上承式勁性鋼管拱肋吊裝線形控制測量技術(shù)

上承式勁性鋼管拱肋吊裝線形控制測量技術(shù)摘要：介紹了XX鐵路XX大橋上承式勁性鋼管拱肋節(jié)段吊裝控制測量和線形控制測量，并重點(diǎn)闡述了拱肋節(jié)段吊裝前反射片裝置設(shè)計(jì)、反射片設(shè)計(jì)坐標(biāo)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以及鋼管拱肋節(jié)段吊裝過程中空間三維定位測量及線形控制。1工程概況XX鐵路XX大橋位于湖北省XX市XX區(qū)境內(nèi)，跨越橋邊填和土城鄉(xiāng)分界溝谷XX，與XX成80°角斜交。中心里程為Dk27+722.98，全長252.3m，是新建鐵路XX至萬州線控制工程。橋跨組合為1-24m的后張梁+1-178m的上承式拱橋+1-32m的后張梁。主跨采用1-178m的上承式勁性鋼管砼拱，拱軸線為懸鏈線，拱軸系數(shù)2.814，矢跨比1/4.5（矢高39.556m）。本橋采用了裸拱合攏相對較容易的勁性骨架砼拱圈方案。主拱由兩分離式拱肋及連接拱肋的橫撐構(gòu)成，拱肋呈提籃式布置，拱頂處兩拱肋中心距為5.5m，兩拱肋外緣間距8.0m；拱腳處拱肋中心距加寬至12.5m，兩拱肋外緣間距15m。因此拱肋呈傾斜布置，拱頂內(nèi)傾3.5m，其傾角為5.057°。圖1-1XX大橋立面平面圖XX大橋鋼管拱肋節(jié)段吊裝定位是直接關(guān)系到鋼管拱肋合龍線形控制成敗的關(guān)鍵，同時(shí)也是XX大橋的又一控制重難點(diǎn)階段控制性工程，在此重點(diǎn)對鋼管拱肋節(jié)段吊裝控制測量模型和線形控制方案作一介紹，供同仁們參考。2構(gòu)思鋼管拱肋吊裝線形控制測量2.1鋼管拱肋各節(jié)段軸線、里程和高程控制首先：將鋼管拱肋同一截面左右肋上弦ф426主弦管外側(cè)設(shè)計(jì)A、B兩個(gè)觀測點(diǎn)，并安裝反射片測量裝置；將拱肋與設(shè)計(jì)線形聯(lián)測，通過計(jì)算機(jī)CAD坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換處理得到觀測點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，在計(jì)算出觀測點(diǎn)的設(shè)計(jì)里程和設(shè)計(jì)高程。其次：在拱肋加工時(shí)，將每個(gè)節(jié)段都進(jìn)行了中軸線放樣，并打上油漆；另外在ф203橫撐的軸線點(diǎn)上設(shè)置安裝反射片C點(diǎn)，其主要作用是在吊裝定位時(shí)對拱肋軸線控制。最后：通過A、B兩點(diǎn)來調(diào)整控制拱肋到設(shè)計(jì)里程和設(shè)計(jì)高程，同時(shí)觀測C點(diǎn)來調(diào)整拱肋軸線，當(dāng)該節(jié)段拱肋的里程、高程和軸線調(diào)整到設(shè)計(jì)值時(shí)，用扣索（鋼絞線）固定鋼管拱肋，從而達(dá)到拱肋吊裝線形定位目的。固定拱肋的模型如圖2-1所示。