大跨径钢索塔斜拉桥钢箱梁施工测量技术.doc

大跨径钢索塔斜拉桥钢箱梁施工测量技术第35卷第2期20i2年2月测绘与空间地理信息GEOMATICS&SPATIALINFoRMATfoNTECHNOLOGYVo1.35,No.2Feb.,2012大跨径钢索塔斜拉桥钢箱梁施工测量技术孙景领,赵显富,王新志(南京信息工程大学遥感学院,江苏南京21oo44)摘要:南京长江三桥是我国首座主塔采用钢结构形式的特大型斜拉桥,主梁为正交异性板流线型扁平式钢箱梁.文章介绍了钢箱粱安装的精度要求,以及分步骤建立施工控制网的方法,并详细阐述了不同梁段施工测量的技术和方法,结果表明成桥后的钢箱梁线型符合设计要求.关键词:南京长江三桥;钢箱梁;施工测量;控制网中图分类号:P258文献标识码:B文章编号:16725867(2012)02019603SurveyingTechniqueinSteelBoxGirdersConstructionofLong?-spanSteelPylonCable?-stayedBridgeSUNJingling,ZHAOXianfu,WANGXinzhi(SchoolofRemoteSensing,NanjlngUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China)Abstract:NanjingThirdYangziRiverBridgewithitsorthotropicplatestreamlinedfiatsteelgirderboxisthefirstsupergiantcablestayedbridgeinchinawhosemaintowerisofsteelstructure.Thispaperintroducestheaccuracyrequirementofthesteelboxgirderin-stallationandthewaytoestablishconstructioncontrolnetworkstepbystep.Italsoelaboratesonthemethodsandtechniquesadoptedintheconstructionandmeasurementofdifferentsectionsofthegirders.Theresultshowsthatthelinetypeofsteelboxgirderaccordswiththerequirementofdesign.Keywords:Nan.iingThirdYangziRiverBdge;steelboxgirders;constructionsurveying;controlnetwork0引言南京长江三桥是上海至成都国道主干线的重要组成部分,位于南京长江大桥上游约19km处的大胜关.主桥为钢索塔钢箱梁双索面5跨连续斜拉桥,主跨648m,全长1288m.主塔为国内首次采用人字形钢结构索塔,高215m,设4道横梁,其中下塔柱及下横梁为钢筋混凝土结构,下横梁以上部分全为钢结构.钢箱梁为正交异性板流线型扁平式,全桥钢箱梁划分为l0种类型89个梁段,塔梁交接段为0号块,向岸侧依次为A1A21,B1梁段,向江测依次为J1J21,JH1梁段.标准段钢箱梁长15m,宽37.2m,高3.2m,重量258t.墩顶段钢箱梁长13m,合拢段钢箱梁长6m.最大纵向坡度2.9%,最大横向坡度2%.斜拉索为高强度平行钢丝外挤包高密度聚乙烯形式,全桥共421对,主桥整体布置如图1所示.根据安装工艺需要,O号块,临时墩及边跨密索区梁段采用搭设支架,利用浮吊安装,其余钢箱梁采用桥面吊机悬拼安装.图1南京长江三桥主桥整体布置图Fig.1GeneralarrangementdrawingsofthemainpartofNanjingThirdYangtzeRiverBridge南京长江三桥主梁施工采用较为常规的悬臂拼装方法口.与国内已经建成的钢箱梁斜拉桥不同的是:南京长江三桥主桥的钢索塔采用节段拼装施工方法,其节段问连接大部分依靠节段间接触,因此其线形控制的难度本身就是很大的,应予以高度重视.