三塔悬索跨江钢箱梁桥制作精度测控工艺

彭浩 李冲 张士旭 李媛 宋迎迎

摘  要：通过悬索钢箱梁桥的制作，对制作精度测控工艺进行了探讨研究。

关键词：悬索;钢箱梁;测控

1 工程概况

主桥为2×1080m三塔两跨悬索桥。加劲梁形式采用扁平流线型钢箱梁正交异性板结构，钢箱梁横断面为单箱三室构造，两侧边室为风嘴兼检修道。钢箱梁顶面宽度为36.7m（含检修道）。桥中纵轴线处梁高3.5m，全宽39.1m。桥面纵坡设为2.5%双向纵坡，中跨处于R=43200m的凸形竖曲线上。钢箱梁的加工制造以梁段为单元，标准梁段长度为16m。 每个梁段由顶板单元、底板单元、横隔板单元、风嘴块体组成，其中风嘴块体由风嘴顶板单元（含泄水槽）、上斜板单元、下斜板单元，风嘴隔板单元、直腹板单元和锚箱结构组成。

 2 水准控制网的设置

2.1总拼胎架

用于梁段制造的总拼胎架纵向线形按照设计院给定的“合拢时梁底标高”数据设置。钢箱梁纵向线形通过调整总拼胎架横梁间的胎架牙板高差来实现，钢箱梁横向线形通过胎架横梁上焊接牙板的横向高程值实现。每轮次组装前都要按照设定的竖向圆曲线纵向和横向拱度值表复验，保证梁段的合拢线形。

2.2 水准控制网

为了保证钢箱梁在制造过程中吊装线形的准确，总拼胎架外要布设水准控制网，用来控制钢箱梁制造过程中所有测量点的高程，保证钢箱梁的整体吊装线形。水准控制点要求布设在胎架外不受其它因素影响、基础坚实可靠的地方，最大沉降不得大于2mm。进行控制测量时，要求测得的控制网闭合差不大于2mm（控制网的水准测量最好为偶数测站，应该对控制网多进行几次测量，直至能给出准确数据为止）。水准控制网内各个控制点的位置、高程数据均要记录造册，以供测量、监测使用。水准控制网要不定期的进行检测，确保测量数据的准确。

 在胎架的两头，根据胎架施工图设立三个测量标志塔，塔上按照工艺数据设置基准标志线。基准线须用划针刻划，允许偏差为±0.5mm，用黑白两色的油漆或写号笔在基准线两侧涂成“”形状。制作塔上基准标志时，首先按照胎架施工图的尺寸在地面上做好永久测量标志（即地样，形状按照上述方法制作，标志塔处基础应坚实可靠，并设有预埋钢板，必要时应采取一定的保护措施，防止在施工过程中遭到破坏，地样制作时要求避开温度影响误差不大于1mm）。以胎架两头对应的地样为基准，将地样用经纬仪分别投到对应标志塔上，反复检测，确认尺寸无误后，做好标记和记录。

 胎架要按照相应的施工图划各道横梁的组装线，改造横梁与预埋基础的连接构造同时保证任意相邻两道横梁的间距偏差不得超过10毫米。胎架横梁的最大相对高差不得超过10毫米。横梁安装完成后，将标志塔上的桥梁中心线放样到胎架上，作为胎架制作的中心线，所有基于中心线对称的尺寸均要以此中心线为基准放线，放线允许偏差为±1mm。在每道横梁上控制点的位置焊接一块工艺牙板，根据标志塔上的基准线用经纬仪将控制点所在的纵轴线放样到工艺牙板上，并用划针在工艺牙板上刻划铅垂线。以胎架外水准控制点为高程测量的基准点，按照各个拼装轮次给定的拱度数值用水准仪确定每道横梁工艺牙板上对应点的高程，刻划高程水平线，与刻划好的铅垂线相交。以交点为基准，用挂细钢丝的方法确定每道横梁上各块牙板高程，完成横、纵向线形拱度的制作。工艺牙板（定位用牙板）高程允许偏差为±1mm，一般牙板的允许偏差为±2mm，用胎架制作验收专用表记录测量数据。为了便于下一轮次胎架的修改，要求保留工艺牙板。从工艺牙板高程线向下返50mm作高程检查线，具体方法见下图，做好标记已被下轮次改胎时使用。总拼胎架经质检部门检测合格并报监理工程师签认后方可交付使用。每一轮次钢箱梁组装完毕后，复测保留的工艺牙板，根据技术部提供的胎架拱度值重新调整纵、横向线形。

