斜拉橋索導(dǎo)管的施工監(jiān)控

斜拉橋索導(dǎo)管的施工監(jiān)控李俊;張海龍;劉昌國(guó);姜天華【摘要】斜拉索是斜拉橋的重要組成部分，是彈性連續(xù)主梁的彈性支座.其到位精度直接影響主梁的受力，所以它的施工監(jiān)控就十分重要.結(jié)合仙桃漢江公路大橋索導(dǎo)管的施工監(jiān)控過(guò)程，對(duì)索導(dǎo)管的場(chǎng)內(nèi)加工、安裝就位、成品驗(yàn)收等一系列監(jiān)控流程作了詳細(xì)介紹，并提出一些積極建議,以期對(duì)斜拉橋的施工起到推進(jìn)作用.【期刊名稱】《土木工程與管理學(xué)報(bào)》【年(卷)，期】2003(020)001【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P54-57)【關(guān)鍵詞】索導(dǎo)管;施工控制;斜拉橋【作者】李俊漲海龍瀏昌國(guó);姜天華【作者單位】華中科技大學(xué)，土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北，武漢,430074;華中科技大學(xué),土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北，武漢,430074;華中科技大學(xué)，土木工程與力學(xué)學(xué)院,湖北，武漢,430074;華中科技大學(xué)，土木工程與力學(xué)學(xué)院，湖北，武漢,430074【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】U443.38:U445.1在斜拉橋修建的整個(gè)過(guò)程中，由于索導(dǎo)管的空間復(fù)雜性，它的定位是最困難、最復(fù)雜.在許多斜拉橋中，斜拉索在導(dǎo)管中偏斜十分嚴(yán)重，甚至碰壁.在仙桃漢江公路大橋中，這一工序的實(shí)施和監(jiān)控解決得較好.1大橋概況圖1橋型示意圖仙桃漢江公路大橋位于仙桃市西北郊，橫跨漢江，總長(zhǎng)1472m,全橋跨徑組合為30x14+50x2+50+82+180+50x2+30x18（m）.兩岸分別接漢江大橋的仙桃岸和天門岸的引道.它們分別是14跨30m和18跨30m的T梁引橋，2跨50m的跨漢江大堤的箱形連續(xù)梁，斜拉橋部分為50+82+180（m）獨(dú)塔3跨體系，采用這種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，主要是要把塔墩避開(kāi)主航道，同時(shí)梁的斷面設(shè)計(jì)也不相同，從而達(dá)到跨度雖然不同，恒載卻是平衡的效果.橋面寬23m（不含布索區(qū)寬度），雙向四車道，不設(shè)人行道，引道標(biāo)準(zhǔn)與橋梁一致，采用路橋同寬.索塔由塔座、下塔柱、中塔柱、上塔柱、塔冠、下橫梁、中橫梁及上橫梁等組成.索塔為介于平行索H型塔及空間索倒Y型塔之間的〃瓶頸”型塔，相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)圖1.從這個(gè)結(jié)構(gòu)形式可以看出，該橋斜拉索為空間索，塔上和梁上的索導(dǎo)管均需用三維坐標(biāo)控制.2塔上索導(dǎo)管的安裝工藝與施工監(jiān)控2.1施工步驟塔上索導(dǎo)管的施工分勁性骨架及索導(dǎo)管的后場(chǎng)制作、勁性骨架及索導(dǎo)管的塔上定位兩大關(guān)鍵工序（圖2）.勁性骨架的后場(chǎng)加工.勁性骨架是鋼筋、模板及索導(dǎo)管安裝定位的依托，必須認(rèn)真操作.勁性骨架在專用的鋼平臺(tái)上制作.臺(tái)座的平整度小于2mm（用100cm平尺檢查），且具有一定的剛度，無(wú)焊疤及凸凹之處.