一种匹配台车自动调节的节段梁短线法预制方法与流程

1.本发明涉及桥梁节段预制施工领域，具体涉及一种匹配台车自动调节的节段梁短线法预制方法。


背景技术：

2.在节段梁短线法预制施工中，每个节段都要与上一个节段进行匹配预制，通过调节上一个节段(匹配梁)的空间姿态来控制桥梁整体的线型。
3.目前匹配梁通常采用的调节方式为：
4.1)测量员在测量塔上通过全站仪测量梁面上的监测点，并通过与桥梁线型目标数据进行比对和换算给出第一个监测点的x,y,z三个方向的调节量；
5.2)工人根据第一个监测点的调节量，按照经验依次操作匹配台车上的竖向、横向、和纵向油缸进行匹配调节；
6.3)测量员反复测量第一个监测点的调节量数据并告诉操作匹配台车的工人进行调节，直至第一个监测点调节到位；
7.4)测量员再测量第二个监测点，并给出第二个监测点三个方向的调节量；
8.5)工人根据经验依次操作匹配台车上的竖向、横向、旋转和纵向油缸调节第二个监测点；
9.6)测量员和工人分别以同样的方式反复测量和调节，直到第二个监测点调节到位；
10.7)重复上述步骤，继续调节后面的其他监测点，直至完成所有六个监测点的调节；
11.由于匹配梁面上的监测点互相关联，在调节后一个监测点的位置时，前面已经到位的监测点的位置都会发生变化，因此，需要再从第一个点开始调节，继续下一个循环，不断的接近目标，直到将所有的点都调节到目标范围为止。
12.而在工人操作匹配台车的过程中，因为台车上油缸的伸长量与梁面的监测点的位移量没有直接的关系，梁面上监测点的调节量不能直接转换为油缸的动作量，所以调节的多少完全靠工人的经验。在这种情况下，调节完成一片匹配梁往往要花很长一段时间，调节过程需要多人配合操作，而且对操作人员的操作水平要求极高。
13.另外，节段梁自身重量重，高宽比大，人工调节匹配的精度完全依赖于工人的操作经验，经验不足的操作人员会导致达到目标范围所消耗的时间更长，并存在着因操作不当而产生匹配梁倾覆的风险。因此迫切需要一种能节省人工、操作简单便捷，可实现节段快速匹配、安全性高的方式来解决现有问题。
14.公告号为cn209086756u的中国发明专利公开了一种节段梁短线法预制模板移动小车的智能自动调节装置，其通过采集液压控制器(位移执行元件)的移动参数，与设计参数对比，形成控制反馈，以实现移动小车(匹配小车)的智能自动调节，即该专利是将位移执行元件执行端的某个点的设计参数与实时移动参数进行对比，即该专利的监测点(参照点)是位移执行元件执行端的某个点，存在的弊端是：监测点依赖于位移执行元件，监测点的数
量和监测区域覆盖的全面性有限，这势必会影响匹配梁调节的精度，进而影响梁体线型控制的精度。


技术实现要素：

15.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种匹配台车自动调节的节段梁短线法预制方法，以便在解决现有施工中台车匹配操作耗时长、劳动量大、操作要求高、匹配过程存在安全风险的问题的同时，确保匹配梁调节的精度。
16.本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种匹配台车自动调节的节段梁短线法预制方法，包括如下步骤：
17.s1：在匹配台车上设置位移执行元件，所述位移执行元件包括顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件；将匹配台车上的顶升执行元件与匹配梁底模上的顶升作用点匹配对位；
18.s2：根据待浇梁段的中轴线长度，启动中心控制台的匹配准备按钮，匹配台车上的顶升执行元件、横移执行元件和旋转执行元件协同动作，将匹配梁底模和匹配梁顶起，纵移执行元件带动匹配台车纵移至待浇梁段的匹配位置；
