漂浮体系钢箱梁架设测量技术

漂浮体系钢箱梁架设测量技术

李龙崔巍

中铁大桥局集团第四工程有限公司210031

摘要：芜湖长江公路二桥，为双塔索面全漂浮体系斜拉桥。钢箱梁架设过程中，在控制网复测的基础上，进行贯通测量和建立桥轴坐标系，即保证钢箱梁中心线与线路方向协调一致，又保证各个梁段相对关系的准确性。通过加密控制点采用强制对中观测墩、合理选择观测时段，提高测量数据的精度，同时进行主塔变形监测，及时调整钢箱梁现形，保证钢箱梁成桥线性满足设计要求。

关键词：钢箱梁；控制网复测；线性监控；合龙测量；主塔变形监测

1工程概况

芜湖长江公路二桥跨江主桥桥跨布置为（100+308+806+308+100）m，全长1622m，为双塔四索面全漂浮体系斜拉桥。索塔采用独柱形，塔柱顶高程+264.48m，索塔总高262.48m（含塔座），其中上塔柱高108m，中塔柱高112.936m，下塔柱高38.540m。

图1立体效果图

主梁为扁平流线形分离钢箱，正交异性钢桥面板，总宽53m，中线处梁高3.5m。箱梁标准段每3.2m设一横隔板，箱内不设纵隔板。55.5m宽主梁由双18m宽单箱和中间17m宽透空带组成。透空带箱形大横梁间隔设置，间距32m。

图2钢箱梁标准断面示意图

2箱梁安装测量的内容

钢箱梁由厂家匹配制造，现场安装的施工方法。安装测量目的：既要保证钢箱梁中心线（包括里程、横桥向位置、高程）与全桥中心线起算数据、测量精度的协调一致，又要保证钢箱梁安装过程中各个块段间相对关系的准确性，钢箱梁合龙后中线、里程、高程及拱度满足设计要求。前者主要由控制网的复测、加密及支座安装精度决定的，后者主要由架设线性监控技术手段决定的。[1]

主要测量内容包括：①施工控制网的加密及复测；②索塔区钢梁0#梁段安装测量；

③钢梁标准梁段安装测量；④钢箱梁横梁安装测量；⑤钢梁合拢段桥轴线的贯通联测及偏差调整；⑥钢梁贯通后钢箱梁竖向线形测量；⑦索塔塔偏监测及沉降监测等。

3施工控制网测量

3.1控制网复测

控制测量遵循“由高级到低级，先整体后局部”的原则。[2]钢箱梁施工前对首级控制网及次级加密点进行复测。平面控制网复测采用GPS静态相对定位模式进行测量，测量等级为《公路勘测规范》GPS二等。[3]采用6台GPS接收机同时观测2个时段，每个时段4小时，采用TBC软件进行基线处理，可傻软件进行平差计算，如图2。

图3平面控制网示意图

高程控制网复测分两部分：①两岸采用精密水准测量（电子水准仪配高精密铟钢条码尺）；②跨江高程测量采用全站仪三角高程法，两台莱卡TM30全站仪对向观测，双线过江，构成四边形。高程测量均为《工程测量规范》二等。[4]

3.2Z4、Z5主墩贯通测量

在平面控制网复测精度满足要求的基础上，在主墩Z4、Z5下横梁上各做一个加密点，采用后方交会法获取加密点坐标。放样两主墩中心点，全站仪对向观测两主墩跨度，实测跨度比设计跨度大9mm，两主墩中心点各向跨中侧移动4mm，再次复核跨度。

高程贯通测量从北岸控制点N1开始，经过Z4、Z5联测至南岸控制点N4，同样采用三角高程对向观测方法。每隔一个月对所使用的高程点进行一次复核。

3.3钢箱梁监控点布置

为了便于观测和提高测量精度，主桥及永定圩南引桥轴线为直线，桥轴坐标系以N1#墩中心为桥梁施工独立坐标系与西安80坐标系的转换起点，N1里程为X坐标，桥轴线为X轴，里程增大方向为“﹢”方向，垂直于桥轴线方向为Y轴，为避免出现负值，取Y=100。桥轴坐标系3#墩中心施工独立坐标为：A=1468.00m、B=100.00m。[5]

在Z3下横梁预埋强制对中观测墩，塔柱上、下游侧离塔壁大概170cm左右，各设一个观测墩，如图4。采用全站仪后方交会获取坐标，并转换成桥轴坐标系。

图4观测塔架示意图

4钢箱梁安装线性监测

4.1钢箱梁监控作业要求

线性监测数据必须及时准确的反映钢箱梁真实状态，为下道工序钢梁线性调整提供依据。因钢箱梁线性受温度、光照影响较大，尤其斜拉索对气温更为敏感，为避免温度效应影响，选择气象环境相对稳定的时间段进行，通常为22：00点至凌晨。

观测时，详细记录梁面架桥机的位置，其他荷载的位置、重量等，同时观测主塔线性，一并提交监控单位。

4.2钢箱梁监控方法

平面位置测量，在Z3-1或Z3-2架设全站仪，后方交会获取测站坐标，后视N18，观测边跨钢箱梁，后视Z4，观测主跨跨钢箱梁。高程测量采用光学水准仪按照三等精度进行观测。

