一种四主缆体系预应力锚固系统测量方法与流程

本发明涉及悬索桥重力式锚碇施工测量，尤其是涉及一种四主缆体系预应力锚固系统测量方法。

背景技术：

1、燕矶长江大桥为主跨1860m不同垂度四主缆钢桁梁悬索桥，锚碇设置前、后、左、右共四个锚室，支墩与锚块构成封闭空间。

2、锚固系统为预应力锚固系统，由索股锚固连接构造和预应力锚固构造组成。索股锚固连接构造有单索股锚固连接构造和双索股锚固连接构造两种类型，其中：单索股锚固连接构造由2根拉杆、单索股连接平板和连接筒构成，双索股锚固连接构造由4根拉杆、双索股连接平板和连接筒构成。

3、黄冈侧锚固系统共有单股锚100根，双股锚384根，设计图纸要求锚面槽口允许误差10mm，锚固孔道中心坐标允许误差±5mm，锚固孔道角度允许误差±0.10°。四主缆体系预应力锚固系统的定位测量工作量大，测量精度要求高。

4、锚固系统为三维空间锚固体系，结构复杂，锚固系统的定位测量涉及2000国家大地坐标系、桥址施工独立坐标系、锚固系统独立坐标系及槽口独立坐标系四套坐标系转换，锚固系统计算复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种四主缆体系预应力锚固系统测量方法，它能有效地解决四主缆体系预应力锚固系统的测量定位问题。

2、本发明的目的是这样实现的：

3、一种四主缆体系预应力锚固系统测量方法，特征是：包括以下步骤：

4、s1：根据交桩控制点及锚固系统周边情况，在锚固系统的周边布设5个强制归心墩样式工作基点；

5、s2：锚固系统计算及坐标系转换：确定四套坐标系的各轴线定义方向，在锚固系统独立坐标系中计算锚固孔道在前后锚面处的坐标，在槽口独立坐标系中计算各槽口坐标，2000国家大地坐标系、锚固系统独立坐标系及槽口独立坐标系均转换为桥址施工独立坐标系；

6、s3：定位支架安装测量及变形观测：采用leica ts60全站仪三维坐标法进行定位支架的安装角度调整及定位支架的变形观测；

7、s4：编制后锚面线形计算程序并进行后锚面安装：根据设计图纸编制后锚面高度与里程线形关系计算程序，现场根据实测高程调整后锚面的安装角度；

8、s5：在安装完成的后锚面模板上采用leica ts60全站仪三维坐标法放样锚固孔道中心，依据锚固孔道中心安装槽口模板；

9、s6：采用锚固孔道定位尺进行锚固孔道的定位测量及接长测量，并采用锚固孔道标定器进行检核；

10、s7：锚固系统前锚面锚垫板定位测量：计算前锚面锚垫板的顶口及底口三维坐标，采用leica ts60全站仪三维坐标法调整前锚面锚垫板的安装角度满足规范要求并进行固定；

11、s8：采用leica ts60全站仪三维坐标法进行支墩施工测量：根据设计图纸计算支墩线形并编制线形程序，根据实测高程计算设计平面坐标；

12、s9：散索鞍精确定位：采用leica ts60全站仪三维坐标法精确放样安装基线，并采用高精度倾角传感器测量散索鞍倾角。

13、在上述技术方案基础上，步骤s1中，在锚固系统周边布设的工作基点的平面坐标采用静态global navigation satellite system(gnss)法进行观测，工作基点的高程采用二等几何水准法进行观测。

14、在上述技术方案基础上，步骤s1中，锚固系统周边的3个控制点及5个工作基点组成锚固系统独立控制网。

15、在上述技术方案基础上，步骤s2中，共包含2000国家大地坐标系、桥址施工独立坐标系、锚固系统独立坐标系及槽口独立坐标系四套坐标系；桥址施工独立坐标系以设计线路桩号里程为x轴，以水平垂直设计线路偏距为y轴；锚固系统独立坐标系分别以四个锚固系统ip点为坐标原点，以ip点与后锚面中心点的连线为x轴方向，坐标系符合右手螺旋定则，右手拇指指向x轴方向，食指指向y轴正方向，中指指向z轴正方向；槽口独立坐标系分别以每个槽口中心为坐标原点，各轴系方向定义与锚固系统独立坐标系一致。

