上承式劲性钢管拱肋吊装线形控制测量技术

上承式劲性钢管拱肋吊装线形控制测量技术摘要：介绍了XX铁路XX大桥上承式劲性钢管拱肋节段吊装控制测量和线形控制测量，并重点阐述了拱肋节段吊装前反射片装置设计、反射片设计坐标坐标转换，以及钢管拱肋节段吊装过程中空间三维定位测量及线形控制。1工程概况XX铁路XX大桥位于湖北省XX市XX区境内，跨越桥边填和土城乡分界沟谷XX，与XX成80°角斜交。中心里程为Dk27+722.98，全长252.3m，是新建铁路XX至万州线控制工程。桥跨组合为1-24m的后张梁+1-178m的上承式拱桥+1-32m的后张梁。主跨采用1-178m的上承式劲性钢管砼拱，拱轴线为悬链线，拱轴系数2.814，矢跨比1/4.5（矢高39.556m）。本桥采用了裸拱合拢相对较容易的劲性骨架砼拱圈方案。主拱由两分离式拱肋及连接拱肋的横撑构成，拱肋呈提篮式布置，拱顶处两拱肋中心距为5.5m，两拱肋外缘间距8.0m；拱脚处拱肋中心距加宽至12.5m，两拱肋外缘间距15m。因此拱肋呈倾斜布置，拱顶内倾3.5m，其倾角为5.057°。图1-1XX大桥立面平面图XX大桥钢管拱肋节段吊装定位是直接关系到钢管拱肋合龙线形控制成败的关键，同时也是XX大桥的又一控制重难点阶段控制性工程，在此重点对钢管拱肋节段吊装控制测量模型和线形控制方案作一介绍，供同仁们参考。2构思钢管拱肋吊装线形控制测量2.1钢管拱肋各节段轴线、里程和高程控制首先：将钢管拱肋同一截面左右肋上弦ф426主弦管外侧设计A、B两个观测点，并安装反射片测量装置；将拱肋与设计线形联测，通过计算机CAD坐标系转换处理得到观测点的设计坐标，在计算出观测点的设计里程和设计高程。其次：在拱肋加工时，将每个节段都进行了中轴线放样，并打上油漆；另外在ф203横撑的轴线点上设置安装反射片C点，其主要作用是在吊装定位时对拱肋轴线控制。最后：通过A、B两点来调整控制拱肋到设计里程和设计高程，同时观测C点来调整拱肋轴线，当该节段拱肋的里程、高程和轴线调整到设计值时，用扣索（钢绞线）固定钢管拱肋，从而达到拱肋吊装线形定位目的。固定拱肋的模型如图2-1所示。主扣索固定拱肋里程、标高模型图2-1扣索（侧抗风）固定拱肋轴线2.2观测点反射片装置的设置XX大桥钢管拱肋分为11个节段独立加工，每个节段要设计3个反射片观测点，为了精确定位XX两岸拱肋拱脚的轴线，因此Ⅰ、Ⅵ节段各需要多加设2观测点，所以控制整个拱肋11节段线形一共需要37个观测点。根据下图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ节段为例，进行坐标转换计算说明（A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2），将XX大桥坐标系坐标与拱肋场地加工独立坐标系的坐标转换，即大坐标转换为小坐标，将转换过的小坐标在拱肋立拼的时候用全站仪放出这些观测点。在节段吊装时将这些点的坐标还原为大坐标，从而实现拱肋定位线形控制。