《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》属于固定建筑物中的桥梁建造技术领域，特别是钢结构桥梁中的曲线线形钢塔柱曲线控制方法。

钢结构产品符合环境保护和资源再次利用的需要，具有强度高、自重小、抗震性能好、施工速度快、地基费用省、工业化程度高、外形美观等一系列优点，许多重大工程中广泛采用了钢结构，均取得了一定的成就。尤其是美国、日本等发达国家，在大型、特大型桥梁建设中，除钢箱梁采用钢结构外、桥塔大多也采用钢结构，既提高了桥梁的美感、缩短了桥梁的建设工期，又产生了巨大的经济效益及社会效益。21世纪近半个世纪以来，在日本等国外发达国家，陆续建造许多桥梁钢塔柱，其线形均为直线形或折线形。直线形和折线形的桥梁钢塔柱尽管可以满足实用要求，但其美观度不够，给作为城市一大景观的桥梁留下了不小的遗憾。

截至2006年6月，中国桥梁建设取得了巨大成就，一大批结构新颖、科技含量较高的大型桥梁使天堑变通途。但在南京三桥以前，中国的大型悬索桥、斜拉桥桥塔均采用钢筋混凝土结构。对采用钢结构的桥塔，这一标志国际桥梁建设的高尖技术在中国尚是一个空白，而曲线形钢塔在世界范围内也从未建过。

从技术角度来说，由于钢塔结构形式复杂、焊缝密集、几何精度要求极高，而且曲线钢塔在世界上也无先例可借鉴，因此，如何保证大尺寸钢塔柱的曲线线形是曲线形钢塔柱建造的重大难题。

图1为组成《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》钢塔柱的节段箱体中板单元划分示意图。

图2为该发明中组成钢塔柱的箱体节段结构示意图。

图3为该发明箱体节段组装时变形控制约束情况示意图。

图4为该发明中组成钢塔柱的箱体节段构成结构示意图。

图5为该发明中钢塔柱示意图。

2017年12月11日，《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》获得第十九届中国专利优秀奖。

《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》所述的一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱，其钢塔柱由若干呈曲线的钢塔节段连接而成，且该节段曲线线形与其在钢塔柱整体所处位置的曲线线形相对应。

所述的钢塔节段中，板厚方向内外壁板单元（13、9）和内外腹板单元（11，10）呈弧形曲线；板宽方向两侧的侧壁板单元（8）呈弧形曲线，且与内外壁板、内外腹板的曲线相匹配；同时该弧形曲线与其在钢塔柱整体所处位置的曲线线形相对应。

所述的钢塔节段由内壁板单元（13）、内腹板单元（11）、外壁板单元（9）、外腹板单元（10）和两侧的侧壁板单元（8）、横隔板单元（12）构成；内壁板单元（13）与内腹板单元（11）之间以及外壁板单元（9）与外腹板单元（10）之间用横隔板单元（6）和四个角壁板单元（7）连接，内、外腹板单元之间用横隔板单元（12）连接，侧壁板单元（8）与内壁板单元（13）、内腹板单元（11）、外壁板单元（9）、外腹板单元（10）焊接后形成箱体。

上述除角壁板单元外，其余的板单元均由钢板上焊接加劲肋（构成板块）后对接构成（形成单元）。

一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱的曲线控制方法，其板单元制作时采取以下措施保证曲线线形：

（1）对板厚方向带曲线的内外壁板、内外腹板，采取了门切机下料工艺，在组装板块时，利用带曲线的胎型及自重确保曲线线形要求；（2）对内外壁板、内外腹板上的纵肋，采用门切机下料且用顶弯机顶出所需的弧形曲线；（3）对板宽方向带圆弧的侧壁板，利用数控切割机直接切割出弧线形，对其上的纵肋，在组装时直接按线装出弧线。

该发明曲线控制方法，其在组装时采取以下措施保证曲线线形：

（1）塔柱节段箱体的壁板和腹板单元的板块，在纵向加劲肋组装、焊接时设计制作了组装及焊接变形控制胎架，该胎架设置了纵向曲线和横向反变形，并且周边施以刚性固定；（2）在板块对接成板单元、板单元组装成块体、块体组装成箱体的整个过程中，所用的组装、焊接胎架全部按照塔柱曲线线形设计制做，使整个生产过程中的曲线线形都在控制之中。

