斜拉桥施工中索导管的定位技术是关系到斜拉索挂锁质量以及成桥质量的关键技术.拉索是连接主塔和主梁的重要组成部分，索导管是将缆索两端分别锚固在主塔和主梁上的重要构件[1].索导管锚固点所在锚固区是索塔受力最为复杂的区域，该位置的安装施工影响着整个桥梁和索塔的安全[2-3].为了防止缆索与索导管管口发生摩擦而损坏缆索，影响工程质量，保证对称主塔两侧的各斜拉缆索位于同一设计平面上，防止锚固点偏心而产生的附加弯矩超过设计允许值，对索导管顶口和底口中心的三维空间坐标位置提出了很高的精度要求.在斜拉桥的施工中，索导管的定位是一项精度要求最高、工作难度最大、对成桥质量影响显著的测量工作[4].

斜拉桥主塔索导管定位施工属于高空作业，施工空间狭小，传统的索导管定位技术主要有利用安装劲性骨架、设计点坐标转换和安置钢内导管等方式.安装劲性骨架的方法是将索导管的定位间接的转变为对劲性骨架的定位，从而增加了定位的可操作性[5-6].设计坐标点转换是将索导管出口点坐标推算到索导管实体上，对实体点进行直接放样[7].安置钢内导管是利用安装一根钢内导管，直接对索导管的出口点坐标进行放样[8-9].但是传统的索导管定位方法都会由于现场施工环境、构件加工精度以及结构的变形等不可避免的因素而产生对索导管定位精度的影响.虽然利用钢内导管的方法对出口点坐标直接放样可以有效的避免一些制造误差等因素带来的精度问题，但对于钢主塔索导管锚固点的定位，由于锚固点位于钢塔内部而无法利用钢内导管的方式直接放样.本文提出利用摄像测量原理[10-12]，通过将摄像机应用到钢斜拉桥索导管定位中来，可以有效地测定索导管锚固点的三维坐标，从而有效的调整索导管的空间位置，并将本方法应用到一座钢斜拉桥施工中来对此方法进行验证.

1 摄像测量在索导管定位中的应用原理

1.1 摄像测量的基本原理

摄像测量是利用摄像机、照相机拍摄的图像得到目标位置的空间三维坐标信息，目标与图像之间的成像模型是摄像测量学的基础[13].成像模型类似于人的双眼观察事物在脑中成像的原理，是一种人造立体视觉效果.根据像片上的一个像点只能确定目标的方位，而无法得到具体的空间位置，但是有两个以上同名像点的配合就可以通过后方交会准确得到目标的空间坐标信息.

1.2 摄像测量在索导管定位中的应用技术

摄像测量在索导管定位中的原理如图1所示.图中，A点为摄像机的镜头中心，B点为索导管锚固点，C点为索导管的底口中心，D点为投射板上反光贴的中心(索导管延伸点).在索导管的顶口位置要放置一块与索导管内径相同的环形法兰盘，且要求将环形法兰盘内径，R1设计成与摄像机镜头外径，R2大小一致，如图2所示，方便摄像机能安装到法兰盘上采集数据.

  

图1 索导管定位原理图Fig.1 Schematics of positioning of stay cable guide tubes

  

图2 法兰盘示意图Fig.2 The schematic view of flange

索导管初步安装定位后，将法兰盘放置在钢主塔索导管中并使得法兰盘与索导管顶口边缘平齐，接下来将摄像机安装到法兰盘上，此时摄像机的圆心点与索导管理论锚点(索导管顶口中心)重合.加工投射板如图1所示，在投射板上安装反光贴，通过调节摄像机的焦距使得摄像机镜头通过索道管能够清晰拍摄到投射板上反光贴的位置，并使得镜头中心焦点与反光贴中心位置重合，如图3所示为镜头中心焦点位置，此时地面投射板上反光贴中心点、索道管底口中心点以及锚固点三点共线.索道管底口中心坐标C点可通过安置钢内导管的方式直接测定，投射板上反光贴中心坐标D点可在地面直接测定，通过共线方程可以求得索道管锚固点坐标值.推算得到的索导管锚固点坐标与设计值进行求差值，得出锚固点调整值，依据调整值对索导管锚固点进行精调定位，重复以上步骤直到锚固点坐标安装精度符合规范要求.

  

图3 相机镜头中心焦点示意图Fig.3 The schematic view of central focus of the camera lens

1.3 索导管锚固点坐标解算数学模型

根据计算所给的调整值对索导管进行定位精调，最终得到的定位精度如表3所列.

