浅谈悬索桥主缆架设测量控制

作者：李玉祥 张凤珠

来源：《科技创新导报》 2011年第17期

李玉祥1 张凤珠2

(1.吉林省第一地质调查所 长春 130033; 2,吉林省勘查地球物理研究院 长春 130012)

摘 要:以大桥悬索桥为例,论述了主缆架设测量的主要内容及技术控制措施,为今后类似工程提供实践参考数据及经验。

关键词:悬索桥 施工 测量 架设

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)06(b)-0122-01

某大桥工程为自锚式悬索桥,大桥主缆施工采用PPWS法,针对该施工工艺,我们对主缆架设的整体设备工艺进行优化。主要采用单线往复式牵引系统,提高架设效率;制定了主缆牵引、整形入鞍及垂度调整等的严格措施,确保主缆索股架设质量。

1 主缆架设施工测量

主缆架设施工中,空缆线形的控制是最为关键的环节,因为悬索桥的线形主要由空缆线形决定。为了确保主缆线形达到设计要求,应严格控制主缆的架设高程,并采取有效的监控方法。主缆架设施工测量主要包括基准索股的测量和一般索股的测量。

(1)基准索股定位测量:基准索股垂度测量一般采用精密三角高程方法进行,利用在跨中基准索股上设置反射棱镜测出基准索股跨中点的实际高程,并与理论高程进行比较,计算出索股需移动调整的长度,并进行跨度与温度修正,利用修正后的值进行垂度调整。基准索股的垂度测定与调整,应在夜间气温稳定且风速较小无雨无雾时进行。主缆架设前需根据工程的地理环境和气候条件,经实测确定温度稳定基本条件和调整时段。一般情况下,在夜间十点以后至第二天早晨六点前是最佳调整时段,索股调整的温度稳定条件为:长度方向索股的温差AT:≤2℃,横断面方向温差△小≤1℃。跨中点高程测量的方法是单向三角高程法,单向三角高程测量的精度约为±10mm。

(2)一般索股定位测量:除基准索股以外的索股称为一般索股。一般索股的架设是在基准索股架设调整完成后进行的,它的调整是通过测其与基准索股的相对垂度来实现的。一般索股的调整同样要求在风速较小、温度稳定的夜间进行,调整方法、调整的顺序与基准索股相同。一般索股相对垂度的测量采用相对垂度法,即使用水准尺及钢板尺测定基准索股与待调一般索股的高差,并以基准索股为基准来调整一般索股,按先中跨后边跨的顺序,纵向移动索股在鞍槽内的位置,来达到垂度调整的目的,直至相对误差为0～+5mm以内,最后调整锚跨张力。由于待调索股位于群体索股之上,因此,待调索股的温度一般低于群体索股的温度,调整时必须考虑两者之间温差的影响。

2 索夹定位测量

2.1 定位方法

索夹的定位在悬索桥施工中是相当重要的一环。索夹的位置准确与否将影响到结构的受力状态。因此,在施工过程中必须采取最佳的测量放样方法,精确地放样出各个索夹的位置,以确保索夹位置满足设计要求。索夹的安装定位按下列步骤进行。

(1)恢复主索鞍顶部几何中心:主缆紧缆完成后,在夜间气温稳定时,利用地面控制点对四个主鞍上的中心点的三维坐标进行精确测定,利用测得的各个索鞍中心点坐标反算出三跨跨径,作为施工放样的初始数据,同时,主索鞍的四个中心点作为索夹放样的控制点使用。(2)索夹中心位置计算:索夹中心位置的计算一般由设计组根据工程的具体情况确定。由于日照、气温等的变化对索塔的偏位、主缆的扭转有影响,因此,在实际放样时,应根据放样时的具体情况,对设计组所提供的放样数据作适当的修正。为使放样工作顺利进行,可根据现场情况预先计算好代表性的数据,在现场根据实际情况作线性内插即可。

