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转体施工的超宽非对称曲线桥梁的重心定位方法及装置实质审查 发明

技术领域

[0001] 本发明属于桥梁转体施工领域,具体涉及一种转体施工的超宽非对称曲线桥梁的重心定位方法及装置。

相关背景技术

[0002] 城市化进程加快与交通迅猛发展,致使交通线路纵横交错。为最大程度降低对既有交通线路运营的影响,转体施工是跨既有交通线桥梁的最优施工方案之一。但随着桥梁跨度和吨位的增加,桥梁转体施工难度也显著增加,桥梁结构重心位置难以确定。
[0003] 在实现本发明过程中,发明人发现现有技术中至少存在如下问题:目前,桥梁结构重心位置主要通过对桥梁结构开展称重实验来确定。但是,在遇到超宽非对称曲线桥梁的转体施工时,传统的称重实验方法不再适用,这势必会影响该类复杂桥梁后续转体施工的顺利进行。
[0004] 综上所述,目前亟需一种能够精准定位超宽非对称曲线桥梁重心位置的方法,为该类桥梁后续转体施工提供便利。

具体实施方式

[0051] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0052] 本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0053] 下面结合附图,通过具体的实施例及其应用场景对本发明实施例提供的一种转体施工的超宽非对称曲线桥梁的重心定位方法及装置进行详细地说明。
[0054] 请参阅图1,图1示出了本发明实施例提供的一种转体施工的超宽非对称曲线桥梁的重心定位方法的实现流程图。
[0055] 步骤S100,以球铰中心为原点建立直角坐标系X、Y,基于球铰转动法进行桥梁结构称重实验;
[0056] 请参阅图2,通过以球铰中心为原点建立直角坐标系进行桥梁结构称重实验,为后续的测量和计算提供了明确的参考系,使得各个参数的测量和计算更加准确。
[0057] 步骤S200,获取目标桥梁的球铰的摩擦力矩MZ和桥梁结构的不平衡力矩MG,根据所述球铰的摩擦力矩和所述桥梁结构的不平衡力矩得到目标桥梁X轴与Y轴方向的偏心距Δx、Δy;
[0058] 具体的为,步骤S201,释放沙箱约束,比较所述目标桥梁的球铰的摩擦力矩MZ和桥梁结构的不平衡力矩MG;
[0059] 步骤S202,若MZ>MG,则在所述直角坐标系X轴与Y轴两侧分别布置千斤顶与位移百分表;若MZ
[0060] 具体的为,若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第一象限,则于所处象限X轴方向左侧和Y轴方向右侧布置千斤顶和位移百分表;
[0061] 若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第二象限,则于所处象限X轴方向左侧和Y轴方向左侧布置千斤顶和位移百分表;
[0062] 若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第三象限,则于所处象限X轴方向右侧和Y轴方向左侧布置千斤顶和位移百分表;
[0063] 若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第四象限,则于所处象限X轴方向右侧和Y轴方向右侧布置千斤顶和位移百分表。
[0064] 通过比较球铰的摩擦力矩和桥梁结构的不平衡力矩,能够精确判断桥梁的状态,为千斤顶的布置提供准确依据,从而提高偏心距计算的精度,确定桥梁结构重心的偏移量,再通过配重,将桥梁结构重心平移至球铰中心位置,为后续转体施工工作提供保障。
[0065] 步骤S203,对所述千斤顶提供顶力P,并用位移百分表记录顶力到所述直角坐标系原点的距离L;
[0066] 具体的为,当MZ>MG时,首先对Y方向左、右两侧千斤顶分别提供顶力Py左、Py右,并通过位移百分表记录顶力Py左、Py右到直角坐标系原点的距离Ly左、Ly右,其次对X方向左、右两侧千斤顶分别提供顶力Px左、Px右,并通过位移百分表记录顶力Px左、Px右到直角坐标系原点的距离Lx左、Lx右;
[0067] 当MZ
[0068] 需要说明的是,所述撑脚下移侧可以为X轴、Y轴方向左侧或者右侧,本发明中定义X轴左侧为Y轴的正半轴方向,X轴右侧为Y轴的负半轴方向,Y轴左侧为X轴负半轴方向,Y轴右侧为X轴正半轴方向,具体需要根据重心位置来确定。
