扩建桥梁中原有桥梁平面位置的测量方法与流程

1.本发明涉及扩建桥梁控制技术领域。更具体地说，本发明涉及一种扩建桥梁中原有桥梁平面位置的测量方法。


背景技术：

2.随着公路的快速发展，很多老旧桥梁不能满足于现有车辆的通行量，需要扩建，扩建原则通常是要求扩建桥梁与原有桥梁的结构统一、操作便捷及安全耐久等。在扩建桥梁过程中，通常采用从资料库中获取原有桥梁的施工图纸、坐标位置，并基于此定位扩建桥梁的位置，此种方法虽然快捷，但是容易造成扩建桥梁在施工中误差过大，原因在于，原有桥梁可能存在施工误差和沉降误差，而若要将整座原有桥梁进行测绘，则需要耗费大量的人力和时间，影响工程进度。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
4.本发明还有一个目的是提供一种扩建桥梁中原有桥梁平面位置的测量方法，可以快速、精准、可靠的定位原有桥梁的平面位置，克服原有桥梁的位置偏差，为扩建桥梁提供设计基准。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种扩建桥梁中原有桥梁平面位置的测量方法，包括以下步骤：
6.在同一原点坐标系下测量原有桥梁的各盖梁两端面的各顶点的横坐标和纵坐标，计算得到各盖梁的平面位置；
7.测量原有桥梁的各桩柱的在同一水平面上的任意三点的横坐标和纵坐标，并计算得到各桩柱的平面位置。
8.优选的是，以控制点为基准，测量原有桥梁的各盖梁的两端面的各顶点的横坐标和纵坐标及各桩柱的在同一水平面上的任意三点的横坐标和纵坐标。
9.优选的是，采用免棱镜全站仪测量原有桥梁的各盖梁的两端面的各顶点的横坐标和纵坐标及各桩柱的在同一水平面上的任意三点的横坐标和纵坐标。
10.优选的是，还包括当免棱镜全站仪在陆地上无法观测到待测点时，采用固定支架将免棱镜全站仪支撑于原有桥梁下方的水面上方，其中，所述固定支架包括：
11.固定环套，其由两个半环套铰接形成，两个半环套的另一侧可拆卸连接，所述半环套内表面上依次敷设有气囊和防滑层，所述气囊内充气，所述防滑层抵接于原有桥梁的其中一个桩柱的侧壁上；
12.支撑板，其一端固定于所述半环套的铰接端上，另一端悬空，所述支撑板上设有贯通孔和卷扬机，所述支撑板上位于所述贯通孔四周设有固定杆；
13.定滑轮，其通过支架设置于所述贯通孔上方，所述定滑轮上绕设有绳索，所述绳索一端固定于所述卷扬机上，另一端上设有挂钩；
14.吊框，其上设有吊绳，所述吊绳上设有挂环，所述挂环挂接于所述挂钩上，所述吊框的尺寸小于所述贯通孔的尺寸，所述吊框上设有多个锁紧件，其中，当所述卷扬机通过所述绳索将所述吊框提升至所述支撑板上方时，所述锁紧件锁紧于所述固定杆上。
15.优选的是，所述固定支架还包括一对充气泵，一对充气泵分别固定于两个半环套的外侧壁上。
16.优选的是，所述固定支架还包括固定加强机构，所述固定加强机构包括间隔设置于所述半环套侧壁上的多个电缸、一端固定于所述电缸的移动端上的抵接杆、固定于所述抵接杆另一端上的防滑垫，其中，所述抵接杆具有防滑垫的一端倾斜朝向半环套的轴向设置，当所述电缸的移动端向外伸出至其额定距离前时，所述防滑垫抵接于所述桩柱的外侧壁上。
17.提供一种用于协助扩建桥梁中原有桥梁平面位置的测量装置，包括免棱镜全站仪和固定支架，所述固定支架包括：
18.固定环套，其由两个半环套铰接形成，两个半环套的另一侧可拆卸连接，所述半环套内表面上依次敷设有气囊和防滑层，所述气囊内充气，所述防滑层抵接于原有桥梁的其中一个桩柱的侧壁上；
19.支撑板，其一端固定于所述半环套的铰接端上，另一端悬空，所述支撑板上设有贯通孔和卷扬机，所述支撑板上位于所述贯通孔四周设有固定杆；
20.定滑轮，其通过支架设置于所述贯通孔上方，所述定滑轮上绕设有绳索，所述绳索一端固定于所述卷扬机上，另一端上设有挂钩；
21.吊框，其上设有吊绳，所述吊绳上设有挂环，所述挂环挂接于所述挂钩上，所述吊框的尺寸小于所述贯通孔的尺寸，所述吊框上设有多个锁紧件，其中，当所述卷扬机通过所述绳索将所述吊框提升至所述支撑板上方时，所述锁紧件锁紧于所述固定杆上。
22.提供一种上述的测量方法在扩建桥梁中的应用。
23.本发明至少包括以下有益效果：本发明的测量方法可以快速、精准、可靠的定位原有桥梁的平面位置，克服原有桥梁的位置偏差，为扩建桥梁提供设计基准。
24.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
