厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢锚梁安装施工及测量控制

来源:用户上传      作者:

　　摘  要：文章结合厦漳跨海大桥南汊主桥索塔钢牛腿式钢锚梁安装施工测量实践，详细介绍了索塔钢牛腿、钢锚梁、索导管安装施工的测量控制方法，以供类似工程参考。
　　关键词：钢牛腿;钢锚梁;安装;测量
　　中图分类号：U448         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）10-0115-04
　　Abstract： Based on the construction survey practice of cable tower steel cow leg steel anchor beam installation of the south branch main bridge of Xiamen-Zhangzhou Cross-sea Bridge， this paper introduces in detail the measurement and control methods of cable tower steel cow leg， steel anchor beam and cable guide pipe installation， which can be used as a reference for similar projects.
　　Keywords： steel corbel; steel anchor beam; installation; measurement
　　1 工程概况
　　厦漳跨海大桥南汊主桥为135m+300m+135m双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥，索塔为H型C50海工混凝土结构，总高为137m，分上、中、下塔柱与上、下横梁五部分。上塔柱高45.5m，索塔锚固区标高为97.395m～133.420m，斜拉索上端采用钢锚梁作为锚固结构，钢锚梁采用高强螺栓栓接在钢牛腿上，钢牛腿、钢锚梁安装与上塔柱混凝土同步施工。
　　钢锚梁由锚垫板、承压板、主板、横隔板、连接板及加劲肋等构件组成。钢锚梁及钢牛腿采用Q345C钢材，并進行防腐处理。钢锚梁采用整体结构，即单根整体制作并吊装。钢锚梁端部支承在钢牛腿上，钢牛腿采用剪力钉与塔柱内壁连接。索塔每对斜拉索的拉力通过锚垫板作用于钢锚梁的两端，分解成水平力和竖向力，其水平力由钢锚梁承受，并由锚梁的纵向约束自由度自行调整而平衡，竖向力则通过承压板传递到钢牛腿上。为保证拉索锚固区塔柱截面在极限状态下的承载能力，在斜拉索锚固区还配置了预应力。
　　全桥共有44对钢锚梁，上塔柱锚固区立面图如图1所示。钢锚梁采用开口箱形断面，尺寸为5200mm（长）×600mm（高）×632mm（宽），腹板厚度为 36mm，顶板厚度为20mm。索塔钢锚梁最大层距为3.5m，最小层距为2.4m。
　　2 安装精度要求与施工测量控制难点
　　如表1所示，设计要求钢锚梁安装后，锚固点与索导管出口中心轴线偏位为±5mm，钢牛腿、钢锚梁梁底高程偏差为±5mm，四角高差为±2mm。由于钢锚梁的竖向力通过牛腿上的四氟板传递到钢牛腿上，同一对边跨与中跨侧斜拉索与塔柱竖向夹角不对称，如果钢牛腿四角高差超出设计要求，将会使钢锚梁产生较大的扭矩。所以钢锚梁施工测量控制的难点是保证钢锚梁锚垫板中心线与索导管中心线按设计要求重合，钢牛腿、钢锚梁四角高差控制在±2mm范围内。
　　3 测量准备与定位时段选择
　　3.1 测量准备
