单斜塔斜拉桥钢锚箱全天候安装测量控制方法探讨尹光盛论文_尹光盛 罗海涛

中交第二航务工程局六分公司

摘要：本文以厦漳同城大道西溪主桥主塔施工为例，简单介绍了单斜塔斜拉桥钢锚箱测量控制定位原理，着重阐述了白天定位控制钢锚箱时因塔柱扭转引桥的平面坐标变化的具体修正方法，突破了传统的钢锚箱定位测量只能在晚上中性时段进行的局限性，并通过采集多组监控数据，分析验证了该方法的有效精度和可行性，证明了该控制测量方法能够实现全天候24小时的钢锚箱安装定位测量，给类似工程提供了一定的参考价值。

关键词：钢锚箱 全天候 测量控制 塔柱扭转

1 引言

随着斜拉桥在桥梁设计建设中的广泛使用，斜拉桥主塔钢锚箱定位控制测量技术也日趋成熟，钢锚箱作为主塔的主要受力原件，其安装精度直接影响到主塔的受力分布、成桥线型以及索导管的安装精度。因其控制定位精度高，结合日照等因数对高耸建筑物产生的一定扭转，传统意义上钢锚箱的安装只能在晚上进行定位测量，这给施工安装主塔钢锚箱的时间上提出了严格要求，给施工进度上带来了不利影响，为打破这一常规束缚，本文结合厦漳同城大道西溪主桥主塔钢锚箱安装施工实例，监控分析了白天各时段日照等因数对混凝土索塔带来的扭转值，以此为依据进行了钢锚箱控制定位时的坐标修正，通过多节段钢锚箱实测数据分析，探讨了该定位方法的有效精度和可行性。

2 工程概况

厦漳同城大道III标段西溪主桥主塔为独柱式斜塔，高134.6m（包括装饰性塔冠15 m），采用空心断面（塔梁墩固结区为8.0m厚的实心段）；桥面以上塔高117m，塔梁墩固结段高4m，塔墩13.6m。塔身顺桥向偏离铅垂面8°，倾向岸侧。其中上塔柱为等截面，高50m；截面尺寸为8.2×5m（宽），塔壁厚横桥向为1.3 m，顺桥向为1.6m。内设有钢锚箱，尺寸为5.0（长）×2.4m（宽）×3.36m（高），钢锚箱两侧壁（顺桥向）钢板厚32mm，前、后壁（横桥向）钢板厚20mm；横隔板钢板厚16mm；锚下支撑钢板厚40mm。钢锚箱共14节。

图1上塔柱侧面和立面图

图2钢锚箱侧面和立面图

3 钢锚箱安装定位原理

钢锚箱按塔柱倾斜的设计角度通过专业制作厂家特制加工，经过预拼装，运输至现场安装。吊装前，需用鉴定钢尺复核其底面及顶面四角点的相对尺寸和对角线，检核运送过程中的变形程度。首节钢锚箱吊至塔柱预埋的钢支架上进行安装，次节及以后各节依次吊至上节已安装好的钢锚箱上进行安装，钢锚箱各节段间用高强螺栓进行连接。

钢锚箱安装精度要求极高，设计要求为：表面倾斜度偏差<0.5mm/全平面，轴线的平面位置偏差<5mm。因此必须采用高精度仪器结合科学的测量方法，才能保证钢锚箱安装定位精度。本项目钢锚箱平面位置采用1″级徕卡TCRP1201+全站仪极坐标法进行控制，仪器架设在岸侧的强制观测墩上，后视定向后，直接观测钢锚箱四角点坐标(见图3)并与理论坐标比较，进行精确调位。高程采用标称精度为0.3mm/km的徕卡DNA03电子水准仪调测四角点高差。

图3钢锚箱角点控制示意图

4 塔柱中性值的采集

因受热面以及牵引力的不同，高耸建筑物在日照、荷载等因数影响下，会产生一定的扭转，结合首节钢锚箱安装的重要性（钢锚箱为刚性连接，首节钢锚箱安装定位的准确性直接影响到以后各节钢锚箱的几何线形），为确保首节钢锚箱安装位置的准确性，安装定位前，需确定塔柱的中性值（塔柱在不受日照、荷载等任何外界条件因数影响下某处的坐标真值）及中性时段。由图1可知，首节钢锚箱在塔柱高程77.259m处开始安装，安装前，在塔柱已浇注段小里程侧高程75m处埋设一个徕卡圆棱镜，棱镜位于桥轴线中心附近（见图4），每2小时全站仪正倒镜4测回观测一组预埋棱镜坐标（观测时塔吊空载并顺桥向停放、电梯处于不作业状态并停放于底部），观测周期2天，得到24组坐标数据，每组数据取均值并加以比较，以凌晨2点的坐标值做为比较初始值，其余22组数据与其坐标偏差2mm以上全部舍去，最终得到塔柱的中性时段为晚上10：00至第二天凌晨6：00点，并取中性时段中8组坐标数据的均值作为塔柱此处的中性值。