主扣索固定拱肋里程、標(biāo)高模型圖2-1扣索（側(cè)抗風(fēng)）固定拱肋軸線淚2予.2韻呈觀測點(diǎn)反射片頃裝置的設(shè)置范XX孔大橋鋼管拱肋酸分求為廈1抽1數(shù)個(gè)節(jié)段獨(dú)立加棗工，每個(gè)節(jié)段終要設(shè)淡計(jì)誕3也個(gè)反射片觀測廟點(diǎn)，為了精確騰定位狡XX喬兩岸拱肋拱腳琴的軸線，因封此量Ⅰ導(dǎo)、慕Ⅵ停節(jié)段各需要多身加音設(shè)躁2飼觀測點(diǎn)，所以痛控制整個(gè)拱嚇肋升1殿1椅節(jié)段線形一共蛇需先要鹽3扒7活個(gè)觀測點(diǎn)。根哨據(jù)下宰圖違Ⅰ競、桂Ⅱ底、豆Ⅲ蹲節(jié)段為例，進(jìn)劈行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計(jì)日算說明技（念A(yù)羅1陳、點(diǎn)A頓2摧、逢B汪1刻、烈B姿2煤、耀C篇1虹、望C調(diào)2粒、服D鳳1鉆、飯D盟2欄）杜，將切XX野大橋坐標(biāo)系坐童標(biāo)與拱肋場地如加工獨(dú)立坐標(biāo)動系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換蒜，即大坐標(biāo)轉(zhuǎn)仆換為小坐標(biāo)，廉將轉(zhuǎn)換過的小周坐標(biāo)在拱肋立裂拼的時(shí)候用全躬站儀放出這些葛觀測點(diǎn)。在節(jié)捆段吊裝時(shí)將這聞些點(diǎn)的坐標(biāo)還句原為大坐標(biāo)，紀(jì)從而實(shí)現(xiàn)拱肋莊定位線形控制雨。蟻一、坐標(biāo)正反笛算原理餡坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方某式很多，但他手們都有遵循共奧同的原則，即怠都是通過坐標(biāo)抓正反算來實(shí)現(xiàn)佛的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的艷。下面我們簡筑單介紹下坐標(biāo)歡正反算原理。1、方位角眨坐標(biāo)方位角又脈稱之為方向角蓬。在平面坐標(biāo)遭系范圍內(nèi)，以己平薪行糖X壺軸的方向?yàn)榛o準(zhǔn)方向，于某良一邊的一個(gè)端腿點(diǎn)，從基準(zhǔn)方奸向順時(shí)針轉(zhuǎn)至途該邊的水平角套（袋0防°肥～級360恩°綿）稱為坐標(biāo)方錢位角（簡稱方勝位角）。由于吩在統(tǒng)一高斯投戚影帶哄中水X懷軸是唯一的，灰因此平行多于冰X天軸的方向是相拼互平行的。如濫圖援2登-脹2哈所示，獎，眨柜己類疏系拒欠潮圖頑白2惹-慕2雨宣正反算坐標(biāo)方喬位角與坐標(biāo)增見量的關(guān)系王稱擔(dān)為傳1-黨2謠兩點(diǎn)間獵（架1-雪2蟲邊）的正、反利坐標(biāo)方位角，談并且兩者間存判在著下列關(guān)系芝：騙球佩悔材殺再妹夏貝（獸6-寒1賀）販兩點(diǎn)間連線的判坐標(biāo)方位角與拌坐標(biāo)增量之間垃存在下列關(guān)系訓(xùn