因此钢箱梁的安装施工必须采取科学,合理的测量技术和方法,以确保竣工后的桥梁应力状态,索力状态与外形曲线与设计尽量相符.本文以南京长江三桥钢箱梁安装实践为例,对钢收稿日期:201012一O2作者简介:孙景领(1978一),男,河南杞县人,实验师,硕士,2006年毕业于河海大学大地测量学与测量工程专业,主要从事教学科研和实验室管理工作.第2期孙粜坝等:人跨径钢索塔斜拉桥钢箱梁施工测量技术197箱梁安装的测量方法和技术进r探.1钢箱梁施工精度要求南京长江三桥钢箱梁存施llf,十小川类型梁段采用的安装方法和现场环境条件,其精度要求也不同,具体内容见表1.表I南京长江三桥不同梁段钢箱梁施工的精度要求Tab.1Accurac3,requilementsoftheconstructionofdifferentsectionsofsteelboxgirders项目名称边跨区段0号块轴线偏差/ram高程偏差/rnm赫段南北划点其他段前测点绝对高程上下游相对高程3.01.53.02.05.O3.O悬臂拼装区段?+i0L中跨合龙段说明:L为从索塔根部也辫:的怂臂K度2+15ppm?L102+15ppm?2钢箱梁施工控制网的建立在主桥南,北钢索塔架设完毕Ji_达剑波计要求后,钢箱梁安装之前,先进行控制奴j的复测,在有控制网的基础上,根据钢箱梁安装的精度求以及现场的施工条件分步骤地加密控制点.允,分别任南,:lE钢塔柱T2节段接缝处,采用牛腿强制对r11J座饭增设加密控制点,点位采用边角网,按罔家等三角测的精度施测,两点用于控制南,北0号块和l号块的厄索状态下的定位.第二步,在北塔N01,南塔sO1取f块梁(0号块)安装完成后,再在桥轴线_L建立4个Jll密平【面控制点,作为钢箱梁安装轴线控制的基点,4个控制点分别布设在南塔s0l的中心,南引桥10#墩砼梁面的侨轴线I,北塔N01的中心,北引桥24#墩砼梁面的桥轴线I1测站一分别在N0l,SO1梁段的顶板L,采用性制刈tft舰洲墩,后视点分别在引桥24#,10#墩混凝土箱梁顶商l,两墩都安装固定支座.4个加密点与原有控制点联闱观测并整体平差,以保证相邻点有较高的村I对精度为r保证南,北两侧的测站点对其后视点有良好的通视,个后视点强制对中观测墩的高度均在3m以高程控制网是在首纵控制j叫的础lJJjl密4个水准点,分别位于南,北钢索塔部的北侧阿和轲,北过渡墩上,其中位于钢索塔下部的加密点的商程是以钢套箱上的首级水准点为基准,采川t悬扎钢配合精密水准观测的方法测定的,北过渡墩的水准点采川精密三角高程跨河水准测量的方法歌高崔,另外,通过悬挂钢尺法把高程从NT01处弓l测到南过渡墩J-,观测成果已加入各种相应的改正数3钢箱梁施工测量技术根据钢箱粱安装胞If安,施I从边跨区段开始,到索塔处0号块区段,阿到悬肾j装段,最后在中跨合龙.为避免【j照,温度场刈钢箱梁的影响,钢箱粱的施工测量要在日落后4h的瘦进行,3.1边跨区段钢箱梁施工测量为了保证吊装施工过程中支架受力的合理性,采用南北对称吊装,因此安装梁段从位于辅助墩顶上的A17#梁开始,采取浮吊上下游方向停放,梁段直接吊装就位.在钢索塔T2接缝处加密点上设站观测测点坐标,对边跨梁段的中线进行控制.因辅助墩距过渡墩63ITI,水准观测视线长度不大,所以,就以过渡墩上加密水准点的高程为依据,用几何水准测量的方法测量边跨区各梁段上的测点高程.具体实施方法就是由粗定位到精定位,即每吊装一块区段,通过水准观测,先粗略调整梁段的高低和倾斜度,待区段上全部梁段吊装完成后,再用精密水准仪观测,逐段地精确调整梁段到位,使各梁段的测点高程和上下游对称测点的高差满足如表l所示的精度要求.3.20号块钢箱梁施工测量O号块钢箱梁采取顺桥向吊装,将0号块直接吊装到下横梁顶上的临时支墩上,采取同样的方法吊装两侧的A1;J1梁段至0号块支架上.0号块是整个桥钢箱梁的起始基准段,其轴线上的误差会随着梁段安装的前伸逐步放大,因此它的定位非常关键.在钢索塔T2接缝处加密点上设站观测测点坐标,对无索状态下0号块,A1,Jl梁段的中线进行控制,使桥位纵向桥轴线与墩中线定位符合设计要求.