钢箱梁与钢锚箱制造几何控制方案(第3版)

1、苏通长江公路大桥C3标 钢箱梁与钢锚箱制造几何控制手册 总承包商:中港第二航务工程局技术支持:西南交通大学土木学院茂盛(亚洲工程顾问有限公司二六年四月文件编号:KZFA-03修订记录第1版 2005-11-18第2版 2005-12-28第3版 2006-4-25(第三版修 订 说 明根据第2版审查意见,我部对手册进行了修订,具体如下:1、更新了附录 C 钢箱梁控制点,提供各梁段控制点具体编号,对控制点进一步细化。2、对钢箱梁梁段制造过程的控制点几何测试进一步明确提出具体时间要求,以保证梁段测点测试数据的可信性与可用性,钢箱梁制造单位应严格遵守,具体要求见附录E1 钢箱梁控制点几何测试要求补充

2、说明。3、根据钢箱梁焊缝测试内容及方法的调整,修改附录 E 资料传送表 中的表格三(KZ02-03钢箱梁接缝宽度测量数据表,调整后的表格见附录E中具体内容,表格已替换。原钢箱梁与钢锚箱制造几何控制手册(第2版作废。(第二版修 订 说 明根据第1版审查意见,我部对手册进行了修订,具体如下:1、对胎架的精度要求进行了调整;2、对钢箱梁顶面控制点布置进行了简化;3、补充了控制点的具体结构形式;4、明确了几何控制测量数据传递程序与频次;5、对钢锚箱控制点(包括辅助控制点布置及数量进行了调整;6、对钢锚箱误差修订程序进行了调整,由每节段一次调整为每拼装轮一次;7、与苏通大桥主桥钢箱梁制造验收规则(BZ/

3、STQ-GZ、苏通大桥索塔钢锚箱制造及验收规则中规定的钢箱梁和钢锚箱精度要求进行统一;8、对钢锚箱索套管出口中心位置坐标精度要求进行了调整;9、对钢箱梁和钢锚箱制造几何控制测量方法进行了细化;10、对钢箱梁和钢锚箱制造几何控制测量专用表格进行了调整。原钢箱梁与钢锚箱制造几何控制手册(第1版作废。苏通大桥C3标钢箱梁与钢锚箱制造几何控制手册目录页数 1.概述 (11.1绪述 (11.2制造过程中的几何控制 (11.3容许误差 (11.4测量精度要求 (21.5制作方法 (21.6施工几何控制 (21.7大块梁单元 (21.8重量和刚度 (22.主梁制造与拼装 (32.1主梁制造与拼装控制要点和流

4、程 (32.2支撑条件 (42.3几何控制点 (52.3.1控制的实现 (52.3.2控制点的定义 (52.3.3锚箱位置测量 (72.4几何控制测量 (72.4.1测量方法 (72.4.2温度效应 (72.4.3温度监测 (82.5节段测量 (82.6主梁预拼装线形测量 (92.6.1预拼裝主要目的 (92.6.2坐标系统 (92.6.3预拼装时的温度效应 (102.6.4预拼装时控制测量的要求 (102.6.5节段间缝宽测量 (112.6.6数据收集和处理 (112.6.7误差修正程序 (112.6.8几何控制工作流程 (123.钢锚箱制造 (143.1几何控制点 (143.1.1要求 (

5、143.1.2控制点的定义 (143.2几何控制测量 (153.2.1测量方法 (153.2.2数据收集和处理 (153.2.3资料传送表 (163.3温度效应 (164.钢锚箱预拼装 (174.1预拼装目的 (174.2支撑条件 (174.3无应力几何形状 (174.3.1坐标系统及控制网 (174.4几何控制点 (194.4.1要求 (194.4.2控制点的定义 (204.5几何线形控制测量 (204.5.1测量方法 (204.5.2资料传送表 (204.5.3资料收集和处理 (204.6温度效应 (214.7误差修正步骤 (21附录附录A 容许误差附录B 测量精度附录C 钢箱梁控制点附录

6、D1 测量方法附录D2: 采用测量基淮点的测量方法附录E1 钢箱梁控制点几何测试要求补充说明附录E 资料传送1.概述1.1绪述苏通长江大桥主桥钢箱梁制造是实现全桥几何控制的重要环节。为了保证在容许范围内实现设计目标线形,控制每个箱梁节段按确定的无应力尺寸制造非常重要。在容许误差范围内实现无应力尺寸,精确地制造和拼装梁段是实现最终线形的重要手段。1.2制造过程中的几何控制主梁箱梁制造过程中的几何控制要针对制造商确定采用、并已获批准的多节段连续匹配组装、焊接和预拼装同时完成的施工工艺进行。由于存在不确定因素,无应力尺寸的制作可能会出现误差。制造过程的几何控制将会监测出误差并及时做出调整,根据对已制

