浅谈独塔斜拉桥索导管定位方法

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摘要：斜拉桥上用于斜拉索锚固的索导管安装精度直接影响拉索的使用寿命及桥的安全，文章结合某桥梁的施工测量工程，对独塔单索面混凝土抖拉桥塔索导管和预制主梁索导管的定位方法进行介绍。

关键词：斜拉桥；索导管；测量工程

中图分类号： U448 文献标识码： A

斜拉索是联系斜拉桥塔、梁的纽带，锚固于索塔与主梁的拉索预埋导管上。索导管的轴线与呈悬链状态的斜拉索端头轴线不一致时会改变斜拉索的受力状态，使其局部受剪力，不仅影响其使用寿命，而且极不安全。因此，在其安装时需确保索导管轴线与张拉后的斜拉索轴线偏差在一定范围内。目前索导管的定位常采用三维坐标定位法与全站仪相结合进行，也获得了较好的精度。但由于其安装位置较高，且所处区域常布置有大量的预应力材料、钢筋等，在较高的塔柱上定位固定尤其困难，本文拟探讨相对定位技术结合全站仪进行高塔柱斜拉桥高精度定位的方法。

一 工程概况

某桥梁为独塔单索面混凝土梁斜拉桥（见图1），孔跨布置为43m+117+185m。边跨设有辅助墩，桥梁全长345m。主梁为单箱5室混凝土梁，梁高3.9m，顶板宽35.5m，底板宽12m，单块节段长度3.5m，共计74节，采用长线法进行陆上预制后悬臂拼装。现浇段长58m，采用梁式支架现浇。塔柱为单箱单室变截面钢筋混凝土结构，塔柱高 90.4m。该桥斜拉索采用平行钢铰线拉索，斜拉索上端锚固于塔柱内，下端锚固于主梁中间两腹板之间，两索面间距1.8m全桥共计斜拉索96根，索导管均采用三维坐标法进行测量定位。

图1斜拉桥

二 主塔索导管的测量定位

考虑到索导管定位贯穿于主塔爬升、主梁预制及悬臂拼装等施工全过程，施工周期长，精度要求高(锚具轴线与孔道轴线偏差小于±5mm，锚固点高程偏差小于±10mm)，同时一考虑施工时一段气候条件及其他外界因素影响，索导管采用三维坐标法进行测量，用固定架进行调整和定位。

（一）定位精度的关键影响因素分析

如图3所示，斜拉桥的斜拉索一端锚固于塔端，一端锚固于主梁，长度从几十米到几百米不等，若两端锚固点相对位置相差1cm，以长度100 m、倾角计算，则引起的角度误差约为。如果索导管的两端点在安装时相对位置相差1 cm，假设索导管的长度为2m，则因此而引起的角度误差为，远大于前者。由此可见，斜拉索系统的精度主要由单个索导管的定位精度控制。

图3斜拉索及索导管安装示意图

（二） 三维坐标的推算

根据锚固点O的中心坐标（X0，Y0，Z0）、锚垫板尺寸、索导管外径、索导管的水平倾角等参数计算控制点的三维坐标数据，计算图示见图2

图2 索导管控制点坐标计算图

注：β为索导管与水平面的夹角，坐标系为桥轴坐标系，坐标轴X位于桥轴线上，指向路线前进方向，Y坐标指向路线前进方向右侧，Z轴指向天顶，按绝对标高进行计算。

计算公式如下：

A点坐标：

A' 点坐标：

D点坐标：

控制点E坐标：

控制点F坐标：

（三）索导管的测量定位

结合施工实际情况，索导管定位分2个步骤，先定位固定架，后精确定位索导管。

1固定架的定位

固定架采用型钢加工，设前后2组。固定架结构包括立杆、横梁、弧形板等可横向和竖向调节的装置。立杆为∠100mm×8mm角钢，上部开有22 mm宽滑槽，横梁采用12mm槽钢，开22 mm宽滑槽，每端设2根M20螺栓。弧形板采用14mm钢板加工，圆弧直径比索导管直径大2mm，下端设2根M20螺栓。

利用布设的测量控制网和高精度全站仪（测角±0.5' ,测距1+1ppm）采用三维坐标法在定位好的劲性骨架上测放出索导管的中心线和控制面处的索导管下缘切点，根据中心线和下缘切点牢固焊接固定架立杆，安装固定架横杆和圆弧板。固定架焊接完成后，精确测放和调整圆弧板圆弧底部中心点（与索导管下切点E,F结合点）的位置。如实测,值与理论值偏差超过5 mm，须依据实测，值反算实际,值，从而推算,值，重新定位圆弧板，使其中心点实测坐标值与据此新推算的理论值相符，锁定横梁和弧形板。

