¿Medición de la construcción y control de precisión de puentes cicloidales inversos de curva plana?
Levantamiento de construcción de puentes cicloidales inversos curvos planos
En la ingeniería de puentes, el replanteo de puentes es una de las tareas clave del trabajo topográfico cuando el contenido del replanteo de puentes involucra una variedad de. líneas, Al combinar curvas, el posicionamiento y replanteo del puente se convierten en la clave de toda la medición.
1. Descripción general del proyecto de aplicación y características del proyecto
1. 1 Descripción general del proyecto
El puente del paso elevado de la autopista Puantang es la línea principal de la autopista nacional Shanghai-Ruili. Autopista Tanshao Una parte importante de la autopista, el puente está ubicado en la aldea de Pu'antang, ciudad de Qizi, ciudad de Xiangxiang, provincia de Hunan, con una longitud total de 277,26 m. Se cruza en un ángulo de 50° con la línea descendente de Hunan. -Guizhou Railway K94 en 880,94, y se extiende por las líneas principal y secundaria de la carretera de cuatro tramos y los pilares del puente. El ángulo entre el trazado meridional y la dirección de avance de la línea es de 47,5°. Toda la estructura del puente adopta un tipo de tres columnas y tres pilotes y se compone de dos mitades a la izquierda y a la derecha; las secciones este y oeste están en curvas de transición inversa con radios de curvatura de 1000 m y 1200 m respectivamente. cero y el plano tiene forma de S. La sección longitudinal tiene dos pendientes longitudinales j=-1,35, y la curva de pendiente transversal es una sección de giro inverso de curva plana en K81 113,686, i=0 dentro de un rango de 57 m desde este punto hacia ambos lados, la pendiente transversal cambia gradualmente. de i=0 a 2. , 57 m hasta el punto YH (punto HY), la pendiente transversal pasa gradualmente de i=2% a 4(3). Todo el puente atraviesa el ferrocarril Hunan-Guizhou y la autopista Xiangxi con dos vigas con una luz máxima de 35 metros. El terreno en el sitio es relativamente ondulado.
1.2 Características del Proyecto
1.2.1 El terreno del sitio donde se ubica este proyecto presenta grandes ondulaciones y severos cortes de barrancos debido a la alta velocidad de diseño y las restricciones geográficas. a ambos lados, la dirección longitudinal del puente. El eje consta de dos tramos de curvas de transición que forman una línea clotoide inversa, y la composición es complicada.
1.2.2 Debido a los grandes radios de curvatura de dos curvas de transición diferentes en este proyecto, la intersección de la curva plana y la línea tangente se ve afectada por el terreno y está lejos del alcance de la construcción, lo que hace que Es imposible utilizar el modo tradicional de replanteo de curva de transición en el plan de medición. Para expresar la forma de la línea suavemente, es necesario aumentar la densidad de puntos de los puntos de la curva cifrada, duplicando la cantidad de cálculo originalmente complejo.
1.2.3 Dado que este proyecto abarca tanto ferrocarriles electrificados como carreteras, el plan de construcción adopta una construcción segmentada. Los procedimientos de cada sección de construcción son los mismos e independientes, de modo que solo un grupo de topógrafos necesita cumplir con los requisitos. requisitos de múltiples sitios al mismo tiempo, lo que resulta en una carga de trabajo de medición intensiva y que consume mucho tiempo por unidad de tiempo.
2. Enfoque de medición
Las tareas de medición y replanteo durante la fase de construcción de este proyecto incluyen principalmente: replanteo del centro del puente, replanteo de cada posición de pilote del puente. , replanteo del eje del ala de vigas placa y vigas en T, y replanteo del eje de capas de adoquines. Se disponen las barandillas anticolisión y el eje central del cinturón de aislamiento. El objetivo del trabajo es cómo superar condiciones de ingeniería específicas para garantizar la precisión del replanteo y la alta eficiencia del método de replanteo.
3. Plan de medición y selección del instrumento principal
3. 1. El plan de medición adopta el modo de elevación de curva tradicional. Según los elementos de la curva, las intersecciones tangentes se utilizan para medir primero. y establezca los puntos característicos de la curva (es decir, los puntos principales). Luego use esto como punto base para cifrar la curva varias veces. También se requieren búsquedas en la tabla, conversión y otros pasos para la curva de transición. Este método no es factible si se aplica a este proyecto debido al largo tiempo de diseño.