7、构件的误差分析,在后续批次的箱梁制造中采取进一步的改进措施以减少这些误差。制造过程的几何控制重点是:组装、焊接及预拼装胎架刚度及线形的控制整体式横隔板制造精度及安装的控制钢锚箱制造精度和预拼装的控制检查制作几何线形误差分析误差情况并提供修正措施制造几何控制的主要参数包括:锚固点组件的位置和方位锚固点位置横隔板的间距已拼装梁段间的夹角已拼装梁段的纵向累加无应力尺寸已成梁段横截面无应力尺寸本文描述主梁箱梁节段、钢锚箱及试拼的几何控制要求。制造用无应力尺寸应根据苏通长江公路大桥主桥施工控制结构几何控制要素报告确定的尺寸,并由设计院最终修订的设计图进行。1.3容许误差为了满足施工几何控制要求,箱梁、锚

8、箱制造,节段组装焊接和试拼梁段的几何线形须在指定的容许误差范围内实现。容许误差见附件A。1.4测量精度要求为了在容许误差内实现无应力尺寸,须采用高精度的测量方法。最关键的是对锚箱构件的位置和角度的测量控制。测量的精度要求见附件B。提高测量精度的主要措施包括:减小环境对制作测量的影响通过高效的目标定位以减小测量的次数附录B详列如何减小环境影响和目标定位误差的措施。1.5制作方法构件制作必须按照批准的制造单位制造方案进行,且在各个环节中进行严格检查。制造方案必须提供所需控制资料和方法,使制造单元在容许的误差范围内和其它接受条件下完成,满足几何控制的所有要求。1.6施工几何控制几何控制规定整体桥梁几

9、何控制的所有要求,本文规定了容许误差和测量的精度,并对几何控制测量提出一些建议。1.7大块梁单元边跨大块梁单元I至IX,索塔区A1与A2、J1与J2均是由两个或两个以上标准梁段焊接而成。其中一些大块梁段要进行二次拼装焊接完成。在锚箱安装完成后进行几何控制测量,而对整个大块梁单元的测量,则在制造完成后进行。采用与标准钢箱梁一样的制造测量方法。将大块梁单元正确地放置在预拼装胎架上进行预拼装测量。采用与标准梁段相同的制造和预拼装测量方法对大块梁单元进行测量。有关大块梁单元的控制点布置,详见附录C。1.8重量和刚度钢箱梁拼装完成后,需对钢箱梁称重。主梁单元重量计算值和称得的实际值之比,用于最后安装分析

10、,以确定拉索的最终无应力长度。提交主梁各节段重量,包括节段钢箱梁的编号。在制造之前对原材料的力学性能、样品试验中,必须进行测量和记录钢板的弹性模量。重量及弹性模量记录按照指定的表格填写,表格见附录E中钢箱梁重量及弹性模量记录。2.主梁制造与拼装2.1主梁制造与拼装控制要点和流程主梁制造与拼装是保证大桥按几何控制法实现的重要环节,其精度控制是关键所在。制造商在其制造方案中,已对其在制造过程中各个环节的制作工艺和保证措施做了较为详尽的描述,严格按此操作流程进行施工,并在各个环节中进行严格检查,这对保证制造精度是必须的。但是针对其已确定采用的多节段连续匹配组装、焊接和预拼装同时完成的施工工艺,采取制

11、造过程重点控制方法也是必要的。从制造环境上划分,此制造工艺主要有两个阶段,第一阶段在工厂内进行板件制作,第二阶段在拼装胎架上多节段连续匹配组装、焊接和预拼装一次完成。第一阶段的工作,制造环境、设备条件均较好,对保证制作精度比较有利,重点应该是钢锚箱的定位和焊接变形的控制,以及整体式横隔板的制造控制;还要注意的是,无应力尺寸是指在基准温度20°摄氏度的值,在不同温度下制作必须考虑温度补偿。第二阶段,制造环境相对第一阶段要差,不确定因素增多,特别是多节段制造接近完成及完成以后,有许多隐蔽或半隐蔽的部位存在,给测试、验收带来一定的难度,为了保证钢箱梁制造尺寸及线形满足几何控制的要求,应该对

12、重点过程进行控制,参见重点过程工作控制流程图2-1。图2-1 制造过程重点控制工作流程2.2支撑条件在制造过程中,梁段的支撑必须合理且有足够的刚度,使其保持在无应力状态。避免制造单元的扭转,变形,横向弯曲和纵向弯曲。数据报送 数据传送审核意见调整要求数据报送数据报送苏通大桥指挥部二航局 监理单位制造商根据无应力几何制造线形做出各批次胎架的详细放样线形胎架精确安装与定位横隔板准确安装定位,重点是保证横隔板的垂直度、各节段间的锚固位置横隔板间距主桥监控单位数据备份,进行复核、分析腹板安装就位后 进行锚固点位置角度测量节段和线形测量 (包括胎架调整线形精测线形及节段间距(缝宽下一轮次制造整个组拼、焊

