主拱吊装测量控制

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主拱吊装测量控制

中铁二局五处 张振权

1.工程概况：

北站大桥位于深圳市火车北站，是连接八卦三路与田贝四路的一座城市跨线桥，其主跨为150米的下承式钢管砼系杆拱桥，与火车北站站场相交，一跨跨戟站场，桥宽23.5米，为双向四车道，两端引桥为等高度预应力连续箱梁，本工程属深圳市城市次干道建设中“三横两纵”的项目之一。

该桥主跨拱轴线采用悬链线，其设有2片竖向拱肋，每片拱肋由4根上、下弦钢管和上、下平联，腹杆焊接成四肢格构桁式截面，截面高度为3.0米，宽2.0米，两片拱肋的横向中心线距离为18.5米。 2.建立拱肋线型测量模型

本桥主桥设计拱肋净跨经L=148米，矢跨比f=1/4.5，理论拱轴线为等高

度

悬

链

线

，

拱

轴

系

数

m=1.167,

其

方

程

为:y=229.828-196.939ch(0.570173-0.00770503x)；实际拱轴线为等高度悬链线，拱轴系数为m=1.167，顶拱度按L/600设臵，其方程为： y=1.72371-1.47705ch(0.570173-0.00770503x)。根据设计要求，加上预拱度

后

实

际

悬

链

线

方

程

为

：

y=231.5517-198.4161ch(0.570173-0.00770503x)。

在施工控制及操作中，因中轴线为一虚拟线，无法直接观测，拱肋加工及安装对位需控制的点位为每钢管的上、中及下点。现以上、下管中线为例进行推导，中轴线同二者关系如右图：

EF 为过P 点水平线，AB 为过P 点切线，Ps-Px 为AB 线的法线。

则K=f ′（x ）=（dy/du ）×（du/dx ）

=1.528801617×sinhc0.570173-0.00770503X ） a=tg -1

k

上管中线推导:设拱肋截面(中轴线方程为y=f（x）,对应四线K任一点的坐标P（x y）拱肋上弦管中轴线方程为：ys=f（xs），对应曲线上任一点坐标Ps（Xs，ys），则点P（x y）与点Ps（Xs ys）坐标之间的相对关系为：Xs=X-（1.5-0.75/2）sina；ys=y+（1。5-0。75/2）cosa，则方程ys=f（xs）=ys=f（x）+(1.5-0.75/2)cosa=f[xs+(1.5-0.75/2)sina]+（1.5-0.75/2）cosa，同上推导，设拱肋下弦管中轴线方程yx=f（X x），对应曲线上任一点坐标Px（Xx yx）则yx=f[Xx+（1.5-0.75/2）sina]-（1.5-0.75/2）cosa。通过以上公式推导可用CASiO-4500P计算四编制简单程序，建立拱肋线型模型，使工地测量简单便捷。

3．测量设计

3.1 思路：钢拱肋定位测量主要采用普通经纬仪与全站仪结合使用的办法，J2经纬仪与水平仪配合使用进行初定位，用全站仪复核及线型变化观测。

3.2 器配臵：J2经纬仪2台，NiKon—DTM—450E全站仪一台，S2水平仪一台。

3.3 测量人员配臵：钢拱肋上前视2人、后视1人、轴线观测2人、高程观测1人、全站仪测站2人，共计8人。

3.4 测量要求：因本工程需跨越铁路站场吊装，所有吊装时间均需同铁路部门联系、请点，为不影响广深线正常运行，吊装需在夜间进行，所以本次测量的显著特点为时间紧迫、光线不足。在施测过程中，需要善解决测量照明问题，争取在极短的时间内缩短测量时间，提高测量精度，保证吊装顺利进行。

3.5测量操作：

3.5.1在4#、5#主墩帽梁第一次砼灌注完成后，即在帽梁上定出测量点位，建立拱肋控制方格网，要求达到一级建筑方格网精度，测角中误差±3″，边长相对中误差±3mm。

3.5.2在主桥范围内建立小范围工地相对三维坐标系统，以拱铰与线距中线交点为（0，0）点，以线距走向为X轴，以南北拱铰中心线为α轴。

3.5.3 拱肋吊装定位测量工艺流程为：施工准备预埋钢板定位拱铰定位拱脚段定位（D段） C段定位 B段定位A 于段定

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位（合龙段）合龙后拱型观测。

3.5.4拱肋吊装测量

拱肋轴线及标高初测控制供用端头法兰盘进行以西端第一节段为例说明，以两台经纬仪臵于拱肋南北侧轴线观测点，后视相应东侧点位，同时观测北侧轴线观测点，后视相应东侧点位，同时观测法兰盘上标尺，进行轴线调整，应法兰盘螺栓孔挂钢尺下垂，在西端臵水准仪，钢尺长度L-L1+L2，其中L1为改正后尺长，L2为零位臵至计算标高位臵长度。

拱轴线复测及线型变化观测使用全站仪进行，每端头左右管轴线上各布臵一个测量点，测量其三维坐标，比较其同理论坐标值实际偏差进行调整。

4.拱肋吊装测量控制过程

拱肋分七段吊装，采用单拱合拢，轴缆索吊机和扣索系统来实现，吊装的原则为：先拱脚，后中间，接头先铰后刚，东西两侧均匀对称进行。

4.1 拱脚段安装定位：

在拱脚焊接固定前，为便于标高、轴线调整，保证焊接质量，拱脚端与预埋钢垫板接触处设计为铰支座，拱脚钢管通过内导管与钢垫板接触，内导管为楔形，上口为φ700，下为φ720，高15cm，安装吊装对位成功，必须拱部上铰支与钢管同钢垫板上相应，下铰支与内导管准确对接，上、下铰支密贴，均匀受力，为达上述目的，采取如下措施：1、拱脚预埋钢垫板上下铰角位臵，轴线控制在±3cm以内，铰面水平度控制在±1mm，铰支跨距控制在±5cm以内；2、在钢结构加工场内，验收拱肋时，对拱肋端部进行详细测量，保证端部及铰支位臵准确；3、拱脚段运至工地后应即对铰支位臵及端部位臵进行精确测量，并以施工上铰为基准线，对钢管位臵进行测量，测量以长钢尺及钢直尺进行，精确度为±2mm，另将内导管臵于钢管内，测出四周空隙，标示出方位，以测量结果为依据，精确定出内导管位臵，在钢垫板上准确放样，复核无误后，再点焊接内导管，再次检查无误后，全部施焊。

拱脚段由缆索吊机吊至钢垫板上方时，即停止行走，缓慢、渐次降低脚部高度，抬高拱端部高度，当拱端部与设计高度一致时，拱脚即钢管

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