桥梁支座锚栓孔坐标的计算原理及应用

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摘要：桥梁支座锚栓孔坐标为施工时支座锚栓孔的精确预留提供重要依据。本文以实际工程为依托，详细给出了计算桥梁支座锚栓孔坐标的计算流程，可以快速准确的获取支座锚栓孔坐标，进而缩短设计图纸的设计周期，降低设计人员的工作强度。

关键词：桥梁支座锚栓孔坐标；支座中心坐标；跨径线坐标；方位角；

Calculation Principle and Application of Anchorbolt Holes’ Coordinate for Bridge Bearing

Abstract: The anchorbolt holes’ coordinate of bridge bearing will provide important basis for the precise reservation of the bearing’s anchorbolt holes.Based on bridge project, this paper shows the calculation procedure for coordinate of bridge bearing in detail. Thus, coordinate of the bearing’s anchorbolt holes t can be obtained rapidly and accurately, which has important meaning to shorten the design cycle of design papers and reduce the designers' working strength.

Keywords: The anchorbolt holes’ coordinate of bridge bearing; coordinate of bearing center; coordinate of span line ; azimuth;

1引言

在桥梁下部结构施工中，桥梁支座锚栓孔位置的放样与施工是一项细致的工作。如果支座锚栓孔位置不准确, 会造成架梁困难,浪费和拖延竣工时间，甚至不利于上部桥梁结构的安全使用。因此,在桥墩台顶帽预留支座锚栓孔时,参照施工单位的设计图，用仪器定向,逐墩逐台进行丈量,以保证其准确无误。本文以阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁为依托工程，介绍了桥梁支座锚栓孔的计算流程，本文为类似工程提供系统的计算流程和参考。

阿尔及利亚东西高速公路是马格里布高速公路项目Atoroute de Unité Maghrébin(AUM)的重要组成部分，马格里布高速公路全长约7000公里，起自毛里塔尼亚，途经摩洛哥、阿尔及利亚与突尼斯，终于利比亚。阿尔及利亚境内起于该国与摩洛哥交界，终点位于该国与突尼斯交界，全长1216公里，是连接阿尔及利亚北方重镇的战略要道。在阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁设计中，中信中铁建联合体聘请的法国外部监督要求桥梁支座的锚栓孔要给出坐标。M3为山岭重丘区，全线高架桥共15座，上部结构采用标准跨径为28.1m，36.1m，50.6m三种形式的预制预应力混凝土T形梁，支座采用板式支座和滑板支座两种形式，M3全线锚栓孔坐标近1.4万个。及时并准确的获取桥梁支座锚栓孔坐标，对桥梁支座锚栓孔坐标的准确性，缩短桥梁整体设计图纸的设计周期，减少大量重复繁杂的机械劳动，降低对设计人员的工作强度，都有重要的意义。

通过计算准确获取桥梁支座锚栓孔位置并不意味着桥梁下部结构施工的安全与准确，还有其它影响桥梁支座锚栓孔位置的因素。首先，盖梁混凝土灌注对支座的平面位置与标高有很大影响。其次，支座安装必须严格按照安装工艺。为了确保支座在梁底正确安装就位，制梁时，采用经纬仪在梁底放出每个支座纵横向支承中心。支座安装采用将梁支撑中心线、支座板中心线和支座对称中心线六线相互重合的方法来保证支座的准确就位。此外，在施工过程中，必须进行全程的施工测量控制，从而保证计算结果和实际测量结果的吻合。

2桥梁支座锚栓坐标的计算程序

为了获取桥梁支座锚栓坐标，通常在布梁图中按实际尺寸示意出每个支座，利用纬地软件中桥位坐标表命令。桥梁支座锚栓坐标的计算原理主要是利用支座中心的坐标和梁的方位角通过计算求得。本文以在阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁为工程背景，来说明桥梁支座锚栓坐标的计算流程，详细计算过程如下。

