转体桥测量方法的研究

赵红彬　李付伟

【摘 要】随着目前桥梁受地形条件的限制，比如跨既有线等条件的限制，需要对桥梁进行转体施工，结合郑州跨线桥的转体测量实践，分析转体的定位方法，精度等问题的研究。证明是可行的，能确保施工精度。

【关键词】斜拉桥；转体；全站仪放样法

转体施工是由于受到地形条件的影响，由于正常施工会比较困难，需要在施工时不在设计线路上进行，而是与设计线路有一点的角度施工，施工完成后进行转体施工，达到设计线路，最终完成桥梁的贯通。为了确保达到设计精度，就要制定一套可行的测量方案，达到施工精度要求。如何比较有效的确保转体施工精度，对以后桥梁的合拢精度起到关键的作用。结合郑州市中心区跨线桥的实践经验，制定出一套可行的测量方法是必不可少的。郑州市中心区铁路跨线桥西起河医立交，东至二七广场，主桥（斜拉桥）位于郑州市客运站以北300～400m，上跨郑州市重要的铁路枢纽，是2006年郑州市确定的“一站、一桥、一路”工程的“一桥”工程，建成后将成为郑州市的标志性建设工程之一。其中跨客运专线采用转体施工。 转体施工的梁长为60.5m+59.5m，转体面积为3993m2，转体总重量为159600KN，转体角度60.4。转体部分主要包括：承台上转盘、桥墩墩身、主梁、塔、斜拉索及挂篮。转体施工测量控制包括测量转体过称中的测量监控，提供数据供指挥组进行分析，转体快到位的微调，转体精确定位。其中提供有效的数据是监控的主要任务，也为后续的施工奠定一个良好的基础。转体控制主要是角度控制和全站仪坐标法控制，在本桥中采用全站仪坐标法控制。

1.转体测量控制要求

（1）利用全站仪，对主塔横向倾斜度进行观测，控制标准是H/3000≤30mm。

（2）对主塔纵向倾斜度进行观测，控制标准是H/3000≤30mm。

（3）利用全站仪或经纬仪，对梁轴线偏位进行观测，控制标准是±10mm之间。

（4）利用水准仪，对梁面标高进行观测，控制标准在+5，-2mm之间。

2.转体测量的方法

2.1监测点布置

测点布置要求：保证在转体过程中任何阶段，监测点均能反映转体系统的空间位置和状态，并与测站通视；从安全方面考虑尽量不用人工持镜，而是采取将棱镜或是标尺固定在测点上，并安全可靠。

根据观测项目和测点布置原则，在以下部位布置测量标志点：

①梁端及轴线布置观测点。

②转体前，在下转盘和上转盘分别做好中线标志，用红油漆做成明显的三角标，并用米格纸或其他在转盘上做好刻度标志。

③在箱梁上做好梁体各控制断面和端截面测量标记点，用油漆或钢筋在梁面上做好标志。

④在塔顶中心附近做好测量标志点。

2.2观测项目

（1）主塔横向倾斜度观测点，布置在塔顶与塔根，用以监控塔柱横桥向倾斜及位移变化。

（2）主塔纵向倾斜度观测点，布置在塔顶与塔根，用以监控塔柱横桥向倾斜及位移变化。

（3）梁轴线位置观测点，布置在梁顶中间与梁端，用以监控梁体纵轴线变化。

（4）梁面高程观测点，布置在梁顶中间与两侧，用以监控梁体高程变化（挠度与横向倾斜）。

2.3 对球铰上转盘的控制

根据转体前墩中心线到滑道的距离以及方位角，计算出理论坐标，然后在滑道上进行放样。在所放样的点上，也就是球铰上转盘位置（位于转体前的墩中心线上）做一个起始标志，在撑角下部做一个三角标志，在转体后对应的中线位置做一个转止标志，并把转动的轨迹标出刻度，以便更好的控制转体。

2.4 转体箱梁的控制

在转体前，对转体范围的各较高建筑物进行测量，实地勘察，以确保转体顺利进行。在转体测量监控过程中，为了使转体系统按设计要求进行。首先，在转体前，要计算出转体箱梁梁轴线上监测点（尽量靠近梁端）的坐标，并进行实地放样、预设标记；然后计算出转体后与之相应的坐标，通过观测其实时的坐标变化来对转体过程中的梁体进行监控。在各工况下，对监测点进行监测，并将数据及时上报。根据转体前的坐标和转动过程中的监测坐标可计算出转动角度。待转体基本到位时，必须进行精确定位测量，从而根据与最终位置数据的差值，进行点动来精确控制转动，防止超转。在停转时对所有监测点进行精密测量，并及时上报测量结果。

2.5主塔监控

在转体前，对主塔监测点进行精确测量，得出其初始位置。在转体过程中实时进行测量监控，根据测点三维坐标的变化来确定主塔在纵、横方向上的位移量，并及时上报数据。

2.6 梁面高程控制

在转体前对梁面高程监测点做好明显的标志，并进行测量；在称重前后对粱面线形点进行测量，同样在转体中对所有监测点进行测量，通过对前、后测量数据的对比即可反映梁体的高程变化。

2.7测量控制

在转体过程将观测棱镜固定在梁端、塔顶，以3#墩中心为坐标原点，转体后桥轴线为x轴的独立坐标系进行测量。在转体之前对测量控制点及各监控点的初始数据进行测量校核，确保测量数据准确无误。

在梁体转动过程中，根据工况划分观测次数，利用全站仪对所布设监测点进行测量，待转体到位后进行精确定位，测定塔身及梁体位置状态。测量过程中，主要通过梁轴线上的监测点在转体前后的实测坐标与理论坐标的差值来控制转体过程。转动角度的测量是根据转体前后的坐标进行计算，并通过上、下转体的轴线标志来辅助转体的控制。由于现场条件的限制，决定用两台全站仪进行现场测量监控。

3.转体测量的精度分析

在转体过程中使用的仪器是徕卡TCA2003，仪器的标称精度为角度0.5"，距离为1mm+1×10-6D。测量误差对放样点位的影响值通常采用全站仪的标称精度来计算距离放样误差对放样点位的影响， 具体计算公式如下：m2=a2+（b*L）2其中，a为固定误差；b为比例误差系数，以10-6为单位或以ppm（百万分率） 代替10-6； L 为距离值，单位为km。综上分析， 可知放样点离开测站点愈远， 则放样的误差愈大， 根据本桥实际情况及最不利因素， 可推算得平面点位误差m。

m=±1.4mm完全可以达到各项限差要求。

4.结束语

由于测量技术及先进仪器的快速发展， 新型测量仪器的应用为满足这种工程施工的需要提供了设备保障。在实际工作中结合工程的进度、现场条件、大气温度等情况， 研究选定有利测量作业时间和相应方案， 能大大提高测量速度， 满足现代化快速施工要求， 并确保工程的高质量。

【参考文献】

[1]徐育康，秦志远.测量学（第1版）.解放军出版社，1999，1.

[2]秦锟，李裕忠.桥梁工程测量.北京： 测绘出版社，1991.