橋梁轉體過程及姿態調整中測量控制要點

范金泉

摘要：隨著我國經濟的發展和科學技術的進步，近兩年轉體橋梁在跨越峽谷、河流、鐵路、高速公路上具有明顯的優勢，得到了迅速的應用和發展。現結合大河路上跨鄭焦城際、京廣鐵路立交工程實例，就橋梁轉體過程及姿態調整中的測量方法及測量控制要點簡要分析，以方便橋梁轉體過程中測量監控，精確掌握橋梁轉體過程中的轉體角度，提高轉體橋線形控制質量，確保梁體轉體就位后線形美觀，符合設計要求。

關鍵詞：測量;橋梁轉體;姿態調整

Abstract： With the development of China's economy and the progress of science and technology， in the past two years， rotating bridges have obvious advantages in crossing canyons， rivers， railways and expressways， and have been rapidly applied and developed. Combining with the examples of the Zhengzhou-Jiaozuo Intercity Railway and Beijing-Guangzhou railway overpass projects on Dahe Road， a brief analysis of the measurement methods and measurement control points in the bridge rotation process and attitude adjustment is made to facilitate the measurement and monitoring of the bridge rotation process and accurately grasp the bridge rotation angle， improve the linear control quality of the turning bridge and ensure that the beam body is beautifully shaped after turning in place and meets the design requirements.

1? 工程概況

大河路上跨鄭焦城際、京廣鐵路立交工程位于大河路與鐵路交叉口北側200m附近，起點樁號（PM1墩）為K3+102.552，終點樁號（PM4墩）為K3+419.552，轉體主墩（PM2墩）樁號K3+187.552，轉體主墩（PM3墩）樁號K3+334.552，與鄭焦城際交叉處鐵路里程為K9+553.7，與京廣鐵路交叉處中心里程為K658+655.587。橋梁結構形式為三跨85m+147m+85m全預應力混凝土連續剛構。單側轉體T構長度143.5m（71.75m+71.75m），PM2墩T構逆時針轉體62.1°，PM3墩T構逆時針轉體62.9°。橋梁單側T構轉體噸位3萬噸，總轉體噸位6萬噸。

2? 橋梁轉體過程測量控制

橋梁轉體過程分試轉體和正式轉體。轉體測量控制采用實時采集轉體梁懸臂端監測點坐標，根據采集的監測點坐標精確計算橋梁轉體角度、角速度、懸臂端旋轉弧長、懸臂端線速度等數值。橋梁轉體時操控臺根據計算的數值控制橋梁轉體速度及轉體角度。

2.1 測量監控方法

2.1.1 監測點埋設

監測點埋設于轉體梁懸臂端中部，監測點埋設牢固后將全站儀棱鏡架設在監測點上，必須保證棱鏡在轉體過程中豎直穩固不傾斜。

2.1.2 監測點坐標采集

轉體前在地面適當位置架設自動跟蹤全站儀，轉體時采集監測點實時坐標。

2.1.3 轉體測量數據計算

主要計算數據：計算轉體過程中轉體梁已轉體角度、待轉體角度、懸臂端已旋轉弧長、懸臂端待旋轉弧長、轉體角速度、懸臂端線速度等參數。計算方法可采用CAD畫圖法、EXCEL表格法、軟件計算法。現一一介紹分析如下：

①CAD畫圖法：CAD畫圖法是將轉體梁轉體前及轉體就位時的平面位置按坐標畫在CAD圖上，同時將轉體前監測起點、轉體就位時監測終點及轉體中心點畫在CAD圖上。轉體時將采集的監測點坐標實時繪制在CAD圖上，根據監測點實時位置在CAD圖上標注出轉體梁已旋轉角度、待旋轉角度、懸臂端已旋轉弧長、懸臂端待旋轉弧長等轉體參數。此方法直觀，簡單，一目了然，缺點是速度比較慢。以鐵路西側PM2#轉體梁轉體過程中（監測點1、監測點2）畫圖標注轉體參數如圖2。

②EXCEL表格法：EXCEL表格法將已知參數：監測起點坐標、監測終點坐標、轉體中心點坐標及轉體梁懸臂端至轉體中心點的距離等已知數據輸入EXCEL中。根據已知數據參數，EXCEL表格自動計算待求參數。需要事先在ECXEL表格中編輯好待求參數的計算公式。在橋梁正式轉體時將采集的監測點實時坐標輸入EXCEL中，根據已編好的計算公式，EXCEL表格中待求參數單元格可立即自動顯示計算所有待求參數的結果。此法準確、簡單、容易掌握，計算速度快，減少人為計算錯誤，缺點是不直觀。

