三塔懸索跨江鋼箱梁橋制作精度測控工藝

彭浩 李沖 張士旭 李媛 宋迎迎

摘? 要：通過懸索鋼箱梁橋的制作，對制作精度測控工藝進行了探討研究。

關鍵詞：懸索;鋼箱梁;測控

1 工程概況

主橋為2×1080m三塔兩跨懸索橋。加勁梁形式采用扁平流線型鋼箱梁正交異性板結構，鋼箱梁橫斷面為單箱三室構造，兩側邊室為風嘴兼檢修道。鋼箱梁頂面寬度為36.7m（含檢修道）。橋中縱軸線處梁高3.5m，全寬39.1m。橋面縱坡設為2.5%雙向縱坡，中跨處于R=43200m的凸形豎曲線上。鋼箱梁的加工制造以梁段為單元，標準梁段長度為16m。 每個梁段由頂板單元、底板單元、橫隔板單元、風嘴塊體組成，其中風嘴塊體由風嘴頂板單元（含泄水槽）、上斜板單元、下斜板單元，風嘴隔板單元、直腹板單元和錨箱結構組成。

?2 水準控制網的設置

2.1總拼胎架

用于梁段制造的總拼胎架縱向線形按照設計院給定的“合攏時梁底標高”數據設置。鋼箱梁縱向線形通過調整總拼胎架橫梁間的胎架牙板高差來實現，鋼箱梁橫向線形通過胎架橫梁上焊接牙板的橫向高程值實現。每輪次組裝前都要按照設定的豎向圓曲線縱向和橫向拱度值表復驗，保證梁段的合攏線形。

2.2 水準控制網

為了保證鋼箱梁在制造過程中吊裝線形的準確，總拼胎架外要布設水準控制網，用來控制鋼箱梁制造過程中所有測量點的高程，保證鋼箱梁的整體吊裝線形。水準控制點要求布設在胎架外不受其它因素影響、基礎堅實可靠的地方，最大沉降不得大于2mm。進行控制測量時，要求測得的控制網閉合差不大于2mm（控制網的水準測量最好為偶數測站，應該對控制網多進行幾次測量，直至能給出準確數據為止）。水準控制網內各個控制點的位置、高程數據均要記錄造冊，以供測量、監測使用。水準控制網要不定期的進行檢測，確保測量數據的準確。

?在胎架的兩頭，根據胎架施工圖設立三個測量標志塔，塔上按照工藝數據設置基準標志線。基準線須用劃針刻劃，允許偏差為±0.5mm，用黑白兩色的油漆或寫號筆在基準線兩側涂成“”形狀。制作塔上基準標志時，首先按照胎架施工圖的尺寸在地面上做好永久測量標志（即地樣，形狀按照上述方法制作，標志塔處基礎應堅實可靠，并設有預埋鋼板，必要時應采取一定的保護措施，防止在施工過程中遭到破壞，地樣制作時要求避開溫度影響誤差不大于1mm）。以胎架兩頭對應的地樣為基準，將地樣用經緯儀分別投到對應標志塔上，反復檢測，確認尺寸無誤后，做好標記和記錄。

?胎架要按照相應的施工圖劃各道橫梁的組裝線，改造橫梁與預埋基礎的連接構造同時保證任意相鄰兩道橫梁的間距偏差不得超過10毫米。胎架橫梁的最大相對高差不得超過10毫米。橫梁安裝完成后，將標志塔上的橋梁中心線放樣到胎架上，作為胎架制作的中心線，所有基于中心線對稱的尺寸均要以此中心線為基準放線，放線允許偏差為±1mm。在每道橫梁上控制點的位置焊接一塊工藝牙板，根據標志塔上的基準線用經緯儀將控制點所在的縱軸線放樣到工藝牙板上，并用劃針在工藝牙板上刻劃鉛垂線。以胎架外水準控制點為高程測量的基準點，按照各個拼裝輪次給定的拱度數值用水準儀確定每道橫梁工藝牙板上對應點的高程，刻劃高程水平線，與刻劃好的鉛垂線相交。以交點為基準，用掛細鋼絲的方法確定每道橫梁上各塊牙板高程，完成橫、縱向線形拱度的制作。工藝牙板（定位用牙板）高程允許偏差為±1mm，一般牙板的允許偏差為±2mm，用胎架制作驗收專用表記錄測量數據。為了便于下一輪次胎架的修改，要求保留工藝牙板。從工藝牙板高程線向下返50mm作高程檢查線，具體方法見下圖，做好標記已被下輪次改胎時使用。總拼胎架經質檢部門檢測合格并報監理工程師簽認后方可交付使用。每一輪次鋼箱梁組裝完畢后，復測保留的工藝牙板，根據技術部提供的胎架拱度值重新調整縱、橫向線形。

