提高斜拉索索道管定位精度

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摘要：主要阐述了广州新造珠江特大桥上塔柱锚固区斜拉索索道管的施工工艺，介绍了斜拉桥塔端索道管安装定位施工技术和控制措施，希望对以后同类斜拉桥塔端索道管施工提供帮助借鉴。

关键词：斜拉桥；塔端；索道管；安装定位；施工技术

中图分类号：TU375.3

文献标识码：B

文章编号：1008-0422（2011）06-0174-02

1前言

新造珠江特大桥主桥桥径布置为（64+140+350+140+64）m，主桥长758m，采用双塔单索面预应砼斜拉桥。主塔上塔柱高87.2m（标高47.757M~134.957M），塔柱为空心断面，分为无索区、锚索区和装饰块三种断面。

塔柱采用C55高强混凝土。 塔柱中设置型钢劲性骨架。主塔塔柱施工采用液压爬升模板法施工工艺。索塔一般构造图如图1。

每个主塔布置26层索道管，每层4根，布置见图2，索道管大样见图3，索道管平均重540kg。根据设计和规范要求，主塔索道管的定位精度控制包括：①索道管轴线与设计斜拉索轴线的相对偏差为±10mm且两端同向；②根据斜拉索的结构受力特性，索道管的精密定位应优先保证。索道管轴线与设计斜拉索轴线的相对偏差主要取决于索道管两端口三维坐标的绝对精度，也就是说，索道管定位的关键在于索道管两端口中心的三维坐标控制。因此，针对主塔周边的测区环境和索道管的分布特点，选择科学的方法，制定详细而周密的索道管定位方案，对斜拉桥索道管的定位质量尤其重要 。

2索道管的定位原理

2.1建立空间直角坐标系

新造珠江大桥空间直角坐标系以主桥直线段桥轴线为 X轴(纵轴)，在水平面内与X轴垂直的轴为y轴(横轴)，而通过平面坐标系原点的铅垂线则是Z轴。

2.2索道管定位原理

索道管的定位按照现场测量索道管三维空间坐标进行实现，基本原理为极坐标法，借助于高精度的全站仪，将观测得到的实测三维坐标X实、Y实、H实，与按照设计图纸中给出的详细尺寸要素计算出的理论三维坐标X理、Y理、H理进行比较得出差值X、Y、H，即可判断索道管的空间位置是否满足精度，这就是新造珠江大桥索道管定位采用的方法――空间直角坐标法。

2.3 索道管的定位步骤

(1)在劲性骨架上放样索道管空间位置；

(2)用吊机、倒链等工具安装索道管；

(3)对索道管进行初定位；

(4)用高精度全站仪检查索道管初定位后的空间位置，逐步调整，直至满足设计要求；

(5)将索道管与劲性骨架焊接加固；

(6)对塔柱进行混凝土浇筑前的索道管竣工检查。

3索道管的定位测量

3.1索道管空间位置的放样

索道管定位的关键在于索道管两端口中心的三维坐标控制 。因此，要在主塔劲性骨架上放样出索道管位置，只要放样出锚固点和塔壁侧出口点的中心位置就可以了。为了达到以上目的，现有测量人员在劲性骨架的上层平联上放出索道管定位控制点轴线点（共14个），详细放样点位如图4，包括索塔横纵向中轴线，以用来进行数据复核，为了减小温度对放样精度的不利影响，放样时间选在气温较低，能见度较好的早上7：00-8:00或者下午17:00-18:00进行，然后测量组根据放样轴向点计算给出索道管的控制数据及图示，现场技术员及操作人员借助水平尺及线垂进行索道管口中心位置的细部放样，并将控制位置下口焊垂直型钢用来限位，锚垫板最上缘牵水平线。

3.2索道管的初定位

用塔吊将索道管大概吊装至放样点位置， 在劲性骨架顶端悬挂倒链或其他微调工具调整索道管位置，下口高程按照现场细部放样设置的限位型钢进行位置确定，上口高程利用锚垫板上缘水平线进行定位，平面坐标利用水平尺配合钢尺进行量测确定，利用索塔轴线、各索管相对位置进行复核，保证定位精度在10mm以内，初步定位完后进行临时固定。