13、接过程应对胎架变形进行观测调整要求制造胎架必须有足够刚度,使其在钢箱梁重量作用下,不会产生变形,影响钢箱梁几何线形。制造胎架的架立需达至±2.0mm的高程精度。在预拼装过程中,制造胎架应可调整。在整个组拼过程中应进行胎架线形观测,如果制造胎架出现向下变形,需及时调节胎架以修正拼装几何线形。每一轮次组拼前后胎架的线形测量数据应报送苏通大桥指挥部、监理和二航局。对于大块梁段制造,支撑条件尤为重要。大块梁段制造,多节段(标准梁段是从底板制造开始,就焊接在一起的,因此支撑刚度不足,将可能产生较大的次应力,且线形无法改变。此外,胎架的设置,应考虑梁段的摆放便于测量的需要,主要是局部坐标系的确定

14、。2.3几何控制点2.3.1控制的实现制造过程中的几何控制是通过对几何控制点的坐标测量和必要的尺寸测量来实现的。对每个钢箱梁节段,根据制造、预拼、安装和整个主梁架设中线形观测的要求定义制造几何控制点,其在制造,预拼和安装过程,以及几何线形监测中使用。几何控制点必须标记清楚,确保在整个施工过程中这些控制点都是可见和可到达的。2.3.2控制点的定义每个钢箱梁节段设置八个基本几何控制点,分布在顶板上与主轴平行或垂直的线上,如图2-2。各类形钢箱梁的几何控制点位置详见附录C。后端横隔板锚点位置的横隔板图例:制造/安装几何控制点图2-2 控制点控制点的具体结构形式见图2-3:点焊点焊冲压标记点螺母钢箱梁

15、顶板点焊点焊图2-3 控制点每个几何控制点都有唯一的编号,由节段编号和控制点编号组成。 例如: NA34-T2, 其中NA34为钢箱梁节段编号,T2为控制点编号 。 控制点的编号系统如图2-4。801520320035400990025502550920062002300920023006200距离 2距离 1距离 3距离 4距离 5距离 6图2-4 控制点编号系统为了确定锚垫板和拉索套管的位置和方向,需在锚固构件上设置测量控制点。在承压板设置四个控制点。如果承压板已与锚垫板焊接,控制点需设置在锚垫板上。所有锚固构件上的控制点与顶板上的控制点在相同的局部坐标系下进行测量。需明确给出锚固位置和桥

16、面上对应拉索位置测点的几何关系。锚垫板上的控制点位置如图2-5所示。如条件许可,可设置其它用于定义拉索套管中心线的测量控制点(比如轴线点或采用工艺板直接测量锚固中心点。测量时所有控制点都必须是可利用的。如果风嘴对测量操作造成障碍,它需在测量完成后才能安装。 图2-5 锚固板控制点2.3.3锚箱位置测量测量每个控制点在纵轴线方向各自到节段端部的距离。测量如图2-4所示。2.4几何控制测量2.4.1测量方法按以下假设进行测量:钢箱梁节段的最低点离地面至少1米。拉索套管已安装,在节段的顶部能清晰可见。由承包单位的测量人员对钢箱梁上的控制点进行标记,在打沙和喷装后仍保持可见。在同一批次的多个制造节段应

17、视为标准预拼裝线形一起测量。制造和预拼测量需配备自动目标识别系统、内部数据存储和下载功能、以及内置相关应用程序(或同等功能的Leica 全站仪。在整个测量过程中监测钢箱梁温度。详细操作步骤见附录D1。2.4.2温度效应需记录测量过程中的钢箱梁温度变化,所有测量资料必须修正到基准温度(+20 摄氏度。顶板和底板的温差必须在2º摄氏度以内,否则需推迟测量时间。测量最好在夜间、黎明之前完成,以减少温差影响。2.4.3温度监测用磁力方法把温度传感器附在顶板的底面和底板的顶面。监测位置设在首节段和末段的上下游,共布置八个测点。温度传感器须尽量置于钢箱梁内,避免阳光直接照射。测点距离钢箱梁外缘约

18、400 mm。在测量过程中需每隔5或10分钟收集一次温度数据,提交温度记录。同时,需与所量测环境温度作比较。有关温度监测点的位置,详见附录D1。2.5节段测量单个钢箱梁节段的竣工测量数据必须完整,以便用将来安装和监测使用。需测量的资料如下:顶板控制点坐标。顶板控制点沿纵轴线方向各自到节段端部的距离。拉索套管出口中心点的位置。拉索锚垫板中心点位置。钢箱梁平均温度。环境温度。制造几何控制资料以指定表格制造完成主梁节段控制点测量数据记录。具体形式在附录E。将测量资料(每拼装轮一次传送至苏通大桥指挥部,监理单位和二航局。利用测量资料计算如下构件资料:节段长度顶板的变形锚固点位置拉索套管的出口点节段高度

