桥梁悬拼施工测量的方法

桥梁悬拼施工测量的方法

庞志剑

广东省长大公路工程有限公司二公司

摘要：本文介绍桥梁悬拼施工过程中各块箱梁平面和标高的浏量控制方法，以及施工过程中悬臂的挠度变形监测。

关键词：连续梁桥；施工测量；控制

由于悬拼长度大，悬拼过程中的挠度变形情况复杂，且缺乏同类跨度桥梁悬拼施工控制的经验，因此主桥悬拼施工测量控制是全桥施工控制的一个极其重要的方面，包括梁段悬拼安装过程中梁体平面和标高的测量控制与调整、梁段中各节箱梁在施工过程中的挠度变形监测与分析、合拢误差的测量控制与调整以及合拢后预应力体系转换过程中的桥面线型变化监测等。

一、测量控制的精度要求和控制方法

九江大桥主桥施工要求：拼装块件的前端中心线偏差不得大于士5mm，若连续两个节段均发生同向偏差而使前端中心偏差大于士10mm时，应在其后的拼装中调整并使之复位；拼装块件的前端顶面标高与设计标高之差不得大于士10mm，若连续两个节段均发生同向偏差而使前端顶面标高偏差大于士20mm时，应在其后拼装过程中调整并使之复位；湿接缝后第一块箱梁中线和标高控制的误差要小于士2mm；箱梁拼装完成后于23号块的末端，左右两悬臂中心相对偏差不得大于士20mm，上下高差相对误差不得大于士50mm，否则应考虑强迫合拢。

二、箱梁悬拼施工测量控制网的建立、施测与精度

该控制网必须具有可同时控制箱梁悬拼时的中线和标高的功能，作为主桥控制网，还应与全桥施工控制网发生关系，因此要求这个网必须是一个三维控制网，且精度必须满足施工精度的要求。

1、箱梁悬拼施工平面控制网的建立

由于全桥为直线桥，平面控制的问题就简化成箱梁悬拼时的中线控制和里程控制，因此按需要可建立包括两端引桥中线和主桥各墩中心在内的轴线控制网，由上、下水桥桥面中轴线组成，如图1所示。

控制网由上水桥的S1~S5和下水桥的X1~X5共10个点组成，均位于桥墩上已竣工的桥面上，因轴线控制网图形简单、实用，可只用一台J2级经纬仪施测即可，S1和S5可根据两端已竣工桥面的几何中心确定，置镜S1或S5，用直线穿线法正倒镜两测回确定S2，S3和S4点，同理可建立下水桥X1~X5点组成的轴线控制网。

用直线穿线法施测直线，由于不需要进行度盘读数，施测两测回直线点方向偏差可控制在士1"以内，按主桥全长520m计算，在最不利的情况下，S2.S3和S4及X2，X3和X4偏离直线S1~S5和X1~X5的误差为：

士1

206265X520000mm=士2.5mm

即能满足悬拼施工箱梁中心的偏差要求。

2、施工高程控制网的建立

高程控制网应在各个T构的零号块竣工后悬拼施工之前建立。高程控制网的高程起算点可建立在三个主墩的承台面上，用悬吊钢尺水准测量的方法传递到各个T构的零号块顶面上，按二等水准测量的方法和精度进行施测。

按二等水准测量，每测站所测高差之中误差为士0.35mm，从高程起算点到零号块的高程控制网点，在最不利的情况将不超过10站。

进行一测段30m高的悬吊钢尺水准测量的高差测量中误差约为士3.0mm。

三、悬拼箱梁标高控制方法

控制待悬拼箱梁的标高，使其恰好等于该块箱梁的设计标高或欲调整的标高。每一块箱梁在预制成型后均在其顶面腹板附近前后断面对称设置4个标高点，根据所处空间位置，计算这4个点的标高值，该标高值应包含挠度和施工

各阶段的影响在内。在拼装现场用精密水准仪按二等水准测量的方法和精度，根据零号块上的高程控制点测设4个标高点的标高，使待拼装的箱梁标高符合施工要求（即等于所计算的控制标高）。用此方法控制箱梁标高，在最不利情

况下测站数最多不超过4个，该方法完全可用于悬拼箱梁的标高控制。

由于预制和拼装的原因，可能会导致梁段中箱梁的标高偏离设计值，当该项误差超过士2.0cm时，就应该对下一梁段的第一块箱梁进行标高调整，方法与中线调整时相似，即抬高或降低前进方向一端的标高，使之扭转一个角度，

使该梁段最末一块箱梁的标高等于设计标高。

四、悬拼箱梁中线控制的方法

控制待悬拼箱梁的几何中线，使其落在桥梁轴线上。每一块箱梁在预制场预制成型后，均在其顶面弹画出顺桥向和横桥向的几何中线，在施工现场把经纬仪架设在相应T构的轴线控制点上，照准沿拼装方向上的另一个控制点，然后观察待悬拼之箱梁的顺桥向轴线（墨线）是否落在经纬仪的视线上，指挥箱梁上下水方向移动或扭转，直到箱梁前后断面处的中线落在视线上，则该段箱梁的中线位于桥轴线即设计的位置上。

