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摘要：随着经济的发展，斜拉桥工程的施工越来越多。而本文通过结合具体的工程实例，对斜拉桥钢锚梁的施工及控制作了深入的探讨，给出了一系列相应有效的施工措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：斜拉桥；钢锚梁；控制；探讨
随着我国桥梁施工的不断发展，越来越多的先进技术被应用到工程施工中。而对于斜拉桥的施工来说，做好钢锚梁的建设尤为重要。因此，施工方需要采取有效的措施做好工程作业，并要控制好施工的质量。基于此，本文就斜拉桥钢锚梁的施工技术及控制进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 工程概述
某桥结构形式采用独塔、双索面、密索、对称扇形布置、预应力混凝土双纵肋主梁、塔梁墩固结体系结构。单跨布置了24对斜拉索，采用“钢锚梁+钢牛腿”的锚固形式，全桥共24对钢锚梁，96个钢牛腿。斜拉索通过钢锚梁锚固于上段塔柱，塔柱为箱型截面，壁厚在标高572.76m处由1.2m开始渐变到1m，渐变高度为2m。钢锚梁作为斜拉索锚固结构，承受斜拉索的平衡水平力，不平衡水平分力通过钢锚梁顶座传递到预埋钢板，由索塔承受；竖向分力全部通过牛腿传到塔身；空间索在面外的水平分力通过焊接在牛腿上的水平侧向限位板传递到牛腿上由索塔承受；为抵消斜拉索的不平衡水平分力以及空间索面外水平分力，防止塔柱开裂，在上塔柱斜拉索锚固区内配置了5Фs15.2环向预应力钢绞线。
每套钢锚梁主要由3部分组成，即由1个钢锚梁和2个钢牛腿构成。钢锚梁为箱形结构，组成钢锚梁的主要构件有：锚垫板、承压板、顶板、横隔板、连接板、加劲肋等构件。钢牛腿是钢锚梁的支撑结构，由上承板、托架板、塔壁壁板、侧挡单元、剪力钉组成。根据钢锚梁斜拉索的角度及底板宽度的变化，钢牛腿与钢锚梁对应安装使用。
上下层相邻钢牛腿预埋壁板之间设置有5mm的间隙，钢锚梁、钢牛腿钢材采用Q345D，其中钢锚梁腹板与塔壁预埋壁板采用抗层状撕裂钢材Q345D－Z25，索导管材质采用Q235无缝钢管。
此外，钢锚梁与钢牛腿上承板之间设置有不锈钢板－四氟板滑动副，钢锚梁头部与壁板挡块之间设计有不锈钢板－不锈钢板滑动副，以确保钢锚梁沿其纵轴向可作微小移动，这样纵桥向平衡水平分力全部由钢锚梁来承受。
钢锚梁跟钢牛腿之间采用特制10.9级高强螺栓进行连接，在高栓头部加工Φ6通孔用于安装5×50的开口销，防止螺母及垫圈下坠。钢锚梁总体布置见图1。
图1 钢锚梁总体布置
2 钢锚梁现场施工安装及施工控制要点
钢锚梁安装前，定位、调整非常重要，应对钢锚梁牛腿施工严格控制，纵横向轴线、高程、转角、平面位置须精确调整，同时钢板周边四点的相对高差和同一平面两个牛腿顶面的相对高差也必须满足设计或钢锚梁精确安装的需求。
首节钢锚梁安装分为首节索导管安装和首节钢锚梁安装两个独立的部分进行，由于首节索导管倾斜角度大，在塔壁中的距离长，需要在安装首节钢锚梁前定位安装就位。
首节索导管在塔柱12#节段即开始预埋设置，索导管长度为5.2m，跨越两个节段，依据图纸放样索导管与塔柱内外壁的交点的上下端口坐标，安装时使用全站仪精确定位控制安装轴线与理论轴线拟合，设置劲性骨架进行索导管的调整及固定。
