用于大型结构物建造尺寸的控制网.pdf

一种用于大型结构物建造尺寸的控制网，采用以下设置步骤：一：在大型海洋钢结构物周围设置数个网点，并将各个网点连接构成一个封闭的网状结构；二：采集网点数据，建立实际尺寸控制网；三：建立大型海洋钢结构物主要控制节点的三维理论控制模型；第四步：将实际尺寸控制网与大型海洋钢结构物三维理论控制模型进行关联；五：重复一至四，进行网点高程监控及大型海洋钢结构物的沉降监控，直到二者的相对位置关系稳定下来。本发明不仅能够在大型结构物建造过程中的不同阶段，任意架设测量仪对大型结构物建造进行测量；而且，还能够避免交叉作业及脚手架等对结构物及网点的影响；大大地提高了测量速度，控制了测量误差的积累。

1.  一种用于大型结构物建造尺寸的控制网，其特征在于：采用以下设置步骤：
第一步：在大型海洋钢结构物总装开始前，根据大型海洋钢结构物总装要求确定控制网等级，然后，在大型海洋钢结构物周围设置数个网点，并将各个网点连接构成一个封闭的网状结构；
第二步：采集网点数据，建立实际尺寸控制网；
第三步：建立大型海洋钢结构物主要控制节点的三维理论控制模型；
第四步：将实际尺寸控制网与大型海洋钢结构物三维理论控制模型进行关联；
第五步：重复第一步至第四步，进行网点高程监控及大型海洋钢结构物的沉降监控，直到二者的相对位置关系稳定下来。

2.  根据权利要求1所述的用于大型结构物建造尺寸的控制网，其特征在于：所述网点结构分为：地上地下两部分，其中，网点结构的地上部分包括：设在地面的环形混凝土保护板、安装在混凝土保护板内、并延伸至地下的移动测量杆、安装在移动测量杆顶部的可调平台、安装在可调平台上的强制对中螺栓；其中，移动测量杆的底部安装有用于与地下部分连接的定位销和下法兰；网点结构的地下部分包括：设在地平面以下的钢筋混凝土墩、埋于钢筋混凝土墩中间的固定钢管、安装在固定钢管顶部的预埋法兰、安装在钢筋混凝土墩的上部内侧的内护圈，其中，该钢筋混凝土墩为结构，位于移动测量杆底部的下法兰与位于钢筋混凝土墩顶部的预埋法兰连接为一体。

3.  根据权利要求2所述的用于大型结构物建造尺寸的控制网，其特征在于：所述移动测量杆的侧面安装有用于吊装扶正的数个吊耳，移动测量杆为钢制圆柱，圆柱内部浇筑水泥。

4.  根据权利要求1所述的用于大型结构物建造尺寸的控制网，其特征在于：所述第二步中，网点数据包括：各个网点之间的角度、平距、高差数据，对于各个网点的平面坐标是采用边角网、闭合导线进行数据采集；对于各个网点的高程数据是通过高精度的水准仪和三角高程测量方法采集；数据采集完成后，在计算机上进行整体平差，以得到各个网点的平差坐标；然后，再 在计算机中，输入各个网点的平差后的三维坐标，建立尺寸控制网。