图4 75m处预埋棱镜位置示意图

5 钢锚箱白天安装定位测量方法

因首节钢锚箱安装位置的重要性，首节钢锚箱安装定位时选择在晚上的中性时段内按传统测量方法进行控制安装测量，其余各节钢锚箱均可在白天进行安装测量控制。白天钢锚箱安装测量定位时，全站仪后视定向后，正倒镜4测回观测塔柱75m处的预埋棱镜，取均值作为最终坐标，与塔柱此处的中性值进行比较得出坐标差值，把对应的坐标差值改正至钢锚箱四角点（T1、T2、T3、T4）的理论坐标中，得出四角点新的理论坐标，精调钢锚箱时按新的理论坐标进行控制。

钢锚箱安装精调的过程是需要一定时间的，整个过程一般需要1至2小时，其间塔柱因日照、温度等外界条件因数的变化，其扭转也发生着变化，为保证钢锚箱精确就位，在整个精确调位测量过程中，从初始的观测完预埋棱镜算起每隔1小时需重新观测一次预埋棱镜，更新此时的塔柱扭转值并重新修正四角点的理论坐标。

因塔柱的扭转随高度的增加而变化，增加预埋棱镜，来缩短塔柱控制的高度区间（每个高度区间对应一处的塔柱中性值），可有效的减少这一因数的影响，本工程采取塔柱每升高17米左右预埋一个徕卡圆棱镜的方式来消除这一因数的影响，即当塔柱施工至92m、109m时分别增设一个预埋棱镜并及时采取塔柱此处的中性值，当安装对应节段钢锚箱时，可测量对应高度处的预埋棱镜坐标，得到此时的钢锚箱四角点的坐标修正值，给予改正至理论坐标中。

6精度及可行性分析

为验证该方法的可行性，待首节钢锚箱安装就位后，通过上述方法采集了75m处塔柱的中性值，并在白天多个时段采集了75m处塔柱预埋棱镜的坐标以及钢锚箱四角点坐标，得到各时段对应的修正值及修正后的理论坐标，与对应的实测坐标值进行比较，得出偏差值，角点T1白天5个时段修正后的理论坐标与实测坐标对照表见表1。

表1角点T1多时段坐标对照表

因首节钢锚箱为晚上塔柱中性时段安装定位的，视安装定位无误差，结合上表分析可得，白天安装钢锚箱时最大坐标偏差为2.1mm，小于钢锚箱轴线偏差5mm的设计要求。

目前，西溪主桥主塔钢锚箱已安装至11节段，其中第3、5、8节段为白天安装测量定位的，为进一步验证该方法的可行性，待钢锚箱白天安装定位后，在晚上中性时段采集了对应的平面坐标，与理论坐标进行了比较，钢锚箱实测坐标与理论坐标对照表见表2。

表2钢锚梁平面位置偏差坐标表

由上表可知，5#节段钢锚箱安装定位后的平面坐标偏差值最大，为1.7mm，满足钢锚箱轴线偏差小于5mm的设计要求。实践证明，采用预埋棱镜修正坐标来控制钢锚箱安装定位的方法在精度上完全能够满足施工和设计要求，可实现钢锚箱全天候24小时安装测量控制定位。

7结束语

斜拉桥钢锚箱安装定位时，因首节钢锚梁的位置精度太过重要，在实际施工中，建议首节钢锚箱采取最稳妥的控制测量方法（中性时段法）进行定位测量，预埋棱镜修正坐标的定位方法仅可用于次节及以后的钢锚箱测量控制。

预埋棱镜修正坐标的钢锚箱定位测量方法，有效的减少了塔柱因外部环境、荷载等因数引起的扭转值，是一种精度可靠、行之有效的控制手段，可实现钢锚箱全天候24小时安装定位测量控制。

参考文献

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论文作者:尹光盛 罗海涛

论文发表刊物:《基层建设》2016年13期

论文发表时间:2017/8/24

标签：坐标论文;  棱镜论文;  测量论文;  时段论文;  因数论文;  精度论文;  偏差论文;  《基层建设》2016年13期论文;