李正才LI Zheng-cai;邵富春SHAO Fu-chun
(①泰州市科睿測(cè)繪有限公司,泰州225300;②江蘇省金威測(cè)繪服務(wù)中心,南京210013)
梅州城區(qū)廣州大橋位于廣東省梅州市東南部,南北向橫跨梅江,是連接梅州市主城區(qū)與芹黃規(guī)劃區(qū)的一條交通性主干道。主橋?yàn)?39m+106m獨(dú)塔單索面斜拉橋,主跨跨徑139m,主塔高度為66.7m,塔上索道管最長(zhǎng)的為4.323m。全橋斜拉為單索面(雙排索)、輻射形,拉索縱向位于同一個(gè)平面內(nèi),主塔共84根索道管。
斜拉索是連接主塔和主梁的紐帶,而斜拉索道管是固定拉索的重要構(gòu)件。為了防止因索道管定位不精準(zhǔn)而引起斜拉索和索道管管口發(fā)生摩擦,損壞拉索,影響工程質(zhì)量和減少斜拉索的使用年限。保證索道管和拉索位于同一設(shè)計(jì)平面內(nèi),防止錨固端的偏位,對(duì)錨墊板的中心和索道管中心的三維空間坐標(biāo)作出了很高的精度和要求。筆者就主塔索道管測(cè)量定位技術(shù)做如下總結(jié)。
該節(jié)段勁性骨架焊接固定之后,在勁性骨架上沿橋軸線中心的左右兩側(cè)焊上H形鋼筋支架(勁性骨架內(nèi)外側(cè)各一支架,上下游每層索道管共用同一根支架)作為索道管的定位支架,根據(jù)塔柱的幾何尺寸與索道管的平面坐標(biāo)與長(zhǎng)度確定定位支架的平面位置,根據(jù)前一個(gè)節(jié)段的勁性骨架高程大致確定定位支架的高度。采用Φ25鋼筋焊接定位支架;索道管定位支架與索道管的位置關(guān)系如圖1所示,定位支架與勁性骨架的位置關(guān)系如圖2所示。
圖1 定位支架與索道管的空間關(guān)系
圖2 定位支架與勁性骨架的空間關(guān)系
2.1 橋軸坐標(biāo)系的建立
在建立平面控制網(wǎng)時(shí),測(cè)量組已建立了主橋橋軸坐標(biāo)系,橋軸坐標(biāo)系以0#塊中心為坐標(biāo)原點(diǎn),里程前進(jìn)方向?yàn)閄軸正方向,橋軸線下游側(cè)為Y軸正方向,高程為Z軸(高程為絕對(duì)高程)而建立。使用橋軸坐標(biāo)系可直接根據(jù)主塔的幾何尺寸和橋軸線里程直接進(jìn)行坐標(biāo)放樣。如主塔標(biāo)準(zhǔn)段寬3.5m,兩側(cè)長(zhǎng)5.374m,前后側(cè)頂點(diǎn)間距6.5m,則主塔標(biāo)準(zhǔn)段邊角點(diǎn)的三維坐標(biāo)為(2.687,-1.75,Z),(3.25,0,Z),(2.687,1.75,Z),(-2.687,-1.75,Z),(-3.25,0,Z),(-2.687,1.75,Z)。
2.2 索道管點(diǎn)位放樣
如圖2,首先在定位支架上測(cè)出定位支架的X0值,根據(jù)同一條索道管錨固中心點(diǎn)A與出口點(diǎn)B的平面坐標(biāo)(考慮斜拉索垂曲影響,所采用的坐標(biāo)都已經(jīng)過(guò)計(jì)算改正),可確定一直線方程,將X0代入方程可求得與X0相對(duì)應(yīng)的Y0值,依此法可求得圖中放樣點(diǎn)1、2、3、4點(diǎn)的平面坐標(biāo),通過(guò)全站儀可將此4點(diǎn)測(cè)設(shè)出來(lái),并在定位支架上標(biāo)記出來(lái)。在該層所有點(diǎn)都測(cè)設(shè)完畢后,測(cè)出放樣點(diǎn)1、2、3、4 的 三 維 坐 標(biāo) (X1,Y1,Z1)、(X2,Y2,Z2)、(X3,Y3,Z3)、(X4,Y4,Z4)。
2.3 計(jì)算
圖3 索道管與定位支架的空間關(guān)系
如圖 3,假設(shè)主塔索道管錨固中心 A(xA,yA,zA),出口中心 B(xB,yB,zB),首先確定該索道管中心線空間直線方程:
求放樣點(diǎn) 4 距離空間直線的距離 R,將(X4,Y4,Z4)代入方程,可求得R,即可求得定位支架放樣點(diǎn)4離管壁的垂距S=R-d-0.5φ,同時(shí)可求得垂足到索道管出口距離
同理,可求得放樣點(diǎn)2相對(duì)應(yīng)的S值與D值。