2索导管的定位

在劲性骨架上挂设2t手拉葫芦，在利用塔吊将索导管吊放到位后，置换吊点，用手拉葫芦挂住索导管吊耳，依据实际的,,,值，将索导管落放在弧形板内，精确调整，使索导管的E,F点与圆弧板底部中心点重合。利用全站仪实测A、A' 点的三维坐标，如实测坐标与理论值的偏差超出允许范围，则重新调整横梁和弧形板位置，反复校调，直至A、A。实测值与理论值的偏差满足要求。完成后，焊接横梁与立杆、圆弧板与横梁、索导管与弧形板，防止混凝土浇注过程中索导管发生位移。索导管定位示意图见图4

图4 索导管定位示意图

三 主梁索导管的测量定位

梁上索导管和塔上索导管的安装区别很大。由于主梁处于一个不断变化的施工过程中，从主梁预制到拼装、调索、合龙，索导管的三维坐标随主梁的变化而变化，因此严格控制索导管与主梁的相对位置关系是主梁索导管定位的关键。

根据事先确定的预制主梁线形，精确定位主梁轴线、模板高程和平面位置。利用索导管长度L,锚垫板厚度t、索导管与梁面高差、夹角等相对位置关系，计算出索导管锚固点以及其它控制点的三维坐标。在主梁内模上定位出索导管锚固点位置，吊装、安放索导管就位，利用全站仪实测出索导管控制点的三维坐标；然后利用手拉葫芦、建筑顶托等微调设备进行调整，采用逐渐趋近法移动索导管，

直至控制点实测三维坐标与理论值偏差在允许范围以内；最后，用钢卷尺对索导管与主梁模板等重要部位的相对位置尺寸进行反复测量，合格后采取焊接措施牢固定位。实践证明，通过严格控制索导管与主梁的相对位置，让索导管在混凝土浇注、预应力张拉、主梁拼装、斜拉索张拉等施工过程中与主梁协调一致地变化，有效保证了索导管、预制主梁和斜拉索之间的关系，确保了斜拉索的线形和工

程质量。

四 测量控制措施

通过对本工程己成型索导管的测量结果分析认为，在索导管精确测量定位的过程中，来自外界条件的影响有日照、风力、温度、河面蒸汽等因素。为此，制定合理的测量时间计划，尽量减少外界气候条件的影响。为保证斜拉桥索导管的定位精度，最终保证斜拉桥成桥线形，该桥主要从以下几个方面对测量成果进行控制。

（一）建立并定期复测测量控制网。该桥主桥控制网以整个路线控制导线网作为基线，建立以GCDO1, GCD02, GCD03 , GCD04四个强制对中观测墩为基站的大地四边行控制网作为主桥施工测量的独立平面、高程控制网。控制网的确定既保证了主桥测量控制的精度，也实现了主桥与引桥的合理顺接。

（二）该桥塔上劲性骨架采用∠80 mm x∠80mm×10mm和∠56mm x∠56mm×8mm等角钢制作。根据塔柱的分节高度和索导管位置，劲性骨架顺桥向安装在塔柱内层和外层主筋之间，按框架结构进行设计。为方便安装，劲性骨架在后场分节段加工，用塔吊吊装到位，与前节骨架采用螺栓临时固结，测量、调整合格后，与前节骨架牢固焊接。劲性骨架的设置不但满足了定位架、索导管的定位需要，同时方便了塔柱钢筋、预应力管道和其它预埋件的定位。

（三）由于主梁上索导管与主梁相对位置关系是靠锚固点和控制点确定的，所以主梁线形的确定、模板高程的放样精度要求十分高。实践证明，在保证索导管与主梁相对位置的前提下，索导管会随主梁的变化自行调整，最终协调好与斜拉索的居中关系。

（四）索导管定位后的保护十分重要，该桥施工时，测量人员加强了混凝土浇注过程中和浇注后对索导管的监测和复测，对现场作业人员进行了提醒，避免后续施工的扰动。

五 结束语

通过该大桥索导管采用三维坐标法进行测量，用固定架进行调整和定位，有效保证了斜拉桥索导管位置的准确性，确保了斜拉索的顺利安装和整个斜拉桥施工的质量，是一种理想的、切实可行的测量控制技术，在未来大型斜拉桥工程施工中具有广阔的应用空间。

参考文献

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