疊合梁鋼箱梁吊裝定位技術(shù)

于向陽(yáng) 柴 瑞

(大同市市政建設(shè)發(fā)展公司，山西 大同 037006)

1 工程概況

大同市開(kāi)源橋主橋采用半封閉鋼箱組合梁，跨徑布置為138 m+138 m=276 m，頂板全寬41.5 m，中心梁高3 m，其中鋼箱梁2.7 m，混凝土板0.3 m，全橋等厚布置。主梁劃分為A，B，C1，C2，C3，D共6種類型，35個(gè)梁段。其中A，B為塔區(qū)梁段，分為5個(gè)小節(jié)段吊裝；C1，C2，C3為標(biāo)準(zhǔn)梁段，分為7個(gè)小節(jié)段吊裝；D為過(guò)渡墩梁段，分為7個(gè)小節(jié)段吊裝。A梁段長(zhǎng)度為6 m，重量為133 t；B梁段長(zhǎng)度為6 m，重量為86 t；C1，C2，C3梁段長(zhǎng)度為8 m，重量為96 t～101 t；D梁段長(zhǎng)度為8.66 m，重量為175 t；梁段間采用焊接連接。

2 主橋鋼箱梁測(cè)量定位標(biāo)準(zhǔn)

主橋鋼箱梁測(cè)量定位標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 鋼箱梁在支架上安裝允許偏差

3 施工平面控制網(wǎng)

施工坐標(biāo)系采用開(kāi)源橋獨(dú)立坐標(biāo)系，以道路中心線和塔柱中心線相交點(diǎn)為O點(diǎn)，順橋向?yàn)閄軸，橫橋向?yàn)閅軸，承臺(tái)頂設(shè)計(jì)高程為高程基準(zhǔn)面，平面位置及施工坐標(biāo)系如圖1所示，施工控制點(diǎn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 控制點(diǎn)數(shù)據(jù)

點(diǎn)名大同市獨(dú)立坐標(biāo)系開(kāi)源橋獨(dú)立坐標(biāo)系O點(diǎn)19 214.96331 304.9541 023.260000D119 157.93031 456.0581 026.398151.230-56.6983.138D219 310.97831 541.1031 027.507 235.93596.5384.247D319 434.15331 251.2591 027.510-54.181219.0704.250X419 278.67731 176.8101 027.013-128.28563.4303.753X519 158.05031 095.0681 026.121-209.759-57.3782.861D518 991.65731 302.7351 026.534-1.724-223.3103.274

4 儀器配備

1)全站儀：徠卡TS11(1″,1+1.5 ppm)一套、拓普康GPT7501

(1″,1+1.5 ppm)一套；

2)水準(zhǔn)儀：索佳C32一臺(tái)、索佳B40一臺(tái)；

3)鋼卷尺：50 m,100 m各一把；

4)其他：溫度計(jì)、氣壓表、風(fēng)速儀各一個(gè)。

5 鋼箱梁定位

5.1 預(yù)拱度數(shù)據(jù)

1)由第三方監(jiān)控單位預(yù)拱度指令；

2)根據(jù)錨點(diǎn)預(yù)拱度，以直代曲形式計(jì)算梁體分段線預(yù)拱度；

3)鋼箱梁安裝高程=理論高程+預(yù)拱度。

5.2 吊裝前準(zhǔn)備工作

1)儀器校核，保證儀器測(cè)量精度；

2)利用鋼尺檢測(cè)梁段尺寸；

3)鋼箱梁進(jìn)行吊裝定位前，將每節(jié)梁段特征點(diǎn)測(cè)設(shè)在已加固的木板上；

4)提前測(cè)設(shè)調(diào)節(jié)管頂高程，調(diào)節(jié)管頂高程關(guān)系到梁段吊裝后整體高程，因此調(diào)節(jié)管頂高程的準(zhǔn)確性，直接影響梁段安裝速度與精確性。

5.3 初步定位

1)將梁段特征點(diǎn)利用垂線法與已固定木板上測(cè)設(shè)點(diǎn)重合，如圖2所示；2)利用全站儀三維坐標(biāo)法測(cè)量梁底特征點(diǎn)，與設(shè)計(jì)值較差得出初始調(diào)節(jié)值；3)吊裝下節(jié)梁段，可將一端與安裝好的節(jié)段重合，另一端重復(fù)步驟1)，2)。

5.4 精確定位

1)將梁底高程調(diào)節(jié)好后，利用千斤頂和手拉葫蘆進(jìn)行軸線微調(diào)，首先調(diào)節(jié)梁底軸線；

2)梁底軸線調(diào)節(jié)值不大于5 mm時(shí)，檢測(cè)頂板軸線與高程，并反復(fù)調(diào)節(jié)，直至軸線和高程達(dá)到設(shè)計(jì)值；