一、坐标正反算原理坐标转换的方式很多，但他们都有遵循共同的原则，即都是通过坐标正反算来实现的坐标转换的。下面我们简单介绍下坐标正反算原理。絮1孙、方位角权坐标方位励角又称之义为方向角望。在平面贝坐标系范酷围内，以心平缸行方X抬轴的方向控为基准方刘向，于某察一边的一室个端点，拥从基准方渐向顺时针养转至该边明的水平角堆（犯0袍°牙～违360阿°劣）称为坐率标方位角绍（简称方梨位角）。党由于在统铅一高斯投劝影带河中沫X胞轴是唯一剪的，因此迟平行依于祝X樱轴的方向锹是相互平道行的。如纸图浊2-齿2蓄所示，怒，羞皇贞贺治讯维吃图洲2-2就奶正反算坐敲标方位角阁与坐标增咳量的关系将称涨为记1-怒2减两点间偶（芽1-盏2妇边）的正膨、反坐标狼方位角，夫并且两者顾间存在着旱下列关系痒：多进桶旷惊损问滚薪（怀6-炉1匙）谦两点间连孩线的坐标汤方位角与再坐标增量搭之间存在港下列关系敬：妹免彼拒诊榴膜但命笛（挠6-桑2拘）希2千、极坐标浅化为直角足坐标（坐矩标正算）软图看2-3伐研直角坐标晒表示和极众坐标表示融圈嫁极坐标化职为直角坐你标又称坐愧标正算，茄即已知两佛点间的边寸长和坐标扁方位角，栗计算两点要间的坐标康增量：如建图帽2-屈3拉所示。槐蛋限浇授葵孟酬（恢6-冻3返）部根据上式滤计咳算樱锦坐标增量导时途，查si忠n押和劣co泊s乒函数值随华着谷角所在的滑象限而有徒正、负之滋分，因此充算得的坐胆标增量也枯同样有正蝶、负号。兔坐标增量仔的正负号池如伪表爸6-醋1女所示。秃蕉词伞表涝6-1众锦丹前欲雀驱躲坐标增量式的正负号饱象限反方向角首（奉°宋）盾sina卵cosa醋△毯x愚△销y步Ⅰ我0著～陶90轿+韵+间+垦+我Ⅱ辱9掉0组～渴180弯-励+酒-建+题Ⅲ酸18丑0径～机270匀-蹦-梅-牙-换Ⅳ倾27缸0嘴～奏360储+仇-冷+识-巨3慕、直角坐挎标为极坐叼标化（坐耐标反算）辛直角坐标江化为极坐幸标又称坐绕标反算，待已知两点封间坐标增间量，计算扩两点间的前边长及坐倒标方位角乒。螺应抓劲煌存鄙（倒6-枪4武）怎铁束添荡见赴尼伤妈泻（开6-融5敢）盒X毅X坑大桥坐标身系与拱肋扎加工立拼替场地独立础坐标系转云换酷图浆2-4锄骆新旧坐标定系原点平傻移转换坐检标系爽随着电子染计算机的顶发展，在永这里通过线计算传机才auto老CA丹D僻绘图软件瘦转换大桥馆坐标系的屋方法来实天现的（而图枯2-械4圆所示）。慧当实现了弦原大桥坐庆标系与独匙立小坐标庄平移坐标骗原点坐标东系转换，押但是在放妈样拱肋观滥测点是在不拱肋立拼挎调整完成祸后进行的拼，在这里采进行对丧比帮6-帜4镰图旬与厕6-巴5油图，可分扮析得出：氏第一次坐倡标原点平绒移转换，铅是在拱肋芒整个模型隙下转换的甜，由于现郊场加工场凤地有限，教每一次立帽拼线形调猫整是在连丰续三个节夸段实现的满，而立拼武胎架与原闲拱肋有一揉个夹抄角泥α画（可以通鸟过桐CA香D画求预取输α嫂），同时搏要在拱肋淘立拼时完完成对节段渗拱肋观测舌点放样，阴因此不能慨在第一次东平移坐标向原点后直典接量取设令计观测点宜的新坐标纵值进行放垂样，必须恨要进行第枕二次坐标漏系旋盘转子α努角。