2.2 误差分析

索夹定位过程中,主要受下列误差的影响。气温变化对索塔偏位的影响。它直接影响主缆三跨的跨径。气温对主缆长度的影响。由于跨径、主缆的长度对索夹的位置及索夹的倾斜角有一定的影响,因此,在实际放样索夹时,应精确测定主塔的中心坐标和主缆的温度。由于主缆的表面温度和中心温度一般不一样,因此,应根据实际情况对主缆表面温度进行一定的修正。另外,根据修正后的温度再对设计坐标进行修正。在实际放样的作业过程中,由于风的作用,常常是主缆产生明显的摆动,使主缆偏离设计轴线位置,从而使主缆天顶线的放样产生一定的误差。因此,在放样时,应尽量选择在无风的条件下作业。但是,实际上无风的天气是很少的。为了满足工期的要求,在有风时,可采用主缆分中法确定主缆的天顶线,即:利用专门的夹具和水平尺,先找出主缆的天顶线位置,再利用测距的方法将其定位。索夹的定位一般采用精密测距仪和钢尺进行,这些仪器设备在测量过程中都会存在一定的误差,但由于目前仪器设备都比较先进,精度也很高,因此,这部分误差相对较小,一般能控制在±2mm以内。

2.3 放样数据计算

主缆紧缆完成后,根据实测出的主缆线形、主散索鞍间的实际里程以及跨径作为索夹位置计算的初始数据,供设计组计算索夹坐标和吊索长度。在索夹放样之前,先根据设计组提供的索夹位置,进行放样数据的计算。吊索中心线与主缆中心线交点在空缆状态下的坐标。吊索中心线与主缆天顶线交点的坐标计算。吊索中心线与主缆天顶线交点到索夹两端的距离。

2.4 结果检核

依据设计组提供的《索夹放样参数计算报告》,施工单位选择合适的时间进行索夹位置的放样工作,测量中心对此放样结果进行了一次全面检查,检查内容主要为索夹的相对位置和索夹各节段的对称性。

(1)相对距离法检查:该方法主要检查同一主缆上各索夹之间的相对距离,以实测距离与设计距离进行比较,从而评定索夹定位的精度。相对距离法检查采用精密全站仪TC2003进行,将仪器架设在塔顶控制点上,先对中央索夹的位置进行检查,然后,从中央索夹开始分别测量出各索夹到塔顶的水平距离。由于各索夹之间的距离一般在30m以内,各边长的投影改正很小,因此,观测边长不再作投影改正。另外,由于只比较索夹之间的相对位置,因此,塔柱位移和温度变化的影响也可看作系统性差异而不作改正。检测工作为晚10时至次日凌晨5时,当时气象条件一般,风力为4～5级,有薄雾,气温为10～16℃。检测结果表明,实测值与理论值之差均在设计要求的范围以内,放样结果达到了设计的精度要求。(2)节段对称性检测:对称性检查指同一节段上下游索夹的间距应相等,且南北两侧相同节段的距离也应相等的检查。该项检查采用钢尺量距法进行,即利用鉴定过的钢尺,分别丈量四个索夹之间的距离,同时利用三角高程测定各索夹之间的高差,以便

将斜距化为平距。由于钢尺量距的精度相对较低,另外,在丈量过程中主缆有一定的摆动,因此,该项检查的结果仅作参考。从检测结果看出,各节段的互差基本都在2cm以内,有理由认为索夹各节段的对称性良好。

3 结语

索夹放样是悬索桥施工过程中相当重要的一个环节,其定位精度直接影响到大桥的运营和质量,测量人员应给予高度的重视。索夹放样时主要受温度和风的影响,因此,应选择合宜的天气条件进行施测;另外,还应根据实际情况对温度等影响进行适当的改正。悬索桥索夹放样所采用的方法简便、可靠,满足了设计要求,对同类工程有一定的参考价值。采用相对距离法检测索夹的定位精度方便快捷、精确可靠;同时,该方法也可作为索夹放样的一种有效的方法。

参考文献

[1]李成,阮胜祥.三维曲面索塔自锚式悬索桥施工测量技术[J].中国港湾建设,2010(1):55～58.