19.s3：测量员完成匹配梁上监测点的参数测量后，将监测点参数输入至中心控制台，通过位移监测模块采集顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的位移参数，中心控制台读取位移执行元件的位移参数，最后通过中心控制台的位移计算模块将监测点参数与顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的位移参数建立关联，并计算出顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的调节量；
20.s4：启动中心控制台的匹配调节按钮，中心控制台的逻辑控制模块根据调节量，控制顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件协同动作，实现匹配梁自动进行顶升、旋转、横移、纵移的调节；
21.s5：调节完成后，测量员复测各监测点的位置坐标，若各监测点没有调节到目标范围以内，则再次输入各监测点的参数进行调节；
22.s6：重复步骤s4-s5，直到各监测点调节到目标范围以内。
23.进一步，步骤s3中，位移计算模块包括匹配梁监测点参数与位移执行元件位移参数关联单元以及位移执行元件调节量计算单元，所述匹配梁监测点参数与位移执行元件位移参数关联单元通过设置一个自定义坐标系，建立匹配梁上的监测点与位移执行元件之间的位置关联；所述位移执行元件调节量计算单元将所有监测点的位移向量值转换为以自定义坐标系为参照的向量值，在自定义坐标系内进行位移计算，通过至少三个监测点的初始位置坐标及位移向量值计算出监测点目标坐标所在的平面方程，由此再推算出所有位移执行元件的调节量，再通过逻辑控制模块控制位移执行元件的动作。
24.进一步，所述位移计算模块的具体计算步骤为：
25.s31：匹配梁监测点参数与位移执行元件位移参数关联单元以固定端模的固定端模工作面、匹配台车纵移轨道顶面、轨道对称中心面的交点为原点，以梁体横向为x轴，梁体纵向为y轴，竖向为z轴建立自定义坐标系，以结构理论尺寸和位移监测模块读数为依据，将匹配台车上各位移执行元件所在位置、位移监测模块标定的读数和监测点的初始位置通过
自定义坐标表达出来，建立监测点和各位移执行元件的相对位置关系；
26.s32：所述监测点的位移向量值由桥梁梁面线型控制软件得出，可通过测量人员输入或直接将数据传输至位移计算模块。位移执行元件调节量计算单元根据提供的至少三个监测点的理论初始坐标与位移向量值，将数据叠加后计算出监测点目标坐标所在的平面方程；
27.s33：位移执行元件调节量计算单元根据监测点的目标平面方程、梁高尺寸及顶升执行元件作用点的初始坐标计算出顶升执行元件作用点的目标平面方程，再代入每个顶升执行元件作用点的初始x，y坐标值得到其在目标平面上的z坐标值，将上述计算得到的z坐标值与顶升执行元件作用点初始z坐标值求差，得到顶升执行元件的调节量；
28.s34：将两个监测点的初始坐标连线与对应的目标坐标连线均投影至xoy平面，可计算得到两条投影线的夹角，该夹角即为匹配梁的旋转角度；根据旋转执行元件初始安装距及旋转执行元件两端作用点分别到匹配台车旋转中心的距离，计算出旋转执行元件初始安装距对应的初始夹角，该角度与上述计算得到的旋转角度相加，即可反推出旋转执行元件的目标安装距，两安装距的差值即为旋转执行元件的调节量；
29.s35：根据上述得到的匹配梁的旋转角度，可计算得出监测点在旋转之后的xoy平面的坐标值，该坐标值与监测点目标坐标值的差值即为横移执行元件和纵移执行元件的调节量。
30.进一步，所述匹配台车上方设置有防倾覆监测装置，所述防倾覆检测装置与逻辑控制模块电连接。
31.进一步，所述顶升执行元件为安装在匹配台车顶部四角的顶升油缸，所述横移执行元件为安装在匹配台车前后两端的横移油缸，所述旋转执行元件为安装在匹配台车上下两层之间的旋转油缸，所述纵移执行元件为纵移油缸或行走马达。