以鐵路西側PM2#轉體梁轉體參數計算為例，待求參數單元格計算公式如表1-表3。

③軟件法：通過visual basic編程軟件，編寫《橋梁轉體計算軟件》。利用《橋梁轉體計算軟件》計算轉體過程中轉體角度、轉體角速度、轉體梁懸臂端旋轉弧長、轉體梁懸臂端線速度、等橋梁轉體數據參數。操作界面簡單，明了，計算速度快，不用編寫公式。以鐵路西側PM2#轉體橋為例《橋梁轉體計算軟件》界面如圖3。

2.2 試轉體測量控制

試轉目的是為了采集各項數據參數，為橋梁正式轉體提供數據支持。

2.2.1 試轉過程主要采集的數據有：

①每分鐘轉速：監測每分鐘轉體角度及懸臂端旋轉弧長，檢驗是否滿足轉體時間要求。

②采集點動數據：采集千斤頂點動牽引3s、5s、10s時橋梁轉體角度及懸臂端旋轉弧長，以上點動時間各采集3次，分析點動時間與橋梁轉體角度和梁體懸臂端旋轉弧長之間的關系，指導正式轉體。

③慣性位移值：停止牽引后梁體慣性移動數據。

④啟動時油壓：實際啟動時千斤頂牽引力值。

⑤轉動時油壓：實際持續轉動時，千斤頂牽引力值。

2.2.2 試轉采集數據分析：以鐵路西側PM2#轉體梁為例試轉數據分析如下：

①轉體試轉5°，測得轉體角速度為：0.015rad/min。懸臂端線速度1.076m/min。正式轉體剩余角度57.1°，推測正式轉體用時67min。正式轉體要點時間120min，滿足轉體時間要求。

②試轉時點動數據如表4。根據點動數據分析可得：點動秒數與橋梁轉體角度和懸臂端旋轉弧長成正比。橋梁點動1秒平均轉體角度0.008°，懸臂端平均旋轉弧長10mm。

③慣性位移值：由于轉體噸位較大，轉體緩慢，慣性位移值幾乎為0，可忽略不計。

④啟動時啟動力：實測啟動牽引力2200kN<3094.7kN（設計）。

⑤轉體時轉動牽引力：實測轉體牽引力1700kN<6000kN（千斤頂設計張拉力），滿足轉體要求。

通過試轉參數數據分析，滿足正式轉體要求。

2.3 正式轉體測量控制

正式轉體前測量監測點坐標，作為監測起點坐標。轉體過程中實時采集監測點坐標，計算轉體數據，當轉體結構接近設計位置即計算的懸臂端待旋轉弧長為0.5m時（此時待轉體角度為0.399°），轉體改為點動操作，根據試轉時分析的點動秒數與轉體角度和懸臂端旋轉弧長之間的關系，在牽引控制臺上輸入相應的點動秒數，每輸入數據操作一次，測量人員測報監測點數據一次，反復循環，直至轉體梁精確就位。

通過布置在牽引盤下的微調千斤頂調整橋梁線形姿態直至符合設計要求。鐵路西側PM2#轉體梁姿態調整布置如圖4。

微調千斤頂布置在牽引盤下，距離轉體中心點8m，對稱橋梁軸線共布置4臺。監測點共設置6個（見圖4）。用水準儀抄平監測點標高，與設計標高對比，計算差值。

根據計算的差值和千斤頂出頂長度與監測點升降高度之間的關系計算油缸出頂長度。反復調整直至橋梁線形符合設計要求。（表5）

3? 測量控制注意事項

測量儀器在使用前必須檢查，精度符合要求。控制點埋設必須牢固可靠。測量計算圖、表、軟件轉體前必須模擬熟練掌握。

4? 結束語

轉體橋梁測量控制對轉體橋在要點規定時間內按時精確轉體就位，避免過轉，保證橋梁線形美觀，符合設計要求，起到關鍵性作用。正確的測量方法選擇和測量控制對橋梁轉體精確性起到了關鍵作用。通過對大河路上跨鄭焦城際、京廣鐵路立交工程橋梁轉體測量控制，對橋梁轉體測量監控積累了施工經驗，對轉體橋測量控制具有一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]周水興，何兆益，雛毅松，等編著.路橋施工計算手冊[M].2001.

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