大橋懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工測量.docx

1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工測量摘要：本文主要介紹廈門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量工作、方法及精度控制等。關(guān)鍵詞：廈門海滄大橋上部結(jié)構(gòu)測量廈門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)計狀態(tài)，要求測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)施工對測量控制的技術(shù)要求主索鞍座底板軸線相對于橋軸線偏差

2、限差為10mm,相對于塔頂軸線偏差限差為10mm,主索鞍座底板高程相對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于橋軸線偏差限差為10mm,高程相對于混凝土面偏差10mm；貓道承重繩的施工，對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，每根承重繩的相對高差小于2cm；要使主纜線型符合設(shè)計要求，并考慮現(xiàn)有的測量手段精度及實際情況，主纜基準(zhǔn)絲垂度的誤差不大于1.5cm。絲股間相對高差控制在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)控測量工作要求，在主橋附近根據(jù)實際條件加設(shè)了必要的控制點如圖1,并參與全橋GPS控制網(wǎng)復(fù)測平差，這樣作為上部結(jié)構(gòu)施工測量的所有控制點都是二等GPS點，精度較高，能滿足施工要求，東、西錨碇附近也各有一個二等水準(zhǔn)點，并按二等水準(zhǔn)測量要求把高程傳遞到各個二等GPS控制點上作為高程控制點。廈門海滄大橋施工測量控制坐標(biāo)采用國家坐標(biāo)系，其坐標(biāo)軸不與主橋橋軸線一致，為了簡化計算、施工方便、增強現(xiàn)場實施可操作性，對原有控制網(wǎng)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以東塔中心為坐標(biāo)原點，橋軸線方向(海滄一a廈門)為X軸，施工定位便以新的坐標(biāo)系進(jìn)行計算、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為東塔中心點的國家坐標(biāo)；a=912544.1X、Y為換算點的國家坐標(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、溫度變化會發(fā)生扭曲變形影響下，將鋼框架安裝監(jiān)控點的建立放到夜間溫度穩(wěn)定時進(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)定時在地面兩個二等GPS控制點上設(shè)站，按四等精度要求在南、北塔頂各放出一個監(jiān)控點作為鋼框架安裝的平面控制點，同時采用對向三角高程法在塔頂放出一個高程控制點。在白天安裝調(diào)整時采

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)場條件，測量精度能滿足要求。安裝好后，根據(jù)實測結(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)計跨徑(m)實測跨徑(m)偏差(mm)相對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)。貓道施工測量工作主要是對貓道承重索垂度的監(jiān)測，由于承重索架設(shè)時處于懸空狀態(tài)，無法走人，只能采用極坐標(biāo)法計算單向三角高程。首先測出承重索兩端與塔、錨連接處的空間坐標(biāo)，并推算出每根承重索跨中點的坐標(biāo)，作為承重索垂度監(jiān)測點坐標(biāo)，在地面兩個控制點上架設(shè)兩臺全站儀按極坐標(biāo)法分別瞄準(zhǔn)同一跨中心點，讀取豎直角，根據(jù)計算距離、豎直角及站點高程、儀器高計算跨中點的高程，在兩臺儀器所測結(jié)

7、果相差不大時，取其平均值，再與設(shè)計高程比較，以此計算承重索的調(diào)整長度，并對承重索進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過多次進(jìn)行觀測、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)，除了絕對高程滿足要求外，還要保證承重索之間的相對垂度，使所有承重索均勻受力，保證結(jié)構(gòu)安全可靠，相對垂度調(diào)整待貓道面層鋪裝完成后進(jìn)行，這時人到貓道跨中，用棱鏡直接測出各承重索之間的相對垂度，并作相應(yīng)的調(diào)整，直到各承重索之間的相對垂度在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、大氣對流穩(wěn)定時進(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)，通過測量各索股與基準(zhǔn)索股相對垂度進(jìn)行垂度調(diào)整。(1) 、準(zhǔn)備工作在主纜架設(shè)前對塔、錨平面和高程、跨徑等作一次全面的測量，為主纜線形計算提供可靠依據(jù)；最佳調(diào)整時間段的選??；大氣折光系數(shù)K值的測定，即在最佳調(diào)整時間段內(nèi)測出主橋塔區(qū)具有代表性的大氣折光系數(shù)K值。(2) 、測量方法基準(zhǔn)索股的觀測調(diào)整在夜間溫度較穩(wěn)定的時間段內(nèi)進(jìn)行，溫度穩(wěn)定的基本條件是：索股長度方向的溫度差小于2C,索股斷面上的溫度差小于EC。對基準(zhǔn)絲和主纜跨中垂度觀測，采用兩測站單向三角高程測量方法，按四等三角高程測量的精度要求施測，計算公式：H=H()+SSina+(l-k)S02/(2R)+i-v式中

