太子坪乌江大桥索导管定位测量方法分析

荆鹏，邓少锋

摘要：斜拉桥索导管安装是塔柱施工的关键工序，其安装的精度对斜拉索具有重要影响，该工序具有精度高、作业难度大、安装精度受外界影响因素较多的特点，索导管的空间位置既与纵桥向成一定的夹角又与横桥向成一定的夹角且竖直方向也有一定的夹角，空间三维坐标计算繁琐。为保证该桥索导管安装的作业效率，确保定位精度满足挂索要求，本文针对该类型的索导管定位测量方法进行了研究，总结出较为有效的测量定位方法，保证了索导管快速有效的定位要求，大幅提高了塔柱施工效率，可为同类工程提供参考。

关键词：斜拉桥；索导管安装；索导管定位测量；太子坪乌江大桥

斜拉桥具有跨度大、刚度大、可充分发挥钢混材料等优势，造价上有较高的性价比，被广泛的应用于跨度300～600米的桥梁工程中。太子坪乌江大桥为重庆至黔江高速铁路线第一次跨越乌江的桥梁，位于重庆市武隆区。主桥为双塔双索面预应力混凝土部分斜拉桥，跨径布置为（30+40+60+300+60+40+30)m。主塔采用钻石形结构，主梁采用混凝土箱梁加钢混组合梁。30号墩承台以上塔高160.5米，31号墩承台以上塔高156.5米。上塔柱锚固块多、尺寸各异，钢筋数量大且设有环向预应力筋，斜拉索锚板及护筒等，使结构构造异常复杂。斜拉索钢锚箱锚板及索导管定位误差不超过5mm，定位精度要求较高，周边无较高的置镜点，测量难度大。

图1 太子坪乌江大桥主桥斜拉索示意图

本文对主桥控制网测量、索导管三维数据计算、索导管测量定位等方面进行分析，总结出行之有效的斜拉桥索导管定位测量方法，并在该桥索导管的安装中得到应用，取得较好的应用效果。

1桥梁控制网的建立

测量控制点作为大桥的控制基准，其关键性不言而喻。为取得较高的控制精度，控制网的精度就是首要条件。因此，本桥控制网采用独立布网的形式，两岸分别布设2个平面控制点，形成大地四边形网，并与设计点位联测，点位埋设在稳定的区域确保在后期的使用过程中不会有影响测量精度的位移。采用卫星定位测量方法施测，测量精度等级为二等，观测及解算指标均满足高速铁路工程测量规范相关要求，每隔6个月进行一次复测，复测后发现偏差超过10mm则用另外较为稳定的点作为起算点进行解算，更新不稳定点的坐标。高程采用二等水准测量，两岸采用两台高精度全站仪同时进行测距三角高程对向观测。测量过程中把大气压、温度、湿度等参数输入全站仪自动进行测距改正。

图2 主桥控制网布置图

2  索导管坐标计算

首先得把索导管的设计坐标转换成施工坐标，设计坐标系为：X坐标原点为DK106+000，沿大里程方向为正；Y为横桥向坐标，桥轴线为Y原点，沿大里程线路右侧方向为正；Z坐标为85国家高程值。参数α为斜拉索锚点切线与纵桥向水平在纵立面的投影夹角；参数γ为斜拉索锚点切线在Y0Z平面投影与Z轴（铅垂线）的夹角；参数β为斜拉索锚点切线与桥轴线在X0Y平面的投影夹角。如图3所示。

图3 单个索导管坐标系示意图

传统的测量方法是，在索导管的安装过程中要使用全站仪实时的测量索导管的上口下口中心坐标，通过测量的坐标与事先计算好的设计坐标进行比较，然后根据比较的偏差进行位置调整，如此反复直至两者偏差满足限差要求（5mm内）。但是在实际操作过程中往往难以直接测量到索导管顶口及底口的中心位置，因此，在本项目中直接测量索导管上表面的中心线的任意位置，然后与该位置的设计坐标进行比较，根据坐标偏差进行索导管的位置调整，直至满足限差要求。本方法的难点就在于测量点的设计坐标计算繁琐，传统的方法是采用编程计算器编制计算程序能快速计算出所需结果，该方法需要购买专用的测量编程计算器，且计算器界面不够友好，计算速度也较慢，我们引入Excel编制计算程序，直接用手机WPS打开时并使用编制好的Excel程序，可快速输入参数快速获得计算结果，进一步优化了计算过程，并使测量计算效率得到极大的提升。

图4 索导管计算程序界面

3  索导管定位测量实施

索导管出厂时先对成品进行检验，检查其管径、长度以及表面的平整度，确保尺寸偏差满足设计要求，避免由于尺寸不正确的影响导致索导管定位不准，对每个索导管进行编号，避免出现安装顺序错误的情况。

在进行索导管定位时由于索塔砼受到日照、砼内部温度不均、风力等因素影响，上塔柱位置发生随机的变化。在进行索导管高精度定位时，要选择合适的测量时间，通常在没有日照、微风、并且空气温度及索塔温度变化不大的时段里进行索导管高精度定位。因此一般情况下宜选择在夜里8点到第二天早上5点进行测量定位作业，附在塔柱上的塔吊不能工作，避免装吊重物引起塔的晃动，以减弱索塔变形对索导管定位精度的影响。

安装索导管前的劲性骨架定位，在上一节塔柱顶面放样出劲性骨架的脚点位置，初步固定好劲性骨架后，在劲性骨架上粗略放样出索导管的安装位置，待索导管安装就位初步固定后即可使用徕卡小棱镜准确立在索导管的外壁轴线上，全站仪测量棱镜的坐标，然后把测得的坐标输入手机程序里，即可获得当前点的偏移量，按照软件所示偏移量进行索导管位置的调整，直至偏差在限差范围内。调整过程中要注意在索导管的控制线上至少测量3个不同位置的坐标，可确保索导管的轴线角度符合设计角度。全站仪测量过程中设置好温度、大气压、湿度等参数，随时核对差分点，通过观测差分点的偏差对所测结果进行差分修正。

4  结束语

在本桥索导管的安装定位测量中，建立了相对稳定的控制网，使控制基准精度满足定位限差要求；另通过对索导管与线路结构几何关系的分析，采用坐标系转换技术，使图纸坐标转换成测量放样的施工坐标；再者利用手机WPS表格功能编制Excel计算程序，进一步简化了计算过程，使计算结果界面化、即时化，较之以往的计算器计算效率有明显提高。索导管的快速准确定位满足了设计要求，为后继斜拉桥的施工提供了保障，测量定位观测简便、精度高、效率高，是一种有效的索导管定位方法。

参考文献

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