超高A型塔斜拉桥主梁和索塔索道管的测设技术

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摘要:本文主要介绍了重庆奉节长江大桥主塔和前支点挂蓝主梁悬浇施工中索道管的安装定位技术和索道管测设要素的计算,以及索道管安装定位控制中要注意的一些问题。

关键词: 重庆奉节长江大桥挂蓝前支点索道管安装定位技术问题

中图分类号：U448.27 文献标识码： A 文章编号：

1工程概况

奉节长江大桥上部结构为双塔双索面不对称斜拉桥。全长893m,主跨460m，五跨不称布置即(30.4+202.6)+460+174.7+25.3(m)。主塔处塔梁间采用纵向弹性半漂浮体系。全桥共4×28个节段，主梁除南北边跨即NSB23——NSB28，SSB20——SSB28为箱梁结构，采用支架现浇，其余节段均为预应力钢筋砼边主梁结构。主梁除NSB0、NSB1、NMB1、SSB0、SSB1、SMB1节段即0#、1#块共33.4m长采用挂篮作为支架平台现浇外，其余节段均前支点挂篮悬浇施工工艺。采用悬浇施工工艺的主梁节段93个其中包括NSB2——NSB22，NMB2——NMB28，SSB2——SSB19，SMB2——SMB28，悬浇节段长7.85m，标准节段梁高2.5m，顶板厚0.32m，边缘厚度0.15m，根部厚0.5m。在每节段前端向后2.5m为横隔板中心线，横隔板厚度0.4m。斜拉索采用空间双索面，每塔每索面共28对斜拉索，与主梁的最小倾角约为22.7度，最大倾角约为75.3度。

2 主塔索道管后场安装控制元素的计算

以劲性骨架底面在水平面投影线的中点M为坐标原点O，塔肢中心线MN为纵轴（OX），垂直塔肢中心线MN为横轴（OY），垂直于OXY面并过坐标原点O（M）的垂线为竖轴（OZ）建立独立直角坐标系，并设索道管出口中心C1与坐标原点O的距离为LC1O，塔肢中心线与索道管中心轴线在水平面的投影夹角为A，已知索道管的外径R和索道管锚固点M1坐标（XM1，YM1，ZM1）、出口点C1坐标（XC1，YC1，ZC1）和过CD、AB的水平面与水平面的距离ZCD、ZAB为已知，其中参数A=ATAN（0.100）－ATAN（（YM1－ YC1 ）/（ZM1－ZC1）），则有：

XE=LCO－R÷SIN（90－YI）×COS（A） ；

YE=2R÷SIN（90－YI）×SIN（A） ；

XF=LCO＋R÷SIN（90－YI）×COS（A） ；

YF=－2R÷SIN（90－YI）×SIN（A） ；

XC= XE +ZCD×ATAN(90－YI)×COS（A） ；

YC= YE +ZCD×ATAN(90－YI)×SIN（A） ；

XD= XF+ZCD×ATAN(90－YI)×COS（A） ；

YD= YF+ZCD×ATAN(90－YI)×SINA（A） ；

XA= XE +ZAB×ATAN(90－YI)×COS（A） ；

YA= YE +ZAB×ATAN(90－YI)×SIN（A） ；

XB= XF +ZAB×ATAN(90－YI)×COS（A） ；

YB= YF +ZAB×ATAN(90－YI)×SIN（A） ；

3上塔柱索道管安装、定位控制过程中要注意的一些问题

3．1前后场必须注意劲性骨架控制基线的对应和统一,这点非常重要,否则将直接影响索道管安装精度和速度,因为随着塔的升高,一榀劲性骨架上索道管也在逐渐增多,重庆奉节大桥一榀劲性骨架上最多的有五个索道管,如果前后基线不统一的话, 索道管三维空间位置控制起来是相当麻烦和费事的。

3．2索道管后场安装好后在运输和起吊过程中必须注意劲性骨架的变形对索道管定位精度的影响,起吊到运输车辆时最好采用四点吊,运输到现场后放在焊好的特制板凳上,不能直接放在地上,以防索道管的移位,给前场定位控制带来麻烦,甚至造成返工。

