橋梁轉(zhuǎn)體過程及姿態(tài)調(diào)整中測量控制要點

范金泉

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，近兩年轉(zhuǎn)體橋梁在跨越峽谷、河流、鐵路、高速公路上具有明顯的優(yōu)勢，得到了迅速的應(yīng)用和發(fā)展?，F(xiàn)結(jié)合大河路上跨鄭焦城際、京廣鐵路立交工程實例，就橋梁轉(zhuǎn)體過程及姿態(tài)調(diào)整中的測量方法及測量控制要點簡要分析，以方便橋梁轉(zhuǎn)體過程中測量監(jiān)控，精確掌握橋梁轉(zhuǎn)體過程中的轉(zhuǎn)體角度，提高轉(zhuǎn)體橋線形控制質(zhì)量，確保梁體轉(zhuǎn)體就位后線形美觀，符合設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：測量;橋梁轉(zhuǎn)體;姿態(tài)調(diào)整

Abstract： With the development of China's economy and the progress of science and technology， in the past two years， rotating bridges have obvious advantages in crossing canyons， rivers， railways and expressways， and have been rapidly applied and developed. Combining with the examples of the Zhengzhou-Jiaozuo Intercity Railway and Beijing-Guangzhou railway overpass projects on Dahe Road， a brief analysis of the measurement methods and measurement control points in the bridge rotation process and attitude adjustment is made to facilitate the measurement and monitoring of the bridge rotation process and accurately grasp the bridge rotation angle， improve the linear control quality of the turning bridge and ensure that the beam body is beautifully shaped after turning in place and meets the design requirements.

1? 工程概況

大河路上跨鄭焦城際、京廣鐵路立交工程位于大河路與鐵路交叉口北側(cè)200m附近，起點樁號（PM1墩）為K3+102.552，終點樁號（PM4墩）為K3+419.552，轉(zhuǎn)體主墩（PM2墩）樁號K3+187.552，轉(zhuǎn)體主墩（PM3墩）樁號K3+334.552，與鄭焦城際交叉處鐵路里程為K9+553.7，與京廣鐵路交叉處中心里程為K658+655.587。橋梁結(jié)構(gòu)形式為三跨85m+147m+85m全預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。單側(cè)轉(zhuǎn)體T構(gòu)長度143.5m（71.75m+71.75m），PM2墩T構(gòu)逆時針轉(zhuǎn)體62.1°，PM3墩T構(gòu)逆時針轉(zhuǎn)體62.9°。橋梁單側(cè)T構(gòu)轉(zhuǎn)體噸位3萬噸，總轉(zhuǎn)體噸位6萬噸。

2? 橋梁轉(zhuǎn)體過程測量控制

橋梁轉(zhuǎn)體過程分試轉(zhuǎn)體和正式轉(zhuǎn)體。轉(zhuǎn)體測量控制采用實時采集轉(zhuǎn)體梁懸臂端監(jiān)測點坐標，根據(jù)采集的監(jiān)測點坐標精確計算橋梁轉(zhuǎn)體角度、角速度、懸臂端旋轉(zhuǎn)弧長、懸臂端線速度等數(shù)值。橋梁轉(zhuǎn)體時操控臺根據(jù)計算的數(shù)值控制橋梁轉(zhuǎn)體速度及轉(zhuǎn)體角度。

2.1 測量監(jiān)控方法

2.1.1 監(jiān)測點埋設(shè)

監(jiān)測點埋設(shè)于轉(zhuǎn)體梁懸臂端中部，監(jiān)測點埋設(shè)牢固后將全站儀棱鏡架設(shè)在監(jiān)測點上，必須保證棱鏡在轉(zhuǎn)體過程中豎直穩(wěn)固不傾斜。

2.1.2 監(jiān)測點坐標采集

轉(zhuǎn)體前在地面適當位置架設(shè)自動跟蹤全站儀，轉(zhuǎn)體時采集監(jiān)測點實時坐標。

2.1.3 轉(zhuǎn)體測量數(shù)據(jù)計算

主要計算數(shù)據(jù)：計算轉(zhuǎn)體過程中轉(zhuǎn)體梁已轉(zhuǎn)體角度、待轉(zhuǎn)體角度、懸臂端已旋轉(zhuǎn)弧長、懸臂端待旋轉(zhuǎn)弧長、轉(zhuǎn)體角速度、懸臂端線速度等參數(shù)。計算方法可采用CAD畫圖法、EXCEL表格法、軟件計算法。現(xiàn)一一介紹分析如下：