5.  根据权利要求1所述的用于大型结构物建造尺寸的控制网，其特征在于：所述第三步中，大型海洋钢结构物的三维理论控制模型建立的步骤如下：

1.  根据大型海洋钢结构中主要节点的空间相对位置关系，在计算机中，画出大型海洋钢结构物底层、顶层线形框架以及连接两层之间的导管中心线的主体结构图；

2.  根据各层位置关系依次画出中间各层的线形框架图；

3.  画出大型海洋钢结构主要节点之间的附属结构线形图，并把大型海洋钢结构物中心线上前后两个控制点、中心线外桁架上的控制点以及节点控制点在图中标识出来。

6.  根据权利要求1所述的用于大型结构物建造尺寸的控制网，其特征在于：所述第四步中，实际尺寸控制网与大型海洋钢结构物三维理论控制模型进行关联的具体步骤；
①利用第二步中得到的实际尺寸控制网，在设定的网点上架设测量仪；
②采用后方交会的方法设站，并测量在第三步中已得到的大型海洋钢结构物中心线上已标识的前后两个主要控制点的实际坐标，以及结构物中心线外桁架上的任意一个控制点坐标，导出作业，并在计算机中生成大型海洋钢结构物三维理论控制模型、控制点；
③在计算机中，通过点对齐和旋转坐标系的方法，将大型海洋钢结构物模型中心线标识的两个控制点与实测点对齐；
④再次旋转坐标系，将大型海洋钢结构物模型中心线外桁架上标识的另一控制点与实测点对齐；至此，三维理论控制模型与实际尺寸控制网关联成功，且两者处于同一坐标系内；
⑤比较大型海洋钢结构物实测坐标与理论坐标的差值，即可控制大型海洋钢结构物尺寸与位置；其中，大型海洋钢结构物的任意节点都有其理论坐标。

