小跨径悬索桥施工测量.doc

小跨径悬索桥施工测量
【赣江公路大桥上构测量监控】
沈梦奇
摘 要：通过对赣江公路大桥上构施工测量实践，结合小跨径施工特点分析，探讨小跨径悬索桥施工测量方法。提出现场施工测量工作大气折光系数、裸塔24小时静态观测数据对实际施工测量影响。供实际工作参考

关键词：基准索、小跨径悬索桥、三角高程、大气折光系数
1、 概述
上部构造施工是悬索桥施工测量控制关键环节。其中主要包括主鞍安装、基准索股架设、一般索股架设。主散鞍安装精度高低直接影响顶推，而基准索架设好坏直接影响成桥后线性。所以悬索桥施工测量控制关键点是主鞍安装及基准索架设。
2、 小跨径悬索桥施工特点
小跨径悬索桥因跨径小其工程特点有：①塔身不一般不是很高，且塔自身刚度较大。②主塔两岸温度环境变化差异不大，大气折光系数变化不大。③塔身高度不高，上下层气流变化不大，大气折光系数变化不大。④跨径小施工放样及高程计算地球曲率变化不大可忽略不计。
3、 工程实例
3.1、工程特点
赣州市赣江公路大桥主桥跨度为（140+408+140）m，矢跨比1:9。总体布置见图1：塔柱为钢筋混凝土结构，加劲梁采用钢箱梁。设计基准温度为20℃。主桥上构施工时间为2008年10至1月份，气温变化在4-35℃
3.2、控制网建立
为了满足赣江公路大桥悬索上部构造施工测量和施工监控的需要，根据大桥施工范围实际地形条件，控制点选定以方便施工放样及施工监控为原则，主桥控制点有（GPS06、GPS05、J3、XJ3、XJ4、J5、XJ5）。
控制网等级：平面控制网采用三级GPS精度施测，高程控制网采用四等水准测量精度施测并转换成四等三角高程网。控制网图如下：

3.3、施工测量
3.3.1、高程控制
悬索桥施工测量关键点在于基准索股标高测设，而高程测量的方法有全站仪EDM三角高程法、全站仪器中间法、水准仪高程法及液体静力连通管法测设。其中全站仪EDM三角高程法和全站仪器中间法测量精度高低主要取决于天气影响，水准仪高程法适合于平地及无风影响下，液体静力连通管法测设适合于测设相对高程测设。
赣江公路大桥主鞍高程测设采用全站仪器中间法及水准仪高程法测设，基准索测设方法采用全站仪EDM三角高程法及液体静力连通管法校核上下游高程。
在不同文献[1] [2]中都提到全站仪器测设标高精度是完全可以达到四等水准测量精度，甚至更高。在赣江公路大桥主桥施工测量过程中也验证了全站仪EDM三角高程法及全站仪器中间法精度误差满足施工规范要求。
3.3.2、原始参数测量方法
1）裸塔24小时静态观测
赣江公路大桥悬索桥的索塔69.803m，其塔顶标高和平面位置受温度影响的静态变形及其变形的规律，对大型悬索桥上部构造施工中的索塔偏位监测、跨径变化监测、主鞍座预偏量的控制、基准索股和主缆的垂度控制以及索夹的放样等，有着至关重要的影响，因此应在上部构造施工前进行此项监测。
①高程24小时静态观测
标高位置的静态变形监测的基准点，布设在索塔承台基础的顶面，而监测点则布设在索塔顶部表面，在下横梁顶面布设一个转点，采用悬挂钢尺水准测量的方法进行观测。观测数据表如下：

从上表数据看，温度变化对塔顶高程影响较大，但在基准索架设过程中塔顶高程对基准索高程影响不是很大，且塔顶高程测设如果采用3天夜间平均高程值则影响就更小。
②索塔顶部平面位置受温度影响的24小时静态变形监测
索塔顶部的静态变形主要是由于日照方向的变化而引起的，日照方向的变化和温差的大小，与时间有关系，因此扭转变形观测的内容，包括观测的时间、空气温度、索塔阴阳面砼表面的温度和索塔在顺横桥向方向的位移量，而且必须连续观测24小时~36小时，以掌握其变形的规律。下面是赣江公路大桥西塔24小时监测数据表：

从上表数据温度变化在7℃左右塔顶平面位移为10mm左右，跨中塔偏与垂度比为1:1.92，由此可知10mm偏位对基准索高程影响是38.4mm，因此小跨径悬索桥塔顶偏位对基准索高程影响较大。
2）大气折光系数取值的试验工作
由于在整个施工监控中，三角高程测量是主要监测方法，如猫道承重索线形和索股线形控制等，均需采用该方法。赣江公路大桥控制点位相对处于高势及跨径较小（为408m），高程测量方法主要采用三角高程中间法，可以有效降低大气折光对三角高程测量的影响，但为提高测量精度，保证工程质量，须提前进行大气折光系数取值的试验工作。下面是赣江公路大桥几组实测数据。
大气折光系数
日 期：2009年8月28日 温 度:28℃
测 站：J8
时间
大气折光系数
0:30
-0.4255
1:01
-0.5805
2:00
-0.5362
3:00
-0.6192
4:00
-0.5639
5:00
-0.5632
从上表数据可知大气折光系数最大差值为0.2左右。根据三角高程公式： H=h+Stan∂+1-K2RS2+hi-Vi
其中：h：测站点高程 ；K：大气折光系数
S：测站至测点水平距离 ；∂：垂直角度
hi：仪器高 ；Vi：棱镜高
假设S等于500m，则1-K=0.2；推出H变化大小为4mm左右。对于基准索粗调及猫道假设等工作可以采用平均大气折光系数值计算。
4、 结束语
通过前面概述及工程实例数据推导，对于小跨径悬索桥施工测量控制
主要在于塔偏监控。对于大气折光系数等差数选取在能满足施工规范要求情况下可适当放宽要求，条件困难时可选用平均值。

参考文献
[1] 何习平 全站仪中间法与水准测量的精度分析 水电自动化与大坝监测 2004
[2] 许国辉 高精度EDM三角高程测量的研究 广州大学土木工程学院 2002