钢箱梁梁体上标记上观测点位置，如图5所示，其中点1、2、3、4为高程及平面观测点，5、6点为轴线观测点。

图5观测点布置图

4.3钢箱梁监控内容

线性监测主要有以下内容：①索塔区钢梁0#梁段安装测量；②钢梁标准梁段安装测量；③钢梁合龙前测量及偏差调整；④和龙后竖向线形测量。

4.3.1索塔区钢梁0#梁段安装测量

0#块拼装前，在墩旁托架上放样钢箱梁支点位置，调整顶面高程，为避免气象环境的影响，选择气象条件稳定的时间段进行，放样钢箱梁轴线。

按照放样点粗定位后，采用全站仪极坐标法精确调整其平面位置，采用水准仪调整顶面高程及四角高差，待主塔边索张拉完成后，架梁吊机拼装完成后，再次测量四角高差，并检查垫块与梁体间的密贴性，塔梁临时固结。

4.3.2标准梁段安装测量

悬臂拼装，梁段匹配对位时，先将待调梁段与已成梁段两止推板对齐，并相互顶紧，在螺旋千斤顶的辅助下将两匹配件调平并立即用销钉进行固定。测量并调整左、右幅钢箱梁轴线偏差，安装梁段临时横向连接器，调整梁间宽度。

测量梁体前段高程、高差、轴线及里程，按照监控指令进行调整，完成焊接后，进行挂索，第一次张拉。张拉完成后，测量前段三个块段的轴线、已完成所有块段竖向线性及主塔线性进行观测。架桥机迁移一个节段，再次对钢箱梁已完成所有块段竖向线性及主塔线性进行观测。等待下一节段架设监控指令。

临时墩顶拼装前，放样钢梁的轴线和高程，粗定位。梁段匹配对位时，调整轴线偏差、里程、高程，进行精确定位，并对前期安装积累误差按照监控指令进行调整，将梁与临时墩固结。索第一次、第二次张拉，监测内容跟悬臂拼装相同。

4.3.3梁段线性调整

平面位置通过全站仪极坐标法调整，根据监控指令提供待测梁段和已安装梁段几何控制点三维坐标反算已安装梁段N-1测点A1、B1线形延长线方向的待安装梁段N测点A0、B0平面坐标，完成N梁段纵横轴线定位。

高程通过徕卡DNA03电子水准仪观测调整，根据监控指令提供待测梁段和已安装梁段几何控制点三维坐标反算已安装梁段N-1测点A与待安装梁段N测点B之间高差△H，完成N梁段竖向调整。

4.3.4合龙口测量

边跨合龙段前，利用Z3、N18两控制点，测量主墩至边墩已架设完成左、右幅所有钢梁的轴线、高程、塔柱线性，根据监控指令进行调整。钢箱梁调整完成后，对合龙端的中线、里程和高程，选择昼夜温差大，晴天的时候，进行24小时连续测量，绘制挠度-温度图-时间图、中线偏移-温度-时间图、节点里程-温度-时间图，为合龙做好准备。通过对比分析，选择气象环境稳定的时间，采集两合龙端的里程、高程、轴线偏差及顶面相对高差，提供给工厂，匹配制造合龙段钢箱梁。[1]

跨中合龙段前，利用Z3、Z4两控制点，测量两主墩已架设完成左、右幅所有钢梁的轴线、高程、塔柱线性，同时测量索力，根据监控指令，调整索力和钢箱梁线性，通过水箱压载调整梁端高程。观测内容同于边跨合龙。

4.3.5合龙后测量

全桥钢箱梁合龙后，对全桥高程进行高程联测，将实际竖向线形与设计竖向线形相比较，如有偏差，通过索力调整，实现钢箱梁实际线形与设计线形相接近。

4.4支座安装

桥梁中心线的确定与钢箱梁支座的安装精度有直接关系，固定支座对钢梁中线横桥向和里程方向均有影响；纵向活动支座，横桥向是固定的，其定位精度影响钢梁中心线左右偏差；横向活动支座，里程方向是固定的，其定位精度影响钢梁里程方向的偏差。

根据支承垫石竣工测量的轴线、高程进行粗调，利用墩顶加密控制点，进行精调。

5主塔变形监测

随着钢箱梁的架设，塔柱荷载逐渐增加，基础会发生沉降，为保证钢箱梁的顶面高程，对塔座进行沉降观测，在塔座四角各埋设一个沉降观测点。沉降分绝对沉降观测和相对沉降观测两部分：①绝对沉降利用岸边控制点，采用全站仪三角高程对向观测法完成；②相对沉降观测，采用电子水准仪，按照二等水准测量精度，构成闭合水准线路完成。

钢箱梁架设过程中，因塔两侧索力不均匀时，会发生倾斜，影响钢箱梁竖向线性，在钢箱梁线性监测同时，测量主塔线性。采用在岸边设置强制对中观测墩，启用全站仪自动扑捉功能，三维坐标法测量。

6结束语

双塔四索面全漂浮体系斜拉桥，钢箱梁架设一项大型精密工程测量，线性监测数据精度受外部环境影响大，钢箱梁受温度、光照影响变化快，在芜湖公铁二桥施工过程，通过采取控制网加密、建立桥轴心线坐标系，选择科学合理的监测手段，及时准确的采集钢箱梁的线性数据，指导线性调整和钢箱梁合龙，保证成桥线性满足设计要求。

参考文献：

[1]崔巍.大跨度连续钢桁栱梁施工测量技术[J].现代测绘，2016，（4）：25-28.

[2]孔祥元，梅是义.控制测量学[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1996.

[3]JTGC10-2007，公路勘测规范[S].北京：中国交通出版社，2007

[4]GB50026-2007，工程测量规范[S].北京：中国标准出版社，2007

[5]陈相.局部坐标系在桥梁测量中的应用[J].工程技术，2017，3月第（4）卷：162-163.