标高控制是以设置在南,北钢索塔下部北侧面的水准点为基准,用精密水准仪把钢箱梁顶面的标高调整到位,然后实行钢箱梁和临时支座垫石的预应力固定.3.3悬臂拼装区段钢箱梁施工测量悬臂段钢箱梁施工分两个工况控制:一是精匹配,二是斜拉索第二次张拉.以NO1,SOl梁段的顶板上加密点为测站点,北引桥24#,南引桥10#墩混凝土箱梁顶面上点为后视点,使用TCA2003全站仪(测角:0.5,测距:1mm+1ppm),以极坐标法直接测定轴线上测点坐标,对梁段平面位置进行控制.轴线上的测点位置,在紧靠梁段前端面的中轴线上,钢箱梁生产厂家打洋冲眼标出测点标志,供立反射镜用.在梁段顶板的锚定板边上,距梁198测绘与空间地理信息2012鼻段前端面750mm处,厂家焊上高20mm的测量柱,其突出的顶点,就作为高程测量的测点.梁段标高控制测量,使用s1型水准管式水准仪和3m铟瓦合金水准标尺,进行精密水准观测,测定各测点的高程.在一般情况下,施测标高和轴线偏差的梁段是当前安装梁段以及相邻的45个梁段,并定期对已安装完成的梁段进行通测,以使安装好的梁段线形顺畅.另外,由于钢索塔刚度偏小,在高程线形控制中,索力,标高和塔偏三者的关系比较复杂,国内又无先例可以借鉴,因此在钢箱梁定位测量的同时,必须对钢索塔的塔偏量进行测量,以确保钢索塔的线形成桥后符合设计要求.钢索塔偏位测量是在南,北两塔上,下游方向顶部,各预先安装了角反射棱镜,并检定了棱镜常数,分别于南岸JM05,北岸NT04控制点以高精度全站仪TCA2003极坐标法观测,获得索塔位移,扭转等形变特性参数.3.4中跨合龙测量为了保证合龙段安装能够顺利进行,首先进行南,北塔的水准联测和平面控制桥轴线的联测,水准连测南北符合差2.5mm,轴线闭合差1.8mm,满足合龙控制的要求.合龙前对已安装的所有梁段的线性和轴线进行精确测量,并在21#梁端配重水箱注入配重量所需的水后,进行36h前端梁段高程,相对高差,合龙口的伸缩量与扭转偏位测量,并同步测量大气温度和梁体温度.钢箱梁温度,斜拉索温度是由靠近梁段上所贴的温度型振弦式应变计直接读取,索力,索塔应力,钢箱梁应力也是由埋设的振弦式应变计直接读取数值后,再进行计算的.按照设计,监控要求的频率及工况进行测量,并根据相应的测量结果,由设计部门确定合龙段的精确配切长度和具体合龙时间.合龙段施工的准备工作完成后,选择一个温度变化不大的时间,将运梁船停靠在指定吊装位置,南北两侧的桥面吊机同时将合龙梁段吊起,并逐步放掉配重水箱中的水,在起吊过程中,分级起吊合龙段,通过测绳测量起吊长度,控制合龙段保持水平提升,合龙段起吊至距已安装好的钢箱梁1m高度左右,便停止起吊加上保险等待时机,并用TCA2003全站仪和精密水准仪进行合龙口全面观测.至桥面位置,将其与两端已安装的梁段临时连接.然后在适合温度下精确定位,最后进行全截面焊接.2005年5月20日21n,-J-Jl利完成合龙段施工测量工作.整桥梁段安装的线型观测结果如图2所示.实澍线型_=|llll_一?,/.一.!NB1助墩北塔主跨中心南塔南辅助l粱端图2钢箱梁成桥线型Fig.2Linetypeofthecompletedsteelboxgirder4结束语结合南京长江三桥钢箱梁施工,论述了大跨度钢索塔钢箱梁施工测量技术,结果表明钢箱梁安装所采用的测量技术与方法是科学,合理的,保证了桥型曲线与设计值基本一致,确保了大桥质量,为今后同类型桥梁的施工积累了宝贵的经验.参考文献:1戴永宁.南京长江第三大桥M.北京:人民交通出版社.2005.2李宗平.南京长江第三大桥钢箱梁安装技术J.施工技术,2008(5):111114.3吴栋材,谢建纲.大型斜拉桥施工测量M.北京:测绘出版社.1996.4蒋辉,陈振杰.苏通长江公路大桥精密跨江高程传递的数据处理J.南京建筑工程学院,2002(4):2026.5华锡生,黄腾.精密工程测量技术及应用M.南京:河海大学出版社,2002.6胡伍生,潘庆林,黄腾.土木工程施工测量手册M.北京:人民交通出版社,2005.【7张军,谢成远.斜拉桥施工监理M.北京:中国科学技术出版社,2005.编辑:宋丽茹(上接第195页)作的人工识别.充分利用SAR影像的优势,再结合光学影像,能够很大程度上完善横断地区的测绘工作.同时,不足之处也较多:由于SAR影像立体测图技术起步较晚,目前全世界用