淺談懸索橋主纜架設(shè)測(cè)量控制

摘 要:以大橋懸索橋?yàn)槔撌隽酥骼|架設(shè)測(cè)量的主要內(nèi)容及技術(shù)控制措施，為今后類(lèi)似工程提供實(shí)踐參考數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞:懸索橋施工測(cè)量架設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào):U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(b)-0122-01

某大橋工程為自錨式懸索橋，大橋主纜施工采用PPWS法，針對(duì)該施工工藝，我們對(duì)主纜架設(shè)的整體設(shè)備工藝進(jìn)行優(yōu)化。主要采用單線往復(fù)式牽引系統(tǒng)，提高架設(shè)效率;制定了主纜牽引、整形入鞍及垂度調(diào)整等的嚴(yán)格措施，確保主纜索股架設(shè)質(zhì)量。

1 主纜架設(shè)施工測(cè)量

主纜架設(shè)施工中，空纜線形的控制是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因?yàn)閼宜鳂虻木€形主要由空纜線形決定。為了確保主纜線形達(dá)到設(shè)計(jì)要求，應(yīng)嚴(yán)格控制主纜的架設(shè)高程，并采取有效的監(jiān)控方法。主纜架設(shè)施工測(cè)量主要包括基準(zhǔn)索股的測(cè)量和一般索股的測(cè)量。

(1)基準(zhǔn)索股定位測(cè)量:基準(zhǔn)索股垂度測(cè)量一般采用精密三角高程方法進(jìn)行，利用在跨中基準(zhǔn)索股上設(shè)置反射棱鏡測(cè)出基準(zhǔn)索股跨中點(diǎn)的實(shí)際高程，并與理論高程進(jìn)行比較，計(jì)算出索股需移動(dòng)調(diào)整的長(zhǎng)度，并進(jìn)行跨度與溫度修正，利用修正后的值進(jìn)行垂度調(diào)整。基準(zhǔn)索股的垂度測(cè)定與調(diào)整，應(yīng)在夜間氣溫穩(wěn)定且風(fēng)速較小無(wú)雨無(wú)霧時(shí)進(jìn)行。主纜架設(shè)前需根據(jù)工程的地理環(huán)境和氣候條件，經(jīng)實(shí)測(cè)確定溫度穩(wěn)定基本條件和調(diào)整時(shí)段。一般情況下，在夜間十點(diǎn)以后至第二天早晨六點(diǎn)前是最佳調(diào)整時(shí)段，索股調(diào)整的溫度穩(wěn)定條件為:長(zhǎng)度方向索股的溫差A(yù)T:≤2℃，橫斷面方向溫差△小≤1℃。跨中點(diǎn)高程測(cè)量的方法是單向三角高程法，單向三角高程測(cè)量的精度約為±10mm。

(2)一般索股定位測(cè)量:除基準(zhǔn)索股以外的索股稱(chēng)為一般索股。一般索股的架設(shè)是在基準(zhǔn)索股架設(shè)調(diào)整完成后進(jìn)行的，它的調(diào)整是通過(guò)測(cè)其與基準(zhǔn)索股的相對(duì)垂度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般索股的調(diào)整同樣要求在風(fēng)速較小、溫度穩(wěn)定的夜間進(jìn)行，調(diào)整方法、調(diào)整的順序與基準(zhǔn)索股相同。一般索股相對(duì)垂度的測(cè)量采用相對(duì)垂度法，即使用水準(zhǔn)尺及鋼板尺測(cè)定基準(zhǔn)索股與待調(diào)一般索股的高差，并以基準(zhǔn)索股為基準(zhǔn)來(lái)調(diào)整一般索股，按先中跨后邊跨的順序，縱向移動(dòng)索股在鞍槽內(nèi)的位置，來(lái)達(dá)到垂度調(diào)整的目的，直至相對(duì)誤差為0～+5mm以?xún)?nèi)，最后調(diào)整錨跨張力。由于待調(diào)索股位于群體索股之上，因此，待調(diào)索股的溫度一般低于群體索股的溫度，調(diào)整時(shí)必須考慮兩者之間溫差的影響。

