武汉阳逻长江公路大桥施工测量控制

武汉阳逻长江公路大桥施工测量控制

张友光,黄一剑

(中铁大桥局集团武汉分公司,湖北武汉430050)

摘　要:武汉阳逻长江公路大桥是一座主跨1280m 的悬索桥,施工中根据桥梁不同部位特

点采用不同的测量方法,介绍大桥施工测量控制内容,测量精度控制均达到要求。

关键词:悬索桥;测量;桥梁施工;控制中图分类号:U448.25;U446.2

文献标识码:A

Construction Survey Control of Wuhan Yangluo

Changjiang River Highw ay B ridge

ZHAN G Y ou 2gua ng ,HUAN G Y i 2j ia n

(Wuhan Company ,China Zhongtie Major Bridge Engineering Group Co.,Ltd.,Wuhan 430050,China )

Abstract :Wuhan Yangluo Changjiang River Highway Bridge is a suspension bridge wit h a main span 1280m.In t he const ruction of t he Bridge ,different construction survey met hods were used in accordance wit h t he feat ures of various part s of t he Bridge.In t his paper ,t he const ruction survey control of t he Bridge is p resented ,and t he survey precision and survey cont rol t hereof all meet t he requirement s.

K ey w ords :suspension bridge ;survey ;bridge const ruction ;control

收稿日期:2007-03-24

作者简介:张友光(1972-),男,工程师,1995年毕业于武汉理工大学公路与城市道路专业,2006年毕业于武汉理工大学工商管理专业。

1　工程概况

武汉阳逻长江公路大桥是一座大跨度双塔悬索桥,主塔及锚体是全桥的主要受力结构,其中主塔直接承受巨大的竖向荷载,截面尺寸及垂直度是影响受力的关键。猫道系统采用三跨连续式结构,距主缆中心1.5m ,是上部结构施工的空中平台,其线形直接影响主缆架设、紧缆、缠丝及主缆防护作业。主缆由154根索股组成,直径826mm ,总长2100m ,通过吊索、索夹承受桥面荷载,其线形决定桥面线形及全桥受力状态。

施工测量是悬索桥施工技术中一个控制环节,对全桥线形、结构受力是否满足设计要求起重要作用,本文主要介绍高主塔、猫道、主缆等关键结构的特殊测量控制,其内容有:

(1)施工控制网的复测与加密;(2)高塔施工测量;

(3)上部结构安装施工测量。

引桥、锚碇开挖及锚体等测量控制均属常规施工,不再赘叙。

2　施工控制网的复测与加密

根据规范要求,大桥首级平面控制网为二等三角网,高程为二等水准网(见图1)。

(1)平面控制网。在相同时段相近气象条件下,对向测边测角,并按图形条件进行多余观测。各边长加温度、气象、投影改正,成果由软件严密平差计算。

(2)水准网。过江水准采用光电测距三角高程法。采用对向往返观测以消除大气折光、地球曲率的影响。岸上水准为几何水准测量,同时采用三角高程法校核。

(3)为简化大桥的测量工作,本桥平面控制采

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21武汉阳逻长江公路大桥施工测量控制　　张友光,黄一剑

用桥轴坐标系,即里程方向为Y轴,垂直桥轴下游方向为X轴。高程采用85黄海高程。

(4)施工加密网。首级控制网的控制点较少,不能满足施工放样的要求,所以结合地形情况和施工要求对首级控制网进行加密,加密网的图形强度、精度采用较首级网低一等级施测,所有点位采用强

。

(5)每半年对所有点位进行复核,确保控制点的稳定性及精度。

3　高塔施工测量

大桥北塔净高158.512m,为钢筋混凝土变截面箱形结构。塔柱采用德国DO KA模板施工,为满足塔柱主筋的定位,在塔壁内外层主筋间设置劲性骨架。塔柱施工测量的重点是保证塔柱的空间位置、几何尺寸以及内部结构的相对位置,主要内容有:塔柱的模板定位与检查、各节段劲性骨架的定位与检查、预埋件定位、各节段竣工测量等。

