斜拉橋鋼錨梁施工技術(shù)及控制的探討

1、斜拉橋鋼錨梁施工技術(shù)及控制的探討中鐵大橋局第九工程有限公司摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，斜拉橋工程的施工越來越多。而木文通過結(jié)合具體的工 程實例，對斜拉橋鋼錨梁的施工及控制作了深入的探討，給出了一系列相應有效 的施工措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供參考借鑒。關(guān)鍵詞：斜拉橋；鋼錨梁；控制；探討隨著我國橋梁施工的不斷發(fā)展，越來越多的先進技術(shù)被應用到工程施工 中。而對于斜拉橋的施工來說，做好鋼錨梁的建設(shè)尤為重要。因此，施工方需要 釆取有效的措施做好工程作業(yè)，并要控制好施工的質(zhì)量。基于此，木文就斜拉橋 鋼錨梁的施工技術(shù)及控制進行了探討，相信對有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。 1工程概述某橋結(jié)構(gòu)形式釆用獨塔、雙索

2、面、密索、對稱扇形布置、預應力混凝土 雙縱肋主梁、塔梁墩固結(jié)體系結(jié)構(gòu)。單跨布置了 24對斜拉索，采用“鋼錨梁+ 鋼牛腿”的錨固形式，全橋共24對鋼錨梁，96個鋼牛腿。斜拉索通過鋼錨梁錨 固于上段塔柱，塔柱為箱型截面，壁厚在標高572.76m處由1.2m 始漸變到：lm, 漸變高度為2mo鋼錨梁作為斜拉索錨固結(jié)構(gòu)，承受斜拉索的平衡水平力，不平 衡水平分力通過鋼錨梁頂座傳遞到預埋鋼板，由索塔承受；豎向分力全部通過牛 腿傳到塔身；空間索在面外的水平分力通過焊接在牛腿上的水平側(cè)向限位板傳遞 到牛腿上由索塔承受；為抵消斜拉索的不平衡水平分力以及空間索面外水平分力, 防止塔柱開裂，在上塔柱斜拉索錨固區(qū)內(nèi)配

3、置了 5s15.2環(huán)向預應力鋼絞線。每套鋼錨梁主要由3部分組成，即由1個鋼錨梁和2個鋼牛腿構(gòu)成。鋼 錨梁為箱形結(jié)構(gòu)，組成鋼錨梁的主要構(gòu)件有：錨墊板、承壓板、頂板、橫隔板、 連接板、加勁肋等構(gòu)件。鋼牛腿是鋼錨梁的支撐結(jié)構(gòu)，由上承板、托架板、塔壁 壁板、側(cè)扌當單元、剪力釘組成。根據(jù)鋼錨梁斜拉索的角度及底板寬度的變化，鋼 牛腿與鋼錨梁對應安裝使用。上下層相鄰鋼牛腿預埋壁板之間設(shè)置有5mm的間隙，鋼錨梁、鋼牛腿 鋼材采用q345d,其中鋼錨梁腹板與塔壁預埋壁板采用抗層狀撕裂鋼材q345d -z25,索導管材質(zhì)采用q235無縫鋼管。此外，鋼錨梁與鋼牛腿上承板之間設(shè)置有不銹鋼板一四氟板滑動副，鋼 錨梁頭部

4、與壁板擋塊之間設(shè)計有不銹鋼板一不銹鋼板滑動副，以確保鋼錨梁沿其 縱軸向可作微小移動，這樣縱橋向平衡水平分力全部由鋼錨梁來承受。鋼錨梁跟鋼牛腿之間采用特制10.9級高強螺栓進行連接，在高栓頭部 加工φ6通孔用于安裝5×50的開口銷，防止螺母及墊圈下墜。鋼錨梁 總體布置見圖lo圖1鋼錨梁總體布置2鋼錨梁現(xiàn)場施工安裝及施工控制要點鋼錨梁安裝前，定位、調(diào)整非常重要，應對鋼錨梁牛腿施工嚴格控制, 縱橫向軸線、高程、轉(zhuǎn)角、平面位置須精確調(diào)整，同時鋼板周邊四點的相對高差 和同一平面兩個牛腿頂面的相對高差也必須滿足設(shè)計或鋼錨梁精確安裝的需求。首節(jié)鋼錨梁安裝分為首節(jié)索導管安裝

5、和首節(jié)鋼錨梁安裝兩個獨立的部 分進行，由于首節(jié)索導管傾斜角度大，在塔壁中的距離長，需要在安裝首節(jié)鋼錨 梁前定位安裝就位。首節(jié)索導管在塔柱12#節(jié)段即開始預埋設(shè)置，索導管長度為5.2m,跨越 兩個節(jié)段，依據(jù)圖紙放樣索導管與塔柱內(nèi)外壁的交點的上下端口坐標，安裝吋使 用全站儀精確定位控制安裝軸線與理論軸線擬合，設(shè)置勁性骨架進行索導管的調(diào) 整及固定。首節(jié)鋼錨梁設(shè)置在第14#節(jié)段處，安裝吋必須設(shè)置安裝胎架。胎架采用 型鋼125和小630鋼管樁進行搭設(shè)，共設(shè)兩根鋼管樁，樁頂設(shè)置一根長1.5m的125 工字鋼橫梁，在橫梁上設(shè)置鋼錨梁的側(cè)向限位裝置；每根鋼管樁下設(shè)兩根長3.4m 的125工字鋼梁，鋼梁兩端各5