9、Ho為測站點高程，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)兩個測站的觀測成果的平均值，與設(shè)計值比較，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)過反復(fù)觀測調(diào)整直到跨中垂度均滿足設(shè)計要求為止。基準(zhǔn)索股調(diào)整好后，要進(jìn)行23天的連續(xù)跟蹤觀測，說明基準(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)測量方法檢測兩基準(zhǔn)索的相對垂度，必要時進(jìn)行垂度調(diào)整。(3) 、精度分析對于單向三角高程計算公式按中誤差傳播定律，忽略一些較小項

10、可求得：M2h=M2ho+(Sina)2M2S+(Sosa)2M2a/P+(S02/2R)2M2k+M2i+M2v式中Mho為測站點高程中誤差，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)高測量中誤差，根據(jù)經(jīng)驗可取Mi=Mv=2mm；取a=15、S=600m,代入上式可估算出取兩測站平均值時跨中點三角高程測量中誤差為：M=Mh/2-5=5.6mm若取2倍中誤差為極限誤差，則垂度測量誤差可控制在

11、11.2mm以內(nèi)，這個精度可以滿足基準(zhǔn)索股垂度控制的精度要求。(4) 、基準(zhǔn)索股調(diào)整好后垂度測量結(jié)果經(jīng)過3個晚上對調(diào)整好后的基準(zhǔn)索的跟蹤穩(wěn)定觀測，觀測結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計分析，實際垂度達(dá)到精度見下表，觀測結(jié)果表明基準(zhǔn)索股的垂度不僅滿足15mm的絕對標(biāo)高的要求，同時也滿足南北基準(zhǔn)索股的相對高差不大于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)、一般索股相對垂度調(diào)整白天架設(shè)的一般索股在夜間氣溫穩(wěn)定時進(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)整過程中，定期復(fù)測基準(zhǔn)索股線形及塔頂偏位。6、索夾定位主纜施工完成后，測出主纜線形、塔頂位置及三跨跨徑為索夾位置計算提供一個初始數(shù)據(jù)。采用距離法放樣：在塔頂設(shè)站，后視另一塔頂，測量跨徑，并與設(shè)計跨徑比較，對每個索夾設(shè)計里程進(jìn)行修正，采用距離測量方法放出各個索夾修正后中心線的位置（索夾中心線與主纜天頂線交點），并根據(jù)該處主纜的傾斜角及主纜半徑計算放樣點到索夾兩端點在主纜天頂線上的距離，用直尺量出兩端點，在端點外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)小時進(jìn)行，因為此時順橋向、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，放樣點的精度按誤差傳播定律有：M2=ms2+ini2+m22+1H32式中m、為測距誤差，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)驗取mi=2mm,m2=3mm；m3為站點中誤差，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、間的施工測量鋼箱梁吊裝期間的主要任務(wù)是塔偏位的監(jiān)測、無索區(qū)梁段線形調(diào)整及定期測量主纜線形、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程中對塔的偏位進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，分兩次將主索鞍偏位（544mm）及時頂推復(fù)位，此后定期進(jìn)行監(jiān)測。連續(xù)三跨懸索橋鋼箱梁吊裝過程中的難點在于塔、錨無索區(qū)加勁梁段線形調(diào)整及接連。塔、錨無索區(qū)各有三段梁沒有中索，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)實測線形和理論計算確定無索區(qū)梁段的調(diào)整坡度。塔無索區(qū)的三段梁在纜載吊機提吊及橫梁臨時支架的支撐下首先進(jìn)行坡度調(diào)整并焊接起來，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，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，在纜載吊機的提升作用下，將此三段梁與相鄰一段梁（有吊索）連接