①CAD畫圖法：CAD畫圖法是將轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)體前及轉(zhuǎn)體就位時的平面位置按坐標畫在CAD圖上，同時將轉(zhuǎn)體前監(jiān)測起點、轉(zhuǎn)體就位時監(jiān)測終點及轉(zhuǎn)體中心點畫在CAD圖上。轉(zhuǎn)體時將采集的監(jiān)測點坐標實時繪制在CAD圖上，根據(jù)監(jiān)測點實時位置在CAD圖上標注出轉(zhuǎn)體梁已旋轉(zhuǎn)角度、待旋轉(zhuǎn)角度、懸臂端已旋轉(zhuǎn)弧長、懸臂端待旋轉(zhuǎn)弧長等轉(zhuǎn)體參數(shù)。此方法直觀，簡單，一目了然，缺點是速度比較慢。以鐵路西側(cè)PM2#轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)體過程中（監(jiān)測點1、監(jiān)測點2）畫圖標注轉(zhuǎn)體參數(shù)如圖2。

②EXCEL表格法：EXCEL表格法將已知參數(shù)：監(jiān)測起點坐標、監(jiān)測終點坐標、轉(zhuǎn)體中心點坐標及轉(zhuǎn)體梁懸臂端至轉(zhuǎn)體中心點的距離等已知數(shù)據(jù)輸入EXCEL中。根據(jù)已知數(shù)據(jù)參數(shù)，EXCEL表格自動計算待求參數(shù)。需要事先在ECXEL表格中編輯好待求參數(shù)的計算公式。在橋梁正式轉(zhuǎn)體時將采集的監(jiān)測點實時坐標輸入EXCEL中，根據(jù)已編好的計算公式，EXCEL表格中待求參數(shù)單元格可立即自動顯示計算所有待求參數(shù)的結(jié)果。此法準確、簡單、容易掌握，計算速度快，減少人為計算錯誤，缺點是不直觀。

以鐵路西側(cè)PM2#轉(zhuǎn)體梁轉(zhuǎn)體參數(shù)計算為例，待求參數(shù)單元格計算公式如表1-表3。

③軟件法：通過visual basic編程軟件，編寫《橋梁轉(zhuǎn)體計算軟件》。利用《橋梁轉(zhuǎn)體計算軟件》計算轉(zhuǎn)體過程中轉(zhuǎn)體角度、轉(zhuǎn)體角速度、轉(zhuǎn)體梁懸臂端旋轉(zhuǎn)弧長、轉(zhuǎn)體梁懸臂端線速度、等橋梁轉(zhuǎn)體數(shù)據(jù)參數(shù)。操作界面簡單，明了，計算速度快，不用編寫公式。以鐵路西側(cè)PM2#轉(zhuǎn)體橋為例《橋梁轉(zhuǎn)體計算軟件》界面如圖3。

2.2 試轉(zhuǎn)體測量控制

試轉(zhuǎn)目的是為了采集各項數(shù)據(jù)參數(shù)，為橋梁正式轉(zhuǎn)體提供數(shù)據(jù)支持。

2.2.1 試轉(zhuǎn)過程主要采集的數(shù)據(jù)有：

①每分鐘轉(zhuǎn)速：監(jiān)測每分鐘轉(zhuǎn)體角度及懸臂端旋轉(zhuǎn)弧長，檢驗是否滿足轉(zhuǎn)體時間要求。

②采集點動數(shù)據(jù)：采集千斤頂點動牽引3s、5s、10s時橋梁轉(zhuǎn)體角度及懸臂端旋轉(zhuǎn)弧長，以上點動時間各采集3次，分析點動時間與橋梁轉(zhuǎn)體角度和梁體懸臂端旋轉(zhuǎn)弧長之間的關(guān)系，指導(dǎo)正式轉(zhuǎn)體。

③慣性位移值：停止牽引后梁體慣性移動數(shù)據(jù)。

④啟動時油壓：實際啟動時千斤頂牽引力值。

⑤轉(zhuǎn)動時油壓：實際持續(xù)轉(zhuǎn)動時，千斤頂牽引力值。

2.2.2 試轉(zhuǎn)采集數(shù)據(jù)分析：以鐵路西側(cè)PM2#轉(zhuǎn)體梁為例試轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)分析如下：

