本发明涉及桥梁建设领域，特别是一种内倾式钢箱拱桥主拱肋节段快速测量方法。
背景技术：
新时期下，我国桥梁工程发展趋势为技术创新、不断变革，除了满足交通、安全的要求，也对桥梁美学的艺术要求越来越高，在传统拱桥的基础上，拱结构形式的不断更新与变化，促进了桥梁造型越来越丰富多彩，一些组合体系拱桥、新颖的异型桥梁越来越多。例如，深圳市前海2号景观桥工程为内倾式卧拱梁拱组合桥，沈阳市浑河伯官大桥为中承式飘带形提篮拱桥。目前，在大跨度提篮式钢箱拱桥钢箱拱肋安装施工过程中，由于钢箱拱肋本身自重较大，需要浮吊吊起钢箱拱肋就位、测量、调整、焊接，直至环缝焊接完成，浮吊才能松钩进行下一钢箱拱肋节段安装，而浮吊租赁成本很高，如果能缩短其中测量环节的时间，那么对降低施工成本是非常有利的。现在正在建设的柳州市官塘大桥是采用80国家坐标系，高程采用1985国家高程基准，因主桥拱肋线型为悬链线，拱平面与竖直平面的夹角为内倾10°，计算测点坐标十分困难，耗时较长，因此，需寻找一种能快速计算测点的方法，以加快主拱肋节段的测量及精调速度。
技术实现要素：
本发明公开了一种内倾式钢箱拱桥主拱肋节段快速测量方法，通过转换成切点坐标系，能大大加快主拱肋节段测量的速度。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种内倾式钢箱拱桥主拱肋节段快速测量方法，包括以下步骤：
s1.钢箱拱肋每一节段均标记3组测点，其中：钢箱拱肋节段前端顶板1组测点，前端底板1组测点，末端顶板1组测点，每组测点包括3个测点，分别为1个中心测点和2个两端测点；前端顶板测点距离前端口300~800mm，末端顶板测点距离末端口300~800mm，前端底板测点距离前端口300~800mm，每个顶板和底板的中心测点位于拱肋轴线处，其中一个两端测点设置在拱肋宽度的1/5~1/7处，每组测点中的两个两端测点相对单边拱肋轴线呈对称设置；
s2.定义桥梁拱肋测量的切线坐标系，以主桥中心为原点，里程方向为x轴，上下游方向为y轴，高程方向为z轴，将全站仪设置在与钢箱拱肋测点通视的导线控制点上；
s3.安装第一节钢箱拱肋，将棱镜设置在钢箱拱肋标记前端顶板和前端底板的部分或全部测点处，面朝全站仪的方向测量第一节拱肋的坐标系位置，并与预先计算的第一节拱肋的标准坐标系位置相比，根据对比结果进行第一节钢箱拱肋安装位置的精调，精调至一定的误差范围内，进行第一节钢箱拱肋的安装；
s4.在第一节钢箱拱肋安装完成后，安装第二节钢箱拱肋时，在第一节钢箱拱肋顶板位置和腹板位置安装定位装置，依靠这一定位装置将第二节钢箱拱肋安装粗定位完成，将棱镜设置在钢箱拱肋标记的部分或全部测点处，面朝全站仪的方向测量第二节拱肋的坐标系位置，并与预先计算的第二节拱肋的标准坐标系位置相比，根据对比结果进行第二节钢箱拱肋安装位置的精调，精调至一定的误差范围内，进行第二节钢箱拱肋的安装；
s5.重复步骤s4，直至完成所有钢箱拱肋的位置测量及安装。
进一步的，所述步骤s3中，定位装置为设置在拱肋顶板位置和腹板位置的加劲肋。
进一步的，所述步骤s3中，拱肋精调在在气温20℃±4℃而且没有日照的条件下进行。
