桥梁合龙口姿态定量配重调整方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别涉及一种桥梁合龙口姿态定量配重调整方法。

背景技术

桥梁合龙泛指桥梁结构由两端开始施工，最后在中间接合的工序。连续梁、斜拉桥等桥梁工程大多采用悬臂架设施工方法，在主跨、边跨等适当位置设置合龙口，完成合龙施工后即形成连续结构。

相关技术中，钢结构桥梁主梁杆件或者整体节段一般在钢梁厂加工，预留拼接螺栓孔，再运至现场进行逐杆件或节段悬臂安装，直至合龙。为了降低现场合龙安装难度，并确保结构无应力线形，实现设计要求的无应力对接、合龙，需要将合龙口姿态调整对齐后再进行合龙杆件对接。节段配重是进行合龙敏感性分析的常用措施，通常分析在某一特定位置(如合龙侧悬臂远端，在该位置配重对于竖向高差调整最有效)加载单位配重时合龙口竖向位移，现场再根据实际合龙口高差，确定配重量，即采用“定位配重”的方式调整合龙口姿态。

但是，这种方式也存在一定不足：理论配重量由合龙口高差唯一确定，对现场施工指导意义有限，不利于合龙精度和质量控制；同时，要求现场预备足够的、多个配重量级的配重物，并根据最终实际合龙口高差加载至指定位置，对配重施工要求较高，实际可操作性存在较大局限性。

发明内容

本发明实施例提供了桥梁合龙口姿态定量配重调整方法，以解决相关技术中对现场施工指导意义有限，不利于合龙精度和质量控制，对配重施工要求较高，实际可操作性存在较大局限性的问题。

第一方面，提供了一种桥梁合龙口姿态定量配重调整方法，其包括以下步骤：基于主梁合龙口两侧测点的坐标数据，确定所述合龙口的高程调整目标值△H与转角调整目标值△θ；根据配重物的重量和其在主梁上可移动加载的范围，计算在所述配重物荷载作用下所述合龙口的姿态影响线；根据所述高程调整目标值△H和所述转角调整目标值△θ，结合所述姿态影响线，确定所述配重物的加载位置；将所述配重物移动至所述加载位置，并调整所述合龙口姿态到位。

一些实施例中，在基于主梁合龙口两侧测点的坐标数据，确定合龙口的高程调整目标值△H与转角调整目标值△θ之前，还包括：测量所述合龙口两侧测点的坐标，所述合龙口的一侧为小里程侧，另一侧为大里程侧。

一些实施例中，所述合龙口的一侧为小里程侧，另一侧为大里程侧，在所述小里程侧，所述主梁远离所述合龙口的一端为第一端，在所述大里程侧，所述主梁远离所述合龙口的一端为第二端；所述合龙口在大里程侧和小里程侧分别设有测点。

一些实施例中，所述基于主梁合龙口两侧测点的坐标数据，确定合龙口的高程调整目标值△H与转角调整目标值△θ包括：所述高程调整目标值△H＝所述大里程侧测点的高程-所述小里程侧测点的高程；所述转角调整目标值△θ＝所述大里程侧测点与所述第二端之间的连线相对于水平线的夹角θ

一些实施例中，所述小里程侧测点包括小里程侧上层测点和小里程侧下层测点，所述大里程侧测点包括大里程侧上层测点和大里程侧下层测点；所述小里程侧测点与所述第二端之间的连线相对于水平线的夹角θ

一些实施例中，所述姿态影响线包括竖向位移影响线和转角影响线。

一些实施例中，所述竖向位移影响线和所述转角影响线的计算方法包括：建立桥梁合龙前的力学计算模型，在主梁上可移动加载的范围内移动所述配重物，计算所述配重物在多个加载位置加载时所述合龙口的一系列竖向位移响应值和转角响应值，形成所述竖向位移影响线和转角影响线。

一些实施例中，所述根据所述高程调整目标值△H和所述转角调整目标值△θ，结合所述姿态影响线，确定所述配重物的加载位置包括：根据所述合龙口的姿态及所述高程调整目标值△H和所述转角调整目标值△θ，结合所述竖向位移影响线和转角影响线，初步确定所述配重物的合理加载区域；以所述高程调整目标值△H为纵坐标，在所述竖向位移影响线上找到对应的横坐标，若所述横坐标在所述合理加载区域以内，即为所述配重物的理论加载位置，若所述高程调整目标值△H在所述竖向位移影响线上对应多个横坐标，则所述配重物存在多个所述理论加载位置；以所述理论加载位置为横坐标，在所述转角位移影响线上找到对应的纵坐标，即为所述配重物在所述理论加载位置加载时对应的转角响应值；判断所述转角响应值是否在所述转角调整目标值△θ的允许误差范围内，如果是，则可确定所述理论加载位置即为所述配重物的加载位置，如果不是，进一步判断其他的所述理论加载位置的可行性。