)：汗凳紐雞遭準(zhǔn)齡赤富換雄（看6-地2瞇）花2象、洲極坐標(biāo)化為直逮角坐標(biāo)（坐標(biāo)斃正算）啟圖途2煎-典3笛編射直角坐標(biāo)表示義和極坐標(biāo)表示懲粱身極坐標(biāo)化為直趁角坐標(biāo)又稱坐澆標(biāo)正算，即已尋知兩點(diǎn)間的邊茫長和坐標(biāo)方位極角，計(jì)算兩點(diǎn)繞間的坐標(biāo)增量炕：如圖桿2套-識3挨所示。淹肝鳥監(jiān)捉叢由字符需蒸（扯6-悲3停）引根據(jù)上式計(jì)粱算盡拉坐標(biāo)增量時(shí)砍，喜si塊n券和痕co患s密函數(shù)值隨著福角所在的象限探而有正、負(fù)之斤分，因此算得哲的坐標(biāo)增量也效同樣有正、負(fù)神號。坐標(biāo)增量橫的正負(fù)號如韻表西6-泳1搖所示。憂阻戀表鄉(xiāng)6-1觀復(fù)漢嘉籃保坐標(biāo)增量的正鬼負(fù)號爛象限柴方向角埋（早°償）需sina未cosa砌△迅x岔△秘y鍬Ⅰ繡0炮～槽90蟻+江+擺+進(jìn)+況Ⅱ利9避0蜻～枯180正-篩+鈔-踩+程Ⅲ爛18悲0失～顧270斧-芒-未-調(diào)-主Ⅳ殊27搶0評～艷360拐+柏-鏟+勢-暖3閘、棚直角坐標(biāo)為極監(jiān)坐標(biāo)化（坐標(biāo)怎反算）踩直角坐標(biāo)化為逆極坐標(biāo)又稱坐滲標(biāo)反算，已知團(tuán)兩點(diǎn)間坐標(biāo)增衣量，計(jì)算兩點(diǎn)昌間的邊長及坐武標(biāo)方位角。政長釀槳靜景遍滅斯百賭（鑒6-排4棟）小舟尸慰帆煤魯倚奪均砌晃六（元6-供5吐）剩XX憲大橋坐標(biāo)系與贈拱肋加工立拼紛場地獨(dú)立坐標(biāo)敢系轉(zhuǎn)換剃圖信2扮-4英策新舊坐標(biāo)系原煩點(diǎn)平移轉(zhuǎn)換坐謹(jǐn)標(biāo)系霜隨著電子計(jì)算搶機(jī)的發(fā)展，在藥這里通過計(jì)算沙機(jī)蠟autoCA磁D鹿繪圖軟件轉(zhuǎn)換晨大橋坐標(biāo)系的托方法來實(shí)現(xiàn)的軌（圖隔2娘-騾4環(huán)所示）。耗當(dāng)實(shí)現(xiàn)了原大遷橋坐標(biāo)系與獨(dú)悉立小坐標(biāo)平移亭坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)驢系轉(zhuǎn)換，汪但是在放樣拱情肋觀測點(diǎn)是在撥拱肋立拼調(diào)整對完成后進(jìn)行的討，在這里進(jìn)行汗對俘比索6-澡4糖圖為與跨6-熊5尺圖，可分析得斷出：第一次坐析標(biāo)原點(diǎn)平移轉(zhuǎn)趕換，是在拱肋串整個(gè)模型下轉(zhuǎn)本換的，由于現(xiàn)院場加工場地有鎖限，每一次立仁拼線形調(diào)整是范在連續(xù)三個(gè)節(jié)掌段實(shí)現(xiàn)的，而灰立拼胎架與原議拱肋有一個(gè)夾仔角竭α鈔（可以通另過辦CA鎖D鞠求障取兇α未），同時(shí)要在拖拱肋立拼時(shí)完確成對節(jié)段拱肋晨觀測點(diǎn)放樣，昌因此不能在星第一次平移坐悉標(biāo)原點(diǎn)后期直接量取設(shè)計(jì)貝觀測點(diǎn)的新坐模標(biāo)值進(jìn)行放樣迎，必須要進(jìn)行影第二次坐標(biāo)系趁旋轉(zhuǎn)跟α喝角。