[0001] 本发明涉及拱肋施工技术领域，尤其涉及一种多点同步定位的拱肋预拼装偏量数字化控制方法。

[0002] 在拱桥施工中，拱肋的预拼装是关键步骤之一。目前，拱肋的预拼装通常依靠人工测量和经验进行定位，容易导致误差累积，影响施工质量和结构安全。传统方法效率低下，准确性不足，难以满足现代大型拱桥高精度施工的要求。因此，需要一种多点同步定位的拱肋预拼装偏量数字化控制方法。

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0032] 参照图1，一种多点同步定位的拱肋预拼装偏量数字化控制方法，包括以下步骤：步骤一、建立数字化模型：首先，根据拱肋的设计图纸和参数，利用计算机辅助设计软件建立拱肋的三维数字化模型；步骤一中模型包括拱肋的几何形状、尺寸和材料属性，收集预拼装场地的信息，场地平面图、地形地貌和现有设施，在模型中添加起重设备和运输车辆的三维模型，将场地、拱肋、起重设备和运输车辆等模型元素整合到一起，形成一个完整的预拼装环境模型。

[0033] 通过建立精确的三维数字化模型，可以直观地展示拱肋的几何形状和尺寸，以及其在预拼装场地中的位置，确保设计和施工的一致性；在模型中整合起重设备和运输车辆等元素，可以进行碰撞检测，避免在实际施工过程中出现设备与结构或环境之间的干涉，减少施工风险；数字化模型可以用来模拟整个预拼装过程，包括起重、运输和拼装等步骤，通过虚拟施工预演，可以优化施工方案，减少实际操作中的错误和返工。

[0034] 步骤二、划分预拼装单元：根据拱肋的结构特点和生产工艺要求，将整个拱肋划分为若干个预拼装单元；每个预拼装单元包括若干个拱肋段和相应的连接节点；步骤二中分析拱肋的结构形式、跨度、高度和曲率参数，确定分割点；根据预制场地的条件，起重能力、存储空间和加工设备，确定预拼装单元的尺寸。

[0035] 步骤三、确定预拼装顺序：根据拱肋的结构特点和施工工艺要求，确定各预拼装单元的预拼装顺序。

[0036] 通过对拱肋的结构形式、跨度、高度和曲率参数的深入分析，可以确保分割点的合理设置，使预拼装单元既满足结构力学要求，又便于施工；合理的预拼装单元尺寸可以降低施工难度，使施工过程更加顺畅，减少施工中的技术问题和风险。

[0037] 步骤四、生成预拼装路径：根据预拼装单元的预拼装顺序，利用计算机辅助设计软件生成各预拼装单元的预拼装路径；预拼装路径包括预拼装单元的移动方向、移动距离和移动速度；步骤四中利用软件中为每个预拼装单元定义相关的属性，包括重量、尺寸和重心位置；利用软件的模拟功能，对预拼装过程进行虚拟操作，检查路径规划，根据模拟验证的路径规划，生成预拼装单元的移动和吊装指令；将规划好的预拼装路径和指令输出为可执行文件。

[0038] 通过计算机辅助设计软件生成的预拼装路径，可以确保施工流程的合理性和高效性，减少不必要的施工步骤；预拼装路径的规划考虑了单元的重量、尺寸和重心位置，可以确保吊装和移动过程的安全性，减少事故发生的风险；通过软件模拟预拼装过程，可以在实际施工前发现和解决潜在的问题，减少现场操作错误和返工。

[0039] 步骤五、设计预拼装工装：根据预拼装路径和拱肋的结构特点，设计预拼装工装；预拼装工装包括用于固定和调整拱肋段的夹具、用于支撑和稳定拱肋的支架、用于测量和调整拱肋段位置的测量设备；步骤五中将测量设备与计算机控制系统集成，实现数据的实时采集和处理，对设计好的工装和测量系统进行测试，确保预拼装过程中的要求，测量设备通过布置多个高精度全站仪和激光测距仪，形成覆盖整个预拼装区域的测量网络；利用测量设备实时采集各测量点的空间坐标数据，生成预拼装区域的三维模型。

