一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法与流程

1.本发明涉及斜拉桥施工技术领域，具体为一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法。


背景技术：

2.目前国内在建斜拉桥除少部分采用钢塔和钢梁外，大部分仍采用混凝土塔柱和现浇混凝土预应力梁结构型式，在拉索锚固区通常采用与拉索直径相匹配的预埋钢管(简称"索导管")成孔。索导管的定位精度将直接影响斜拉桥拉索安装质量和全桥受力体系，其安装速度也在很大程度上决定施工进度。在国内以往很多工程实例中，存在由于索导管安装偏差，导致后期斜拉索无法正常安装以至于返工处理的情况，空间坐标的定位及安装固定后续施工步骤的扰动，更增加了索导管施工及定位的难度。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法。
4.第一方面，本发明实施例提供了一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法，包括：基于拉索锚块在总体布置表中的相对坐标和角度数据，计算所述拉索锚块的锚固点和管顶中心在局部坐标系上的三维坐标，得到推算坐标值；所述拉索锚块包括目标斜拉桥的斜拉索导管和锚垫板；基于建筑信息模型技术，对所述目标斜拉桥的索塔和箱梁端索导管进行三维建模，并确定所述拉索锚块的锚固点和管顶中心在建筑信息模型中的模拟坐标值；基于所述推算坐标值和所述模拟坐标值，确定所述拉索锚块的锚固点和管顶中心的目标坐标值；基于所述目标坐标值，将对所述拉索锚块进行放样及固定施工；在混凝土浇筑前，利用激光照射靶复核所述拉索锚块的梁端与塔端索导管轴线，固定所述斜拉索导管。
5.进一步地，基于所述目标坐标值，将对所述拉索锚块进行放样及固定施工，包括：基于所述目标坐标值，对所述拉索锚块的锚固点进行测点布设；搭建所述锚垫板处的模板及盘扣式脚手架；基于所述目标坐标值，对所述拉索锚块的管顶中心进行测点布设；对所述斜拉索导管进行初步定位安装；对所述斜拉索导管进行绑扎混凝土箱梁钢筋；对所述斜拉索导管进行精确定位及固定。
6.进一步地，对所述斜拉索导管进行精确定位，包括：利用拉索导管中心轴线定位的原理对所述斜拉索导管进行微调。
7.本发明提供了一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法，对于测点三维坐标的确定，先根据锚固点相对坐标计算，然后利用bim技术复核三维坐标，最终得到精确坐标，在对拉索锚块进行固定时，采用激光照射靶复核的施工方法，能精准定位安装斜拉索导管，保证了斜拉索导管轴线的相对允许偏差满足设计要求，缓解了现有技术中存在的由于索导管安装偏差、导致后期斜拉索无法正常安装以至于返工处理的技术问题。
附图说明
8.为了更清楚地说明本技术实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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。
9.图1为本发明实施例提供的一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法的流程图；
10.图2为本发明实施例提供的一种斜拉索导管定位测点分布示意图；
11.图3为本发明实施例提供的一种梁端索导管锚固参数示意图。
具体实施方式
12.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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
13.图1是根据本发明实施例提供的一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法的流程图，该方法应用于斜拉桥现浇混凝土箱梁预埋索导管的定位及安装过程。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