3．3 在进行索道管劲性骨架前场吊安前,先用NA2(精度±0.7mm/km)水准仪对已竣工上节段劲性骨架顶面找平, 将上节段劲性骨架四个连接板的高差调到设计值，以便下节段劲性骨架索道管高空定位和安装，同时也能够提高索道管安装速度和精度。

3．4在进行前场索道管安装定位控制过程中，要特别注意塔吊对观测数据的影响，观测过程中塔吊最好不要工作，或者塔吊工作过程中不要进行观测，以防造成观测数据的粗差，甚至错误。

4前之点挂蓝主梁悬浇过程中索道管的定位安装

4.1挂蓝前之点坐标和主梁索道管测设元素的计算

4.1.1挂蓝前之点坐标计算过程如下

索道管锚固点Ｍ坐标（Mx, MY ,MZ）索道管出口点Ｃ坐标（Ｃx, ＣY ,ＣZ）为已知，并设挂蓝前之点Ｏ的三维立体坐标为（XO, ＹO ,ＺO）,挂蓝主纵梁斜角点Ｂ的三维立体坐标为（Ｂx, ＢY ,ＢZ）．则有：

斜拉索轴线在XOY面内投影的直线方程为:

Z – MZ＝K1(X – Mx)………………………

挂蓝滑移中心线在XOY面内投影的直线方程为:

Z –ＢZ＝K２(X – Ｂx)……………………..

K1＝Ｚ／Ｘ…………………………....

K２＝±tg(±arctgi+37.859814)……………

(式中NSC1---NSC28和SMC1---SMC28取＂＿＂，i为桥梁纵坡)

ＢZ＝１９４．８７９－３．２－２．４８２＋i（Ｂx-381）……………

ＢZ＝１９7．273－３．２－２．４８２＋i（Ｂx-841）……………

Ｂx＝a±１６．７±６．８９±（Ｎ－２）x７．８５…………………..

（式为2#墩,. 式为3#墩,式中Ｎ为斜拉索索号，２＃号墩a取３８１，３＃墩a取８４１，NSC1---NSC28和SMC1---SMC28取＂＿＂）

由以上方程组联立可得到挂蓝前之点Ｏ的三维坐标为：

XO＝（MZ－ＢZ＋K２Ｂx－K１Ｍx）／（K２－K２）

ＹO＝（MY－ＣＹ）（K２－K２）／（MＸ－ＣＸ）＋MY

ＺO＝MZ＋K１（XO－Ｍx）

4.2主梁索道管的测量控制方法

根据计算出来的挂蓝前之点三维控制元素,在现场将其测设出来,由于现场实际因素的限制,不能够将挂蓝前之点直接放样出来,通常情况下是将其平面坐标放样出来,然后通过悬掉锤球的办法将其投影到挂蓝滑移装置的六棱滑块上,注意现场调节挂蓝前之点的高程时要扣除六棱滑块的半径.反复调整挂蓝滑移装置,直到六棱滑块中心的三维空间为挂蓝前点O的三维坐标.最后通过索道管的控制点C,D,E调节索道管精确到位,并通过实测索道管的出口点(当不便于直接测量时,可以通过测索道管几条直径上的两点间接得到索道管出口点的三维坐标),对索道管的空间位置进行检查复核.直到满足规范要求.

5结语

超高Ａ型塔斜拉桥主塔和主梁索道管的定位安装过程中，要根据测量仪器和工程自身特点采取相应的测量方案和测设方法，并定期对索塔进行变形观测，从而对测设元素进行修正，指导施工，服务于施工，同时测设元素要实行计算,校核,对算,项目总工和监理工程师审核签认制度,以及自检,互检,交接检三大质检制度,所有测量人员都要通看施工图纸(注意总图与分图,以及平面与空间的几何关系)和施工实施细则,了解设计和施工意图,测量人员要用不同的测设方法对重要的施工控制部位进行校核,立镜标点人员要用钢尺对放样点点位进行量距复核（以防发生粗差）,只有这样才能够提高测量定位精度和保证工程质量．

参考书籍和规范：

1 、JTJ041—2000 《公路桥涵施工技术规范》。

2 、 《重庆奉节长江公路大桥斜拉桥施工图》。

３、GB12898—91 《国家三等、四等水准测量规范》。