塔柱施工放样采用三维坐标法。

3.1　误差分析

本桥的仪器为高精度的瑞士徕卡TCA2003全站仪,仪器标称精度为:测角精度0.5″,测距精度1 mm+1pp m,其误差来源主要有[1]:

(1)测角、测距误差,与仪器精度有关。

(2)仪器对中误差,采用强制对中,误差为0.2mm。

(3)控制点点位误差。

(4)仪器高及棱镜高的量取误差,为0.5mm。

经计算最大放样平距为300m时,平面和高程精度分别为±2.4mm和±2.2mm,能满足要求。

3.2　地球曲率影响

测站点与放样点的距离,将随塔的升高而发生改变,这是由于地球曲率所形成的,可按下式计算[2]:

S投影=S・(R+h)/(R+H平均)

式中,R为地球曲率半径,武汉地区取63679m; H平均为测区平均投影面高程,本桥为61m。

由上式可以看出:

(1)曲率影响随放样点距离S、放样点高差h 的增加而增大。

(2)最大放样平距为300m、高差125m时,曲率影响为6mm,相对塔柱轴线允许误差10mm,计算时必须考虑此项影响进行修正。

3.3　塔柱变形观测

高塔柱在日照、温度和风力影响下会发生变形,同时混凝土由于热胀冷缩而影响高程,在塔柱施工过程中和竣工后,均应进行观测,从中获取变形规律以指导施工。

施工中测站点及后视点设在桥轴线上,利用全站仪高精度的测距优势,能得到良好的观测精度。裸塔状态下,在上下游塔柱岸侧设置2～4个测点,全站仪配棱镜直接观测。观测以1h为周期连续24 h重复观测。同时测定日照方向、混凝土的表面温度与环境温度、风速和风向,为研究变形提供更多信息以便做进一步研究。

根据长期的数据分析,塔柱在夜间24:00～早上6:00基本稳定。宜选择在该时段进行测量作业。

3.4　索塔平面位置的控制

首先用长钢尺检查模板的轮廓尺寸,误差<5 mm后用仪器检查空间位置,即选取模板上口适当位置(一般为拐点)作为模板检查依据,直接测量坐标值。模板平面偏差不大于10mm。

由于模板支架、钢筋及劲性骨架对视线的影响,检查可能在多个测站点进行,当站点转移后,须再次复核已检查点位。

3.5　索塔高程的控制

用悬挂长钢尺配合水准仪检查。当塔柱高度超过50m时,为减少累计误差用三角高程法进行控制。在每节段竣工时作好下节段模板底口标高线。

塔柱封顶后的竣工测量成果为:轴线误差-3～+5mm,高程+5mm,南北塔间距+9mm,满足规范要求。

4　上部结构安装施工测量

4.1　各工况结构状态测量

裸塔状态下设置主塔位移观测标志,此时为初始状态。在猫道、主缆、钢箱梁施工中不间断测量塔的平面位置及高程变化,钢箱梁吊装时增加观测锚

621桥梁建设　　2007年增刊1

体位移。4.2　索鞍精确定位

散索鞍的定位:根据底座与水平面夹角和尺寸计算其四角三维坐标,根据散索鞍轴线半径及预偏角计算其轴线顶点的三维坐标,采用三维放样即可定位。散索鞍首先定位于空缆位置,钢箱梁吊装完成后用千分表精确测量其转动角度,检测是否至成桥位置。

