一种内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法与流程

1.本发明涉及一种多维角度控制技术，具体涉及一种内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法。


背景技术：

2.内倾式提篮拱桥是拱桥结构常用的一种结构形式，一般用于铁路桥梁工程项目，上承式内倾式提篮拱桥相较于平行拱肋结构具有较大的面外稳定性和宽跨比，内倾式提篮拱桥的拱肋向桥梁中心轴线倾斜，极大减轻桥梁的自重，却通过改变拱结构的受力模式而获得更大的横向稳定性。由于拱肋结构向桥梁中心轴线倾斜，在拱肋弦杆整体节点部位形成多个方向的连接角度，给弦杆的制造及安装工作带来了极大困难，弦杆制造时整体节点部位多维连接角度的精度控制是弦杆制造的最大难点。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种构思合理、简单，能保证空间多维角度制造精度，提高施工质量和进度，确保施工目标顺利实现的内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法。
4.本发明的技术方案如下：上述的内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法，是先进行主桁连接方向等角度转化，再进行联结系连接方向等角度转化；所述主桁连接方向等角度转化和所述联结系连接方向等角度转化均是以主桁连接方向为杆件的长度方向，并以该长度方向作为杆件的纵向基准线，在过原点与杆件的纵向基准线相垂直的基准线处做一条与纵向基准线相互垂直的直线作为横向基准线，以纵向基准线和横向基准线建立平面坐标系，交点为坐标原点，然后以主桁连接方向的角度为依据，三维放样后，确定出主桁连接方向的测量点的坐标值。
5.所述内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法，其中：所述主桁连接方向具体包括第一连接方向、第二连接方向、第三连接方向、第四连接方向和第五连接方向；所述第一连接方向是指边跨侧主桁弦杆与主桁弦杆之间的连接方向，所述第二连接方向是指跨中侧主桁弦杆与主桁弦杆之间的连接方向，所述第三连接方向是指主桁弦杆与拱上立柱之间的连接方向，所述第四连接方向是指主桁弦杆与斜腹杆之间的连接方向，所述第五连接方向是指主桁弦杆与竖腹杆之间的连接方向。
6.所述内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法，其中，所述主桁连接方向等角度转化的具体过程为：以所述第一连接方向为杆件的长度方向，以所述第一连接方向作为杆件的纵向基准线，在过原点o点与杆件的纵向基准线相垂直的基准线处做一条与纵向基准线相互垂直的直线作为横向基准线，以纵向基准线和横向基准线建立平面坐标系，纵向基准线和横向基准线的交点为坐标原点；以第三连接方向与横向基准线的夹角α1、第二连接方向与横向基准线的夹角α2、第四连接方向与纵向基准线的夹角α3、第五连接方向与横向基准线的夹角α
4为依据，利用cad制图软件放样，确定出所述第二连接方向、所述第三连接方向、所述第四连接方向和所述第五连接方向的测量点的坐标值：所述第一连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第一测量点，所述第二连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第二测量点，所述第三连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第三测量点，所述第四连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第四测量点，所述第五连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第五测量点；所述第一测量点的坐标为（x1,y1）、所述第二测量点的坐标为（x2,y2）、所述第三测量点的坐标为（x3,y3）、所述第四测量点的坐标为（x4,y4）、所述第五测量点的坐标为（x5,y5）；根据三角形原理，得出各测点的坐标值作为实际操作的数据：x1=-l1，y1=0（l1为所述第一测量点至原点o的距离）；x2=l2sinα2，y2=l2cosα2，l2为所述第二测量点至原点o的距离；x3=l3sinα1，y3=l3cosα1，l3为所述第三测量点至原点o的距离；x4=-l4sinα3，y4=-l4cosα3，l4为所述第四测量点至原点o的距离；x5=l5sinα4，y5=-l5cosα4，l5为所述第五测量点至原点o的距离。