3.3索道管精密定位

在进行完初步定为之后，斜拉索索道管还需进行精密定位测量，利用高精度的全站仪对索管的上下口分别进行复测。由于索道管的后场由专业化钢结构公司进行加工，索道管为Q235B无缝钢管，壁厚10mm，其锚垫板厚60mm，亦在专用台座上加工制作，索道管下料后用砂轮机打磨割口，上下口尺寸精度控制在2mm以内，锚垫板中心孔洞用专用工具钻孔，所以这里不考虑其加工误差，我们测量索道管上口点位定在锚垫板的最上缘中心点位置，下口测量上边缘位置，精密定位示意如图5，测量位置的实测三维坐标与理论坐标相比较求差值，如果差值大于10mm施工现场进行微调，继续测量，直至精度满足要求，将索道管与劲性骨架固结。为防止吊装作业等原因碰撞已加固的索道管而引起其变位，在塔柱进行混凝土浇筑前要对索道管进行竣工检查。图6、图7分别为索导管现场施工初定位与精密定位照片。

4索道管的定位控制要点

4.1数据准备

斜拉索体系是斜拉桥上部构造的核心，是全桥受力的关键结构，而索道管是将斜拉索锚固在主塔上的重要构件，斜拉桥施工必须保证索道管空间位置及方向的准确。因此索道管定位前，要对设计图纸提供的索道管参数进行复核，了解设计意图，并根据索道管的设计数据计算精测时的所需坐标数据，所有的计算数据必须有 2人 以上独立计算，相互校核，确保计算数据的准确性。也可根据图纸参数利用CAD制图软件精确绘制出索道管，便于直接利用其坐标查询功能查找测量点位坐标。在图纸复核和数据计算完成后，还要依据设计图纸，结合人员、仪器配置以及现场实际情况，制订出切实可行的高精度索道管施测方案，并进行技术交底后，才可以进行具体的索道管定位工作。

4.2仪器配备

要满足索道管的定位要求，必须要借助于现代高精度的测量仪器。全站仪的高精度在很大程度上依赖于轴系误差的改正功能，尤其对于主塔倾角较大的索道管外业观测情况，因此，选用的全站仪性能非常重要，新造珠江大桥索道管定位时选用瑞士徕卡公司生产的TC1200型全站仪，无论是稳定性还是观测精度方面，目前在国内外均属于最好的仪器之一。尽管如此，在索道管定位前必须实时检测各项轴系误差以确保设置值为当前状态下的实测值，这对于高精度的单镜模式非常重要。

4.3控制网测量

为了提高斜拉桥索道管定位精度，测量控制网点精度的高低最主要、最基本的因素，新造珠江特大桥两岸布设一大地四边形的二等控制网，网点地段稳定，通视条件良好，桥轴线上下游均布两点，对于控制索道管非常有利，控制点形式为强制对中观测墩，各点标高采用精密跨河水准进行了联测，保证了索道管定位中的三维空间坐标精度。在施工过程中，做好对控制点的保护工作，定期对控制点进行复测。

4.4误差改正

在索道管施工测量中，应当注意仪器对棱镜常数、气象改正、大气折光等进行设置，以便做到在测量过程中自动消除以上因素对测量精度的影响。理论数据计算中应考虑索塔在成桥荷载作用下的整体沉降及压缩变形所带来的影响，监控单位在索道管施工前通过计算给出索道管预抛高值，测量过程对计算空间坐标的高程部分进行改正。

5索道管的定位效果

经过新造珠江特大桥驻地监理站对索道管进行复测，结果表明，索道管施工定位精度满足设计及规范要求，效果良好，部分索道管复测偏位数据统计见表1。

6结束语

在新造珠江特大桥施工过程中，我们通过不断地学习和总结摸索出一套科学实用的斜拉索索道管测量定位施工工艺及实施细节，由于整个方案合理，组织严密，有效的保障了主桥索道管的准确定位，各项检测指标达到优良标准，为以后的此类工程提供了宝贵的经验 。

参考文献:

[1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2000．

[2]向中富．桥梁施工控制技术[M].北京：人民交通出版社，2001．

[3]李竣.斜拉桥索道管施工控制.武汉：华中科技大学学报，2003．