斜置拱塔索導(dǎo)管定位測(cè)量技術(shù)研究

■浦玉東 ■中鐵上海工程局集團(tuán)有限公司第三工程有限公司，安徽 合肥 230000

1 概述

寧國(guó)市仙霞路西津河大橋工程采用斜置拱塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋跨布置(90+110)m，橋梁全長(zhǎng)205m，全寬40m。主塔采用預(yù)應(yīng)力混凝土拱形斜塔。塔身軸線順橋向向北傾斜12°，塔高67.16m，上塔柱25m范圍采用橢圓型，塔柱軸線為橢圓曲線線性。斜拉索采用扇形布置，橫橋向采用雙索面，塔上總計(jì)68根索導(dǎo)管，豎向間距1.7m。詳見(jiàn)圖1主塔結(jié)構(gòu)圖。

主塔索導(dǎo)管是主塔與斜拉索間傳力結(jié)構(gòu)，并對(duì)斜拉索起到導(dǎo)向作用，其位置的準(zhǔn)確對(duì)整個(gè)橋梁結(jié)構(gòu)受力的影響大，因此斜拉橋主塔施工時(shí)，索導(dǎo)管的定位施工是質(zhì)量控制的要點(diǎn)之一。一般在斜拉橋設(shè)計(jì)圖給出索導(dǎo)管的位置參數(shù)，但施工中由于作業(yè)環(huán)境的限制，實(shí)施時(shí)要根據(jù)施工操作需要，由相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行施工方法的調(diào)整。

2 工程特點(diǎn)

(1)主塔結(jié)構(gòu)呈橢圓形變化，索導(dǎo)管分布亦成空間變化，位置復(fù)雜。

(2)主塔截面尺寸小，勁性骨架、鋼筋、預(yù)應(yīng)力分布密影響索道管定位測(cè)量視線。

(3)主塔為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，剛度大、變形小。

3 基本原理

索導(dǎo)管測(cè)量定位理論上選擇錨固點(diǎn)A及管口出口點(diǎn)B的坐標(biāo)來(lái)確定，但在實(shí)際測(cè)量定位中受塔柱空間狹小、鋼筋密集、錨固點(diǎn)和出口點(diǎn)懸空等情況影響，給索導(dǎo)管的定位工作帶來(lái)極大的不便。實(shí)際實(shí)施利用能控制索導(dǎo)管位置的3個(gè)點(diǎn)(必須不在同一直線上)三維坐標(biāo)測(cè)量定位索導(dǎo)管。具體原理即:理論上軸線AB位置定位準(zhǔn)確即可，實(shí)際測(cè)量時(shí)可進(jìn)行錨固A點(diǎn)和線段CD位置定位準(zhǔn)確即可保證軸線AB位置定位準(zhǔn)確。線段CD定位可通過(guò)其上任意兩點(diǎn)坐標(biāo)定位，為方便定位，可將線段CD按0.5m、1.0m或其他固定長(zhǎng)度進(jìn)行分節(jié)，每節(jié)點(diǎn)按序編號(hào)并計(jì)算坐標(biāo)，便于放樣時(shí)對(duì)應(yīng)操作。具體示意詳見(jiàn)圖2 主塔索導(dǎo)管示意圖。

圖1 主塔結(jié)構(gòu)圖

圖2 主塔索導(dǎo)管示意圖

備注:

①A點(diǎn)為理論錨固點(diǎn)，AB為索導(dǎo)管軸線，其上任一點(diǎn)至A點(diǎn)距離為L(zhǎng);

②CD為索導(dǎo)管表面特征線，其上任一點(diǎn)至C點(diǎn)距離為L(zhǎng)＇，位于管正上方，便于測(cè)量;

③軸線BA與線段AC垂直，且與DC平行;AC長(zhǎng)度為管外徑R，線段AH與線段CG垂直，且與OB平行;

④坐標(biāo)系中線段OA、GC均與坐標(biāo)系Z軸平行;

⑤坐標(biāo)系中線段OB在XOY平面內(nèi)，則與Z軸垂直即與線段OA、GC均垂直;

駱駝城井灌區(qū)水資源管理工作是全縣的示范點(diǎn)，安裝取水計(jì)量設(shè)施并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)，一是便于管理機(jī)井，通過(guò)電腦就可以掌握當(dāng)前的用水機(jī)井?dāng)?shù)、用水量、剩余水量等；二是發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除；三是方便群眾購(gòu)買，便于查看；四是實(shí)現(xiàn)了購(gòu)水、用水的公開(kāi)透明，消除了用水矛盾。