32.进一步，所述位移监测模块包括顶升动作位移传感器、横移动作位移传感器、旋转动作位移传感器和纵移动作位移传感器。
33.进一步，所述顶升动作位移传感器安装在顶升执行元件上，所述横移动作位移传感器安装在横移油缸上，所述旋转动作位移传感器安装在旋转油缸上，所述纵移动作位移传感器采安装在固定端模和匹配台车之间。
34.进一步，所述位移计算模块和所述逻辑控制模块集成在中心控制台上，所述中心控制台设置有控制面板和/或外接遥控器。
35.进一步，所述中心控制台还包括存储器和计数器。
36.进一步，所述中心控制台包括用来安置位移计算模块、逻辑控制模块、防倾覆监测装置的主控柜。
37.进一步，所述中心控制台还包括安装在固定端模处的分控柜。
38.本发明的有益效果：
39.本技术的匹配台车自动调节的节段梁短线法预制方法，包括如下步骤：s1：将匹配台车上的顶升执行元件与匹配梁底模上的顶升作用点匹配对位；s2：根据待浇梁段的中轴线长度，启动中心控制台的匹配准备按钮，匹配台车上的顶升执行元件、横移执行元件和旋转执行元件协同动作，将匹配梁底模和匹配梁顶起，纵移执行元件带动匹配台车纵移至待浇梁段的匹配位置；s3：测量员完成匹配梁上监测点的参数测量后，将监测点参数输入至中
心控制台，通过位移监测模块采集顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的位移参数，中心控制台读取位移执行元件的位移参数，最后通过中心控制台的位移计算模块将监测点参数与顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的位移参数建立关联，并计算出顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的调节量；s4：启动中心控制台的匹配调节按钮，中心控制台的逻辑控制模块根据调节量，控制顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件协同动作，实现匹配梁自动进行顶升、旋转、横移、纵移的调节；s5：调节完成后，测量员复测各监测点的位置坐标，若各监测点没有调节到目标范围以内，则再次输入各监测点的参数进行调节；s6：重复步骤s4-s5，直到各监测点调节到目标范围以内。具体应用时，一方面，实现了匹配台车的智能自动调节，解决了现有施工中台车匹配操作耗时长、劳动量大、操作要求高、匹配过程存在安全风险的问题，另一方面，通过在匹配梁上构造监测点，再建立监测点参数与位移执行元件位移参数的关联，最后通过监测点的位移量，反馈作用来控制位移执行元件的调节量或位移量，相比将监测点建立在位移执行元件处，不仅可以根据需要增加监测点的数量，而且提高了监测区域覆盖的全面性，有效确保了匹配梁位移调节的精度，进而确保了梁体线型控制的精度。
附图说明
40.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
41.图1为本发明优选实施例的结构示意图；
42.图2为匹配台车的结构示意图；
43.图3为逻辑控制原理图；
44.图4为工作状态示意图；
45.图5为匹配梁底模的结构示意图；
46.图6自定义坐标系的关系示意图。
具体实施方式
47.以下将结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
48.如图1-3所示，本实施例提供了一种匹配台车自动调节的节段梁短线法预制系统，包括固定端模1、匹配台车5、匹配梁底模6、用于调节匹配梁底模6位移的位移执行元件、用于采集位移执行元件位移参数的位移监测模块、位移计算模块和逻辑控制模块。