19、2.6主梁预拼装线形测量2.6.1预拼裝主要目的相邻节段的定位和建立节段间的相对位置,使接口焊缝宽度在横向的差异在容许范围内。验证能在容许范围内的主梁无应力尺寸。提供机械连接装置以固定预拼裝的几何线形,以便能在安装过程中重现此预拼裝线形。需要强调的是,预拼裝的几何线形是主梁在无应力状态、基准温度+20摄氏度、且没有温度梯度情况下的线形。预拼裝线形是基于按制造商规定的焊缝宽度进行节段拼装的假设。无应力尺寸必须包括安装焊接收缩的容许值,需制造商提供焊缝宽度和预计的安装焊接收缩量。2.6.2坐标系统预拼装目标几何线形是全局无应力几何线形,将其转换到局部坐标系以便进行预拼装。钢箱梁制造、预拼装过程中应

20、采用统一的坐标系统,即里程坐标系,钢箱梁制作商应建立首级测量控制网,测站布置建议见附录D1。平面坐标系统采用苏通大桥独立坐标系统(资料报验,整体坐标系。为方便苏通大桥主梁安装施工,并结合施工监测需要,自建里程平面坐标系(局部坐标系,桥轴线(里程为X轴,向南(苏州侧为正方向,向北(南通侧为反方向;垂直于桥轴线(里程方向为Y轴,上游为正方向,下游为负方向。我部自建里程平面坐标系平面示意图见图2-6。测区高程系统采用1985年国家高程基准。苏通大桥独立坐标系统与自建里程平面坐标系转换公式如下:X=3516702.295-(x-20544×cos9°3425+ y×sin

21、9°3425Y=500955.047-(x-20544×sin9°3425- y×cos9°3425其中:X、Y为苏通大桥独立坐标;x、y为自建里程坐标。坐标旋转中心为北索塔中心。1#墩3#墩7#墩6#墩8#墩长江2#墩北主墩(4#墩南主墩(5#墩(20544.000m,0.000m南通侧苏州侧(19456.000m,0.000m主桥桥轴线图2-6 自建里程平面坐标系平面示意图2.6.3预拼装时的温度效应预拼装几何线形很大程度上取决于节段间的缝宽。由于温度变化,在预拼装过程中要将节段相互连接,保持节段间的缝宽不变。节段间的连接采用铰接,以便调整

22、节段的高程。支撑与梁段间为低摩擦力接触,允许梁段在温度变化时自由滑动。固定焊缝宽的临时装置需能满足由此产生的受力要求。2.6.4预拼装时控制测量的要求预拼装过程中的几何控制包括几何控制点的坐标测量和必要的尺寸测量。预拼装过程中使用的几何控制点和制造测量时的几何控制点是相同的。除了几何控制点的坐标测量外,沿横向连接缝的缝宽也要测量。在预拼装时,测量顶板上四个几何控制点T1、T3、T4和T6。对于几何控制点的位置,详见图2-2和附录D1。2.6.5节段间缝宽测量节段间的缝宽(顶板和底板上接近连接件附近是通过机械测量设备(游标卡尺或锥形尺来测量。测量点的编号和准确位置填写在测量数据传送表中。2.6.

23、6数据收集和处理利用顶板上的控制点和专门设计的3D电子表格,将单个梁段制造测量的数据转换到预拼装时的局部坐标系中。需测量钢箱梁温度,以便将温度变化造成的误差从制造误差中分离出来。所需测量资料如下:顶板和底板的控制点。相邻节段连接件附近的缝宽。钢箱梁平均温度。环境温度。在测量节段缝宽之前,要在现场预先核实节段的目标几何线形。如果几何线形不能满足误差允许范围内的条件,必须首先对线形做出调整并重新进行测量。直到所有控制点的目标几何线形都达到误差允许范围内的条件时,迅速测量和记录节段间距,用作将来在现场焊接前的定位。制造几何控制资料以指定表格钢箱梁预拼装测量数据表和钢箱梁节段接缝宽度测量数据表记录。具

24、体表格在附录E。发送测量资料(每拼装轮一次至苏通大桥指挥部,监理单位和二航局。利用测量资料计算如下构件线形:节段的总累积长度。锚固点位置。顶板的水平和竖直定线。2.6.7误差修正程序根据对制造和预拼装的几何线形控制资料分析,可进行如下工作:重建整体无应力几何线形。然后建议需对拉索无应力长度修正或在施工中所需的其它修正措施。对下一轮次的制造提出建议及改进措施。2.6.8几何控制工作流程图2-7为钢箱梁制造和预拼装几何控制工作流程。制造完成后,对拼装线上的每一梁段进行测量。完成单个梁段的几何尺寸验收后,进行单轮预拼装几何线形的验收。图2-7 控制流程图按预制尺寸制造梁段制造测量和尺寸量测,第2.5

25、章节记录数据数据传送表钢箱梁制造测量数据表数据处理锚固点位置在容许范围内?是否重复对其它节段测量数据收集线预拼装目标几何性线型计算梁段制造最后节段记录数据试拼装测量和尺寸量测,第2.6.6章节数据传送表钢箱梁预拼装测量数据表 钢梁接缝宽度测量数据表数据处理几何线型满足要求矫正工作否下一组制造是数据收集线本批次钢箱梁称重数据传送表钢箱梁重量及弹性模量记录表3.钢锚箱制造3.1几何控制点3.1.1要求钢锚箱制造的几何控制包括几何控制点的测量。3.1.2控制点的定义控制点定义如图3-1所示,钢锚箱几何控制点必须明确标示,在制造测量中清晰可见和可到达的。在预拼装和安装时,如果控制点T1、T2、T3和T

