某斜拉橋索套管測量定位技術(shù)

XXXX二橋索套管測量定位技術(shù)工程概況XX二橋位于XX口上游500m附近，連接江東開發(fā)區(qū)與江西主城區(qū)。主橋?yàn)?00m+340m+150m高低塔單索面斜拉橋，主跨跨徑340m。2#塔高度為105.48m,主梁共33個(gè)節(jié)段;1#塔高度為66.48m,主梁共20個(gè)節(jié)段，索套管最長的為8.31m,最重為0.837噸。全橋斜拉索呈扇形布置，拉索縱向位于同一個(gè)平面內(nèi)，共106根。斜拉索索套管精確定位的重要性斜拉索是連接主塔和主梁的紐帶，而斜拉索套管是將斜拉索兩端分別錨固在主塔和主梁上的重要構(gòu)件。為了防止因索套管定位不準(zhǔn)而引起斜拉索和索套管管口發(fā)生摩擦，而損壞斜拉索，影響工程質(zhì)量和減少斜拉索的使用年限。保證索套管和斜拉索位于同一設(shè)計(jì)平面內(nèi)，防止錨固的偏心而產(chǎn)生附加彎矩，對(duì)錨墊板的中心和索套管中心的三維空間坐標(biāo)作出了很高的精度和要求。它也是整個(gè)斜拉橋施工測量中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。主塔索套管測量定位索套管支架的制安先根據(jù)主塔節(jié)段勁性骨架的幾何尺寸焊接好主塔鋼筋的內(nèi)外兩層勁性骨架。在勁性骨架上沿橋軸線中心的左右兩側(cè)焊上通長角鋼（H內(nèi)、外角鋼）作為索套管支架的立柱，兩角鋼間距為Φ+10厘米（Φ為索套管的外徑）；在內(nèi)、外層兩立柱中間根據(jù)索套管的傾角和空間位置焊上水平角鋼（S上、下角鋼，即為支架水平桿）。索套管的安裝示意圖如下：索套管的加工主塔上索套管安裝好后，為了保證與外模安裝時(shí)在空間位置不發(fā)生沖突，必須在安裝前對(duì)索套管出口處進(jìn)行精確的剖口處理。處理方法如下：索套管的剖口面為橢圓，如剖口立面圖中AEF為需要剖去的部分。首先計(jì)算剖除部分的長度S，S=Φtga，在索套管外壁用墨線彈出索套管的軸線，該軸線必須同錨墊板的十字線重合，在該軸線上作出A、B兩點(diǎn)，使AB=S。E點(diǎn)部位剖除長度為0，端頭AF部位的剖除長度為索套管的周長，長度D=πφ。將剖口輪廓線平面展開，在電腦中利用CAD作出展開圖。以AB為橢圓的長半軸，D/2（即EB）為橢圓的短半軸畫橢圓。將橢圓長半軸AB（AB=S）進(jìn)行n等分，等分間距h一般為10cm,分別量出D1，D2……Dn-1的長度，Dn的長度為πφ。找一塊紙板以AB、EBE’作軸線，根據(jù)電腦中量測的各直線長度畫上D1，D2……Dn-1各直線，AB為各直線的垂直平分線。最后將A、1、2….E；A’、1’、2’….E’各點(diǎn)連成兩條光滑的曲線，沿這兩條曲線和EBE’連線剪去多余的紙板。將紙板上A、B、E（E’）各點(diǎn)同索套管上的A、B、E（E’）各點(diǎn)重合并緊密包裹在索套管外壁，用石筆沿紙板邊緣在索套管上畫出橢圓展開圖的輪廓線，此輪廓線即為索套管剖口的切割線，用氧割沿該輪廓線割去AEF部分，即形成了索套管的剖口。為了保證剖口位置不劃傷斜拉索還需用砂輪將剖口位置打磨光滑。測量資料的計(jì)算索套管按設(shè)計(jì)值現(xiàn)場加工好后，必須準(zhǔn)確量測索套管的實(shí)際加工長度L。根據(jù)錨墊板中心坐標(biāo)（X0，Y0，Z0），索套管長度L，外徑Φ，傾角a，索套管壁厚δ,分別計(jì)算出A點(diǎn)（外壁）、C點(diǎn)（內(nèi)壁）的坐標(biāo)。因錨墊板中心處于空間位置不能立鏡，現(xiàn)轉(zhuǎn)換到A、C兩點(diǎn)上立鏡控制。計(jì)算公式為：Xc=X0＋（Φ－δ）/2×SINaZc=Z0－（Φ－δ）/2×COSaXA=X0＋Φ/2×SINa－LCOSaZA=Z0－Φ/2×COSa－LSINa因?yàn)樗魈坠茉O(shè)置在塔柱雙側(cè)，該公式中的正負(fù)號(hào)需根據(jù)索套管的傾角方向而定。坐標(biāo)系的建立主橋原有施工放樣的控制網(wǎng)全部為業(yè)主提交的橋軸坐標(biāo)系，現(xiàn)換算為施工坐標(biāo)系，施工坐標(biāo)系以0#墩中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，順橋向?yàn)閄軸，橫橋向?yàn)閅軸，高程為Z軸（高程為絕對(duì)高程）而建立。