25.图1为本发明的其中一种技术方案的所述固定支架的俯视图；
26.图2为本发明其中一种技术方案的所述固定支架的侧视图；
27.图3为本发明其中一种技术方案的新桥和老桥的盖梁和桩柱的位置示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
29.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语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，并
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。
30.如图1～3所示，本发明提供一种扩建桥梁中原有桥梁平面位置的测量方法，包括以下步骤：
31.在同一原点坐标系下测量原有桥梁的各盖梁两端面的各顶点的横坐标和纵坐标，计算得到各盖梁的平面位置；
32.测量原有桥梁的各桩柱的在同一水平面上的任意三点的横坐标和纵坐标，并计算得到各桩柱的平面位置。
33.通过在扩建桥梁的不断摸索过程中，得到了提升对原有桥梁进行定位的关键位置点，对于原有桥梁，只要针对盖梁和桩柱的平面位置有精准的定位，则可以为后期扩建桥梁中提供施工基准，因此，本发明通过测绘的方法将在同一原点坐标系下测量盖梁两端面的各顶点的横坐标和纵坐标，位于同一竖直面下的点则通过取各点的平均值，从而得到盖梁的平面位置。同样在该原点坐标系下，测量桩柱在同一水平面上的任意三点的横坐标和纵坐标，基于三点定圆的计算公式，可以得到桩柱的平面圆位置，并绘制于同一张图纸中，方便将扩建桥梁的设计尺寸画入，以便计算扩建桥梁的坐标。通过上述测量方法，可以克服原有桥梁可能存在施工误差和沉降误差的缺陷，以及又不用花费大量人力和时间对整座原有桥梁进行重新测绘，因此，也不会影响工程进度。
34.在另一种技术方案中，以控制点为基准，测量原有桥梁的各盖梁的两端面的各顶点的横坐标和纵坐标及各桩柱的在同一水平面上的任意三点的横坐标和纵坐标。控制点是路桥建设中的整个建筑网的位置基准，控制点的坐标位置是已知且固定的，因而，通过以控制点为基准进行测量，方便测量原点位置的对准，提高测量效率。
35.在另一种技术方案中，采用免棱镜全站仪测量原有桥梁的各盖梁的两端面的各顶点的横坐标和纵坐标及各桩柱的在同一水平面上的任意三点的横坐标和纵坐标。免棱镜全站仪相对于普通型全站仪而言是指可免棱镜全站仪，即全站仪不照准反射棱镜、反射片等专用反射工具即可测距的全站仪，对于桥梁而言，其大部分桩柱和盖梁位置均不方便放置反射棱镜和反射片，因此，采用免棱镜全站仪测量更便捷，可以提高测量效率。
36.在另一种技术方案中，还包括当免棱镜全站仪在陆地上无法观测到待测点时，采用固定支架将免棱镜全站仪支撑于原有桥梁下方的水面上方，其中，所述固定支架包括：
37.固定环套1，其由两个半环套11铰接形成，两个半环套11的另一侧可拆卸连接，所述半环套11内表面上依次敷设有气囊12和防滑层13，所述气囊12内充气，所述防滑层13抵接于原有桥梁的其中一个桩柱的侧壁上；
38.支撑板2，其一端固定于所述半环套11的铰接端上，另一端悬空，所述支撑板2上设有贯通孔21和卷扬机22，所述支撑板2上位于所述贯通孔21四周设有固定杆23；
39.定滑轮24，其通过支架25设置于所述贯通孔21上方，所述定滑轮24上绕设有绳索26，所述绳索26一端固定于所述卷扬机22上，另一端上设有挂钩27；
40.吊框3，其上设有吊绳31，所述吊绳31上设有挂环32，所述挂环32挂接于所述挂钩27上，所述吊框3的尺寸小于所述贯通孔21的尺寸，所述吊框3上设有多个锁紧件33，其中，当所述卷扬机22通过所述绳索26将所述吊框3提升至所述支撑板2上方时，所述锁紧件33锁紧于所述固定杆23上。
41.对于特大桥，其长度长达500m以上，位于中部的盖梁的端面的坐标难预测量到，通常都是采用船将测量人员和测量仪器运送到水面上，进行测量，但是由于水流的流动，船上发动机的运行，都会产生晃动和振动，严重影响测量精度，甚至无法测量。在上述技术方案中，可以采用船将固定支架运送到需要的位置，然后将固定环套1固定在桩柱侧壁上，将测量仪器放入吊框3内，测量人员进入吊框3内，启动卷扬机22，绳索26经定滑轮24收回到卷扬机22内，吊框3上升，直至升到支撑板2上方后，将锁紧件33锁紧至固定杆23上，从而可以避免吊框3晃动，这样即可精准的测量盖梁的端面的坐标。锁紧件33可以采用卡箍卡接或者使用绳子系紧。
