1引言
西堠门大桥主桥位于浙江省舟山市定海区金塘镇三潭。其为跨径1650m的特大型悬索桥,跨径为目前“中国第一、世界第二"。为方便西堠门大桥悬索桥南引桥施工测量需要,在大桥独立坐标系的基础上,建立了大桥轴线坐标系统[1]。桥轴系以西堠门大桥北塔基础中心为起算点(2000,0);北塔中心指向南塔中心方向为坐标纵向(即X方向),其方位角为0°;由左幅指向右幅方向为坐%标横向(即Y方向);测边长度归算面为黄海高程系±0m平面。
2测量技术应用
2.1箱梁施工测量
南引桥桥面纵坡为2.5%,自ZK23+245.031进入桥面竖曲线,竖曲线半径为25000m。平曲线ZK22+997.169~ZK23+147.169范围为缓和曲线段,后接圆半径为1250m(沿路线前进方向右转曲线)左幅桥于ZK23+072.169~ZK23+132+l69之间,桥面横坡由标准横坡2%渐变为,由单幅箱梁绕桥面设计高程点旋转而成,右幅桥面横坡由箱梁整体倾斜而成。南引桥箱梁的施工测量主要包括:钢筋绑扎模板立模放样测量、预应力管道的定位测量、箱梁预埋件定位测量、竣工测量等。箱梁施测量主要作业内容平面位置、各部标高、倾角尺寸等,在施工前应反复核查,仔细测量,确保箱梁位置准确无误。在施工放样前进行箱梁坐标推算,根据设计,其过程如下:Ⅰ.直线段:图根据图l中的几何关系可得:Xl=X2-3650+22997.169-22968.589;Y1=L1-1.20+0.14×i%+1.20×cos(arctan(i%));Y2=L1-1.20+0.14×i%-11×cos(arctan(i%));(其中i%为桥面横坡)II.缓和曲线段:其中:i%为桥面横坡,从桥梁中心线至两侧向下为正、向上为负;H1~H9为各对应点高程。
2.2钢筋绑扎、模板立模放样
I.立模完毕进行模板检查调整验收时,采用全站仪三维坐标法测出轴线点轮廓点的三维坐标,与设计值进行比较,求出其差值,进行模板调整,直至差值在规定限差内。[3]II.用几何水准测量法测定模板高程,并调整至合格。Ⅲ.外业测量放样完成后,编制相应的测量成果报告单,报监理工程师复核验收。Ⅳ.混凝土浇筑后的模板竣工测量同样采用全站仪三维坐标法。2.1.2箱梁预埋件定位测量南引桥箱梁预埋件定位测量以轴线法为主,全站仪三维坐标法为辅,在浇筑混凝土时精确定位,准确埋设,保证预埋件安装就位。2.1.3高程放样箱梁的高程放样,以全站仪三角高程测量为主[3],几何水准高程作检核。2.1.4竣工测量混凝土浇筑后的竣工测量同样采用全站仪三维坐标法。2.1.5测量成果处理认真记录外业测量原始数据,将源数据输入计算机,建立空间数据库,并以图表的形式输出测量成果,信息共享,以便相关部门调用、查询。每幅箱梁断面设置3个控制点,顺桥向每3m利用全站仪和水准仪进行标高放样,连接形成标高基准带,浇筑30cm宽混凝土基准带,然后调平层通过振捣整平机实现全断面标高[4]的控制。
2.3索塔施工测量
