大橋懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工測(cè)量.docxVIP

1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工測(cè)量摘要：本文主要介紹廈門(mén)海滄大橋懸索橋上部結(jié)構(gòu)索鞍、貓道、主纜架設(shè)、索夾定位及鋼箱梁吊裝等施工中的測(cè)量工作、方法及精度控制等。關(guān)鍵詞：廈門(mén)海滄大橋上部結(jié)構(gòu)測(cè)量廈門(mén)海滄大橋懸索橋是跨徑為230+648+230米的連續(xù)三跨全漂浮體系懸索橋，上部結(jié)構(gòu)主要包括：索鞍、貓道、主纜、索夾、鋼箱梁等項(xiàng)目。單側(cè)貓道寬3.6米、承重繩6根，主纜直徑0.57米，由110束索股組成，全橋鋼箱梁為94片，為了使上部結(jié)構(gòu)的施工狀態(tài)最大限度地接近設(shè)計(jì)狀態(tài)，要求測(cè)量精度能滿足施工要求，控制方法得當(dāng)并與施工方法密切配合、準(zhǔn)確快速指導(dǎo)施工。1、上部結(jié)構(gòu)施工對(duì)測(cè)量控制的技術(shù)要求主索鞍座底板軸線相對(duì)于橋軸線偏差

2、限差為10mm,相對(duì)于塔頂軸線偏差限差為10mm,主索鞍座底板高程相對(duì)于塔頂混凝土面偏差限差為l()mm,水平度限差為l()mm；散索鞍座底板中心位置相對(duì)于橋軸線偏差限差為10mm,高程相對(duì)于混凝土面偏差10mm；貓道承重繩的施工，對(duì)其垂度精度要求不高，但為了保證主纜的順利架設(shè)及使每根承重繩均勻受力，要保證貓道面距主纜的間距在1.21.5m之間，每根承重繩的相對(duì)高差小于2cm；要使主纜線型符合設(shè)計(jì)要求，并考慮現(xiàn)有的測(cè)量手段精度及實(shí)際情況，主纜基準(zhǔn)絲垂度的誤差不大于1.5cm。絲股間相對(duì)高差控制在00.5cm之間；索夾位置誤差小于1.0cm；橋面高程調(diào)整要保證橋面平順。2、控制網(wǎng)及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為了上

3、部結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控測(cè)量工作要求，在主橋附近根據(jù)實(shí)際條件加設(shè)了必要的控制點(diǎn)如圖1,并參與全橋GPS控制網(wǎng)復(fù)測(cè)平差，這樣作為上部結(jié)構(gòu)施工測(cè)量的所有控制點(diǎn)都是二等GPS點(diǎn)，精度較高，能滿足施工要求，東、西錨碇附近也各有一個(gè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)，并按二等水準(zhǔn)測(cè)量要求把高程傳遞到各個(gè)二等GPS控制點(diǎn)上作為高程控制點(diǎn)。廈門(mén)海滄大橋施工測(cè)量控制坐標(biāo)采用國(guó)家坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸不與主橋橋軸線一致，為了簡(jiǎn)化計(jì)算、施工方便、增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施可操作性，對(duì)原有控制網(wǎng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以東塔中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，橋軸線方向(海滄一a廈門(mén))為X軸，施工定位便以新的坐標(biāo)系進(jìn)行計(jì)算、控制。坐標(biāo)換算采用以下公式x=(X-Xo)-Cosa+(Y-Y0)Sina

4、y=-(X-Xo)Sina+(YY()Cosa式中：x、y為新的坐標(biāo)系坐標(biāo)；X。、Y為東塔中心點(diǎn)的國(guó)家坐標(biāo)；a=912544.1X、Y為換算點(diǎn)的國(guó)家坐標(biāo)。3、索鞍安裝施工控制索鞍安裝施工關(guān)鍵在于主索鞍鋼框架及散索鞍座板安裝精度控制，兩者施工控制方法基本相同，但在考慮到索塔受日照、溫度變化會(huì)發(fā)生扭曲變形影響下，將鋼框架安裝監(jiān)控點(diǎn)的建立放到夜間溫度穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，而散索鞍座板安裝可不受限制。為了便于施工，鋼框架安裝前利用夜間溫度穩(wěn)定時(shí)在地面兩個(gè)二等GPS控制點(diǎn)上設(shè)站，按四等精度要求在南、北塔頂各放出一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)作為鋼框架安裝的平面控制點(diǎn)，同時(shí)采用對(duì)向三角高程法在塔頂放出一個(gè)高程控制點(diǎn)。在白天安裝調(diào)整時(shí)采