具体坏转换步骤粥如下：阴1清、的在拖CA叫D田拱肋电子能版图原大逗桥坐标系占上选择设俩计好观测大点剖，逆Ⅰ膛左躲、反Ⅰ慈右谨、周Ⅱ辈左贸、涝Ⅱ裂右怕、严Ⅲ洲左虾、望Ⅲ召右壁…仁…奋，同时挡在蛇CA洞D锅图上量取拳每个观测策点的设计季坐标，并乘用几何关膀系计算出昌每个观测顷点的里程描和高程。幻2姜、在拱肋辟设计线形穿电子卧版蜓CA决D盏上，找到酷拱肋轴线晌中心点榴（牵x抖，轨y谢，检z腹），同时弟在原坐标妨系中找到棕坐标原点脑O萄（仅x马，田y悬，亲z把）。吵3郊、在原坐茅标系中输束入命脂令度UC召S恼，按回车败键后，售在斤CA胶D脾命令框中期选炉择倡“蓄移浓动渐”舍或圆“偿M柜”清选项，将茅原大桥坐阵标系的原亏点跟O番点移动到掀拱肋轴线肝中心点，沟就这样实茫现了两个分旧新坐标午系的平移缝转换（简草称第一次庙转换）。气A旅恒雷第一次坐架标原点平助移后的坐谣标系叛漆B健面坐标系旋封转杏α假角后的新晓坐标系盾图曾2-染5叛旋转坐标辜系类4巨、第一次而坐标原点丢平移后的台坐标系如岛图咏2-5均A坦图所示，纺而拱肋加详工立拼胎倦架如瞧图廉6-追6袭（汇a商）所示，哥不难得出蚊这两个坐添标系间存利在一个差峰值郊α闪角（争用购CA默D拆可以直接调量取）。兴因此只要成将续6-5竖A漂图坐标系泊旋冬转盏α咬角，即可琴以得到我忘们需要的坦坐标系。退如里图番2-5壳B佣图所示。冲5堵、换在灾CA疾D弦新坐标系寺图上量取另每个观测成点新坐标搬（找x摊，原y股，壮z则）。福三、测量盲放样拱肋砌吊装线形淘观测点兼首先通过钞坐标转换足后吓在妇CA陕D础上直接量猪取坐标值哲，伴用撤TC80孔2仪全站仪对透立拼胎架汁上拱肋的软观测点放跳样，如第图迈2-咬6爪所示。步记胆笛（恳a水）谁咱侧面扬图庸萌季外堵部支陶耀信（滔b逮）平面图耕图示2-任6危拱肋吊装不线形观测分点布设图截赤晃四、观测镜点反射装告置的加工擦安装邮A革逆拱肋吊装兵线形定位职后模镰型辣树抵观您B疲框拱肋立拼没反射片加兵工模型率图驾2-炸7周反射片安蜡装模型烧1米、反射片急的安装主横要考虑的剂，是在吊叫装线形定访位后反射碰片铅垂于腊观测点，显从而保证博拱肋线形托的里程和陕高程以及悄轴线与设研计基本稳氧合。反射渡片安装模拨型如暖图蛇2-沾7迫所示。逐图稠2-8纷蛇已安装好莲反射装置瑞的主弦洽管虹朵挖赖劝表称图留2-慕9杰反射装置为上的反射妨片称2子、反射装沈置瓣是监8.8×娘8.8×绘15c柴m曲的角钢和瓣一张全站欢仪反射片性组成，为济了是所有浴观测点的主反射镜片脱高度一致姨，统一模取耻10c蹦m慌高度位置方安装反射真片。如眯图棵2-酸8龄、胞2-喘9蒙所示。愿3正拱肋吊装另定位及线的形控制拆在拱肋立贫拼加工制宇作完成，红验收合格著出厂后，返就开始钢哗管拱肋节丙段吊装。雨在吊装设锁备上我们掘采用特种例揽索吊，锯保证吊装篇的质量。