16、在上述技术方案基础上，步骤s2中，在锚固系统独立坐标系中计算锚固孔道在前锚面及后锚面上的三维坐标，根据各锚固孔道在散索鞍及后锚面的分布计算散索鞍的基准面的平面坐标及后锚面的基准面的坐标，散索鞍的基准面及后锚面的基准面的坐标经过旋转计算各每个锚固孔道的旋转角度，依据计算得到的旋转角度计算每个锚固孔道在散索鞍面坐标与后锚面的面坐标。

17、在上述技术方案基础上，步骤s2中，2000国家大地坐标系转换为桥址施工独立坐标系，首先建立一条与锚碇设计轴线重合的转换线路，该转换线路中的各轴线方向与桥址施工独立坐标系一致并进行延长，同时匹配2000国家大地坐标系坐标，根据转换线路将控制点及工作基点的大地坐标均转换为桥址施工独立坐标。

18、在上述技术方案基础上，步骤s2中，锚固系统独立坐标系经过空间三维几何旋转，转换为桥址施工独立坐标系。

19、在上述技术方案基础上，步骤s2中，槽口独立坐标系经过平移转换为锚固系统独立坐标系，再转换为桥址施工独立坐标系。

20、在上述技术方案基础上，步骤s6中，在定位支架上安装锚固孔道定位尺，利用锚固孔道定位尺根据锚固孔道的相对空间关系在定位支架上测量每根锚固孔道的位置，根据锚固孔道定位尺焊接限位板，限位板安装完成后吊装锚固孔道，使锚固孔道与限位板贴合，在锚固孔道安装锚固孔道标定器，采用leica ts60全站仪三维坐标法观测锚固孔道的中心坐标，计算偏差值，满足规范限差后进行焊接加固，否则根据偏差值重新进行调整，直至满足规范限差。

21、在上述技术方案基础上，步骤s9中，采用leica ts60全站仪三维坐标法精确定位散索鞍的安装坐标，采用leica ts60全站仪三角高程差分法测定散索鞍的高程坐标，采用高精度倾角传感器测量散索鞍的倾角。

22、本发明是在锚固系统周边布设强制归心墩样式工作基点与控制点来组成锚固系统独立控制网，根据设计图纸上的锚固系统独立坐标系的各轴线定义方向与旋转角度计算锚固孔道在前锚面及后锚面上的三维坐标，根据设计图纸上的槽口独立坐标系的各轴线定义方向与旋转角度计算槽口的三维坐标，根据转换线路法将2000国家大地坐标系转换为桥址施工独立坐标系，根据空间三维几何法将锚固系统独立坐标系转换为桥址施工独立坐标系，根据平移法先将槽口独立坐标系转换为锚固系统独立坐标系，再转换为桥址施工独立坐标系。

23、本发明通过锚固孔道定位尺及锚固孔道标定器来完成锚固孔道的定位，定位支架安装完成后将组装好的锚固孔道定位尺在定位支架上进行调整，通过leica ts60全站仪观测锚固孔道定位尺的中心并调整锚固孔道定位尺的中心至待定位锚固孔道的中心，根据待定位锚固孔道的结构尺寸焊接限位板，依据已定位锚固孔道与相邻锚固孔道的空间关系焊接相邻锚固孔道的限位板，直至完成全部锚固孔道的限位板焊接，锚固孔道的限位板焊接完成后，吊装锚固孔道并采用手拉葫芦进行调整与限位板紧贴，锚固孔道调整完成后在锚固孔道的顶口安装锚固孔道标定器，采用leica ts60全站仪三维坐标法观测锚固孔道的中心坐标，计算偏差值满足规范限差进行焊接加固，否则根据偏差值重新进行调整，直至满足规范限差。

24、本发明具有如下优点：

25、1、通过在锚固系统的周边布设强制归心墩样式工作基点来建立锚固系统独立控制网，消除锚固系统测量的系统误差；

26、2、四套坐标系均转换为桥址施工独立坐标系，统一了测量基准，更加方便；

27、3、通过对定位支架进行变形观测，掌握定位支架的变形规律来修正待定位锚固孔道，保证了锚固孔道的顺直性；

28、4、采用锚固孔道定位尺实现锚固孔道的批量定位，并采用锚固孔道标定器检核确保了锚固孔道定位的高效精准；

29、本发明能有效地解决四主缆体系预应力锚固系统结构复杂、计算难度高、测量工作量大及测量精度高等问题。