索塔为塔柱横梁组成的门式框架结构。塔柱为普通钢筋混凝土结构,横梁为预应力混凝士结构。索塔主要承受索鞍传下的垂直荷载及风荷载、温度荷载所产生的顺桥向和横桥向水平荷载。索塔设两个塔柱和三道横梁。塔柱为钢筋混凝土箱行截面。塔底设计高程为22.000m,塔顶设计高程为233.286m,索塔高度为211.286m,桥面以上高度为175.611m。根据主缆间距及加紧梁宽度,索塔两塔柱横桥向内倾,倾斜率为1/68.711。塔柱截面尺寸布置如下:上塔柱为等截面8.5m(顺桥向)×6.5m(横桥向);中塔柱自中横梁开始线形变化至67.000m,辅助截面尺寸为9.0m(顺桥向)×8.0m(横桥向);而后线形变化至塔底截面,平面尺寸为12.0m(顺桥向)×11.0m(横桥向);其中标高59.500m(距塔底37.5m)以上15m高度范阁内,截面尺寸按圆弧变化,塔柱截面四角作等边0.7m的凹缺处理。索塔外型设计结构见图2-4。在施工放样应先计算放样数据,倾斜段可根据倾斜度计算出相应坐标值,先计算塔底第一层坐标值,然后根据高程的增加计算不同高程的坐标值,横梁的计算办法是根据几何关系推导。为了施工方便只需计算出施工设计所需的每个截断面的坐标值即可,圆曲线段坐标计算过程如下:
2.4塔柱施工测量
塔柱施工放样的主要内容包括:塔柱、横梁钢筋绑扎、模板的立模放样、模板检查验收、混凝土浇筑后的竣工测量。现场放样之前,根据设计图纸,计算出各高程面轴线点、轮廓点的放样数据,同时根据设计单位提供的数据设置塔柱每一个节段施工时的预偏值。结合现场情况,以全站仪三维坐标法为主进行放样。全站仪布设于地面控制点,另一控制点作为后视方向,并用不同的点进行校核。(1)三维坐标法放样每次立模完毕进行检查验收时,用全站仪在地面控制点上测出轮廓点的三维坐标,与设计值进行比较,求出差值,并且进行模板调整,直至差值在规定限差内;对于不能直接测定的轮廓点,可根据已测定的点和它们之间的相对关系,用边长交会法测定。用三角高程测量法测定多轮廓点的高程,并调整至合格位置;混凝土浇筑后进行测量,采用按模板验收的方法进行操作。在外业完成后,应编制相应的成果报验单,并报验监理验收。(2)施测时间为了克服大气、日照等外界条件对塔柱各部位和各构件的施工测量和施工放样的影响,测量作业应选择在较为稳定、塔柱受日照变化影响较小的时间内进行。
2.5主塔沉降、位移、摆动观测
随着荷载增加,基础沉降、混凝土弹性压缩、收缩徐变及日照等影响,索塔在竖向和水平方向会产生一定的变形,故在施工过程中监测索塔的相对及绝对沉降和水平位移,以能确切反映索塔实际变形程度或变形趋势,确保塔柱平面位置正确。根据设计要求,在承台四周设置永久沉降观测点,采用全战仪三维坐标法结合精密水准仪对主塔沉降、水平位移等进行二等垂直位移变形监测和四等水平位移变形监测。以大桥首级控制点作为观测基准点,以第一次观测成果作为基准值,根据每次观测值与基准值比较,即可得出主塔绝对沉降、位移值。变形观测点的高程中误差为±0.5mm,绘制主塔沉降、位移图。以便给主塔施工,塔柱预偏提供参考数据[6]。
3结论
测量技术[7]是一项严肃的,不可或缺的工作。它的结果将直接影响到桥梁的施工[8]、运营、安全,起着重要的保障作用,而且要求监测人员必须具有高度的责任心,并且要及时对测量结果存档。测量技术不仅对于地质、建筑结构、工程力学都需要有一定的了解,这对整个沉降观测点位的选取、布设、建设物沉降变形的分析很重要。综上所述,今昔测量技术对桥梁施工分析不论是从工作效率还是从精度方面都是可取的。为了保证施工进度的平顺性和整体性,采用先进的测量技术相比传统的测量方法,具有质量可靠、施工工期短、承载力高、造价经济、监理方便等优点。在今后的大型桥梁建设中将会发挥越来越大的作用。
作者:冯超 李孝文 单位:陕西能源职业技术学院地质测量系
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