秋浦河大橋懸索橋上部結構施工監測技術研究

南 鵬，張 偉

(中交二公局第五工程有限公司，陜西 西安 710075)

1 工程概況

秋浦河大橋主橋部分設計為(98+270)m雙跨組合懸索橋，橋面寬度31.5 m，基于區域內車流量狀況，為雙向四車道形式，設計100 km/h。主纜采用預制平行鋼絲索股，每束由127根直徑為5.1 mm高強鋼絲組成，主纜索夾內直徑為386 mm，索夾外直徑為391 mm，全橋共2根主纜，每根主纜由37根索股組成，兩主纜橫橋向中心距離30.5 m。主梁采用鋼-混凝土結合梁，梁高2.97 m(跨中處含橋面鋪裝)，主要由鋼加勁梁和混凝土橋面板組成。橋面全寬31.5 m，吊索橫向間距為30.5 m。

2 懸索橋上部結構主要測量內容及意義

影響結構穩定性的因素較多，因此測量項目總量也較多，主要有：施工控制網的加密與監測；核心施工環節橋軸線偏差(體現在平面與高程兩方面)；索鞍安裝穩固性以及具體位置；主纜索股垂直度與線型；成橋時主纜、鞍座等基本結構的線形與位置等[1]。做好懸索橋上部結構的測量工作具有突出的現實意義，具體可總結為兩點：一是可提升測量放樣精度，有助于各結構的順利安裝；二是提升安全預警效率，為工程結構提供保障。

3 懸索橋上部結構施工監測技術

3.1 測量準備

瑞士Leica TS60全站儀1臺，測角：0.5″、測距：±0.6+1 ppm·D。

3.2 貓道線形測控

以主纜空線纜線形為基準，設置的貓道線形需與之達到平行狀態，確定合適的貓道計算參數，確保施工后貓道設計線形的合理性。將順橋向作為X軸，高程為Y軸，在此基礎上創建貓道計算模型[2]。測量索塔、散索鞍支墩位置，確定各跨跨徑，計算各跨各根貓道承重索標高。采用三角高程法觀測調整各跨貓道承重索的標高，調整需考慮溫度對貓道垂度的影響。利用塔頂門架處的卷揚機及散索鞍處的千斤頂對貓道承重繩垂度進行調整，此項工作反復進行，直至貓道承重繩垂度滿足要求[3]。

結束單根貓道承重鎖的架設施工后，應充分考慮到變位長度產生的影響，合理調節垂直度，使其與設計目標相符。完成所有架設連接作業后，以監測數據為準分析承重索線形，分析變位處增加長度，對垂直度做進一步的精調。

選取承重索跨中點(X，Y)，綜合考慮建站控制點(X0，Y0，H0)，在上述基礎上分析兩點的關系，求得二者形成的方位角與平距，具體公式如下：

式中，arc為控制點與跨中點連線的方位角，(°)；L為控制點與跨中點連線的方位角的平距，m。

將儀器放置在上述計算所得的方位角上，求得儀器豎向傾角β，通過如下公式可獲得承重索跨中點的高程：

H=H0+tanβ×L+i

式中，H0為基準高度，m；i為儀器高。

本工程中，對貓道承重索相對垂度提出較高要求，需在3 cm內。

3.3 主纜架設線階段測量

主纜線形的監控是通過相應工況下主纜在各跨中點絕對垂度控制來實現的，而主纜的線形調整精度主要受基準索股的線形調整精度控制，因為其他索股(一般索股)是根據基準索股的線形進行相對控制的，因此，基準索股垂度測量決定了主纜以至全橋的施工精度。

1)基準索股垂度測量。此環節采用的是絕對高程法，以所得結果為準合理調節索股垂直度?？刂坪盟鞴傻恼{整時間，以夜間為宜，要求溫度波動偏小、不出現雨霧天氣且風速≤7.9 m/s，為測量工作適配接觸式溫度計，在其輔助下測量索股溫度?；鶞仕鞴纱苟葴y量采用全站儀單向三角高程法。為了提高測量精度，常規的方法是基準索股垂度測量前，在測區進行大量對向三角高程測量，反算測區大氣折光系數K值，而此反算的K值為測區平均K值。若測區存在大面積的水域，K值的方向性就更加明顯，受氣象及環境影響，同方向的K值在不同時段也存在較大差異。因此，高精度的三角高程測量采用測區平均K值修正是不合理的。為了進一步提高基準索股垂度的測量精度，在每次垂度觀測前，先進行觀測方向的單向三角高程測量，反算出此方向的K值，在后面的觀測中對觀測數據進行改正?；鶞仕鞴纱苟日{整到位后，需再進行連續3天的穩定觀測。