 3 钢箱梁整体组装测量

3.1 两拼组装测量

底板单元两拼时，应根据板单元纵、横基线按线组对，重点控制两块板单元坡口端的错边量≤0.5mm，横隔板接板相对偏差≤0.5mm，四角不平度≤5mm，对角线差≤3mm。组装前要复核每块板单元上的定位基线。对于横向定位，板单元宽度方向预留2～3mm焊接收缩量（可根据实际情况进行调整）。对于顶板纵向定位，以板单元的定位线为准，调整板单元的相对位置和尺寸关系，允许偏差为1mm;底板则要求对齐U肋组装线和坡口定位端，同时控制板单元定位端的直线度，同位置横隔板接板错位不得超过2mm。检验合格马板定位后方可焊接。

3.2 整体组装测量

3.2.1 底板、斜底板组装定位

中心线处底板单元定位：

首先，以中心线处底板单元靠近中心位置的纵基线为基准，作为桥梁中心线方向定位检查线，允许偏差±0.5mm见图7，并涂好“”形標记，作为定位基准线。然后以U肋组装基线为定位测量基准线，向坡口端返组装检查线距离U肋组装基线150mm，作为板单元横向定位时经纬仪的测量检查线，并用划针划线做好标记见图8。作为顶板定位时端口垂直度检查线。在与定位底板相邻的中心板块上架设激光经纬仪，调节经纬仪，使之与中央标志塔上400线位置标志所在直线共线。调整中心线处底板，使底板单元两端“”形标记与经纬仪所在直线重合，对线偏差为±0.5mm。按给定数据依次完成中心线上全部底板单元的定位。全长直线度偏差允许1mm。整个轮次所有梁段中心线处底板焊接完成后要重新放样桥中线，并做好标记，作为其他底板单元纵向拉钢尺定位的基准线。

按照整体组装工艺规程中给定的数据完成板单元检查线的放线见图9，然后以完成定位的中心线处底板单元纵基线为基准，按整体组装工艺规程中横向分步组装给定的数据，用盘尺测定两相邻板块纵基线间距离。架设并调整经纬仪，使之与中央标志塔上400位置标志线共线，镜头旋转90°进行纵向定位，调整板块使端头测量检查线与经纬仪控制直线重合（即激光点与端头测量检查线重合）。相邻板单元坡口端的错边量≤0.5mm，横隔板接板相对偏差≤0.5mm，依次完成底板单元横、纵向定位。斜底板组装定位时，需要架设两台经纬仪。一台设在距离中轴线16265mm控制线上，控制斜底板横向定位，调整斜底板使其纵基线与控制线重合，允许偏差为+2.5±0.5mm;另一台进行纵向定位见图10，纵向定位方法同底板单元纵向定位。拉尺检测斜底板横基线间距离时根据给定的数据进行。定位斜底板时温度较高则需要考虑温度影响。

 3.2.2 底板高程检验

整个轮次底板、斜底板組焊修完成后，进行底板高程检验，测量点为底板、斜底板上的横隔板位置，严格保证此处高程合格，具体点按拱度测量图规定的点，数据以技术部门提供的每轮拱度表数值为准。如果偏差不超过±2mm， 既为合格，否则需要调整底板单元，直至标高合格。

3.2.3 风嘴块体定位线

从梁段的U肋组装基线向配切端返拼接口配切线，横向用经纬仪确保直线度。每轮次梁段所有底板焊接、修整完成后，架设经纬仪以测量标志塔上的16571标志线为基准，在日出前或阴天在斜底板上放样风嘴块体的定位线，作为组装定位风嘴块体的基准线。

