索导管精确定位

甬江大桥索导管塔端精确定位

李志双

厦门工程处甬江大桥项目部

摘要：索导管是斜拉桥的重要组成部分，本文根据甬江特大桥主塔的施工，阐述计算出斜拉桥索导管放样数据的方法及所达到的精度，依据本工程的经验，简单总结出安装步骤及方法。

关键词：索导管施工计算方法精度

1．概述

斜拉桥主要由索塔、斜拉索和主梁构成，是一个手里复杂、各构件间相互影响大、内力和线性可认为控制的高次超静定结构。不论主梁是预应力钢筋混凝土还是钢箱梁，其庞大的重量都是通过斜拉索及其索导管把力传到索塔上，因此斜拉索的应力和线性控制是施工监控的重要内容。而斜拉索的线性是由塔上和梁上斜拉索导管管道的空间位置决定的，因此斜拉索索导管空间位置的精密测量定位及其精度，是影响斜拉桥施工质量、成桥线形的重要因素，在斜拉桥施工测量中占有重要地位。

2．工程概况

宁波市甬江特大桥，全长908m，主塔为双菱形索塔混凝土斜拉桥。塔高141.5m斜拉索数量为144对，采用扇形索面布置，对索塔端锚固区采用环向预应力。索在主塔及主梁上各斜拉索是斜拉桥的重点，每根斜拉设置一索导管，每根索导管由锚垫板、无缝钢管、加劲钢板、螺旋筋组成，根据位置的不同，其长短大小也有所不同。所以埋置索导管环节中如何高效、精确定位索导管的空间位置，是斜拉桥上锚点施工的重点。

3．放样数据的计算

图 1索导管空间计算示意图

按设计给出塔端坐标X,Y,H. 管中心的横向偏角为 ，纵向倾角为 ，中心线长L，以及锚垫板的厚t，斜切面长半径为R,斜切面与中心线的夹角为 。

由塔端可计算出下口中心点坐标： ,以及索导管下口中心点坐标。

（3.1）

（3.2）

（3.3）

基于不同的定位方法，有的现场施工人员需要索导管下口的顶点和底点坐标，这里给出计算公式仅供参考。

由下口中心点可以计算出索导管下口顶点和底点的坐标增量：

（3.4）

（3.5）

（3.6）

4．定位精度分析

本工程采用三维坐标法，测距误差为1mm+1.5ppm，测角误差为的徕卡TCR 1201+全站仪和配套徕卡小棱镜以及拓普康GTS 721 全站仪。

其放样原理为：

+ (4.1)

站

+ (4.2)

站

+ (4.3)

站

式中， ,为后视方向方位角，A为后视与放样点的夹角， 为放样点竖直角。

对一式进行全微分得：

（4.4）

所以得到：

（4.5）

同理（2）有

（4.6）

（4.7）

对于本工程，，，，，

，S=300, ，K值因各地而异，R为地球曲率半径，考虑角度的最大值和外界因素影响，，，的最大值都，能满足施工要求。

5．安装工序

工序方面，为了顺利调节索导管位置，将索导管安装工序放在索塔劲性骨架安装、支立竖向主筋之后和索管部位安装横向水平筋之前，这样可以避免在施工竖向主筋时，由于吊装等原因塔柱主筋碰撞劲性骨架，导致索导管定位失效。在索导管定位结束后再进行水平筋的施工，确保索导管安装的充分空间也保证了通视效果。

6．测量定位前准备

由于塔柱空间小，干扰性大，给测量定位工作带来一定难度。为此，必须结合塔柱高度、避免干性扰大的现场条件，采取完善的测量方。索导管是工厂预制，有的时候不能和设计图纸完全吻合，因此必须给与考虑。安装定位之前的一般步骤为：

1）.根据设计资料的参数进行索导管相应坐标的计算。

2）.索导管进场后，现场人员要实际量取管长，把数据报给测量人员，如果设计尺寸和现场量测的尺寸不符合，测量人员要对坐标数据加以改正。

图 2 索导管简要示意图

由图所示，虚线部分为索导管的设计长度，用于机械加工导致出厂实际长度与设计长度不符，实线部分为实际切割面。归纳可分为三种情况：

①短轴和长轴都要比设计的长

②短轴和长轴都要比设计的短

③一轴增长和一轴缩短。

三种情况都可引起下口中心点的点位变化。可以进一步对其坐标进行修正。

长短（6.1）

长短（6.2）

长短（6.3）

按设计要求索导管的斜切面与混凝土间距为2cm，所以如果相差很大就必须返厂，否则会造成索导管突出混凝土面。

3）.索导管的上口和下口用角钢设置十字丝框，将钢管中心设置在角钢交接处，并有测量人员符合。

7．索导管精确定位

步骤一：用1 全站仪将索导管的上口中心点和下口中心点粗略的放出，然后用塔吊将索导管吊到相应位置，用手拉葫芦调整索导管上口和下口的高程和方向并固定在粗放位置。用角钢和钢筋把索导管基本固定，但要留有移动空间进行微调。

步骤二：将徕卡小棱镜放置到索导管的十字框上，并将气泡水平。用全站仪三维坐标测量，先确定上口高程和平面位置，用手拉葫芦进行调节，到指定位置临时加固。同样方法定位下口。

步骤三：在重新核实上口和下口，如果相差还要继续反复调整，直到X,Y,Z个方向增量小于5mm，钢筋尽量多的从个各角度对索导管形成支顶和拉钩使索导管完全加固牢，且杜绝在索导管上随意焊接，以免损坏索导管。

8．体会

8.1索导管的最后位置精度受到多种误差因素的影响。有时，虽然对某些因素作了改正，但剩余误差仍然存在。从施工的角度考虑，盲目地追求定位的高精度，而不注意多种因素的影响和实际效果，不仅不能真正起到高精度测量的作用，而且还会影响施工进度。所以根据各个斜拉桥的实际情况可放宽精度要求。

8.2 对索导管的定位精度要求较高，所以要选择温度稳定的时间观测，尽量避免仪器受热引起偏差和大气折光的影响。

8.3浇注完混凝土后，对索导管进行复测，并记录安装误差为下一步梁的安装做好准备

参考文献

1、工程测量学武汉：武汉大学出版社 2005 张正

2、GB50026-93 工程测量规范.北京：中国计划出版社

3、斜拉桥施工控制技术的研究[D]. 河北工业大学 , 2007 阚戈

4、斜拉桥施工控制与仿真计算[D]. 合肥工业大学 , 2008 张晶瑾.

作者介绍：李志双，男，1984年2月，大学本科，技术员