该发明被使用在南京长江三桥钢塔柱制造中。由于钢塔结构复杂，组成零件多，壁板和腹板厚度较大，且焊缝密集（共有32条坡口角焊缝及多条隔板角焊缝）、几何精度要求极高，对曲线钢塔的制造，国内外又无经验可循，经反复研究分析，除了采取该发明措施外，还采用了如下控制技术：

1、研究确定了较为合理的钢塔节段防止和减小焊接变形的总体制造工艺方案。

如附图1和2所示，分别给出了组成钢塔节段的箱体中板单元和块体划分示意。箱体由内外块体、侧壁板板单元（8）、中间横隔板（12）和锚箱构成，而块体则是由壁板单元（9、13）、腹板单元（10、11）、角壁板和（7）边侧横板单元（6）构成。而内、外壁板单元由两个板块对接构成；内、外腹板由三块板块焊接成；由内、外块体、两个侧壁板、中间横隔板、锚箱构成箱体。

2、根据曲线塔段结构形式，对组成塔段的壁板、腹板及纵肋，采取了合理可行的曲线成型和控制技术：

a. 对板厚方向带曲线的内外壁板、内外腹板，采取了门切机下料工艺，在由板（1）组装板块（2）时，利用带曲线的胎架及自重确保曲线要求；而对其上的纵肋，采取了门切机下料、用顶弯机顶出曲线的工艺。

b. 对板宽方向带圆弧的侧壁板，采用了数控切割机下料工艺，直接下出弧线形；对其上的纵肋，在组装时直接按线装出弧线。

3、研究设计了带有曲线线形的板块组焊、板单元组焊、块体组焊、箱体组焊专用胎架，使整个生产过程中的曲线线形能得以控制。图3所示，组装时的工装包括保持角部直角角度的马板（14）、控制竖向和横向变形的竖向支撑（15）和横向支撑（16），外部有专用胎型（17）。

钢塔柱节段的壁板、腹板板块，在纵向加劲肋组装、焊接时，设计制作了组装及焊接变形控制胎架，该胎架设置了纵向曲线和横向反变形，并且周边施以刚性固定；在板块对接成板块单元（3）、板单元组装成块体（4）、块体组装成箱体（5）的整个过程中，所用的组装、焊接胎架全部按照塔柱曲线线形设计制做，使整个生产过程中的曲线线形都在控制之中。

4、采用合理、可行的焊接工艺、焊接顺序等，减小甚至消除焊接变形对曲线线形的影响。图4给出了箱体节段的制作示意图。

根据塔柱线形、结构特点及焊缝焊接要求，对焊缝坡口形式、坡口大小等进行了设计，并根据综合分析研究，确定了块体、箱体的焊接顺序和每道焊缝的填充量，对曲线线形的控制起到了重要作用。

合理优化钢塔节段在制造过程中板块、板单元、块体、箱体的焊接工艺，对焊接变形控制起到了较好效果。如：对板块纵肋焊接，通过试验，最终选择平角位的双嘴头C02气体保护焊对称施焊纵肋工艺，既可提高生产效率，又有利于保证纵肋的垂直度要求；考虑到壁板、腹板厚度较大，为了减小对接产生的角变形，其板单元对接时采用了埋弧自动焊双面焊工艺，坡口设计为不对称坡口，施焊时，先焊大坡口面、后焊小坡口面；对块体、箱体焊缝均采用在内外约束状态下的C02气体保护焊对称、同方向、同步焊接工艺，只是在块体时，焊缝金属填充量只完成1/2，以避免过大的焊接变形使得块体难以修整而影响箱体组装。

具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法专利目的

《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》的目的是提出一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线线形控制方法，以解决桥梁建设中具有大尺寸曲线钢塔柱制造过程中曲线线形控制技术，以确保建成的钢塔柱整体曲线线形保持连续和美观。

具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法技术方案

具体的说，一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱的曲线控制方法，其板单元制作时采取以下措施保证曲线线形：

（1）对板厚方向带曲线的内外壁板、内外腹板，采取了门切机下料工艺；（2）对内外壁板、内外腹板上的纵肋，采用门切机下料且用顶弯机顶岀所需的弧形曲线；（3）对板宽方向带圆弧的侧壁板，用数控切割机直接切割出弧线，对其上的纵肋，在组装时直接按线装出弧线。

