[发明专利]一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法

说明书

本发明公开了一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法，该方法通过获取合龙前已安装节段的相关数据以及合龙段特征坐标数据，基于离散点的节段角点棱线拟合，构建配切量数学模型，通过合龙段空间状态优化目标及约束函数，获得最优姿态，求解出配切量；该方法可准确获得不规则合龙段的配切量，可确保异形钢结构顺利合龙，进而提高工程的施工效率，也对提高工程质量提供了数据支持。

技术领域

本发明涉及土建工程技术领域，特别涉及一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法。

背景技术

合龙是桥梁实现结构体系转换的重要环节，受体系受力变形行为难以精准模拟、施工控制存在误差等因素的影响，合龙口成形时几何形态与目标状态存在一定的偏差，加之合龙前两侧合龙口距各结构体系温度位移零点位置距离较远，合龙口形态受环境温度及温度场影响较大，使得合龙是桥梁建设过程进行质量控制的重点与难点，尤其对于合龙段为厂内预制的钢结构而言由于合龙段长度已不具备调整条件及合龙口焊接工艺的严格要求，该问题更加突出。

现有合龙技术主要针对的是在大跨度桥梁钢主梁合龙控制。主梁合龙大多在制造时预留一定的配切工艺量，合龙前在特定温度环境下测量合龙口姿态，考虑合龙时机的温度影响后对合龙段进行配切的方法进行控制，由于合龙时机温度难以精准的预测，为确保合龙的顺利进行，部分工程还考虑主动顶推工序以调整合龙口间隙确保合龙口连接质量。钢主梁合龙具有合龙口平行、合龙段为规则几何体的特点，合龙口的偏差主要通过合龙段沿长度方向进行一维配切予以调整，合龙配切量易于计算。

桥梁钢塔合龙主要存在合龙口距地面高差大，环境温度及温度场对合龙口空间姿态影响复杂，合龙段呈空间扭曲造型、合龙口呈现较大空间夹角等问题。这些问题为合龙段精确配切量的计算带来较大困难，本文结合背景桥梁钢塔几何特点，提出了考虑已成合龙口架设偏差的空间扭曲型合龙段精确配切计算方法。

发明内容

本发明的目的在于可准确获得异形钢结构合龙段的配切量，提出了一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法，可确保异形钢结构顺利合龙，可解决现有技术条件下无法准确获得异形钢结构配切量的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种异形钢结构合龙段精确配切量的确定方法，包括：

S1、获取合龙前已安装节段的相关数据；所述已安装节段的相关数据包括：合龙前续节段安装定位数据、合龙口姿态变形数据、环境温度和风力数据、合龙口特征点坐标

S2、在大地坐标系下对合龙段初定位并获取合龙段相关数据；所述合龙段相关数据包括：合龙段特征点坐标、合龙段形心坐标；

S3、将所述合龙段的局部棱线空间直线拟合，生成变换前合龙段特征点坐标矩阵P⁽⁰⁾以及变换前合龙段棱线方向向量V⁽⁰⁾；

S4、输入预设数学模型；所述数学模型采用已成合龙口特征点至合龙段端口棱线距离构造目标函数，以合龙段自身姿态处于架设误差范围内设置约束条件；

S5、基于内点罚函数法驱动优化所述数学模型，获取合龙段最优安装姿态，确定合龙段各棱线的配切量。

在一个实施例中，所述步骤S4中，预设数学模型：

s.t g_i(x)≥0，i＝1,2，…，m 公式(1)

公式(1)中f(x)为目标函数，g_i(x)为约束函数，x为决策变量。

在一个实施例中，所述目标函数与合龙段姿态优化参数有关，坐标平移后局部坐标系下合龙段姿态变换方程见公式(9)；