馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋貓道索架設(shè)測(cè)量方法的研究

周亞軍 武琳琳

摘 要：馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋懸索橋上構(gòu)施工中，貓道架設(shè)精度是主纜架設(shè)時(shí)期現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性和可行性的基礎(chǔ)，是保證主橋上部結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵因素。貓道承重索長(zhǎng)度長(zhǎng)，并且跨越三個(gè)主塔，架設(shè)難度高，監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬于高處懸空位置，常規(guī)的測(cè)量方法難以實(shí)現(xiàn)。重點(diǎn)介紹貓道索架設(shè)、線形調(diào)整方法、測(cè)量方法的優(yōu)化及總體施工觀測(cè)數(shù)據(jù)分析。

關(guān)鍵詞：懸索橋;貓道架設(shè);測(cè)量方法優(yōu)化;數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：U445.46，U448.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）08-0142-03

1 工程概況

馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋主橋橋型方案為主跨2×1080m三塔兩跨懸索橋，設(shè)計(jì)車速100km/h。

貓道形式選擇四跨連續(xù)無(wú)抗風(fēng)纜構(gòu)造，在上、下游對(duì)應(yīng)于主纜中心線下方各設(shè)一幅貓道，貓道主要由承重索、扶手索、貓道面層、塔頂轉(zhuǎn)索鞍及變位系統(tǒng)、橫向通道、錨固體系等組成。貓道稱重索采用對(duì)稱布置形式，每條貓道設(shè)8根鋼絲繩貓道承重索，橫橋向采用0.42×3+1.3+0.42×3的布置形式（如圖1）。

2 施工測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)

結(jié)合橋塔位置的實(shí)際情況，貓道承重索調(diào)整主要是對(duì)各跨跨中標(biāo)高的測(cè)定，需要對(duì)首級(jí)網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)加密測(cè)量控制點(diǎn)，本著提高精度，優(yōu)化測(cè)量方案，增強(qiáng)作業(yè)效益的原則，在橋軸線兩側(cè)對(duì)岸分別布置2個(gè)加密點(diǎn)（見(jiàn)圖2）。采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位作業(yè)模式進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量等級(jí)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行，統(tǒng)一按二等GPS網(wǎng)的精度要求進(jìn)行施測(cè)。高程控制網(wǎng)復(fù)測(cè)采用常規(guī)精密水準(zhǔn)測(cè)量（電子水準(zhǔn)儀配高精密銦鋼條碼尺）和跨江高程測(cè)量（采用實(shí)時(shí)差分方式嚴(yán)格同步對(duì)向三角高程觀測(cè)）相結(jié)合的方式進(jìn)行，按二等水準(zhǔn)要求進(jìn)行觀測(cè)并嚴(yán)密平差。

在中塔下橫梁梁面中心處加密控制點(diǎn)作為主跨跨中高程測(cè)量的復(fù)核，增設(shè)觀測(cè)條件，減小粗差，保證測(cè)量精度。由于中塔位置條件限制，兩側(cè)塔柱及上橫梁的遮擋難以進(jìn)行靜態(tài)定位。采用全站儀TCA2003結(jié)合CPⅢ操作手簿通過(guò)兩岸四個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行后方交會(huì)定位，精確測(cè)定加密點(diǎn)平面位置。高程利用采用全站儀天頂距法將中塔承臺(tái)面上已知跨江水準(zhǔn)點(diǎn)高程投影至加密點(diǎn)盤(pán)面。

3 貓道架設(shè)

施工貓道線形要求平行于主纜空纜線形布置，貓道線形特征點(diǎn)坐標(biāo)見(jiàn)表1。貓道初始線形設(shè)計(jì)以距主纜跨中標(biāo)記點(diǎn)主跨1.5m、邊跨1.7m為目標(biāo)，計(jì)算過(guò)程中調(diào)整貓道計(jì)算參數(shù)，得到滿足施工需要的貓道設(shè)計(jì)線形。以順橋向?qū)嶋H里程為X軸，高程為Y軸建立貓道計(jì)算模型

主跨貓道承重索采用空中托架法間接架設(shè)，待整個(gè)牽引系統(tǒng)安裝完成后，便可以進(jìn)行貓道承重索架設(shè)。根據(jù)上下游對(duì)稱施工、南北跨同步施工的順序依次架設(shè)，以減小不均衡荷載對(duì)主塔的影響。施工順序?yàn)橄蓉埖纼?nèi)側(cè)后貓道外側(cè)。單根貓道承重索架設(shè)完成后，根據(jù)考慮變位長(zhǎng)度影響情況下對(duì)垂度進(jìn)行粗調(diào)，基本達(dá)到設(shè)計(jì)計(jì)算目標(biāo)垂度。待貓道承重索全部架設(shè)連接就位后，根據(jù)監(jiān)控計(jì)算貓道承重索空索線形，逐根按照變位處增加長(zhǎng)度修正后的垂度進(jìn)行精確調(diào)整。根據(jù)貓道設(shè)計(jì)單位提供的設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算索股跨中點(diǎn)設(shè)計(jì)方位及高程對(duì)應(yīng)天頂距（見(jiàn)表2）。