49.所述匹配台车5沿纵移轨道4纵向移动，所述位移执行元件安装在匹配台车5上，位移执行元件包括顶升执行元件51、横移执行元件53、旋转执行元件52和纵移执行元件54，所述顶升执行元件51为安装在匹配台车顶部四角的顶升油缸，所述横移执行元件53为安装在匹配台车前后两端的横移油缸，所述旋转执行元件52为安装在匹配台车上下两层之间的旋转油缸，所述纵移执行元件54为纵移油缸或行走马达。
50.所述位移监测模块包括顶升动作位移传感器55、横移动作位移传感器57、旋转动作位移传感器56和纵移动作位移传感器58。所述顶升动作位移传感器55安装在顶升执行元件上，所述横移动作位移传感器57安装在横移油缸上，所述旋转动作位移传感器56安装在旋转油缸上，所述纵移动作位移传感器58采安装在固定端模和匹配台车之间，纵移动作位
移传感器采用激光传感器。
51.所述位移计算模块包括匹配梁监测点参数与位移执行元件位移参数关联单元以及位移执行元件调节量计算单元。所述匹配梁监测点参数与位移执行元件位移参数关联单元的工作原理为：通过设置一个自定义坐标系，建立匹配梁3上的监测点31与位移执行元件之间的位置关联。所述位移执行元件调节量计算单元的工作原理为：将所有监测点的位移向量值转换为以自定义坐标系为参照的向量值，在自定义坐标系内进行位移计算，通过至少三个监测点的初始位置坐标及位移向量值计算出监测点目标坐标所在的平面方程(监测点目标位置)，由此再推算出所有位移执行元件的调节量，再通过逻辑控制模块控制位移执行元件的动作。
52.所述位移监测模块与位移计算模块电连接，所述逻辑控制模块分别与位移监测模块、位移计算模块和位移执行元件电连接。位移监测模块将采集到的参数传输给位移计算模块，通过位移计算模块将各位移执行元件的调节量计算出后，将信号反馈给逻辑控制模块，再通过逻辑控制模块控制位移执行元件的动作。此外，位移监测模块和逻辑控制模块之间也形成控制反馈，以便实时采集位移执行元件的位移量、通过该位移量实时调节位移执行元件的动作，控制位移执行元件的启停。
53.所述位移计算模块和所述逻辑控制模块集成在中心控制台7上，所述中心控制台设置有控制面板和/或外接遥控器；两者均可控制执行所有计算步骤和调节动作。
54.所述中心控制台7还包括存储器和计数器，若第一次调节后，由于各方面的累计误差导致没有达到预期目标值，则可再进行第二次调节。所述存储器存储第一次调节后监测点和各执行元件作用点在自定义坐标系下的位置坐标，所述计数器记录调节次数，所述位移计算模块第一次调节后梁面监测点的理论坐标为初始值，根据梁面线型控制软件提供的第二次监测点的位移向量值进行计算，算出位移执行元件第二次的调节量，再通过逻辑控制模块执行调节动作以达到目标。
55.所述匹配台车5上方设置有防倾覆监测装置，所述防倾覆检测装置与逻辑控制模块电连接，用于监测匹配梁的倾角和顶升动作，当检测到异常时则系统自动停止。
56.所述中心控制台7包括用来安置位移计算模块、逻辑控制模块、防倾覆监测装置的主控柜，所述主控柜上设置有控制面板，用于显示系统的状态和进行界面操作；所述主控柜还包括信号接收装置，用于接收从固定端模处传递的激光传感器(纵移动作位移传感器)数据。
57.所述中心控制台7还包括安装在固定端模处的分控柜，用于处理和传输安装在固定端模上的激光传感器的数据，所述分控柜上设有无线信号发射装置，将收集并处理完的激光传感器数据传输给主控柜，无需设置数据传输的信号线。
58.如图4所示，匹配梁3位置调整好后，在匹配梁3和固定端模1之间成型待浇梁段2。
59.本实施例还提供了一种匹配台车自动调节的节段梁短线法预制方法，包括如下步骤：
60.s1：将匹配台车5上的顶升执行元件51与如图5所示的匹配梁底模6上的顶升作用点61匹配对位；
61.s2：根据待浇梁段的中轴线长度，启动中心控制台的匹配准备按钮，匹配台车上的顶升执行元件51、横移执行元件53和旋转执行元52件协同动作，将匹配梁底模6和匹配梁3
顶起，纵移执行元件54带动匹配台车纵移至待浇梁段的匹配位置；
