CRTSⅡ型軌道板制板中張拉橫梁和油缸的定位調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)

蔣中興，黃 軍

(中鐵十二局集團(tuán)有限公司 第三工程公司，太原 030024)

張拉橫梁和油缸安裝是板場(chǎng)建廠過(guò)程中的首個(gè)難點(diǎn)，《京滬高速鐵路CRTSⅡ型軌道板制造工序質(zhì)量控制手冊(cè)》要求，張拉過(guò)程同端千斤頂位移差<2 mm，兩端千斤頂位移差<4 mm。一對(duì)張拉橫梁形成長(zhǎng)67.2 m、寬8.6 m的大矩形，此矩形不能發(fā)生扭曲，油缸的前進(jìn)方向必須與張拉橫梁完全垂直，步進(jìn)一致。據(jù)此，研發(fā)了張拉橫梁和油缸定位調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)。

1 張拉橫梁和油缸定位調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)

1.1 測(cè)量坐標(biāo)系的確定

因張拉橫梁必須與預(yù)制池的中軸線垂直，而一對(duì)張拉橫梁與油缸的軸線構(gòu)成矩形關(guān)系。為此將儀器和后視棱鏡分別精確架設(shè)在中軸線的兩頭，將儀器瞄準(zhǔn)后視棱鏡后，儀器水平角設(shè)為0°00′00″，從而建立以中軸線為X坐標(biāo)軸的測(cè)量坐標(biāo)系統(tǒng)，采用以線控點(diǎn)的方法進(jìn)行張拉橫梁和油缸的精密定位。

1.2 張拉橫梁的精密定位

張拉橫梁的幾何尺寸相對(duì)龐大，一對(duì)張拉橫梁形成長(zhǎng)67.2 m、寬8.6 m的大矩形。在制板時(shí)，兩端張拉橫梁拉緊的預(yù)應(yīng)力筋要保持在一個(gè)水平面上，以防預(yù)應(yīng)力筋放張時(shí)引起軌道板的彎曲變形。

高度調(diào)整:首先在一個(gè)張拉橫梁選定中間和兩端掛預(yù)應(yīng)力筋的扣槽，其次選取另外一個(gè)張拉橫梁中間和兩端的預(yù)應(yīng)力筋的三個(gè)扣槽，而后采用0.3 mm/km的高精度電子水準(zhǔn)儀對(duì)六個(gè)扣槽進(jìn)行高程測(cè)量，其中的最高點(diǎn)作為基準(zhǔn)高程，其它五個(gè)點(diǎn)的高程通過(guò)在張拉橫梁下墊鋼板調(diào)整至基準(zhǔn)高程即可。

平面調(diào)整:在一個(gè)張拉橫梁上，采用 KUS1配合TK1/TK2工裝分別放置在距張拉橫梁中心3 m處的兩側(cè)，通過(guò)手薄控制全站儀雙盤(pán)位觀測(cè)TK1/TK2的圓弧與豎線的交叉點(diǎn)的三維坐標(biāo)，采用手薄中自主開(kāi)發(fā)的調(diào)整軟件對(duì)X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)進(jìn)行比較，X坐標(biāo)差和Y坐標(biāo)差即為調(diào)整量，調(diào)整張拉橫梁使調(diào)整量 <0.5 mm即為合格。采用同樣的辦法將另一個(gè)張拉橫梁調(diào)整至合格。然后再通過(guò)全站儀對(duì)邊測(cè)量的功能，測(cè)量一對(duì)張拉橫梁測(cè)量點(diǎn)位形成的交線是否一致(矩形的對(duì)角線)，檢核一對(duì)張拉橫梁構(gòu)成的矩形偏差。

1.3 油缸的精密定位

事先請(qǐng)油缸制造單位在每個(gè)油缸圓柱體的表面標(biāo)出軸線方向。定位時(shí)在每個(gè)油缸表面軸線的兩頭各放置TK2半反射片工裝，使半反射片中心豎線與標(biāo)志線重合，半反射片中心豎線與標(biāo)志線緊貼部為測(cè)量點(diǎn)位。通過(guò)手薄控制全站儀雙盤(pán)位觀測(cè)這兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)位的三維坐標(biāo)，采用手薄中自主開(kāi)發(fā)的調(diào)整軟件對(duì)Y坐標(biāo)和Z坐標(biāo)進(jìn)行比較，Y坐標(biāo)差和Z坐標(biāo)差即為調(diào)整量，調(diào)整油缸使調(diào)整量<0.5 mm即為合格。其他三個(gè)油缸調(diào)整方法相同。

2 系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 測(cè)量基準(zhǔn)

如圖1所示，張拉橫梁為直線框架結(jié)構(gòu)，利用圖中所示的TK1半反射片合作目標(biāo)，比較容易準(zhǔn)確確定測(cè)量位置。而圖2所示的油缸為圓柱體結(jié)構(gòu)，沒(méi)有直接表示軸線方向的特征點(diǎn)。

圖1 張拉橫梁與測(cè)量合作目標(biāo)