迎在吊装过闲程中我们台主要控制削每节拱肋陆的标高、错里程和轴苏线，但在爆我们整个狠拱肋线形辟控制成功要的关键还项在于拱珠脚定Ⅰ雁、拍Ⅵ导和拱撞顶约Ⅺ移合龙段；监拱掩脚慈Ⅰ旨、锻Ⅵ惧节段是拱锄肋轴线的蜘起始段，利而拱雷顶睬Ⅺ块是合龙段住直接关系互到拱肋合魄龙精度，再因此这三话个节段是羊的线形控喊制是整个隙拱肋的重势中之重。狠图枣3-犯1螺钢管拱肋编合龙后线剖形控制模铅型拼3.1算菠拱作脚国Ⅰ摩、绸Ⅵ腊节段吊装殃定位浆图河3-秘2认拱肋吊装荣模型队当拱肋吊便装至拱座绵时将与拱赛座习8咳根预埋钢荡管对接插还入其中（倦如陵图亚3-做2私所示。）惧，当拱肋即插入预埋辣钢管后，第开始进行磨拱肋的里周程、轴线但和标高测港量定位及焰微调。巷1假、拱肋的氧拱脚定位丈退茅当拱肋吊滥装初步就讯位，在近在然X碌X努侧拱座中复心（里坊程显L=62汁5.15霞0抬）架设全灯站仪测量表拱脚观测滤点，得出筹拱脚观测想点的三维姓坐标谦（藏x屿、光y永、饺z蚂），测点往的实际里述程塑L滴，距轴线浓距护离援D夹，通过高旅程陶Z手和里慰程警L据以及观测丙点距中轴根线的距芳离吵D剑，进行调石整。当拱会肋拱脚部壶分调整与舰设计值一式样时用钢紧板插如预唇埋钢管内鹅用电焊将惹其拱肋的据拱脚部分膨固定，同损时拉上主吊扣绳和侧束抗风。如奥图怒3-征3电所示。何a芹晌侧面旦图汉府垒据防沙坊悦b方索平面图式图惠3-3毯柱明拱肋拱脚成的轴线和兄标高调整再定位测量比2券、节段拱敏肋的拱顶示定位来拱肋拱脚络定位完成争后，紧接孩着是控制晌节段拱肋都的拱顶轴皇线和高程介。将全站搭仪置鸦于垃YC-任1制控制点进连行观轧测逼A局、纺B制、证C认三个观测蓬点起，单A坝、狱C者两点主要侄是控制拱许肋拱顶左菜右肋的高猪程。高程跟调整主要胆是通过伸纷缩钢绞线式上的千斤钱顶，主扣词绳的长短期是由千斤鹊顶的伸缩判来调节的惩，从而完例成拱肋的倦高程调整桶。当观测漏点的高程雪与设计高尤程误差甘为嘱±2m溜m醋内时，将胆锁定张拉逝主扣绳钢梢绞线的千泼斤顶夹片典。在进行兆观眨测坡B柿点，测蓝出拍B诚点与轴线朋的差血值皂D蒸，通过调庙节拱肋两纱侧的侧抗少风来调整职拱肋轴线钉，街当蜜D赢值背在抢±1m着m照时锁定侧穿抗风。由薯于拱肋定产位精度要梢求很高，缺这样调整且是个反复廉的过程，师当高程调乖节好高程啄再观测轴姑线就可能资偏了，当霜轴线调整匹好后，拱验肋的高程劫又变了，毯因此这样窝拱肋的轴割线和高程珍调整是个答反复的过县程。如于图听3-海4狮所示。洪狮哑神歌送A表续侧面耳图浑峡亮深桃唱伶B葛救平面汤图饥睬图同3-稳4你节段拱肋险拱顶的轴妻线和标高缩定位测量蜂及微调赠3够、吊装第丈二节段（事以后的每厦个节段吊通装时）和缓第一节段秒调整过程矩与方法都业是一样，什只是在节派段与节段冤间连接处写用法兰盘影高强螺栓候连接过程亿。如芹图请3-撇5婆所示。圈A绞杯侧面将图吐窜伟咏车诸旧B斗涨平面图串图诞3-5呼至第纠2纲节段以后艇的吊装线贿形控制模露型肢3.片2驻拱肋的合驼龙段吊装丸定位替一、拱肋展合龙前的甩准备糟1杠、连续观旅测仍1泊～怒1物0榆各节段观块测点的里虹程和高程塌以及两侧吴悬臂拱肋秒的轴线情董况，总结饺分析测量眼数据，如刃果发现