3.2.4 横隔板组装定位

横隔板的组装按照先中间，再两边的顺序组装。调整中心横隔板单元，使桥梁中心线和横隔板中心线重合，允许偏差为±0.5mm。调整隔板横基线到底板的距离（桥梁中心线处为1500mm）。架设水准仪，观测打尺员放在隔板横基线两端上的钢尺，使水准仪在两钢尺上的读数一致，允许偏差为±1mm。边隔板单元以底板接板和完成定位的中间隔板单元为参照进行定位，控制与中间隔板的立位焊接间隙为6～8mm。

3.2.5 顶板单元与风嘴块体组装定位

中心线处两侧顶板单元定位：以板单元纵基线为基准从顶板两拼单元两端头向桥中心侧划横向定位检查线，返线距离为400mm，偏差为+1～+1.5mm（参照整体组装工艺规程），对于顶板纵向定位，首先验证两拼时返到顶板上的组装定位基准线，同时用经纬仪校正该基准线与桥梁中心线的垂直度，完成顶板单元的纵向定位;横向定位利用经纬仪使其与标志塔上400位置所在直线共线，调整顶板，使经纬仪激光点与顶板纵基线重合。根据后视点返算顶板测量点高程，用水准仪控制顶板各个测量点的高程，确保桥梁线形的准确。高程测量点为两拼板单元边缘向内150mm的对应横隔板位置（以下同）。同时，用吊铅垂的方法检验顶、底板端口检查线的重合度（考虑梁段倾斜放置产生的板边错位量），端口的垂直度偏差≤2mm，并重新用经纬仪复核横向定位检查线与标志塔标志线的重合度。确保中心线、高程和端口垂直度无误。其它梁段的纵向定位用钢尺测量，重点控制梁段间纵向距离、顶板高程和梁段端口垂直度。确定钢箱梁中心线处顶板高程时，中心线所在位置净空（即隔板高度）3500mm按+3～+5mm控制，当净空与高程发生冲突时在两者允许的偏差范围内借鉴调整。所有板单元高程的确定均要以后视点为计算基准，避免累计误差的影响。在调整中线处顶板单元时应该首先根据激光准直法调整顶板单元使其横向定位检查线大致与标志塔400标志线重合，然后调整板单元高程，标高定位完成后，精确调整顶板单元使其横向定位检查线与标志塔400标志线精确重合，完成后检查板单元高程，如没有变化则完成顶板单元与横隔板的点焊定位，否则需要继续调整。在高温下进行中心顶板定位时，要考虑标志塔在日光照射下发生的横向偏移对板单元定位的影响，保证板单元定位精度。桥中线两侧顶板单元焊接完成后，要重新放样桥中心线，并在顶板板单元上打上样冲作好标记，作为其他顶板单元横向定位的基准线。

3.2.6 梁段内顶板单元纵向定位

参照底板单元的定位方法，横向定位用钢尺从桥梁中心线处顶板的同一纵基线拉尺定位，横向滚水坡利用高程控制点和拱度值来控制，顶板各测量点高程以钢箱梁拱度值表为准，高程的偏差为±2mm。

3.2.7 风嘴块体定位

当底板单元完成定位焊接后，组装风嘴块体。组装风嘴块体时首先检查前定位基准线，并以此线为基准组装，组装时注意横向加焊接收缩量。同时利用经纬仪以标志塔上标志线为基准调风嘴块体角度，保证块体与斜底板焊接时的组装精度。定位后先焊接斜底板间的对接焊缝。

4、预拼装的测量

根据预拼装检测记录表中规定的测量项目逐项进行检测，并详细记录各个数据。测量时要避开温度的影响，宜在日出前或阴天进行。同时要求事先做好准备工作，加快调整速度，以便减弱因为千斤顶的沉降对匹配梁段高程的影响。与上一轮复位梁段匹配前，应将底板与胎架连接的马板全部解开，在无约束状态下进行匹配对接。

5 结束语

钢箱梁采取上述测控工艺，不仅保证了每段钢箱梁制作尺寸及每轮次钢箱梁制作线形，还解决了现场安装时环口错边量、环口对接缝间隙及顶板栓接U肋连接错孔率等问题，进一步减少了现场修环口工作量节约了成本，更为现场安装尺寸提供了有利保障。

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