　　测量准备工作主要包括加密控制网复测与上横梁水准点标高引测。测控部在上塔柱施工前一个月已采用5台天宝公司生产的SPS881型号GPS接收机对大桥加密控制网进行了复测，复测成果满足国家C级网精度要求，并对其中的两条GPS边用TCA2003全站仪进行了检核，其边长不符值最大相差2.1mm。标高引测时，先采用苏一光DSZ2+FS1配合3m铟瓦尺按三等水准精度要求引测至索塔承台上，再采用100m检定钢尺配合两台水准仪进行高程传递，将标高引至上横梁上，最后采用TCA2003全站仪三角高程法进行校核，其校核结果相差2.0mm，取平均值作为上横梁水准点的标高最终值。
　　3.2 定位时段选择
　　为减少日照温差、风力引起的振动摆幅较大等对放样定位点位影响，钢锚梁安装施工测量选择在无日照影响、风力较小和温差较小的时间段内进行，并报监理工程师批准后进行。同时，在测量过程中，配备干湿温度计和空盒气压表，根据实测环境温度和大气压强适时进行仪器温度和大气压强改正，确保测量精度。
　　7月份-9月份上塔柱施工期间，施工区域白天温度较高，钢锚梁定位一般选择凌晨2点至日出的时段内进行。
　　4 定位底座与钢牛腿安装
　　定位底座与钢牛腿安装直接影响钢锚梁的安装精度，索导管安装定位精度又取决于钢锚梁、钢牛腿安装定位精度，而钢牛腿是直接坐落并栓接在钢牛腿上的，因此定位底座的精确安装是第一节钢锚梁精确安装的前提，即需严格控制定位底座的施工定位精度。在安装前需细致检查钢牛腿进场成品尺寸，并严格控制定位底座与首节钢牛腿的高程精度，根据监控单位下发的监控联系单要求的预抬量进行精确测定。
　　定位底座施工前，先在上塔柱第24节段混凝土南、北两侧各预埋四块工钢，作为定位底座定位的基础（定位平台），待混凝土凝固后，再将定位底座底标高标示于工钢上，在预埋工钢上焊接两块水平工钢，作为定位底座的定位平台。当南、北岸两个定位底座的预埋工钢顶四角高差调整在±2mm偏差范围内，即可开始安装定位底座，如图2所示。在制作安装平台时，需严格控制好平台顶面标高与四角高差，高程控制根据上横梁的水准点采用普通水准仪法进行精确测定。
　　在定位平台制作完成并满足要求后，再安装定位底座。先将定位底座平面位置调整到设计位置后，再用DSZ2普通水准仪法测出每个定位底座的实际高程值与四角高差，即定位底座顶口特征点1-8号点，如图3所示。需微调时，采用厂家提供的1mm、2mm和5mm的小钢片（垫片）微调至设计标高后，方可固定定位底座，安装钢牛腿。 　　在钢牛腿连续拼接安装时，因上塔柱每节钢牛腿采用连续高强螺栓对接连接，标高误差具有传递性和累积性，所以需精确控制定位底座的标高。为了避免高程误差值的传递累积，在施工过程中，定位底座顶标高按监控联系单的要求降低5mm，同时严格控制小钢片的垫平厚度。定位钢牛腿时，先用DSZ2普通水准仪法测出上一节钢牛腿四角高差，在规范要求的±2mm偏差范围内时，方可进行安装下一节钢牛腿。钢牛腿调整时，先实测1-8号点平面位置，当左右方向偏差较大时，松掉连接螺栓，采用手拉葫芦带动钢牛腿在上一节钢牛腿顶面轻轻移动，微调至设计平面位置为止。然后，再实测钢牛腿1-8号点位的顶面高差值，满足设计要求的±2mm偏差范围内时，方可固定钢牛腿，进行钢锚梁安装工作。这时，钢牛腿连接螺栓已对接不上，钢牛腿与钢牛腿连接可采用背面焊接。浇筑前钢牛腿报检、检查复核时，平面位置施测采用全站仪三维坐标正倒镜取平均值法进行，标高采用全站仪三角高程正倒镜三测回取平均值法进行，只要用全站仪测出1-8号点任意一个点位的绝对标高，利用DSZ2普通水准仪法实测的四角高差值就可计算出钢牛腿1-8号点顶面高程值。钢牛腿8个点位检查完毕，采用钢尺量距复核无误后与劲性骨架连接、固定。定位底座与钢牛腿安装到位后示意图见图4、图5所示。
　　5 钢锚梁安装
