自锚式悬索桥钢主梁精确定位测量控制技术

张 金 强， 钟 波

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

自锚式悬索桥具有建设周期短、桥梁造型美观等优点，为常用桥型。但自锚式悬索桥钢主梁安装定位施工技术复杂，受温度、焊接变形影响大，对测量控制技术要求高。为保证成桥线形和结构安全，必须对测量方案进行比选，在测量控制技术上进行优化。笔者以云龙湾大桥钢主梁定位安装测量控制方案的选取为例进行了阐述。

云龙湾大桥为锦江生态整治项目跨越锦江的两座桥梁之一，主要衔接益州大道锦江南北两岸。根据通航和行洪部门要求，主桥一跨跨越锦江水面，孔跨布置为(30+80+205+80+30)m双塔自锚式悬索桥。主桥主梁为纵横梁钢结构体系，梁高3.5 m，标准段全宽48.5 m，桥塔处梁体宽54.6 m。梁体主要材质为Q345D，主要结构为主纵梁(箱型梁)、普通中横梁、端横梁、锚固横梁、塔桥结合处中横梁组成的纵横向梁格体系。桥面横坡通过梁体结构实现(即通过腹板高度变化实现)，以保持底板水平。

2 钢主梁安装定位测量控制技术具有的特点

(1)测量精度要求高：大跨度自锚式悬索桥钢主梁安装定位要求高，施工定位误差要求在5 mm以内。

(2)施工控制难度大：全桥主梁分为27个节段进行拼装，各节段纵横梁及桥面板由于运输和吊装等原因又划分为数段，其结构形式复杂，受焊接变形和温度影响大，需要在定位安装时考虑焊接变形的影响，以及在现场放样时对温度进行修正[1]。

(3)测量环境因素影响大:由于钢主梁的安装定位施工安排在夏季，受温度的影响大，测量工作只能安排在夜间温度较低且稳定时展开，测量条件较差。

3 主梁安装定位控制网的布置

平面、高程控制网的布置和精确测设是确保桥梁钢主梁按照施工监控要求、高精度进行定位的控制依据，为主梁在施工完成后能达到设计线性提供有力的保障。故有必要对测量控制网进行优化布置和精确测设。

3.1 精密控制网具有的特点

(1)控制范围小，控制点的密度较大且精度要求高。

(2)控制点使用频繁，周边障碍物多且存在视线落差。

(3)点位布置在施工红线内且周边活动干扰较大。

3.2 测量控制网的测设

(1)布设控制网时，布设的控制点位应考虑到现场施工方法和现场场地的布置情况，以确保测量控制点保护和通视。控制网点位情况见图1。

图1 控制网平面图

(2)平面控制网以三角形建立边角网控制，以Y3、Y4为基线作为起算点，沿途测设控制点并进行复核计算，以保证网形结构的精度满足规范要求[2]。

(3)高程控制网与平面网点重合布设，以Y3、Y4为起算点，构成闭合水准路线，按国家三等水准测量规范要求施测[3]。

(4)为确保后续钢主梁施工全过程的定位控制，在测量控制网沿途增设了加密控制点JM1和JM2，以避免控制点位不通视及球气差改正等不利条件[4]。

(5)控制点位使用频繁且施工干扰大。为避免控制点位位移沉降变化对安装测量产生影响，应定期对控制网进行复测——以首级控制网进行引测复核。

4 钢主梁测量控制技术方案

4.1 钢主梁安装定位特点

根据设计要求和云龙湾大桥自身特点，该桥的施工采用先梁后缆的施工工艺。桥梁钢主梁的安装：主跨采用拖拉滑移，边辅跨采用原位吊装，两种方案结合施工。

考虑到实际生产、运输和安装方案，全桥钢梁的安装纵向划分为27大节段，横向划分为主纵梁节段(含悬挑臂)和3个横梁段；端横梁、中横梁横向划分为3个节段；全桥共计141个节段；横梁面板纵向分段按设计图纸划分，横向划分为10个面板单位，现场进行散装，安装的先后顺序为主纵梁单元(挑臂单元)、横梁单元及面板单元。

4.2 钢梁测量实施方案

(1)钢梁测量控制点的布置。根据钢梁拼装特点，为保证主梁在成桥状态下能满足精度要求，取吊索轴心线上的吊点和大里程梁段距离节段纵向边缘50 cm的点位处为定位控制点(图2)，ZL24在支架上的纵向位置以DD24-1、DF24-2为控制点进行纵向定位。

图2 节段控制点位图

钢主梁在厂内组装后，通过精密仪器用极坐标放出钢梁顶板4个定位控制点，用钢尖冲击成丸坑，油漆涂刷防腐后作为测量样冲标识点，并将测量标识点的实际坐标反馈到现场，在现场根据实际标识点坐标修改并进行主梁的安装定位。

(2)钢梁的现场测量。

① 钢梁在制造、安装过程中，各单元构件与设计尺寸可能会出现偏差，为确保现场散拼梁段与整节段的顺利拼装，拼装前，必须对现场已安装的散拼节段与整节段各桁之间的纵向、横向、竖向尺寸、同位孔偏差、主纵梁垂直度及桥面预拼拱度进行精密测量，收集好数据作为后续梁段调整的基础数据[5]。

②钢梁拼装过程中，在钢梁拼装平台上使用全站仪放出桥梁中心线及梁边线，用油漆做好测量标识线，用尼龙线栓住测量标识线并拉直作为钢梁拼装参考线。胎架上用水准仪放出梁底高程，控制好支架的相对高度，形成钢梁的坡度线形。

③主纵梁吊装就位时，利用钢梁拼装前施放的测量标识线进行安装就位，利用厂内做好的测量标识点进行现场实测调整。由于钢结构受温度和焊接变形等因素的影响较大，故控制点的坐标需要对温度和焊接变形进行考虑。参考焊接工艺报告，纵向主纵梁节段与节段之间预留了4 mm的焊接收缩缝，横向主纵梁往两侧偏移5 mm的焊接收缩量[6]。待梁段确定测量定位后，应在节段与节段间进行码板连接，同时将测量标识点的数据收集后作为基础数据。

④主纵梁各节段焊接完成、待钢梁变形稳定后，再次用全站仪收集测量标识点坐标，并将其与先前的基础数据进行对比，分析焊缝收缩量及结构形变量是否在理论值范围内，亦可借鉴该数据偏差预推下一节段的预留量。

5 结 语

笔者以云龙湾大桥主梁钢结构安装定位测量控制技术的实施为例对桥面设计线形进行了分析，结果表明：该项目所采用的测量方案设计合理，可操作性强，按照该方案顺利完成了钢主梁的安装定位，保证了工程质量和施工进度。文中介绍的测量控制方法对大跨度自锚式悬索桥主梁定位具有较大的参考价值。