62.s3：测量员完成匹配梁3上监测点31的参数测量后，将监测点参数输入至中心控制台，通过位移监测模块采集顶升执行元件51、横移执行元件53、旋转执行元件52和纵移执行元件54的位移参数，中心控制台读取位移执行元件的位移参数，最后通过中心控制台的位移计算模块将监测点参数与顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的位移参数建立关联，并计算出顶升执行元件、横移执行元件、旋转执行元件和纵移执行元件的调节量；
63.s4：启动中心控制台的匹配调节按钮，中心控制台的逻辑控制模块根据调节量，控制顶升执行元件51、横移执行元件53、旋转执行元件52和纵移执行元件54协同动作，实现匹配梁自动进行顶升、旋转、横移、纵移的调节；
64.s5：调节完成后，测量员复测各监测点的位置坐标，若各监测点没有调节到目标范围以内，则再次输入各监测点的参数进行调节；
65.s6：重复步骤s4-s5，直到各监测点调节到目标范围以内。
66.步骤s3中，位移计算模块包括匹配梁监测点参数与位移执行元件位移参数关联单元以及位移执行元件调节量计算单元，具体计算步骤为：
67.s31：如图6所示，匹配梁监测点参数与位移执行元件位移参数关联单元以固定端模1的固定端模工作面11、匹配台车纵移轨道顶面、轨道对称中心面的交点为原点，以梁体横向为x轴，梁体纵向为y轴，竖向为z轴建立自定义坐标系，以结构理论尺寸和位移监测模块读数为依据，将匹配台车上各位移执行元件所在位置、位移监测模块标定的读数和监测点的初始位置通过自定义坐标表达出来，建立监测点和各位移执行元件的相对位置关系；
68.s32：所述监测点的位移向量值由桥梁梁面线型控制软件得出，可通过测量人员输入或直接将数据传输至位移计算模块。位移执行元件调节量计算单元根据提供的至少三个监测点的理论初始坐标与位移向量值，将数据叠加后计算出监测点目标坐标所在的平面方程；
69.s33：位移执行元件调节量计算单元根据监测点的目标平面方程、梁高尺寸及顶升执行元件作用点的初始坐标计算出顶升执行元件作用点的目标平面方程，再代入每个顶升执行元件作用点的初始x，y坐标值得到其在目标平面上的z坐标值，将上述计算得到的z坐标值与顶升执行元件作用点初始z坐标值求差，得到顶升执行元件的调节量；
70.s34：将两个监测点的初始坐标连线与对应的目标坐标连线均投影至xoy平面，可计算得到两条投影线的夹角，该夹角即为匹配梁的旋转角度；根据旋转执行元件初始安装距及旋转执行元件两端作用点分别到匹配台车旋转中心59的距离，计算出旋转执行元件初始安装距对应的初始夹角，该角度与上述计算得到的旋转角度相加，即可反推出旋转执行元件的目标安装距，两安装距的差值即为旋转执行元件的调节量；
71.s35：根据上述得到的匹配梁的旋转角度，可计算得出监测点在旋转之后的xoy平面的坐标值，该坐标值与监测点目标坐标值的差值即为横移执行元件和纵移执行元件的调节量。
72.在完成位移计算后，所述逻辑控制模块控制各执行元件的动作顺序为：首先启动顶升油缸进行顶升调节，当顶升油缸的调节量等于计算值时停止顶升，再同时进行旋转、横移和纵移的调节，当任何一个动作的实际调节量等于计算值时，停止动作。
73.综上所述，采用本技术的匹配台车自动调节的节段梁短线法预制方法，一方面，实现了匹配台车的智能自动调节，解决了现有施工中台车匹配操作耗时长、劳动量大、操作要求高、匹配过程存在安全风险的问题，另一方面，通过在匹配梁上构造监测点，再建立监测点参数与位移执行元件位移参数的关联，最后通过监测点的位移量，反馈作用来控制位移执行元件的调节量或位移量，相比将监测点建立在位移执行元件处，不仅可以根据需要增加监测点的数量，而且提高了监测区域覆盖的全面性，有效确保了匹配梁位移调节的精度，进而确保了梁体线型控制的精度。
74.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。