26、4不便于直接测量。则需在钢锚箱外面位置设置辅助控制点T1、T2、 T3 和 T4。在完成制造测量后,标记辅助控制点T1、 T2、T3 和 T4,记录水平和垂直方向偏离原控制点的距离。根据这些位移,就可随时由辅助控制点的坐标计算原来控制点的坐标。辅助控制点布置见图3-2所示。通过中心线的剖面图-示意钢锚箱平面图-示意图3-1 控制点钢锚箱控制点大样1冲压标记T1'冲压标记T 1图 3-2 辅助控制点每个几何控制点具有唯一的带有箱号和点号的编号。 如:1-X,X 为点号。3.2 几何控制测量 3.2.1测量方法 按如下假设测量: 每个钢锚箱所有角点需完全支撑并处于无应力状态。 保证工作平台

27、平坦并能轻易调平(当地面发生沉降时使用 由制造商测量钢锚箱控制点进行标记。 监测整个测量过程中钢锚箱温度。详细测量方法见附录D1。3.2.2数据收集和处理制造竣工测量数据必须是清淅完整的,作为以后预拼装,安装和监测的基础。需要测量钢锚箱温度,以便将温度变化造成的误差从制造误差中分离出来。 所需测量资料如下:钢锚箱角控制点或辅助控制点。从工作面到钢锚箱角控制点的尺寸。拉索套管出口足够多的控制点,以计算其中心线的位置。拉索锚垫板上足够多的控制点,以计算其中心点的位置。钢锚箱平均温度。环境温度。发送测量资料(每拼装轮一次至苏通大桥指挥部,监理单位和二航局。利用测量资料计算如下构件线形:锚固点位置拉索

28、套管出口点位置平直度3.2.3资料传送表所有几何控制的资料必须记录在资料传送表。制造几何控制资料以指定传送表4钢锚箱控制点测量资料记录。辅助点的偏移值在预拼装传送表5钢锚箱预拼装测量数据表记录。具体表格在附录E。3.3温度效应需观察测量过程中的钢锚箱温度变化,所有测量资料必须修正到基准温度(+20 摄氏度。钢锚箱内外的温差必须在2摄氏度以内,否则就需推迟测量时间。测量最好在黎明之前完成,以减少温差影响。4.钢锚箱预拼装4.1预拼装目的预拼装主要目的是:相邻节段间的定位和提供节段间的匹配件,以便在现场安装时重现此预拼装线形。论证可在容许误差范围内实现钢锚箱无应力几何线形。4.2支撑条件钢锚箱支撑

29、必须合理,保持无应力状态。4.3无应力几何形状预拼装的几何线形是主梁在无应力状态,基准温度+20°摄氏度,且没有温度梯度情况下的线形。钢锚箱的无应力几何线形是计入超高的设计线形。4.3.1坐标系统及控制网钢锚箱预拼装及节段检测采用局部坐标系统(里程坐标系统,见钢箱粱部分,并由相对坐标系统换算。相对坐标系统的建立以向南为正X,上游为正Y,分别以北索塔和南索塔中心为原点;局部坐标系统(里程坐标系统的建立以向南为正X,上游为正Y。首级控制网的建立(方案1,见图3-3首级控制网的建立采用强制对中装置的观测墩。测量的目的是通过钢锚箱的四个轴线点(M1,M2,M3,M4在“局部”坐标系统中的测量

30、成果,最终将钢锚箱的各结构点数据换算成相对坐标系统测量成果。“局部”坐标系以K1、K3两点的连线的中点为原点(0,0,其连线为X轴,以经过该点且垂直于K1、K3两点的连线为Y轴;相对坐标系以钢锚箱的四个轴线点(M1,M2,M3,M4交点为原点(0,0,以“M1-M3”的连线为x轴,以经过原点且垂直于“M1-M3”的连线为y轴。相对坐标系的坐标两种结果(安装期间采用局部坐标系,以便全站仪从不同角度(方向进行钢锚箱的其它各结构部位的检验(定位。下游方向上游方向南通方向(北苏州方向(南M1M2M4M3Y X相对坐标系中心O1(0,0yx"局部"坐标系中心O2(0,0钢锚箱图3-3

31、 钢锚箱制造几何测首级控制网首级控制网的建立(方案2,见图3-4测量的目的是通过钢锚箱的两个轴线点(M1,M3在“局部”坐标系统中的测量成果,最终将钢锚箱的各结构点数据换算成相对坐标系统测量成果。 “局部”坐标系以K1、K3两点的连线的中点为原点(0,0,其连线为X 轴,以经过该点且垂直于K1、K3两点的连线为Y 轴;相对坐标系以钢锚箱的两个轴线点(M1,M3的中点为原点(0,0,以“M1-M3”的连线为x 轴,以经过该点且垂直于M1、M3两点的连线为y 轴。相对坐标系的坐标两种结果,以便全站仪从不同角度(方向进行钢锚箱的其它各结构部位的检验(定位。其中“M1-M3”的距离采用钢尺量取或以制造

