空間曲梁?jiǎn)芜厬宜鳂虻氖┕ば螒B(tài)監(jiān)測(cè)與分析

上海建科院上海市工程結(jié)構(gòu)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海 200023

1 施工形態(tài)監(jiān)測(cè)的對(duì)象選擇及測(cè)點(diǎn)布置

1.1 監(jiān)測(cè)對(duì)象的選擇

上海國(guó)際旅游度假區(qū)空間曲梁?jiǎn)芜厬宜鳂驏|西兩橋作為自平衡體系，形態(tài)控制顯得尤為重要。鋼箱梁的空間坐標(biāo)是制約橋下凈空的主要因素；作為重要傳力構(gòu)件，主纜的長(zhǎng)度誤差將極大地影響結(jié)構(gòu)受力，所以需要復(fù)核主纜在橋臺(tái)處的錨固點(diǎn)坐標(biāo)；受上海軟土地基客觀條件以及結(jié)構(gòu)本身較大的水平力的影響，塔柱球鉸和背錨基礎(chǔ)的坐標(biāo)也需跟蹤監(jiān)測(cè)；該結(jié)構(gòu)主塔底端采用鉸接，塔頂隨著施工存在空間偏移，在落架完成后，通過(guò)監(jiān)測(cè)主纜耳板銷(xiāo)軸中心和背索耳板銷(xiāo)軸中心的空間坐標(biāo)，可以得出主塔的空間偏位，該測(cè)量值和理論值的差值可以成為主纜線(xiàn)形和鋼箱梁線(xiàn)形變化的佐證，同時(shí)也決定了背索長(zhǎng)度和吊索長(zhǎng)度等參數(shù)。總而言之，在該項(xiàng)目的實(shí)踐中，擬在施工前后通過(guò)測(cè)量鋼箱梁的空間坐標(biāo)、背錨基礎(chǔ)坐標(biāo)、塔柱球鉸坐標(biāo)、橋臺(tái)錨固點(diǎn)的坐標(biāo)、塔上主纜耳板銷(xiāo)軸中心、塔上背索銷(xiāo)軸中心等參數(shù)對(duì)景觀橋的形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制。

1.2 測(cè)點(diǎn)的布置

東西兩橋主梁線(xiàn)形監(jiān)測(cè)包括主梁立面和水平面內(nèi)的軸線(xiàn)測(cè)量，以及縱、橫坡測(cè)量，原則上每個(gè)斷面4個(gè)測(cè)點(diǎn)，斷面測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖1，采用畫(huà)線(xiàn)布點(diǎn)。其中，東橋邊跨每三分點(diǎn)為測(cè)試斷面，中跨每四分點(diǎn)為測(cè)試斷面；西橋邊跨每二分點(diǎn)為測(cè)試斷面，中跨每四分點(diǎn)為測(cè)試斷面。

背錨基礎(chǔ)坐標(biāo)、塔柱球鉸坐標(biāo)均是通過(guò)測(cè)量同一個(gè)平面4個(gè)方向的空間坐標(biāo)值換算求得。其中背錨基礎(chǔ)坐標(biāo)選擇測(cè)量錨固鋼板上表面的4個(gè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)，塔柱球鉸坐標(biāo)球鉸測(cè)點(diǎn)布置在球的四周，均距下邊緣10 cm。

圖1 斷面線(xiàn)形測(cè)點(diǎn)布置

主纜橋臺(tái)錨固坐標(biāo)代表兩側(cè)橋臺(tái)主纜錨固中心點(diǎn)處的空間坐標(biāo)值，測(cè)點(diǎn)的計(jì)算如圖2所示。

圖2 邊纜錨固中心測(cè)點(diǎn)示意（西橋）

主塔上主纜銷(xiāo)軸中心和主塔上背索銷(xiāo)軸中心的測(cè)量，是通過(guò)測(cè)量銷(xiāo)軸2個(gè)外表面的中心點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算而得。

2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

各要素的監(jiān)測(cè)結(jié)果均反應(yīng)為整體坐標(biāo)系中的空間坐標(biāo)，其中+X方向代表東方向，+Y方向代表南方向，+Z方向代表高程增加方向[1-2]。

2.1 鋼箱梁坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)東橋鋼箱梁坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果分析可知：東橋鋼箱梁落架施工后鋼箱梁內(nèi)弧高程坐標(biāo)與理論值的最大偏差值為-272.00 mm，外弧高程坐標(biāo)與理論值的最大偏差值為-325.00 mm。通過(guò)對(duì)西橋鋼箱梁坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果分析可知：鋼箱梁落架施工后鋼箱梁內(nèi)弧高程坐標(biāo)與理論值的最大偏差值為-25.70 mm，外弧高程坐標(biāo)與理論值的最大偏差值為-51.80 mm。東西兩橋鋼箱梁高程均比理論值低且整體形態(tài)均為內(nèi)弧高外弧低。