进一步的，所述步骤s3和s4中，在白天有日照的时候进行精调时，向阳的一侧拱肋受热膨胀，拱肋会向背阳的一侧倾斜，根据钢材线膨胀系数1.2*10-4*δt*l算出拱肋的偏移量，其中δt为温差，l为向阳一侧拱肋的长度，在白天根据计算的预偏量来精调拱肋，晚上复核拱肋位置，确定在拱肋位置的误差范围内后进行安装。
进一步的，所述步骤s1中，前端顶板测点距离前端口500mm，末端顶板测点距离末端口500mm，前端底板测点距离前端口500mm。
进一步的，所述步骤s1中，其中一个两端测点设置在拱肋宽度的1/6处，每组测点中的两个两端测点相对单边拱肋轴线呈对称设置。
进一步的，所述步骤s3中，将棱镜设置在钢箱拱肋标记的两端测点处，进行钢箱拱肋位置的调整，再将镜设置在钢箱拱肋标记的中心测点处，进行钢箱拱肋位置的复核。
以上所述的内倾式钢箱拱桥主拱肋节段快速测量方法，具有以下优点：
（1）通过选用切线坐标系，能大大降低计算的繁琐程度，进而提高了计算的速度，且在拱肋节段进行调整时不会混淆方位，提高精调拱肋效率。
（2）由于计算速度的提高，本发明能大幅减少配套吊装机械使用时间，提高吊装机械使用效率。
（3）本发明在测量过程中采用了能快速对位的定位装置，进而提高了测量速度和精度，施工误差大幅度缩小。
（4）本发明进一步在白天通过计算的预偏量来精调拱肋，从而大大增加了测量时间，进而缩短了施工工期。
（5）通过本发明能实现内倾式钢箱拱桥主拱肋节段的快速定位，尤其是大跨度的内倾式钢箱拱桥主拱肋节段的快速定位，能大大减少浮吊的租赁成本，加快拱肋调整对位的速度，具有较好的推广应用前景。
附图说明
图1是本发明的测点主视结构示意图。
图2是图1的a-a断面结构示意图。
图3是图1的b-b断面结构示意图。
图4是本发明的切线坐标系示意图。
图5是本发明的马板主视结构示意图。
图6是图5的c-c断面结构示意图。
图中，测点1，中心测点1a，两端测点1b，顶板2，底板3，马板4，主桥中心5。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于以下实施例。
一种内倾式钢箱拱桥主拱肋节段快速测量方法，包括以下步骤：
s1.钢箱拱肋每一节段均标记3组测点1，如图1、2和3所示，其中：钢箱拱肋节段前端顶板1组测点1，前端底板1组测点1，末端顶板1组测点1，每组测点1包括3个测点，分别为1个中心测点1a和2个两端测点；前端顶板测点1距离前端口300~800mm，末端顶板测点1距离末端口300~800mm，前端底板测点1距离前端口300~800mm，每个顶板和底板的中心测点1a位于拱肋轴线处，其中一个两端测点1b设置在拱肋宽度的1/5~1/7处，每组测点中的两个两端测点1b相对单边拱肋轴线呈对称设置。
在本步骤中，测点与前端口、后端口保持一定距离，具有以下优点：（1）保证测量人员的安全；（2）可以避开拱肋横隔板；（3）若测点太靠近拱肋端口，拱肋对位焊接时产生高温可能会使测点发生变化，进而影响测量的精确性，本实施例将测点设置为距离端口300~800mm，能很好的提高测量的精确性。
而两端测点1b距离的选取，主要是考虑以下因素：（1）测点坐标和高程的计算方便；（2）测量时人员站位的安全性；（3）防止拱肋对位焊接时产生高温使测点发生变化。