14.步骤s102，基于拉索锚块在总体布置表中的相对坐标和角度数据，计算拉索锚块的锚固点和管顶中心在局部坐标系上的三维坐标，得到推算坐标值；拉索锚块包括目标斜拉桥的斜拉索导管和锚垫板。
15.步骤s104，基于建筑信息模型技术，对目标斜拉桥的索塔和箱梁端索导管进行三维建模，并确定拉索锚块的锚固点和管顶中心在建筑信息模型中的模拟坐标值。
16.在本发明实施例中，建筑信息模型技术(building information mdeling，bim)是一种在计算机辅助设计(cad)等技术基础上发展起来的多维建筑模型信息集成管理技术。
17.步骤s106，基于推算坐标值和模拟坐标值，确定拉索锚块的锚固点和管顶中心的目标坐标值。
18.具体地，在本发明实施例中，通过对比推算坐标值和模拟坐标值，判断上述两坐标值之间的差值是否小于预设误差，如果否，则重新计算推算坐标值，以及重新对目标斜拉桥的索塔和箱梁端索导管进行三维建模，再次获取模拟坐标值，直到推算坐标值与模拟坐标值之间的差值小于预设误差或一致，将此时的推算坐标值或模拟坐标值确定为目标坐标值。
19.步骤s108，基于目标坐标值，将对拉索锚块进行放样及固定施工。
20.步骤s110，在混凝土浇筑前，利用激光照射靶复核拉索锚块的梁端与塔端索导管轴线，固定斜拉索导管。
21.本发明提供了一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法，对于测点三维坐标的确定，先根据锚固点相对坐标计算，然后利用bim技术复核三维坐标，最终得到精确坐标，在对拉索锚块进行固定时，采用激光照射靶复核的施工方法，能精准定位安装斜拉索导管，保证了斜拉索导管轴线的相对允许偏差满足设计要求，缓解了现有技术中存在的由于索导管安装偏差、导致后期斜拉索无法正常安装以至于返工处理的技术问题。
22.具体地，步骤s108还包括如下具体步骤：
23.步骤s1081，基于目标坐标值，对拉索锚块的锚固点进行测点布设；
24.步骤s1082，搭建锚垫板处的模板及盘扣式脚手架；
25.步骤s1083，基于目标坐标值，对拉索锚块的管顶中心进行测点布设；
26.步骤s1084，对斜拉索导管进行初步定位安装；
27.步骤s1085，对斜拉索导管进行绑扎混凝土箱梁钢筋；
28.步骤s1086，对斜拉索导管进行精确定位及固定。具体地，在本发明实施例中，利用拉索导管中心轴线定位的原理对斜拉索导管进行微调。
29.具体地，本发明实施例提供的一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法，包括如下步骤：
30.1、斜拉索导管定位测点设定。
31.定位测点的选定是索导管定位思路的重点，本发明实施例中，共分两个步骤进行索导管的定位：
32.第一步：初步定位，选定索导管锚垫板底部a1、a2、a3、a4及索导管管顶中心c1共5个点的三维坐标作为初步定位的测点；其中，测点分布如图2所示。
33.第二步：精确定位，选定索导管锚固点c2及管顶中心c1两个点的三维坐标作为精确定位的测点。
34.2、测点三维坐标推算。
35.首先进行局部坐标系原点坐标计算，根据桥梁纵断面线计算出坐标系原点高程z0，桥梁平面图及原点里程计算出原点平面坐标(x0，y0)，由此得到局部坐标系原点坐标(x0，y0，z0)；然后根据锚固点相对坐标进行各个索导管c2三维坐标点计算。
36.然后根据c2坐标及设计图纸给定索导管角度等参数进行索导管顶端c1三维坐标计算。图3是根据本发明实施例提供的一种梁端索导管锚固参数示意图。具体地，如图3所示，根据设计图纸给出的尺寸图以及角度，索导管顶端轴心c1(x1,y1,z1)计算原理如下：
37.x1＝x-l
×
sinθ/tanα；
38.y1＝y-l
×
sinθ*tanα；
39.z1＝z+l
×
sinθ。