《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》曲线控制方法，其在组装时采取以下措施保证曲线线形：

（1）塔柱节段的板块，在纵向加劲肋组装、焊接时设计制作了组装及焊接变形控制胎架，该胎架设置了纵向曲线和横向反变形，并且周边施以刚性固定；（2）在板块对接成板单元、板单元组装成块体、块体组装成箱体的整个过程中，所用的组装、焊接胎架全部按照塔柱曲线线形设计制做，使整个生产过程中的曲线线形都在控制之中。

具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法改善效果

《具有曲线线形的桥梁钢塔柱曲线控制方法》采用曲线形钢塔柱的最大优点是美观，符合城市桥梁的景观要求，而合理的曲线线形控制技术是保证实现设计意图的关键。通过采取必要的钢塔零部件曲线制造及焊接变形控制技术，顺利地完成了世界第一曲线钢塔的制造任务，为曲线钢塔的制造积累了丰富经验。

利用该发明技术建造的南京三桥采用顶天立地的“人”字形钢索塔，总高215米，上塔柱全部采用钢结构，钢塔柱高178.696米，钢塔柱截面为切角矩形结构，钢塔柱由21个节段组成，节段间采用端面金属接触及摩擦型高强螺栓连接并用的接头形式。在世界上首次采用曲线钢塔形式（塔柱外侧半径为720米的圆弧曲线），造型新颖美观。

1、一种具有曲线线形的桥梁钢塔柱的曲线控制方法，其特征是构成曲线钢塔柱的板单元制作时采取以下措施保证节段曲线线形：

（1）对板厚方向带曲线的内外壁板、内外腹板，采取了门切机下料工艺，利用带曲线的专用组装胎架及自重确保曲线要求；（2）对内外壁板、内外腹板上的纵肋，采用门切机下料、用顶弯机顶出所需的弧形曲线；（3）对板宽方向带圆弧的侧壁板，利用数控切割机直接切割出弧形曲线，对其上的纵肋，在组装时直接按线装出弧线；并且组装时采取以下措施保证曲线线形：

（1）塔柱节段箱体的壁板、腹板板块，在纵向加劲肋组装、焊接时设计制作了组装及焊接变形控制胎架，该胎架设置了纵向曲线和横向反变形，并且周边施以刚性固定；（2）在板块对接成板单元、板单元组装成块体、块体组装成箱体的整个过程中，所用的组装、焊接胎架全部按照塔柱曲线线形设计制做，使整个生产过程中的曲线线形都在控制之中。

用最简单的话来说：拉RGB曲线是改变亮度，拉CMYK曲线是改变油墨。

下面说得详细些，新手可能需要这方面的知识。

（1）RGB曲线

它的横坐标是原来的亮度，纵坐标是调整后的亮度。在未作调整时，曲线是直线形的，而且是45°的，曲线上任何一点的横坐标和纵坐标都相等，这意味着调整前的亮度和调整后的亮度一样，当然也就是没有调整。

如果你把曲线上的一点往上拉，它的纵坐标就大于横坐标了，这就是说，调整后的亮度大于调整前的亮度，也就是说，亮度增加了。

“曲线”对话框还显示你所调整的点的“输入”、“输出”值，它们实际上就是横坐标和纵坐标。上图“输入”（即横坐标，调整前的亮度）是127，“输出”（即纵坐标，调整后的亮度）是154，意味着把亮度由127提高到154。亮度的取值范围是0～255，由于曲线的连续性，不仅这个点升高了，它左边的点（原来亮度为0～127）和右边的点（原来亮度为127～255）也升高了，这就是说整个画面的亮度都提高了。

曲线下面有两个滑块，在你忘记曲线的明暗方向时提醒你。黑滑块在左边，白滑块在右边，表示左边暗，右边亮。

曲线的左端点代表黑场，假如你把这个点提高，头发、眼珠等黑颜色就会变亮；你把这个点向右拉（现在无法再把它降低），阴影会变得更黑，甚至发焦，但当画面黑场不足时，用这个办法可以加深黑场。

曲线的右端点代表白场，假如你把这个点降低，高光就会变暗，鼻尖、眉弓等处的反光就会变成灰色，这一般是不采用的；假如你把这个点向左拉（它已经无法再升高），接近高光的亮颜色就会变成高光，当画面亮调灰暗无力时，这是一个办法。

可以调节的是4条曲线：RGB（总亮度）、R（红）、G（绿）、B（蓝）。当调节总亮度不能如愿时，你就要调节三原色。要知道RGB图像的颜色是由红、绿、蓝三原色组成的，还要知道改变每种原色的亮度对总的颜色有什么影响。这很容易，随便打开一幅RGB图，随便调节三原色曲线，你就会明白它们的作用。在有了足够的调色经历后，你要具备这样的条件反射：看到任何颜色，都能想象它的三原色组成，比如红润明亮的肤色是由很亮的红、较亮的绿和很暗的蓝组成的。