7.所述内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法，其中：所述联结系连接方向具体包括第六连接方向、第七连接方向和第八连接方向；所述第六连接方向是指平行的两个主桁弦杆之间的接头板方向，所述第七连接方向是指内侧主桁弦杆与平联横撑之间的连接方向，所述第八连接方向是指内侧主桁弦杆与平联斜撑之间的连接方向；所述联结系连接方向等角度转化的具体过程为：以所述第一连接方向作为杆件的纵向基准线，在过原点o点与杆件的纵向基准线相垂直的基准线处做一条与纵向基准线相互垂直的直线作为横向基准线，以纵向基准线和横向基准线建立平面坐标系，纵向基准线和横向基准线的交点为坐标原点；以所述第六连接方向与横基准线之间的夹角β1、所述第七连接方向与横基准线之间的夹角β2、所述第八连接方向与横基准线之间的夹角角度β3为依据，利用cad制图软件放样，确定出所述第六连接方向、所述第七连接方向和所述第八连接方向的测量点的坐标值；所述第六连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第六测量点，所述第七连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第七测量点，所述第八连接方向位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点为第八测量点；所述第六测量点的坐标为（x6,y6），所述第七测量点的坐标为（x7,y7），所述第八测量点的坐标为（x8,y8），在所述第七测量点和所述第八测量点的坐标值确定前，需将坐标原点o的位置转化至辅助坐标原点o’，所述第七测量点和所述第八测量点以辅助坐标原点o’进行坐标值转化；辅助坐标原点o’的坐标：x’=0，y’=-b/2，z’=-b/2
÷
cosγ，b为杆件箱体的宽度，γ为平联接头板与主桁杆件的水平夹角；x6=l6cosβ1，y2=l6sinβ1，l6为所述第六测量点至原点o的距离；x7=l7sinβ1
÷
cosγ，y7=-l7cosβ1
÷
cosγ，l7为所述第七测量点至辅助坐标原点o’的
投影距离，γ为平联接头板与主桁杆件的水平夹角；x8=l8sinβ2
÷
cosγ，y8=-l8cosβ2
÷
cosγ，l8为所述第八测量点至辅助坐标原点o’的投影距离，γ为平联接头板与主桁杆件的水平夹角。
8.有益效果：本发明内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法构思合理、简单，可很好的解决弦杆整体节点部位多维连接角度的施工和精度控制问题，保证空间多维角度制造精度，保证弦杆的制造质量，保证桥位的顺利安装施工，对项目整体目标的顺利实现作用显著，提高施工质量和进度；本发明涉及内倾式提篮拱桥拱肋弦杆的制造组装，可广泛用于内倾式提篮拱桥拱肋弦杆多维角度精度控制。
附图说明
9.图1为本发明内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法中内倾式提篮拱桥杆件空间多维角度示意图。
10.图2为本发明内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法中主桁连接方向1~5角度转化示意图。
11.图3为本发明内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法中联结系连接方向6~8角度转化示意图。
12.图4为本发明内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法中的辅助坐标原点o’的角度转化示意图。
具体实施方式
13.内倾式提篮拱桥拱肋弦杆整体节点处存在多个方向的连接角度，本发明内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法依托大瑞铁路怒江四线特大桥工程，工程为上承式内倾式提篮拱桥，每个主桁弦杆基本存在8个空间连接角度（见图1）。