以表1数据为起算数据，根据式(5)计算钢塔索导管锚固点坐标，并与设计值求差值得出索导管锚固点调整值如表2所列.

 

(1)

根据共线方程：

9月25日，水利部机关及在京直属单位第21届离退休干部运动会在京举办。水利部党组副书记、副部长矫勇宣布运动会开幕，水利部党组成员、副部长刘宁致词，水利部党组成员刘雅鸣主持开幕式。

 

(2)

根据式(5)可得出索导管锚固点坐标B(U,V,W).

 

(3)

 

(4)

DONG Hao, WANG Qi, PENG Yong-han, LI Ling, LU Chao-yue, SHEN Rong, GAO Xiao-feng

通过表3可以看出通过该方法对索导管定位，其精调后的锚固点定位精度均达到±4 mm以内，根据规范[14]，锚固点空间位置的三维允许偏差为±10 mm，所以该方法定位精度满足规范要求，具有较好的可行性.该方法是利用摄像测量技术通过在地面直接测设投射点和索导管底口中心点坐标逆推索导管锚固点坐标，简单、易行，在实际施工中可操作性强.

将式(3)～(4)代入到式(2)中得到锚固点的计算式:

（七）切实提高疫病防控水平 畜牧业发展的成败在于防疫，加强疫病防控是推进畜牧业发展的保障，要牢固树立“以防为主”的观念，扎实抓好畜牧疫病防控这一基础性、关键性工作。

 

(5)

由向量关系得到：

2 工程实例

根据某斜拉桥实测索导管安装精调数据，并将其索导管安装数据依照本文所给出的方法进行处理来精调索导管位置.本工程高程、坐标系分别采用1985国家高程系统和1954北京坐标系统，实测钢塔索导管出口点坐标、延伸点坐标(即投射板反光贴中心点坐标)以及索导管的长度值如表1所列，作为计算钢塔索导管锚固点坐标的已知数据.

6.加强队伍能力建设，提升干部综合素养。改革发展的任务越艰巨，越需要坚持以人为本，锤炼一支政治过硬、作风优良、业务精湛、团结进取的财产行为税干部队伍，这是全面完成各项工作任务、开创新时代财产行为税工作新局面的重要保障。主要是提高干部队伍的“三种能力”。

 

表1 钢塔索导管实测坐标

 

Tab.1 Coordinate of actual measurement for stay cable guide tubes of steel m

  

索导管编号出口点坐标延伸点位坐标X1Y1Z1X2Y2Z2索导管长度L1#0．6240．035125．7660．768-36．11185．2614．2752#0．6330．158128．8840．822-41．85585．3413．9953#0．6370．202131．6270．892-47．80785．2053．4954#0．6380．169134．9970．953-53．48085．2983．3055#0．6320．087138．4651．082-60．03785．0842．9856#0．620-0．065141．3810．964-65．29285．0402．5457#0．617-0．249144．1011．175-71．27584．9782．4158#0．609-0．493146．6900．771-76．65984．9142．4659#0．604-0．702148．8860．172-81．79784．8652．21510#0．623-1．067151．7510．670-87．47684．8182．115

设L1为C点到D点的距离，则

在图1中，已知C(X1,Y1,Z1)、D(X2,Y2,Z2)两点的三维空间坐标，B(U,V,W)是待求点索导管锚固点坐标，索导管的长度为已知数据L，而且B、C、D三点共线，根据共线方程可确定B点的坐标.

鉴于此，笔者对倒置A2/O工艺系统的硝化效果、反硝化脱氮效果和反硝化除磷效果进行了分析，探讨进一步提高脱氮除磷效果的潜力，旨在为污水厂的生产运行提供理论参考和技术支持。

 

表2 钢塔索导管锚固点计算值

 

Tab.2 Calculation values of anchoring points for stay cable guide tubes of steel m

  

索导管编号锚固点坐标(设计值)锚固点坐标(计算值)锚固点调整值UVWUVW△U△V△W1#0．6002．931128．9700．6132．881128．9560．013-0．032-0．0142#0．6002．955131．7700．6212．932131．7590．021-0．023-0．0113#0．6002．740134．0700．6242．714134．0560．024-0．026-0．0144#0．6002．639137．2700．6242．594137．2430．024-0．045-0．0275#0．6002．345140．4700．6152．319140．4470．015-0．026-0．0236#0．6001．896143．0700．6101．861143．0450．010-0．035-0．0257#0．6001．641145．6700．6021．607145．6460．002-0．034-0．0248#0．6001．475148．2700．6051．421148．2430．005-0．054-0．0279#0．6001．072150．2700．6131．037150．2580．013-0．035-0．01210#0．6000．652153．0700．6220．605153．0460．022-0．047-0．024