5、用全站儀及精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行控制安裝。根據(jù)儀器精度及現(xiàn)場(chǎng)條件，測(cè)量精度能滿足要求。安裝好后，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果，鋼框架及散鞍座板平面位置誤差在土10mm內(nèi)，高程誤差在10mm內(nèi)，符合施工要求。在此基礎(chǔ)上吊裝主索鞍和散索鞍并加設(shè)預(yù)偏量。東、西塔及東、西錨竣工后的三跨跨徑偏差列于下表中：跨度段設(shè)計(jì)跨徑(m)實(shí)測(cè)跨徑(m)偏差(mm)相對(duì)精度東西塔北塔柱間648.000648.00404.01/162000東西塔南塔柱間648.000648.00424.21/154000東錨北支墩至東塔北塔柱229.103229.1015-1.51/152700東錨南支墩至東塔南塔柱229.103229.1005-2.51/

6、91600西錨北支墩至西塔北塔柱229.103229.0980-5.01/45800西錨南支墩至西塔南塔柱229.103229.1018-1.21/1909004、貓道架設(shè)貓道是為了主纜施工搭設(shè)的空中工作便道，主要為主纜施工服務(wù)。貓道施工測(cè)量工作主要是對(duì)貓道承重索垂度的監(jiān)測(cè)，由于承重索架設(shè)時(shí)處于懸空狀態(tài)，無(wú)法走人，只能采用極坐標(biāo)法計(jì)算單向三角高程。首先測(cè)出承重索兩端與塔、錨連接處的空間坐標(biāo)，并推算出每根承重索跨中點(diǎn)的坐標(biāo)，作為承重索垂度監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，在地面兩個(gè)控制點(diǎn)上架設(shè)兩臺(tái)全站儀按極坐標(biāo)法分別瞄準(zhǔn)同一跨中心點(diǎn)，讀取豎直角，根據(jù)計(jì)算距離、豎直角及站點(diǎn)高程、儀器高計(jì)算跨中點(diǎn)的高程，在兩臺(tái)儀器所測(cè)結(jié)

7、果相差不大時(shí)，取其平均值，再與設(shè)計(jì)高程比較，以此計(jì)算承重索的調(diào)整長(zhǎng)度，并對(duì)承重索進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過(guò)多次進(jìn)行觀測(cè)、調(diào)整，直到承重索垂度滿足要求為止。貓道承重索的架設(shè)，除了絕對(duì)高程滿足要求外，還要保證承重索之間的相對(duì)垂度，使所有承重索均勻受力，保證結(jié)構(gòu)安全可靠，相對(duì)垂度調(diào)整待貓道面層鋪裝完成后進(jìn)行，這時(shí)人到貓道跨中，用棱鏡直接測(cè)出各承重索之間的相對(duì)垂度，并作相應(yīng)的調(diào)整，直到各承重索之間的相對(duì)垂度在1cm內(nèi)，能達(dá)到的精度及精度分析與主纜架設(shè)類似。5、主纜架設(shè)在主纜架設(shè)過(guò)程中，首先安裝基準(zhǔn)索股(第一根索股)，在夜間氣溫變化小、大氣對(duì)流穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行調(diào)整，并以盡可能高的精度和可靠性將其調(diào)整到設(shè)計(jì)垂度，其它索股的

