一种用于节段预制拼装直线桥线形控制的装置及使用方法与流程

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别是涉及一种用于节段预制拼装直线桥线形控制的装置及使用方法。

背景技术：

节段梁预制拼装架设施工方案是一种应用于桥梁建造的工艺，其施工原理如下：首先将整跨桥体沿横向（即垂直于桥梁纵轴线的方向）切割，将桥梁划分为若干个节段梁，墩顶为0#块节段梁，然后沿桥梁纵轴线方向，从0#节段开始，其两侧依次为1#节段、2#节段、3#节段等。其中0#块节段梁为现浇，位于桥墩，其他节段梁均为工厂预制，位于桥跨。将拟建桥梁的设计坐标分配、换算成为各个节段梁的三维控制坐标，在预制厂内通过测量塔和对准塔等设备，在预制节段上的上表面安装6个定位点以对应其控制坐标，从而将节段梁制作完成。

在施工现场，首先建造桥墩，再在墩顶采用现浇方式完成0#块节段梁，使两者对接。然后用龙门吊等特种架桥机设备，对称完成左右双幅1#块预制节段的起吊与试拼，并在现场用全站仪和水准仪测量预制节段梁上表面6个定位点的坐标和高程，校核其是否在设计允许的误差范围之内，同时用节段梁下设置的三向千斤顶或龙门吊等设备调整节段梁的位置，在定位点符合要求后，施加预应力钢筋（防止桥墩两侧的节段因为自重作用而产生下挠，并使节段之间相互锚固成为整体结构），之后再次校核定位点的坐标和高程，完成对称双幅1#块节段的安装。按照这种工艺再沿1#块节段两侧依次完成2#块节段、3#块节段等节段梁的安装，每一块预制节段安装完成后，都需要通过全站仪和水准仪等器材，采集之前所施工完成的所有预制节段的定位点坐标，以检查此预制节段对已施工完成的节段位置的影响，根据现有的结果确定即将施工的后续节段的安装坐标，并逐跨拼装，逐跨推进。

预制节段拼装工艺有诸多优点，例如节段拼装施工速度较快；节段重量轻、尺寸小，质量容易控制，运输方便等等，但也有施工工序复杂，工艺要求高，技术难度大，尤其是节段拼装的定位难度较大，随着安装完成的预制节段数量的增加，对已经施工完成的节段定位点的重复测量工作也会更加繁重。节段梁拼装的施工速度和精度水平主要取决于节段上方六个定位点的测定与换算以及相应节段的位置调整工作，而这也直接影响桥梁建造的整体进度和质量。目前在施工现场仍采用传统的全站仪和水准仪对节段的6个定位点坐标进行测量，再与理论安装坐标对比并据此微整节段位置，最终使定位点的坐标与理论安装坐标一致，或在容许误差内。由于坐标及重复测量，任务繁重，坐标换算过程冗杂，难以在短时间内达到容许误差之内，给节段梁的快速拼装施工带来困难。

技术实现要素：

本发明提供一种用于节段预制拼装直线桥线形控制的装置及使用方法，能够简易地确定预制节段位置是否在设计允许误差范围之内，更加快速地完成预制节段的安装与架设，所要解决的技术问题为现有拼装方法由于坐标测量任务繁重，坐标换算过程冗杂，难以在短时间内达到容许误差之内，给节段梁的快速拼装施工带来困难。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种用于节段预制拼装直线桥线形控制的装置，包括第一固定装置、第一固定装置上的激光发射器、第二固定装置、第二固定装置上的第一有机玻璃板，第一固定装置包括第一固定板和第一钢杆，第一固定板上开设有第一螺孔，能够使用螺钉通过第一螺孔将第一固定板背板面与现浇节段的外伸臂外侧贴紧并固定，第一固定板前板面垂直且固定设置有第一钢杆，第一钢杆杆头处沿第一钢杆周向设置有第一环形凹槽，激光发射器末端设置第一圆环，第一圆环内侧设有与第一环形凹槽相适配的第二环形凹槽，激光发射器的第一圆环通过滚珠套嵌于第一钢杆上的第一环形凹槽之上，进而激光发射器能够相对第一钢杆转动，第一圆环末端固定设置有圆板，圆板的中心与激光发射器发射点的中心线重合；

