某斜拉桥索套管测量定位技术

XXXX二桥索套管测量定位技术工程概况XX二桥位于XX口上游500m附近，连接江东开发区与江西主城区。主桥为100m+340m+150m高低塔单索面斜拉桥，主跨跨径340m。2#塔高度为105.48m,主梁共33个节段;1#塔高度为66.48m,主梁共20个节段，索套管最长的为8.31m,最重为0.837吨。全桥斜拉索呈扇形布置，拉索纵向位于同一个平面内，共106根。斜拉索索套管精确定位的重要性斜拉索是连接主塔和主梁的纽带，而斜拉索套管是将斜拉索两端分别锚固在主塔和主梁上的重要构件。为了防止因索套管定位不准而引起斜拉索和索套管管口发生摩擦，而损坏斜拉索，影响工程质量和减少斜拉索的使用年限。保证索套管和斜拉索位于同一设计平面内，防止锚固的偏心而产生附加弯矩，对锚垫板的中心和索套管中心的三维空间坐标作出了很高的精度和要求。它也是整个斜拉桥施工测量中的重点和难点。主塔索套管测量定位索套管支架的制安先根据主塔节段劲性骨架的几何尺寸焊接好主塔钢筋的内外两层劲性骨架。在劲性骨架上沿桥轴线中心的左右两侧焊上通长角钢（H内、外角钢）作为索套管支架的立柱，两角钢间距为Φ+10厘米（Φ为索套管的外径）；在内、外层两立柱中间根据索套管的倾角和空间位置焊上水平角钢（S上、下角钢，即为支架水平杆）。索套管的安装示意图如下：索套管的加工主塔上索套管安装好后，为了保证与外模安装时在空间位置不发生冲突，必须在安装前对索套管出口处进行精确的剖口处理。处理方法如下：索套管的剖口面为椭圆，如剖口立面图中AEF为需要剖去的部分。首先计算剖除部分的长度S，S=Φtga，在索套管外壁用墨线弹出索套管的轴线，该轴线必须同锚垫板的十字线重合，在该轴线上作出A、B两点，使AB=S。E点部位剖除长度为0，端头AF部位的剖除长度为索套管的周长，长度D=πφ。将剖口轮廓线平面展开，在电脑中利用CAD作出展开图。以AB为椭圆的长半轴，D/2（即EB）为椭圆的短半轴画椭圆。将椭圆长半轴AB（AB=S）进行n等分，等分间距h一般为10cm,分别量出D1，D2……Dn-1的长度，Dn的长度为πφ。找一块纸板以AB、EBE’作轴线，根据电脑中量测的各直线长度画上D1，D2……Dn-1各直线，AB为各直线的垂直平分线。最后将A、1、2….E；A’、1’、2’….E’各点连成两条光滑的曲线，沿这两条曲线和EBE’连线剪去多余的纸板。将纸板上A、B、E（E’）各点同索套管上的A、B、E（E’）各点重合并紧密包裹在索套管外壁，用石笔沿纸板边缘在索套管上画出椭圆展开图的轮廓线，此轮廓线即为索套管剖口的切割线，用氧割沿该轮廓线割去AEF部分，即形成了索套管的剖口。为了保证剖口位置不划伤斜拉索还需用砂轮将剖口位置打磨光滑。测量资料的计算索套管按设计值现场加工好后，必须准确量测索套管的实际加工长度L。根据锚垫板中心坐标（X0，Y0，Z0），索套管长度L，外径Φ，倾角a，索套管壁厚δ,分别计算出A点（外壁）、C点（内壁）的坐标。因锚垫板中心处于空间位置不能立镜，现转换到A、C两点上立镜控制。计算公式为：Xc=X0＋（Φ－δ）/2×SINaZc=Z0－（Φ－δ）/2×COSaXA=X0＋Φ/2×SINa－LCOSaZA=Z0－Φ/2×COSa－LSINa因为索套管设置在塔柱双侧，该公式中的正负号需根据索套管的倾角方向而定。坐标系的建立主桥原有施工放样的控制网全部为业主提交的桥轴坐标系，现换算为施工坐标系，施工坐标系以0#墩中心为坐标原点，顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，高程为Z轴（高程为绝对高程）而建立。因为索套管管轴线全部位于桥轴线上，故不需对Y坐标进行计算。使用施工坐标系可直接根据主塔和主梁的几何尺寸和桥轴线里程直接进行坐标放样。如1#塔中心里程为K0+100，上塔柱底面尺寸为5×5，则上塔柱底面四角点的坐标为（97.5,2.5,Z）,（102.5,2.5,Z）,（102.5,-2.5,Z）,（97.5,-2.5,Z）。索套管点位放样根据A点坐标资料，在S下角钢上面放上一块水平钢板，在其上面精确测量出A点（XA，YA，ZA）坐标，ZA坐标可事先放测在已浇筑好的砼面，再从砼面量起，A点坐标测量好后将水平钢板同S下角钢、H外角钢焊接牢固，保证放上索套管后不发生变形，钢板焊接好后再进行一次复测，确认无误后做好点号，并在点号外侧焊上一块小挡板以防止放上索套管后不发生下滑。初步测量出H内角钢的XB坐标，根据XB坐标和倾角a计算出ZB坐标，计算式为：ZB=ZA+（XB－XA）tga。根据ZB坐标初步焊上S上角钢，在S上角钢上再放测B点（XB，YB，ZB）坐标，ZB值尽量把偏差控制为负数，以利于后面进行微调。此过程进行次数视施工熟练程度而定，直到B点的XB坐标值与对应的ZB坐标值完全吻合为止。