大跨度下承式钢筋混凝土系杆拱桥施工测量技术

杨勇 杨猛

摘 要：成县金和大桥采用三孔简支下承式钢筋混凝土系杆拱桥，本文主要介绍中跨90m，主梁上及拱肋上导管安装定位，钢筋混凝土拱肋施工测量控制技术。该技术将指导大跨度下承式钢筋混凝土系杆拱桥拱圈及索道管安装全过程测量作业，为测量控制提供宝贵经验。

关键词：大跨度；下承式；索导管；吊杆； 拱圈；控制测量

1 工程概述

本项目路线全长270m，桥梁200.2m/1 座。金和大桥中心里程为K0+260。路基为K0+131-K0+160和K0+360-K0+401两段，共70m路基.本项目技术标准采用二级公路，设计行车速度40 公里/小时，桥梁宽度30.5m。桥梁采用（55+90+55）m 三孔简支下承式钢筋混凝土系杆拱桥，按双向四车道设计，两侧设非机动车道和人行道。拱肋的理论计算跨径分别为50.4m、85.5m，计算矢高分别为11.2m、19m，矢跨比1/4.5，理论拱轴线方程为： (坐标原点为理论起拱点)。桥面结构采用纵横梁体系、整体桥面板，以提高结构的整体刚度。桥墩采用“V”型墩，桥台采用扶壁台，墩台均采用钻孔灌注桩基础。

1.1 主跨施工工艺

1.2 按照先梁后拱的施工工艺

1.2.1 主梁

主梁主要由2道端横梁，2道主纵梁，15道中横梁，4道小纵梁及顶板组成。主梁上共30个索导管分布在主纵梁与中横梁交接处，导管纵向中心间距5米，横向中心间距为9米。

1.2.2 拱肋

中跨拱肋跨度为85.5米，矢高19米。拱肋由4个拱脚和2根拱肋组成，拱肋上共30个索导管分布在拱肋上与梁上索导管成铅锤状态。

其中拱肋上索道管为吊杆的固定端，主梁上索道管为吊杆张拉端。主梁现浇一次成型，单侧拱肋共分6个节段对称浇筑最后留2米合龙段。

3 测量工作准备

3.2 控制网布设

根据桥轴线位置、桥梁类型，精度要求建立控制网，控制点位置需满足现场放样要求。金和大桥平面控制网采用一级导线，高程控制网采用四等水准。控制网布置如图：

3.3 现场放样坐标转换

根据本工程特点，金和大桥为直线桥，坐标系的转换大大的方便现场测量工作。具体如下：

以桥轴线为A 轴，里程增加方向为正方向；B轴垂直于A轴，B轴以桥中线为0，路线左侧B为负值，右侧B为正值。测量坐标系与施工坐标系换算关系如下：

式中:A、B为施工坐标系坐标；X、Y为测量坐标系坐标；XO、YO为桥中心线起点里程坐标,D为起点里程，α等于起点方位角。

4 主要测量工作

4.1 主梁

主梁上的主要测量任务为梁上索导管的定位，梁上索导管高1730mm,管口内径为240mm。测量工作分为初定位和最终定位。测量索导管中心位置需加工辅助工具(见下图)。

一、导管测量控制工作步骤

第一步 在主纵梁底板上定位梁上索导管底座的纵横轴线位置和高程。

第二步 索导管吊装就位后先按轴线安装。

第三步 利用全站仪测量管底与管口的中心坐标并与设计坐标比较，偏差不满足设计规范要求

需要进行调整，只到满足索导管安装精度。

二、导管调整定位工作步骤

第一步 调整位置时需要工人利用4个紧张器配合，按照测量人员指挥就行微调（主要是顺桥向纵、横两个方向的调整）先调索导管底口的位置再调顶口的位置。

第二步 微调到位后将索导管与主纵梁钢筋主筋焊接加固。待主梁钢筋绑扎完毕后，需对索导管进行复测，对偏位大的索导管位置再次进行调整定位。

浇筑完主梁混凝土及时复测主梁索导管管口坐标及高程。需注意的是索道管定位测量应在天气稳定的状态下进行。

4.2 拱圈

整个钢筋混凝土拱桥拱圈分为拱脚和拱肋部分，拱脚定位是整个拱圈重要部位，它关系后面拱肋起拱轴线和高程。

三、拱脚控制测量

第一步 先在浇筑好梁顶放样拱脚基础平面位置及梁面点实测高程。

第二步 根据梁顶放样拱脚平面位置及高程控制劲性骨架空间位置。

第三步 复测骨架空间位置无误后绑扎拱脚骨架钢筋。

第四步 支拱脚模板临时固定，利用全站仪现场控制精确调整模板，只至空间位置符和设计要求。（如下图主要控制A点平面及高程）

四、拱肋控制测量

拱肋测量工作主要有拱肋轴线、高程控制，拱肋上索导管定位安装。

首先根据设计理论拱轴线方程：

式中：L为跨度总长。 X为相对拱轴线坐标圆点距离。f为矢高。

内页根据理论拱肋控制坐标数据计算出实际拱肋控制坐标值，再根据实际拱肋控制坐标计算拱肋顶和拱肋底的平面位置和高程，计算拱肋上索道管出管口的平面位置和高程。

表3 计算拱肋测量参数

相对拱轴距离（m)	位置	设计里程	拱肋上缘Y坐标（m)	拱肋下缘Y坐标（m)	计算Y坐标调整值（m）	调整后拱肋上缘Y坐标（m)	调整后拱肋下缘Y坐标（m）	加预拱值桥面高程(m)	拱肋高程（m）
									拱肋上缘	拱肋下缘
7.75	吊杆1	225	7.618	4.899	0.086	7.532	4.813	969.071	976.603	973.884
17.75	吊杆3	235	13.737	11.257	0.172	13.565	11.085	969.167	982.732	980.252
27.75	吊杆5	245	17.810	15.505	0.229	17.581	15.276	969.251	986.832	984.527
37.75	吊杆7	255	19.845	17.633	0.258	19.587	17.375	969.301	988.888	986.676
42.75	吊杆8	260	20.100	17.900	0.261	19.839	17.639	969.309	989.148	986.948