因?yàn)樗魈坠芄茌S線全部位于橋軸線上，故不需對(duì)Y坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。使用施工坐標(biāo)系可直接根據(jù)主塔和主梁的幾何尺寸和橋軸線里程直接進(jìn)行坐標(biāo)放樣。如1#塔中心里程為K0+100，上塔柱底面尺寸為5×5，則上塔柱底面四角點(diǎn)的坐標(biāo)為（97.5,2.5,Z）,（102.5,2.5,Z）,（102.5,-2.5,Z）,（97.5,-2.5,Z）。索套管點(diǎn)位放樣根據(jù)A點(diǎn)坐標(biāo)資料，在S下角鋼上面放上一塊水平鋼板，在其上面精確測量出A點(diǎn)（XA，YA，ZA）坐標(biāo)，ZA坐標(biāo)可事先放測在已澆筑好的砼面，再從砼面量起，A點(diǎn)坐標(biāo)測量好后將水平鋼板同S下角鋼、H外角鋼焊接牢固，保證放上索套管后不發(fā)生變形，鋼板焊接好后再進(jìn)行一次復(fù)測，確認(rèn)無誤后做好點(diǎn)號(hào)，并在點(diǎn)號(hào)外側(cè)焊上一塊小擋板以防止放上索套管后不發(fā)生下滑。初步測量出H內(nèi)角鋼的XB坐標(biāo)，根據(jù)XB坐標(biāo)和傾角a計(jì)算出ZB坐標(biāo)，計(jì)算式為：ZB=ZA+（XB－XA）tga。根據(jù)ZB坐標(biāo)初步焊上S上角鋼，在S上角鋼上再放測B點(diǎn)（XB，YB，ZB）坐標(biāo)，ZB值盡量把偏差控制為負(fù)數(shù)，以利于后面進(jìn)行微調(diào)。此過程進(jìn)行次數(shù)視施工熟練程度而定，直到B點(diǎn)的XB坐標(biāo)值與對(duì)應(yīng)的ZB坐標(biāo)值完全吻合為止。將S上水平角鋼同勁性骨架焊接牢固，再復(fù)測一次該點(diǎn)坐標(biāo)，確認(rèn)無誤后做好點(diǎn)號(hào)。需注意的是B點(diǎn)必須位于角鋼的棱角處，以利于同索套管上點(diǎn)號(hào)重合。在索導(dǎo)管外壁沿索套管軸線將A、C兩點(diǎn)用墨線連成一線，該連線必須同錨墊板十字線重合。根據(jù)XA、XB坐標(biāo)值和索套管傾角a，計(jì)算出A、B兩點(diǎn)長度，在AC連線上精確量出AB長度，并在索套管外壁上作出點(diǎn)號(hào)B。索套管安裝索套管的起吊采用手撥葫蘆配合塔吊作為起吊裝置。在錨墊板背側(cè)焊上一根U型鋼筋（這樣有利于保證錨墊板平面的平整）作為索套管的吊點(diǎn)。安裝時(shí)首先采用塔吊將索套管放在支架上，使索套管外壁上的A點(diǎn)和B點(diǎn)同支架上的A、B兩點(diǎn)重合。為了防止索套管下滑先將A點(diǎn)同支架焊接在一起，此時(shí)將強(qiáng)行對(duì)中桿立在索套管內(nèi)壁C點(diǎn)，比較全站儀測量的C點(diǎn)（XC，YC，ZC）坐標(biāo)值與計(jì)算值的差值，如果誤差在允許范圍內(nèi)（8mm）則表示安裝無誤，將索套管同勁性骨架焊接牢固連成一個(gè)整體，以防止在以后工況中索套管發(fā)生移位。反之起過誤差值，則需用特制的扭矩扳手對(duì)索套管來進(jìn)行微調(diào)，扭矩扳手的外螺紋大徑D為20，螺距P為2，牙數(shù)Z為50。將扭矩扳手安設(shè)在索套管的上或下、左或右側(cè)，視索套管需要移動(dòng)的方向而定，一般安設(shè)兩個(gè)扭矩扳手即可。因索套管的調(diào)節(jié)范圍很小，很容易操作和調(diào)整到位。附索套管安裝圖：主梁索套管測量定位主梁上索套管的測量和定位方法同主塔基本一致，但主梁上需單獨(dú)預(yù)埋支架。因施工荷載、索力及溫度作用引起主梁標(biāo)高發(fā)生變化等實(shí)際情況，故應(yīng)考慮對(duì)主梁索套管的設(shè)計(jì)參數(shù)，在動(dòng)態(tài)施工的條件下進(jìn)行修正后，再計(jì)算測量放樣的數(shù)據(jù)和定位。修正原理如下：索套管后錨點(diǎn)坐標(biāo)的修正。