武漢二七長江大橋主梁監控測量技術

韓 偉

（中鐵大橋局集團第三工程有限公司，廣州 花都 510800）

1、工程概況

武漢二七長江大橋主跨是三塔斜拉橋，兩個主跨均為616米，主橋式布置為（90+160+616+616+160+90）m，建成后將是世界上最大跨度的三塔斜拉橋和世界上最大跨度的的結合梁斜拉橋。其中漢口及武昌岸90m邊跨主梁采用等高度預應力混凝土雙縱梁肋板式斷面，C60級混凝土。其余梁段采用雙工字型鋼主梁與混凝土板共同受力的組合梁，其中鋼梁采用Q370qd，橋面板采用C60級混凝土。全橋設有兩個鋼-混結合段，設置在距輔助墩中跨方向4.5m處。主梁高3.5m，節間長度13.5m，結合梁段斜拉索錨固采用錨拉板式構造，邊跨混凝土梁段采用導管式構造，斜拉索穿過預埋導管，錨固于邊主梁的底部。

為了確保主橋施工質量和鋼結合梁的順利合攏，按照施工監控的要求，對各工況進行細化，并針對特定工況進行編制施工測量方案，為下一步的施工監控提供準確、可靠的測量數據，使之能更好的判斷鋼結合梁變形趨勢。

2、施工監控原則1

斜拉橋的施工監控理想目標是主梁標高和斜拉索索力同時滿足精度要求（即所謂的"雙控"），但由于存在主梁重量偏差、施工荷載、材料特性及混凝土收縮徐變效應等因素的影響，往往很難同時達到上述兩項目標。結合二七長江大橋結構和施工方案特點，主梁 施工過程中采用的控制原則是：對于小懸臂狀態，采取索力和線形雙控的原則；對于大懸臂狀態，應以線形控制為主，索力控制為輔；合攏后則以索力控制為主，兼顧線形。施工單位應嚴格按設計要求與監控要求進行施工；為監控監測人員提供施工圖與施工組織設計方案一套；及時提供施工單位的主梁線形、主塔測點資料；反饋施工控制的實施情況與效果；與監控監測人員一起作好測點保護工作。

3、懸臂拼裝階段一個標準梁段施工工序如下：

①前移吊機至吊裝N梁段；②安裝N梁段對應斜拉索，并進行初張力；③吊裝N梁段預制橋面板，調整N梁段斜拉索索力；④前移吊機至吊裝N+1梁段；⑤安裝N+1梁段對應斜拉索，并進行初張力；⑥吊裝N+1梁段預制橋面板，澆注梁段濕接縫，調整N、N+1梁段斜拉索索力⑦前移吊機至吊裝下一個梁段處；

4、施工控制調整手段與調整范圍

鋼主梁采用栓、焊連接，對主梁安裝標高的調整只能通過頂、底板底焊縫寬度的微小變化進行較小的調整，或通過斜拉索索力的調整來調整主梁標高，但是，如果斜拉索張拉力的調整量過大，必然會引起內力偏差的較多的集聚和成橋內力狀態不夠理想；同時索力的調整還有考慮混凝土橋面板的受力的安全，因此，主梁標高的調整具有一定的局限性，只能進行較小范圍的調整。

在小懸臂施工狀態階段，采取索力和線形雙控的原則；對于大懸臂狀態，應以線形控制為主，索力控制為輔，但都必須保證結構的安全。

5、線形測量

大型橋梁在施工過程中受自身結構體系和外界環境（包括溫度、日照等因素）不斷變化的影響，結構的線形和內力狀態也在不斷變化，而線形的變化是最直觀，最容易測量出來的。施工過程中結構線形變化不僅能最直接反映結構的安全狀況，而且施工過程的線形決定能否最終達到成橋設計線形，因此有必要對線形進行監測。根據施工監控的要求，結合實際，線形測量體系包括以下幾個部分：

①斜拉橋主塔頂偏位測量；②主梁標高測量；③主梁中心線偏差及里程測量；④墩頂沉降。參照國內其它橋梁施工監控的經驗，幾何測量工作需要由施工單位、監理單位、監控單位三方共同完成并互相校核，以保證數據的可靠性。由于施工單位的測量數據全面，因此最終監控計算采用的數據應為施工單位的測量數據。

5.1 主塔偏位測量

利用智能型全站儀采用坐標法進行測量。主塔施工過程中，為保證主塔線形，應對每個節段的坐標進行測量，以便發現誤差即時調整。該測量工作由施工單位完成，監控單位僅定期抽查。主塔封頂后在氣溫恒定、無日照影響時自由狀態下的測量值作為初始值，某工況下的變位即為該測試值與初始值的差值。

主梁施工過程中每個梁段施工完成測量一次塔偏。另外，為了解溫度場對塔頂位移的影響，選擇典型氣候，進行幾個階段連續24小時測量。

圖2.4 塔偏測量方法示意圖

由于主塔受日照、溫度、風力等影響會發生偏位，測量選擇在溫度恒定，風力較小的時間段進行。

5.2 主梁標高測量

圖2.5 主梁線形控制測點示意圖

主梁標高測量的儀器采用精密水準儀。事先在每節段主梁距離前端20cm處布置三個測點，即主梁中心和上、下游處，從塔柱基準點引測得主梁測點高程。為保證測量數據準確，定期采用大地基準點和大橋控制點對高程基準點進行復核。

施工過程中，一般在每次斜拉索張拉完成后，對前端5個梁段標高進行測量，并根據監控需要定期對全橋進行測量。

由于結構線形對溫度、日照較敏感，所以測量時間應選在日出之前溫度較恒定的時段內進行。

5.3 主梁中線偏差及里程測量

主梁中線系指由每段主梁前端頂面中心點所構成的實際中線。由于受施工誤差、索力偏差等影響，會導致梁體偏離理論橋梁中心線方向。測量儀器采用智能型全站儀。在主梁前端中心點處架設棱鏡，利用全站儀測出其平面坐標，與設計值進行對比，便可以得出實際偏差值。軸線測量在每個節段施工完畢時進行。

5.4 墩頂沉降觀測

橋墩施工完畢后，在其頂部布置沉降觀測點，并測量其初始高程值。以后每隔兩個月進行一次測量，了解其沉降情況。

6、主梁合攏施工控制2

合攏方案的確定是施工控制的關鍵，有以下幾個方面需要考慮：

①合攏溫度的確定：該溫度的持續時間，應能滿足安裝就位以及合攏段鎖定連接所需的時間。

②合攏段鋼梁長度的確定：確定合攏段鋼梁長度需考慮溫度變形量的影響。

③合攏段的安裝：合攏段鋼梁的安裝是一個搶時間、搶速度的施工過程，必須在有限的時間里完成，因此，在合攏前必須做好一切準備工作和各種預案。

④臨時固結的解除：中孔一旦合攏，必須馬上解除臨時固結，否則由于溫度變化所產生的結構變形和內力，會使結構難以承受。

[1]中鐵大橋局集團武漢橋梁科學研究院有限公司.《武漢二七長江公路大橋細則》.

[2]林世發，楊學軍.《武漢天興洲公鐵兩用長江大橋鋼梁散拼節段與整節段匹配測量技術》.