用于大型结构物建造尺寸的控制网
技术领域
本发明涉及测量用控制网，尤其涉及一种用于大型结构物建造尺寸的控制网。属于海洋石油工程领域。
背景技术
大型结构物建造尺寸控制网，从本质上来讲是一种用于大型结构物建造的工程控制网，其是专门为工程建设而布设的平面和高程控制网，为工程建设提供了一个统一的参考框架，同时，还起着控制测量误差累积的作用。
在大型结构物建造过程中,施工控制网是施工测量及定位精度的基础,控制网的点位选择及精度确定，受空间与精度要求的限制。考虑到大型海洋钢结构建造场地的特点，由于场地内大型吊装及运输车辆往来频繁，网点的设计既要满足可拆卸性，即：在必要时需要将网点上部结构拆除，便于车辆通行，又要满足网点自身的稳定性，即：不受过往车辆的影响，承载能力强。因此，需要合理的确定控制网的网点形式、点位及精度。
目前，对于此类大型海洋钢结构物建造的尺寸控制，通常，采用中心线放样等方法，由于此类方法存在测量精度低、稳定性差、施测易受现场环境制约等缺点，因此，不能满足对大型结构物建造的尺寸测量点位及精度的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种用于大型结构物建造尺寸的控制网，其不仅能够在大型结构物建造过程中的不同阶段，任意架设测量仪对大型结构物建造进行测量；而且，还能够避免交叉作业及脚手架等对结构物及网点的影响，满足了对大型结构物建造测量点位及精度的要求；大大地提高了测量速度，控制了测量误差的积累；为大型结构物的建造，提供了技术保证。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种用于大型结构物建造尺寸的控制网，其特征在于：采用以下设置步骤：
第一步：在大型海洋钢结构物总装开始前，根据大型海洋钢结构物总装要求确定控制网等级，然后，在大型海洋钢结构物周围设置数个网点，并将各个网点连接构成一个封闭的网状结构；
第二步：采集网点数据，建立实际尺寸控制网；
第三步：建立大型海洋钢结构物主要控制节点的三维理论控制模型；
第四步：将实际尺寸控制网与大型海洋钢结构物三维理论控制模型进行关联；
第五步：重复第一步至第四步，进行网点高程监控及大型海洋钢结构物的沉降监控，直到二者的相对位置关系稳定下来。
所述网点结构分为：地上地下两部分，其中，网点结构的地上部分包括：设在地面的环形混凝土保护板、安装在混凝土保护板内、并延伸至地下的移动测量杆、安装在移动测量杆顶部的可调平台、安装在可调平台上的强制对中螺栓；其中，移动测量杆的底部安装有用于与地下部分连接的定位销和下法兰；网点结构的地下部分包括：设在地平面以下的钢筋混凝土墩、埋于钢筋混凝土墩中间的固定钢管、安装在固定钢管顶部的预埋法兰、安装在钢筋混凝土墩的上部内侧的内护圈，其中，该钢筋混凝土墩为结构，位于移动测量杆底部的下法兰与位于钢筋混凝土墩顶部的预埋法兰连接为一体。
所述移动测量杆的侧面安装有用于吊装扶正的数个吊耳，移动测量杆为钢制圆柱，圆柱内部浇筑水泥。
所述第二步中，网点数据包括：各个网点之间的角度、平距、高差数据，对于各个网点的平面坐标是采用边角网、闭合导线进行数据采集；对于各个网点的高程数据是通过高精度的水准仪和三角高程测量方法采集；数据采集完成后，在计算机上进行整体平差，以得到各个网点的平差坐标；然后，再在计算机中，输入各个网点的平差后的三维坐标，建立尺寸控制网。
所述第三步中，大型海洋钢结构物的三维理论控制模型建立的步骤如下：
1.根据大型海洋钢结构中主要节点的空间相对位置关系，在计算机中，画出大型海洋钢结构物底层、顶层线形框架以及连接两层之间的导管中心线的主体结构图；
2.根据各层位置关系依次画出中间各层的线形框架图；
3.画出大型海洋钢结构主要节点之间的附属结构线形图，并把大型海洋 钢结构物中心线上前后两个控制点、中心线外桁架上的控制点以及节点控制点在图中标识出来。
所述第四步中，实际尺寸控制网与大型海洋钢结构物三维理论控制模型进行关联的具体步骤；
①利用第二步中得到的实际尺寸控制网，在设定的网点上架设测量仪；
②采用后方交会的方法设站，并测量在第三步中已得到的大型海洋钢结构物中心线上已标识的前后两个主要控制点的实际坐标，以及结构物中心线外桁架上的任意一个控制点坐标，导出作业，并在计算机中生成大型海洋钢结构物三维理论控制模型、控制点；
③在计算机中，通过点对齐和旋转坐标系的方法，将大型海洋钢结构物模型中心线标识的两个控制点与实测点对齐；
④再次旋转坐标系，将大型海洋钢结构物模型中心线外桁架上标识的另一控制点与实测点对齐；至此，三维理论控制模型与实际尺寸控制网关联成功，且两者处于同一坐标系内；
⑤比较大型海洋钢结构物实测坐标与理论坐标的差值，即可控制大型海洋钢结构物尺寸与位置；其中，大型海洋钢结构物的任意节点都有其理论坐标。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够在大型结构物建造过程中的不同阶段，任意架设测量仪对大型结构物建造进行测量；而且，还能够避免交叉作业及脚手架等对结构物及网点的影响，满足了对大型结构物建造测量点位及精度的要求；大大地提高了测量速度，控制了测量误差的积累；为大型结构物的建造，提供了技术保证。