遞具體轉(zhuǎn)換步驟抄如下：嘴1油、軟在識CA屈D碼拱肋電子版圖漠原大橋坐標(biāo)系涉上選擇設(shè)計(jì)好溪觀測點(diǎn)恥，冤Ⅰ噸左凍、遮Ⅰ竟右樂、受Ⅱ跌左開、上Ⅱ瓜右壟、水Ⅲ秋左謎、格Ⅲ牽右鄉(xiāng)…工…嫁，同時(shí)經(jīng)在溪CA穴D葉圖上量取每個(gè)寇觀測點(diǎn)的設(shè)計(jì)訊坐標(biāo)，并用幾德何關(guān)系計(jì)算出燥每個(gè)觀測點(diǎn)的抱里程和高程。攤2材、在拱肋設(shè)計(jì)蓄線形電子鑄版懲CA侄D碌上，找到拱肋錢軸線中心點(diǎn)前（僻x拒，岸y賽，舅z孤），同時(shí)在原糕坐標(biāo)系中找到式坐標(biāo)原點(diǎn)涌O式（謙x堤，脈y怪，柱z軋）。問3曉、在原坐標(biāo)系免中輸入命先令日UC咱S蘿，按回車鍵后煌，所在培CA完D稿命令框中選萍擇助“返移休動飲”傾或帳“筆M沉”鈴選項(xiàng)，將原大說橋坐標(biāo)系的原飛點(diǎn)版O胳點(diǎn)吐移動到拱肋軸柱線中心點(diǎn)，就傷這樣實(shí)現(xiàn)了兩老個(gè)舊新坐標(biāo)系老的平移轉(zhuǎn)換（肯簡稱第一次轉(zhuǎn)小換）。囑A染耀種第一次坐標(biāo)原綿點(diǎn)平移后的坐海標(biāo)系冠敢筆覆勵昆B襪碼坐標(biāo)系旋盞轉(zhuǎn)秀α序角后的新坐標(biāo)施系以圖兇偽2糠-顧5料旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系傾4謀、第一次坐標(biāo)夢原點(diǎn)平移后的賞坐標(biāo)系如圖結(jié)2駐-5A符圖所示，而拱缸肋加工立拼胎訪架如上圖途6-犧6庫（碗a聾）所示，不難寬得出這兩個(gè)坐藝標(biāo)系間存在一豐個(gè)差撤值飼α幫角（躺用混CA婦D剪可以直接量取臭）。因此只要績將塌6座-5A陜圖坐標(biāo)系旋鞋轉(zhuǎn)婆α拋角，即可以得斃到我們需要的請坐標(biāo)系。如圖堤2皂-5添B毒圖所示。涂5夠、廳在騙CA擠D賠新坐標(biāo)系圖上而量取每個(gè)觀測搞點(diǎn)新坐標(biāo)軌（哨x疑，敏y慮，轉(zhuǎn)z窄）。做三、測量放樣宜拱肋吊裝線形加觀測點(diǎn)從首先通過坐標(biāo)期轉(zhuǎn)換后奮在驟CA食D蕉上直接量取坐書標(biāo)值，招用死TC80吊2材全站儀對立拼凳胎架上拱肋的扣觀測點(diǎn)放樣，特如圖規(guī)2遇-古6圓所示。教丘軋（尖a抽）書騎側(cè)面全圖傳次鋒吐夕驕引甩（陳b肯）平面圖虧圖南2票-斯6畏拱肋著吊裝線形觀測態(tài)點(diǎn)布設(shè)番圖幕賽搬四、觀測點(diǎn)反丙射裝置的加工炸安裝題排滅腫擊逼A嫩帽拱肋吊裝線形朵定位后模棕型狹說臭B奴綢拱肋立拼反射鈴片加工模型差圖忍2襯-盟7需反射片安裝模口型車1柔、反射片的安藥裝主要考慮的銳，是在吊裝線賤形定位后反射譯片鉛垂于觀測連點(diǎn)，從而保證霉拱肋線形的里石程和高程以及咬軸線與設(shè)計(jì)基絨本穩(wěn)合。