在本步骤中，综合以上因素，最优的方案为前端顶板测点1距离前端口500mm，末端顶板测点1距离末端口500mm，前端底板测点1距离前端口500mm，每个顶板和底板的中心测点1a位于拱肋轴线处，其中一个两端测点1b设置在拱肋宽度的1/6处，每组测点中的两个两端测点1b相对单边拱肋轴线呈对称设置。
s2.定义桥梁拱肋测量的切线坐标系，如图4所示，以主桥中心5（即主桥拱轴线与主桥中心面的交点）为原点，里程方向为x轴，上下游方向为y轴（一般上游为正方向），高程方向为z轴，将全站仪设置在与钢箱拱肋测点通视的导线控制点上。
本步骤中，由于切线坐标系主要是以拱肋中心为原点，小数点前最多仅为3位数，可快速计算误差值和判断拱肋偏位的方向，更加便于操作，能使操作人员更容易理解，可及时对拱肋进行纠偏。相比80国家坐标系，小数点前为6位数，计算起来更加复杂，建站时输入数据更加繁琐。因此，本实施例通过坐标系的调整，大大提高了计算的速度，且在拱肋节段进行调整时不会混淆方位，提高精调拱肋效率。
s3.安装第一节钢箱拱肋，将棱镜设置在钢箱拱肋标记前端顶板和前端底板的部分或全部测点处，面朝全站仪的方向测量第一节拱肋的坐标系位置，并与预先计算的第一节拱肋的标准坐标系位置相比，根据对比结果进行第一节钢箱拱肋安装位置的精调，精调至一定的误差范围内，进行第一节钢箱拱肋的安装。
本步骤中，定位装置通常采用的是在拱肋顶板位置和腹板位置的加劲肋，既可以对钢箱拱肋的强度进行加固，又可以利用其凸出的部分实现钢箱拱肋一端的快速定位。
另外，定位装置还可以包括马板4，在第一节钢箱拱肋节段安装后，在其最高位置的顶板和腹板内壁焊接马板4，且马板4部分凸出于最高位置的端口，如此一来，在安装第二节钢箱拱肋时，就可以将第二节钢箱拱肋吊装在预装的马板4外侧并贴近马板4，进行粗定位，减少后续精调测量次数，从而达到快速测量定位的目的。
s4.在第一节钢箱拱肋安装完成后，安装第二节钢箱拱肋时，在第一节钢箱拱肋顶板位置和腹板位置安装定位装置，依靠这一定位装置将第二节钢箱拱肋安装粗定位完成，将棱镜设置在钢箱拱肋标记的部分或全部测点1处，面朝全站仪的方向测量第二节拱肋的坐标系位置，并与预先计算的第二节拱肋的标准坐标系位置相比，根据对比结果进行第二节钢箱拱肋安装位置的精调，精调至一定的误差范围内，进行第二节钢箱拱肋的安装。
第二节钢箱拱肋的定位装置同样也包括拱肋顶板位置和腹板位置的加劲肋，以及马板4。
s5.重复步骤s4，直至完成所有钢箱拱肋的位置测量及安装。
在以上所述的步骤s3和s4中，对于测量时机选择是有一定的限制的，拱肋精调一般在气温20℃±4℃以内而且没有日照的条件下进行。在白天的情况下，向阳的一侧拱肋受热膨胀，拱肋会向背阳的一侧倾斜，为解决白天不能精测调整的问题，本实施例也可以在有日照的时候进行精调，这时，可以根据钢材线膨胀系数1.2*10-4*δt*l算出拱肋的偏移量，其中δt为温差，l为向阳一侧拱肋的长度，在白天根据计算的预偏量来精调拱肋，晚上再次对拱肋位置进行复核，确定在拱肋位置的误差范围内后进行安装。这种方法在白天温度高的时候给出拱肋调节的预估值，利用常规白天不能测量的时间进行拱肋节段测量调节，增加了测量时间，进而达到快速定位的目的。
为提高精调的准确性，并保证精调的速度，在步骤s3中，将棱镜设置在钢箱拱肋标记的两端测点1b处，可以进行钢箱拱肋位置的调整，调整完成后再将镜设置在钢箱拱肋标记的中心测点1a处，进行钢箱拱肋位置的复核。