加工時(shí)將2.0m長(zhǎng)邊在平臺(tái)上加工成型，并將索導(dǎo)管固定在上面，長(zhǎng)連桿及斜連桿后場(chǎng)下料，現(xiàn)場(chǎng)焊接.勁性骨架分節(jié)加工制作，并按從下向上逐節(jié)加工，加工時(shí)骨架各節(jié)點(diǎn)通過(guò)電焊連接，桿件與接點(diǎn)板的連接焊縫為三面圍焊，焊縫必須嚴(yán)格按照焊接規(guī)范執(zhí)行.勁性骨架兩節(jié)間連接采用電焊和連接螺絲相結(jié)合，連接板鉆4個(gè)孔，用中16螺桿連接.兩節(jié)勁性骨架必須同槽加工制作.加工精度為尺寸允許偏差±5mm,軸線允許偏差±2mm.索導(dǎo)管的后場(chǎng)加工.索導(dǎo)管為A3無(wú)縫鋼管，其錨墊板厚50mm，亦在專用臺(tái)座上加工制作.索導(dǎo)管下料后用砂輪機(jī)打磨割口，上下口尺寸精度控制在2mm以內(nèi)，錨墊板中心孔洞用專用工具鉆孔.經(jīng)檢查套管尺寸符合要求后，在預(yù)先制作的定位三腳架上用兩臺(tái)2t葫蘆吊住套管,使其與錨板垂直對(duì)中，之后對(duì)稱點(diǎn)焊，復(fù)測(cè)垂直度符合設(shè)計(jì)要求后再補(bǔ)焊全縫.索導(dǎo)管加工應(yīng)滿足以下要求：索導(dǎo)管中心線與錨墊板中心線不能有偏角；鋼管出口端內(nèi)側(cè)必須磨成圓弧倒角；鋼管與錨墊板焊接時(shí)，錨墊板圓孔邊緣不得露出鋼管內(nèi)壁，否則必須打磨齊平；鋼管焊接時(shí)須使用同質(zhì)焊條，且保證內(nèi)表面光滑.加工精度為上下口尺寸偏差±2mm，垂直度小于h/1000.索導(dǎo)管在勁性骨架上的安裝定位.索導(dǎo)管和勁性骨架加工好后，在勁性骨架加工平臺(tái)上進(jìn)行索導(dǎo)管安裝定位.根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行相對(duì)位置尺寸計(jì)算；在臺(tái)座上進(jìn)行放樣，并在勁性骨架上作好標(biāo)記；用吊車安裝索導(dǎo)管，測(cè)量人員對(duì)其位置進(jìn)行檢查，直到滿足設(shè)計(jì)要求后，用匕75x75x7角鋼將其焊牢；把勁性骨架索導(dǎo)管進(jìn)行編號(hào)、堆放，堆放時(shí)注意勁性骨架的變形；索導(dǎo)管安裝時(shí)，必須注意出口剖面與塔的夕卜表面平齊.勁性骨架的運(yùn)輸.勁性骨架加工好后，用吊車運(yùn)到平車上轉(zhuǎn)運(yùn)，吊運(yùn)時(shí)采取四點(diǎn)吊法，應(yīng)緩慢平穩(wěn).運(yùn)輸過(guò)程中，勁性骨架底部用20cm高枕木墊平，整個(gè)過(guò)程中要嚴(yán)格避免勁性骨架的變形.勁性骨架在塔上的安裝定位.勁性骨架安裝前先將上一層勁性骨架的頂面找平，然后在接頭位置用角鋼進(jìn)行定位.安裝時(shí)用塔吊吊穩(wěn)勁性骨架，安放好并核對(duì)其平面位置，用抓鉤鉤住兩節(jié)接頭板的螺絲孔，上緊螺絲，用吊垂球的方法控制其垂直度，先將一面連接，再用楔形鋼塊進(jìn)行微調(diào)，之后用全站儀測(cè)量上口角點(diǎn)的三維坐標(biāo)，誤差控制在5mm以內(nèi)，符合要求后，將骨架相互連接、焊牢.并對(duì)索導(dǎo)管空間位置進(jìn)行測(cè)量校核，符合要求后再焊接好.勁性骨架兩接頭焊接時(shí)在角鋼連接處用S=10mm的鋼板連接，采用三面圍焊，焊接長(zhǎng)度為12cm.索導(dǎo)管安裝精度為標(biāo)高允許偏差±5mm,索導(dǎo)管中心線誤差±2mm.圖2工藝流程圖2.2塔上索導(dǎo)管的監(jiān)控要領(lǐng)操進(jìn).上塔柱勁性骨架索導(dǎo)管施工方案.武漢：中航二局一公司，2002.勁性骨架加工平臺(tái)平整度和剛度一定要高.