（2）CMYK曲线

它的横坐标是原来的油墨量，纵坐标是调整后的油墨量，取值范围是0～100。

“油墨量”是个笼统的说法，确切地说，它是网点面积覆盖率，是单位面积的纸被油墨覆盖的百分比。比如青的网点面积覆盖率是70%，意味着在1平方毫米的纸上，有0.7平方毫米被青墨覆盖。油墨覆盖得越多，颜色越深，因此70%的青墨比50%的青墨深，0%完全是白纸（印刷上叫“空白”），100%完全是墨（印刷上叫“实地”）。**墨也是这样。

通常的印刷使用4种油墨——青、洋红、黄和黑，前面3种是颜料三原色，画过画的人都知道它们可以组成丰富的色相，黑是用来增加明暗层次的。因此，在CMYK“曲线”对话框中有5种曲线可调节——CMYK（总墨量）、C（青墨量）、M（洋红墨量）、Y（黄墨量）和K（黑墨量）。

请打开任何一张CMYK图片，调节这些曲线，你立刻会明白每种油墨的增减对画面有什么影响。

对于CMYK要形成这样的条件反射：看到任何颜色都能想象它的四色组成。比如明亮红润的肤色是由较多的洋红、较少的黄、很少或空白的青和黑组成的。照相制版时代的分色工比我们更强，他对CMYK值的想象能精确到5%。把这样一位老人从印刷厂退休职工麻将室拉出来，让他对我们的图1-2a说点什么，他会说亮调的黄居然上了20，太多了。而我们要做的，就是把曲线往下拉。2100433B

材料的疲劳特性曲线有两种：σ-Ν曲线和等寿命曲线 。

测设复曲线时，必须选定其中一个圆曲线的半径，则该被选定半径的曲线称为主曲线，余下曲线称为副曲线，副曲线半径须由主轴线半径及有关测量数据来计算。副曲线测设与单曲线测设相同，复曲线测设常用方法主要有切基线法和弦基线法两种。

复曲线切基线法

切基线法是虚交切基线，只是两个圆曲线的半径不相等。如图1所示主、副曲线的交点为A、B，两曲线相接于公切点GQ点。将经纬仪分别安置于A、B两点，测算出转角α1、α2，用测距仪或钢尺往返丈量A、B两点的距离AB，在选定主曲线的半径R1后，可按以下步骤计算副曲线的半径R2及测设元素。

（1）根据主曲线的转角α1和半径R1计算主曲线的测设元素T1、L1、E1和D1。

（2）根据基线AB的长度|AB|和主曲线切线长T1计算副曲线的切线长T2为：

（3）根据副曲线的转角α2和切线长T2计算副曲线的半径R2（计算至厘米）：

（4）根据副曲线的转角α2和半径R2计算副曲线的测设元素T2、L2、E2、D2。

（5）主点里程计算采用圆曲线主点计算方法。

复曲线弦基线法

如图2所示，设定A(ZY)为曲线的七点，C(GQ)为公切点，JD1、JD2为两交点，目的是确定曲线的终点B，并计算出两曲线的半径和转角。具体测设方法如下：

（1）在A点安置仪器，观测弦切角I1，根据同弧段两端弦切角相等的原理，则得主曲线的转角为：α1=2I1。

（2）设B'点为曲线终点B的初测位置，在B'点放置仪器观测出弦切角I3，同时在切线上B点的估计位置前后打下骑马桩a、b。

（3）C点安置仪器，观测出I2。由2可知，复曲线的转角α2=I2-I1 I3。旋转照准部照准A点，将水平度盘读书配置为：0°00′00″后倒镜，顺时针拨水平角（α1 α2）/2=（I1 I2 I3）/2，此时，望远镜的视线方向即为弦CB的方向，交骑马桩a、b的连线于B点，即确定了曲线的终点。

（4）用测距仪（全站仪）或钢尺往返丈量得到AC和CB的长度，并由此计算主、副曲线的半径R1、R2，得：

（5）由求得的主、副曲线半径R1、R2和测算的转角α1、α2分别计算主、副曲线的测设元素，然后仍按前述方法计算主里程并进行测设。 2100433B