[发明专利]一种跨越既有铁路桥双幅对转施工实时监测系统及方法

说明书

本发明涉及一种跨越既有铁路桥双幅对转施工实时监测系统及方法，属于桥梁施工技术领域。一种跨越既有铁路桥双幅对转施工实时监测系统，其包括自动测量系统、网络传输系统、数据处理系统和可视化展示系统；自动测量系统用于对每幅桥梁的测点坐标进行自动跟踪测量；网络传输系统用于将自动测量系统的测量结果传输至数据处理系统；数据处理系统用于将接收到的原始坐标数据进行换算，从而得到桥梁转体控制参数；可视化展示系统用于对桥梁的转体控制参数及动态三维模型进行显示。本发明具有如下优点：（1）全周期测量测点坐标；（2）全自动测量测点坐标；（3）提高了数据的可靠性和实效性，保证安全、同步转动；（4）可实时掌握最新数据。

技术领域

本发明涉及一种跨越既有铁路桥双幅对转施工实时监测系统及方法，属于桥梁施工技术领域。

背景技术

转体桥是指采用转体法施工的桥梁。桥梁转体施工是指先将桥梁结构在非设计轴线位置制作成形，再通过转体就位的一种施工方法，其优点是能够将在障碍上空的作业转化为岸上或近地面的作业。桥梁转体施工技术广泛应用于上跨峡谷、河流、铁路、高速公路等不能做支撑的情况。以跨越既有铁路桥为例，如采用传统工艺建设，将使铁路交通中断若干个月，这显然是不现实的。而采用转体施工技术，铁路交通中断可以控制在一、两个小时以内。

转体桥的转体系统由下转盘、上转盘、球铰、滑道、牵引系统组成，转体过程一般通过千斤顶对拉牵引索，形成旋转力偶而实现转体。由于转体重量大、转动角度大、梁体较长、桥型复杂，大桥在前期如何合理配重、转体过程的关键指标如何快速测量和计算成为转体施工的主要难点。

当前，转体施工过程中的参数测量主要靠人工来完成。首先需要在转盘表面上粘贴刻度盘，并在地面静止物体上固定刻度指针使其指在刻度盘的“0”度位置。当转体开始后，刻度盘会跟随桥墩一起转动，通过指针可以读出当前转过的角度。对于结构倾角的测量，一般采用中心垂球控制法，即用垂球校核箱梁梁端中心与支墩上的中心线是否重合。实际上，以上所述的测量角度和倾角的方法都是不精确的，只能作为大概的参考，无法作为最终的工程控制参数。

为解决这个问题，目前的主要做法是：在转体开始后，桥体在牵引力的作用下匀速转动，此时通过刻度盘得到参考角度。为防止结构超转，当转体接近目标角度时停止施加牵引力使转动停止，由现场测量工程师通过全站仪进行人工测量以测定更为精确的角度。接下来通过“点动”操作使桥体产生小幅度的转动，每次点动持续几秒到几十秒不等，越接近目标角度时，“点动”持续时间越短。每点动操作一次，测量人员测报角度和轴线走行现状数据一次，反复循环，直至结构轴线精确就位。

在整个转体过程中，指挥员、测量员、观察员、安全员、牵引设备操作人员等相关人员通过对讲机进行通讯，由指挥员进行统一的指挥调度。对于双幅桥梁的转体施工，每幅桥梁的转体施工需要安排一套人马，两套人马在进行转体施工过程中，分别测报两幅的角度和轴线走行现状数据，数据汇总到指挥员处，由指挥员根据上报的数据对两幅桥梁的转体进行同步控制。

上述转体施工测量和控制方法具有以下缺点：

(1)牵引设备操作人员不能实时掌握转角、转速等重要数据。牵引设备操作人员通过刻度盘来大致确认转角，精度低，凭肉眼只能达到约0.5度的分辨率，无法满足工程要求；

(2)人工测量效率低下。转体过程中，采用人工测量的方式效率低，尤其是需要多点测量的情况下，需要安排多个测量员同时进行测量，测量结果受人为因素影响较大，可能出现测量数据不一致问题；

(3)转体控制参数获取困难。人工测量只能测出测点的坐标，需要人工将坐标转化为转角、转速、倾角等转体控制参数，费时费力，容易出错；

(4)现场协调困难。所有数据都是单独测量的，汇总到指挥员处进行统一分析，再由指挥员通过对讲设备发出调度指令，期间会有延时，且语音信号不能一直保留，很难使各个环节实现协调一致；