一种斜拉桥张拉及变形控制方法与流程

本发明属于建筑施工，具体涉及一种斜拉桥张拉及变形控制方法。

背景技术：

1、曲线斜拉桥空间效应突出，张拉精度要求高，桥梁线形监测是桥梁施工控制的重要内容。传统的斜拉桥线形测量常采用全站仪测量，观测数据量大，测量次数密集，测量方法繁琐。

2、因此，提供一种斜拉桥张拉及变形控制方法，减少拉索索力调整，并满足工程实际中斜拉桥形变监测的精度需求，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种斜拉桥张拉及变形控制方法，通过模拟分析计算出最佳的拉索张拉索力值，减少拉索索力调整，同时基于无人机倾斜摄影测量进行桥梁形变监测进而对桥梁斜拉索力进行调整使其满足设计要求，可满足工程实际中斜拉桥形变监测的精度需求。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种斜拉桥张拉及变形控制方法，包括以下步骤：

4、步骤一、施工索力计算；

5、步骤二、斜拉索施工；

6、步骤三、无人机测量桥梁施工线形。

7、进一步地，在所述步骤一中，施工索力计算时，

8、首先计算出斜拉桥的合理成桥状态，然后以此合理成桥状态作为初始状态，按照施工步骤的逆向顺序，依次拆除每个施工阶段安装的构件或结构约束条件，并分析计算每个阶段剩余结构体系的受力状态，提取结构控制参数响应值，依据此次倒拆计算结果进行第一次正装计算，分析计算各个施工阶段结构非线性对结构体系产生的影响值；然后进行下一次倒拆计算，并且按阶段叠加计入正装计算时相应阶段影响值；通过反复迭代，直到最后结果收敛为止，最终表现为控制参数接近目标值，结构体系达到合理成桥状态，并以此计算得出相应的施工索力。

9、进一步地，在所述步骤二中，斜拉索施工时，包括以下步骤：

10、步骤(一)、将拉索在桥面上展开；

11、步骤(二)、吊车吊起索体固定端直至完全脱离地面；

12、步骤(三)、安装拉索固定端至索塔耳板；

13、步骤(四)、安装拉索调节端至至桥面底端；

14、步骤(五)、按照拉索张拉顺序进行拉索展索安装；

15、步骤(六)、拉索张拉。

16、进一步地，在所述步骤(一)中，将拉索在桥面上展开时，通过吊车配合放索盘将拉索展开在桥面上；首先将拉索放至放索盘上，整体吊至桥面；吊车吊起一端索头沿着桥面缓慢向前移动，最后将索体展开在桥面上；展索前在索体展开区域下方每隔1米垫一块木方以防止索体被磨损；

17、优选地，在所述步骤(三)中，安装拉索固定端至索塔耳板时，吊车和曲臂车配合，用吊车拎起拉索固定端靠近索塔上部节点耳板，用曲臂车将工人缓慢送到索头处，借助倒链连接拉索固定端索头至耳板，过程中保持登高车和吊车之间的安全距离以防止碰撞；

18、优选地，在所述步骤(四)中，安装拉索调节端至至桥面底端时，通过吊车配合倒链连接桥面底端拉索，拉索安装水平力由倒链提供，吊车只承受拉索自重重力，至此拉索安装完成；

19、优选地，在所述步骤(五)中，按照拉索张拉顺序进行拉索展索安装时，每个索塔的拉索采取对称安装原则，为便于吊装、登高设备操作，每个索塔的拉索按照由低到高、先短后长的方式进行施工；

20、优选地，在所述步骤(六)中，拉索张拉时，首先在原拉索连接耳板两侧布置张拉施工用小耳板，然后布置张拉工装，张拉工装的两根拉索分别连接在小耳板上，相互平行，张拉工装固定端连接在拉索锚具端部，通过千斤顶、油泵和张拉工装配合进行拉索张拉；

