一种超大跨桥梁的施工阶段平顺性控制方法 |
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| 申请号 | CN202410055233.5 | 申请日 | 2024-01-15 | 公开(公告)号 | CN117910105A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 西南交通大学; | 发明人 | 肖杰灵; 邓逸帆; 李宵楠; 李政; 丁仕豪; 王硕; 谢莉; 王平; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种超大跨 桥梁 的施工阶段平顺性控制方法，涉及桥梁施工技术领域，解决 现有技术 难以在施工期对桥梁线形进行有效的、事先的控制的问题；本发明包括收集桥梁已安装节段垂向 变形 原始 数据处理 后得到桥梁垂向变形加密数据；根据桥梁垂向变形加密数据和轨道不平顺控制标准值计算下一节段拼接时的桥梁垂向变形包络范围限值；根据桥梁垂向变形包络范围限制进行下一节段的拼接；重复前述步骤，直至桥梁施工流程完毕；本发明可以弥补现有桥梁实际工程中，在以确保轨道平顺性为目标的施工过程控制方面的空白，为施工过程桥梁线形控制提供建议与指导。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种超大跨桥梁的施工阶段平顺性控制方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种超大跨桥梁的施工阶段平顺性控制方法技术领域[0001] 本发明涉及桥梁施工技术领域，具体涉及一种超大跨桥梁的施工阶段平顺性控制方法。 背景技术[0002] 现有桥梁平顺控制多是基于中点弦测法利用成桥后的轨道线形数据对轨道静态不平顺进行检测，是一种对轨道平顺性的事后评估。而在桥梁施工阶段，由于桥梁施工工艺复杂，施工时间跨度大，工序组合方式多样，建造过程中的环境要素难以长期保持相对稳定，温度、风载等环境作用和施工误差等因素最终会造成轨面线形脱离预期状态的不可逆结果，后期仅可通过调索、增减道砟厚度等方法来保持轨面线形。 [0003] 可见，在现有的轨道平顺性评估技术体系中，缺乏针对施工阶段、从保证轨道平顺性角度出发的桥梁线形控制理论和方法，难以在施工期就对桥梁线形进行有效的、事先的控制。 发明内容[0004] 为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明拟提供了一种超大跨桥梁的施工阶段平顺性控制方法，拟解决现有技术难以在施工期就对桥梁线形进行有效的、事先的控制的问题。 [0005] 一种超大跨桥梁的施工阶段平顺性控制方法，包括以下步骤： [0007] 步骤2：根据桥梁垂向变形加密数据和轨道不平顺控制标准值计算下一节段拼接时的桥梁垂向变形包络范围限值； [0008] 步骤3：根据步骤2确定好的桥梁垂向变形包络范围限制进行下一节段的拼接。 [0009] 优选的，所述步骤1中所述已安装节段包括前两个已拼装的节段即节段j和节段j‑1，所述下一节段为节段j+1，其中j≥2。 [0010] 优选的，所述步骤1还包括：对节段j‑1和节段j的桥梁节段变形原始数据即{hj‑10}0 与{hj }进行三次样条加密采样得到桥梁垂向变形加密数据即{hj‑1}与{hj}，所述桥梁垂向 0 0 变形加密数据用于预测节段j+1的拼接垂向变形范围；其中{hj‑1}与{hj}为数据向量，包括一系列等距离散分布的桥梁垂向变形数据。 [0011] 优选的，所述步骤2包括：根据桥梁垂向变形加密数据{hj‑1}、{hj}和轨道不平顺控上界 下界制标准值{yi}＝{A,‑A}计算节段j+1的桥梁垂向变形包络范围限值{H j+1}与{H j+1}，计算公式为： [0012] {hj+1}＝2({hj}‑{yi})‑{hj‑1} (1) [0013] 其中，A为轨道不平顺控制限值，正负号分别代表轨面在基准线即测弦线上方、轨上界 下界面在基准线即测弦线下方；{H j+1}为|{hj+1}|，{H j+1}为‑|{hj+1}|。 [0014] 优选的，所述步骤1中桥梁从边跨桥墩开始拼装，当桥梁拼装长度能够覆盖一个弦长时开始收集数据。 [0016] 本发明的有益效果包括： [0017] 本发明基于中点弦测原理，将高速铁路轨道平顺性控制标准引入并作为已知条件，通过逆推的方式计算出施工阶段桥梁垂向变形的控制范围；通过本方法，可以弥补现有桥梁实际工程中，在以确保轨道平顺性为目标的施工过程控制方面的空白，为施工过程桥梁线形控制提供建议与指导。附图说明 [0019] 图2为实施例1涉及的某节段桥梁线形包络图。 [0020] 图3(a)‑(i)为实施例1涉及的桥梁拼装施工流程图。 具体实施方式[0021] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。 [0022] 实施例1 [0023] 本实施例利用桥梁施工过程中各桥梁节段拼接后的垂向变形数据，以确保桥上轨道平顺性为控制目标，对下一节段的桥梁拼接垂向变形包络范围进行预测与控制，具体的一种超大跨桥梁的施工阶段平顺性控制方法实施流程如下： [0024] 通过在有限元分析软件Midas civil里按施工阶段建立相应的桥梁模型，可以获取各节间桥面变形数据，其一系列离散分布的垂向变形数据即在模拟实际施工过程中，其软件计算所得的梁面节点高程与桥梁设计线形高程数据之间的差值；表1为某阶段的梁面垂向变形数据结构示例。 [0025] 表1 [0026] [0027] 本实施例根据桥梁拼装施工流程如图3所示，设跨中位置为相对里程0.0m，从边跨的桥墩处向边跨施工，边跨两侧施工实现桥梁从两侧边跨桥墩向跨中施工，因桥梁对称施工的特性，故以左半桥进行分析说明，分析过程选取从左半桥边跨桥墩向跨中施工这一过程(左半桥边跨桥墩向左侧边跨施工的过程与上述过程同时进行，可视为上述过程的镜像，二者仅施工工期和拼装方向不同)。因此，选取左半桥边跨桥墩向跨中施工这一过程，同时以对桥梁第四个拼装节段包络范围的预测为例，展示说明本发明的实施流程，具体包括以下步骤： [0028] 步骤1：因实例中每个桥梁节段约30m，拟使用的弦测长度为60m，弦测长度约为桥梁节段长度的2倍，故对节段j+1的桥梁垂向变形包络范围限值的预测需要利用节段j‑1和节段j的桥梁垂向变形数据，即对每个节段的桥梁垂向变形包络范围的预测需要用到上两个节段的数据信息。因此桥梁从边跨桥墩开始拼装，当桥梁拼装长度能够覆盖一个弦长时，可以根据已拼装好的桥梁节段变形数据对下一节段进行其拼装范围的预测，此时，需要预测的下一节段设为节段j+1,前两个已拼装好的节段设为节段j‑1和节段j。 [0029] 对节段j‑1、节段j的桥梁垂向变形原始数据即{hj‑10}与{hj0}，其中{hj‑10}为一条数据向量，包含一系列等距离散分布的桥梁垂向变形数据。进行三次样条加密采样，形成用于预测下一节段即节段j+1拼接垂向变形范围的桥梁垂向变形加密数据({hj‑1}与{hj})。 [0030] 因此，对于桥梁第四个拼装节段的预测，需要节段二、节段三的桥梁垂向变形原始0 0 数据{h2}与{h3}进行加密采样，加密间距为300mm，相关数据处理结果见表2‑4。 [0031] 表2节段2、3桥梁垂向变形原始数据 [0032] [0033] [0034] 表3节段2桥梁垂向变形加密数据 [0035] [0036] [0037] 表4节段3桥梁垂向变形加密数据 [0038] [0039] [0040] 步骤2：将加密后的桥梁垂向变形数据{hj‑1}与{hj}、轨道不平顺控制标准值{yi}＝{A,‑A}，带入式(1)： [0041] hj+L＝2(hj‑yi)‑hj‑L (1) [0042] 计算出下一拼接节段的桥梁垂向变形包络范围限值{H上界j+1}与{H下界j+1}，具体的{H上界 下界j+1}为|{hj+1}|，{H j+1}为‑|{hj+1}|。 [0043] 因此，以桥梁第四个拼装节段的预测为例，选取轨道不平顺控制限值为±40mm，计上界 下界算所得的桥梁垂向变形包络范围限值{H 4}与{H 4}如图2所示，图中±40代表在轨道不平顺控制限值为±40mm条件下所预测出的垂向变形上下界线，详细数据计算结果见表5； [0044] 表5节段4垂向变形包络范围限值 [0045] [0046] [0047] 步骤3：通过上一步骤确定好的桥梁垂向变形包络范围限值，在限值范围内进行该节段(即节段j+1)的拼接，达到以平顺性控制为目标的桥梁施工控制效果； [0048] 步骤4：重复步骤1～3，直至桥梁施工流程完毕；桥梁拼装施工流程图如图3所示。其中：图3(a)装18～19阶段即为第一个梁段的拼装施工，图3(b)装20～21阶段为第二个梁段的拼装施工，图3(c)装22～23阶段为第三个梁段的拼装施工，以此类推。例如，在实例中计算第四个梁段的包络范围预测，则j+1＝4，需要用到装22～23阶段时，第二、三个梁段的数据。待第四节段根据包络范围拼装后，若要继续计算第五个梁段的包络范围预测，则j+1＝5，需要用到装24～25阶段时，第三、四个梁段的数据。 [0049] 以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。 |
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