[0069] 步骤S204,将所述千斤顶从预设顶压状态调整至临界顶压状态,得到临界位移值;
[0070] 具体的为,将千斤顶从预设顶压状态开始按照预设顶力增量逐级增加顶力,所述预设顶力增量为1MPa/级,并判断目标桥梁是否达到临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的临界顶力和临界位移值。
[0071] 将预设顶力增量设置为1MPa/级,逐级增加顶力并判断临界状态,可以有效避免因顶力过大对桥梁结构造成损坏,确保桥梁在测量过程中的安全。
[0072] 需要说明的是,请参阅图3至图4,图3至图4为当MZ>MG时,在Y轴方向左右两侧分别进行顶升的示意图,当MZ>MG时,所述位移百分表记录到Ly左后,将Y方向左侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断Y方向左侧千斤顶是否达到临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Py左1以及对应的临界位移值Ly左1;卸载Y方向左侧千斤顶,并对Y方向右侧千斤顶提供顶力Py右,记录此时Py右到直角坐标系原点的距离Ly右,将Y方向右侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断Y方向右侧千斤顶是否达到临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Py右1以及对应的临界位移值Ly右1;
[0073] 所述位移百分表记录到Lx左后,将X方向左侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断X方向左侧千斤顶是否达到临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Px左1以及对应的临界位移值Lx左1;卸载X方向左侧千斤顶,并对X方向右侧千斤顶提供顶力Px右,记录此时Px右到直角坐标系原点的距离Lx右,将X方向右侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断X方向右侧千斤顶是否达到临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Px右1以及对应的临界位移值Lx右1;
[0074] 当MZ
[0075] 情况一:若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第一象限,则于所处象限X轴方向左侧和Y轴方向右侧布置千斤顶和位移百分表,请参阅图5至图6,图5至图6为当MZ
[0076] 所述位移百分表记录到Lx后,将X方向左侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断目标桥梁是否达到第一临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Px1以及对应的第一临界位移值Lx1;卸载X方向左侧千斤顶,判断目标桥梁是否达到第二临界状态,若是,则记录所述千斤顶此时的第二临界顶力Px2以及对应的第二临界位移值Lx2;
[0077] 情况二:若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第二象限,则于所处象限X轴方向左侧和Y轴方向左侧布置千斤顶和位移百分表,所述位移百分表记录到Ly后,将Y方向左侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断目标桥梁是否达到第一临界状态,所述第一临界状态为桥梁结构发生滑动,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的第一临界顶力Py1以及对应的第一临界位移值Ly1;卸载Y方向左侧千斤顶,判断目标桥梁是否达到第二临界状态,所述第二临界状态为桥梁结构发生反向滑动,若是,则记录所述千斤顶此时的第二临界顶力Py2以及对应的第二临界位移值Ly2;
[0078] 所述位移百分表记录到Lx后,将X方向左侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断目标桥梁是否达到第一临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Px1以及对应的第一临界位移值Lx1;卸载X方向左侧千斤顶,判断目标桥梁是否达到第二临界状态,若是,则记录所述千斤顶此时的第二临界顶力Px2以及对应的第二临界位移值Lx2;