一些实施例中，所述将所述配重物移动至所述加载位置，并调整所述合龙口姿态到位包括：当所述配重物移动至所述加载位置之后，合龙口两侧的高程差和转角差在允许误差范围内时，即为所述合龙口姿态到位。

一些实施例中，所述将所述配重物移动至所述加载位置，并调整所述合龙口姿态到位还包括：所述配重物采用一个或多个以实现所述合龙口的姿态调整目标。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

1、本发明实施例提供了桥梁合龙口姿态定量配重调整方法，通过先计算定量配重荷载作用下的主梁合龙口竖向与转角位移影响线，兼顾合龙口高差与转角差，得到更加科学、合理的加载位置，有效指导实际合龙施工。

2、有利于快速调整合龙口姿态到位，把握合龙时机，提高施工效率和主梁合龙质量，确保合龙精度和质量满足设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的桥梁合龙口姿态定量配重调整方法的合龙口初始状态的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的桥梁合龙口姿态定量配重调整方法的合龙口姿态调整后的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的桥梁合龙口姿态定量配重调整方法的小里程侧合龙口竖向位移影响线；

图4为本发明实施例提供的桥梁合龙口姿态定量配重调整方法的小里程侧合龙口转角影响线；

图5为本发明实施例提供的桥梁合龙口姿态定量配重调整方法的大里程侧合龙口竖向位移影响线；

图6为本发明实施例提供的桥梁合龙口姿态定量配重调整方法的大里程侧合龙口转角影响线。

图中标号：

1、小里程侧上层测点；2、小里程侧下层测点；3、大里程侧上层测点；4、大里程侧下层测点；5、初始位置；6、调整位置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

本发明实施例提供了桥梁合龙口姿态定量配重调整方法，以解决相关技术中对现场施工指导意义有限，不利于合龙精度和质量控制，对配重施工要求较高，实际可操作性存在较大局限性的问题。

参见图1所示，为发明实施例提供的一种桥梁合龙口姿态定量配重调整方法，其可以包括以下步骤：

步骤1：基于主梁合龙口两侧测点的坐标数据，确定所述合龙口的高程调整目标值△H与转角调整目标值△θ。本实施例中，高程调整目标值△H与转角调整目标值△θ为合龙口两侧从初始状态达到合龙要求所需要调整的高程和转角值，通过△H和△θ可以确定配重物的加载位置。

步骤2：根据配重物的重量和其在主梁上可移动加载的范围，计算在所述配重物荷载作用下所述合龙口的姿态影响线。本实施例中，以主梁合龙之前的状态为计算初态，将特定重量的配重物在主梁上可移动加载的范围内移动，得出合龙口的姿态响应值，从而得到一系坐标点，连接各个点形成姿态影响线，根据姿态影响线确定配重物的加载位置。

步骤3：根据所述高程调整目标值△H和所述转角调整目标值△θ，结合所述姿态影响线，确定所述配重物的加载位置。本实施例中，以高程调整目标值△H和转角调整目标值△θ为纵坐标，在姿态影响线上找到对应的横坐标，即为所述配重物的加载位置。

步骤4：将所述配重物移动至所述加载位置，并调整所述合龙口姿态到位。本实施例中，通过采用配重量不变、配重位置可变的方式调整桥梁合龙口姿态，目标是在配重一定的前提下，通过计算确定配重加载位置，将合龙口姿态调整对齐，以满足合龙精度要求。

参见图1所示，在一些实施例中，在基于主梁合龙口两侧测点的坐标数据，确定合龙口的高程调整目标值△H与转角调整目标值△θ之前，还可以包括：测量所述合龙口两侧测点的坐标，所述合龙口的一侧为小里程侧，另一侧为大里程侧，本实施例中，小里程侧和大里程侧分别位于合龙口的两侧，合龙口姿态调整目标是将小里程侧和大里程侧的相对高程差与转角差调整为零，在实际操作中会设置一个允许的误差范围。

参见图1所示，在一些实施例中，所述合龙口的一侧为小里程侧，另一侧为大里程侧，在所述小里程侧，所述主梁远离所述合龙口的一端为第一端，在所述大里程侧，所述主梁远离所述合龙口的一端为第二端；所述合龙口在大里程侧和小里程侧分别设有测点，本实施例中，小里程侧和大里程侧均设有测点，通过测量测点的坐标，得到合龙口两侧初始状态下的高程和转角，从而计算得到高程调整目标值△H和转角调整目标值△θ；