将S上水平角钢同劲性骨架焊接牢固，再复测一次该点坐标，确认无误后做好点号。需注意的是B点必须位于角钢的棱角处，以利于同索套管上点号重合。在索导管外壁沿索套管轴线将A、C两点用墨线连成一线，该连线必须同锚垫板十字线重合。根据XA、XB坐标值和索套管倾角a，计算出A、B两点长度，在AC连线上精确量出AB长度，并在索套管外壁上作出点号B。索套管安装索套管的起吊采用手拨葫芦配合塔吊作为起吊装置。在锚垫板背侧焊上一根U型钢筋（这样有利于保证锚垫板平面的平整）作为索套管的吊点。安装时首先采用塔吊将索套管放在支架上，使索套管外壁上的A点和B点同支架上的A、B两点重合。为了防止索套管下滑先将A点同支架焊接在一起，此时将强行对中杆立在索套管内壁C点，比较全站仪测量的C点（XC，YC，ZC）坐标值与计算值的差值，如果误差在允许范围内（8mm）则表示安装无误，将索套管同劲性骨架焊接牢固连成一个整体，以防止在以后工况中索套管发生移位。反之起过误差值，则需用特制的扭矩扳手对索套管来进行微调，扭矩扳手的外螺纹大径D为20，螺距P为2，牙数Z为50。将扭矩扳手安设在索套管的上或下、左或右侧，视索套管需要移动的方向而定，一般安设两个扭矩扳手即可。因索套管的调节范围很小，很容易操作和调整到位。附索套管安装图：主梁索套管测量定位主梁上索套管的测量和定位方法同主塔基本一致，但主梁上需单独预埋支架。因施工荷载、索力及温度作用引起主梁标高发生变化等实际情况，故应考虑对主梁索套管的设计参数，在动态施工的条件下进行修正后，再计算测量放样的数据和定位。修正原理如下：索套管后锚点坐标的修正。设第i梁段已施工完毕，欲进行下一节段i+1段施工，在第i+1段挂篮安装并按监控指令标高调整到位后，实测i段末和第i+1段末挂篮底面标高，设分别主hi和hi+1，而该梁段对应的设计成桥梁底标高分别为Hi和Hi+1，则第i梁段末和第i+1梁段末的两者高差分别为：△Hi=Hi-hi；△Hi+1=Hi+1-hi+1，因锚垫板中心位于施工节段的三分之一处，取内插值：△H=（△Hi+△Hi+1）1/3，即为后锚点ZA坐标的修正值，修正的后锚点ZA坐标为ZA，=ZA-△H。对第i+1段而言可视为向下平移，而不对x和y坐标进行修正。主梁悬臂下挠所引起的索导管出口方向角的修正。斜拉桥主梁的施工，要求斜拉索和梁段面的夹角在任何情况下都为设计夹角，而由于主梁在施工过程中不可避免地下挠，实际上就整个悬臂段绕0#块中心向下旋转，这样梁上索套管也随之旋转，为避免斜拉索与索套管上口发生摩擦，应根据实际情况对索套管出口方向角进行修正。如图：AB为主梁中跨悬臂设计坡度线，B为欲浇梁段的前端点，AC为水平线，a为索套管轴线的倾角，i为设计坡度线，θ为索套管轴线与设计坡度线即梁面线的夹角。当主梁中跨悬臂下挠时，欲浇梁段的前端点B的位置移至B，为保证设计的夹角θ的值不变，索导管轴线的倾角a必然要作相应的修正，a的修正值可根据△Hi和△Hi+1的差值以及梁段的长度S计算：△a=arcsin（△Hi+1-△Hi）/S，这样修正后的索套管轴线的倾角为：a，=a-△a。根据修正后锚点的ZA，值和索套管的倾角a，计算出各测量点的坐标就可放样。如H5梁段索套管后锚点设计坐标为(401.463,0,212.34)，设计倾角a=51.130，对应梁段末梁底监控指令标高h4=209.758、h5=209.686,对应设计成桥梁底标高:H4=209.715、H5=209.648;则△H4=H4-h4=-0.043；△H5=H5-h5=-0.038，后锚点ZA坐标修正值△H=（△Hi+△Hi+1）1/3，=-0.027m,修正后的后锚点ZA坐标为:ZA，=ZA-△H=212.367。倾角修正值△a=arcsin（△H5-△H4）/S=0.04770,修正后的a’=51.1780。施工控制测量质量的保证措施因光线在空气中的传播速度并不是常数，为了避免因温度和大气压力对距离测量数据的影响，每次测量前将向全站仪输入实际温度和气压值，全站仪可自动对距离测量实施修正。因主塔施工空间小，作业面多，干扰较大无法进行对向观测取平值均，因此观测时定时以控制网中的高程控制点作为三角高程的后视点，由于观测环境同后视环境基本相同，大气垂直折光误差可基本消除。高程控制采用三角高程，所有的观测采用盘左盘右取平均值。测量观测时间尽量选在夜间、傍晚和阴天、大气透明度较稳定时进行。主梁施工时间根据监控指令全部在凌晨0：00~6：00进行。江东和江西两个测量组采用不定期对关键测量点位和测量资料进行互相校核，避免出现人为错误。测量时棱镜必须正对仪器，以保证大倾角情况下的竖角观测精度，同时避免测距发射管的相位不均匀以飞旋标效应。观测时必须消除视觉误差。在以后钢筋制安和砼浇筑等工况过程中必须对索套管加以保护，不得随意拢动和破坏。结束语通过以上施工方法和措施，从实际施工