3)梁體調(diào)節(jié)好后，檢測(cè)錨箱上端中心和錨墊板中心點(diǎn)位。上端中心采用鋼尺測(cè)量形式，采用全站儀三維坐標(biāo)法得出；錨墊板中心采用粘貼反射片形式，采用全站儀反射片模式測(cè)量得出,見(jiàn)圖2。測(cè)量其上端中心和錨墊板中心坐標(biāo)，從而確定錨箱軸線，通過(guò)計(jì)算與設(shè)計(jì)錨箱軸線差值進(jìn)行微調(diào)，使梁體軸線和錨箱軸線都能達(dá)到精度要求；

4)焊接完畢后，重新檢測(cè)梁體及錨箱軸線偏位。

5.5 吊裝定位順序

1)塔區(qū)梁段：節(jié)段1(節(jié)段4)→節(jié)段2(節(jié)段3)→中橫梁→懸挑段；

2)其他梁段：節(jié)段2(節(jié)段3)→節(jié)段1(節(jié)段4)→中橫梁→懸挑段。

6 測(cè)量監(jiān)控

6.1 支架預(yù)壓監(jiān)控

支架的穩(wěn)定性，關(guān)系到鋼箱梁吊裝后的安全質(zhì)量和整體受力，因此鋼箱梁吊裝前支架預(yù)壓是必不可少的施工環(huán)節(jié)，也為鋼箱梁吊裝做好基礎(chǔ)技術(shù)和安全保障。本次以首次支架預(yù)壓進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

6.1.1監(jiān)控點(diǎn)位布設(shè)

1)鋼管支架預(yù)壓位移觀測(cè)點(diǎn)采用在支架頂端粘貼徠卡反射片形式，如圖3所示。

2)鋼箱梁支架基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn),見(jiàn)圖4。

6.1.2觀測(cè)數(shù)據(jù)

觀測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，表4。

表3 卸載前變形觀測(cè)數(shù)據(jù)

表4 卸載前基礎(chǔ)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)

6.1.3數(shù)據(jù)分析

本次選用地基承載力較為薄弱地帶進(jìn)行單幅支架預(yù)壓，總重量為210 t，荷載系數(shù)為1.4倍。根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，連續(xù)三次觀測(cè)差值小于3 mm，與上次變形觀測(cè)最大差值為2 mm，沉降差值為1 mm；與預(yù)壓前變形觀測(cè)最大差值為4 mm，沉降差值為6 mm；支架預(yù)壓中趨于穩(wěn)定，可以進(jìn)行鋼箱梁吊裝及后期施工。

6.2 溫度變形觀測(cè)

溫度變化可分為溫度均勻變化和日照產(chǎn)生的溫度不均勻變化，主要對(duì)鋼箱梁縱橋(X軸)方向產(chǎn)生影響，從而影響鋼箱梁定位精度，因此鋼箱梁安裝測(cè)量必須考慮溫度的影響。

6.2.1監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)控點(diǎn)采用焊接小棱鏡形式。第一次監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)在縱橋方向33 m處，主要掌握梁體溫度變形規(guī)律，為鋼箱梁的施工尋找有利放樣時(shí)間，實(shí)現(xiàn)全天候準(zhǔn)確測(cè)量的目標(biāo)；第二次監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)在縱橋方向89 m處，除掌握梁體溫度變形規(guī)律外，為其他段安裝施工時(shí)提供基準(zhǔn)依據(jù)；第三次監(jiān)控點(diǎn)布設(shè)在縱橋方向137.66 m處，除掌握梁體溫度變形規(guī)律外，分析梁體穩(wěn)定性，為斜拉索安裝、張拉做好數(shù)據(jù)基礎(chǔ)準(zhǔn)備。本次以第二次監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)。

6.2.2觀測(cè)數(shù)據(jù)

鋼箱梁吊裝縱橋向(X軸)溫度伸縮變形數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5。

6.2.3數(shù)據(jù)分析

本次觀測(cè)數(shù)據(jù)中，橫橋向(Y軸)和垂直高度(Z軸)變形值較小，最大值分別為5 mm和3 mm；縱橋向(X軸)在溫度20 ℃～25 ℃ 情況下變形值較小，隨著溫度降低收縮變形越大。經(jīng)過(guò)整體數(shù)據(jù)計(jì)算和分析得出，鋼箱梁縱橋向(X軸)每100 m溫度降低1 ℃，收縮變形值為2 mm。

6.3 風(fēng)力影響

大同市氣候?qū)贉貛Т箨懶詺夂?，全年干燥多風(fēng)沙。8月～9月平均風(fēng)力5級(jí)，為保證鋼箱梁正常吊裝和精確定位，應(yīng)在5級(jí)以下風(fēng)力進(jìn)行。

7 結(jié)語(yǔ)

鋼箱梁在主橋中應(yīng)用越發(fā)廣泛，本次通過(guò)對(duì)鋼箱梁定位技術(shù)、定位精度及影響因素進(jìn)行分析和總結(jié)，掌握其吊裝過(guò)程中控制重點(diǎn)及變形規(guī)律，大大提高了鋼箱梁定位速度和精度。