徐勝泉　蔣思君　陳俊明

摘要：本文針對大跨度鋼箱桁架推力拱橋，在深水、陡峭山區(qū)地質(zhì)環(huán)境下，對其主拱肋定位的測量控制技術(shù)，實現(xiàn)了主拱線形的精度控制。

關(guān)鍵詞：鋼箱桁架拱；拱肋安裝；線形控制；測量技術(shù)

一、引言

5月22日，在長江與香溪河交匯的西陵峽口，由中鐵大橋局承建的香溪長江公路大橋，完成主拱合龍施工。本文以香溪長江大橋拱肋安裝為工程背景，研究探討了大跨度鋼箱拱橋拱肋安裝定位測量控制技術(shù)。

二、工程概況

（一）主橋整體布置

湖北香溪長江大橋橋址位于長江兵書寶劍峽峽口處，主橋為531.2m全推力中承式鋼箱桁架拱。主橋拱肋采用空間變截面桁架式結(jié)構(gòu)，主桁下弦桿中心線凈跨徑為508m，下弦中心矢高為127 m，矢跨比為1/4。主拱軸線采用懸鏈線線，拱軸系數(shù)為2.0。桁架拱采用雙片主桁，上、下游兩榀主桁平行布置，主桁的橫向中心距為25.3m。全橋拱桁安裝采用節(jié)段整體吊裝方案，兩個主桁節(jié)間（含上下弦桿、整體節(jié)點、腹桿）組成一個整體吊裝節(jié)段，在整體吊裝情況下，拱肋整體剛度很強，不宜發(fā)生變形。全橋共有44個整體節(jié)段、8個拱腳節(jié)段及2個合龍段。

（二）測量控制網(wǎng)布設(shè)

香溪長江公路大橋采用1954北京坐標(biāo)系和1956黃海高程。長江大橋兩岸已有控制點4個，在主橋兩側(cè)1#、4#承臺上布置四個加密控制點，組成控制網(wǎng)（見圖2），經(jīng)過復(fù)測，平面控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)等級均達(dá)到二等精度要求，滿足現(xiàn)場施工測量要求。

三、施工過程中的定位控制方案

（一）施工流程

（二）拱肋預(yù)拼檢查

為確保鋼箱拱加工及安裝精度，香溪長江大橋鋼箱拱在出廠前按照“3+2”進(jìn)行了分段預(yù)拼，預(yù)拼精度滿足要求。

1.在預(yù)拼場地建立精密測量控制網(wǎng)，平面按照四等導(dǎo)線精度布設(shè)，高程按照四等水準(zhǔn)精度布設(shè)，經(jīng)復(fù)測控制網(wǎng)精度滿足規(guī)范要求。

2.主拱肋測點布置。主拱箱型桿件制造時，在拱肋節(jié)點內(nèi)外側(cè)、節(jié)段接頭處四面中軸線距離端頭150mm位置做好標(biāo)記點，點位用沖釘沖眼并噴紅漆做標(biāo)記，檢查其相對關(guān)系，確保點位無誤。

考慮到后期現(xiàn)場安裝時，高空作業(yè)的風(fēng)險，為了提高主拱線形測量效率，在每節(jié)段拱肋節(jié)點附近布置4個測量棱鏡，以直接測量棱鏡點控制主拱的線形。圖2為拱肋加工檢查測點布置圖。

3.全橋拱肋節(jié)段采用在胎架上進(jìn)行臥式預(yù)拼，胎架應(yīng)嚴(yán)格水平，拼裝前先對預(yù)拼拱肋節(jié)段的控制點（設(shè)計線形）在地面上進(jìn)行放樣（地標(biāo)點），在預(yù)拼過程中使用吊垂線的方法檢查鋼箱拱拱頂和拱底的控制點是否與地標(biāo)點吻合，再用水準(zhǔn)儀對拱肋腹板的高度以及平整度進(jìn)行水準(zhǔn)測量，高差反映出拱肋預(yù)拼的軸線偏位情況[4]。

4.節(jié)段預(yù)拼完成并驗收線形滿足設(shè)計要求后，測量每個節(jié)段拱肋的測量控制點和棱鏡點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