21、优选地，拉索张拉时分两步进行，第一步在索塔拉索挂索完成后采取分三级加载方式对称张拉至设计值的100％，三级加载的加载力值分别为施工索力值的30％、80％和100％，每级加载张拉完成后停顿5分钟用于监控数据采集和模拟分析；第二步根据桥梁施工线形监测结果调整索力，使桥梁线形满足设计要求。

22、进一步地，在所述步骤三中，无人机测量桥梁施工线形时，包括以下步骤：

23、步骤1、倾斜摄影测量测点布置；

24、步骤2、无人机飞行规划及影像采集；

25、步骤3、桥梁模型构建。

26、进一步地，在所述步骤1中，倾斜摄影测量测点布置时，在无人机对施工桥梁进行影像数据采集前，需要在桥梁上布置测点，测点布置于桥梁两侧面；测点选取黑白相间三角形样式的方形标靶进行标记，设计标靶尺寸为25cm×25cm；标靶通过ab胶黏附于索塔以及钢箱梁段两侧，将布置于桥塔上的标靶点作为后期模型形变比对配准时的基准点。

27、进一步地，在所述步骤2中，无人机飞行规划及影像采集时，整体航线采用无人机自动飞行模式进行影像自动采集，局部贴近航线采用手动飞行模式进行影像采集；

28、进行整体航线自动飞行采集影像时无人机整体航线飞行高度高于索塔，影像的航向重叠率为85％、旁向重叠率为80％，无人机局部贴近摄影距离小于10m；进行无人机手动拍摄采集影像时利用无人机航点飞行进行辅助，影像采集时及时调整相机参数设置以确保采集影像清晰聚焦。

29、进一步地，在所述步骤3中，桥梁模型构建时采用contextcapture软件进行三维模型构建，包括以下步骤：

30、步骤(1)、新建工程；

31、步骤(2)、导入数据；

32、步骤(3)、空中三角测量；

33、步骤(4)、模型重建；

34、步骤(5)、拉索张拉前后模型对齐；

35、步骤(6)、施工线形获取及调整。

36、进一步地，在所述步骤(1)中，新建工程时，点击start a new project创建一个new project并命名，选择路径保存得到一个工程文件，文件名及路径不能带有中文符号；

37、优选地，在所述步骤(2)中，导入数据时，导入航摄采集的影像数据，针对斜拉索张拉前后采集的两期影像建立两个block，导入控制点的坐标文件，并在影像上进行刺点以提高三维模型的重构质量，控制点的坐标数据使用全站仪的免棱镜功能测得；

38、优选地，在所述步骤(3)中，空中三角测量时，确定标记的像控点和导入的坐标数据无误后，在“general”页面下点击“submit aerotriangulation”，在弹出的空三设置窗口中，在positioning/georeferencing下选择“use control points for adjustment”，其余参数均按默认设置，最后进行空中三角测量，通过软件进行特征点提取、多视影像密集匹配、区域网光束法平差，直至完成空中三角测量；

39、优选地，在所述步骤(4)中，模型重建时，在空中三角测量完成后，得到一个新区块，且每张影像具有精确的内外方为元素，点击“submit reconstruction”，生成的reconstruction中，在“spatial framework”选项下，框选桥梁所在的区域；“tiling”选项下，设置切片方式以及每个瓦片大小；设置完成后在“general”页面下点击“submit newproduction”，选择3d mesh输出三维实景模型格式，并提交运算。

40、进一步地，在所述步骤(5)中，拉索张拉前后模型对齐时，利用拉索张拉前后模型上的同名不动点，对两期重构模型进行相关联；以其中一个重构模型所在的坐标系作为参考坐标系，通过绝对定向，建立两个重构模型的映射关系，从而实现两期重构模型的对齐；

41、优选地，在所述步骤(6)中，施工线形获取及调整时，基于已经配准对齐的两期三维模型，获取桥梁在拉索张拉前后的线形，并测得两期重构模型上布置的测点点位的形变值；对桥梁线形产生偏位的位置，对相应拉索索力逐对进行调整直至主梁竖向位移满足设计要求