首节钢锚梁设置在第14#节段处，安装时必须设置安装胎架。胎架采用型钢I25和Ф630钢管桩进行搭设，共设两根钢管桩，桩顶设置一根长1.5m的I25工字钢横梁，在横梁上设置钢锚梁的侧向限位装置；每根钢管桩下设两根长3.4m的I25工字钢梁，钢梁两端各50cm搭在第13节段顶面，与预埋钢板焊接固定，具体设置如图2。
图2
2.1 钢锚梁拼装注意事项
锚梁应居中放置，使两侧平衡，然后吊装一侧牛腿；拼装牛腿时采用牛腿壁板上最上部的PBL键作为吊点，由于牛腿重心靠前，故需要使用手拉葫芦配合塔吊进行拼装，将手拉葫芦一端拉在马凳一侧的平联上，一端拉在牛腿壁板下侧中间，使牛腿顶板与钢锚梁底板平贴。
2.2 钢锚梁安装前检查
在钢锚梁及索导管吊装之前，采用鉴定钢尺、精密水准仪和全站仪对钢锚梁与索导管的几何尺寸、高程测量观测点、结构轴线测量控制点、标记等进行检查。如果检查有误或误差超过设计及规范要求，应立即找出原因给予纠正，重新确定其平面位置与尺寸。对于索导管，重点检查每索的长度、坡口长度、壁厚等。
2.3 钢牛腿安装
钢牛腿安装直接影响钢锚梁的安装精度，索导管安装定位精度又取决于钢锚梁、钢牛腿安装定位精度，因此定位底座的精确安装是第一节钢锚梁精确安装的前提，即需严格控制定位底座与钢牛腿施工定位精度。定位底座与钢牛腿的安装定位精度直接影响到索导管的施工质量，即需在安装前细致检查钢牛腿加工成品尺寸，并严格控制定位底座与首节钢牛腿的高程精度，根据监控单位下发的预抬量进行精确测定。定位底座施工前，先放样出定位底座的纵横轴线以及标高位置线，粗略定位底座。
值得注意的是，因上塔柱每节钢牛腿采用连续高强度螺栓对接连接，标高误差具有传递性和累积性，所以需精确控制定位底座的标高。为了避免高程误差值的传递累积，在施工过程中，需严格控制钢板的垫平厚度。定位钢牛腿时，先用全站仪测出上一节钢牛腿四角高差，在规范要求的±2mm偏差范围内时，方可进行安装下一节钢牛腿，满足规范要求的±2mm偏差范围内时，方可固定钢牛腿，进行钢锚梁安装工作。浇筑前钢牛腿报检、检查复核时，平面位置实测采用全站仪三维坐标正倒镜取平均值法进行，标高采用全站仪三角高程正倒镜三测回取平均值法进行。
2.4 钢锚梁倾斜度控制
由于钢锚梁制造及安装的倾斜度存在偏差，随着锚梁的不断接高，预偏差在逐渐累积加大，必须控制锚梁安装累计偏差。当锚梁安装到一定高度后要进行纠偏，纠偏采用钢垫片，即，根据现场锚梁和吊装的批次，在每批中设置一层纠偏垫板，在钢锚梁分组对接牛腿位置进行设置。钢锚梁制造时，将每个垫片上侧钢锚梁的高度相应减小，使垫片厚度与减小后钢锚梁高度的和同原设计钢锚梁高度相等。
2.5 钢锚梁精定位控制要点
钢锚梁安装定位关键是控制中心轴线、高程及平整度，保证主塔中心线与钢锚梁结构中心轴线重合，钢锚梁平面位置及高程符合设计及规范要求。安装时，用塔吊吊至钢牛腿上，先安装定位螺栓，再进行微调，使钢锚梁中心线与预埋底座中心线重合，最后复测钢锚梁平面位置、高程、平整度。若钢锚梁定位控制测点（锚固点、特征点、轴线点），实测三维坐标与设计三维坐标不符，应重新就位钢锚梁，调整至设计位置，将误差调整至设计及规范要求的范围内，再进行高强度螺栓的安装和施拧工作。复测时，需将钢牛腿平面位置与高程一起施测检查，避免钢锚梁安装时，钢牛腿发生位移、跑位等情况。所以为了避免系统累积误差对钢锚梁的影响，需严格控制每节段钢牛腿的平面位置、高程、顶面平整度。
