主桥钢管拱测量方案

1、工程概况

太原市南中环桥是连接东西城区的重要道路，南中环桥为南中环街西端，跨越汾河的桥梁结构。主桥起讫里程K0+885.000~K1+185.000,采用钢叠合梁组合式系杆拱体系，跨径组合60m（边跨）+180m（中跨）+60m(边跨)。

主桥中跨跨中92米梁段采用钢叠合梁，梁高3.0m，主桥边跨60米及主桥中跨44米梁段采用砼箱梁，梁高3.0m~6.5m。主桥标准段宽度为52.5m，跨中宽度为71米。

主桥中跨由四根主副拱肋组合而成的下承式钢管拱桥，主拱向桥外侧倾斜16°,副拱向桥外侧倾斜26.82°。全桥共设11对斜拉杆，12米设置一对，副吊杆与斜拉杆一一对应。全桥共设25对主吊杆，6米设置一对。

主拱示意图

主桥共2个主墩、2个边墩，每个主墩下各设5个支座，采用双曲面球型减隔震支座。

2、施工控制网布设

太原市南中环桥及东侧立交工程施工控制网是由太原市勘察测绘研究院于2008年2月1日提供，控制网采用1954年太原坐标系统，属城市一级导线网，高程采用大沽高程系，按四等水准布设。主桥控制网布控主要以主拱轴线位置为中心，分别在河堤两侧上下游布设控制点DQ7、DQ8、DQ9、J12四个点组成大地四边形，四个控制点均采用强制对中台座。钢管拱的标高主要采用全站仪三角高程测量控制，各控制点均带标高。在吊装过程中应以一点控制单边拱肋，以确保拱肋成型的一致性，确保拱肋合拢后轴线满足设计要求。在吊装前应对主桥控制网进行复测，复测前必须对测量仪器进行检验和校正，以保证测量成果的精度。

                        主桥控制网示意图

3、钢管拱设计轴线线型

主拱肋由上下两个扁钢管中间加腹板组成哑铃型断面，主拱肋高度3.5m，上扁钢管高度为1.0m，宽度为2.0m；下主扁钢管高度为1.0m，宽度为1.5m；主拱拱轴线为二次抛物线，平面内的矢跨比为1/4.326，主拱肋平面内在跨处设置82mm的预拱度（沿平面向上），工地接头处为0mm，其他位置的预拱度值按二次抛物线进行内插。

副拱肋采用直径为1.3m的空圆钢管，壁厚25mm，副拱拱轴线为二次抛物线，平面内的矢跨比为1/1.673，副拱肋平面内在跨中处设置61mm的预拱度（沿平面向上），工地接头处为0mm，其他位置的预拱度值按二次抛物线进行内插，同时副拱肋平面外在跨中处设置140mm的预偏量（向桥内侧垂直于拱平面），工地接头处为0mm，其他位置的预拱度值按二次抛物线进行内插。

主拱肋平面内在跨中处设置82mm的预拱度（向上），其方程：

h=-0.005137283951X 2+0.924711111X

注：主拱工地接头至跨中间距为78.768m，至拱脚起拱点间距为11.232m。

主拱成桥后拱轴线方程：

Y =-0.001416049583X2+0.254888888X

H =-0.004938271605X2+0.888888888X+785.975

主拱钢管拱安装拱轴线方程：

Y =-0.001416049583X2+0.254888888X

H=-0.004938271605X2+0.888888888X-0.005137283951(X-11.232) 2+0.924711111(X-11.232) +785.975

副拱钢管拱安装拱轴线方程：

y=-0.000022045x2+0.00351357x

h=-0.006037037x2+1.195266667x

注：副拱工地接头至跨中间距为79.691m。至拱脚起拱点间距为10.309m。

副拱成桥后拱轴线方程：

Y=-0.005925925926X2+1.066666667X

H=-0.002996296296X2+0.539333333X+785.975

副拱钢管拱安装拱轴线方程：

Y=-0.005925925926X2+1.066666667X-(-0.000022045(X-10.309)2+0.00351357(X-10.309))

H=-0.002996296296X2+0.539333333X-0.006037037(X-10.309)2+1.195266667(X-10.309) +785.975

1/2副拱肋平面外预偏量设置示意图

4、拱段预拼测量及拱段观测点标记

为了确保钢管拱加工及安装的精度，本钢管拱段出厂前应进行整体预拼，预拼的精度高低是确保钢管拱轴线正确的有力措施。预拼过程中用全站仪对钢管拱上下缘坐标点进行精确的测量，使之与计算坐标一致。

预拼完成并验收合格后，即可开始在拱段上标记特征点，在每一拱段顶部前端附近从拱段扁钢管端口中心后移50cm，用冲钉冲眼，并用红油漆标示，作为安装时拱段轴线的观测点。

5、拱座的施工测量

在拱座的施工过程中，测量控制主要是保证拱座轴线偏位、高程和结构尺寸在允许的误差范围内，浇注砼前，在两岸拱座的侧面各预埋两个圆钢，用来观测拱座的水平位移和下沉。首先在圆钢顶部冲眼设置两个棱镜（左右侧各一个），再置全站仪于控制点上，在拱座施工完成后测一组数据作为初始数据，在吊装钢管拱过程中应密切观测拱座的水平位移和下沉，将测得的三维坐标与初始值比较，测量数据应及时上报监理监控单位。

