制技術三維數控方法

有效

• 申請號: 201010288130.1
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN101942805A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 孫峻嶺
• 申請（專利權）人: 廣州瀚陽工程咨詢有限公司
• 主分類號: E01D21/00
• 分類號: E01D21/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻

技術領域

本發明涉及橋梁短線法節段預制技術，特別涉及橋梁節段預制技術三維數控方法。

背景技術

短線法節段預制技術是將橋梁上部結構劃分為若干短節段，將考慮混凝土收縮徐變及預拱度等因素的成橋整體坐標轉換為預制工廠局部坐標后，在預制機械設備的固定模板系統內逐跨匹配、流水預制橋梁節段的施工工藝，其過程是用戶與程序的交互操作，程序需要用戶輸入橋梁制造后的坐標和幾何尺寸作為輸入值，用來計算相鄰節段的控制信息。預應力混凝土橋梁節段預制技術是世界最先進、最符合環保理念的橋梁設計制造技術，但目前只有美國、奧地利、香港的三家公司擁有預應力混凝土橋梁短線法節段預制控制技術及軟件，國內建設項目如欲使用短線法節段預制施工工法則必須引進國外軟件進行制造及架設，從技術和經濟角度考慮均有很大局限性。

目前節段預制控制技術軟件的算法是對平面線形及立面線形分別進行控制，采用坐標平面變換對幾何線形進行控制，采用二維糾偏方法對節段預制誤差進行調整，這種算法在大縱坡或者大曲線的線形條件下容易產生很大的計算誤差，使施工精度和工程質量無法得到保證。除此之外，目前上述算法還具有以下不足之處：1、只能實現節段制造施工控制，而未能實現設計、制造、架設控制一體化；2、未設置測量數據及線性誤差的判斷和報警機制，很難對現場測量的人為誤差做出判斷和控制；3、未設置遠程數據庫訪問功能，無法實現數據庫的實時更新。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供橋梁節段預制技術三維數控方法，實現了對橋梁節段幾何線形的三維控制，減少了平面線形和立面線形分開控制算法所造成的制造誤差。

本發明的目的通過下述技術方案實現：本橋梁節段預制技術三維數控方法，包括以下步驟：

S1、輸入整體坐標系下的橋梁線形及跨度，并設定橋梁節段的幾何尺寸；

S2、對橋梁進行節段劃分，將橋梁劃分成n個節段；

S3、計算橋梁節段分界線上三個節段分界線控制點在整體坐標系下的坐標及各節段的幾何尺寸；

S4、輸入橋梁節段的軸向壓縮值和預拱度；

S5、采用步驟S4所輸入的軸向壓縮值和預拱度對步驟S3所計算出的節段分界線控制點在整體坐標系下的坐標進行修正，計算出考慮了軸向壓縮值和預拱度之后的節段分界線控制點在整體坐標系下的新坐標，并將其輸出；

S6、根據步驟S5計算出的節段分界線控制點在整體坐標系下的新坐標建立每個節段梁面的局部坐標系；根據各節段局部坐標系坐標軸的向量，計算相鄰節段任意一點的三維坐標轉換矩陣，并計算節段局部坐標系內任意一點在整體坐標系下的三維坐標轉換矩陣；

S7、根據步驟S2得到的節段劃分及步驟S3得到的幾何尺寸，計算第1個節段定位點在局部坐標系下的坐標及節段尺寸的理論計算值，并輸出；

S8、輸入第1個節段定位點在局部坐標系下的坐標及節段尺寸的實際測量值；

S9、根據步驟S7所計算的理論計算值和步驟S8所輸入的實際測量值，計算節段制造誤差和相鄰節段的六個方向調整量；基于六個方向調整量在局部坐標系的向量，采用起始節段制造誤差對相鄰節段任意一點的三維坐標轉換矩陣進行修正，計算出考慮了節段制造誤差之后的相鄰節段任意一點的三維坐標轉換矩陣；

S10、根據步驟S9計算的節段制造誤差，判斷梁面是否扭轉，提醒用戶檢查步驟S8所輸入的實際測量值是否有誤，并提醒用戶判斷節段制造誤差是否過大；

S11、根據步驟S9計算的考慮了節段制造誤差之后的相鄰節段任意一點的三維坐標轉換矩陣，輸出起始節段定位點的匹配坐標理論計算值和節段尺寸理論計算值；

S12、循環步驟S7-11，直至橋梁的第n個節段。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：

1、基于三維坐標轉換方法實現了對橋梁節段幾何線形的三維控制，大大減少了平面線形和立面線形分開控制算法所造成的制造誤差。

2、可以根據橋梁設計限界及用戶定義，對橋梁劃分節段，從而實現橋梁幾何線形設計、制造、架設的一體化控制，進一步確保工程質量。此外，采用三維糾偏方法對節段預制誤差進行調整，即對節段預制在包括旋轉、平移在內的六個方向進行誤差調整，大大降低了節段預制的偏差。

3、加入了測量數據及線性誤差報警功能，在測量數據發生明顯輸入錯誤和線形出現明顯偏差的情況下，對用戶發出錯誤提示，避免人為誤差對工程質量造成影響。

4、由于使用了三層軟件架構，從而使本發明還具有如下優點：