主索鞍的定位:裸塔状态下夜间气象条件稳定时用全站仪放出其平面位置,然后用精密水准仪测量四角高差,保证定位时四角高差小于2mm 。主索鞍首先按照设计预偏,在箱梁吊装过程中分阶段向江侧顶推,因此要分别放出2个状态的轴线。4.3　猫道线形测量猫道是上构施工最重要的临时设施。按照要求,各承重索相对高差<5cm ,绝对垂度误差<15cm 。由于猫道索架设时无法安装棱镜,其垂度采用悬高法测量:各索跨中平面坐标可由南北索塔锚孔坐标求出,这样可以直接解算其方位和水平距,全站仪建站后在方位角方向上瞄准索中心即可测量竖角,根据计算水平距和实测竖角可计算其高程。根据误差分析,测站点与承重索夹角应尽量大于15°。猫道架设完成后在气温比较稳定时测量的线形结果见表1。

表1　猫道线形测量结果

位置高程/m

理论计算实际测量

绝对高

差/mm

与上游相对高差/mm

中跨跨中

76.28876.3190.031-0.025北边跨中109.09109.037-0.053-0.024南边跨中

102.581

102.622

0.041

0.021

4.4　主缆线形测量

主缆线形测量是悬索桥上部结构测量最关键的一环,由于悬索桥施工的特殊环境,主缆线形只能采用单向三角高程测量[2],此时大气垂直折光是影响精度的主要误差来源。由于大气折光与气候、所属地区、视线所经过的地形、地貌等诸多因素相关,因此必须精确确定大气折光系数K 。在观测前2个月,选取有代表性的气候条件对K 值进行确认,并在观测期间,定期以对岸高程控制点作为后视,实时确定K 值。由于线形观测视线所通过的大气环境与后视基本相同,由同一仪器基本同时观测,可基本消除大气折光及仪器系统误差,从而获得较好的精度。在实际施工中,采用对向观测的方案,即北岸观测中跨、北边跨,南岸观测中跨、南边跨;两岸同时观测中跨中点,用于检验。

基准索是一般索股调整的基准,其安装精度直接影响整个主缆的线形,基准索中跨及边跨垂度采用三角高程测量,利用在跨中摆放棱镜测量高程,同时对塔顶位移、索股及环境温度进行测量,通过修正计算出垂度及调整量。在基准索安装调整完毕后,连续观测3d 的测量结果见表2。

表2　基准索高程测量结果

位置

高程/m

理论

计算

实际测量

绝对高

差/mm

绝对高差允许误差/mm 与上游相对高差/mm 相对高

差允许误

差/mm

中跨跨中77.23277.24917810北边跨中110.12577.122-313510南边跨中103.450103.460

10

22

7

10

4.5　索夹放样

主缆成型后,测量索塔、散索鞍位移,主缆中跨、南北边跨标高及实时索温,计算出主缆空缆线形,然后确定索夹位置。置全站仪于主索鞍实际IP 点上的临时平台上,在主缆顶面精确放样并标志。放样时不允许主缆上有荷载,并选择无风的夜间一次性完成,避免多次放样误差、温度测量误差。经检查所有的点位误差均在±3mm 内,满足规范要求。4.6　钢箱梁吊装施工测量

钢箱梁荷载对塔顶位移影响很大,当塔顶位移达到设计值时,分阶段向江侧顶推主索鞍,因此必须随时监测塔顶、锚体等关键部位的变化,防止塔根部出现大的拉应力影响结构安全。

钢箱梁位置受主缆、索夹、吊索约束,其平面、高程精度基本由前面工序控制,故吊装过程中并不对其进行测量控制。焊接完成后对其轴线、高程及长度进行了测量,结果如下:轴线偏差为-4～+5mm ;高程绝对误差<20mm 、上下游相对高差<10mm ;全长误差为-5mm ,满足规范要求。4.7　温度观测

悬索桥的柔性结构体系对温度特别敏感,当受日照时主缆高程会发生显著变化。温度测量的误差直接影响主缆高程的改正归算,因此温度精确测量是很重要的一环。在主缆中跨1/2、1/4、南北边跨1/2共5个断面每断面上下左右4个点布置温度元件,通过计算机自动采集温度数据,真实同步反映主缆高程测量时实际温度状态。温度元件工作分辨率为0.025℃,单点测量最大绝对误差0.2℃,测量结果表明:索股断面内温差为0.3～0.7℃;南北岸温度场温差为0.5～1℃;塔顶与跨中温差为0.8～1.5℃。

