小半径曲线斜拉桥拉索索管安装测量定位方法

　　【关键词】斜拉桥；施工测量；精度

　　

 

　　岭南高速公路祝庄互通式立交CK0+816.45匝道桥第二联位于半径为150米的平曲线内，起点桩号为CK0+742.866，终点桩号为CK0+868.330，全长为：125.464米，该桥桥跨组成为：（61.72+63.744）米。桥梁上

部为独塔斜拉桥，索塔采用外塔柱外偏8度的H型索塔，塔柱为矩形断面，横向宽2.8米，纵向宽3.5米。桥面总宽12.3米，斜拉索14对共28根。

 

 

　　由于该斜拉桥位于小半径曲线上，斜拉索的空间位置与直线斜拉桥的斜拉索空间位置相比要复杂得多，且拉索间不存在相互的定位参考数据。在拉索导管的安装过程中，其测量定位相对更加困难，必须采用单根定位的

方法，它和大部分直线斜拉桥索管定位方法相比，工作量大且易出现较大偏差。

 

　　施工测量中，在互通区测量控制网的基础上，针对索塔及拉索导管的安装建立了专门的局部坐标控制网。同时根据测量仪器设备的性能，采用全站仪三维坐标测量定位方法，其基本原理如下：

 

　　测量出水平距离、水平角和竖直角，仪器自动计算并显示出三维坐标。即用极坐标和三角高程方法放样三维坐标。现具体介绍如下：

 

　　2.1 仪器的选用

 

　　为了保证测量放样的精度，专门配备了WILD TC1102C全站仪。

 

　　测角精度： 2秒， 最小显示单位1秒。

 

　　测距精度：标准模式为2mm+2pp，最小显示单位1 mm。

 

　　2.2 极坐标法原理及精度分析

　　

　　全站仪坐标放样时，放样点与控制点之间的距离S按照300米计算，则：

 

　　实际放样时，放样点距离控制点一般都在200米以内，放样距离S按照200米计算时，点位误差为3.1mm，满足施工技术规范精度要求。

 

　　2.3 三角高程放样精度分析

 

　　用三角高程的方法测量两点之间高差h时，计算式为：

 

　　（9）

 

　　式中d为平距，为观测的垂直角，c为大气垂直折光系数，为仪器高，为砚牌中心至地面点高度。对（9）式进行全微分，根据协方差传播定律得到：

 

　　（10）

 

　　在实践工作中，取最大值20度，放样距离d取最大值200米，则=2.4mm，放样时一般采用后视点与放样点高差计算放样点高程，仪器高的丈量误差此时为0。前视目标高误差取2mm。大气垂直折光系数c在仪器内部设

置为0.13。根据（10）式得：

 

　　取2倍中误差为极限差，（实践工作中小于±6mm）。满足四等水准测量的规定精度（），同时也满足桥梁施工技术规范要求。在观测时，由于距离比较近，主要控制垂直角观测精度。在施工过程中，采用全站仪的三

维坐标测量功能进行放样，保证了工程精度要求。

 

 

　　3.1 主塔施工测量

 

　　为了提高工作效率，提高施工质量，在独立坐标系（坐标原点、X、Y轴选择要合理）下进行测量是最好的方法之一。

 

　　本桥放样时，以左右索塔的几何中心为原点O，以垂直于索塔纵横轴线为X、Y轴建立局部坐标系。在垂直段索塔范围内，与X轴平行的模板口上任意一点（Z）的Y坐标为Yz米；与Y轴平行的模板口上任意一点（Z）的X

坐标为Xz米。这样在放样时根本不用计算烦琐的大地坐标，在检查模板时可以任意的布点测量。由于索塔采用外塔柱外偏8度，还有一段圆弧段，只需要简单的计算出测点距离O点的距离（也就是Y坐标）即可。该方法既简

单，操作也方便。

 

　　3.2 斜拉索管道的定位测量

 

　　祝庄互通式立交CK0+816.45匝道桥第二联共有斜拉索管道28根，为无缝钢管。斜拉索管道的定位特别关键，必须保证锚固中心点和管道的空间位置正确，避免发生斜拉索与索管道产生摩擦，损坏斜拉索。为了防止混

凝土堵塞拉索管道和方便立棱镜杆，测量前需要将管道的两端用薄钢板封口，以后再割开。

 

　　斜拉索所在的坐标系是独立坐标系，以曲线圆心作为原点，X轴指向小桩号侧，Y轴指向索塔中心线，Z轴竖直向上（高程零点处Z=0）。施工放样时将控制点坐标转化为该坐标系下的独立坐标即可。

 

　　在计算空间斜拉索坐标时，根据所给斜拉索参数和塔上、梁上锚点的三维坐标建立空间直线方程。确保在计算每索上任意一点空间坐标时，可以根据测点高程快速计算出该点的设计坐标。现场操作时，用全站仪测得斜

拉索管道上、下端中心点的三维坐标，与设计值比较计算出调整量。利用微调设备将索管道调整到设计位置并固定,使锚板中心线与垫板的中心线在一条线上。在实际操作中，索管道下端无法立棱镜杆，要在其旁边焊一块

小钢板用来立棱镜杆，这时要加一修正量。

 

　　对于梁上斜拉索管道的定位测量方法与塔上斜拉索管道的定位方法基本相同，但由于斜拉索管道下端A点，即锚固中心点无法立棱镜，要重新选择控制点进行控制。

 

 

　　由于主塔受光线、日照温差、风力以及斜拉索张拉等因素的影响，空间变形比较复杂，为减少附加因素对测量精度的影响，可以在主塔上布置几个特征点直接测量出二维坐标，计算出偏移量，并进行分析对比，同时应

注意如下事项：

 

　　（1）测量放样时，要把测量时间安排在三级风以下、日落后或日落前、阴天条件下观测。

 

　　（2）控制点应选在高处，在观测时使视线离障碍物保持应有的高度，同时离地面愈高，大气透明度也好，使成像更加清晰，还可以减弱大气折光的影响。

 

　　（3）制定严格的测量制度，要求人员固定，操作时两人复核，对测量放样数据要进行认真的复核，确保万无一失

 

　　（4）随时检查控制点的精度、仪器参数是否设置正确（温度、气压、棱镜类型和对应的固定参数等）、随时检查仪器是否需要校正。

 

 

　　由于斜拉拉索安装精度要求高，必须对测量方案进行详细的分析计算，选用性能较好的仪器。同时，结合实际工程特点，做细、做精，施工质量才能得到很好的控制。

 

　　参考文献：

 

　　[1]张凤举等：《控制测量学》.北京.煤炭工业出版社,1997.7

　　[2]孟书涛等:《公路工程质量检验评定标准》.北京.人民交通出版社.2004

　　[3]《工程测量规范》GB50026-93