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，并重點闡述了拱肋節(jié)段吊裝前反射片裝置設(shè)計、反射片設(shè)計坐標坐標轉(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，同時也是XX大橋的又一控制重難點階段控制性工程，在此重點對鋼管拱肋節(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A、B兩個觀測點，并安裝反射片測量裝置；將拱肋與設(shè)計線形聯(lián)測，通過計算機CAD坐標系轉(zhuǎn)換處理得到觀測點的設(shè)計坐標，在計算出觀測點的設(shè)計里程和設(shè)計高程。其次：在拱肋加工時，將每個節(jié)段都進行了中軸線放樣，并打上油漆；另外在ф203橫撐的軸線點上設(shè)置安裝反射片C點，其主要作用是在吊裝定位時對拱肋軸線控制。最后：通過A、B兩點來調(diào)整控制拱肋到設(shè)計里程和設(shè)計高程，同時觀測C點來調(diào)整拱肋軸線，當該節(jié)段拱肋的里程、高程和軸線調(diào)整到設(shè)計值時，用扣索（鋼絞線）固定鋼管拱肋，從而達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、標高模型圖2-1扣索（側(cè)抗風）固定拱肋軸線淚2予.2韻呈觀測點反射片頃裝置的設(shè)置范XX孔大橋鋼管拱肋酸分求為廈1抽1數(shù)個節(jié)段獨立加棗工，每個節(jié)段終要設(shè)淡計誕3也個反射片觀測廟點，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、慕Ⅵ停節(jié)段各需要多身加音設(shè)躁2飼觀測點，所以痛控制整個拱嚇肋升1殿1椅節(jié)段線形一共蛇需先要鹽3扒7活個觀測點。根哨據(jù)下宰圖違Ⅰ競、桂Ⅱ底、豆Ⅲ蹲節(jié)段為例，進劈行坐標轉(zhuǎn)換計日算說明技（念A羅1陳、點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野大橋坐標系坐童標與拱肋場地如加工獨立坐標動系的坐標轉(zhuǎn)換蒜，即大坐標轉(zhuǎn)仆換為小坐標，廉將轉(zhuǎn)換過的小周坐標在拱肋立裂拼的時候用全躬站儀放出這些葛觀測點。在節(jié)捆段吊裝時將這聞些點的坐標還句原為大坐標，紀從而實現(xiàn)拱肋莊定位線形控制雨。蟻一、坐標正反笛算原理餡坐標轉(zhuǎn)換的方某式很多，但他手們都有遵循共奧同的原則，即怠都是通過坐標抓正反算來實現(xiàn)佛的坐標轉(zhuǎn)換的艷。下面我們簡筑單介紹下坐標歡正反算原理。1、方位角眨坐標方位角又脈稱之為方向角蓬。在平面坐標遭系范圍內(nèi)，以己平薪行糖X壺軸的方向為基莖準方向，于某良一邊的一個端腿點，從基準方奸向順時針轉(zhuǎn)至途該邊的水平角套（袋0防°肥～級360恩°綿）稱為坐標方錢位角（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雨宣正反算坐標方喬位角與坐標增見量的關(guān)系王稱擔為傳1-黨2謠兩點間獵（架1-雪2蟲邊）的正、反利坐標方位角，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）販兩點間連線的判坐標方位角與拌坐標增量之間垃存在下列關(guān)系訓：汗凳紐雞遭準齡赤富換雄（看6-地2瞇）花2象、洲極坐標化為直逮角坐標（坐標斃正算）啟圖途2煎-典3笛編射直角坐標表示義和極坐標表示懲粱身極坐標化為直趁角坐標又稱坐澆標正算，即已尋知兩點間的邊茫長和坐標方位極角，計算兩點繞間的坐標增量炕：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)上式計粱算盡拉坐標增量時砍，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、負之斤分，因此算得哲的坐標增量也效同樣有正、負神號。坐標增量橫的正負號如韻表西6-泳1搖所示。憂阻戀表鄉(xiāng)6-1觀復漢嘉籃保坐標增量的正鬼負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+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、棚直角坐標為極監(jiān)坐標化（坐標怎反算）踩直角坐標化為逆極坐標又稱坐滲標反算，已知團兩點間坐標增衣量，計算兩點昌間的邊長及坐武標方位角。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憲大橋坐標系與贈拱肋加工立拼紛場地獨立坐標敢系轉(zhuǎn)換剃圖信2扮-4英策新舊坐標系原煩點平移轉(zhuǎn)換坐謹標系霜隨著電子計算搶機的發(fā)展，在藥這里通過計算沙機蠟autoCA磁D鹿繪圖軟件轉(zhuǎn)換晨大橋坐標系的托方法來實現(xiàn)的軌（圖隔2娘-騾4環(huán)所示）。耗當實現(xiàn)了原大遷橋坐標系與獨悉立小坐標平移亭坐標原點坐標驢系轉(zhuǎn)換，汪但是在放樣拱情肋觀測點是在撥拱肋立拼調(diào)整對完成后進行的討，在這里進行汗對俘比索6-澡4糖圖為與跨6-熊5尺圖，可分析得斷出：第一次坐析標原點平移轉(zhuǎn)趕換，是在拱肋串整個模型下轉(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)三個節(jié)掌段實現(xiàn)的，而灰立拼胎架與原議拱肋有一個夾仔角竭α鈔（可以通另過辦CA鎖D鞠求障取兇α未），同時要在拖拱肋立拼時完確成對節(jié)段拱肋晨觀測點放樣，昌因此不能在星第一次平移坐悉標原點后期直接量取設(shè)計貝觀測點的新坐模標值進行放樣迎，必須要進行影第二次坐標系趁旋轉(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系涉上選擇設(shè)計好溪觀測點恥，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，同時經(jīng)在溪CA穴D葉圖上量取每個寇觀測點的設(shè)計訊坐標，并用幾德何關(guān)系計算出燥每個觀測點的抱里程和高程。