进一步，所述基于主梁合龙口两侧测点的坐标数据，确定合龙口的高程调整目标值△H与转角调整目标值△θ可以包括：所述高程调整目标值△H＝所述大里程侧测点的高程-所述小里程侧测点的高程，所述转角调整目标值△θ＝所述大里程侧测点与所述第二端之间的连线相对于水平线的夹角-所述小里程侧测点与所述第一端之间的连线相对于水平线的夹角，也就是说，高程调整目标值△H即为小里程侧和大里程侧之间的相对高程差，转角调整目标值△θ即为小里程侧和大里程侧之间的相对的转角差；其中，所述大里程侧测点与所述第二端之间的连线相对于X轴正方向逆时针旋转时，θ

参见图1所示，进一步，所述小里程侧测点可以包括小里程侧上层测点1和小里程侧下层测点2，所述大里程侧测点包括大里程侧上层测点3和大里程侧下层测点4，本实施例中，小里程侧上层测点1和小里程侧下层测点2分别位于合龙口小里程侧的上端和下端，大里程侧上层测点3和大里程侧下层测点4分别位于合龙口大里程侧的上端和下端，通过在大里程侧和小里程侧上各设置至少两个测点，从而能够直接测量或反算得到合龙口两侧的转角。

所述大里程侧测点与所述第二端之间的连线相对于水平线的夹角θ

所述小里程侧测点与所述第一端之间的连线相对于水平线的夹角θ

参见图3、图4、图5和图6所示，优选的，所述姿态影响线包括竖向位移影响线和转角影响线，对合龙口姿态调整采用高程与转角两个指标进行定量控制，兼顾合龙口高差与转角差，得到更加科学、合理的加载位置，避免由于仅考虑调整合龙口高差可能引起的转角差异过大，降低合龙施工难度，提高施工效率和主梁合龙质量。

进一步，所述竖向位移影响线和所述转角影响线的计算方法包括：建立桥梁合龙前的力学计算模型，在主梁上可移动加载的范围内移动所述配重物，计算所述配重物在多个加载位置加载时所述合龙口的一系列竖向位移响应值和转角响应值，形成所述竖向位移影响线和转角影响线，本实施例中，竖向位移响应值即为所述配重物在主梁上移动到不同的加载位置时所述合龙口的相应的高程变化值，转角响应值即为所述配重物在主梁上移动到不同的加载位置时所述合龙口的相应的转角变化值，通过提前模拟桥梁的力学模型绘制出合龙口的姿态影响线，能够适应现场反馈的动态变化的合龙口姿态数据，快速确定合理配置加载位置，节约合龙口姿态调整时间，有利于施工现场迅速把握合龙时机，实现精准、快速合龙。

进一步，所述根据所述高程调整目标值△H和所述转角调整目标值△θ，结合所述姿态影响线，确定所述配重物的加载位置可以包括：根据所述合龙口的姿态及所述高程调整目标值△H和所述转角调整目标值△θ，结合所述竖向位移影响线和转角影响线，初步确定所述配重物的合理加载区域，所述合理加载区域应以有利于减小大小里程侧合龙口高程与转角差为基本原则，否则，应采取其他措施调整合龙口姿态；以所述高程调整目标值△H为纵坐标，在所述竖向位移影响线上找到对应的横坐标，若所述横坐标在所述合理加载区域以内，即为所述配重物的理论加载位置，若所述高程调整目标值△H在所述竖向位移影响线上对应多个横坐标，则所述配重物存在多个所述理论加载位置；以所述理论加载位置为横坐标，在所述转角位移影响线上找到对应的纵坐标，即为所述配重物在所述理论加载位置加载时对应的转角响应值；判断所述转角响应值是否在所述转角调整目标值△θ的允许误差范围内，如果是，则可确定所述理论加载位置即为所述配重物的加载位置，如果不是，进一步判断其他的所述理论加载位置的可行性。例如，参见图1所示，配重物在初始位置5时，根据大、小里程侧的测点测量的坐标得到合龙口初始状态下，大里程侧合龙口高程为74.351m，小里程侧合龙口高程为74.546m，计算得出大里程侧合龙口的转角为-0.002‰rad(呈下压姿态)，小里程侧合龙口的转角为0.816‰rad(呈上抬姿态)，进一步计算得到大、小里程侧合龙口高程差和转角差分别为-195mm，-0.816‰rad，也就是说，合龙口两侧的高程调整目标值△H为-195mm，转角调整目标值△θ为-0.816‰rad；参见图3、图4、图5和图6所示，计算配重汽车吊(用作配重荷载，重130t)作用下的大、小里程侧合龙口的竖向位移影响线与转角影响线，小里程侧竖向位移影响线和转角影响线由左至右表示配重物由所述小里程侧的第一端移动至小里程侧合龙口的对应的竖向位移响应值和转角响应值，大里程侧竖向位移影响线和转角影响线由左至右表示配重物由所述大里程侧的合龙口移动至所述第二端的对应的竖向位移响应值和转角响应值；参见图5和图6所示，由于大里程侧呈下压状态，当配重物由大里程侧的初始位置5移动到小里程侧的调整位置6时，也就是说，撤掉大里程侧原本在初始位置5的配重，由大里程侧的竖向位移和转角影响线可看出，大里程侧合龙口上挠123mm，转角响应值为0.524‰rad，此时大里程侧合龙口的高程调整至74.474m