2 索夾定位測(cè)量

2.1 定位方法

索夾的定位在懸索橋施工中是相當(dāng)重要的一環(huán)。索夾的位置準(zhǔn)確與否將影響到結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。因此，在施工過(guò)程中必須采取最佳的測(cè)量放樣方法，精確地放樣出各個(gè)索夾的位置，以確保索夾位置滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。索夾的安裝定位按下列步驟進(jìn)行。

(1)恢復(fù)主索鞍頂部幾何中心:主纜緊纜完成后，在夜間氣溫穩(wěn)定時(shí)，利用地面控制點(diǎn)對(duì)四個(gè)主鞍上的中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行精確測(cè)定，利用測(cè)得的各個(gè)索鞍中心點(diǎn)坐標(biāo)反算出三跨跨徑，作為施工放樣的初始數(shù)據(jù)，同時(shí)，主索鞍的四個(gè)中心點(diǎn)作為索夾放樣的控制點(diǎn)使用。(2)索夾中心位置計(jì)算:索夾中心位置的計(jì)算一般由設(shè)計(jì)組根據(jù)工程的具體情況確定。由于日照、氣溫等的變化對(duì)索塔的偏位、主纜的扭轉(zhuǎn)有影響，因此，在實(shí)際放樣時(shí)，應(yīng)根據(jù)放樣時(shí)的具體情況，對(duì)設(shè)計(jì)組所提供的放樣數(shù)據(jù)作適當(dāng)?shù)男拚槭狗艠庸ぷ黜樌M(jìn)行，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況預(yù)先計(jì)算好代表性的數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況作線性?xún)?nèi)插即可。

2.2 誤差分析

索夾定位過(guò)程中，主要受下列誤差的影響。氣溫變化對(duì)索塔偏位的影響。它直接影響主纜三跨的跨徑。氣溫對(duì)主纜長(zhǎng)度的影響。由于跨徑、主纜的長(zhǎng)度對(duì)索夾的位置及索夾的傾斜角有一定的影響，因此，在實(shí)際放樣索夾時(shí)，應(yīng)精確測(cè)定主塔的中心坐標(biāo)和主纜的溫度。由于主纜的表面溫度和中心溫度一般不一樣，因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)主纜表面溫度進(jìn)行一定的修正。另外，根據(jù)修正后的溫度再對(duì)設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行修正。在實(shí)際放樣的作業(yè)過(guò)程中，由于風(fēng)的作用，常常是主纜產(chǎn)生明顯的擺動(dòng)，使主纜偏離設(shè)計(jì)軸線位置，從而使主纜天頂線的放樣產(chǎn)生一定的誤差。因此，在放樣時(shí)，應(yīng)盡量選擇在無(wú)風(fēng)的條件下作業(yè)。但是，實(shí)際上無(wú)風(fēng)的天氣是很少的。為了滿(mǎn)足工期的要求，在有風(fēng)時(shí)，可采用主纜分中法確定主纜的天頂線，即:利用專(zhuān)門(mén)的夾具和水平尺，先找出主纜的天頂線位置，再利用測(cè)距的方法將其定位。索夾的定位一般采用精密測(cè)距儀和鋼尺進(jìn)行，這些儀器設(shè)備在測(cè)量過(guò)程中都會(huì)存在一定的誤差，但由于目前儀器設(shè)備都比較先進(jìn)，精度也很高，因此，這部分誤差相對(duì)較小，一般能控制在±2mm以?xún)?nèi)。

2.3 放樣數(shù)據(jù)計(jì)算

主纜緊纜完成后，根據(jù)實(shí)測(cè)出的主纜線形、主散索鞍間的實(shí)際里程以及跨徑作為索夾位置計(jì)算的初始數(shù)據(jù)，供設(shè)計(jì)組計(jì)算索夾坐標(biāo)和吊索長(zhǎng)度。在索夾放樣之前，先根據(jù)設(shè)計(jì)組提供的索夾位置，進(jìn)行放樣數(shù)據(jù)的計(jì)算。吊索中心線與主纜中心線交點(diǎn)在空纜狀態(tài)下的坐標(biāo)。吊索中心線與主纜天頂線交點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算。吊索中心線與主纜天頂線交點(diǎn)到索夾兩端的距離。