攤2材、在拱肋設(shè)計蓄線形電子鑄版懲CA侄D碌上，找到拱肋錢軸線中心點前（僻x拒，岸y賽，舅z孤），同時在原糕坐標系中找到式坐標原點涌O式（謙x堤，脈y怪，柱z軋）。問3曉、在原坐標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，將原大說橋坐標系的原飛點版O胳點吐移動到拱肋軸柱線中心點，就傷這樣實現(xiàn)了兩老個舊新坐標系老的平移轉(zhuǎn)換（肯簡稱第一次轉(zhuǎn)小換）。囑A染耀種第一次坐標原綿點平移后的坐海標系冠敢筆覆勵昆B襪碼坐標系旋盞轉(zhuǎn)秀α序角后的新坐標施系以圖兇偽2糠-顧5料旋轉(zhuǎn)坐標系傾4謀、第一次坐標夢原點平移后的賞坐標系如圖結(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，不難寬得出這兩個坐藝標系間存在一豐個差撤值飼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陜圖坐標系旋鞋轉(zhuǎn)婆α拋角，即可以得斃到我們需要的請坐標系。如圖堤2皂-5添B毒圖所示。涂5夠、廳在騙CA擠D賠新坐標系圖上而量取每個觀測搞點新坐標軌（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從首先通過坐標期轉(zhuǎn)換后奮在驟CA食D蕉上直接量取坐書標值，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)點布設(shè)番圖幕賽搬四、觀測點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?？谛蛙?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，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皺拱肋吊裝定位濟及線形控制辜在拱肋立拼加殃工制作完成，識驗收合格出廠帳后，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)擔量。在吊裝過注程中我們主要柱控制每節(jié)拱肋化的標高、里程誤和軸線，但在饅我們整個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，因此淡這三個節(jié)段是袋的線形控制是顛整個拱肋的重嗽中之重。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拱肋吊裝至刮拱座時將與拱版座番8災(zāi)根預埋鋼管對竄接插入其中（設(shè)如圖喝3婚-緞2遠所示。源），當拱肋插飽入預埋鋼管后殿，開始進行拱守肋的里程、軸援線和標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，得出拱腳賽觀測點的三維摔坐標（裝x五、泄y另、耽z魄），測點的實旋際里傲程常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忘以及觀測點距呼中軸線的距大離付D視，進行調(diào)整。貝當拱肋拱腳部燙分調(diào)整與設(shè)計呈值一樣時用鋼辛板插如預埋鋼慮管內(nèi)用電焊將宜其拱肋的拱腳蔽部分固定，同臨時拉上主扣繩瘡和側(cè)抗風。如榮圖翻3幟-淡3于所示。鹽諸具蓄暈技織捷鵲食獨濕悠的捎譜a唯蜜側(cè)面脖圖柜譽詳白身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爽控制點進行觀喂測餡A扔、羅B址、馳C庫三個觀測點攔，請A甚、旗C囑兩點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。當觀測沾點的高程與設(shè)姿計高程誤差塑為廉±題2mm乳內(nèi)時，將鎖定釣張拉主扣繩鋼如絞線的千斤頂才夾片。在進行犬觀級測杰B掠點，測鞋出如B熊點與軸線的差獻值漲D村，通過調(diào)節(jié)拱掩肋兩側(cè)的側(cè)抗窮風來調(diào)整拱肋裂軸線，叔當臟D漠值倒在載±鞏1mm董時鎖定側(cè)抗風濤。由于拱肋定束位精度要求很慎高，這樣調(diào)整軌是個反復的過宗程，當高程調(diào)已節(jié)好高程再觀絞測軸線就可能偉偏了，當軸線巧調(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)整是個盒反復的過程。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（以后的每爐個節(jié)段吊裝時店）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)段與險節(jié)段間連接處亞用法蘭盤高強杯螺栓連接過程次。擴如圖驕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)實際軸姓線和標高與設(shè)靠計線形的軸線烈和標高不符合苦時，在合龍前哄必須再次調(diào)整鍛懸臂拱肋線形俘，使實際線形判與設(shè)計線形一這致。斧2偵、通過拱肋的揚線形監(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騰個小時測一次活），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間（主要險是考慮溫度對瓦鋼管肋的熱漲患冷縮作用）。缸4庭、加強兩側(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)計高程子以及中軸線。含因為拱頂中心級的里程、高程魄和中軸線是整辦個