　　主塔钢锚梁安装主要控制测点平面示意图见图6所示，在安装之前，先检查钢锚梁的进场结构尺寸，再用墨线将钢锚梁纵横轴线标示于钢锚梁上，找出钢锚梁顶口锚固中心点A、B，做好标记。在安装前，做到每对钢锚梁对号入座，中、边跨位置安装正确，并做好南、北方向安装标识。
　　钢牛腿按图纸设计平面位置和高程精确测量定位固定后，安装钢牛腿上四氟板，涂抹润滑剂，用塔吊起吊钢锚梁，将钢锚梁四角上的高强螺栓预留孔（圆形）对准钢牛腿上预留孔（椭圆形）进行粗调，再精确测定钢锚梁锚固点A、B两点，采用塔吊与手拉葫芦相结合的方式进行调整，受力点设在已施工且浇筑在混凝土中的钢牛腿上。最后量测钢锚梁纵横轴线与所弹墨线偏差，检查四角高差，合格后固定钢锚梁，安装连接螺栓。
　　钢锚梁安装定位关键是控制中心轴线、高程及平整度，保证主塔中心线与钢锚梁结构中心轴线重合，钢锚梁平面位置及高程符合设计及规范要求，这就对钢牛腿的安装质量提出了更高的要求。钢锚梁就位固定后，需将钢牛腿、钢锚梁平面位置与高程进行复测，避免钢锚梁安装时，钢牛腿发生位移、跑位等情况。
　　6 索导管安装
　　待钢牛腿安装到位并固定后，开始索导管安装。索导管进场后，严格检查索导管进场成品尺寸、下料长度、内径、壁厚等参数，并分类编号，中、边跨侧做好明显标识，并对号安装。索导管安装时，嚴格做到索导管上口与钢牛腿预留孔对齐焊接，下口中心与设计三维坐标重合，平面、标高定位误差控制在±5mm以内。
　　索导管与钢牛腿预留孔对接后，暂不焊接，采用手拉葫芦与松紧螺杆粗略定位索导管。采用钢尺分中法先找出索导管下口中心，做好明显标志。然后采用全站仪三角高程正倒镜取平均值法对索导管下口中心进行标高调整，保证索导管切线竖直角按设计要求重合;再采用全站仪三维坐标正倒镜取平均值法进行平面调整，确保钢锚梁锚垫板中心线与索导管中心线按设计要求重合。
　　 定位完成后，将索导管上口与钢牛腿预留孔全圆焊接，固定索导管，用5mm厚钢板封堵索导管下口，并用胶带缠结牢固，防止混凝土浇筑时水泥浆进入索导管。索导管安装到位后图片如图7所示。
　　7 经验与总结
　　（1）钢牛腿与钢牛腿连接采用栓接，当钢牛腿变形很大时，平面位置（左右方向）很难调整，只有通过垫小钢片调整，因为栓接螺母与螺栓孔只有±1mm空隙。而改用背面焊接时，平面位置偏差就很容易调整，不用垫小钢片，只需平移即可，钢牛腿平面位置、顶面标高能得到保证。
　　（2）钢牛腿、钢锚梁与索导管位于索塔中心线处，设站控制点的位置对测量的通视条件很重要，条件允许的话，测站控制点尽量布设于大桥中轴线附近的高处。对于不能直接测定的测点，可根据已测定的点与不能直接测定点的相对几何关系，用边长交会法检查定位。
　　（3）钢牛腿精调就位后，焊接平联系，加固钢牛腿，及时安装钢锚梁、索导管，使钢牛腿、钢锚梁、索导管与索塔框架结构形成一个整体，防止外力变形、跑位。
　　（4）钢牛腿平面位置、顶面标高、四角高差严格精调到位，是确保钢锚梁安装质量的基本保证，也为下一节钢牛腿定位提供了一个很好的拼装平台。
　　8 结束语
　　在钢锚梁安装施工过程中，经过每道工序的严格控制检查，44对钢锚梁安装最大轴线偏差6mm，平均轴线偏差3.1mm;最大高程误差为+8mm，平均高程偏差为+3.9mm;四角高差合格率为100%。实现了预期安装控制目标，也为今后类似桥梁施工提供了有益的经验。
　　参考文献：
　　[1]GB 50026-2007 工程测量规范[S].北京：中国计划出版社，2008.
　　[2]JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标准[S].北京：人民交通出版社，2004.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15179826.htm