En vista de las características de la gran carga de trabajo de medición y el largo tiempo de medición de este proyecto, se adoptó un plan general basado en la idea del método de coordenadas analíticas. Antes del inicio del proyecto, las coordenadas de todos los puntos de cifrado, pilotes y pilares se calculan previamente de acuerdo con la curva segmentada. Después del inicio de la construcción, los datos correspondientes se seleccionarán de acuerdo con el progreso para las pruebas en el sitio. Esta solución acelera enormemente el tiempo de replanteo porque separa los cálculos de las mediciones reales. No solo cumple con los requisitos de medición de múltiples sitios causados por la construcción segmentada, sino que también minimiza el tiempo de superposición de los procesos de medición superior e inferior. Además, cambiamos el método de medición general y fijamos el espacio entre puntos densos en 3 m, lo que favorece la construcción de empalmes de encofrados de barandillas anticolisión.
3.2 Selección de principales instrumentos de medición
Estación total: TOPCON Modelo: GTS-602
Prisma: Southern Modelo: WNF
Cinta métrica de acero: 50 m
4. Establecer una red de control del plano topográfico de la construcción
Dado que la Parte A solo proporciona dos puntos conductores de GPS H21 y H20 antes de la construcción de este proyecto, se dispone H20. en el puente En el pequeño puente al fondo de la zanja con terreno bajo en el lado este, la visibilidad es extremadamente difícil. H21 está dispuesto en la cima de la colina en el lado oeste del puente. Está demasiado cerca del área de construcción de la carretera. y está en peligro de dañarse. Por lo tanto, estos dos puntos y la longitud del lado no se pueden utilizar como línea base de la red de control del cuadrilátero, se debe colocar un solo triángulo del mismo nivel que el punto conductor fuera del cuadrilátero para establecer el. red de control cuadrilateral. Primero, seleccione un punto A en la cima de la colina frente al extremo este del puente, de modo que el punto A pueda tener una vista clara de todo el puente y dos puntos H20 y H21. De acuerdo con los requisitos de medición de la línea base del cuarto nivel, el punto A es. Se mide con precisión y luego se utiliza el punto A como punto base y luego se mide en Coloque tres puntos B, C y D en ambos extremos del puente para formar un cuadrilátero. Utilice una estación total para medir con precisión la longitud del lado AD (. mediciones de ida y vuelta 4). Este lado se utiliza como lado inicial y las coordenadas del punto A se utilizan como punto inicial. El ángulo se ajusta mediante el método de ajuste, formando así la red de control del plano reforzado que se muestra en la Figura 1, que no solo compensa los defectos originales, sino que también tiene al menos dos puntos en cada punto que se pueden usar como vistas traseras al configurar. para facilitar la medición. La calibración se realiza para formar una red global de control del plano topográfico de la construcción.
Figura 1
5. Medición del posicionamiento de la construcción de pilares y estribos
5.1 Cálculo de coordenadas del centro de pilares y estribos
Debido al diseño de este proyecto, solo se proporcionan las coordenadas de los puntos característicos de la línea, los dos elementos de curva plana y las coordenadas de los puntos conductores H20 y H21. Las coordenadas del centro de la plataforma del pilar del puente deben calcularse antes de la medición. Dado que este proyecto se encuentra en la sección de giro inverso de dos curvas de transición y los requisitos de la línea son altos, los datos involucrados son mucho más complejos y la cantidad de cálculo es grande. Para facilitar la explicación, se utiliza el centro de un pilar de puente para el análisis. La relación geométrica se muestra en la Figura 2.
Figura 2
La distancia de desplazamiento del centro de la pila del puente P en la curva de relajación: E=L2LT/16Rls
En la fórmula: L——La distancia al centro de las dos pilas del puente
p>R——radio de la curva circular
ls——longitud de la curva de transición
LT——longitud a partir del cálculo punto al punto ZH
Centro del muelle El ángulo β entre la línea tangente del punto P` en la curva de transición correspondiente a P y el eje x se llama ángulo tangente, que se puede calcular de acuerdo con la siguiente fórmula: β = (l2/2Rls) × (180°/π)
Entonces las coordenadas del centro P del muelle y plataforma se pueden calcular según la fórmula:
En las dos fórmulas anteriores:
l——La longitud de la curva desde el punto P′ hasta el punto ZH
p>ls - la longitud de la curva de transición
Se pueden obtener los valores de coordenadas de los centros del muelle y la plataforma en el sistema de coordenadas matemático, y luego de acuerdo con la fórmula de conversión de coordenadas:
En la fórmula: X, Y——Valores de coordenadas del punto central del pilar del puente P en coordenadas geodésicas
x, y——Valores de coordenadas en el sistema de coordenadas convertido.
a, b——es el valor de las coordenadas del punto ZH en coordenadas geodésicas
α——es el ángulo de acimut del punto P
Cada pilar puede ser obtenidas, las coordenadas geodésicas de la estación. Según las ideas de cálculo anteriores, es mucho más conveniente utilizar la calculadora CASIOfx-4500 para programar cálculos.