3.1 粗定位
索道管的起吊采用手拉葫蘆配合塔吊作為起吊裝置。在勁性骨架內(nèi)兩支架中間選一根角鋼作為索道管的吊點(diǎn)。吊住索道管中間位置,首先在定位支架上放樣點(diǎn)兩側(cè)量d+0.5φ的距離并作標(biāo)記,采用吊垂線法確定索道管左右位置,使其在上下游固定。隨后以索道管中心線為軸線移動(dòng)索道管,量出D值,使其在軸線方向上前后固定。最后利用直角尺,量出S值,使其中心線與設(shè)計(jì)方向一致。因?yàn)樗鞯拦荏w積大,較重,在粗安裝過(guò)程中需多次重復(fù)上述步驟:定左右→定前后→定軸線,如此多次反復(fù),使d+0.5φ、D、S值在誤差允許范圍之內(nèi),隨即采用花籃螺絲,將其一端固定,另一端焊在索道管左右及上下位置,粗固定索道管。
3.2 精定位
在索道管粗調(diào)、粗固定之后,即可利用全站儀進(jìn)行復(fù)測(cè),一般在錨固端和出口端管壁外的左、中(頂)、右擺小棱鏡。測(cè)出各位置三維坐標(biāo),將三維坐標(biāo)值代入各索道管所在的中心線直線方程,求出對(duì)應(yīng)的S值與D值,將左右兩側(cè)的S值與對(duì)應(yīng)位置的d+0.5φ值進(jìn)行對(duì)比,可確定其左右是否偏位,將中(頂)點(diǎn)的S值與d+0.5φ值進(jìn)行對(duì)比(有些時(shí)候小棱鏡擺在索道管內(nèi)壁,則與0.5φ值進(jìn)行對(duì)比),確定索道管在中心線前后方向及軸線方向是否偏位。若偏位,則旋轉(zhuǎn)花籃螺絲進(jìn)行微調(diào),直至復(fù)測(cè)結(jié)果在設(shè)計(jì)規(guī)范允許的誤差范圍之內(nèi)。
4.1 因光線在空氣中的傳播速度并不是常數(shù),為了避免因溫度和大氣壓力對(duì)距離測(cè)量數(shù)據(jù)的影響,每次測(cè)量前將向全站儀輸入實(shí)際溫度和氣壓值,全站儀可自動(dòng)對(duì)距離測(cè)量實(shí)施修正。
4.2 因主塔施工空間小,作業(yè)面多,干擾較大無(wú)法進(jìn)行對(duì)向觀測(cè)取平值均,因此觀測(cè)時(shí)定時(shí)以控制網(wǎng)中的高程控制點(diǎn)作為三角高程的后視點(diǎn),由于觀測(cè)環(huán)境同后視環(huán)境基本相同,大氣垂直折光誤差可基本消除。高程控制采用三角高程,所有的觀測(cè)采用盤(pán)左盤(pán)右取平均值。
4.3 測(cè)量觀測(cè)時(shí)間盡量選在夜間、傍晚和陰天、大氣透明度較穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。
4.4 每層索道管安裝之后需進(jìn)行復(fù)測(cè)與設(shè)計(jì)對(duì)比,若超出規(guī)范及設(shè)計(jì)允許范圍,則進(jìn)行調(diào)整。
4.5 測(cè)量時(shí)棱鏡必須正對(duì)儀器,以保證大傾角情況下的豎角觀測(cè)精度,同時(shí)避免測(cè)距發(fā)射管的相位不均勻以飛旋標(biāo)效應(yīng)。觀測(cè)時(shí)必須消除視覺(jué)誤差。
4.6 在以后主塔鋼筋綁扎和混凝土澆筑等工況過(guò)程中必須對(duì)索道管加以保護(hù),不得隨意攏動(dòng)和破壞。
在主塔索道管定位安裝之后,對(duì)斜拉索進(jìn)行索力張拉,經(jīng)檢查未出現(xiàn)拉索和索道管摩擦的情況。多次地摸索熟練之后,索道管安裝工作效率也得到了提高,每層埋設(shè)4根索道管,全部安裝到位只需4個(gè)多小時(shí)。
采用花籃螺絲對(duì)索道管進(jìn)行微調(diào)很好地控制了索道管的安裝精度。同時(shí),將橋軸坐標(biāo)系應(yīng)用于坐標(biāo)放樣大大簡(jiǎn)化了計(jì)算程序,提高了工作效率和避免了錯(cuò)誤的出現(xiàn)。這一施測(cè)方法將為主梁索道管定位及動(dòng)態(tài)測(cè)量定位提供一定經(jīng)驗(yàn)。
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