空間三維變截面a形鋼箱主塔安裝測(cè)量定位技術(shù)(修改)

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1、空間三維變截面A形鋼箱索塔安裝測(cè)量定位技術(shù)陶立勇(中鐵上海局第一工程有限公司蕪湖241000)【摘要】：本文介紹了柳州雙擁大橋空間三維變截面A形鋼箱索塔安裝定位技術(shù)，索塔定位使用三維坐標(biāo)法測(cè)量,最大限度的通過坐標(biāo)修正設(shè)置預(yù)偏量和誤差反量來解決節(jié)段定位中遇到的較大偏差、變形，通過精度驗(yàn)算確定方法的可行性。該法投入少，實(shí)施容易，可操作性強(qiáng)。【關(guān)鍵詞】：三維變截面、索塔安裝、測(cè)量定位51.引言柳州雙擁大橋是國(guó)內(nèi)第一座單主攬懸索橋。主橋橋跨430m，設(shè)計(jì)雙向六車道。南北橋塔采用A形鋼箱索塔結(jié)構(gòu),塔柱在縱、橫橋向均為變寬，截面為三角形。南北橋塔塔頂高104.811m,A形塔柱

2、內(nèi)夾角18.0442°，設(shè)兩道橫梁，橋塔沿高度方向劃分15個(gè)節(jié)段如圖1所示，塔柱節(jié)段長(zhǎng)度3.5~6.5m；橋塔頂端設(shè)置索鞍。2.索塔定位策略南北兩岸索塔均是預(yù)制鋼箱節(jié)段，使用支架吊裝作業(yè)，考慮到索塔的定位條件，將造成立體交叉作業(yè)，給施工中的測(cè)量控制帶來一定困難，我們采用三維坐標(biāo)法施工測(cè)量，多設(shè)工作基點(diǎn)，可有效解決基準(zhǔn)點(diǎn)受支架遮擋和交叉作業(yè)帶來的干擾。圖1主塔示意圖在高層鋼結(jié)構(gòu)分段安裝過程中，隨著建筑層數(shù)的增高，建筑物的變形越來越大，以往我們把這些偏差當(dāng)作施工誤差來處理，構(gòu)筑物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果也是分開分析。雙擁大橋的索塔安裝過程中，我們建立動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體系，把實(shí)時(shí)變形

3、變成坐標(biāo)修正量，通過后節(jié)段的變形來消化偏差，并把最后節(jié)段作為標(biāo)高調(diào)整節(jié)，從而保證主塔線形最近似設(shè)計(jì)值。具體操作步驟如下：1)以主橋順橋向?yàn)閤軸，橫橋向?yàn)閥軸，建立本橋獨(dú)立的施工坐標(biāo)系。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算各塔柱節(jié)段的理論放樣坐標(biāo)，如圖2;理論坐標(biāo)的計(jì)算不考慮任何內(nèi)外界因素影響；2)監(jiān)測(cè)索塔在安裝過程中因受力不均、焊接、定位誤差產(chǎn)生的非均勻變形，采集變形數(shù)據(jù)，并驗(yàn)證上節(jié)段的預(yù)偏量是否合理，若產(chǎn)生預(yù)測(cè)以外的小變形可分析原因再次修改預(yù)偏量，若產(chǎn)生較大變形需改變施工方案；3）根據(jù)動(dòng)態(tài)安裝過程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確立預(yù)偏量；4)驗(yàn)收索塔節(jié)段實(shí)物，根據(jù)實(shí)際尺寸標(biāo)記測(cè)量點(diǎn)。3.建筑限差與測(cè)

4、量誤差分析5設(shè)計(jì)對(duì)索塔提出了高標(biāo)準(zhǔn)，其中高程、傾斜度為H/3000(H為塔高)，其它尺寸＜1/2000。工程建筑物的建筑限差是指建筑物竣工后實(shí)際位置相對(duì)與設(shè)計(jì)位置的極限偏差，設(shè)其為，并認(rèn)為他是建筑物放樣點(diǎn)偏離其設(shè)計(jì)位置的容許誤差的兩倍（這樣理解偏于安全），一般容許誤差為兩倍點(diǎn)位中誤差，即（1）本橋理論最大極限偏差為25mm,由此得=6.3mm。圖2索塔節(jié)段三維圖根據(jù)三維坐標(biāo)法原理，由誤差傳播定律則可推導(dǎo)放樣點(diǎn)平面點(diǎn)位精度,放樣點(diǎn)高程點(diǎn)位精度的公式：（2）（3）式中是觀測(cè)邊長(zhǎng)，是平距，a、b是測(cè)距標(biāo)稱精度的固定誤差與比例誤差。與是儀器高和覘標(biāo)高的量測(cè)誤差。是施工控制點(diǎn)

