通过数据处理来优化桥梁墩台的定位过程

1通过数据处理来优化桥梁墩台的定位过程朱殿荣(中铁二十四局集团江苏工程有限公司，江苏 南京 210037)摘 要：通过对施工数据的处理，优化桥梁施工过程中的墩台定位方法，简化现场工作流程，提高工作效率。关键词：数据处理，墩台定位，简化工作流程1. 引言在桥梁墩台施工中，墩台定位是很重要的一项工作，它直接决定着工程的质量。一般在墩台施工前，定出每一个墩台的轴线桩，方便以后的施工，本方法的缺点是护桩在施工过程中不易保护，或者是护桩不方便布设，且施工过程繁琐。全站仪完全引入施工后，在现场直接根据内业处理好的点位信息，利用布设的导线点建站，准确无误的标定出需要的护桩，方便快捷。但在施工过程中，本法也遇到了困难。施工现场，基坑开挖的土方、堆放的材料，都有可能影响特定位置护桩的标设，或者挡住全站仪的视线方向，影响正常施工，这时我们都要根据现场的实际情况重新调整坐标数据，这就大大降低了工作效率，且容易产生错误。2. 施工数据分析我们在施工过程中使用的数据，主要是用来确定墩台的轴线位置的，即通过确定轴线的位置来确定墩台的中心位置。墩台轴线的交点为墩台的中心点，墩台轴线方向上任意点都是墩台的轴线点，故墩台的轴线点位置在墩台轴线上具有沿轴线方向的可变性，而墩台中心点的位置具有唯一性。我们就根据墩台中心点位置的唯一性及轴线方向上轴线点位置的可变性，在施工坐标系中来优化处理施工数据，达到优化施工过程的目的。3. 坐标系的认识在施工图中，设计院提供了桥梁墩台的设计坐标信息，这些坐标为北京 54 坐标系中的坐标。在施工过程中，我们又通常建立施工坐标系。3.1 北京 54 坐标系北京 54 坐标系为参心大地坐标系，它的原点在前苏联的普尔科沃，新中国成立以后，2我国与前苏联 1942 年坐标系进行联测，通过计算建立了我国大地坐标系，定名为 1954 年北京坐标系。3.2 施工坐标系在施工过程中，我们通常建立新的坐标系，称为施工坐标系，目的为简化数据，方便施工。通常以本段施工线路的起点为施工坐标系的坐标原点，以起点里程为 x 值，以起点的切线方向为 x 轴方向， y 值为 0。4. 施工数据的优化处理4.1 优化施工数据的对象通过施工数据的计算及现场施工的操作，我们可以确定优化施工数据的对象为施工坐标系中的墩台中心点坐标、施工导线点坐标及中心点的切线方位角。4.2 优化施工数据间的关系在施工坐标系中，知道墩台中心点里程后，就能确定该点的切线方位角及该点的中心坐标。导线点坐标已知。墩台中心点与导线点在施工坐标系中具有一定的几何关系。4.3 优化施工数据的方法见图 1，在施工坐标系 XOY 中，以某墩台的轴线建立 X0O0Y0坐标系，通过直角平面坐标系的旋转平移公式，可以分别求出导线点 A 和 B 在 X0O0Y0坐标系中坐标点 A和 B。设导线点 A 在 XOY 坐标系中的坐标为 (XA,YA), 在 X0O0Y0坐标系中坐标为 (XA,YA), X0O0Y0坐标系的坐标原点在 XOY 坐标系中的坐标为 (XO,YO), XOY 坐标系的 X 轴方位角为0， OO点的切线方位角为 。则XA= XO XAcos YAsinYA= YO XA sin YA cos求解，得XA= (XA XO) cos (YA YO) sinYA = ( YA YO) cos (XA XO) sin即点(X A,YA)为导线点在 X0O0Y0坐标系中坐标，同理，B 点坐标为XB= (XB XO) cos (YB YO) sinYB = ( YB YO) cos (XB XO) sin3O 施工坐标系原点XYX0Y0O0墩台中心点导线点 A导线点 B图 15. 确定墩台中心点及其切线方位角的方法5.1 桥台中心点及其切线方位角的确定方法5.1.1 直线上的桥台桥台中心坐标为承台平面投影的几何中心坐标，切线方位角为直线的方位角。5.1.2 曲线上的桥台曲线上的桥台先确定中心点位的方位角，然后计算中心点坐标。先计算出梁缝中心里程及台尾中心里程对应点的坐标(考虑到横向偏移值及 E 值)，再根据两个点的坐标计算出中心点位的方位角，最后根据计算出的台尾中心里程对应点的坐标(考虑到横向偏移值及 E值)及方位角计算出桥台的中心坐标。5.2 桥墩中心点及其切线方位角的确定方法5.2.1 直线上的桥墩一般桥墩中心坐标为梁缝中心里程对应的坐标，切线方位角为直线的方位角。当桥墩为高低墩时，计算其墩位中心时必须考虑到桥墩的纵向偏移值。5.2.2 曲线上的桥墩曲线上的桥墩首先确定中心点位的方位角，然后再计算中心点坐标。一般曲线上桥墩中心的切线方位角为梁缝中心里程对应点的切线方位角，当桥墩为高低墩时，计算其墩位中心对应里程时必须考虑到桥墩的纵向偏移值。根据计算出的切线方位角、桥墩中心对应里程的坐标、横向偏移值及 E 值计算出桥墩的中心坐标。46. 优化桥梁墩台定位过程以优化施工数据方法计算出的导线点 A和 B的坐标作为全站仪建站依据。前视人员选择靠近墩台轴线方向附近任意利于布点的位置上架设前视镜，全站仪直接测读前视坐标，根据测读出的点的 x， y 坐标值的正负及大小，司镜人员可以判断出前视所处的哪个轴线点附近，并指挥前视镜向轴线方向移动的距离，快速标定轴线桩的位置。例如测读出的点坐标为(3.221,-0.151)，我们就可以判断出前视在墩台轴线大里程方向附近，向线路右侧移动 0.151 米就是墩台大里程方向上的轴线点了。7. 结束语优化数据处理的方法，实际就是通过内业计算，简化施工的步骤。即在资料成形阶段就把两个坐标系的数据转换到统一的坐标系下，且这个统一的坐标系必须是有利于提高工作效率的。即在确定墩台轴线时，我们把与它有关的数据转换到以墩台轴线为坐标系的统一坐标系中。通过数据处理方法来优化桥梁墩台定位过程的方法同样也适用于确定涵洞等构筑物轴线的工作，采用此方法的过