金橋大道跨鐵路斜拉橋塔梁同步施工測量技術(shù)

1、    金橋大道跨鐵路斜拉橋塔梁同步施工測量技術(shù)    李施展摘要：主要介紹斜拉橋塔梁同步施工的測量技術(shù)關(guān)鍵詞：斜拉橋；塔梁同步；測量abstract: this paper mainly introduces cable-stayed bridge tower beam simultaneous construction measuring techniquekeywords: cable-stayed bridge; tower beam synchronization; measurement：tu74：a ：一、工程概述武漢市金橋大道跨京廣鐵路橋

2、，全長260m，為一座主跨138m的獨塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁斜拉橋。其主要內(nèi)容包括：2個主塔墩及其基礎(chǔ)、2個輔助墩及其基礎(chǔ)、4個邊界墩及其基礎(chǔ)，260 m主梁、斜拉索及部分橋面工程等。本標(biāo)段位于直線段，跨度結(jié)構(gòu)為(138m+141m+81m)，50#墩與竹葉山立交橋相接，橋面寬從k2+177.5k2+284.9為線性變寬段，自k2+284.9k2+437.5為等寬段。本工程為斜拉橋，共有斜拉索20對，共80根。主跨138m混凝土梁，其中216#采用掛籃懸臂施工，1#、1721#采用支架現(xiàn)澆施工。邊跨122m采用支架現(xiàn)澆施工。斜拉索采用扇形雙索面，全橋共20對斜拉索，計80根。斜拉索采用7mm

3、鍍鋅涂層高強平行鋼絲，外擠雙層pe，內(nèi)層為黑色，外層為彩色，鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強度fpk=1670mpa。斜拉索規(guī)格共7種，即：1877、2117、2417、2657、2837、3137、3377，對應(yīng)索道管內(nèi)徑分別為301mm、325 mm、347 mm、359 mm、359 mm、380 mm、402mm ，索道管最長6472.1 mm，最短1992.7mm，斜拉索在主梁處最小傾角約26.0°，最大傾角約59.8°。為滿足施工工期要求：中橫梁施工完畢后可進(jìn)行1-3#索掛設(shè)；上塔柱爬模施工至18#節(jié)段、上橫梁施工未完成前，可進(jìn)行4-5#索掛設(shè)。本工程(主梁mb2mb5)施工時采用塔

4、梁同步施工方法。塔梁同步施工不同于常規(guī)采用的先施工主塔，后施工主梁，相互分離的施工方法，它是在主塔施工沒有完成以前，就開始主梁節(jié)段的懸臂施工，塔梁施工同步進(jìn)行，在此過程中同時進(jìn)行斜拉索的逐步掛索及張拉。二、塔梁同步施工階段測量控制1.施工流程本項目51#索塔分20節(jié)段逐節(jié)施工,其中第12節(jié)段中橫梁以下為常規(guī)施工階段。當(dāng)中橫梁施工并張拉完畢后同步進(jìn)行主梁mb2mb5節(jié)段施工，以及15#斜拉索逐步安裝和張拉工作。當(dāng)索塔封頂以及相關(guān)張拉工作完成以后,繼續(xù)進(jìn)行主跨箱梁剩余節(jié)段施工。在塔梁同步施工時，索塔在監(jiān)控單位的指導(dǎo)下應(yīng)始終保持豎直狀態(tài)。2. 測量控制總體思路采取塔梁同步施工時，由于主塔兩側(cè)主梁重量

5、不完全相等、橋面臨時荷載偏載、張拉斜拉索控制索力的油壓表以及張拉系統(tǒng)的誤差等因素，導(dǎo)致索塔受不均勻水平力，索塔出現(xiàn)暫時性偏位，對于后續(xù)主塔節(jié)段的施工空間位置控制造成很大的困難。當(dāng)已施工的索塔節(jié)段因不平衡受力出現(xiàn)偏位時（主要是縱向偏位），待澆節(jié)段也隨之偏離主塔設(shè)計里程，立模設(shè)計數(shù)據(jù)及索道管數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，必須進(jìn)行修正才能保證索塔偏位復(fù)位以后的竣工位置。為解決這一問題：利用高精度全站儀架設(shè)在主塔兩側(cè)的觀測點上，對埋設(shè)在已施工索塔節(jié)段側(cè)壁上的監(jiān)測棱鏡對索塔偏位進(jìn)行實時觀測，根據(jù)觀測結(jié)果模擬出已施工節(jié)段偏位的斜率，依據(jù)斜率推算出待澆節(jié)段定位的修正數(shù)據(jù)，從而完成針對塔梁同步施工階段對塔柱及索道管定位的測