14.如图1所示，根据构件结构特点，利用catia及cad软件对8个方向的空间角度进行三维放样，将空间角度转化为平面角度。
15.本发明内倾式提篮拱桥空间多维角度控制方法，具体包括以下步骤：1）以主桁第一连接方向即方向1（指边跨侧主桁弦杆与主桁弦杆之间的连接方向）、第一连接方向即方向2（指跨中侧主桁弦杆与主桁弦杆之间的连接方向）、第三连接方向即方向3（指主桁弦杆与拱上立柱之间的连接方向）、第四连接方向即方向4（指主桁弦杆与斜腹杆之间的连接方向）、第五连接方向即方向5（指主桁弦杆与竖腹杆之间的连接方向）等角度转化。
16.主桁连接方向1为杆件的长度方向，以方向1作为杆件的纵向基准线（简称：纵基线），在节点中线（指过原点o点与杆件的纵向基准线相垂直的基准线）处做一条与纵向基准线相互垂直的直线作为横向基准线（简称：横基线），以纵向基准线和横向基准线建立平面坐标系，纵向基准线和横向基准线的交点为坐标原点；以各连接方向的角度α1、α2、α3、α4为依据，利用cad制图软件放样，确定出各连接方向的测量点的坐标值，即第一测量点即测点1坐标为（x1,y1）、第二测量点即测点2坐标为（x2,y2）、第三测量点即测点3坐标为（x3,y3）、第四测量点即测点4坐标为（x4,y4）、第五测量点即测点5坐标为（x5,y5）；其中，测点1、测点2、
测点3、测点4、测点5分别为方向1、方向2、方向3、方向4、方向5位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点；角度α1为方向3与横向基准线的夹角，角度α2为方向2与横向基准线的夹角，角度α3为方向4与纵向基准线的夹角，角度α4为方向5与横向基准线的夹角；具体见图2所示。
17.根据三角形原理，得出各测点的坐标值作为实际操作的数据：x1=-l1，y1=0（l1为测点1至原点o的距离）；x2=l2sinα2，y2=l2cosα2（l2为测点2至原点o的距离）；x3=l3sinα1，y3=l3cosα1（l3为测点3至原点o的距离）；x4=-l4sinα3，y4=-l4cosα3（l4为测点4至原点o的距离）；x5=l5sinα4，y5=-l5cosα4（l5为测点5至原点o的距离）。
18.2）联结系第六连接方向即方向6（指平行的两个主桁弦杆之间的接头板方向）、第七连接方向即方向7（指内侧主桁弦杆与平联横撑之间的连接方向）、第八连接方向即方向8（指内侧主桁弦杆与平联斜撑之间的连接方向）等角度转化。
19.主桁连接方向1为杆件的长度方向，以方向1作为杆件的纵向基准线（简称：纵基线），在节点中线（指过原点o点与杆件的纵向基准线相垂直的基准线）处做一条与纵向基准线相互垂直的直线作为横向基准线（简称：横基线），以纵、横基准线建立平面坐标系，交点为坐标原点；以第六连接方向、第七连接方向和第八连接方向的角度β1、β2、β3为依据，利用cad制图软件放样，确定出各连接方向的测量点的坐标值；第六测量点即测点6的坐标为（x6,y6）、第七测量点即测点7的坐标为（x7,y7）、第八测量点即测点8的坐标为（x8,y8）；其中，测点6、测点7、测点8分别为方向6、方向7、方向8位置处孔群中心线与孔群最外侧一排孔中心线的交点；角度β1为方向6与横基准线之间的夹角，角度β2为方向7与横基准线之间的夹角，角度β3为方向8与横基准线之间的夹角，角度γ为平联接头板与主桁杆件的水平夹角。根据杆件结构特点，在测点7、测点8坐标值确定前，需将坐标原点o的位置转化至辅助坐标原点o’，测点7和测点8以辅助坐标原点o’进行坐标值转化。具体见图3和图4所示。
20.辅助坐标原点o’的坐标：x’=0，y’=-b/2，z’=-b/2
÷
cosγ（b为杆件箱体的宽度，γ为平联接头板与主桁杆件的水平夹角）；x6=l6cosβ1，y2=l6sinβ1（l6为测点6至原点o的距离）；x7=l7sinβ1
÷
cosγ，y7=-l7cosβ1
÷
cosγ（l7为测点7至辅助坐标原点o’的投影距离，γ为平联接头板与主桁杆件的水平夹角）；x8=l8sinβ2
÷
cosγ，y8=-l8cosβ2
÷
cosγ（l8为测点8至辅助坐标原点o’的投影距离，γ为平联接头板与主桁杆件的水平夹角）。
21.本发明为一套成熟的大型提篮拱桥、超大杆件多角度精度控制方法，攻克了超大杆件不能实施自动化、智能化控制多角度连接精度的难题，保证了项目的施工质量及工期要求。