第二固定装置包括第二有机玻璃板，第二有机玻璃板的下板面与第一有机玻璃板t型连接，且第二有机玻璃板的长度大于第一有机玻璃板的长度，能够通过专用胶水将第二有机玻璃板的下板面与预制节段外伸臂的上表面粘接，并使第一有机玻璃板与预制节段贴紧并垂直于预制节段的桥面和桥梁的纵轴线，第一有机玻璃板的板面上边沿以靠近预制节段的一角预先刻度有平面直角坐标系网格。

进一步地，所述第一固定板为钢板。

进一步地，所述第一钢杆通过焊接垂直固定于第一固定板板面的中部。

进一步地，所述第一固定板上的第一螺孔设置于第一固定板板面的上方，将第一固定板与现浇节段固定时，能够使第一固定板的上表面与现浇节段外伸臂的上表面平齐。

进一步地，所述第二有机玻璃板与第一有机玻璃板之间通过专用胶水粘接。

上述用于节段预制拼装直线桥线形控制的装置的使用方法，包括以下步骤：

s1）通过第一固定装置在现浇节段的前后两外伸臂外侧各设置一个激光发射器，安装时，使用螺钉通过第一螺孔将第一固定板背板面与现浇节段的外伸臂外侧贴紧并固定，第一钢杆平行于桥面且垂直于桥梁纵轴线，所有现浇节段同一侧的各个激光发射器与相应的现浇节段的相对位置相同；

s2）通过第二固定装置在预制节段的前后两外伸臂外侧各设置一个第一有机玻璃板，安装时，通过专用胶水将第二有机玻璃板的下板面与预制节段外伸臂的上表面粘接，第一有机玻璃板与预制节段贴紧并垂直于预制节段的桥面和桥梁的纵轴线，所有预制节段同一侧的各个第一有机玻璃板与相应的预制节段的相对位置相同；

s3）调整现浇节段上激光发射器转动的角度，使任意相邻两个现浇节段中，一个现浇节段两侧的两个激光发射器出射的激光能够分别与另一个现浇节段对应一侧的激光发射器末端的圆板中心对中，并保持激光发射器转动角度不变，此时，激光发射器出射的激光与桥梁纵轴线平行；

s4）记录激光发射器的坐标，横坐标为激光发射器发射点与相应现浇节段的水平距离，纵坐标为激光发射器发射点与相应现浇节段桥面的竖直距离，各现浇节段同一侧的各个激光发射器坐标相同；

s5）在两个现浇节段之间拼装预制节段，打开激光发射器，其中一个现浇节段上的两个激光发射器出射的激光会分别在预制节段上两个第一有机玻璃板上的平面直角坐标系网格上分别形成一个光点，光点坐标记作x1、y1和x2、y2，观察光点的坐标x1、y1和x2、y2，用三向千斤顶或龙门吊精确调整预制节段的位置，使x1、y1和x2、y2分别与步骤s4）中相对应一侧的激光发射器的坐标相同或者其差值在容许误差内，进而在以此激光线为参照物时，现浇节段和预制节段的相对位置相同，即现浇节段和预制节段的横向坡度和纵向坡度均相同，此时，将预制节段与现浇节段拼装固定；

s6）以同样方式完成两个现浇节段之间下一个预制节段的定位，并完成拼装，完成下一个预制节段的安装后，观察位于之前施工完成的预制节段上的第一有机玻璃板的坐标，检查此预制节段对之前施工完成的预制节段的位置影响，再根据现有的结果确定即将施工的后续预制节段的安装坐标，以同样方式完成两个现浇节段之间各个预制节段的拼装，并以同样方式完成各个现浇阶段之间预制节段的拼装。