貓道架設(shè)單線往復(fù)牽引系統(tǒng)由邊跨向中塔牽引貓道承重索。貓道承重索錨頭到中塔頂時(shí)，10t卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組配合連接錨頭，中塔塔頂承重索置入貓道塔頂轉(zhuǎn)索鞍內(nèi)，貓道承重索中塔標(biāo)記點(diǎn)定位后壓板固定。邊塔卷?yè)P(yáng)機(jī)調(diào)整主跨垂度之后，錨碇卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑車組回牽后錨頭，與錨固拉桿連接，調(diào)整單根貓道承重索垂度，重復(fù)施工完成全部貓道承重索架設(shè)。

單根貓道承重索架設(shè)完成后對(duì)其垂度粗調(diào)采用兩種觀測(cè)方法，由于跨中處于懸空狀態(tài)，測(cè)量人員不能到達(dá)，棱鏡對(duì)中桿無(wú)法架立，均采用全站儀三角高程法測(cè)定。每根承重索架設(shè)完均應(yīng)測(cè)量索塔偏位及索股實(shí)時(shí)溫度，為精確調(diào)整提供修正參數(shù)。

方法一：將全站儀分別架設(shè)于岸側(cè)橋軸線兩側(cè)控制點(diǎn)如圖3（3jm7、3jm8、dq8-1、dq9-1），承重索陸續(xù)架設(shè)過(guò)程中，跨中承重索幾乎重疊，全站儀觀測(cè)視角小，照準(zhǔn)待調(diào)承重索位置困難，從而使得觀測(cè)人員無(wú)法觀測(cè)。且易造成調(diào)整錯(cuò)誤，費(fèi)時(shí)返工等問(wèn)題。現(xiàn)制作承重索分辨標(biāo)識(shí)牌，采用25cm×25cm鋼板焊接掛鉤，鋼板平面使用紅色夜光紙包裹，白色字體標(biāo)注對(duì)應(yīng)索號(hào)，掛鉤與鋼板平面成一定角度，該角度右觀測(cè)控制點(diǎn)與跨中點(diǎn)方位角確定。牽引承重索時(shí)在邊塔頂將標(biāo)識(shí)牌下放，伴隨承重索牽引，標(biāo)識(shí)牌蕩移約至跨中位置。邊跨利用200m測(cè)繩系接標(biāo)識(shí)牌下放至跨中位置后固定，按照表4數(shù)據(jù)反復(fù)調(diào)整直至垂度滿足設(shè)計(jì)要求。

方法二：將全站儀架設(shè)于中塔承臺(tái)上表2承重索對(duì)應(yīng)Y坐標(biāo)位置。需要加密每根承重索對(duì)應(yīng)Y坐標(biāo)測(cè)量點(diǎn)。觀測(cè)每根承重索跨中最底點(diǎn)位置，利用全站儀天頂距反算跨中點(diǎn)高程，經(jīng)過(guò)索塔偏位及索股溫度修正調(diào)整至設(shè)計(jì)值，承重索屬于臨時(shí)施工工程，架設(shè)精度較低，跨中高程控制在±3cm內(nèi)，完全滿足設(shè)計(jì)及安全規(guī)范要求。

方法對(duì)比：方法一在增設(shè)標(biāo)志牌后，避免了觀測(cè)承重索時(shí)出現(xiàn)承重索交錯(cuò)重疊造成觀測(cè)混亂問(wèn)題、控制點(diǎn)采用強(qiáng)制歸心點(diǎn)、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高。觀測(cè)精度可靠。方法二需要建立大量加密點(diǎn)，作業(yè)前的準(zhǔn)備工作量大。在貓道變位后，其跨中點(diǎn)Y坐標(biāo)發(fā)生變動(dòng)，導(dǎo)致加密點(diǎn)Y坐標(biāo)需要重新測(cè)定。每道承重索調(diào)整需要重新架設(shè)儀器，不利于在調(diào)整時(shí)復(fù)測(cè)其他需要粗調(diào)的承重索，效率較低。但其觀測(cè)時(shí)清晰度非常高，避免誤調(diào)需要調(diào)整承重索的可能性。兩種方法可根據(jù)施工要求酌情選擇。見(jiàn)圖4。

貓道承重索架設(shè)完成后，后續(xù)施工階段（變位、下拉裝置、面網(wǎng)鋪設(shè)、橫向通道安裝、托滾安裝等）過(guò)程中需要對(duì)應(yīng)觀測(cè)貓道跨中標(biāo)高變化及變化量。對(duì)貓道結(jié)構(gòu)的定期監(jiān)測(cè)是施工安全的有力保障。承重索彈性伸長(zhǎng)量的修正長(zhǎng)度值隨著荷載的增加可能超出預(yù)算值，伴隨外界復(fù)雜因素的影響，貓道線形與設(shè)計(jì)存在一定的差異，此時(shí)需要通知前場(chǎng)做進(jìn)一步的調(diào)整?？偨Y(jié)整個(gè)過(guò)程中貓道線形變化值為以后貓道拆除提供數(shù)據(jù)支持。

4 總結(jié)

在懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工中，貓道索架設(shè)專項(xiàng)測(cè)量方法的研討確定施工觀測(cè)方法，施工中貓道索線形監(jiān)測(cè)成果證實(shí)了該方法的可行性。貓道索線形測(cè)量方法具有類似工程施工借鑒意義，線形調(diào)整參數(shù)的同樣具有參考價(jià)值。

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