轉(zhuǎn)體橋測量方法的研究

趙紅彬　李付偉

【摘 要】隨著目前橋梁受地形條件的限制，比如跨既有線等條件的限制，需要對橋梁進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工，結(jié)合鄭州跨線橋的轉(zhuǎn)體測量實(shí)踐，分析轉(zhuǎn)體的定位方法，精度等問題的研究。證明是可行的，能確保施工精度。

【關(guān)鍵詞】斜拉橋；轉(zhuǎn)體；全站儀放樣法

轉(zhuǎn)體施工是由于受到地形條件的影響，由于正常施工會比較困難，需要在施工時(shí)不在設(shè)計(jì)線路上進(jìn)行，而是與設(shè)計(jì)線路有一點(diǎn)的角度施工，施工完成后進(jìn)行轉(zhuǎn)體施工，達(dá)到設(shè)計(jì)線路，最終完成橋梁的貫通。為了確保達(dá)到設(shè)計(jì)精度，就要制定一套可行的測量方案，達(dá)到施工精度要求。如何比較有效的確保轉(zhuǎn)體施工精度，對以后橋梁的合攏精度起到關(guān)鍵的作用。結(jié)合鄭州市中心區(qū)跨線橋的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，制定出一套可行的測量方法是必不可少的。鄭州市中心區(qū)鐵路跨線橋西起河醫(yī)立交，東至二七廣場，主橋（斜拉橋）位于鄭州市客運(yùn)站以北300～400m，上跨鄭州市重要的鐵路樞紐，是2006年鄭州市確定的“一站、一橋、一路”工程的“一橋”工程，建成后將成為鄭州市的標(biāo)志性建設(shè)工程之一。其中跨客運(yùn)專線采用轉(zhuǎn)體施工。 轉(zhuǎn)體施工的梁長為60.5m+59.5m，轉(zhuǎn)體面積為3993m2，轉(zhuǎn)體總重量為159600KN，轉(zhuǎn)體角度60.4。轉(zhuǎn)體部分主要包括：承臺上轉(zhuǎn)盤、橋墩墩身、主梁、塔、斜拉索及掛籃。轉(zhuǎn)體施工測量控制包括測量轉(zhuǎn)體過稱中的測量監(jiān)控，提供數(shù)據(jù)供指揮組進(jìn)行分析，轉(zhuǎn)體快到位的微調(diào)，轉(zhuǎn)體精確定位。其中提供有效的數(shù)據(jù)是監(jiān)控的主要任務(wù)，也為后續(xù)的施工奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)體控制主要是角度控制和全站儀坐標(biāo)法控制，在本橋中采用全站儀坐標(biāo)法控制。

1.轉(zhuǎn)體測量控制要求

（1）利用全站儀，對主塔橫向傾斜度進(jìn)行觀測，控制標(biāo)準(zhǔn)是H/3000≤30mm。

（2）對主塔縱向傾斜度進(jìn)行觀測，控制標(biāo)準(zhǔn)是H/3000≤30mm。

（3）利用全站儀或經(jīng)緯儀，對梁軸線偏位進(jìn)行觀測，控制標(biāo)準(zhǔn)是±10mm之間。

（4）利用水準(zhǔn)儀，對梁面標(biāo)高進(jìn)行觀測，控制標(biāo)準(zhǔn)在+5，-2mm之間。

2.轉(zhuǎn)體測量的方法

2.1監(jiān)測點(diǎn)布置

測點(diǎn)布置要求：保證在轉(zhuǎn)體過程中任何階段，監(jiān)測點(diǎn)均能反映轉(zhuǎn)體系統(tǒng)的空間位置和狀態(tài)，并與測站通視；從安全方面考慮盡量不用人工持鏡，而是采取將棱鏡或是標(biāo)尺固定在測點(diǎn)上，并安全可靠。

根據(jù)觀測項(xiàng)目和測點(diǎn)布置原則，在以下部位布置測量標(biāo)志點(diǎn)：

①梁端及軸線布置觀測點(diǎn)。

②轉(zhuǎn)體前，在下轉(zhuǎn)盤和上轉(zhuǎn)盤分別做好中線標(biāo)志，用紅油漆做成明顯的三角標(biāo)，并用米格紙或其他在轉(zhuǎn)盤上做好刻度標(biāo)志。

③在箱梁上做好梁體各控制斷面和端截面測量標(biāo)記點(diǎn)，用油漆或鋼筋在梁面上做好標(biāo)志。

④在塔頂中心附近做好測量標(biāo)志點(diǎn)。

2.2觀測項(xiàng)目

（1）主塔橫向傾斜度觀測點(diǎn)，布置在塔頂與塔根，用以監(jiān)控塔柱橫橋向傾斜及位移變化。

（2）主塔縱向傾斜度觀測點(diǎn)，布置在塔頂與塔根，用以監(jiān)控塔柱橫橋向傾斜及位移變化。

（3）梁軸線位置觀測點(diǎn)，布置在梁頂中間與梁端，用以監(jiān)控梁體縱軸線變化。

（4）梁面高程觀測點(diǎn)，布置在梁頂中間與兩側(cè)，用以監(jiān)控梁體高程變化（撓度與橫向傾斜）。

2.3 對球鉸上轉(zhuǎn)盤的控制

根據(jù)轉(zhuǎn)體前墩中心線到滑道的距離以及方位角，計(jì)算出理論坐標(biāo)，然后在滑道上進(jìn)行放樣。在所放樣的點(diǎn)上，也就是球鉸上轉(zhuǎn)盤位置（位于轉(zhuǎn)體前的墩中心線上）做一個(gè)起始標(biāo)志，在撐角下部做一個(gè)三角標(biāo)志，在轉(zhuǎn)體后對應(yīng)的中線位置做一個(gè)轉(zhuǎn)止標(biāo)志，并把轉(zhuǎn)動的軌跡標(biāo)出刻度，以便更好的控制轉(zhuǎn)體。