勁性骨架加工精度要保證兩端頭、側(cè)面均與平臺(tái)垂直，加工高度（側(cè)面）78cm的每個(gè)斷面偏差要求不超過(guò)3mm.每根加工的索導(dǎo)管，必須對(duì)其長(zhǎng)、短邊復(fù)核，防止加工人員放樣錯(cuò)誤.用角尺檢查索導(dǎo)管與錨墊板的垂直度，索導(dǎo)管編號(hào)用油漆寫在明顯位置，便于識(shí)別.勁性骨架加工完畢，測(cè)量人員將各個(gè)索導(dǎo)管放樣數(shù)據(jù)放樣好后，必須用電焊將勁性骨架固定在平臺(tái)上，防止吊裝索導(dǎo)管時(shí)對(duì)勁性骨架碰撞使其移位.后場(chǎng)放樣數(shù)據(jù)時(shí)，尤其是基準(zhǔn)點(diǎn)確立后，長(zhǎng)度丈量次數(shù)較多，容易出錯(cuò)，應(yīng)加強(qiáng)二次復(fù)核.后場(chǎng)安裝應(yīng)注意高程基準(zhǔn)點(diǎn)的確定，保證本節(jié)勁性骨架與上一節(jié)勁性骨架的高程承接，避免現(xiàn)場(chǎng)安裝對(duì)勁性骨架進(jìn)行切割處理.勁性骨架與索導(dǎo)管后場(chǎng)安裝好，勁性骨架應(yīng)編好號(hào)碼，現(xiàn)場(chǎng)安裝人員，起重人員按要求次序起吊安裝.應(yīng)盡量輕起輕放，防止變形扭轉(zhuǎn)，放置空?qǐng)龅貢r(shí)，場(chǎng)地必須平整且用墊木墊好，保證勁性骨架不變形.前場(chǎng)技術(shù)人員，帶班人員應(yīng)及時(shí)報(bào)告施工過(guò)程中如起吊重物造成勁性骨架的碰接變形情況，測(cè)量人員及時(shí)用全站儀復(fù)核檢查.第一節(jié)勁性骨架安裝前基準(zhǔn)高程要精確，每棉勁性骨架底口的操平墊板1~4嚴(yán)格控制.勁性骨架四角的平面位置經(jīng)全站儀放樣后，用角鐵做好限位區(qū)，保證安裝時(shí)底口平面位置一次到位.再調(diào)試頂口兩設(shè)計(jì)點(diǎn)的平面位置，要求小于5mm，還要注意骨架的扭轉(zhuǎn).勁性骨架的調(diào)整，首先測(cè)定頂端兩設(shè)計(jì)點(diǎn)1和2實(shí)際位后，確定偏差大小，如果較小，通過(guò)頂桿頂撐或手拉葫蘆調(diào)試，偏位過(guò)大，用一小千斤頂調(diào)整底口，通過(guò)在墊塊(1~4中某一塊)上墊幾毫米的鐵板就能迅速調(diào)試到位，避免上口的頂撐或手拉葫蘆強(qiáng)行將勁性骨架拉、頂或造成扭轉(zhuǎn)變形.—側(cè)塔肢兩片勁性骨架安裝到位后，經(jīng)全站儀復(fù)核設(shè)計(jì)點(diǎn)平面位置在允許偏差范圍內(nèi)應(yīng)對(duì)四個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)用鋼尺對(duì)拉復(fù)核尺寸，同時(shí)對(duì)錨墊板中心，出口中心用全站儀抽查復(fù)核或用鋼尺對(duì)拉進(jìn)行復(fù)核.h.在上塔柱進(jìn)入最后幾段時(shí)，塔肢高，正值盛夏，日照造成塔肢扭轉(zhuǎn)彎曲較大，安裝勁性骨架應(yīng)避免日照影響塔肢變形的時(shí)段.2.3塔上索導(dǎo)管的計(jì)算由圖3中可以看出，當(dāng)a邛和AX已知時(shí)，則AY=AXxtga;AZ=AXxtga^tgP；對(duì)于索導(dǎo)管中心軸線，錨固點(diǎn)M的坐標(biāo)(XM,YM,ZM)已知，AX=3250-a，其中a已知，所以出口中心點(diǎn)的坐標(biāo)(X,Y,Z)可求，中心長(zhǎng)度L0亦可求.