3 钢锚梁测量定位
3.1 施工控制网布设
控制网成果由业主提供我部，位于我部标段平面控制点有GF1、GF2、GF3、GF4共4个点（GPS点）；三等水准控制点有4个（GF1，GF2，GF3，GF4）。控制网是施工测量基准，它的精度直接影响施工测量精度，因此测量布设、测量方法、测量数据处理必须满足规范要求。
根据测区地形条件，布置控制网，控制网点均埋设带有强制对中装置的观测墩。用三维极坐标法进行索道管定位时，高程采用三角法传递，因此，观测墩即作平面控制点，同时也作高程控制点。按照索道管的定位要求，控制测量应从2个方面考虑：对于锚固点的绝对三维坐标精度，控制测量应符合不显著影响原则，即控制点误差所引起的误差为放样点总误差的0.4倍时，使总误差权增加10%，因此，依据精密控制测量要求取平面控制和高程控制的相邻点相对点位中误差小于3mm；对于索道管轴线与斜拉索轴线的相对偏差，由于使用同一控制点观测索道管两端口顶面处的三维坐标，因此其定位精度不受控制点本身误差的影响。由于控制网在施工中使用频繁，因此在索道管定位前及定位过程中须经常对控制网的稳定可靠性进行检测。采用极坐标放样时，应坚持使用双后视法，以减少角度观测误差。
3.2 主塔钢锚梁安装定位采用高精度全战仪三维坐标法
首先用全站仪采用精密天顶测距法或三角高程法把水准点引测到上面，然后采用高精度水准仪测量钢锚梁及定位支架高程、顶面高程、平整度。
由于钢锚梁和索道管连接在一起，钢锚梁出厂前，检查拉索套管与钢锚梁的相对关系，如符合设计要求才准许出厂。现场待钢锚梁调位完成后，采用钢尺和全站仪三维坐标法检查校核。对于不能直接测定的索套管控制测点，可根据已测定的点与不能直接测定点的相对几何关系，用边长交会法检查定位。由于索道管理论中心位置测点无法直接测量，故在定位前，把理论锚点位置引测到钢板顶口位置，出口处引测到索道管上面。如图3所示。
图3
由于本塔钢锚梁与两个牛腿之间靠的是高强螺栓连接，存在一定的活动性，为了定位简便，需在吊装之前把钢牛腿和钢锚梁用高强螺栓连接成一个整体。连接之前要对上下口几何尺寸包括对角线进行检查，连接好后，进行整体定位吊装。首先按图纸设计位置精确测量定位，在塔柱上放样出需要安装的钢锚梁及牛腿的准确位置，并进行锚梁轴线和边线的放样。
图4
主塔钢锚梁及索导管安装定位难度大、精度要求高，为确保工期和索导管安装定位质量，采取以全站仪三维坐标法安装定位主塔钢锚梁及索导管。钢锚梁安装关键控制轴线和高程，使主塔轴线与钢锚梁结构轴线重合，确保索导管相对于钢锚梁及主塔的水平倾角、横向偏角、偏距及中心位置正确，钢锚梁应按图纸规定高程及类型安装于塔内相对应的牛腿上。
3.3 钢锚梁实测过程
上塔柱施工首先进行劲性骨架定位，然后进行上塔柱钢筋主筋边框架线放样，钢牛腿、钢锚梁与索导管定位校核，最后进行塔柱截面轴线点、角点放样及塔柱模板检查定位与预埋件安装定位，各种定位及放样以TCRA1201+全站仪三维坐标法为主。
索塔坐标计算主要分为两部分：索塔角点三维坐标计算与钢锚梁索导管三维坐标计算。坐标数据计算完毕必须进行复核，严格执行计算复核双人制，如图5所示。同时为了方便施工放样，使坐标与里程、偏距保持明确的对应关系，索塔坐标看起来直观明了，减少出错几率，保证施工质量，施工时将主桥独立坐标系通过坐标旋转、平移转换成大桥施工轴线坐标系（纵桥向：里程桩号为X轴；横桥向：桥梁设计中心为0，左侧为负，右侧为正）。