8、架設(shè)和調(diào)整都以基準(zhǔn)索股為基準(zhǔn)，通過(guò)測(cè)量各索股與基準(zhǔn)索股相對(duì)垂度進(jìn)行垂度調(diào)整。(1) 、準(zhǔn)備工作在主纜架設(shè)前對(duì)塔、錨平面和高程、跨徑等作一次全面的測(cè)量，為主纜線形計(jì)算提供可靠依據(jù)；最佳調(diào)整時(shí)間段的選?。淮髿庹酃庀禂?shù)K值的測(cè)定，即在最佳調(diào)整時(shí)間段內(nèi)測(cè)出主橋塔區(qū)具有代表性的大氣折光系數(shù)K值。(2) 、測(cè)量方法基準(zhǔn)索股的觀測(cè)調(diào)整在夜間溫度較穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，溫度穩(wěn)定的基本條件是：索股長(zhǎng)度方向的溫度差小于2C,索股斷面上的溫度差小于EC。對(duì)基準(zhǔn)絲和主纜跨中垂度觀測(cè)，采用兩測(cè)站單向三角高程測(cè)量方法，按四等三角高程測(cè)量的精度要求施測(cè)，計(jì)算公式：H=H()+SSina+(l-k)S02/(2R)+i-v式中

9、Ho為測(cè)站點(diǎn)高程，S為斜距，So為平距，a為豎直角，k為大氣折光系數(shù)，R為當(dāng)?shù)氐厍蚯拾霃?，i為儀器高，v為目標(biāo)高。根據(jù)兩個(gè)測(cè)站的觀測(cè)成果的平均值，與設(shè)計(jì)值比較，作為基準(zhǔn)索股調(diào)整依據(jù)，調(diào)整順序：中跨一邊跨一錨跨，經(jīng)過(guò)反復(fù)觀測(cè)調(diào)整直到跨中垂度均滿足設(shè)計(jì)要求為止?；鶞?zhǔn)索股調(diào)整好后，要進(jìn)行23天的連續(xù)跟蹤觀測(cè)，說(shuō)明基準(zhǔn)索股的垂度已經(jīng)穩(wěn)定并符合要求后，才可以作為其他一般索股垂度調(diào)整的基準(zhǔn)。兩根基準(zhǔn)索股間的相對(duì)垂度精度要求較高，須控制在10mm以內(nèi)，在基準(zhǔn)索調(diào)整好后，用連通管水準(zhǔn)測(cè)量方法檢測(cè)兩基準(zhǔn)索的相對(duì)垂度，必要時(shí)進(jìn)行垂度調(diào)整。(3) 、精度分析對(duì)于單向三角高程計(jì)算公式按中誤差傳播定律，忽略一些較小項(xiàng)

10、可求得：M2h=M2ho+(Sina)2M2S+(Sosa)2M2a/P+(S02/2R)2M2k+M2i+M2v式中Mho為測(cè)站點(diǎn)高程中誤差，根據(jù)二等精度控制網(wǎng)情況，可取MHo=2mm；M、為測(cè)距中誤差，根據(jù)儀器精度，Ms=(22+22XS2)05(S以公里為單位，約0.6km)；Ma為豎直角測(cè)量中誤差取2.5”;Mk為大氣折光系數(shù)采用值中誤差，取Mk=0.05；Mi和Mv為儀器高和目標(biāo)高測(cè)量中誤差，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可取Mi=Mv=2mm；取a=15、S=600m,代入上式可估算出取兩測(cè)站平均值時(shí)跨中點(diǎn)三角高程測(cè)量中誤差為：M=Mh/2-5=5.6mm若取2倍中誤差為極限誤差，則垂度測(cè)量誤差可控制在

11、11.2mm以內(nèi)，這個(gè)精度可以滿足基準(zhǔn)索股垂度控制的精度要求。(4) 、基準(zhǔn)索股調(diào)整好后垂度測(cè)量結(jié)果經(jīng)過(guò)3個(gè)晚上對(duì)調(diào)整好后的基準(zhǔn)索的跟蹤穩(wěn)定觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)際垂度達(dá)到精度見(jiàn)下表，觀測(cè)結(jié)果表明基準(zhǔn)索股的垂度不僅滿足15mm的絕對(duì)標(biāo)高的要求，同時(shí)也滿足南北基準(zhǔn)索股的相對(duì)高差不大于10mm的要求。東邊跨偏差(mm)中跨偏差(mm)西邊跨偏差(mm)南-6.3+1.3-5.8北-1.1-1.8-2.2(5)、一般索股相對(duì)垂度調(diào)整白天架設(shè)的一般索股在夜間氣溫穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行調(diào)整，溫度穩(wěn)定條件同基準(zhǔn)絲調(diào)整溫度條件，調(diào)整順序、方法也同基準(zhǔn)絲垂度調(diào)整相同，只是垂度調(diào)整依據(jù)不一樣，是直接用卡尺量出待調(diào)整索