反射啊片安裝模型如凈圖剃2跳-勁7艱所示。憲胡像圖遲美2伍-8險(xiǎn)聞已安裝好反射懶裝置的主弦肉管聞僚扔皺糟圖派2漆-負(fù)9水反射裝置上的名反射片搭2宮、反射裝置刺是佳8.8×8.禿8×鐘15cm在的角鋼和一張跪全站儀反射片詢組成，為了是腰所有觀測點(diǎn)的薦反射鏡片高度倍一致，統(tǒng)一取蓮10cm荷高度位置安裝鉤反射片。如圖堂2緣-處8忌、飄2慧-塊9檔所示。箱3皺拱肋吊裝定位濟(jì)及線形控制辜在拱肋立拼加殃工制作完成，識驗(yàn)收合格出廠帳后，就開始鋼添管拱肋節(jié)段吊藏裝。在吊裝設(shè)嗓備上我們采用莊特種攬索吊，棗保證吊裝的質(zhì)擔(dān)量。在吊裝過注程中我們主要柱控制每節(jié)拱肋化的標(biāo)高、里程誤和軸線，但在饅我們整個(gè)拱肋含線形控制成功劇的關(guān)鍵還在于該拱兼腳絕Ⅰ位、厲Ⅵ努和拱拜頂文Ⅺ皇合龍段；拱渣腳嘆Ⅰ軋、庸Ⅵ扭節(jié)段是拱肋軸緊線的起始段，克而拱揮頂剝Ⅺ丟是合龍段直接間關(guān)系到拱肋合披龍精度，因此淡這三個(gè)節(jié)段是袋的線形控制是顛整個(gè)拱肋的重嗽中之重。判圖產(chǎn)3窯-璃1況鋼管拱肋合龍宅后線形控制模趙型術(shù)3瀉.1悅微拱幸腳今Ⅰ甜、片Ⅵ脈節(jié)段吊裝定位圾圖聲3尸-漲2幸拱肋吊裝模型狡當(dāng)拱肋吊裝至刮拱座時(shí)將與拱版座番8災(zāi)根預(yù)埋鋼管對竄接插入其中（設(shè)如圖喝3婚-緞2遠(yuǎn)所示。源），當(dāng)拱肋插飽入預(yù)埋鋼管后殿，開始進(jìn)行拱守肋的里程、軸援線和標(biāo)高測量河定位及微調(diào)。牛1料、失拱肋的拱腳定磁位鎖絨盆當(dāng)拱肋吊裝初應(yīng)步就位，在在瞎XX惑側(cè)拱座中心（座里黨程境L=625.買15雨0旗）架設(shè)全站儀粗測量拱腳觀測徑點(diǎn)，得出拱腳賽觀測點(diǎn)的三維摔坐標(biāo)（裝x五、泄y另、耽z魄），測點(diǎn)的實(shí)旋際里傲程常L見，距軸線距愧離致D骨，通過高塌程聚Z閑和里賓程軋L忘以及觀測點(diǎn)距呼中軸線的距大離付D視，進(jìn)行調(diào)整。貝當(dāng)拱肋拱腳部燙分調(diào)整與設(shè)計(jì)呈值一樣時(shí)用鋼辛板插如預(yù)埋鋼慮管內(nèi)用電焊將宜其拱肋的拱腳蔽部分固定，同臨時(shí)拉上主扣繩瘡和側(cè)抗風(fēng)。如榮圖翻3幟-淡3于所示。鹽諸具蓄暈技織捷鵲食獨(dú)濕悠的捎譜a唯蜜側(cè)面脖圖柜譽(yù)詳白身b飾臟平面圖山圖考3齊-紗3屆號鳳拱肋拱腳的軸稻線和標(biāo)高調(diào)整微定位測量設(shè)2職、節(jié)段拱肋的唯拱頂定位道拱肋拱腳定位康完成后，緊接丈著是控制節(jié)段扇拱肋的拱頂軸污線和高程。將蛋全站儀置恥于烤YC-麥1爽控制點(diǎn)進(jìn)行觀喂測餡A扔、羅B址、馳C庫三個(gè)觀測點(diǎn)攔，請A甚、旗C囑兩點(diǎn)主要是控甘制拱肋拱頂左關(guān)右肋的高程。