又索導(dǎo)管的最長(zhǎng)點(diǎn)在上口的底部軸線，其上口坐標(biāo)為(XM+eGxsina^2,YM-^Gxcosa-2,ZM)，最短點(diǎn)在上口的頂部軸線，其上口坐標(biāo)為(XM@Gxsina?2,YM+^Gxcosa-2,ZM),因此，對(duì)于定位點(diǎn)G,Q,S和T有△XG=3250-a+^Gxsina^2;△XQ=3250-a-120+^Gxsina-2;△XS=3250-a-900+^Gxsina^2;△XT=3250-a-900-^Gxsina-2.它們的定位參數(shù)及其它關(guān)鍵點(diǎn)的三維坐標(biāo)就可求出.這一過(guò)程比較復(fù)雜且繁瑣，在此略去.圖3索導(dǎo)管傾角示意圖4索導(dǎo)管側(cè)視示意/mm圖5索導(dǎo)管后場(chǎng)安裝示意/mm圖6索導(dǎo)管俯視示意圖7塔柱已安裝好的勁性骨架頂面操平墊板示意圖8勁性骨架上的控制點(diǎn)布置示意/mm3梁上索導(dǎo)管的安裝工藝與施工監(jiān)控梁上索導(dǎo)管和塔上索導(dǎo)管安裝的最大區(qū)別是梁上索導(dǎo)管無(wú)需勁性骨架，它要直接置于梁上某一固定位置.由于梁處在不斷變化的施工過(guò)程中，在什么工序安置索導(dǎo)管及索導(dǎo)管的標(biāo)高控制是梁上索導(dǎo)管兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn).一般認(rèn)為在澆注混凝土前定位索導(dǎo)管最為可靠，但事實(shí)卻不是這樣.索導(dǎo)管的三維定位坐標(biāo)是成橋以后的位置標(biāo)高，但在施工過(guò)程中，梁的標(biāo)高不斷變化，即使在合攏以后，索導(dǎo)管的標(biāo)高也不是理論標(biāo)高，因?yàn)樵谟?jì)算中考慮了混凝土的收縮徐變.鑒于以上情況，經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮，決定在立模標(biāo)高到位以后，首先定位索導(dǎo)管，嚴(yán)格控制索導(dǎo)管與模板等其它重要部位的相對(duì)關(guān)系.在以后的施工過(guò)程中，讓索導(dǎo)管在澆注混凝土、張拉預(yù)應(yīng)力、兩次張拉斜拉索和牽索點(diǎn)體系轉(zhuǎn)換等施工過(guò)程中跟隨主梁協(xié)調(diào)一致地變化.實(shí)踐證明，這是處理索導(dǎo)管與斜拉索關(guān)系的最好辦法.以此去實(shí)施索導(dǎo)管的就位和監(jiān)控，能把斜拉索在索導(dǎo)管中的位置控制到允許范圍之內(nèi).4結(jié)論在塔上設(shè)置勁性骨架進(jìn)行索導(dǎo)管的定位，是十分有效的方法.在這一工作的各個(gè)工序中，除認(rèn)真做好測(cè)量工作，量測(cè)好勁性骨架和索導(dǎo)管各部位的相對(duì)關(guān)系外，確保勁性骨架的剛度也很重要.實(shí)踐證明，本橋中勁性骨架豎向采用匕100x100x10的角鋼，其余用匕75x75x7角鋼有點(diǎn)偏弱.在以后的運(yùn)輸、塔上定位時(shí)，勁性骨架均有一定的變形，這給索導(dǎo)管的精確定位帶來(lái)一定的困難.因?yàn)閯判怨羌茏罱K將作為鋼材埋進(jìn)混凝土，所以采用較剛勁的勁性骨架并不會(huì)造成工程浪費(fèi).在整個(gè)施工過(guò)程中，梁是不斷變化的，因此要求梁上索導(dǎo)管在某一施工時(shí)刻準(zhǔn)確到位是不現(xiàn)實(shí)的，也是不科學(xué)的.所以決定在掛籃到位立模標(biāo)高確定以后，即進(jìn)行梁上索導(dǎo)管的定位.在這一工序中，必須保證索導(dǎo)管與主梁其它部位的相對(duì)關(guān)系正確，這是主梁索導(dǎo)管定位極其重要的一環(huán).在后續(xù)工序中，索導(dǎo)管會(huì)隨著主梁的變化自行調(diào)整，最終協(xié)調(diào)好與斜拉索的居中關(guān)系.索導(dǎo)管一旦定位以后，所有的后續(xù)工作