為了確定油缸圓柱體軸線方向，先請(qǐng)油缸制造單位在圓柱體表面標(biāo)出軸線方向，然后在圖2所示的TK2半反射片中心與標(biāo)志線重合，標(biāo)定油缸測(cè)量位置。

2.2 測(cè)量與調(diào)整步驟

圖2 油缸與測(cè)量合作目標(biāo)

在圖3中，點(diǎn) A1，A2，A3，B1，B2，B3 為張拉橫梁的高程測(cè)量點(diǎn);點(diǎn) Z1-1，Z1-2，Z1-3，Z2-1，Z2-2，Z2-3 為張拉橫梁的平面測(cè)量點(diǎn);而油缸的平面與高程的測(cè)量點(diǎn)顯示在油缸上。

圖3 張拉橫梁、油缸測(cè)量方法與測(cè)量點(diǎn)位示意

1)張拉橫梁的高度調(diào)整

采用0.3 mm/km的高精度電子水準(zhǔn)儀首先對(duì)A1，A2，A3，B1，B2，B3 進(jìn)行高程測(cè)量，選取其中的最高點(diǎn)作為基準(zhǔn)高程，其它五點(diǎn)的高程通過(guò)在張拉橫梁下墊鋼板調(diào)整高程至基準(zhǔn)高程。

2)張拉橫梁的平面調(diào)整

將NET05全站儀架設(shè)在中軸線上，嚴(yán)格進(jìn)行對(duì)中整平，后視中軸線另一端的棱鏡，把水平角設(shè)為0°00′00″，確定測(cè)量坐標(biāo)系;

將專用的精密反射片工裝TK1或TK2分別設(shè)在Z1-1，Z1-2，Z1-3，Z2-1，Z2-2，Z2-3 點(diǎn)上;

通過(guò)儀器測(cè)量 Z1-2，Z2-2點(diǎn)，將其位置調(diào)整至與中軸線重合;

通過(guò)手薄控制全站儀雙盤(pán)位測(cè)量Z1-1，Z1-3兩個(gè)點(diǎn)，手薄軟件通過(guò)比較X坐標(biāo)差和Y坐標(biāo)的絕對(duì)值差可以自動(dòng)計(jì)算調(diào)整量(如圖4)，調(diào)整張拉橫梁使調(diào)整量<0.5 mm;

同理，測(cè)量Z2-1，Z2-3兩個(gè)點(diǎn)，將測(cè)量數(shù)據(jù)輸入張拉橫梁調(diào)整軟件中，計(jì)算出調(diào)整量，調(diào)整張拉橫梁使之調(diào)整量<0.5 mm;

通過(guò)對(duì)邊測(cè)量，測(cè)量出 Z1-1，Z2-3的距離，Z1-3，Z2-1的距離，兩個(gè)距離之差<1 mm。

圖4 橫梁調(diào)整量提示

3)油缸測(cè)量調(diào)整

從每個(gè)油缸中線上選取兩個(gè)端點(diǎn)，將精密反射片工裝TK2設(shè)在兩個(gè)點(diǎn)上。通過(guò)手薄控制全站儀高精度測(cè)量反射片，手薄軟件可自動(dòng)計(jì)算出油缸的調(diào)整量。因?yàn)橛透讖埨臅r(shí)候要求在2 mm以內(nèi)，所以油缸的調(diào)整量要求在1 mm以內(nèi)為合格。

油缸的設(shè)計(jì)步長(zhǎng)范圍為20 cm。張拉時(shí)油缸處于0位，測(cè)量其張拉橫梁的位置，要求中心不能超過(guò)1 mm;油缸張拉橫梁至10 cm，測(cè)其張拉橫梁的位置，要求中心在1 mm之內(nèi);再次調(diào)整油缸張拉橫梁至20 cm處，測(cè)量張拉橫梁的位置，要求限差在1 mm以內(nèi)。如果上述都符合要求，張拉橫梁調(diào)整完畢，可以焊接緊固。

3 結(jié)語(yǔ)

半反射片TK1/TK2獨(dú)特工裝主要是應(yīng)用于無(wú)法在測(cè)量物上架設(shè)棱鏡的情況。采用TK1/TK2半反射片獨(dú)特工裝應(yīng)用于廠房的張拉橫梁和油缸定位，這與其他板場(chǎng)采用強(qiáng)制對(duì)中桿架設(shè)在張拉橫梁或油缸上具有選擇測(cè)量點(diǎn)位方便、準(zhǔn)確、全站儀測(cè)量精度高、省時(shí)、省力等優(yōu)點(diǎn)。

編制專用的調(diào)整量計(jì)算軟件，可以根據(jù)全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示張拉橫梁、油缸的調(diào)整量，指導(dǎo)張拉橫梁、油缸迅速調(diào)整到位。

快速調(diào)整張拉橫梁定位、油缸定位的調(diào)測(cè)系統(tǒng)，可以提高功效，節(jié)省施工時(shí)間。這為以后類似工程提供了一定的經(jīng)驗(yàn)，不依賴國(guó)外技術(shù)，在國(guó)內(nèi)有自己的一套安裝理論和經(jīng)驗(yàn)。

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)(2007)85號(hào) 客運(yùn)專線無(wú)砟軌道鐵路工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行規(guī)定［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007.

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