斜置拱塔索导管定位测量技术研究

2014-11-13浦玉东中铁上海工程局集团有限公司第三工程有限公司安徽合肥230000

江西建材 2014年15期

■浦玉东 ■中铁上海工程局集团有限公司第三工程有限公司，安徽合肥 230000

1 概述

宁国市仙霞路西津河大桥工程采用斜置拱塔双索面预应力混凝土斜拉桥，桥跨布置(90+110)m，桥梁全长205m，全宽40m。主塔采用预应力混凝土拱形斜塔。塔身轴线顺桥向向北倾斜12°，塔高67.16m，上塔柱25m范围采用椭圆型，塔柱轴线为椭圆曲线线性。斜拉索采用扇形布置，横桥向采用双索面，塔上总计68根索导管，竖向间距1.7m。详见图1主塔结构图。

主塔索导管是主塔与斜拉索间传力结构，并对斜拉索起到导向作用，其位置的准确对整个桥梁结构受力的影响大，因此斜拉桥主塔施工时，索导管的定位施工是质量控制的要点之一。一般在斜拉桥设计图给出索导管的位置参数，但施工中由于作业环境的限制，实施时要根据施工操作需要，由相应参数进行施工方法的调整。

2 工程特点

(1)主塔结构呈椭圆形变化，索导管分布亦成空间变化，位置复杂。

(2)主塔截面尺寸小，劲性骨架、钢筋、预应力分布密影响索道管定位测量视线。

(3)主塔为预应力钢筋混凝土结构，刚度大、变形小。

3 基本原理

索导管测量定位理论上选择锚固点A及管口出口点B的坐标来确定，但在实际测量定位中受塔柱空间狭小、钢筋密集、锚固点和出口点悬空等情况影响，给索导管的定位工作带来极大的不便。实际实施利用能控制索导管位置的3个点(必须不在同一直线上)三维坐标测量定位索导管。具体原理即:理论上轴线AB位置定位准确即可，实际测量时可进行锚固A点和线段CD位置定位准确即可保证轴线AB位置定位准确。线段CD定位可通过其上任意两点坐标定位，为方便定位，可将线段CD按0.5m、1.0m或其他固定长度进行分节，每节点按序编号并计算坐标，便于放样时对应操作。具体示意详见图2 主塔索导管示意图。

图1 主塔结构图

图2 主塔索导管示意图

备注:

①A点为理论锚固点，AB为索导管轴线，其上任一点至A点距离为L;

②CD为索导管表面特征线，其上任一点至C点距离为L＇，位于管正上方，便于测量;

③轴线BA与线段AC垂直，且与DC平行;AC长度为管外径R，线段AH与线段CG垂直，且与OB平行;

④坐标系中线段OA、GC均与坐标系Z轴平行;

⑤坐标系中线段OB在XOY平面内，则与Z轴垂直即与线段OA、GC均垂直;

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⑥由上3、5两条件知∠GBA=∠GCA=θ;

⑦临时焊接型钢便于定位锚固点A。

4 坐标计算

预应力钢筋混凝土主塔刚度大，变形小，在索导管定位时无需考虑主塔变形的影响。主塔索导管坐标计算以索导管定位原理为基础在坐标系中进行坐标计算。塔上索导管布置及坐标系的建立见图3索导管位置及坐标系图。

图3 索导管位置及坐标系图

(1)直线AB上任一点坐标计算

根据整个主塔的在坐标系中位置、确定各索导管锚固点A的坐标为(XA，YA，ZA)，根据图2和图3内容可知，直线AB与xoy平面投影间夹角θ;在xoy平面内与x轴夹角为γ，直线AB上任一点至A点距离为L，以B点的理论坐标(XB，YB，ZB)计算为例:

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

(2)C点坐标计算

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

(3)直线CD上任一点坐标计算

由于直线CD与AB平行，直线CD上任一点的理论坐标同直线AB上任一点坐标计算类似，直线CD上任一点至C点距离为L`，以D点的理论坐标(XD，YD，ZD)计算为例:

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

上面(1)(2)(3)中公式内“±”具体取“+”还是“－”应根据索导管的位置确定。

5 定位方法

索导管安装定位前，先将管上特征线CD按等间距分节，节点处冲眼作中心标志并编上号，测量定位始终对锚固点A和特征线CD上2节点上进行放样和复核，索导管定位测量标志点见图2主塔索导管示意图。为了提高施工现场的计算速度和精确度，预先在计算器中编写好索导管轴线AB及特征线CD坐标计算方程，以方便现场测量定位坐标计算。计算得出偏差值 ΔX=X测－X理，ΔY=Y测－Y理，ΔZ=Z测－Z理，根据ΔX、ΔY、ΔZ进行微调，直到满足设计及施工规范要求为止。索导管定位测量选取特征线CD上2标志点时，尽量保证2标志点距离接近管长，以提高定位精度。管道位置复核可一方面复核坐标，同时也可复核索导管特征线CD倾斜角度θ。