5、點(diǎn)位中誤差，是代表對(duì)中誤差，代表點(diǎn)位標(biāo)定誤差。保證儀器垂直角，，=1+1.5*S,=±1mm，=±1mm，=180m,=±1mm。根據(jù)上式可得=±0.96mm，=±1.86mm，=±1.78mm。根據(jù)以上結(jié)果可得出三維坐標(biāo)法可滿足施工要求，放樣點(diǎn)距控制點(diǎn)愈遠(yuǎn)，、愈大，垂直角愈大、放樣點(diǎn)點(diǎn)位中誤差也隨之增大。4.確定測(cè)量定位方案大橋控制網(wǎng)分兩級(jí)布設(shè)，首級(jí)控制網(wǎng)使用GPS兩岸聯(lián)測(cè)，滿足C級(jí)GPS測(cè)量作業(yè)的基本技術(shù)要求；次級(jí)網(wǎng)使用全站儀加密，建立局部施工控制網(wǎng)如圖3，該網(wǎng)一方面是施工測(cè)量的依據(jù)；另一方面還可以作為索塔在施工過程中受外界環(huán)境因素(如風(fēng)、溫度、荷載等)作用下的

6、扭轉(zhuǎn)變形、沉降形變監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)網(wǎng)。由于受地形限制局部控制網(wǎng)網(wǎng)形較弱，我們采用符合導(dǎo)線形式嚴(yán)密平差。建立條件方程組進(jìn)行平差：5（4）得出的局域網(wǎng)平差結(jié)果如下：平面控制網(wǎng)等級(jí)：城市一級(jí)，驗(yàn)前單位權(quán)中誤差：5.00(s)已知坐標(biāo)點(diǎn)個(gè)數(shù)：4未知坐標(biāo)點(diǎn)個(gè)數(shù)：5未知邊數(shù)：6最大點(diǎn)位誤差[JM4]=0.0013(m)最小點(diǎn)位誤差[JM1]=0.0007(m)平均點(diǎn)位誤差=0.0010(m)最大點(diǎn)間誤差=0.0016(m)圖3局部控制網(wǎng)示意圖最大邊長(zhǎng)比例誤差=236592平面網(wǎng)驗(yàn)后單位權(quán)中誤差=1.32(s)平差結(jié)果證實(shí)網(wǎng)形合理，測(cè)量誤差小，結(jié)果可用?，F(xiàn)場(chǎng)定位前，根據(jù)修正參數(shù)計(jì)算節(jié)段

7、的理論坐標(biāo)，定位時(shí)在基準(zhǔn)點(diǎn)架設(shè)儀器觀測(cè)定位點(diǎn)，把實(shí)測(cè)坐標(biāo)與理論坐標(biāo)對(duì)比算出偏移量，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工人員調(diào)節(jié)節(jié)段至設(shè)計(jì)位置上，定位完成后用鋼尺和測(cè)傾儀測(cè)量節(jié)段的傾斜度，以保證定位點(diǎn)準(zhǔn)確無(wú)誤。5.安裝誤差與變形監(jiān)測(cè)節(jié)段在安裝過程中無(wú)法做到零對(duì)接，必然產(chǎn)生安裝誤差。在下一節(jié)段吊裝前，必須監(jiān)測(cè)上一節(jié)段，得出節(jié)段偏差。首節(jié)段無(wú)需設(shè)坐標(biāo)修正量。塔柱節(jié)段安裝完成后偏差主要有，定位誤差、焊接變形，重力變形。重力變形在預(yù)偏量中已加入改正，這里的變形主要是前兩者。變形監(jiān)測(cè)的方法有很多這里不再一一敘述，只簡(jiǎn)要概述本橋的數(shù)據(jù)處理方法的選定，本橋由于處在施工階段，承臺(tái)尚在圍堰中，無(wú)河水沖刷。