附图说明
图1为本发明控制网形状示意图。
图2为本发明控制网点结构布置示意图。
图3为本发明控制网点混凝土墩结构主视示意图。
图4为本发明控制网点混凝土墩结构俯视示意图。
图5为本发明移动测量杆主视示意图。
图6为本发明移动测量杆俯视示意图。
图7为本发明网点数据采集示意图。
图8为本发明大型结构物主要控制节点的三维模型示意图。
图9为本发明控制网与结构物三维模型关联示意图。
图中主要标号说明：
1.钢筋混凝土墩、2.混凝土保护板、3.移动测量杆、4.定位销、5.调平螺栓、6.预埋法兰、7.网点混凝土墩内护圈、8.锁紧螺栓、9.固定钢管、10.下法兰、11.吊耳、12.调平螺栓、13.强制对中螺栓、14.可调平台。
具体实施方式
本发明采用以下设置步骤：
第一步：如图1所示，在大型海洋钢结构物总装开始前，根据大型海洋钢结构物总装要求确定控制网等级，在大型海洋钢结构物的施工场地，实地进行勘察,确立控制网网点位置、并构网；构网时，将控制网点设置成：1号—12号网点，并将各个网点连接构成一个封闭的网状结构；其中，网状结构设置要求能把大型海洋钢结构物整体包括在内，且便于各个网点的通视连接，同时，考虑到网点的数量，以保证大型海洋钢结构物的关键节点能够得到控制。
如图2—图6所示，根据大型海洋钢结构物建造场地的特点，网点结构分为：地上地下两部分，其中，网点结构的地上部分包括：设在地面的环形混凝土保护板2、安装在混凝土保护板2内、并延伸至地下的移动测量杆3、安装在移动测量杆3顶部的可调平台14、安装在可调平台14上的强制对中螺栓13；其中，移动测量杆3的底部安装有用于与地下部分连接的定位销4和下法兰10，下法兰10在锁紧前，须用调平螺栓5调平；移动测量杆3的侧面采用焊接方式安装有用于吊装扶正的数个吊耳11；为保证移动测量杆3的稳定性，移动测量杆3为钢制圆柱，圆柱内部浇筑水泥；移动测量杆3与下部网点混凝土墩连接后应用调平螺栓12，将顶部可调平台14调平。
如图3，图4所示，网点结构的地下部分包括：设在地平面以下的钢筋混凝土墩1、埋于钢筋混凝土墩1中间的固定钢管9、采用焊接方式安装在固定钢管9顶部的预埋法兰6、采用焊接方式安装在钢筋混凝土墩1的上部内侧圆柱形的内护圈7，其中，该钢筋混凝土墩1为结构，位于移动测量杆3底部的下法兰10与位于钢筋混凝土墩1顶部的预埋法兰6是用锁紧螺栓8连接。
第二步：如图7所示，采集网点数据，建立实际尺寸控制网
采用高精度测量仪(本实施例为：全站仪。)采集各个网点之间的网点数据，网点数据包括：角度、平距、高差数据，对于各个网点的平面坐标，一般采用边角网、闭合导线进行数据采集；对于各个网点的高程数据，通常，通过高精度的水准仪和三角高程测量方法采集；数据采集完成后，需要在计算机上用专业的平差软件进行整体平差，以得到各个网点的平差坐标，精度要求须满足大型海洋钢结构物的施工精度要求。然后，再在计算机AutoCAD软件中，输入各个网点的平差后的三维坐标，建立尺寸控制网。
第三步：如图8所示，建立大型海洋钢结构物主要控制节点的三维理论控制模型
根据图纸和相关的划片方案，建立大型海洋钢结构物的三维理论控制模型；该三维理论控制模型建立的步骤：
1.根据大型海洋钢结构中主要节点的空间相对位置关系，在计算机AutoCAD软件中，画出大型海洋钢结构物底层、顶层线形框架以及连接两层之间的导管中心线的主体结构图；
2.再根据各层位置关系依次画出中间各层的线形框架图；
3.画出大型海洋钢结构主要节点之间的附属结构线形图，并把大型海洋钢结构物中心线上前后两个控制点、中心线外桁架上的控制点以及节点控制点在图中标识出来。
第四步：如图9所示，将实际尺寸控制网与大型海洋钢结构物三维理论控制模型进行关联
(1)利用第二步中得到的实际尺寸控制网，在设定的网点上架设测量仪(本实施例：为全站仪)；
(2)采用后方交会的方法设站，并测量在第三步中已得到的大型海洋钢结构物中心线上已标识的前后两个主要控制点的实际坐标，以及结构物中心线外桁架上的任意一个控制点坐标，导出作业，并在计算机中生成大型海洋钢结构物三维理论控制模型、控制点；
(3)在计算机的AutoCAD软件中，通过点对齐和旋转坐标系的方法，将大型海洋钢结构物模型中心线标识的两个控制点与实测点对齐；
(4)再次旋转坐标系，将大型海洋钢结构物模型中心线外桁架上标识的另一控制点与实测点对齐；至此，三维理论控制模型与实际尺寸控制网关联 成功，且两者处于同一坐标系内；
(5)比较大型海洋钢结构物实测坐标与理论坐标的差值，即可控制大型海洋钢结构物尺寸与位置；其中，大型海洋钢结构物的任意节点都有其理论坐标。
第五步：进行网点高程监控及大型海洋钢结构物的沉降监控
在整个施工过程中，由于地基沉降和温差、焊接影响，整个尺寸控制网和大型结构物的整体水平、垂直相对位置关系会有微小变化，为了维持二者之间精确的位置关系，必须在前期重复前四步，直到二者的相对位置关系稳定下来。
上述计算机、全站仪、水准仪、三角高程测量方法为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。