40.其中，l为索导管加锚垫板长度；x、y、z分别对应索导管锚固点c2空间坐标；角度α指斜拉索在竖直面的投影与箱梁顶面线或底面线的夹角，角度β指锚块锚面与竖直面的夹角。
41.最后，锚垫板底部a1、a2、a3、a4三维坐标取设计图纸中给定相对坐标，推算方式同拉索锚固点c2空间坐标计算方式。
42.3、通过使用bim技术对索塔、箱梁端索导管进行三维建模，然后直接从bim模型上直接采集坐标，与计算所得的坐标相对比得到较为精确地坐标。
43.4、锚固点坐标平面位置投影点放样。
44.测点三维坐标计算完毕后即进行测点布设，由于拉索锚固点中心c2点位于底部被支架及模板遮挡无法直接测量，现场采用将c2点投影在地面上，命名为c2-1—c2-17点作为后期测量控制点，地面上c2-1点测设完毕后用钢钉打入并用红漆标注，并将各个投影点地面高程测量出来，形成记录。测点布设最好在现浇混凝土箱梁垫层施工完毕，支架搭设前进
行布设。
45.5、锚块处模板及支架搭设。
46.在本发明实施例中，现浇混凝土箱梁满堂支架采用销键型钢管脚手架及支撑架中的盘扣式脚手架，采用统一的500mm盘距，搭配它的立杆横杆和斜杆及三脚架可以搭设成不同跨度和不同截面的桥梁支撑，盘扣脚手架则可以搭设成不同形状不同功能的模板支架，满足各样式的搭建需求。盘扣式脚手架采用自锁式连接盘和销子，销子插接后靠自重即可锁紧，且它的横向和竖向斜杆使每个单元都是固定的三角形格构式结构，结构稳固，稳定性较高。
47.支架搭设完成后安装工字钢垫梁及木方，进行加载预压，检查支架的安全性，消除地基、支架自身非弹性变形的影响，测量预压时支架产生的弹性变形，根据其测量结果对满堂架进行预拱度调整。
48.满堂支架预压验收合格后，铺装混凝土箱梁底板模板，模板采用1.5cm桥梁木模板，模板采用钢钉固定在木方垫梁上。同时根据图纸要求锚块尺寸加工异形模板备用，待索导管吊装完成后安装加固。
49.6、支架顶初步定位测点布设。
50.箱梁底板模板验收合格后，进行索导管位置的定位。首先进行索导管锚块区域放样，放样b1，b2，b3，b4点对模板木方进行开孔，开孔完毕后将索导管对应位置的支架顶托高程进行调整使其达到对应索导管底部的高程，然后进行测点a3，a4点的放样，将a3，a4点落在相应位置及高程的支架顶托上，用卡扣或者锁具将支架顶托固定后，开始吊装索导管。
51.7、索导管初步定位安装。
52.索导管安装时a3，a4点的微调采用2.5t手拉葫芦。待到索导管a3，a4位置落到支架顶托放样位置后开始进行索导管角度调整，索导管角度的调整采用支架顶托法，依靠顶托的伸缩来调整索导管的角度，调整过程需时刻配合测量人员对索导管顶端轴心坐标c2进行测量监测，达到初步安装精度后对索导管进行临时固定，进行钢筋绑扎及模板敷设。
53.8、箱梁钢筋绑扎。初步定位安装索导管后绑扎混凝土箱梁钢筋。
54.9、索导管精确定位及固定。
55.现浇混凝土箱梁钢筋及模板敷设完毕后，进行索导管精确定位，采用索导管中心轴线定位的原理进行微调，即依靠c1在地面上的投影点与顶端索导管顶端轴心坐标c2两个坐标进行控制。
56.由于c1点被支架及模板遮挡，无法直接测量，项目采用吊铅锤法进行c1点的精确定位，铅锤一端系在索导管锚固端c1位置，通过铅锤与底部提前布设的c1-1～c1-17点进行平面位置对比确定最终索导管锚固端的位置，通过地面高程及铅锤长度反算出c1点高程从而达到对c1点x，y，z方向的控制。c1调整的过程中，配合测量人员对c2点进行不间断监测，待c1点调整至满足要求后，对c2点进行微调使索导管顶端轴心坐标达到精度要求，从而使得c1～c2点所对应的轴线位置满足挂索施工要求。
57.10、索导管轴线点复测。混凝土土浇筑前最后最索导管控制坐标c1及锚固点坐标c2，同时利用激光照射靶复核梁端-塔端索导管轴线。
58.11、混凝土浇筑。混凝土过程中尽量避免混凝土直接与落到索导管上，尽量避免对索道管的冲击影响索导管坐标。