注明：计算Y坐标调整值=设计拱轴线高程值-拱轴线起点里程高程值

4.2.1 拱肋测量

中跨拱肋截面为L×H=1.5米×2.2米按照先高程再轴线的顺序，具体步骤为：

第一步 根据计算出来的高程在木方上将高程调整好。

第二步 在木方上放样拱肋两侧边线位置做底模铺装及侧模的安装用。

第三步 在铺装好的模板上定位索导管中心位置并复核拱肋底模高程。

由于拱肋是空间结构物，分节段浇筑。因此每浇筑一段拱肋，在已浇筑好的拱肋顶部做一个观测点（距离节段施工缝50cm），测量出该点的坐标及高程。每浇筑一个节段复测一次观测点的坐标及高程。与前值比较，及时向工程部反馈数据，便于分析不同工况对拱肋的影响以便调整。

表4 中跨右侧（小里程）拱肋观测数据
观测节段	第一次观测值(m)			第二次观测值(m)			第三次观测值(m)			第四次观测值(m)			第五次观测值(m)			第一次变形量(mm)			第二次变形量(mm)			第三次变形量(mm)			第四次变形量(mm)			累计变形量（mm)
	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z	X	Y	Z
工况	浇筑拱脚			浇筑第一节段			浇筑第二节段			浇筑第三节段			合龙段			浇筑第一节段			浇筑第二节段			浇筑第三节段			合龙段
拱脚	219.391	9.002	971.159	219.392	9.003	971.160	219.391	9.004	971.158	219.392	9.003	971.157	219.392	9.004	971.157	1	1	1	-1	1	-2	1	-1	-1	0	1	0	1	2	-2
中跨1				233.789	8.991	981.100	233.791	8.990	981.098	233.790	8.992	981.095	233.792	8.994	981.093				2	-1	-2	-1	2	-3	2	2	-2	3	3	-7
中跨2							241.268	8.971	984.558	241.269	8.972	984.555	241.266	8.973	984.552							1	1	-3	-3	1	-3	-2	2	-6
中跨3										250.504	9.030	987.263	250.502	9.031	987.259										-2	1	-4	-2	1	-4
合龙段													259.899	8.936	988.226													0	0	0

注明：拱肋支架系统采用碗扣满堂支架，预压后已经消除了非弹性变形，分节段浇筑混凝土对拱肋支架荷载为分级荷载

观测结论：该支架系统为满堂支架，经过预压后已经消除非弹性变形的影响，拱肋浇筑施工也是分节段对称浇筑。加上外界环境的影响观测整个变形X=3mm ,Y=3mm, Z=7mm，符合设计要求。

4.2.2 拱肋索导管控制测量

拱肋索道管安装前必须对主梁上索道管张拉后的平面位置及高程进行复测，目的为拱肋上索道管位置进行修正。拱肋索导管测量步骤：

第一步 拱肋底模定位。

第二步 拱肋底模放样索道管中心位置或预埋件四个角点。

第三步 预留管道位置 ，安装索导管。

第四步 测量定位（利用钢管支架调整加固） 。

第五步 浇筑混凝土前复核调整。

第六步 浇筑完后复测管口平面位置及高程。

由于拱肋上索导管为吊杆锚固端，测量时先控制索道管顶部如下图四个角点（1、2、3、4）的坐标和高程，再控制出管口中心坐标并复核管口高程，调整方法为吊车配合人工作业。在条件允许的情况下可利用吊线锤复核上下管口中心位置。控制拱肋索道管要求在温度稳定的时间作业。

表5 拱肋上导管控制数据

墩号	位置	设计吊杆坐标（m）		实测左侧梁上导管口坐标（m）		实测右侧梁上导管口坐标（m）		拱肋上索导管控制高程（m）
		X	Y	X	Y	X	Y	圆盘中心	预埋件顶部
1-2#墩	吊杆1	225.000	9.000	224.992	-8.995	224.994	8.993	972.385	975.03
	吊杆2	230.000	9.000	230.008	-9.002	230.003	8.994	975.877	978.522
	吊杆3	235.000	9.000	235.000	-8.992	234.995	8.993	978.839	981.484

5结束语

此方法在成县金和大桥测量控制过程中得到很好的应用，各项检测指标满足规范要求。需注意的是测量过程中徕卡圆棱镜和小棱镜要交换使用，测量时注意仪器里棱镜常数及棱镜高的改正。测量过程中反复校核才能保障测量数据正确。由于90m跨度下承式钢筋混凝土系杆拱桥有施工难度大，经济指标差等因素，因此在国内很少采用此结构，也没有太多的经验借鉴。金和大桥采用此结构的施工，为以后在同类型桥梁结构测量工作中总结了宝贵的经验。希望与大家共同分享，在以后的工作中能为我国的桥梁事业做出更多贡献。

参考文献

[1] 工程测量规范. GB 50026—2007

[2] 公路桥涵施工技术规范. JTG/T F50-2011

[3] 成县金和大桥施工组织设计.

[4] 成县金和大桥一阶段施工图设计.

7