(下转第147页)

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(7)锚固钢筋拉拔力是指将<25mm的带肋钢筋插入C40混凝土构件上已钻好的<30mm孔中,插入深度20cm,并用结构胶粘固,然后用千斤顶将锚固筋拉出,锚固筋开始滑移时的荷载,表4中数据为3根锚固钢筋拉拔力的平均值。

　　从表4可看出:9种结构胶的抗压强度均高于60M Pa,与混凝土的粘接抗折、抗剪强度均不低于C60混凝土的抗折、抗剪强度。结构胶的粘接强度随被粘基层材料种类的不同而存在一定差异,当被粘材料为混凝土时,破坏一般发生在混凝土上,各项粘接强度均取决于混凝土。试验中,由于混凝土破坏面的不确定性,且较实际粘接面积大,所以实测粘接强度离散性都较大,粘接强度值一般都大于或等于混凝土本身的相应强度值,在设计计算中,混凝土—混凝土和混凝土—钢的粘接强度应取混凝土的相应强度,因为它是最低的可能强度值。

6　建筑结构胶的施工工艺

6.1　粘接面处理

先用砂轮、砂纸或钢丝刷打磨粘接面,清除混凝土表面松散物及浮浆,清除钢板及钢筋浮锈,再用丙酮将粘接面清洗干净,若粘接面潮湿,则将其烘干。

6.2　结构胶的配制程序

按配方称量各组分,将环氧树脂与增韧剂、偶联剂、稀释剂,固化剂与促进剂,分2个容器分别拌和,然后倒在一起混合搅拌,再加填料继续搅拌,直到拌和均匀为止。

6.3　结构胶的施工

桥梁悬臂拼装施工和结构粘钢加固时,用刮刀将结构胶均匀地刮到粘接面上,结构胶厚度按有关要求确定。结构胶刮满粘接面后,迅速进行施压粘合。混凝土裂缝修补时,先用刮刀将结构胶刮到裂缝表面,并贴压浆咀,封闭裂缝表面,再用压浆罐、空压机等设备按0.2M Pa的压力将粘度较低的粘合剂压入裂缝内部。

7　结　语

(1)不同固化条件下不同配方的环氧树脂类建筑结构胶4d抗压强度达50M Pa,7d抗压强度不低于60M Pa;其7d粘接抗折、抗剪强度均不低于60M Pa混凝土的抗折、抗剪强度。

(2)建筑结构胶采用不同配方,使其满足了在-5～40℃范围内,使用时间为4h的要求。

(3)建筑结构胶的使用工艺、固化条件简单,易行,便于现场施工,且能配成与混凝土相近的颜色。

参　考　文　献:

[1]　贺曼罗.我国胶粘剂及其应用技术的发展[J].粘接,

1999,(1):19-23.

[2]　全国环氧树脂应用技术学会,岳阳石化总厂环氧树脂

厂.高纯环氧树脂浇注应用技术[Z].1990.

[3]　孙曼灵.环氧树脂应用原理与技术[M].北京:机械工

业出版社,2002.

(上接第127页)

5　结　语

现代大型桥梁的施工,对测量提出了较高的技术要求。测量人员要在熟悉本专业的前提下理解工程施工组织设计、施工进度及各工序的先后衔接、技术要求,在此基础上确定测量方案及人员设备配置。武汉阳逻长江公路大桥的测量控制,根据结构的不同,高塔采用三维坐标法、猫道线形采用悬高法、主缆线形采用单向三角高程法测量,其他部位采用常规测量手段,测量精度均达到规范要求。

参　考　文　献:

[1]　徐忠阳.全站仪原理与应用[M].北京:出版

社,2003.

[2]　聂　让.公路施工测量手册[M].北京:人民交通出版

社,2001.

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建筑结构胶的配制与应用　　余锦秀