2.2 背錨基礎(chǔ)坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果分析

據(jù)東西橋背錨基礎(chǔ)坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果，東橋鋼箱梁落架施工后2個(gè)背錨基礎(chǔ)空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里各方向的最大偏差為-33.90 mm；西橋鋼箱梁落架施工后2個(gè)背錨基礎(chǔ)空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里各方向的最大偏差為31.40 mm；由此可知落架施工后東西兩橋背錨基礎(chǔ)的空間坐標(biāo)值與理論值相比較偏差較小，在考慮測(cè)量誤差和施工放樣誤差的情況下，可以認(rèn)為背錨基礎(chǔ)空間坐標(biāo)值的誤差值在允許范圍內(nèi)；并通過(guò)多次間隔時(shí)間的測(cè)量對(duì)比背錨基礎(chǔ)空間坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)，可以確定在落架前后背錨基礎(chǔ)是穩(wěn)定的，沒(méi)有偏位。

2.3 塔柱球鉸、橋臺(tái)處錨固中心坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果分析

據(jù)東西兩橋塔柱球鉸及橋臺(tái)處錨固中心空間坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果，東橋橋臺(tái)處2個(gè)邊纜錨固中心的空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里各方向最大偏差分別為-143.20 mm和134.30 mm，東橋2個(gè)邊纜錨固中心空間坐標(biāo)的實(shí)測(cè)值與理論值存在一定誤差；西橋橋臺(tái)處2個(gè)邊纜錨固中心空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里各方向最大偏差為17.30 mm，西橋邊纜錨固中心實(shí)測(cè)值與理論值相對(duì)偏差較小。

東橋2個(gè)塔柱球鉸中心的空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系各方向的最大偏差為-82.80 mm，西橋2個(gè)塔柱球鉸中心的空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系各方向的最大偏差為-67.80 mm；東西兩橋球鉸中心實(shí)測(cè)空間坐標(biāo)與理論值相對(duì)偏差均較小。

由復(fù)測(cè)結(jié)果可知，東西兩橋球鉸中心、西橋邊纜錨固中心的空間坐標(biāo)的實(shí)測(cè)值與理論值相對(duì)偏差均較小；東橋2個(gè)邊纜錨固中心的空間坐標(biāo)的實(shí)測(cè)值與理論值存在一定誤差，但是落架完成后，東橋兩側(cè)邊纜線(xiàn)形均較為平順，幾何形態(tài)與設(shè)計(jì)符合較好[3-4]。

2.4 塔上耳板銷(xiāo)軸中心坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果分析

實(shí)測(cè)表明，西橋塔上各主纜耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果與理論值亦相差較小，各方向空間坐標(biāo)實(shí)測(cè)值在整體坐標(biāo)系里的最大誤差為53.80 mm；西橋塔上背索耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果與理論值相差較小，各方向空間坐標(biāo)實(shí)測(cè)值在整體坐標(biāo)系里的最大誤差為39.80 mm。

據(jù)東橋主纜耳板銷(xiāo)軸中心和背索耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果，東橋主纜耳板銷(xiāo)軸中心和背索耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)的實(shí)測(cè)值與理論值均一定偏差，8′#塔上主纜耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里偏差為：X方向最大偏差值為154.60 mm；Y方向最大偏差值為-166.30 mm；Z方向各測(cè)點(diǎn)偏差均較小，最大偏差值為4.00 mm；8#塔上主纜耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里偏差為：X方向最大偏差值為-108.20 mm；Y方向最大偏差值為-129.00 mm；Z方向各測(cè)點(diǎn)偏差相對(duì)均較小，最大偏差值為25.00 mm；由此可知落架施工后東橋2個(gè)橋塔均向跨中及內(nèi)弧方向偏移。8′#背索耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里偏差為：X方向偏差值為137.70 mm；Y方向偏差值為-131.70 mm；Z方向測(cè)點(diǎn)偏差較小，偏差值為8.30 mm；8#背索耳板銷(xiāo)軸中心空間坐標(biāo)在整體坐標(biāo)系里偏差為：X方向偏差值為-67.10 mm。Y方向偏差值為-114.50 mm；Z方向測(cè)點(diǎn)偏差較小，偏差值為-11.60 mm。由此可知落架施工后東橋2個(gè)橋塔主要向跨中及內(nèi)弧方向存在偏移偏差。

由東橋2個(gè)橋塔主要向跨中及內(nèi)弧方向存在偏移可以分析出主橋鋼箱梁標(biāo)高應(yīng)向下發(fā)生偏移，這一結(jié)論與東橋鋼箱梁空間坐標(biāo)復(fù)測(cè)結(jié)果相吻合。

3 結(jié)語(yǔ)

由本施工監(jiān)測(cè)的實(shí)踐可知[5-6]：

1）自平衡體系的結(jié)構(gòu)施工應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)。

2）通過(guò)施工前后的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，上海國(guó)際旅游度假區(qū)景觀橋東西兩橋在施工后的幾何形態(tài)與設(shè)計(jì)基本相符。

2）人行懸索橋幾何形態(tài)的檢測(cè)應(yīng)重點(diǎn)觀測(cè)以下幾個(gè)參數(shù)：鋼箱梁的空間坐標(biāo)、背錨基礎(chǔ)坐標(biāo)、塔柱球鉸坐標(biāo)、橋臺(tái)錨固點(diǎn)的坐標(biāo)、塔上主纜耳板銷(xiāo)軸中心、塔上背索銷(xiāo)軸中心。各參數(shù)之間的實(shí)測(cè)值并非獨(dú)立存在，可以進(jìn)行互相印證。在數(shù)據(jù)分析時(shí)應(yīng)考慮各參數(shù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)性，以期為橋梁的安全施工提供科學(xué)依據(jù)和保障。