进一步地，安装激光发射器时，使第一固定板的上表面与现浇节段的上表面平齐，此时，现浇节段前后两侧的激光发射器坐标相同，且可预先记录，记作x0、y0。

进一步地，预先记录激光发射器的坐标，在两个现浇节段之间拼装预制节段时，用三向千斤顶或龙门吊精确调整预制节段的位置，使x1、y1和x2、y2与x0、y0相同或者其差值在容许误差内，进而在以此激光线为参照物时，现浇节段和预制节段的相对位置相同，即现浇节段和预制节段的横向坡度和纵向坡度均相同，此时，将预制节段与现浇节段拼装固定。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明不必借助全站仪和水准仪等仪器，省略了对节段上方六个定位点的测定与换算工作，加快了施工速度，降低了测量人员的劳动工作量，减少了桥梁建设的时间成本与人力成本；激光发射器通过第一固定装置固定于现浇节段的外伸臂外侧，将激光发射器发射点距离第一钢杆根部的水平距离与第一固定板的厚度之和记作x0，将激光发射器发射点距离第一固定板上边沿的竖直距离记作y0，x0和y0是确定的，安装时不需要测量，可直接读出，第一有机玻璃板的板面上设置平面直角坐标系网格，便于快速读数，第一有机玻璃板通过第二固定装置使用专用胶水固定于预制节段的外伸臂外侧，能够迅速安装拆卸，便于放置和携带。

附图说明

图1为第一固定装置和第二固定装置在现浇节段和预制节段上安装时的俯视图；

图2为图1a-a剖视图；

图3为图1b-b剖视图；

图4为第一固定装置的结构示意图；

图5为第二固定装置的结构示意图。

图中：1、现浇节段2、激光发射器3、圆板4、预制节段5、第一有机玻璃板6、第一固定板61、第一螺孔7、第一钢杆71、第一圆环8、第二有机玻璃板。

具体实施方式

为了使本发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1~5所示，一种用于节段预制拼装直线桥线形控制的装置，包括第一固定装置、第一固定装置上的激光发射器2、第二固定装置、第二固定装置上的第一有机玻璃板5，第一固定装置包括第一固定板6和第一钢杆7，第一固定板6上开设有第一螺孔61，能够使用螺钉通过第一螺孔61将第一固定板6背板面与现浇节段1的外伸臂外侧贴紧并固定，第一固定板6前板面垂直且固定设置有第一钢杆7，第一钢杆7杆头处沿第一钢杆7周向设置有第一环形凹槽，激光发射器2末端设置第一圆环71，第一圆环71内侧设有与第一环形凹槽相适配的第二环形凹槽，激光发射器2的第一圆环71通过滚珠套嵌于第一钢杆7上的第一环形凹槽之上，进而激光发射器2能够相对第一钢杆7转动，第一圆环71末端固定设置有圆板3，圆板3的中心与激光发射器2发射点的中心线重合；

第二固定装置包括第二有机玻璃板8，第二有机玻璃板8的下板面与第一有机玻璃板5t型连接，且第二有机玻璃板8的长度大于第一有机玻璃板5的长度，能够通过专用胶水将第二有机玻璃板8的下板面与预制节段4外伸臂的上表面粘接，并使第一有机玻璃板5与预制节段4贴紧并垂直于预制节段4的桥面和桥梁的纵轴线，第一有机玻璃板5的板面上边沿以靠近预制节段4的一角预先刻度有平面直角坐标系网格。

其中，所述第一固定板6为钢板，所述第一钢杆7通过焊接垂直固定于第一固定板6板面的中部，在安装使用过程中不易发生形变。

其中，所述第一固定板6上的第一螺孔61设置于第一固定板6板面的上方，将第一固定板6与现浇节段1固定时，能够使第一固定板6的上表面与现浇节段1外伸臂的上表面平齐，由于激光发射器2与第一固定板6的相对位置是固定的，安装时，使第一固定板6的上表面与现浇节段1外伸臂的上表面平齐，此时，激光发射器2发射点距离现浇节段1桥面的竖直距离与激光发射器2发射点距离第一固定板6上表面的距离相等，可以提前记录。