32、为基准(可不进行直接测量。下游方向上游方向南通方向(北苏州方向(南M1M2M4M3Y X相对坐标系中心O 1(0,0yx钢锚箱"局部"坐标系中心O2(0,0图3-4 钢锚箱制造几何测量首级控制网建议采用方案2,以提高相对坐标系的首级控制网精度,并要求经常检测控制网,严密平差计算,确保首级控制网稳定可靠。4.4 几何控制点 4.4.1要求预拼装时的几何控制包括控制点的几何测量。预拼装时几何控制点是在制造中标记由辅助控制点转换成的控制点。4.4.2控制点的定义几何控制点的位置见图3-1。4.5几何线形控制测量4.5.1测量方法按以下假设进行测量:采用最少5个钢锚箱的预拼装程序。

33、在所有节段每端底翼缘的至少两个螺栓孔上打入锥形冲钉。用肉眼检查余下螺栓孔,确保现场安装螺栓可行。重新设置第一预拼装节段成竖直状态 (在前次拼装时为第五节段,使四角高度的差异尽可能精确接近前一次记录的水平。由制造商测量靠近角点的辅助点并进行标记,打磨涂装后控制点仍能保持可见。在整过测量过程中,在顶节钢锚箱上监测钢锚箱温度。详细步骤见附录D1。4.5.2资料传送表所有几何控制的资料必须记录在资料传送表。制造几何控制资料以指定传送表6制造完成主梁节段控制点测量数据记录。具体表格在附录E。计算重新设置数据(垫片的厚度并记录在指定传送表7钢锚箱重新设置资料上。有关表格见附录E。4.5.3资料收集和处理需

34、要测量钢锚箱温度,以便将温度变化造成的误差从制造误差中分离出来。所需测量资料如下:钢锚箱角的辅助控制点,实际的位置能从已知的位移值推算得到,并与目标几何坐标比较。准确测量顶部钢锚箱角点高差。平均钢锚箱温度。环境温度。发送测量资料(每拼装轮一次至苏通大桥指挥部,监理单位和二航局。利用测量资料计算下列构件线形:总高总垂直度变形4.6温度效应需观察测量过程中的钢锚箱温度变化,所有测量资料必须修正到基准温度(+20° 摄氏度。顶部和底部的温差必须在2摄氏度以内,否则需推迟测量时间。测量最好在黎明之前完成,以减少温差影响。4.7误差修正步骤根据制造和预拼装的几何控制资料,重建整体无应力几何线形

35、,评估是否需在下一轮钢锚箱制造中采取修正措施。以及建议是否需对拉索无应力长度修正或在施工中采取其它修正措施。如可行,制造误差可在下一制造步骤中修正。在制作的同时,对已完成钢锚箱的虚拟匹配安装通过局部测量到全局坐标的转换来进行。在制作过程中,按每一拼装轮次对钢锚箱几何线形进行控制。同时,对钢锚箱的控制点的虚拟理想几何位置进行复核。在这一程序上出现的任何偏差将记录并作为下一轮次节段制作尺寸修正之依据。 图 3-5 钢锚箱匹配的误差修正附录A: 容许误差表1主梁制造容许误差要求项目 容许误差 备注 长度 L ±2mm 宽度 B ±2mm 对角线长度 < 2mm 纵向加劲肋间

36、距±1mm 在接口端 横向加劲肋间距±2mm在接口端纵向 X ±1mm 横向 Y ±1mm 拉索锚固点位置 竖向 Z±1mm位置是指到主粱顶部和底部的距离板单元 拉索锚固板角度 ±0.15°长度 L ±2mm 在焊缝间三个位置上的长度宽度 B ±5mm 控制点和端截面的三个位置上的宽度高度 H ±4mm 端截面的三个位置截面对角线长度4mm在端部截面 纵向X ±2mm 横向Y ±3mm 拉索锚固点位置竖向Z ±2mm相对于单元端部 纵隔板间距±3mm在端部

37、截面 整个单元长度内的扭曲 每米不超过1mm,且不大于8mm端截面之间组焊好的梁段 旁弯 5mm 中心线 < 2mm竖曲线和预拱度 1.超过的加上3+0.15L且不大于12mm 2.不足的减去3+0.15L且不大于6mm与目标高程的偏差 整体 ±15mm半跨累计总长偏差 整体长度单个单元 ±2mm 焊缝中心间的三个位置单元上拉索锚固点的间距X.Z±2mm Y±3mm 预拼 装旁弯3+0.1L任一 20m< 6mm注: 此表只表示与整体几何控制有关的容许误差。表2 钢锚箱制造容许误差要求项目容许误差 备注 腹板(N3长度 +0.5mm0mm 腹