?3 鋼箱梁整體組裝測量

3.1 兩拼組裝測量

底板單元兩拼時，應根據板單元縱、橫基線按線組對，重點控制兩塊板單元坡口端的錯邊量≤0.5mm，橫隔板接板相對偏差≤0.5mm，四角不平度≤5mm，對角線差≤3mm。組裝前要復核每塊板單元上的定位基線。對于橫向定位，板單元寬度方向預留2～3mm焊接收縮量（可根據實際情況進行調整）。對于頂板縱向定位，以板單元的定位線為準，調整板單元的相對位置和尺寸關系，允許偏差為1mm;底板則要求對齊U肋組裝線和坡口定位端，同時控制板單元定位端的直線度，同位置橫隔板接板錯位不得超過2mm。檢驗合格馬板定位后方可焊接。

3.2 整體組裝測量

3.2.1 底板、斜底板組裝定位

中心線處底板單元定位：

首先，以中心線處底板單元靠近中心位置的縱基線為基準，作為橋梁中心線方向定位檢查線，允許偏差±0.5mm見圖7，并涂好“”形標記，作為定位基準線。然后以U肋組裝基線為定位測量基準線，向坡口端返組裝檢查線距離U肋組裝基線150mm，作為板單元橫向定位時經緯儀的測量檢查線，并用劃針劃線做好標記見圖8。作為頂板定位時端口垂直度檢查線。在與定位底板相鄰的中心板塊上架設激光經緯儀，調節經緯儀，使之與中央標志塔上400線位置標志所在直線共線。調整中心線處底板，使底板單元兩端“”形標記與經緯儀所在直線重合，對線偏差為±0.5mm。按給定數據依次完成中心線上全部底板單元的定位。全長直線度偏差允許1mm。整個輪次所有梁段中心線處底板焊接完成后要重新放樣橋中線，并做好標記，作為其他底板單元縱向拉鋼尺定位的基準線。

按照整體組裝工藝規程中給定的數據完成板單元檢查線的放線見圖9，然后以完成定位的中心線處底板單元縱基線為基準，按整體組裝工藝規程中橫向分步組裝給定的數據，用盤尺測定兩相鄰板塊縱基線間距離。架設并調整經緯儀，使之與中央標志塔上400位置標志線共線，鏡頭旋轉90°進行縱向定位，調整板塊使端頭測量檢查線與經緯儀控制直線重合（即激光點與端頭測量檢查線重合）。相鄰板單元坡口端的錯邊量≤0.5mm，橫隔板接板相對偏差≤0.5mm，依次完成底板單元橫、縱向定位。斜底板組裝定位時，需要架設兩臺經緯儀。一臺設在距離中軸線16265mm控制線上，控制斜底板橫向定位，調整斜底板使其縱基線與控制線重合，允許偏差為+2.5±0.5mm;另一臺進行縱向定位見圖10，縱向定位方法同底板單元縱向定位。拉尺檢測斜底板橫基線間距離時根據給定的數據進行。定位斜底板時溫度較高則需要考慮溫度影響。

?3.2.2 底板高程檢驗

整個輪次底板、斜底板組焊修完成后，進行底板高程檢驗，測量點為底板、斜底板上的橫隔板位置，嚴格保證此處高程合格，具體點按拱度測量圖規定的點，數據以技術部門提供的每輪拱度表數值為準。如果偏差不超過±2mm， 既為合格，否則需要調整底板單元，直至標高合格。

3.2.3 風嘴塊體定位線

從梁段的U肋組裝基線向配切端返拼接口配切線，橫向用經緯儀確保直線度。每輪次梁段所有底板焊接、修整完成后，架設經緯儀以測量標志塔上的16571標志線為基準，在日出前或陰天在斜底板上放樣風嘴塊體的定位線，作為組裝定位風嘴塊體的基準線。