（三）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換計算

預(yù)拼測量完后，需要將每節(jié)段拱肋的測量控制點和棱鏡坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場設(shè)計安裝坐標(biāo)。把拱肋整體抽象為由測量控制點、棱鏡點組成的空間骨架結(jié)構(gòu)，以廠內(nèi)實測的Ai、Ai+1、Bi+1三個拱肋節(jié)點坐標(biāo)為基準(zhǔn)點，通過平移、旋轉(zhuǎn)拱肋整體，將三個基準(zhǔn)點匹配到現(xiàn)場設(shè)計安裝對應(yīng)節(jié)點坐標(biāo)，使得拱肋整體結(jié)構(gòu)在設(shè)計的安裝位置。

（四）拱肋安裝定位及線形調(diào)整

拱肋在工廠組拼好后，通過船運至橋位處定位，利用纜索吊機從水上起吊安裝，安裝定位以線形控制為主，索力控制為輔[6]。

1.安裝定位控制。拱肋安裝定位采用三維坐標(biāo)法，將全站儀架設(shè)在岸側(cè)控制點上，觀測拱肋上棱鏡的三維坐標(biāo)，得出拱肋在里程、橫向和高程方向的偏差值，結(jié)合監(jiān)控指令調(diào)整拱肋線形，調(diào)整過程中持續(xù)進(jìn)行線形的測量監(jiān)控，并及時反饋測量數(shù)據(jù)，直至線形滿足監(jiān)控指令和規(guī)范要求。

2.高程精度控制。在拱肋安裝過程中的高程測量采用單向三角高程測量，為了減少日照、溫差和風(fēng)力等不利因素對鋼結(jié)構(gòu)的影響，觀測選在溫度相對比較低，而且相對穩(wěn)定的夜間進(jìn)行?？紤]到夜間大氣折光對三角高程測量精度的影響，需要對觀測結(jié)果進(jìn)行氣象改正，江面的大氣變化非常復(fù)雜，以往的經(jīng)驗值不能使用，我們通過現(xiàn)場實測，計算夜間各個時間段準(zhǔn)確的大氣折光系數(shù)K值，選擇大氣折光系數(shù)最為穩(wěn)定的22：00～5：00時段進(jìn)行拱肋線形測量。

使用高精度全站儀測量對岸側(cè)控制點高程H，計算高程差值Δh=H-H0，則ΔK=2RxΔh/，式中R為地球曲率半徑，S為兩點間斜距，ΔK為大氣折光系數(shù)差，計算ΔK值并在全站儀里進(jìn)行K值修正[2]。由于拱肋安裝時視線所通過的大氣環(huán)境與后視大致相同，可以基本消除球氣差對高程測量的影響。施工過程中若遇到天氣條件突然改變，須重新測定大氣折光系數(shù)，若天氣不利于觀測，必須停止施工。

四、控制成果

與傳統(tǒng)的控制手段相比，采用上述的安裝定位方法，有效的保證了鋼箱拱節(jié)段安裝精度，表1為香溪長江大橋主拱合龍前線形偏差表，主拱線形里程最大偏差為+11mm，拱軸線最大偏差為-8mm，高程最大偏差-12mm，符合《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF801-2004）及設(shè)計要求。且主拱平順，具有良好的成橋線形狀態(tài)，而且操作更為便捷，提高了施測效率，大幅度縮短了鋼箱拱吊裝定位施工時間。

五、結(jié)語

香溪長江大橋為世界最大跨度鋼箱桁架推力拱橋，所處位置地質(zhì)條件復(fù)雜，峽口常年強風(fēng)，施工控制難度大，需要綜合考慮控制點的選用、結(jié)合施工工藝選用合理的測量方法及控制手段、確保測量精度的有效控制最終實現(xiàn)主拱線形的精確控制及精準(zhǔn)合龍。

參考文獻(xiàn)：

[1]孔祥元，梅是義.控制測量學(xué)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社.

[2]魏浩瀚，鄧加柱，王子君，白新宇.夜間江面大氣折光系數(shù)的變化規(guī)律[A] 河南焦作供電公司 ， 焦作

[3]周旭.極坐標(biāo)法放點的精度分析.陜西煎茶嶺鎳業(yè)有限公司， 略陽

[4]胡鋒，詹志文 .贛州市章江大橋鋼管拱定位技術(shù). 江西省基礎(chǔ)測繪院. 南昌

[5]JTG_TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范

[6]吳波，孫石超.豐化江大橋雙肢拱肋安裝精度控制[B] 寧波通途投資開發(fā)有限公司 ，寧波