[0040] 通过设计专用的预拼装工装，可以确保拱肋段在预拼装过程中的精确定位和调整，从而提高整体结构的拼装精度；集成的测量设备与计算机控制系统可以实现数据的实时采集和处理，自动化程度高，减少了人工测量的误差和劳动强度；通过布置多个高精度全站仪和激光测距仪，形成覆盖整个预拼装区域的测量网络，可以实时监控拱肋段的位置，快速发现并调整偏差；实时采集的空间坐标数据可以迅速反馈至计算机控制系统，快速生成预拼装区域的三维模型，提高了施工效率和决策速度。

[0041] 步骤五中测量点坐标计算：设测量点Pi的实际坐标为(Xi,Yi,Zi)，理论设计坐标为(Xi0,Yi0,Zi0)，则偏移量ΔPi：

[0042] ΔXi＝Xi‑Xi0；

[0043] ΔYi＝Yi‑Yi0；

[0044] ΔZi＝Zi‑Zi0。

[0045] 步骤六、多点同步定位：利用预拼装工装和测量设备，对各预拼装单元进行多点同步定位；步骤六中使用预拼装工装和测量设备，将第一个预拼装单元放置在预定的起始位置，根据预拼装路径和施工计划，逐个定位后续的预拼装单元，每个单元的定位应与前一个单元的精确对接。

[0046] 多点同步定位允许施工团队同时进行多个预拼装单元的定位工作，大大提高了施工效率，缩短了施工周期；多点同步定位减少了因单元位置不准确而导致的调整工作，降低了高空作业和大型设备使用的风险，提高了施工安全性。

[0047] 步骤七、偏量数字化控制：利用测量设备实时测量各预拼装单元的位置偏差，并将测量数据传输给计算机控制系统；计算机控制系统根据测量数据和控制算法，对各预拼装单元进行实时调整，以实现偏量的数字化控制；

[0048] 步骤七中拱肋的整体偏移量计算：设拱肋的整体偏移量ΔP为各测量点偏移量的加权平均值，则：

[0049] 其中，wi为第i个测量点的权重；

[0050] 步骤七中实时调整量计算：在调整过程中，实时监测到的测量点坐标变化δPi：

[0051] δPi＝Pinew‑Picurrent，其中，Pinew为调整后新对的测量点坐标，Picurrent为当前测量点坐标。

[0052] 步骤七中通过控制算法，用于处理测量数据并生成调整指令，调整策略应能够自动识别偏差，并实时调整预拼装单元的位置，计算机控制系统根据控制算法和调整策略，生成调整指令，调整指令通过执行机构对预拼装单元进行实时调整，调整过程形成闭环控制，实时反馈调整效果，根据反馈数据，调整控制算法和调整策略，优化调整过程。

[0053] 步骤八、预拼装质量检测：在预拼装过程中，定期对拱肋的预拼装质量进行检测；检测内容包括拱肋的几何形状、尺寸和对接间隙；当发现质量问题，及时进行调整和处理。

[0054] 步骤九、预拼装完成：当所有预拼装单元按照预拼装顺序和要求完成预拼装后，整个拱肋的预拼装工作即告完成。

[0055] 多点同步定位的拱肋预拼装偏量数字化控制方法，通过多点同步测量和数字化控制技术，显著提高了拱肋预拼装的准确性和施工效率。相比传统方法，本发明能够实时监测和动态调整预拼装偏量，避免了人工操作中的误差累积，确保了施工质量和结构安全；数字化控制方法可以显著提高拱肋预拼装的精度，减少误差，保证结构的稳定性和安全性；通过数字化技术，可以自动化地完成测量、定位和调整工作，大大提高施工效率，缩短建设周期；数字化控制可以减少人力成本和材料浪费，通过精确的数据分析和控制，实现资源的优化配置。

[0056] 精确的预拼装可以减少施工过程中的安全风险，确保工程质量和人员安全；数字化控制系统能够实时监控各个关键点的状态，一旦发现偏差，可以迅速进行调整，确保工程按照设计要求进行；减少施工过程中的误差和返工，降低了能源消耗和材料浪费；数字化控制可以详细记录施工过程中的各项数据，便于事后的分析和总结，为未来的工程提供参考。

[0057] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。