59.由以上描述可知，本发明实施例提供了一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法，首先根据设计图纸给定的拉索锚块总体布置表中相对坐标，角度等数据计算出锚固点三维坐标，再经过计算求得锚块顶点三维坐标；通过使用bim技术对索塔、箱梁端索导管进行三维建模，然后直接从bim模型上直接采集坐标，与计算所得的坐标相对比得到较为精确地坐标；然后通过劲性骨架固定在支架端来在空间中找到锚块定点的位置进行初步定位后，再用索导管锚固端及管头两点的三维坐标进行索导管轴线的精确定位，同时利用激光照射靶复核梁端-塔端索导管轴线，最终固定索导管，同时在后去的施工过沉重定期复核索导管坐标，及时调整，极大提高索导管定位准确性。
60.本发明实施例中的斜拉桥混凝土梁索导管施工方法与国内外同类施工比较，有以下几个特点：
61.(1)测点三维坐标计算的确定先根据锚固点相对坐标计算，然后利用bim技术、3dmax等软件复核三维坐标，最终得到的坐标较为精确。
62.(2)索导管使用劲性骨架与盘扣式脚手架结合固定，稳定牢靠，防止后续混凝土浇筑对索导管的位置有所扰动。
63.(3)采用高精度全站仪测量定位、激光照射靶复核的施工工艺，能精准定位安装索导管，实现对锚固点三维坐标的精确校核，保证索导管轴线的相对允许偏差满足设计要求。
64.(4)安装速度快，通过初步定位及精确定位两个阶段进行安装，快速为后续工提供工作面。
65.(5)减小了施工难度，能够节省人力物力，大大节约工程造价。
66.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
67.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法，其特征在于，包括：基于拉索锚块在总体布置表中的相对坐标和角度数据，计算所述拉索锚块的锚固点和管顶中心在局部坐标系上的三维坐标，得到推算坐标值；所述拉索锚块包括目标斜拉桥的斜拉索导管和锚垫板；基于建筑信息模型技术，对所述目标斜拉桥的索塔和箱梁端索导管进行三维建模，并确定所述拉索锚块的锚固点和管顶中心在建筑信息模型中的模拟坐标值；基于所述推算坐标值和所述模拟坐标值，确定所述拉索锚块的锚固点和管顶中心的目标坐标值；基于所述目标坐标值，将对所述拉索锚块进行放样及固定施工；在混凝土浇筑前，利用激光照射靶复核所述拉索锚块的梁端与塔端索导管轴线，固定所述斜拉索导管。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于所述目标坐标值，将对所述拉索锚块进行放样及固定施工，包括：基于所述目标坐标值，对所述拉索锚块的锚固点进行测点布设；搭建所述锚垫板处的模板及盘扣式脚手架；基于所述目标坐标值，对所述拉索锚块的管顶中心进行测点布设；对所述斜拉索导管进行初步定位安装；对所述斜拉索导管进行绑扎混凝土箱梁钢筋；对所述斜拉索导管进行精确定位及固定。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对所述斜拉索导管进行精确定位，包括：利用拉索导管中心轴线定位的原理对所述斜拉索导管进行微调。

技术总结
本发明公开了一种斜拉桥混凝土梁索导管施工方法，包括：基于拉索锚块在总体布置表中的相对坐标和角度数据，计算拉索锚块的锚固点和管顶中心在局部坐标系上的三维坐标，得到推算坐标值；基于建筑信息模型技术，对目标斜拉桥的索塔和箱梁端索导管进行三维建模，并确定拉索锚块的锚固点和管顶中心在建筑信息模型中的模拟坐标值；基于推算坐标值和模拟坐标值，确定拉索锚块的锚固点和管顶中心的目标坐标值；基于目标坐标值，将对拉索锚块进行放样及固定施工；在混凝土浇筑前，利用激光照射靶复核拉索锚块的梁端与塔端索导管轴线，固定斜拉索导管。本发明能精准安装索导管，确保斜拉桥的安装质量。桥的安装质量。桥的安装质量。


技术研发人员：任兆兵 张君琳 那志强 许航 李柱一 郭书伯
受保护的技术使用者：中铁城建集团有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/20