42、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

43、本发明设计科学合理，通过模拟分析计算出最佳的拉索张拉索力值，减少拉索索力调整，同时基于无人机倾斜摄影测量进行桥梁形变监测进而对桥梁斜拉索力进行调整使其满足设计要求，可满足工程实际中斜拉桥形变监测的精度需求。

44、本发明采用有限元模型模拟拉索从挂索、张拉、支架拆除、二次恒载施工(桥面铺装、栏杆等)等各个阶段索塔、主桥、拉索的应力应变情况，从而分析计算出最佳的拉索张拉索力值，可减少拉索索力调整。基于无人机倾斜摄影的测量技术监测效率高、操作灵活性好，在桥梁形变监测领域具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，施工索力计算时，首先计算出斜拉桥的合理成桥状态，然后以此合理成桥状态作为初始状态，按照施工步骤的逆向顺序，依次拆除每个施工阶段安装的构件或结构约束条件，并分析计算每个阶段剩余结构体系的受力状态，提取结构控制参数响应值，依据此次倒拆计算结果进行第一次正装计算，分析计算各个施工阶段结构非线性对结构体系产生的影响值；然后进行下一次倒拆计算，并且按阶段叠加计入正装计算时相应阶段影响值；通过反复迭代，直到最后结果收敛为止，最终表现为控制参数接近目标值，结构体系达到合理成桥状态，并以此计算得出相应的施工索力。

3.根据权利要求1所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，斜拉索施工时，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤(一)中，将拉索在桥面上展开时，通过吊车配合放索盘将拉索展开在桥面上；首先将拉索放至放索盘上，整体吊至桥面；吊车吊起一端索头沿着桥面缓慢向前移动，最后将索体展开在桥面上；展索前在索体展开区域下方每隔1米垫一块木方以防止索体被磨损；

5.根据权利要求1所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，无人机测量桥梁施工线形时，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，倾斜摄影测量测点布置时，在无人机对施工桥梁进行影像数据采集前，需要在桥梁上布置测点，测点布置于桥梁两侧面；测点选取黑白相间三角形样式的方形标靶进行标记，设计标靶尺寸为25cm×25cm；标靶通过ab胶黏附于索塔以及钢箱梁段两侧，将布置于桥塔上的标靶点作为后期模型形变比对配准时的基准点。

7.根据权利要求5所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤2中，无人机飞行规划及影像采集时，整体航线采用无人机自动飞行模式进行影像自动采集，局部贴近航线采用手动飞行模式进行影像采集；

8.根据权利要求5所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，桥梁模型构建时采用contextcapture软件进行三维模型构建，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，新建工程时，点击start a new project创建一个new project并命名，选择路径保存得到一个工程文件，文件名及路径不能带有中文符号；

10.根据权利要求8所述的一种斜拉桥张拉及变形控制方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，拉索张拉前后模型对齐时，利用拉索张拉前后模型上的同名不动点，对两期重构模型进行相关联；以其中一个重构模型所在的坐标系作为参考坐标系，通过绝对定向，建立两个重构模型的映射关系，从而实现两期重构模型的对齐；

技术总结
本发明公开了一种斜拉桥张拉及变形控制方法，解决现有技术斜拉桥线形测量常采用全站仪测量观测数据量大测量次数密集测量方法繁琐的技术问题。本发明包括以下步骤：步骤一、施工索力计算；步骤二、斜拉索施工；步骤三、无人机测量桥梁施工线形。本发明通过模拟分析计算出最佳的拉索张拉索力值，减少拉索索力调整，同时基于无人机倾斜摄影测量进行桥梁形变监测进而对桥梁斜拉索力进行调整使其满足设计要求，可满足工程实际中斜拉桥形变监测的精度需求。

技术研发人员：张海川,贾敏,曾强,唐磊,李冬翌,付航,秦怡帅
受保护的技术使用者：中国五冶集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23