設(shè)第i梁段已施工完畢，欲進(jìn)行下一節(jié)段i+1段施工，在第i+1段掛籃安裝并按監(jiān)控指令標(biāo)高調(diào)整到位后，實(shí)測i段末和第i+1段末掛籃底面標(biāo)高，設(shè)分別主hi和hi+1，而該梁段對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)成橋梁底標(biāo)高分別為Hi和Hi+1，則第i梁段末和第i+1梁段末的兩者高差分別為：△Hi=Hi-hi；△Hi+1=Hi+1-hi+1，因錨墊板中心位于施工節(jié)段的三分之一處，取內(nèi)插值：△H=（△Hi+△Hi+1）1/3，即為后錨點(diǎn)ZA坐標(biāo)的修正值，修正的后錨點(diǎn)ZA坐標(biāo)為ZA，=ZA-△H。對(duì)第i+1段而言可視為向下平移，而不對(duì)x和y坐標(biāo)進(jìn)行修正。主梁懸臂下?lián)纤鸬乃鲗?dǎo)管出口方向角的修正。斜拉橋主梁的施工，要求斜拉索和梁段面的夾角在任何情況下都為設(shè)計(jì)夾角，而由于主梁在施工過程中不可避免地下?lián)希瑢?shí)際上就整個(gè)懸臂段繞0#塊中心向下旋轉(zhuǎn)，這樣梁上索套管也隨之旋轉(zhuǎn)，為避免斜拉索與索套管上口發(fā)生摩擦，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)索套管出口方向角進(jìn)行修正。如圖：AB為主梁中跨懸臂設(shè)計(jì)坡度線，B為欲澆梁段的前端點(diǎn)，AC為水平線，a為索套管軸線的傾角，i為設(shè)計(jì)坡度線，θ為索套管軸線與設(shè)計(jì)坡度線即梁面線的夾角。當(dāng)主梁中跨懸臂下?lián)蠒r(shí)，欲澆梁段的前端點(diǎn)B的位置移至B，為保證設(shè)計(jì)的夾角θ的值不變，索導(dǎo)管軸線的傾角a必然要作相應(yīng)的修正，a的修正值可根據(jù)△Hi和△Hi+1的差值以及梁段的長度S計(jì)算：△a=arcsin（△Hi+1-△Hi）/S，這樣修正后的索套管軸線的傾角為：a，=a-△a。根據(jù)修正后錨點(diǎn)的ZA，值和索套管的傾角a，計(jì)算出各測量點(diǎn)的坐標(biāo)就可放樣。如H5梁段索套管后錨點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)為(401.463,0,212.34)，設(shè)計(jì)傾角a=51.130，對(duì)應(yīng)梁段末梁底監(jiān)控指令標(biāo)高h(yuǎn)4=209.758、h5=209.686,對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)成橋梁底標(biāo)高:H4=209.715、H5=209.648;則△H4=H4-h4=-0.043；△H5=H5-h5=-0.038，后錨點(diǎn)ZA坐標(biāo)修正值△H=（△Hi+△Hi+1）1/3，=-0.027m,修正后的后錨點(diǎn)ZA坐標(biāo)為:ZA，=ZA-△H=212.367。傾角修正值△a=arcsin（△H5-△H4）/S=0.04770,修正后的a’=51.1780。施工控制測量質(zhì)量的保證措施因光線在空氣中的傳播速度并不是常數(shù)，為了避免因溫度和大氣壓力對(duì)距離測量數(shù)據(jù)的影響，每次測量前將向全站儀輸入實(shí)際溫度和氣壓值，全站儀可自動(dòng)對(duì)距離測量實(shí)施修正。因主塔施工空間小，作業(yè)面多，干擾較大無法進(jìn)行對(duì)向觀測取平值均，因此觀測時(shí)定時(shí)以控制網(wǎng)中的高程控制點(diǎn)作為三角高程的后視點(diǎn)，由于觀測環(huán)境同后視環(huán)境基本相同，大氣垂直折光誤差可基本消除。高程控制采用三角高程，所有的觀測采用盤左盤右取平均值。測量觀測時(shí)間盡量選在夜間、傍晚和陰天、大氣透明度較穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。主梁施工時(shí)間根據(jù)監(jiān)控指令全部在凌晨0：00~6：00進(jìn)行。江東和江西兩個(gè)測量組采用不定期對(duì)關(guān)鍵測量點(diǎn)位和測量資料進(jìn)行互相校核，避免出現(xiàn)人為錯(cuò)誤。測量時(shí)棱鏡必須正對(duì)儀器，以保證大傾角情況下的豎角觀測精度，同時(shí)避免測距發(fā)射管的相位不均勻以飛旋標(biāo)效應(yīng)。觀測時(shí)必須消除視覺誤差。在以后鋼筋制安和砼澆筑等工況過程中必須對(duì)索套管加以保護(hù)，不得隨意攏動(dòng)和破壞。結(jié)束語通過以上施工方法和措施，從實(shí)際施工