其中，所述第二有机玻璃板8与第一有机玻璃板5之间通过专用胶水粘接，便于拆卸、放置、携带。

上述用于节段预制拼装直线桥线形控制的装置的使用方法，包括以下步骤：

s1）通过第一固定装置在现浇节段1的前后两外伸臂外侧各设置一个激光发射器2，安装时，使用螺钉通过第一螺孔61将第一固定板6背板面与现浇节段1的外伸臂外侧贴紧并固定，第一钢杆7平行于桥面且垂直于桥梁纵轴线，所有现浇节段1同一侧的各个激光发射器2与相应的现浇节段1的相对位置相同；

s2）通过第二固定装置在预制节段4的前后两外伸臂外侧各设置一个第一有机玻璃板5，安装时，通过专用胶水将第二有机玻璃板8的下板面与预制节段4外伸臂的上表面粘接，第一有机玻璃板5与预制节段4贴紧并垂直于预制节段4的桥面和桥梁的纵轴线，所有预制节段4同一侧的各个第一有机玻璃板5与相应的预制节段4的相对位置相同；

s3）调整现浇节段1上激光发射器2转动的角度，使任意相邻两个现浇节段1中，一个现浇节段1两侧的两个激光发射器2出射的激光能够分别与另一个现浇节段1对应一侧的激光发射器2末端的圆板3中心对中，并保持激光发射器2转动角度不变，此时，激光发射器2出射的激光与桥梁纵轴线平行；

s4）记录激光发射器2的坐标，横坐标为激光发射器2发射点与相应现浇节段1的水平距离，纵坐标为激光发射器2发射点与相应现浇节段1桥面的竖直距离，各现浇节段1同一侧的各个激光发射器（2）坐标相同；

s5）在两个现浇节段1之间拼装预制节段4，打开激光发射器2，其中一个现浇节段1上的两个激光发射器2出射的激光会分别在预制节段4上两个第一有机玻璃板5上的平面直角坐标系网格上分别形成一个光点，光点坐标记作x1、y1和x2、y2，观察光点的坐标x1、y1和x2、y2，用三向千斤顶或龙门吊精确调整预制节段4的位置，使x1、y1和x2、y2分别与步骤s4）中相对应一侧的激光发射器2的坐标相同或者其差值在容许误差内，进而在以此激光线为参照物时，现浇节段1和预制节段4的相对位置相同，即现浇节段1和预制节段4的横向坡度和纵向坡度均相同，此时，将预制节段4与现浇节段（1）拼装固定；

s6）以同样方式完成两个现浇节段1之间下一个预制节段4的定位，并完成拼装，完成下一个预制节段4的安装后，观察位于之前施工完成的预制节段4上的第一有机玻璃板5的坐标，检查此预制节段4对之前施工完成的预制节段4的位置影响，再根据现有的结果确定即将施工的后续预制节段4的安装坐标，以同样方式完成两个现浇节段1之间各个预制节段4的拼装，并以同样方式完成各个现浇阶段1之间预制节段4的拼装。

其中，步骤s1）中安装激光发射器4时，使第一固定板6的上表面与现浇节段1的上表面平齐，此时，现浇节段1前后两侧的激光发射器2坐标相同，能够先记录激光发射器2的坐标，两个现浇节段1之间拼装预制节段4时，用三向千斤顶或龙门吊精确调整预制节段4的位置，使x1、y1和x2、y2与x0、y0相同或者其差值在容许误差内，进而在以此激光线为参照物时，现浇节段1和预制节段4的相对位置相同，即现浇节段1和预制节段4的横向坡度和纵向坡度均相同，此时，将预制节段4与现浇节段1拼装固定。

本发明不必借助全站仪和水准仪等仪器，省略了对节段上方六个定位点的测定与换算工作，加快了施工速度，降低了测量人员的劳动工作量，减少了桥梁建设的时间成本与人力成本；激光发射器2通过第一固定装置固定于现浇节段1的外伸臂外侧，将激光发射器2发射点距离第一钢杆7根部的水平距离与第一固定板6的厚度之和记作x0，将激光发射器2发射点距离第一固定板6上边沿的竖直距离记作y0，x0和y0是确定的，安装时不需要测量，可直接读出，第一有机玻璃板5的板面上设置平面直角坐标系网格，便于快速读数，第一有机玻璃板5通过第二固定装置使用专用胶水固定于预制节段4的外伸臂外侧，能够迅速安装拆卸，便于放置和携带。

以上具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，但应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，本发明的保护范围由所附的权利要求书限定。