6、量控制。3. 控制重點理想狀況下，索塔處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，當(dāng)索塔受不平衡水平力的作用時，其產(chǎn)生水平變形。在斜拉索受力點以下部分呈曲點變形狀態(tài)。在受力點以上呈直線自由狀態(tài)。通過監(jiān)測受力點以上自由狀態(tài)部分的塔柱傾斜度推算待澆節(jié)段的預(yù)偏值。4. 監(jiān)測點的埋設(shè)方式一:監(jiān)測點由棱鏡和覘牌組成的一套固接在已澆筑節(jié)段外側(cè)壁的觀測棱鏡裝置。在塔梁同步施工時塔柱縱橋向受力點為索塔第11節(jié)段1#斜拉索錨固點至第13節(jié)段5#斜拉索錨固點，初始監(jiān)測點由下至上布設(shè)在第8節(jié)、10節(jié)、和11節(jié)段塔柱側(cè)壁上，在中橫梁以上每節(jié)均埋設(shè)一層監(jiān)測點，每層埋設(shè)4套監(jiān)測點，便于在主塔南北兩側(cè)均能監(jiān)測到主塔的變形情況。監(jiān)測點埋設(shè)力求穩(wěn)固、不易被

7、破壞，且通視條件良好。方式二:監(jiān)測點布設(shè)位置同方式一,埋設(shè)裝置可采用反射片來代替棱鏡裝置。優(yōu)缺點比較:使用棱鏡作為監(jiān)測點，測量精度高。埋設(shè)點比較多埋設(shè)成本較大，并容易被現(xiàn)場工人破壞。且主塔竣工后回收困難。5. 對監(jiān)測點進(jìn)行觀測塔柱變形觀測采用當(dāng)代最先進(jìn)的智能型全站儀ts30 ,其標(biāo)稱精度為0.5, ±(0.6mm + 1×10-6d) 。它可以實現(xiàn)自動尋找和精確照準(zhǔn)目標(biāo),由于它不需要人工照準(zhǔn)、讀數(shù)、計算,有利于消除人差的影響、減少記錄計算出錯的幾率,特別是在夜間也不需要給標(biāo)志照明。在一節(jié)塔柱的施工周期內(nèi)，對監(jiān)測點的分五種工況下進(jìn)行觀測：斜拉索掛索張拉前；斜拉索張拉后；勁性骨

8、架安裝定位；索道管檢查定位塔；塔柱模板安裝。對塔柱監(jiān)測點的觀測要根據(jù)每一工況的實際需要，有選擇性地對塔柱監(jiān)測點進(jìn)行觀測。6. 推測待澆段修正數(shù)據(jù)將實時觀測的監(jiān)測數(shù)得出索塔自由端傾斜率，利用編寫的程序即可瞬時計算出出待澆節(jié)段定位的修正數(shù)據(jù)。7. 對修正數(shù)據(jù)的監(jiān)控在塔梁同步施工時，索塔因不平衡受力產(chǎn)生臨時性輕微塔偏,工程竣工后，索塔應(yīng)回到鉛垂?fàn)顟B(tài)。在同步施工過程中若出現(xiàn)塔偏觀測結(jié)果較大，則建立的數(shù)學(xué)模型的改正數(shù)也會偏大，此時需要對索塔偏位進(jìn)行重復(fù)觀測驗證，若測量結(jié)果經(jīng)重復(fù)觀測驗證無誤則證明主塔所受的水平不平衡力偏大。采取適當(dāng)措施(如調(diào)整鎖力,或其它方法)糾正較大不平衡力狀態(tài)。在此過程中監(jiān)控單位提供

9、警戒索塔偏位以指導(dǎo)現(xiàn)場施工。并通過適當(dāng)措施保證索塔水平不平衡力較小，使索塔偏位在施工過程中處于安全范圍以內(nèi)。8. 索塔施工測量步驟(1) 勁性骨架安裝測量因勁性骨架角點特征不明顯并存在加工誤差，采用對勁性骨架4條邊進(jìn)行分中，控制其軸線位置以達(dá)到理論位置。(2) 索道管安裝測量對索道管頂口及底口進(jìn)行測量并實時調(diào)整，最終達(dá)到控制目標(biāo)。(3) 對索塔合模位置進(jìn)行放樣在待澆節(jié)段合模高程處的勁性骨架上加焊鋼筋頭，在鋼筋頭上放出此處的合模位置。現(xiàn)場工人根據(jù)此位置進(jìn)行合模。盡量避免合模以后再對模板位置進(jìn)行調(diào)整。(4) 待澆節(jié)段索塔模板安裝完畢后，對模板位置進(jìn)行檢查。若存在超過規(guī)范要求的偏位，仍需對模板位置進(jìn)