[0079] 情况三:若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第三象限,则于所处象限X轴方向右侧和Y轴方向左侧布置千斤顶和位移百分表,所述位移百分表记录到Ly后,将Y方向左侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断目标桥梁是否达到第一临界状态,所述第一临界状态为桥梁结构发生滑动,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的第一临界顶力Py1以及对应的第一临界位移值Ly1;卸载Y方向左侧千斤顶,判断目标桥梁是否达到第二临界状态,所述第二临界状态为桥梁结构发生反向滑动,若是,则记录所述千斤顶此时的第二临界顶力Py2以及对应的第二临界位移值Ly2;
[0080] 所述位移百分表记录到Lx后,将X方向右侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断目标桥梁是否达到第一临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Px1以及对应的第一临界位移值Lx1;卸载X方向右侧千斤顶,判断目标桥梁是否达到第二临界状态,若是,则记录所述千斤顶此时的第二临界顶力Px2以及对应的第二临界位移值Lx2;
[0081] 情况四:若所述目标桥梁重心位于直角坐标系的第四象限,则于所处象限X轴方向右侧和Y轴方向右侧布置千斤顶和位移百分表,所述位移百分表记录到Ly后,将Y方向右侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断目标桥梁是否达到第一临界状态,所述第一临界状态为桥梁结构发生滑动,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的第一临界顶力Py1以及对应的第一临界位移值Ly1;卸载Y方向右侧千斤顶,判断目标桥梁是否达到第二临界状态,所述第二临界状态为桥梁结构发生反向滑动,若是,则记录所述千斤顶此时的第二临界顶力Py2以及对应的第二临界位移值Ly2;
[0082] 所述位移百分表记录到Lx后,将X方向右侧千斤顶从初始顶压状态按照预设顶力增量开始逐级增加顶力;判断目标桥梁是否达到第一临界状态,若是,则停止增加顶力,并记录所述千斤顶此时的顶力Px1以及对应的第一临界位移值Lx1;卸载X方向右侧千斤顶,判断目标桥梁是否达到第二临界状态,若是,则记录所述千斤顶此时的第二临界顶力Px2以及对应的第二临界位移值Lx2;
[0083] 对千斤顶提供顶力并记录到直角坐标系原点的距离,以及按照预设顶力增量逐级增加顶力并判断临界状态,能够准确获取临界顶力和临界位移值,这些数据为后续偏心距的计算提供了更加精确的基础,最终提高了目标桥梁X轴与Y轴方向偏心距Δx、Δy的测量精度,除此之外,采取不同的千斤顶布置方案和操作步骤,能够适应各种不同的桥梁情况,确保测量过程的顺利进行。
[0084] 步骤S205,根据力矩计算公式,得到目标桥梁沿直角坐标系X轴、Y轴方向的偏心距Δx、Δy。
[0085] 具体的为,所述平衡方程为:
[0086]
[0087] MG=G×e
[0088] 其中,MG为桥梁结构的不平衡力矩、MZ为球铰的摩擦力矩、G为目标桥梁重量、e为目标桥梁沿直角坐标系X轴、Y轴方向的偏心距、Py右1为Y轴右侧千斤顶的临界顶力、Ly右1为Y轴右侧千斤顶的临界位移值、Py左1为Y轴左侧千斤顶的临界顶力、Ly左1为Y轴左侧千斤顶的临界位移值、Px右1为X轴右侧千斤顶的临界顶力、Lx右1为X轴右侧千斤顶的临界位移值、Px左1为X轴左侧千斤顶的临界顶力、Lx左1为X轴左侧千斤顶的临界位移值、Py1为Y轴撑脚下移侧千斤顶的第一临界顶力、Ly1为Y轴撑脚下移侧千斤顶的第一临界位移值、Py2为Y轴撑脚下移侧千斤顶的第二临界顶力、Ly2为Y轴撑脚下移侧千斤顶的第二临界位移值、Px1为X轴撑脚下移侧千斤顶的临界顶力、Lx1为X轴撑脚下移侧千斤顶的临界位移值、Px2为X轴撑脚下移侧千斤顶的第二临界顶力、Lx2为X轴撑脚下移侧千斤顶的第二临界位移值。