3.2.4 橫隔板組裝定位

橫隔板的組裝按照先中間，再兩邊的順序組裝。調整中心橫隔板單元，使橋梁中心線和橫隔板中心線重合，允許偏差為±0.5mm。調整隔板橫基線到底板的距離（橋梁中心線處為1500mm）。架設水準儀，觀測打尺員放在隔板橫基線兩端上的鋼尺，使水準儀在兩鋼尺上的讀數一致，允許偏差為±1mm。邊隔板單元以底板接板和完成定位的中間隔板單元為參照進行定位，控制與中間隔板的立位焊接間隙為6～8mm。

3.2.5 頂板單元與風嘴塊體組裝定位

中心線處兩側頂板單元定位：以板單元縱基線為基準從頂板兩拼單元兩端頭向橋中心側劃橫向定位檢查線，返線距離為400mm，偏差為+1～+1.5mm（參照整體組裝工藝規程），對于頂板縱向定位，首先驗證兩拼時返到頂板上的組裝定位基準線，同時用經緯儀校正該基準線與橋梁中心線的垂直度，完成頂板單元的縱向定位;橫向定位利用經緯儀使其與標志塔上400位置所在直線共線，調整頂板，使經緯儀激光點與頂板縱基線重合。根據后視點返算頂板測量點高程，用水準儀控制頂板各個測量點的高程，確保橋梁線形的準確。高程測量點為兩拼板單元邊緣向內150mm的對應橫隔板位置（以下同）。同時，用吊鉛垂的方法檢驗頂、底板端口檢查線的重合度（考慮梁段傾斜放置產生的板邊錯位量），端口的垂直度偏差≤2mm，并重新用經緯儀復核橫向定位檢查線與標志塔標志線的重合度。確保中心線、高程和端口垂直度無誤。其它梁段的縱向定位用鋼尺測量，重點控制梁段間縱向距離、頂板高程和梁段端口垂直度。確定鋼箱梁中心線處頂板高程時，中心線所在位置凈空（即隔板高度）3500mm按+3～+5mm控制，當凈空與高程發生沖突時在兩者允許的偏差范圍內借鑒調整。所有板單元高程的確定均要以后視點為計算基準，避免累計誤差的影響。在調整中線處頂板單元時應該首先根據激光準直法調整頂板單元使其橫向定位檢查線大致與標志塔400標志線重合，然后調整板單元高程，標高定位完成后，精確調整頂板單元使其橫向定位檢查線與標志塔400標志線精確重合，完成后檢查板單元高程，如沒有變化則完成頂板單元與橫隔板的點焊定位，否則需要繼續調整。在高溫下進行中心頂板定位時，要考慮標志塔在日光照射下發生的橫向偏移對板單元定位的影響，保證板單元定位精度。橋中線兩側頂板單元焊接完成后，要重新放樣橋中心線，并在頂板板單元上打上樣沖作好標記，作為其他頂板單元橫向定位的基準線。

3.2.6 梁段內頂板單元縱向定位

參照底板單元的定位方法，橫向定位用鋼尺從橋梁中心線處頂板的同一縱基線拉尺定位，橫向滾水坡利用高程控制點和拱度值來控制，頂板各測量點高程以鋼箱梁拱度值表為準，高程的偏差為±2mm。

3.2.7 風嘴塊體定位

當底板單元完成定位焊接后，組裝風嘴塊體。組裝風嘴塊體時首先檢查前定位基準線，并以此線為基準組裝，組裝時注意橫向加焊接收縮量。同時利用經緯儀以標志塔上標志線為基準調風嘴塊體角度，保證塊體與斜底板焊接時的組裝精度。定位后先焊接斜底板間的對接焊縫。

4、預拼裝的測量

根據預拼裝檢測記錄表中規定的測量項目逐項進行檢測，并詳細記錄各個數據。測量時要避開溫度的影響，宜在日出前或陰天進行。同時要求事先做好準備工作，加快調整速度，以便減弱因為千斤頂的沉降對匹配梁段高程的影響。與上一輪復位梁段匹配前，應將底板與胎架連接的馬板全部解開，在無約束狀態下進行匹配對接。

5 結束語

鋼箱梁采取上述測控工藝，不僅保證了每段鋼箱梁制作尺寸及每輪次鋼箱梁制作線形，還解決了現場安裝時環口錯邊量、環口對接縫間隙及頂板栓接U肋連接錯孔率等問題，進一步減少了現場修環口工作量節約了成本，更為現場安裝尺寸提供了有利保障。

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