图5 内业计算、复核流程示意图
主塔钢锚梁及索导管安装定位是测量控制难度最大、精度要求最高的部分。钢锚梁、索导管安装定位采取以全站仪TCRA1201+三维坐标法为主，以极坐标法校核；钢锚梁及预埋钢锚梁底座底面高程、顶面高程、平整度测量采用TCRA1201+全站仪三角高程法测量。
钢锚梁定位主要流程为：钢牛腿四角高差、平面位置检查→钢牛腿尺寸检查→钢牛腿定位→钢锚梁尺寸检查→安装钢锚梁→千斤顶微调钢锚梁→固定钢锚梁→精确定位钢锚梁→加固钢锚梁→浇筑钢牛腿、钢锚梁、U检查复核→成品检查。
4 高程基准传递
（1）精密三角高程法
该法原理是采用TCRA1201+全站仪，往返观测已知高程水准点至待定高程点的距离和天顶角，根据天顶角和斜距（或平距）得出高差，再采用普通水准仪高程传递至塔身、塔顶等。
（2）水准仪钢尺量距法
该法首先将检定钢尺悬挂在固定架上，测量检定钢尺边温度，下挂一与检定钢尺检定时拉力相等的重锤，然后由上、下水准仪的水准尺读数及钢尺读数，通过检定钢尺检定求得的尺长方程式求出检定钢尺丈量时的实际长度（检定钢尺长度应进行倾斜改正），最后通过已知高程水准基点与待定高程水准点的高差计算待定水准点高程。
5 钢锚梁误差分析
（1）极坐标法测角精度问题
极坐标法的主要误差来源测角精度，影响的主要因素有对中及目标偏心、目标照准、大气折光影响等。仅仅按全站仪的标准精度来衡量测角精度是不全面的。对应高精度的近距离极坐标测量，利用光学对中器架设仪器的精度不够，应采用强制归心装置的设备。此外，仅从对中误差的影响来考虑，应该选择与所测方位角夹角小的已知点为起始方位角，且起始方向的边长不宜过短，否则影响很明显。在极坐标测量中，减弱目标偏心的误差也是很重要的环节。
（2）水准仪钢尺距法传递高程精度及误差分析
在气候条件较好的条件下，采用100m或50m检定钢尺，以水准仪钢尺量距法进行高程基准传递，其主要误差来源：钢尺尺长误差，倾斜误差，温度变化误差，拉力变化误差，上水准仪读数误差（包括读水准尺和钢尺），下水准仪读数误差（包括读水准尺和钢尺）。根据水准仪钢尺量距法传递高程精度估算结果，采用该法进行高程基准传递，能够保证主塔施工精度要求和施工质量。
（3）实测时间段问题
为减少日照温差、风力引起的振动摆幅较大等对放样定位点位影响，上塔柱施工测量放样定位作业选择在无日照影响、风力较小和温差较小的时间段内进行，在测量过程中，配备干湿温度计和大气压力表，根据实测环境温度和大气压强适时进行仪器温度和大气压强数值改正，确保测量精度。
6 结语
综上所述，桥梁工程的施工是一个一个环节所相连的，因此，我们需要采取有效的施工技术做好工程每一环节的施工，以保障桥梁整体的施工质量。而钢锚梁作为斜拉桥的重要环节，必须要得到高度的重视。
参考文献：
[1]林学春.高塔斜拉桥钢锚梁施工技术研究[J].企业技术开发.2012（01）.
[2]陈向阳、王昌将、史方华.大跨径斜拉桥钢锚梁的创新设计[J].公路.2009（01）.
论文作者:倪军
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/13
标签：高程论文; 钢尺论文; 误差论文; 导管论文; 轴线论文; 精度论文; 测量论文; 《基层建设》2016年8期论文;