[0089] 具体的为,当MZ>MG时,对于目标桥梁沿直角坐标系Y轴方向的偏心距Δy,通过联立平衡方程,得MG=(Py左1Ly左1‑Py右1Ly右1)/2,再根据MG=G×Δy,得Δy=(Py左1Ly左1‑Py右1Ly右1)/2G,同理Δx=(Px左1Lx左1‑Px右1Lx右1)/2G;
[0090] 当MZ
[0091] 步骤S300,基于所述偏心距Δx与Δy,重新以球铰中心为原点建立直角坐标系X'、Y',进行桥梁结构称重实验,得到目标桥梁X'与Y'方向偏心距Δx'、Δy';
[0092] 需要说明的是,请参阅图7,图7示出了直角坐标系X'、Y'位置,所述基于目标桥梁直角坐标系X'、Y'得到X'轴与Y'轴方向偏心距Δx'、Δy'的过程同步骤S100到步骤S200一致,基于偏心距Δx与Δy重新建立直角坐标系并再次计算偏心距Δx'、Δy',通过与前次计算过程一致的步骤确保了数据的可靠性和准确性,为得到目标桥梁重心坐标奠定了坚实基础。
[0093] 步骤S400,判断所述偏心距Δx'、Δy'与Δx、Δy的偏差是否满足精度要求,若满足,则得到目标桥梁重心坐标。
[0094] 具体的为,根据公式 对Δx'与Δy'进行校核,其中,T1为目标桥梁X轴方向的偏心距误差值,T2为目标桥梁Y轴方向的偏心距误差值;
[0095] 判断T1、T2是否满足精度要求,若不满足,则重复执行步骤S300,直至满足精度要求;
[0096] 对Δx'与Δy'进行校核,通过严格的偏心距误差值判断精度要求,只有当误差值小于5%时才确定目标桥梁重心坐标,严格的精度要求和重复执行机制使得测量结果更加可靠,为桥梁的设计、评估和维护提供了准确的数据支持,极大地提高了重心坐标的准确性。
[0097] 若满足,则取目标桥梁重心坐标为
[0098] 请参阅图8,图8示出了上述步骤的整体运行流程图,通过上述步骤确定目标桥梁重心坐标,提高了重心坐标的准确性和数据的可靠性,为后续桥梁转体施工工作提供了保障。
[0099] 请参阅图9,图9是本发明实施例提供的一种转体施工的超宽非对称曲线桥梁的重心定位装置的结构框图。本实施例中该一种转体施工的超宽非对称曲线桥梁的重心定位装置包括的各模块用于执行图1对应的实施例中的各步骤。具体请参阅图1以及图1所对应的实施例中的描述。为了便于说明,仅示出了与本实施例的部分。参见图9,一种转体施工的超宽非对称曲线桥梁的重心定位装置包括:称重实验模块10、第一获取模块11、第二获取模块12、重心确认模块13,其中:
[0100] 称重实验模块10:用于以球铰中心为原点建立直角坐标系X、Y,基于球铰转动法进行桥梁结构称重实验;
[0101] 第一获取模块11:用于获取目标桥梁的球铰的摩擦力矩MZ和桥梁结构的不平衡力矩MG,根据所述球铰的摩擦力矩和所述桥梁结构的不平衡力矩得到目标桥梁X轴与Y轴方向的偏心距Δx、Δy;
[0102] 第二获取模块12:用于基于所述偏心距Δx与Δy,重新以球铰中心为原点建立直角坐标系X'、Y',进行桥梁结构称重实验,得到目标桥梁X'与Y'方向偏心距Δx'、Δy';
[0103] 重心确认模块13:用于判断所述偏心距Δx'、Δy'与Δx、Δy的偏差是否满足精度要求,若满足,则得到目标桥梁重心坐标。
[0104] 需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外,需要指出的是,本发明实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能,还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能,例如,可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法,并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外,参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
[0105] 通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
[0106] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,均属于本发明的保护之内。

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