殖高程調(diào)整主要深是通過伸縮鋼節(jié)絞線上的千斤摧頂，主扣繩的隊(duì)長短是由千斤擱頂?shù)纳炜s來調(diào)均節(jié)的，從而完仁成拱肋的高程新調(diào)整。當(dāng)觀測沾點(diǎn)的高程與設(shè)姿計(jì)高程誤差塑為廉±題2mm乳內(nèi)時(shí)，將鎖定釣張拉主扣繩鋼如絞線的千斤頂才夾片。在進(jìn)行犬觀級測杰B掠點(diǎn)，測鞋出如B熊點(diǎn)與軸線的差獻(xiàn)值漲D村，通過調(diào)節(jié)拱掩肋兩側(cè)的側(cè)抗窮風(fēng)來調(diào)整拱肋裂軸線，叔當(dāng)臟D漠值倒在載±鞏1mm董時(shí)鎖定側(cè)抗風(fēng)濤。由于拱肋定束位精度要求很慎高，這樣調(diào)整軌是個(gè)反復(fù)的過宗程，當(dāng)高程調(diào)已節(jié)好高程再觀絞測軸線就可能偉偏了，當(dāng)軸線巧調(diào)整好后，拱旗肋的高程又變壘了，因此這樣奔拱肋的軸線和剪高程調(diào)整是個(gè)盒反復(fù)的過程。雞如圖爽3號-沾4現(xiàn)所示?？滩赡艹蟪繎TA甘本側(cè)面奪圖先煤羽權(quán)屯B喉愁平面門圖涼班圖音3連-仿4述節(jié)段拱肋拱頂乓的軸線和標(biāo)高掉定位測量及微職調(diào)碎3極、吊裝第二節(jié)問段（以后的每爐個(gè)節(jié)段吊裝時(shí)店）和第一節(jié)段紡調(diào)整過程與方夫法都是一樣，勿只是在節(jié)段與險(xiǎn)節(jié)段間連接處亞用法蘭盤高強(qiáng)杯螺栓連接過程次。擴(kuò)如圖驕3紐-直5怖所示。勾A攏臂側(cè)面朽圖為就恭列絞B兼渴平面圖攪圖部3集-襲5周坦香第券2兩節(jié)段以后的吊爪裝線形控制模陷型雀3亭.騾2喘拱肋的合龍段贈吊裝定位婆一、拱肋合龍掩前的準(zhǔn)備弓1卡、連續(xù)觀懲測健1筒～胖1南0閑各節(jié)段觀測點(diǎn)榆的里程和高程而以及兩側(cè)懸臂織拱肋的軸線情何況，總結(jié)分析逃測量數(shù)據(jù)，如滑果發(fā)現(xiàn)實(shí)際軸姓線和標(biāo)高與設(shè)靠計(jì)線形的軸線烈和標(biāo)高不符合苦時(shí)，在合龍前哄必須再次調(diào)整鍛懸臂拱肋線形俘，使實(shí)際線形判與設(shè)計(jì)線形一這致。斧2偵、通過拱肋的揚(yáng)線形監(jiān)測，分雙析鋼管拱肋受尋溫度影響的伸繩縮變化基本規(guī)陶律，為拱肋高允精度合龍定位塊線形控制的提房供吊裝定位的咳技術(shù)保障。疲3扶、增加溫度測壘量次數(shù)（每設(shè)隔怒2騰個(gè)小時(shí)測一次活），找出白天毯的最低溫度，嫁從而確定鋼管埋拱肋合龍的最悼佳時(shí)間（主要險(xiǎn)是考慮溫度對瓦鋼管肋的熱漲患冷縮作用）。缸4庭、加強(qiáng)兩側(cè)拱遼座變形監(jiān)測。弊二、合龍段吊鄰裝主要是控制串拱肋中心的里膽程和設(shè)計(jì)高程子以及中軸線。含因?yàn)楣绊斨行募壍睦锍?、高程魄和中軸線是整辦個(gè)