 

表3 索导管定位精度值

 

Tab.3 The positioning precision values of stay cable guide tubes m

  

索导管编号1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#锚固点精调后精度△U2231034003△V-1020-11210-1△W00-102-23-212

但是由于实际条件的限制，本文的工程实例中所用到的摄像机只是普通的摄像机、照相机，会存在镜头畸变而产生图像失真问题[15]，如果能够采用专业的摄影测量型相机，或者对普通的摄像机、照相机进行标定，则会对索导管延伸点的定位精度得到一个大的提升，可用于精度要求更高的大型桥塔索导管定位系统中，满足更高的定位精度，实现更好的成桥状态.

3 结论

基于摄像测量技术的原理，针对一座钢斜拉桥索导管的实际安装施工，通过现场实测索导管锚固点延长点在投射板上的实际坐标，以及索导管出口点中心坐标，进而依据摄像测量所推导出的计算公式反算出索导管锚固点坐标，对索导管的空间位置进行调整，试验结果表明：

1) 利用该方法可以实现对索导管的精确定位，索导管定位安装完成后锚固点的安装精度均在±4 mm以内，满足规范要求.

川贝母对哮喘模型小鼠气道炎症及ERK/MAPK信号通路的影响 …………………………………………… 张羽飞等（3）：343

2) 该方法在实际操作中可应对复杂的施工环境，突破传统安装定位手段的局限性，实现索导管的高精度定位安装.

此外，在利用该方法之前针对相机做专业的标定，抑或者配合使用专业的、高精度的摄影测量相机，可用于精度要求更高的桥梁索导管安装施工中.

参考文献：

[1] 叶华文,李翠娟,徐勋,等.独斜塔斜拉桥预应力索塔锚固区模型试验研究[J].西南交通大学学报,2014,49(1):52-58.

[2] 徐广民,刘炎海,蔺鹏臻,等.三索面斜拉桥索塔锚固区的应力场分析[J].兰州交通大学学报,2008,27(4):33-36.

[3] 陈兴冲,赵霆,刘尊稳,等.铁路矮塔斜拉桥索塔锚固区局部应力分析[J].兰州交通大学学报,2012,31(3):1-4.

[4] 兰其平,程海琴.武汉二七长江大桥桥塔索道管精密定位方法[J].桥梁建设,2012,42(1):14-18.

[5] 杨辉,田世宽.斜拉桥索导管精密定位的一种方法[J].工程勘察,2017(1):69-73.

[6] 李俊,张海龙,刘昌国,等.斜拉桥索导管的施工监控[J].华中科技大学学报(城市科学版),2003,20(1):54-57.

[7] 曹明明,唐清宽,韩洋洋.采用钢内导管的斜拉桥索导管精确定位技术研究[J].世界桥梁,2015(5):36-39.

[8] 狄谨,周绪红,游金兰,等.钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能[J].中国公路学报,2007,20(4):48-52.

[9] 汪水清,刘爱林.安庆长江铁路大桥主桥上部结构施工关键技术[J].桥梁建设,2013,43(2):33-39.

[10] 王伟,于之靖,郭寅,等.多摄像机空间交会动态测量中遮挡问题的研究[J].光学学报,2014,34(4):169-174.

[11] ALEXIADIS D S,ZARPALAS D,DARAS P.Real-time,full 3-D reconstruction of moving foreground objects from multiple consumer depth cameras[J].IEEE Transactions on Multi-media,2013,15(2):339-358.

[12] 于起峰,尚洋.摄像测量学简介与展望[J].科技导报,2008,26(24):84-88.

[13] 于起峰,尚洋,伏思华,等.大型结构变形及形貌摄像测量技术研究进展[J].实验力学,2011,26(5):479-490.

[14] 中华人民共和国交通部.公路工程质量检验评定标准:JTJ 071-1998[S].北京:人民交通出版社,2004.

[15] 孟国强,郑锐.基于激光摄影测量方法的地铁限界检测系统研究[J].兰州交通大学学报,2013,32(4):5-9.