2.4 轉(zhuǎn)體箱梁的控制

在轉(zhuǎn)體前，對轉(zhuǎn)體范圍的各較高建筑物進(jìn)行測量，實(shí)地勘察，以確保轉(zhuǎn)體順利進(jìn)行。在轉(zhuǎn)體測量監(jiān)控過程中，為了使轉(zhuǎn)體系統(tǒng)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。首先，在轉(zhuǎn)體前，要計(jì)算出轉(zhuǎn)體箱梁梁軸線上監(jiān)測點(diǎn)（盡量靠近梁端）的坐標(biāo)，并進(jìn)行實(shí)地放樣、預(yù)設(shè)標(biāo)記；然后計(jì)算出轉(zhuǎn)體后與之相應(yīng)的坐標(biāo)，通過觀測其實(shí)時(shí)的坐標(biāo)變化來對轉(zhuǎn)體過程中的梁體進(jìn)行監(jiān)控。在各工況下，對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)。根據(jù)轉(zhuǎn)體前的坐標(biāo)和轉(zhuǎn)動過程中的監(jiān)測坐標(biāo)可計(jì)算出轉(zhuǎn)動角度。待轉(zhuǎn)體基本到位時(shí)，必須進(jìn)行精確定位測量，從而根據(jù)與最終位置數(shù)據(jù)的差值，進(jìn)行點(diǎn)動來精確控制轉(zhuǎn)動，防止超轉(zhuǎn)。在停轉(zhuǎn)時(shí)對所有監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行精密測量，并及時(shí)上報(bào)測量結(jié)果。

2.5主塔監(jiān)控

在轉(zhuǎn)體前，對主塔監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行精確測量，得出其初始位置。在轉(zhuǎn)體過程中實(shí)時(shí)進(jìn)行測量監(jiān)控，根據(jù)測點(diǎn)三維坐標(biāo)的變化來確定主塔在縱、橫方向上的位移量，并及時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)。

2.6 梁面高程控制

在轉(zhuǎn)體前對梁面高程監(jiān)測點(diǎn)做好明顯的標(biāo)志，并進(jìn)行測量；在稱重前后對粱面線形點(diǎn)進(jìn)行測量，同樣在轉(zhuǎn)體中對所有監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行測量，通過對前、后測量數(shù)據(jù)的對比即可反映梁體的高程變化。

2.7測量控制

在轉(zhuǎn)體過程將觀測棱鏡固定在梁端、塔頂，以3#墩中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，轉(zhuǎn)體后橋軸線為x軸的獨(dú)立坐標(biāo)系進(jìn)行測量。在轉(zhuǎn)體之前對測量控制點(diǎn)及各監(jiān)控點(diǎn)的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行測量校核，確保測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。

在梁體轉(zhuǎn)動過程中，根據(jù)工況劃分觀測次數(shù)，利用全站儀對所布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行測量，待轉(zhuǎn)體到位后進(jìn)行精確定位，測定塔身及梁體位置狀態(tài)。測量過程中，主要通過梁軸線上的監(jiān)測點(diǎn)在轉(zhuǎn)體前后的實(shí)測坐標(biāo)與理論坐標(biāo)的差值來控制轉(zhuǎn)體過程。轉(zhuǎn)動角度的測量是根據(jù)轉(zhuǎn)體前后的坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，并通過上、下轉(zhuǎn)體的軸線標(biāo)志來輔助轉(zhuǎn)體的控制。由于現(xiàn)場條件的限制，決定用兩臺全站儀進(jìn)行現(xiàn)場測量監(jiān)控。

3.轉(zhuǎn)體測量的精度分析

在轉(zhuǎn)體過程中使用的儀器是徠卡TCA2003，儀器的標(biāo)稱精度為角度0.5"，距離為1mm+1×10-6D。測量誤差對放樣點(diǎn)位的影響值通常采用全站儀的標(biāo)稱精度來計(jì)算距離放樣誤差對放樣點(diǎn)位的影響， 具體計(jì)算公式如下：m2=a2+（b*L）2其中，a為固定誤差；b為比例誤差系數(shù)，以10-6為單位或以ppm（百萬分率） 代替10-6； L 為距離值，單位為km。綜上分析， 可知放樣點(diǎn)離開測站點(diǎn)愈遠(yuǎn)， 則放樣的誤差愈大， 根據(jù)本橋?qū)嶋H情況及最不利因素， 可推算得平面點(diǎn)位誤差m。

m=±1.4mm完全可以達(dá)到各項(xiàng)限差要求。

4.結(jié)束語

由于測量技術(shù)及先進(jìn)儀器的快速發(fā)展， 新型測量儀器的應(yīng)用為滿足這種工程施工的需要提供了設(shè)備保障。在實(shí)際工作中結(jié)合工程的進(jìn)度、現(xiàn)場條件、大氣溫度等情況， 研究選定有利測量作業(yè)時(shí)間和相應(yīng)方案， 能大大提高測量速度， 滿足現(xiàn)代化快速施工要求， 并確保工程的高質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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