42.在另一种技术方案中，所述固定支架还包括一对充气泵14，一对充气泵14分别固定于两个半环套11的外侧壁上。当气囊12气量不够时，可以随时对气囊12进行充气。
43.在另一种技术方案中，所述固定支架还包括固定加强机构，所述固定加强机构包括间隔设置于所述半环套11侧壁上的多个电缸15、一端固定于所述电缸15的移动端上的抵接杆16、固定于所述抵接杆16另一端上的防滑垫17，其中，所述抵接杆16具有防滑垫17的一端倾斜朝向半环套11的轴向设置，当所述电缸15的移动端向外伸出至其额定距离前时，所述防滑垫17抵接于所述桩柱的外侧壁上。
44.在上述技术方案中，为了保证安全性，通过多个电缸15驱动抵接杆16的抵接防滑垫防滑垫抵接桩柱，以加强固定环套1固定在桩柱上的稳定性，当支撑板2上固定吊框3时，对固定环套1有下压的力量，而抵接杆16的倾斜设置则可以将该力量传递，使抵接的力量增加，固定更可靠。
45.提供一种用于协助扩建桥梁中原有桥梁平面位置的测量装置，包括免棱镜全站仪和固定支架，所述固定支架包括：
46.固定环套1，其由两个半环套11铰接形成，两个半环套11的另一侧可拆卸连接，所述半环套11内表面上依次敷设有气囊12和防滑层13，所述气囊12内充气，所述防滑层13抵接于原有桥梁的其中一个桩柱的侧壁上；
47.支撑板2，其一端固定于所述半环套11的铰接端上，另一端悬空，所述支撑板2上设有贯通孔21和卷扬机22，所述支撑板2上位于所述贯通孔21四周设有固定杆23；
48.定滑轮24，其通过支架25设置于所述贯通孔21上方，所述定滑轮24上绕设有绳索26，所述绳索26一端固定于所述卷扬机22上，另一端上设有挂钩27；
49.吊框3，其上设有吊绳31，所述吊绳31上设有挂环32，所述挂环32挂接于所述挂钩27上，所述吊框3的尺寸小于所述贯通孔21的尺寸，所述吊框3上设有多个锁紧件33，其中，当所述卷扬机22通过所述绳索26将所述吊框3提升至所述支撑板2上方时，所述锁紧件33锁紧于所述固定杆23上。
50.在上述技术方案中，整个定支架的重量不大，并且气囊12的设置可以在一定范围内适应不同尺寸的桩柱，适应性也宽，另外支撑板2和固定环套1可以采用连接件，通过螺栓进行连接，这样可以将支撑板2与不同尺寸的固定环套1进行连接固定，即只需要一个支撑板2，通过与不同尺寸的固定环套1匹配，从而适应不同的桩柱尺寸，施工设备得到精简，在上述固定支架的辅助下，不管对于任何长度的桥梁，所有盖梁的坐标都可以精准的测量得到。
51.提供上述测量方法在扩建桥梁中的应用。
52.通过上述测量方法，可以对原有桥梁的桩柱和盖梁的平面位置进行测量，根据扩建桥梁的设计几何尺寸可以推算出扩建桥梁的实际坐标，然后根据实际坐标对扩建桥梁的设计坐标进行修正，最后根据扩建桥梁几何尺寸和修正后的坐标对扩建桥梁进行测量施工放样，这样既能避免扩建桥梁建成后与原有桥量重叠打架冲突，又能保证建成后桥梁得路面净宽和线性得平顺性。
53.具体方法为：
54.如图3所示，标记4和5分别为老桥(原有桥梁)的盖梁和桩柱，标记6和7分别为新桥(扩建桥部分)的设计的盖梁和桩柱。
55.1、横桥向控制原则：
56.(1)横桥向以盖梁为基准进行复核，根据复测成果复核。新桥盖梁、老桥盖梁横桥向间距为e，e为负值表示新桥盖梁和老桥盖梁有重叠。
57.1)当-4cm≤e＜1cm时，不调整桩柱坐标，施工单位根据测量结果自行调整盖梁位置，按e＝1cm进行控制。拼宽桥上部结构施工时应按调整后的盖梁进行定位，并核查上部结构的梁长和布梁图。
58.2)当1cm≤e≤5cm时，桩柱坐标和盖梁均维持原设计。
59.3)当e＜-4cm或e＞5cm时，设计调整桩柱坐标，按e＝1cm进行控制。
60.2、顺桥向控制原则
61.(1)新桥和老桥顺桥向盖梁间距偏差c值应在
±
3cm以内，不满足要求时需调整桩柱坐标及布梁图；
62.(2)新拼侧桥梁伸缩缝与既有桥梁伸缩缝偏差应在
±
3cm以内，不满足要求时需调整桩柱坐标及布梁图；
63.(3)新桥老桥台背墙线应严格对齐；
64.根据核查原则对复测数据进行整理，并通过绘制出cad图，计算相关数据，从而作为坐标调整的基础。
65.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。