但是，由于预制场预制台座的不均匀沉降，造成预制箱梁产生误差；以及在预制箱梁的同时，吊出已制好的块件使预制支架回弹，使箱梁与箱梁之间的接触面贴合产生偏斜，将导致梁段随着箱梁悬拼块数的增加而出现越来越大的

误差。因此将悬臂分为4个梁段，梁段之间增加湿接缝，用以调整后一梁段的空间位置。

当拼装的箱梁中线偏离桥轴线超过士1cm时，就应对下一梁段的第一块箱梁进行中线调整，在主桥22号墩第一梁段3号~10号的拼装后，最后一块箱梁即10号块偏离桥轴一4.3cm（偏下水方向），为此应对第二梁段的第一块箱梁即11号块中线进行调整，调整时为保证10号和11号块预应力管道左右方向的平顺对接，先使11号块“开平”端的中线也偏下水4.3cm，然后扭转另一端，使中线只偏离下水3.8cm，即把该块箱梁中线向上水方向扭了L11-4.3-3.8=5mm，该块箱梁前后端中线点间距为D=2m。

该梁段总长度为5X3.5m=17.5m，则在不考虑其它误差的影响。

这样到15号块拼装时，该块中线只偏上水1mm，即纠正了前一梁段的拼装中线误差，使之恢复到桥轴线上。以上中线调整的原理可参见

图2。

五、挠度变形观测的方法及精度

1、挠度变形观测的方法

以施工阶段作为观测时间的控制，每悬拼一节箱梁，就以该墩上的水准点作为相对高程基准。把预埋在箱梁上的监测点用二等水准测量的方法和精度观测两次，随着箱梁块数的增加，愈靠近零号块上的箱梁其上监测点被观测的次数愈多，则其标高的变化就代表该点所处的箱梁在不同施工阶段中的挠度变化情况。

箱梁悬拼过程中的挠度变形观测，所测挠度应该反映由于块件拼装或张拉引起的梁体变形。但由于不可避免的观测误差以及外界环境温度对梁体标高的影响，挠度值中常含有观测误差和温度所引起的额外挠度。为提高挠度变形观测成果的可靠性和精度，宜严格按设计精度等级和限差要求进行挠度变形观测。此外应固定观测时间（最好在上午8时30分以前完成外业观测），并记录温度。

2、挠度变形观测的精度分析

按二等水准精度要求施测，在箱梁总块数达到最多（23块）时，观测路线的总长度不超过200m，测站数不超过6个，由M站可估算最弱观测点的高程中误差

MH弱=M站6=±0.86mm，最弱观测点的挠度中误差为MΔH弱=2MH弱=±1.21mm，说明按这种方法观测，能反映变形超过2MΔH弱=±2.42mm的挠度值。

六、实际合拢误差的测量与合拢情况

采用上面介绍的悬拼测量控制的方法、中线和标高调整控制的方法和挠度变形观测的方法，通过对箱梁挠度变形和标高变化的不间断监测和对拼装箱梁中线及标高的不间断控制和调整，悬拼完成后，各个T梁悬臂端头之间的相对标高偏差和相对中线偏差即所谓的合拢误差（表2）。从表2知，除上水桥22#和23#墩中孔以及24#和25#墩边孔标高合拢误差超过平顺合拢的限差（±50mm）外，其他各处的中线和标高合拢误差均较好地达到设计要求。

结语：

通过对九江大桥主桥箱梁悬拼过程的测量控制和监测，对实际的合拢精度、实测的桥面线型以及事后对测量资料的分析和总结，可以得出以下主要结论：

（1）九江大桥主桥悬拼施工测量控制是行之有效的，精度设计合理，合拢误差控制在设计允许范围之内，实现了全桥的自然合拢。合拢精度在国内同类大跨桥梁悬拼施工控制实践中是罕见的。

（2）悬拼过程中箱梁中线和标高调整是可行的，改变了以往靠薄铜片垫塞顶板结合面调整主梁标高和方向的传统方法，使施工工艺和测量控制更为简单、高效。

（3）吊装和张拉两个施工阶段，箱梁实际发生的挠度变形基本与相应的计算挠度相一致，特别是15#块后，吻合的程度相对好一些，说明有关设计参数是正确的，挠度观测的方法和精度是合理的，能够反映悬拼过程中的实际变形情况。

参考文献：

[1]国家技术监督局.GB1289-91国家一、二等水准测量规范.北京：中国标准出版社，1992

[2]刘成龙等.虎门大桥270m预应力连续刚构桥施工测量控制方法与精度分析.见：中国土木工程学会编，中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十二届年会论文集，中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第十二届年会，1996，广州：广州铁路局出版社，1996：58-67