38、板(N3寛度0mm-0.5mm剪力板对角线长度的差异±2mm 拉索锚固附属部件剪力板平行度 ±1mm 长度 L ±2mm 宽度 B ±2mm 高度 H ±1mm 腹板倾斜度±0.1° 纵向 X ±3mm 横向 Y ±2mm 锚固点位置垂直 Z ±2mm 纵向 X ±4mm 横向 Y ±4mm 索导管出口点位置 垂直 Z ±4mm锚锚箱单元的对角线长度的差异±3mm锚锚箱的平面度 1mm/m,且不大于5mm每个钢锚箱单元锚锚箱单元的扭曲2mm 中心线

39、77;1mm 整体高度 ±5mm 整体垂直度 L/4000* 预拼装整体扭曲量<4mm注: * 提高预拼装整体垂直度精度,以满足索塔整体施工误差要求。附录B: 测量精度1. 精度要求各种制造测量的精度要求如下表:测量的种 类 测量仪器 预期精度(mm可能造成坐标误差的原因钢锚箱的制造 TCA 1800 XYZ +- 2mm 制造场地振动,不准确地识别目标,观测视线差钢锚箱的制造 NA2 精密水准仪Z +- 0.2 mm制造场地振动,不正确放置测杆钢锚箱的预拼装 TCA 1800 XYZ +- 3mm 制造场内有风, 不准确地识别目标,观测视线差钢锚箱的预拼装 NA2 精密水准仪

40、Z +- 0.2 mm制造场内有风,不正确放置测杆主梁节段的制造 TCA 1800 XYZ +- 2mm 制造场地振动,不准确地识别目标,观测视线差主梁节段的制造 NA2 精密水准仪Z +- 0.2 mm制造场地振动,不好的观测视线主梁节段预拼装 TCA 1800 XYZ +- 3mm 制造场内有风,不准确地识别目标,观测视线差锚垫板或承压板上的控制点TCA 1800 XYZ +- 1mm控制网平差计算及自动监测 软件最弱点+-1.5mm建议采用河海大学研制的一、二、三维网平差计算与统计检验软件2. 环境因素影响由于预拼装测量在露天制造场进行(测站建立观测棚,不能避开风、雨和阳光的影响。測量精

41、度受下列因素影响而降低:(1 测量物镜上的一层薄水膜能使视线产生折射的误差。(2 在目标棱镜上的雨水和雾能影响返回信号的强度,干扰ATR(目标自动识别。(3 风能影响仪器自动水平的内置补偿,错误的内置补偿可能导致测量读数错误,尤其是高程读数。(4 太阳辐射被黑色钢板吸收,引至在阳光照射下的板面的长度比在遮光处板面增加更多,导致背光板产生变形。(5 在夏天没有阳光的条件下,结构温度从设计温度(+20摄氏度均匀 增加将使构件长度均匀增加,相反,温度均匀减少将使构件长度均匀减少。不考虑现场环境条件影响将导致错误评估构件的实际长度。测量过程中钢身的温度必需记录, 然后在后处理阶段修正原始结果。(6 预

42、拼装需要的时间很多时候会超过两个小时。 即使在黎明开始测量,这也可能由于热梯度影响各构件在不同的测量过程中产生轻微变形。3. 能否正确对准目标是制造测量中最大的误差来源当预拼装结构的视距少于50米时,TCA1800全站仪能够满足测量精度要求。在测量过程中,最大的不确定因素是测量点操作的稳定性。一个有经验的测量员把持100毫米高的测杆,偏移误差能够控制±1毫米内。当杆长为400毫米时,偏移误差达到±2毫米内。测杆越高,目标的稳定性越差。 因此建议对于长度大于100毫米的棱镜测杆,必须使用三角架,以稳定测杆。注:本附录C 替换原钢箱梁与钢锚箱制造几何控制方案(第2版中附录C 内

43、容。 几何控制点各类形钢箱梁的几何控制点位置详见附录C 。本几何控制点为钢箱梁梁段安装过程中的几何控制点,为钢箱梁制造过程控制点的子集。附录C 钢箱梁控制点布置标准梁段基本控制点的定义每个钢箱梁节段设置八个基本几何控制点,分布在顶板上与主轴平行或垂直的线上,如图1-1。图例:制造/安装几何控制点锚点位置的横隔板后端横隔板图1-1 控制点控制点的具体结构形式见图1-1:点焊点焊冲压标记点螺母钢箱梁顶板点焊点焊图1-2 控制点每个几何控制点都有唯一的编号,由节段编号和控制点编号组成。 例如: NA34-T2, 其中NA34为钢箱梁节段编号,T2为控制点编号。控制点的编号系统如图1-3。801520

44、320035400990025502550920062002300920023006200距离 2距离 1距离 3距离 4距离 5距离 6图1-3 控制点编号系统特殊控制点说明由于大块梁段、合拢段及塔下支架吊装段的特殊性,其梁段测点编号根据实际情况相应作出不同程度的调整。其对应测点编号也与标准梁段的编号有一定差异,现对其测点位置、测点编号具体说明如下: 基本编号原则1、尽量保证控制点及编号的相对整体一致性,即梁段测点与标准梁段位置相同的,全部采用与标准梁段相同的测点编号。仅对测点位置或布置有变化处进行重新编号处理。2、所有梁段控制点T1、T2、T3均为背塔向控制点,T4、T5、T6均为向塔向控