2.4 結(jié)果檢核

依據(jù)設(shè)計(jì)組提供的《索夾放樣參數(shù)計(jì)算報(bào)告》，施工單位選擇合適的時(shí)間進(jìn)行索夾位置的放樣工作，測(cè)量中心對(duì)此放樣結(jié)果進(jìn)行了一次全面檢查，檢查內(nèi)容主要為索夾的相對(duì)位置和索夾各節(jié)段的對(duì)稱(chēng)性。

(1)相對(duì)距離法檢查:該方法主要檢查同一主纜上各索夾之間的相對(duì)距離，以實(shí)測(cè)距離與設(shè)計(jì)距離進(jìn)行比較，從而評(píng)定索夾定位的精度。相對(duì)距離法檢查采用精密全站儀TC2003進(jìn)行，將儀器架設(shè)在塔頂控制點(diǎn)上，先對(duì)中央索夾的位置進(jìn)行檢查，然后，從中央索夾開(kāi)始分別測(cè)量出各索夾到塔頂?shù)乃骄嚯x。由于各索夾之間的距離一般在30m以?xún)?nèi)，各邊長(zhǎng)的投影改正很小，因此，觀測(cè)邊長(zhǎng)不再作投影改正。另外，由于只比較索夾之間的相對(duì)位置，因此，塔柱位移和溫度變化的影響也可看作系統(tǒng)性差異而不作改正。檢測(cè)工作為晚10時(shí)至次日凌晨5時(shí)，當(dāng)時(shí)氣象條件一般，風(fēng)力為4～5級(jí)，有薄霧，氣溫為10～16℃。檢測(cè)結(jié)果表明，實(shí)測(cè)值與理論值之差均在設(shè)計(jì)要求的范圍以?xún)?nèi)，放樣結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)的精度要求。(2)節(jié)段對(duì)稱(chēng)性檢測(cè):對(duì)稱(chēng)性檢查指同一節(jié)段上下游索夾的間距應(yīng)相等，且南北兩側(cè)相同節(jié)段的距離也應(yīng)相等的檢查。該項(xiàng)檢查采用鋼尺量距法進(jìn)行，即利用鑒定過(guò)的鋼尺，分別丈量四個(gè)索夾之間的距離，同時(shí)利用三角高程測(cè)定各索夾之間的高差，以便將斜距化為平距。由于鋼尺量距的精度相對(duì)較低，另外，在丈量過(guò)程中主纜有一定的擺動(dòng)，因此，該項(xiàng)檢查的結(jié)果僅作參考。從檢測(cè)結(jié)果看出，各節(jié)段的互差基本都在2cm以?xún)?nèi)，有理由認(rèn)為索夾各節(jié)段的對(duì)稱(chēng)性良好。

3 結(jié)語(yǔ)

索夾放樣是懸索橋施工過(guò)程中相當(dāng)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其定位精度直接影響到大橋的運(yùn)營(yíng)和質(zhì)量，測(cè)量人員應(yīng)給予高度的重視。索夾放樣時(shí)主要受溫度和風(fēng)的影響，因此，應(yīng)選擇合宜的天氣條件進(jìn)行施測(cè);另外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)溫度等影響進(jìn)行適當(dāng)?shù)母恼宜鳂蛩鲓A放樣所采用的方法簡(jiǎn)便、可靠，滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)要求，對(duì)同類(lèi)工程有一定的參考價(jià)值。采用相對(duì)距離法檢測(cè)索夾的定位精度方便快捷、精確可靠;同時(shí)，該方法也可作為索夾放樣的一種有效的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]李成，阮勝祥.三維曲面索塔自錨式懸索橋施工測(cè)量技術(shù)[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2010(1):55～58.