[發(fā)明專利]一種基于三維空間坐標(biāo)定位的超高混凝土塔柱施工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210315061.1
• 申請(qǐng)日: 2022-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN114717954A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;嚴(yán)來章;侯立君;馬樂樂;辛宇;王佐才;王振;程杰;朱磊;王亞坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司;合肥工業(yè)大學(xué);中鐵二十四局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E01D21/00
• 分類號(hào): E01D21/00;E01D19/14;G06F30/13;G06T17/00
• 代理公司: 上海恩凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31459
• 代理人: 汪賀玲

本發(fā)明公開了一種基于三維空間坐標(biāo)定位的超高混凝土塔柱施工方法，利用BIM類軟件建立混凝土塔柱三維仿真模型，根據(jù)三維仿真模型提取控制點(diǎn)三維坐標(biāo)信息，采用三維空間坐標(biāo)定位技術(shù)對(duì)塔柱施工過程中各關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行定位安裝，以提高塔柱施工質(zhì)量和施工效率。基于計(jì)算輔助施工的理念，在施工前一次性建立整個(gè)主塔的三維仿真模型，在控制點(diǎn)提取過程中，只需在仿真模型中輸入高程，就能快速提取出控制點(diǎn)坐標(biāo)，無需根據(jù)圖紙進(jìn)行推算；對(duì)于主塔施工測(cè)量，全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量操作簡(jiǎn)單，效率較高，是比較常用方法，現(xiàn)場(chǎng)使用全站儀測(cè)量，不僅可以完成傳統(tǒng)的二維坐標(biāo)的量測(cè)，還可以代替水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及橋梁施工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種基于三維空間坐標(biāo)定位的超高混凝土塔柱施工方法。

背景技術(shù)

斜拉橋因其外形優(yōu)美、建設(shè)經(jīng)濟(jì)、受力合理且跨越能力大等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用到實(shí)際工程中，隨著斜拉橋跨越能力逐漸增強(qiáng)，對(duì)索塔高度的需求逐漸加大，同時(shí)對(duì)塔柱的線形控制提出了更高的要求。針對(duì)超高混凝土塔柱的施工，由于施工工序較多且大部分屬于高空作業(yè)，給超高塔柱的施工線形控制及安裝帶來較大困難。如何實(shí)現(xiàn)超高混凝土塔柱快速、安全、高質(zhì)量的施工成為斜拉橋施工控制研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

塔柱施工測(cè)量控制的難點(diǎn)主要在控制點(diǎn)獲取以及勁性骨架、鋼筋、模板以及索道管的定位方面。塔柱施工前，需獲取關(guān)鍵控制點(diǎn)坐標(biāo)，傳統(tǒng)方法一般是通過圖紙進(jìn)行推算獲取，效率低下，并且耗費(fèi)大量人力和物力。勁性骨架在鋼筋固定以及模板鞏固等方面發(fā)揮著重要的作用。由于勁性骨架剛度較大，鋼筋、模板可以在勁性骨架上固定，從而預(yù)防鋼筋骨架整體歪倒和模板垮塌事件的發(fā)生，同時(shí)工人操作時(shí)，可以利用勁性骨架固定安全帶，對(duì)操作工人起到安全保護(hù)的作用。塔柱施工時(shí)，需對(duì)勁性骨架進(jìn)行定位，進(jìn)而對(duì)鋼筋、模板進(jìn)行放樣。一般勁性骨架施工采用重錘球法進(jìn)行定位，當(dāng)塔柱施工地段風(fēng)力較大時(shí)，垂球擺動(dòng)幅度大，重錘球法將不再適用，因此采用重錘球法對(duì)勁性骨架定位存在一定局限性。此外，塔柱施工時(shí)，索導(dǎo)管的定位精度要求較高，因?yàn)樗鲗?dǎo)管的定位精度決定斜拉索施工質(zhì)量的好壞，并直接影響橋體受力，如何保證索道管安裝和定位的精度一直以來都是塔柱施工控制研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種基于三維空間坐標(biāo)定位的超高混凝土塔柱施工方法，利用BIM類軟件建立混凝土塔柱三維仿真模型，根據(jù)三維仿真模型提取控制點(diǎn)三維坐標(biāo)信息，采用三維空間坐標(biāo)定位技術(shù)對(duì)塔柱施工過程中各關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行定位安裝，以提高塔柱施工質(zhì)量和施工效率。

為實(shí)現(xiàn)如上目的，本發(fā)明具體的技術(shù)方案如下：

一種基于三維空間坐標(biāo)定位的超高混凝土塔柱施工方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙將主塔劃分為多個(gè)施工節(jié)段，每一施工節(jié)段的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為4.5米，利用BIM類軟件建立混凝土塔柱三維仿真模型，從所述三維仿真模型中可提取獲得塔柱任意標(biāo)高位置處橫截面的三維坐標(biāo)，包括塔柱截面軸線點(diǎn)、各角點(diǎn)以及塔柱內(nèi)部構(gòu)件的控制點(diǎn)坐標(biāo)；

(2)所述施工節(jié)段通過勁性骨架進(jìn)行塔柱施工，勁性骨架基于三維空間坐標(biāo)進(jìn)行定位，內(nèi)側(cè)設(shè)置有鋼筋骨架的安裝空間，勁性骨架定位時(shí)，選擇其組件桁骨架端面角點(diǎn)作為施工控制點(diǎn)，進(jìn)入仿真模型，輸入該節(jié)段桁骨架端面的高程，即可獲得該節(jié)段桁骨架控制點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，通過全站儀配合吊機(jī)安裝桁骨架，調(diào)整桁骨架位置直至各控制點(diǎn)坐標(biāo)精度滿足施工要求，焊接固定桁骨架，用型鋼將桁骨架連接成整體，從而完成勁性骨架的準(zhǔn)確定位；

(3)液壓爬模及模板安裝：沿勁性骨架外側(cè)設(shè)置若干內(nèi)外模板，內(nèi)外模板采用螺栓固定，內(nèi)外模板依靠勁性骨架進(jìn)行初步定位，根據(jù)模板角點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位；

模板定位前在模板角點(diǎn)處貼上全站儀專用反射片，根據(jù)實(shí)測(cè)模板角點(diǎn)高程，從仿真模型中提取出塔柱角點(diǎn)及軸線點(diǎn)設(shè)計(jì)三維坐標(biāo)，若實(shí)測(cè)塔柱角點(diǎn)及軸線點(diǎn)三維坐標(biāo)與設(shè)計(jì)三維坐標(biāo)不符，重新就位模板，調(diào)整至設(shè)計(jì)位置；