2)一般索股垂度測量。一般索股垂度的測量以基準索股為基準，用水平尺、游標卡尺及鋼板尺配合測定基準索股與待調一般索股的高差來調整實現。調整時必須考慮兩者間溫差的影響。一般索股的相對垂度測量精度控制在5 mm以內。

3)上下游測的基準索股測量。上下游測的基準索股盡可能同時測量，減少環境對上下游高差的影響。索股調整過程中，通過手拉葫蘆(預先安裝在門架上)加之滑輪組的配合，可以實現對索鞍索股的靈活收放，從而達到調整主邊跨垂直度的效果。錨跨的調整需得到千斤頂的支持，通過張拉索股張力的方式實現，調整到指定位置后做好標記，便于施工人員檢查，分析索股架設時是否出現滑移現象。

3.4 鋼梁架設階段控制

伴隨鋼箱梁吊裝的持續推進，兼并頂推主鞍座，經監控計算后求得具體頂推量，為提升頂推精度，每完成一次頂推后均要測量一次。實際操作中，以塔頂主索鞍座頂面橫橋向的監測點為基準，測量該點與主鞍座幾何中心(即為接縫中心)的間距，由此明確主鞍座偏移量，實現對頂推量的精確控制。通過主橋線形監測，可分析當前梁段線形狀況，從而預測主梁成橋后的線形狀態，以便做出靈活調整。全站儀是重要測量工具，工作時以風力偏小、溫度相對穩定的環境為宜。主橋架設過程中，需全面監測結束吊裝作業的梁段中線，分析鋼箱梁焊接質量，判定其是否會引起鋼箱梁中線的變化，這一環節采用全站儀視準線法。

3.5 架設過程中索塔及散索鞍位移的監測

梁的吊裝工程量較大，極容易引發索塔位移現象，因此，在吊裝前后均要分析索塔位移情況，確保結構安全，同時也為監控計算工作提供指導。關于監測點的設置，要求各散索鞍頂面橫橋向均設置一個，且均要置于軸線上，通過坐標法測量散索鞍的位移情況，此項工作需在上部構造施工結束之前完成，在后續階段定期監測散索鞍，不可出現大范圍位移現象。

監測塔身偏位，每個梁段的吊裝都會引起索塔較大的位移，每段梁吊裝前后必須對索塔位移進行監測，為結構安全提供預警，以及為監控計算提供數據支持。

3.6 成橋后的主纜及橋面線形、橋塔位置、散索鞍與主索鞍位置的測量

1)主纜線形測量。通過全站儀設備，做好對主纜標高的測量工作，分別在主跨1/4、1/2以及邊跨1/2處；并測定主纜在錨出口以及塔頂兩處對應的標高值。

2)主梁橋面線形測量。測點為距路沿石內側邊緣15 cm位置，每對吊索斷面觀測4個點左右半幅橋各布設2個點，以便橫坡和縱坡的計算。測量時可采用三角高程測量的方式，盡量選擇在夜間或陰天能見度較好的天氣測量，需至少觀測3天，將數據進行溫度修正比較。

3)主索鞍測量。主鞍座橫橋向軸線的里程，并與設計里程比較，以反映主鞍座在成橋時順橋向方向的偏位情況；測量各索塔頂幾何中心的坐標，并與設計坐標比較，以反映成橋時索塔頂的偏位情況；用全站儀直接測量索塔左右幅和橋軸線的實際跨徑，并與設計跨徑比較，以反映成橋時跨徑的偏差情況；測量索塔的高度并與設計高度比較，以反映成橋時索塔高度的偏差。

4)散索鞍位置測量。測量南北錨錠上散索鞍座橫橋向軸線的里程，并與設計里程比較，以反映散索鞍座在成橋時順橋向方向的偏位情況。

4 結束語

綜上所述，本文以懸索橋為工程背景，探討可行的項目監測技術，提出適用于懸索橋上部結構的監測方法與具體內容。在后續橋梁工程中，需要從工程實際出發，通過合理的測量技術做好對上部結構的監測工作，針對工程質量做出客觀評價，確保工程品質。

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