斜拉桥空间索导管定位技术.doc

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1、斜拉桥空间索导管定位技术　　摘要：斜拉桥索导管定位难度大、精度高成为了斜拉桥工程施工测量的一大难题。文章以实际工程为例，对主塔说明及主塔控制网进行了分析，探讨三维坐标定位技术结合全站仪进行高塔柱斜拉桥高精度定位的方法，制定切合实际的索导管测量定位方案，保证了索导管的定位质量。　　关键词：索导管三维坐标测量精度　　1.工程概况　　某大桥跨越黄河两岸，大桥与主流约成70°夹角，两侧发育不对称，属黄河河谷相对宽阔地带，堆积物以卵石为主，地表凹凸不平。桥跨布置为2×40m预应力混凝土简支箱梁（南岸引桥）+（177+360+177）m双塔三跨半漂浮体系结合梁斜拉桥+5×40m预应力混凝

2、土连续箱梁（北岸引桥）。桥斜拉索通过索导管上端锚固于主塔内，下端锚固于主梁上，全桥共计斜拉索112根，采用Φ7mm平行钢丝索，外包双层PE护套，两层PE护套间设置隔离层，采用五种规格。锚具为冷铸锚。　　桥塔采用钢筋混凝土菱形型塔，上塔柱截面横向宽度450cm，纵向宽度700cm。下塔柱截面横向宽度4.5m～约9m，纵向宽度7m～10m。　　根据斜拉桥施工特点以及外界地理因素，该桥主桥控制网以整个路线控制导线网作为基线，建立以JM2-1、JM4-1、JM5-1、JM7-1这4个强制对中观测墩为基站的大地四边形控制网作为主桥施工测量的独立平面、高程控制网，控制网的建立有效地保证了

3、索导管定位安装的精度。　　2.导管的精密定位测量　　2.1索导管的定位原理　　空间索导管的精密定位应该优先保证索导管与主塔的空间实际夹角与设计索导管空间理论夹角一致的相对定位精度，其主要取决于索导管入塔口、出塔口的中心三维坐标的实测值与理论值的相对精度；由于空间索面的特殊性，还需要控制索导管下端口断面与其出塔面的平齐性。　　2.2空间直角坐标系的建立　　通索导管空间图形与数组之间有序的联系，以达到简化计算和方便实际操作的目的，需要建立索导管空间图形的数学模型，使空间图形与数组对应起来。而建立这个数学模型前要先建立空间直角坐标系，通常以主桥直线段桥轴线L为坐标纵轴X、在水平面内

4、与X轴垂直的轴线M为坐标横轴Y、而通过平面坐标系原点的铅垂线则为坐标竖轴Z。　　任意一点工程独立坐标转换为施工坐标计算见式（1）和式（2）。L=（Xp-XO）cosα+（YP-YO）sinα（1）M=-（Xp-XO）sinα+（YP-YO）cosα（2）　　式（1）和式（2）中：XO、YO-直线段起点坐标；Xp、YP-直线段待求点坐标；α-方位角。　　2.3索导管放样数据的计算　　桥梁施工坐标系的建立给索导管坐标的计算带来了很大的方便，见式（3）和式（4）。　　式（3）和式（4）中：X0，Y0，Z0-索导管锚固中心点坐标；β-索导管侧面和立面；γ-与索塔中心轴线的夹角；Z-索

5、导管上任意一点的高程；X，Y-计算Z高程上的索导管中心坐标。因为入塔点、出塔点的Z值设计已给出，所以出口中心点的坐标（X，Y，Z）可求。　　因为入塔点、出塔点的Z值设计已给出，所以出口中心点的坐标（X，Y，Z）可求，其索导管中心长度L亦可求，以前5号索为例说明。　　2.4索导管的现场安装　　定位前，先在前后竖直的劲性骨架上搭焊两根角钢，焊接角钢前，配合高精度全站仪现场放样出索导管上、下剖切口的高程，并在相应高程位置处做标记，进行角钢焊接。角钢焊接好之后，在角钢的顶面放出索导管的里程控制点以及偏距控制点，并在角钢上的索导管里程控制点之间开口预留槽。安装索导管时，直接将索导管吊装

6、至角钢开口预留槽位置处，并用鉴定钢尺丈量出索导管左侧里程控制点到索导管的水平距离和索导管右侧里程控制点到索导管的水平距离，保证两边距离相等。然后适当旋转索导管，使其剖切面与角钢上里程控制点的连线平行，做临时加固处理，防止索导管发生偏移。　　2.5索导管的测量定位　　索导管数据放样采用全站仪三维极坐标法，实际控制时测量出索导管入塔口、出塔口中心坐标，并与上述方法计算的理论数据进行对比，然后调整索导管直至与理论数据一致。完成后，焊接索导管与劲性骨架的连接处，并对周围钢筋、劲性骨架、角钢加固处理，防止混凝土浇筑过程中因外部因素导致索导管发生偏移。　　2.6索导管安装精度要求　　由于

7、索导管安装难度大、精度高，为了确保成桥后斜拉索与主梁线形接近设计现形，即与业主、设计、监理等单位沟通，相应的根据规范及设计要求，索导管安装精度应满足平面误差：±10mm，高程误差：±10mm，且两端同向。　　2.7定位精度分析　　本工程索导管的定位均采用三维坐标法，以4#主塔中跨3#斜拉索为例，根据大桥控制网及仪器配备情况，取ms=±2.6mm，ma=±1.4mm，S=360m，β=150，mi=mv=±1mm，代入上式得：mx测=my测=±2.7mm，mz测=±2.8mm。　　安装误差按mx安==2m