[发明专利]悬链线拱桥拱肋施工放样方法及系统

说明书

本发明提供一种悬链线拱桥拱肋施工放样方法及系统，包括：设置拱桥的设计参数；以拱顶拱肋中心为原点，拱跨方向为X轴，拱高方向为Y轴，构建拱轴线的悬链线模型；根据拱轴线悬链线模型构建拱肋断面模型；判断放样点是否在以折代曲折线顶点上；如果在折线顶点上，将拱轴线模型的原点移至拱肋任意截面中心，调用拱轴线的悬链线模型和拱肋断面模型构建模块的构建拱肋断面模型得到拱肋施工平面的放样坐标；如果不在折线顶点，采用折线两端点坐标线性插值得到折线上放样点的坐标；根据放样点的二维坐标采用大地坐标系和高程的三维坐标方式进行放样。所述方法及系统随时随地求解拱肋放样坐标，减少工作量，提高工作效率。

技术领域

本发明涉及拱桥施工技术领域，更为具体地，涉及一种悬链线拱桥拱肋施工放样方法及系统。

背景技术

悬链线钢管混凝土拱桥作为一种组合材料的结构，以其结构自重轻、强度高、受力好、造型美观等特点得以在大跨度桥梁中迅猛发展应用

通常采用悬臂拼装法施工架设施工悬链线钢管混凝土拱桥，在预制场预制拱肋节段、运至施工现场后进行逐节对称拼装的施工方法。

现有的悬臂拼装法具有以下缺点：

(1)拱肋制作、安装放样坐标计算复杂，工作量大，往往费工费时，效率低。

(2)钢拱肋一般在工厂内采用折线代替悬链线(简称“以折代曲”)并预留预拱度的方式进行厂内制作，然后运输到现场进行安装，因此放样时常常会遇到放样点在直线段上而不是折线顶点上，折线顶点放样相对简单，但折线上的其他点放样复杂困难。

(3)由于工厂内场地有限，必须采用相对的坐标进行放样，运输至现场安装时又必须采用绝对坐标进行三维放样。因此厂内制作时常采用相对二维平面坐标方式放样，运输至现场安装时将其二维坐标加以线形参数、高程转化为三维空间坐标，进行三维绝对坐标放样，这又增大了其坐标计算放样难度和复杂性。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种随时随地求解拱肋放样坐标，减少工作量，提高工作效率的悬链线拱桥拱肋施工放样方法及系统。

根据本发明的一个方面，提供一种悬链线拱桥拱肋施工放样系统，悬链线拱桥包括拱脚和多节钢拱肋，钢拱肋包括上弦管、下弦管、连接上弦管和下弦管的腹板，所述悬链线拱桥的施工放样系统包括：

参数设定模块，设置拱桥的设计参数，所述设计参数包括：跨径、矢跨比、拱轴系数、上弦管直径、下弦管直径、上弦管的横向中心距、下弦管的横向中心距；

拱轴线模型构建模块，以拱顶拱肋中心为原点，拱跨方向为X轴，拱高方向为Y轴，根据下式(1)构建拱轴线的悬链线模型，

其中，y_Di为拱轴线第i个中心点的Y轴坐标，x_Di为拱轴线第i个中心点的X轴坐标，m为共轴系数，l为跨径，f为矢跨比，ch为双曲余弦；

拱肋断面模型构建模块，根据拱轴线模型构建模块构建的拱轴线的悬链线模型根据下式(2)-(7)构建拱肋断面模型，

其中，Ai、Bi、Ci、Ei、Fi和Gi分别为上弦管拱背、上弦管中心、上弦管拱腹、拱肋中心下弦管拱背、下弦管中心和下弦管拱腹，h₁为上弦管的横向中心距，h₂为下弦管的横向中心距，d₁上弦管直径，d₂下弦管直径，θ_i为截面中心拱轴线的水平倾角；