(74.351m+0.123m)，转角调整至0.522‰rad(-0.002‰rad+0.524‰rad)，与此同时，参见图3和图4所示，由于小里程侧呈上抬状态，当配重物由大里程侧的初始位置5移动到小里程侧的调整位置6时，也就是说，在小里程侧的调整位置6加载配重时，由小里程侧的竖向位移和转角影响线可看出，小里程侧合龙口下挠72mm，转角响应值为-0.201‰rad，此时小里程侧的高程调整为74.474m(74.546m-0.072)，转角调整至0.615‰rad(0.816‰rad-0.201‰rad)，此时，可以得出合龙口两侧的高差在1mm以内，转角差调整至0.09‰rad，对应螺栓孔错位量在1.5mm以内，大、小里程侧合龙口相对位置具备冲钉施打条件，就可以按设计要求进行主跨合龙。

参见图1所示，优选的，所述大里程侧高程调整值为所述大里程侧上层测点3或所述大里程侧下层测点4的高程调整值，所述小里程侧高程调整值为所述小里程侧上层测点1或所述小里程侧下层测点2的高程调整值；所述大里程侧转角调整值为所述大里程侧上层测点3或所述大里程侧下层测点4的转角调整值，所述小里程侧转角调整值为所述小里程侧上层测点1或所述小里程侧下层测点2的转角调整值，本实施例中，所述大里程侧的上层测点3和下层测点4分别位于大里程侧的上下两端，两个测点之间的相对位置是不变的，因此上层测点3和下层测点4的高程和转角都可以代表大里程侧整体的高程和转角；同理，小里程侧上层测点1和下层测点2分别位于小里程侧的上下两端，两个测点之间的相对位置是不变的，因此上层测点1和下层测点2的高程和转角都可以代表小里程侧整体的高程和转角。

进一步，所述将所述配重物移动至所述加载位置，并调整所述合龙口姿态到位包括：当所述配重物移动至所述加载位置之后，合龙口两侧的高程差和转角差在允许误差范围内时，即为所述合龙口姿态到位，本实施例中，允许误差范围是根据合龙口上的螺栓孔直径、螺栓的直径等影响合龙质量的因素来确定的，只有不超过允许误差范围时，才能够具备冲钉施打条件，满足主跨合龙的姿态要求。

进一步，所述将所述配重物移动至所述加载位置，并调整所述合龙口姿态到位还可以包括：所述配重物采用一个或多个以实现所述合龙口的姿态调整目标，本实施例中，所述配重物不局限于仅在一处加载，可采用多处配重的叠加效应实现所述合龙口姿态调整目标，也就是说，大、小里程侧可以只有一侧加载配重，也可以两侧都加载配重，可以加载一个，也可以加载多个，加载配重的数量根据实际合龙口的状态来确定，例如，大里程侧初始状态就呈水平状态，因此只需要在小里程侧加载配重即可，如果只加载一个配重满足不了合龙口的精度需求，就需要加载多个配重。

优选的，调整合龙口姿态的配重物可根据现场既有施工机械等确定，并且能够在主梁一定范围内移动，汽车吊、载重运输车等施工现场常用设备即可用作配重物。

本发明实施例提供的一种桥梁合龙口姿态定量配重调整方法的原理为：

本发明采用定量配重的方式调整合龙口姿态，可根据现场实际施工机械配置及重量灵活选用配重物，有利于现场更加便捷的组织合龙施工；同时，配重加载位置不局限于某一预先主观确定的位置，而是通过先计算定量配重荷载作用下的主梁合龙口竖向与转角位移影响线，兼顾合龙口高差与转角差，得到更加科学、合理的加载位置，避免由于仅考虑调整合龙口高差可能引起的转角差异过大，降低合龙施工难度，提高施工效率和主梁合龙质量。此外，本发明能够适应现场反馈的动态变化的合龙口姿态数据，快速确定合理配置加载位置，节约合龙口姿态调整时间，有利于施工现场迅速把握合龙时机，实现精准、快速合龙。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。