45、制点。3、对非标准梁段的特殊位置测点进行特殊编号,并列出汇总见后。4、与标准梁段测点布置有区别的梁段主要包括大块梁段、合拢段、塔下支架吊装段等几部分。5、测点主要变化包括: 对部分梁段T7、T8两测点间多出的一个轴线测点,统一编号为T9; 对连成整体的大块梁段,各相邻梁段,前一梁段的T1、T2、T3测点与后一梁段的测点T4、T5、T6位置重合,为相同测点,但对前一梁段仍旧编为T1、T2、T3,对后一梁段也仍编为T4、T5、T6,数据相同,但分别记录入不同梁段数据中以保持格式统一; 对各辅助墩中心线上对应梁段测点,顺次编为T10、T11、T12; J1、A1梁段无T7、T8测点,部分梁段无T2测

46、点(但有T9测点; 如遇特殊控制点(T9T12位置与标准梁段控制点(T1T8位置重合,该控制点以标准控制点编号为准,不再另行进行特殊控制点编号。 对部分大块梁段(大块梁段、临时加设角点几何测点L1、L2,在大块梁段制造、大块梁段安装和大块梁段匹配焊接前等三个工况需要进行补充几何测量。梁段控制点位置及编号示意现以北塔钢箱梁示意图进行梁段控制点位置及编号示意,南塔控制点位置及编号与北塔对称相同。钢箱梁控制点类型J类型M大块梁段IXNA33NA34大块梁段IX80040004000120003200255025509900320015208035400620023009200920023006200

47、21900背塔向8001#墩支座中心线T4T6T7T9T8T4(T1T5(T2T6(T3T7T8T1T2T3L1800L2大块梁段VIIINA32NA31NA28NA30NA29320012000400040008003200120004000400080032001200040004000800320012000400040008006200230092002300620092008004000400012000354003200大块梁段VIII类型L类型L类型L类型L类型L3600024000背塔向800T9T7T7T4(T1T7T1T9T5(T2T2T3T8T6(T3T8T8T4(T1T

48、5(T2T6(T3T1(T4T2(T5T3(T6T4(T1T5(T2T6(T3T7T8T7T8T1(T4T3(T6T6T8T9T4T7T3(T6T2(T5T1(T4T8T7T12T11T10T4(T1T5(T2T6(T3T8T7T3T2T12#墩支座中心线800背塔向3540062002300920092002300620036000类型M类型M类型N大块梁段VII320012000400040008003200120004000400080032001200040004000800NA25NA26NA27大块梁段VIIL2L1800大块梁段VINA22NA24NA23NA2135400620

49、0230092002300620092008004000400040001600032008004000400040001600032003200120004000400080080040004000120003200大块梁段VI类型L类型L类型K类型K3200024000背塔向背塔向800T1T2T3T8T7T4(T1T5(T2T6(T3T7T9T8T1(T4T2(T5T3(T6T7T8T7T8T9T4(T1T5(T2T6(T3T4T6T4T6大块梁段V大块梁段IVNA20NA19NA18NAH8004000400040003200160008000320040008003200354001

50、6000400040004000800920062002300920023006200800400040004000160003200大块梁段 IV,V类型I类型H类型G类型D3200024000背塔向背塔向8008003#墩支座中心线T1T2T3T7T8T4(T1T5(T2T6(T3T10T11T12T7T9T8T4T6T1T2T3T1T2T3T7T8T5L1L2T6T4L2800L1800大块梁段 IIINA15NA16400040004000320016000400040004000320016000160003200400040004000大块梁段 IIINA17800类型D类型D类型

51、D3200080062002300920092002300620035400背塔向背塔向800T1T2T3T7T8T4(T1T5(T2T6(T3T7T8T4T5T6T1T2T3T7T8L1T5L2800T4T6L2L1T4T6T8T9T7T3T2T1T6T5T4T8T7T6(T3T5(T2T4(T1T8T7T3T2T1L2T5L1T8T7T3T2T1800800背塔向背塔向6200230092006200230092003540032000类型D/2类型D类型D类型DNA12NA13大块梁段 I, IINA14160003200400040004000800800400040004000320

52、016000800400040004000320016000800400032008000NA11大块梁段I大块梁段 IIT6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T3T2T1NA3,NJ3800背塔向背塔向背塔向62002300920023006200920080040003200800035400NA11H合拢段D/2(NA11H,梁段C1(NA3,NJ3,梁段C2(NA4,NA5,NJ4,NJ5NA5,NJ5D/262002300920023006200920080040004000400032001600035400C2C135400160003200400040004000800920062002300920023006200NA4,NJ4T6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T8T7T3T2T1T6T5T4T8T7T3T2T1