⑥由上3、5兩條件知∠GBA=∠GCA=θ;

⑦臨時(shí)焊接型鋼便于定位錨固點(diǎn)A。

4 坐標(biāo)計(jì)算

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土主塔剛度大，變形小，在索導(dǎo)管定位時(shí)無(wú)需考慮主塔變形的影響。主塔索導(dǎo)管坐標(biāo)計(jì)算以索導(dǎo)管定位原理為基礎(chǔ)在坐標(biāo)系中進(jìn)行坐標(biāo)計(jì)算。塔上索導(dǎo)管布置及坐標(biāo)系的建立見(jiàn)圖3索導(dǎo)管位置及坐標(biāo)系圖。

圖3 索導(dǎo)管位置及坐標(biāo)系圖

(1)直線AB上任一點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

根據(jù)整個(gè)主塔的在坐標(biāo)系中位置、確定各索導(dǎo)管錨固點(diǎn)A的坐標(biāo)為(XA，YA，ZA)，根據(jù)圖2和圖3內(nèi)容可知，直線AB與xoy平面投影間夾角θ;在xoy平面內(nèi)與x軸夾角為γ，直線AB上任一點(diǎn)至A點(diǎn)距離為L(zhǎng)，以B點(diǎn)的理論坐標(biāo)(XB，YB，ZB)計(jì)算為例:

XB=XA± Lcosθcosγ;YB=YA± Lcosθsinγ;ZB=ZA－ Lsinθ。

(2)C點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

XC=XA± Rsinθcosγ;YC=YA± Rsinθsinγ;ZC=ZA+Rcosθ。

(3)直線CD上任一點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算

由于直線CD與AB平行，直線CD上任一點(diǎn)的理論坐標(biāo)同直線AB上任一點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算類似，直線CD上任一點(diǎn)至C點(diǎn)距離為L(zhǎng)`，以D點(diǎn)的理論坐標(biāo)(XD，YD，ZD)計(jì)算為例:

XD=XC± L`cosθcosγ;YD=YC± L`cosθsinγ;ZD=ZC+L`sinθ。

上面(1)(2)(3)中公式內(nèi)“±”具體取“+”還是“－”應(yīng)根據(jù)索導(dǎo)管的位置確定。

5 定位方法

索導(dǎo)管安裝定位前，先將管上特征線CD按等間距分節(jié)，節(jié)點(diǎn)處沖眼作中心標(biāo)志并編上號(hào)，測(cè)量定位始終對(duì)錨固點(diǎn)A和特征線CD上2節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行放樣和復(fù)核，索導(dǎo)管定位測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)見(jiàn)圖2主塔索導(dǎo)管示意圖。為了提高施工現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算速度和精確度，預(yù)先在計(jì)算器中編寫(xiě)好索導(dǎo)管軸線AB及特征線CD坐標(biāo)計(jì)算方程，以方便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量定位坐標(biāo)計(jì)算。計(jì)算得出偏差值 ΔX=X測(cè)－X理，ΔY=Y測(cè)－Y理，ΔZ=Z測(cè)－Z理，根據(jù)ΔX、ΔY、ΔZ進(jìn)行微調(diào)，直到滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求為止。索導(dǎo)管定位測(cè)量選取特征線CD上2標(biāo)志點(diǎn)時(shí)，盡量保證2標(biāo)志點(diǎn)距離接近管長(zhǎng)，以提高定位精度。管道位置復(fù)核可一方面復(fù)核坐標(biāo)，同時(shí)也可復(fù)核索導(dǎo)管特征線CD傾斜角度θ。

6 結(jié)束語(yǔ)

索導(dǎo)管作為空間結(jié)構(gòu)，其位置復(fù)雜。在施工中怎樣定位，需要抓住定位原理，根據(jù)施工條件進(jìn)行定位方法的調(diào)整，以達(dá)到便于實(shí)施、精度可控的要求。本文從理論及實(shí)際操作方面對(duì)本橋索導(dǎo)管定位進(jìn)行總結(jié)為同類型工程施工提供了借鑒。

［1］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范.JTG/T F50－2011.

［2］工程測(cè)量規(guī)范.GB50026－2007.