5.2 Cálculo de las coordenadas de la posición de cada pilote en el estribo del pilote
El punto central del pilote se utiliza como punto de control de la posición del pilote, pero el La posición de cada pilote debe ser marcada con precisión. También es necesario calcular las coordenadas de cada pilote. Dado que este proyecto se encuentra en una curva de transición en dos direcciones opuestas, los pilares y plataformas en ambos extremos deben calcularse por separado. . Tomemos ahora como ejemplo el enésimo pilar de la primera curva de relajación. Como se muestra en la Figura 3.
La fórmula de cálculo de la deflexión de la línea de cuerda α′ del muelle es:
En la fórmula: ln——la longitud desde el enésimo muelle hasta el n+1.
ln-1——La longitud desde el muelle No. n hasta el muelle No. n-1
li——La longitud desde el muelle No. n hasta el punto ZH
R——Radio de la curva circular
ls - la longitud de la curva de transición
El ángulo de azimut del eje longitudinal del muelle se puede obtener a partir de la relación geométrica. Luego, basándose en las coordenadas del punto central, se puede calcular el valor de las coordenadas de cualquier posición del pilote en el muelle.
5.3 Cálculo de los puntos de cifrado de las barandillas anticolisión
Dado que este proyecto es un puente de carretera, los requisitos para la suavidad de las barandillas anticolisión en el tablero del puente son muy alto Al instalar la plantilla de barandilla anticolisión En este momento, el control del punto de cifrado debe colocarse en ambos lados del borde. El espacio entre los puntos de cifrado es de 3 m (establecido según la longitud de la plantilla). Si el cálculo de las coordenadas del punto de cifrado todavía se basa en la línea central, el cálculo será más complicado y engorroso. Usamos la línea de borde y la curva de transición de la línea central para tener los mismos elementos de curva, excepto el radio de la circular. curva. Como se muestra en la Figura 4, las coordenadas del punto ZH de la línea central son conocidas, l se puede obtener del dibujo de diseño y las coordenadas del punto ZH' de cualquier curva de transición de la línea de borde se pueden calcular basándose en relaciones geométricas. Luego establezca el sistema de coordenadas matemáticas de x′y′ como se muestra en la figura desde este punto y calcule las coordenadas matemáticas de cualquier punto de cifrado en cualquier línea de borde con un radio de curvatura de R+l (l es negativo en el interior y positivo afuera). Luego se convierte en coordenadas geodésicas basadas en el punto ZH′.
5.4 Después de calcular los diversos tipos de información anteriores, se obtendrá una gran cantidad de datos. Además, cada dato es relativamente independiente. Los grapamos en volúmenes según el número de secciones de la construcción en el lugar y los recopilamos en un libro de resultados de medición. De esta manera, queda claro a primera vista que no habrá errores y también se mejora la velocidad de replanteo.
6. Control de precisión de las mediciones
6.1 Control de precisión de la red de control del cuadrilátero geodésico
Debido a las complejas condiciones del terreno de este proyecto, se proporcionó la línea base. por el diseñador no puede Para satisfacer las necesidades de la construcción, al colocar otra red triangular única, primero se debe garantizar que esté al mismo nivel que la línea de base original, y se debe utilizar el método de medición circular completa. Según las necesidades de construcción y se puede utilizar el método de ajuste simple. Cuando se establece una red de control cuadrilátero a lo largo de todo el puente basándose en esta única red triangular, la selección de la posición de la línea de base debe cumplir con los requisitos del método de determinación de distancia correspondiente para el terreno y otros factores. Generalmente se ubica en un lugar donde el suelo. Es sólido y el terreno es relativamente plano para facilitar la colocación del espejo. Si hay pendiente longitudinal, esta debe estar entre 1/12-1/10, y el ángulo de intersección con el eje del puente debe ser menor a 90° o estar conectado verticalmente. La longitud de la línea de base generalmente no es inferior a 0,7 veces la longitud del eje del puente.
Cualquier ángulo incluido de cualquier triángulo en la red de control debe ser mayor a 30° y menor a 120°. El número de vueltas medido con la estación total y el número de vueltas medidos horizontalmente por la red de triangulación. debe basarse en la precisión de este proyecto. Se requiere un número correspondiente de mediciones y se pueden utilizar diferentes métodos para el ajuste del ángulo de la red de triangulación de acuerdo con los requisitos de precisión del proyecto. Se requiere que la red de control se vuelva a probar cada tres meses y cada punto de control se calibre para evitar desplazamientos debido a cambios estacionales.
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