6、钢管拱吊装测量技术

拱肋定位采用三维坐标法，将全站仪架设在控制点上，利用全站仪的三维坐标控制功能直接测出拱段前端观测点的三维坐标，为做好拱肋安装线型控制工作，确保施工质量，每节钢管拱在焊接前和焊接后进行测量，并及时反馈测量数据。

6.1、拱脚预埋段的安装

主拱座内钢管拱预埋节段定位安装是钢管拱肋安装前的一项重要的工作，预埋质量将直接影响后续钢管拱整体安装线型，因此对拱脚预埋的测量控制要严格把关。

根据设计拱座中预留出主拱钢管拱预埋段孔道，将主拱预埋段的定位钢板精确定位在劲性骨架中，安装主拱预埋段的定位钢板精确定位在劲性骨架中；安装主拱预埋段采用吊机并辅助倒链将其初步就位，用千斤顶精确定位后，将拱脚预埋段与劲性定位骨架和临时支架焊接牢固。在安装过程中随时检查共轴位置，固定后再次检查轴线和标高，出现偏差需重新定位，施工中严格控制预埋段的精度。整个拱焊接完成后，浇筑拱座预埋段。

6.2、拱肋节段吊装测量

吊装过程中的观测，是保证主拱肋正确就位的关键，如果观测出现问题，主拱就位出现偏差，那整个的吊装过程将前功尽弃，所以做好吊装过程中的跟踪观测是十分重要的。

根据《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004要求，针对本桥钢管拱肋安装实测项目允许偏差：

1、拱轴线偏位≤30mm

2、拱圈高程偏差≤±60mm

3、对称点高差≤60mm

6.2.1、钢管拱初步定位

先在每个支架两端安装焊好临时定位支座，并预先对支座进行高程和轴线定位，吊装节段按照设计外倾角度放在其上，位置基本准确，不用做大的调整。

6.2.2、钢管拱精确定位

临时固定后，采用千斤顶进行横向移动和标高控制，根据吊装节段在工厂预拼时做好标记，将每一单元的后端通过调整定位连接装置与后一节段连接，并用全站仪精确定位复核，通过全站仪测量拱肋前端观测点（人工将棱镜架设在各节段前端预先做好的拱肋中线点上），根据各吊杆位置来观测拱肋轴线和高程。精确测量调整到设计位置后与支架固定。两端节段连接处对接螺栓临时固定。吊装过程中必须加强对拱轴线的观测，重点控制吊杆孔的位置，并注意控制焊接变形。调整是一个循序渐近的过程，直至其偏差值满足规范和设计要求为止。最后在左右两侧的钢管拱节段都调整完后，用50米的鉴定钢尺复核两侧的间距保证其相对精度。

在精确定位过程中还要考虑温度对拱肋的影响，拱肋一面向阳、一面背阳，从而造成拱肋两侧的温差。为消除此偏差，首先反复观测这种温度应力使拱前端产生的侧向偏移量；其次当拱肋就位时，根据拱肋当时两侧温差，在调整拱肋的轴线方向时，加一反向预留偏差，当两侧温差降低以后，拱肋就往回收缩，通过少量的左右移动及上下升降就可以使拱肋精确地调整到位。

当吊装节段调好后必须要把前面架好的每一节段测一组数据与没有安装时的数据比较，测出此节段安装后，前面几节段相应的下沉量，并提拱给监控单位使其提供下一节段的施工预拱度。特别需要注意的是，拱肋的计算资料应考虑预拱值。

6.3、合拢段的吊装

合拢前在标准温度下对拱肋进行全面的线形、位置测量，并进行调整，当线形满足设计及施工技术规范要求后，再进行合拢段的架设。

根据设计单位给定的合拢施工温度，在合拢前对两端缺口的标高、坐标和长度进行连续3d的精确观测。以根据不同温度时缺口尺寸变化，并连续观测合拢段本身的长度变化。确定出合理长度后，再在工地切除多余部分。吊装精确定位后固定并用全站仪精确检查拱轴线和标高是否达到设计要求。通过精调，调整合格后固定合拢段，完成拱肋的正式合拢。

7、质量安全保证措施

7.1、工程开工前所有的测量仪器必须经检校合格后方可使用。

7.2、进行全员质量教育，强化质量意识。测量放线工作，是通过分工协作完成，是多工序的工作，因此进行全员质量教育，不断强化质量意识，是预防质量事故的关键工作。

7.3、进行技术交底，充分做好准备工作，测量放线工作根据设计图纸的数据，按有关技术要求、操作工艺进行。

7.4、进行中间检查以及工序管理，工作质量是产品质量的保证和基础，在事先指导的基础上，对关键性的工作或每道工序进行中间检查，防止不合格产品进入下一道工序。

7.5、严格执行安全条例，坚持“人员仪器设备不安全，不施测”的原则。进入施工现场必须戴安全帽，否则不准上岗作业。

7.6、与有关工种交叉作业时，对可能发生的安全问题，应事先联系安排，采取有效的防护措施，确保人身及仪器的安全。

7.7、上架子进行测量，必须先检查架子牢固与否，确认安全时才可上去，高空作业必须系好安全带。

7.8、仪器架设后，不得离人，要注意仪器搬动和运输过程中的安全。