10、行調(diào)整以達(dá)到要求。塔梁同步施工階段時。此流程中均需對索塔偏位進(jìn)行監(jiān)測，以便對測量控制數(shù)據(jù)進(jìn)行即時修正。9. 主梁架設(shè)線形控制測量塔梁同步施工對主梁的影響遠(yuǎn)小于對主塔的影響。在斜拉橋主梁架設(shè)的實際施工過程中，由于各種結(jié)構(gòu)參數(shù)不可避免與設(shè)計值存在差異，導(dǎo)致施工產(chǎn)生結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形結(jié)果與設(shè)計預(yù)期值存在偏差。主梁架設(shè)線形測量控制的實質(zhì)就是一個主梁梁段施工周期內(nèi)，測量部門獲取準(zhǔn)確的主梁架設(shè)過程中的各工況的線形數(shù)據(jù)反饋給監(jiān)控部門，由監(jiān)控部門對測量的線形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷，并對偏差提出控制方法，對施工的實施狀態(tài)進(jìn)行控制調(diào)整，達(dá)到對施工誤差進(jìn)行控制的目的。主梁掛藍(lán)施工測量流程如下:(1) 張拉前高程測量(2) 張

11、拉后高程測量(3) 根據(jù)1,2得出前端位移并報監(jiān)控(4) 根據(jù)監(jiān)控指令及掛藍(lán)變形計算預(yù)抬值(5) 根據(jù)計算報告控制現(xiàn)場掛藍(lán)高程給施工隊提供高程后視點,及高程控制數(shù)據(jù)施工隊調(diào)整底模完畢后，檢查模板高程并復(fù)查后視點高程報檢完畢后,布設(shè)底模高程監(jiān)測點4個,主桁高程監(jiān)測點2個,并同時復(fù)測已澆節(jié)段的高程監(jiān)測點。(6) 混凝土澆筑前在待澆節(jié)段前端面板新布設(shè)高程監(jiān)測點，并復(fù)測已澆節(jié)段高程監(jiān)測點，以及索道管。(7) 混凝土澆筑完畢后測量主桁變形(根據(jù)前端變形及支點變形得出綜合結(jié)論),底模沉降,所有高程監(jiān)測點。10. 主梁施工索道管定位測量斜拉橋索道管的定位質(zhì)量決定了斜拉索的空間位置，直接影響著主梁的線型。為了

12、保證主梁索道管與主塔索道管的相對位置關(guān)系，要求主梁與主塔索道管的定位必須以同一基準(zhǔn)為依據(jù)。根據(jù)主梁施工自身結(jié)構(gòu)的前端變形并結(jié)合監(jiān)控指令，對邊主梁的索道管測量定位坐標(biāo)必須予預(yù)先修正，使得成橋后索道管位置滿足設(shè)計要求。索導(dǎo)管定位安裝坐標(biāo)預(yù)修正步驟如下：(1) 施工單位向監(jiān)控單位提供已澆筑節(jié)段的主梁特征點線形數(shù)據(jù)，以及主塔偏位數(shù)據(jù)。(2) 監(jiān)控單位根據(jù)現(xiàn)有工況及相關(guān)測量數(shù)據(jù)計算并提供下一節(jié)段箱梁立模高程，由此得出立模高程改正參數(shù)。(3) 監(jiān)控單位根據(jù)現(xiàn)有工況及相關(guān)測量數(shù)據(jù)計算并提供下一節(jié)段索道管安裝位置的改正參數(shù)。(4) 掛藍(lán)懸臂施工在混凝土灌注過程中存在自身結(jié)構(gòu)的前端變形。綜合考慮計算結(jié)果以及靜載

13、試驗成果。確定索道管安裝坐標(biāo)的修正值。(5) 根據(jù)(2) 、(3)、(4)得出索導(dǎo)管坐標(biāo)改正參數(shù)，并計算出索導(dǎo)管實際施工安裝坐標(biāo)。三、注意事項由于兩側(cè)主梁重量不完全相等、橋面臨時荷載偏載、張拉斜拉索控制索力的油壓表以及張拉系統(tǒng)的誤差等因素可能產(chǎn)生不平衡荷載，將會對索塔的偏位造成主要的影響。通過對索塔監(jiān)測點的實時觀測，由模擬數(shù)學(xué)模型推算出的待澆節(jié)段定位數(shù)據(jù)，從而完成塔梁同步施工階段的對索塔的測量控制。但這種方法前提是主塔偏位不能超過一定的限制，否則主塔偏位線性更加復(fù)雜，主塔偏位越大，由此推算出的待澆節(jié)段定位數(shù)據(jù)精度越低。因此對于塔梁同步施工，嚴(yán)格控制不平衡荷載將顯得尤其重要。建議在施工控制時必須對主塔兩側(cè)的斜拉索索力引起格外的關(guān)注，盡量控制使兩側(cè)索力基本一致，同時對主梁部分梁段進(jìn)行索力調(diào)整或臨時