斜置拱塔索導管定位測量技術研究

■浦玉東 ■中鐵上海工程局集團有限公司第三工程有限公司，安徽 合肥 230000

1 概述

寧國市仙霞路西津河大橋工程采用斜置拱塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，橋跨布置(90+110)m，橋梁全長205m，全寬40m。主塔采用預應力混凝土拱形斜塔。塔身軸線順橋向向北傾斜12°，塔高67.16m，上塔柱25m范圍采用橢圓型，塔柱軸線為橢圓曲線線性。斜拉索采用扇形布置，橫橋向采用雙索面，塔上總計68根索導管，豎向間距1.7m。詳見圖1主塔結構圖。

主塔索導管是主塔與斜拉索間傳力結構，并對斜拉索起到導向作用，其位置的準確對整個橋梁結構受力的影響大，因此斜拉橋主塔施工時，索導管的定位施工是質量控制的要點之一。一般在斜拉橋設計圖給出索導管的位置參數，但施工中由于作業環境的限制，實施時要根據施工操作需要，由相應參數進行施工方法的調整。

2 工程特點

(1)主塔結構呈橢圓形變化，索導管分布亦成空間變化，位置復雜。

(2)主塔截面尺寸小，勁性骨架、鋼筋、預應力分布密影響索道管定位測量視線。

(3)主塔為預應力鋼筋混凝土結構，剛度大、變形小。

3 基本原理

索導管測量定位理論上選擇錨固點A及管口出口點B的坐標來確定，但在實際測量定位中受塔柱空間狹小、鋼筋密集、錨固點和出口點懸空等情況影響，給索導管的定位工作帶來極大的不便。實際實施利用能控制索導管位置的3個點(必須不在同一直線上)三維坐標測量定位索導管。具體原理即:理論上軸線AB位置定位準確即可，實際測量時可進行錨固A點和線段CD位置定位準確即可保證軸線AB位置定位準確。線段CD定位可通過其上任意兩點坐標定位，為方便定位，可將線段CD按0.5m、1.0m或其他固定長度進行分節，每節點按序編號并計算坐標，便于放樣時對應操作。具體示意詳見圖2 主塔索導管示意圖。

圖1 主塔結構圖

圖2 主塔索導管示意圖

備注:

①A點為理論錨固點，AB為索導管軸線，其上任一點至A點距離為L;

②CD為索導管表面特征線，其上任一點至C點距離為L＇，位于管正上方，便于測量;

③軸線BA與線段AC垂直，且與DC平行;AC長度為管外徑R，線段AH與線段CG垂直，且與OB平行;

④坐標系中線段OA、GC均與坐標系Z軸平行;

⑤坐標系中線段OB在XOY平面內，則與Z軸垂直即與線段OA、GC均垂直;

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⑥由上3、5兩條件知∠GBA=∠GCA=θ;

⑦臨時焊接型鋼便于定位錨固點A。

4 坐標計算

預應力鋼筋混凝土主塔剛度大，變形小，在索導管定位時無需考慮主塔變形的影響。主塔索導管坐標計算以索導管定位原理為基礎在坐標系中進行坐標計算。塔上索導管布置及坐標系的建立見圖3索導管位置及坐標系圖。

圖3 索導管位置及坐標系圖

(1)直線AB上任一點坐標計算

根據整個主塔的在坐標系中位置、確定各索導管錨固點A的坐標為(XA，YA，ZA)，根據圖2和圖3內容可知，直線AB與xoy平面投影間夾角θ;在xoy平面內與x軸夾角為γ，直線AB上任一點至A點距離為L，以B點的理論坐標(XB，YB，ZB)計算為例:

XB=XA± Lcosθcosγ;YB=YA± Lcosθsinγ;ZB=ZA－ Lsinθ。

(2)C點坐標計算

XC=XA± Rsinθcosγ;YC=YA± Rsinθsinγ;ZC=ZA+Rcosθ。

(3)直線CD上任一點坐標計算

由于直線CD與AB平行，直線CD上任一點的理論坐標同直線AB上任一點坐標計算類似，直線CD上任一點至C點距離為L`，以D點的理論坐標(XD，YD，ZD)計算為例:

XD=XC± L`cosθcosγ;YD=YC± L`cosθsinγ;ZD=ZC+L`sinθ。

上面(1)(2)(3)中公式內“±”具體取“+”還是“－”應根據索導管的位置確定。

5 定位方法

索導管安裝定位前，先將管上特征線CD按等間距分節，節點處沖眼作中心標志并編上號，測量定位始終對錨固點A和特征線CD上2節點上進行放樣和復核，索導管定位測量標志點見圖2主塔索導管示意圖。為了提高施工現場的計算速度和精確度，預先在計算器中編寫好索導管軸線AB及特征線CD坐標計算方程，以方便現場測量定位坐標計算。計算得出偏差值 ΔX=X測－X理，ΔY=Y測－Y理，ΔZ=Z測－Z理，根據ΔX、ΔY、ΔZ進行微調，直到滿足設計及施工規范要求為止。索導管定位測量選取特征線CD上2標志點時，盡量保證2標志點距離接近管長，以提高定位精度。管道位置復核可一方面復核坐標，同時也可復核索導管特征線CD傾斜角度θ。

6 結束語

索導管作為空間結構，其位置復雜。在施工中怎樣定位，需要抓住定位原理，根據施工條件進行定位方法的調整，以達到便于實施、精度可控的要求。本文從理論及實際操作方面對本橋索導管定位進行總結為同類型工程施工提供了借鑒。

［1］公路橋涵施工技術規范.JTG/T F50－2011.

［2］工程測量規范.GB50026－2007.