①轉(zhuǎn)體試轉(zhuǎn)5°，測得轉(zhuǎn)體角速度為：0.015rad/min。懸臂端線速度1.076m/min。正式轉(zhuǎn)體剩余角度57.1°，推測正式轉(zhuǎn)體用時67min。正式轉(zhuǎn)體要點時間120min，滿足轉(zhuǎn)體時間要求。

②試轉(zhuǎn)時點動數(shù)據(jù)如表4。根據(jù)點動數(shù)據(jù)分析可得：點動秒數(shù)與橋梁轉(zhuǎn)體角度和懸臂端旋轉(zhuǎn)弧長成正比。橋梁點動1秒平均轉(zhuǎn)體角度0.008°，懸臂端平均旋轉(zhuǎn)弧長10mm。

③慣性位移值：由于轉(zhuǎn)體噸位較大，轉(zhuǎn)體緩慢，慣性位移值幾乎為0，可忽略不計。

④啟動時啟動力：實測啟動牽引力2200kN<3094.7kN（設(shè)計）。

⑤轉(zhuǎn)體時轉(zhuǎn)動牽引力：實測轉(zhuǎn)體牽引力1700kN<6000kN（千斤頂設(shè)計張拉力），滿足轉(zhuǎn)體要求。

通過試轉(zhuǎn)參數(shù)數(shù)據(jù)分析，滿足正式轉(zhuǎn)體要求。

2.3 正式轉(zhuǎn)體測量控制

正式轉(zhuǎn)體前測量監(jiān)測點坐標，作為監(jiān)測起點坐標。轉(zhuǎn)體過程中實時采集監(jiān)測點坐標，計算轉(zhuǎn)體數(shù)據(jù)，當轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)接近設(shè)計位置即計算的懸臂端待旋轉(zhuǎn)弧長為0.5m時（此時待轉(zhuǎn)體角度為0.399°），轉(zhuǎn)體改為點動操作，根據(jù)試轉(zhuǎn)時分析的點動秒數(shù)與轉(zhuǎn)體角度和懸臂端旋轉(zhuǎn)弧長之間的關(guān)系，在牽引控制臺上輸入相應(yīng)的點動秒數(shù)，每輸入數(shù)據(jù)操作一次，測量人員測報監(jiān)測點數(shù)據(jù)一次，反復(fù)循環(huán)，直至轉(zhuǎn)體梁精確就位。

通過布置在牽引盤下的微調(diào)千斤頂調(diào)整橋梁線形姿態(tài)直至符合設(shè)計要求。鐵路西側(cè)PM2#轉(zhuǎn)體梁姿態(tài)調(diào)整布置如圖4。

微調(diào)千斤頂布置在牽引盤下，距離轉(zhuǎn)體中心點8m，對稱橋梁軸線共布置4臺。監(jiān)測點共設(shè)置6個（見圖4）。用水準儀抄平監(jiān)測點標高，與設(shè)計標高對比，計算差值。

根據(jù)計算的差值和千斤頂出頂長度與監(jiān)測點升降高度之間的關(guān)系計算油缸出頂長度。反復(fù)調(diào)整直至橋梁線形符合設(shè)計要求。（表5）

3? 測量控制注意事項

測量儀器在使用前必須檢查，精度符合要求?？刂泣c埋設(shè)必須牢固可靠。測量計算圖、表、軟件轉(zhuǎn)體前必須模擬熟練掌握。

4? 結(jié)束語

轉(zhuǎn)體橋梁測量控制對轉(zhuǎn)體橋在要點規(guī)定時間內(nèi)按時精確轉(zhuǎn)體就位，避免過轉(zhuǎn)，保證橋梁線形美觀，符合設(shè)計要求，起到關(guān)鍵性作用。正確的測量方法選擇和測量控制對橋梁轉(zhuǎn)體精確性起到了關(guān)鍵作用。通過對大河路上跨鄭焦城際、京廣鐵路立交工程橋梁轉(zhuǎn)體測量控制，對橋梁轉(zhuǎn)體測量監(jiān)控積累了施工經(jīng)驗，對轉(zhuǎn)體橋測量控制具有一定的借鑒作用。

參考文獻：

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