2.1支座中心的坐标：

首先确定桥梁支座中心的位置。当桥梁有纵坡时，应注意使预设好纵坡的支座坡度方向与桥梁的坡度方向相同。M3路段的纵坡较大，T梁预制时是按照平面长度进行预制的，当梁架上去后，其长度会比平面上的梁长要短，为了尽可能让支座和锚栓孔的位置对齐，当桥梁处的纵坡超过一定纵坡（跨径28.1m，纵坡3.5%；跨径36.1m，纵坡3.0%；跨径50.6m，纵坡2.5%）时，应对支座的位置进行移动，移动值的计算见式（1）。

（1）

2.2梁的方位角：

梁的方位角α的定义：以北方向为起始方向，顺时针旋转，范围：0～2PI，其中PI=3.14159266。当支座为板式支座时需要计算梁的方位角，当支座为滑板支座时不需要计算。根据移动值来计算梁的方位角α，见式（2）～式（3），其中的计算见式（4）。

（2）

（3）

（4）

沿路线前进方向小桩号处梁的支座中心坐标，对应的跨径线坐标；

沿路线前进方向大桩号处梁的支座中心坐标，对应的跨径线坐标，

小桩号和大桩号都是相对于同一个盖梁（墩子）而言，跨径线坐标为梁肋线与盖梁中心线的交点坐标。

2.3锚栓孔坐标：

计算各点与N轴方向的夹角，如图1所示。图中为OA与N正方向的夹角，；为OB与N正方向的夹角，；为OC与N负方向的夹角，；为OD与N负方向的夹角，；为定值，(短边/长边)。

图1 各点与N轴方向的夹角

A的坐标（，），B的坐标（，），C的坐标（，），D的坐标（，），支座中心的坐标（，），L为支座对角线长度的一半。各点的坐标计算见式（5）～式（8）。

（5）

（6）

（7）

（8）

上述公式适用与PI时，此公式仍适用，但公式中的应先减PI或在求各点与X轴方向的夹角是把公式中的PI替换为2PI。

用纬地软件“工具”菜单中的“两点方位”可以验证计算方位角是否准确；

当路线走向是从西到东时，拾取起点终点按从左到右进行（PI），表格中Δfen为计算值和用纬地点取值之间的误差。

定制表格和模板：

在EXCEL中很容易实现批量的支座中心偏移值、梁的方位角、锚栓孔坐标的计算；表格导入CAD也有许多相应的软件。

图2，图3及图4分别给出了在EXCEL中计算支座中心偏移值、梁的方位角、锚栓孔坐标的编辑方式。如图2中心偏移值中G列所示，知道支座中心线偏移值后，支座中心的坐标便很容易得知。如前所述，跨径线坐标为梁肋线与盖梁中心线的交点坐标。在图3梁的方位角中，B、C列中输入支座中心的坐标，在H、I列中输入跨径线的坐标。在图4锚栓孔坐标的B、C列中依次为支座中心和桥梁锚栓孔的坐标。在表格中只需输入支座中心处坐标和对应的跨经线坐标就可以得到锚栓孔的坐标。

图2 中心偏移值

图3 梁的方位角

图4 锚栓孔坐标

3 结语

本文以阿尔及利亚东西高速公路中标段M3桥梁为工程依托，详细叙述了获取桥梁支座锚栓孔坐标的计算流程和计算方法，对准确确定桥梁支座锚栓孔坐标，保证桥梁施工质量，减少大量重复繁杂的机械劳动都有重要的意义。依据“阿尔及利亚东西高速公路施工质量检验与评定办法”的规定：同一梁支座板应安装在同一水平面上，平面高差不得超过1mm；顺桥向支座板中心线应与梁横桥向的支撑中心线重合，偏差不得大于0.5mm。支座安装时应采取措施防止支座板出漏浆。桥梁支座锚栓坐标的偏差不得超过正负5mm。采用本文的计算流程，计算结果完全满足施工质量检验标准。在桥梁支座锚栓孔坐标支座确定以后，支座安装之前，还应检查桥梁跨距、支座位置及预留锚栓孔位置、尺寸和支座垫石顶面高程、平整度。施工后，施工单位和监理单位对全部支座进行质量检查。

参考文献

[1] 姓名. 阿尔及利亚东西高速公路施工质量检验与评定办法.单位，2003.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。