12、股與基準(zhǔn)索股之間的垂度差作為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整，使索股處于最佳狀態(tài)，誤差在05mm之間，保證索股間不互相擠壓，盡量做到若接若離狀態(tài)，保持基準(zhǔn)索股原有線形，并且在一般索股調(diào)整過(guò)程中，定期復(fù)測(cè)基準(zhǔn)索股線形及塔頂偏位。6、索夾定位主纜施工完成后，測(cè)出主纜線形、塔頂位置及三跨跨徑為索夾位置計(jì)算提供一個(gè)初始數(shù)據(jù)。采用距離法放樣：在塔頂設(shè)站，后視另一塔頂，測(cè)量跨徑，并與設(shè)計(jì)跨徑比較，對(duì)每個(gè)索夾設(shè)計(jì)里程進(jìn)行修正，采用距離測(cè)量方法放出各個(gè)索夾修正后中心線的位置（索夾中心線與主纜天頂線交點(diǎn)），并根據(jù)該處主纜的傾斜角及主纜半徑計(jì)算放樣點(diǎn)到索夾兩端點(diǎn)在主纜天頂線上的距離，用直尺量出兩端點(diǎn)，在端點(diǎn)外10cm另

13、作標(biāo)記作為檢查線。索夾位置放樣在夜間溫度穩(wěn)定、風(fēng)小時(shí)進(jìn)行，因?yàn)榇藭r(shí)順橋向、橫橋向溫差小，主纜發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形較小，天頂線放樣容易控制。距離法放樣采用精度為2mm+2ppm的DTM-450全站儀進(jìn)行，放樣點(diǎn)的精度按誤差傳播定律有：M2=ms2+ini2+m22+1H32式中m、為測(cè)距誤差，ms=l22+（2XO.4）2o,5=2.15mm；m】為儀器安置中誤差，m?為棱鏡安置中誤差，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取mi=2mm,m2=3mm；m3為站點(diǎn)中誤差，取m3=2mm代入上式得：M2=2.152+22+33+22M=4.6mm取二倍中誤差為極限誤差，則V2M=9.2mm，能滿足1cm的放樣精度要求。7、鋼箱梁吊裝期

14、間的施工測(cè)量鋼箱梁吊裝期間的主要任務(wù)是塔偏位的監(jiān)測(cè)、無(wú)索區(qū)梁段線形調(diào)整及定期測(cè)量主纜線形、梁頂高程及塔、錨沉降。為了確保塔的安全及主索鞍預(yù)偏頂推復(fù)位，在前幾段加勁梁吊裝過(guò)程中對(duì)塔的偏位進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，分兩次將主索鞍偏位（544mm）及時(shí)頂推復(fù)位，此后定期進(jìn)行監(jiān)測(cè)。連續(xù)三跨懸索橋鋼箱梁吊裝過(guò)程中的難點(diǎn)在于塔、錨無(wú)索區(qū)加勁梁段線形調(diào)整及接連。塔、錨無(wú)索區(qū)各有三段梁沒(méi)有中索，其重量在鋼箱梁焊接、體系轉(zhuǎn)換后由相鄰吊索及錨碇橫梁支座承載。為了保證全橋線形順暢，根據(jù)實(shí)測(cè)線形和理論計(jì)算確定無(wú)索區(qū)梁段的調(diào)整坡度。塔無(wú)索區(qū)的三段梁在纜載吊機(jī)提吊及橫梁臨時(shí)支架的支撐下首先進(jìn)行坡度調(diào)整并焊接起來(lái)，再與兩側(cè)相鄰一段梁（有吊索）進(jìn)行連接，并調(diào)整坡度,滿足要求后焊接起來(lái)，此五段梁作為一整體落架、卸載進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，重量全部轉(zhuǎn)移到相鄰吊索上。錨無(wú)索區(qū)三段梁在鋼支架上進(jìn)行水平調(diào)整（加設(shè)預(yù)拱）并焊接，在纜載吊機(jī)的提升作用下，將此三段梁與相鄰一段梁（有吊索）連接