6、0cm搭在第13節(jié)段頂面，與預埋鋼板焊接固定, 具體設(shè)置如圖2o圖22.1鋼錨梁拼裝注意事項錨梁應居中放置，使兩側(cè)平衡，然后吊裝一側(cè)牛腿；拼裝牛腿時采用牛 腿壁板上最上部的pbl鍵作為吊點，由于牛腿重心靠前，故需要使用手拉葫蘆配 合塔吊進行拼裝，將手拉葫蘆一端拉在馬凳一側(cè)的平聯(lián)上，一端拉在牛腿壁板下 側(cè)中間，使牛腿頂板與鋼錨梁底板平貼。2.2鋼錨梁安裝前檢查在鋼錨梁及索導管吊裝之前，采用鑒定鋼尺、精密水準儀和全站儀對鋼 錨梁與索導管的幾何尺寸、高程測量觀測點、結(jié)構(gòu)軸線測量控制點、標記等進行 檢查。如果檢查有誤或誤差超過設(shè)計及規(guī)范要求，應立即找出原因給予糾正，重 新確定其平面位置與尺寸。對于索導

7、管，垂點檢查每索的長度、坡口長度、壁厚 等。2.3鋼牛腿安裝鋼牛腿安裝直接影響鋼錨梁的安裝精度，索導管安裝定位精度又取決于 鋼錨梁、鋼牛腿安裝定位精度，因此定位底座的精確安裝是第一節(jié)鋼錨梁精確安 裝的前提，即需嚴格控制定位底座與鋼牛腿施工定位精度。定位底座與鋼牛腿的 安裝定位精度直接影響到索導管的施工質(zhì)量，即需在安裝前細致檢查鋼牛腿加工 成品尺寸，并嚴格控制定位底座與首節(jié)鋼牛腿的高程精度，根據(jù)監(jiān)控單位下發(fā)的 預抬量進行精確測定。定位底座施工前，先放樣出定位底座的縱橫軸線以及標高 位置線，粗略定位底座。值得注意的是，因上塔柱每節(jié)鋼牛腿采用連續(xù)高強度螺栓對接連接，標 高誤差具有傳遞性和累積性，所以

8、需精確控制定位底座的標高。為了避免高程誤 差值的傳遞累積，在施工過程中，需嚴格控制鋼板的墊平厚度。定位鋼牛腿時, 先用全站儀測出上一節(jié)鋼牛腿四角高差，在規(guī)范要求的±2mm偏差范圍 內(nèi)時，方可進行安裝下一節(jié)鋼牛腿，滿足規(guī)范要求的±2mm偏差范圍內(nèi) 吋，方可固定鋼牛腿，進行鋼錨梁安裝工作。澆筑前鋼牛腿報檢、檢查復核時, 平面位置實測采用全站儀三維坐標正倒鏡取平均值法進行，標高采用全站儀三角 高程正倒鏡三測冋取平均值法進行。2.4鋼錨梁傾斜度控制由于鋼錨梁制造及安裝的傾斜度存在偏差，隨著錨梁的不斷接高，預偏 差在逐漸累積加大，必須控制錨梁安裝累計偏差。當錨

9、梁安裝到一定高度后要進 行糾偏，糾偏采用鋼墊片，即，根據(jù)現(xiàn)場錨梁和吊裝的批次，在每批中設(shè)置一層 糾偏墊板，在鋼錨梁分組對接牛腿位置進行設(shè)置。鋼錨梁制造吋，將每個墊片上 側(cè)鋼錨梁的高度相應減小，使墊片厚度與減小后鋼錨梁高度的和同原設(shè)計鋼錨梁 高度相等。2.5鋼錨梁精定位控制要點鋼錨梁安裝定位關(guān)鍵是控制中心軸線、高程及平整度，保證主塔中心線 與鋼錨梁結(jié)構(gòu)中心軸線重合，鋼錨梁平面位置及高程符合設(shè)計及規(guī)范要求。安裝 時，用塔吊吊至鋼牛腿上，先安裝定位螺栓，再進行微調(diào)，使鋼錨梁中心線與預 埋底座中心線重合，最后復測鋼錨梁平面位置、高程、平整度。若鋼錨梁定位控 制測點（錨固點、特征點、軸線點），實測三維坐

10、標與設(shè)計三維坐標不符，應重 新就位鋼錨梁，調(diào)整至設(shè)計位置，將誤差調(diào)整至設(shè)計及規(guī)范要求的范圍內(nèi)，再進 行高強度螺栓的安裝和施擰工作。復測吋，需將鋼牛腿平面位置與高程一起施測 檢查，避免鋼錨梁安裝吋，鋼牛腿發(fā)生位移、跑位等情況。所以為了避免系統(tǒng)累 積誤差對鋼錨梁的影響，需嚴格控制每節(jié)段鋼牛腿的平面位置、高程、頂面平整 度。3鋼錨梁測量定位3.1施工控制網(wǎng)布設(shè)控制網(wǎng)成果由業(yè)主提供我部，位于我部標段平面控制點有g(shù)f1. gf2、 gf3、gf4共4個點（gps點）；三等水準控制點有4個（gf1, gf2, gf3, gf4）。 控制網(wǎng)是施工測量基準，它的精度直接影響施工測量精度，因此測量布設(shè)、測量 方

11、法、測量數(shù)據(jù)處理必須滿足規(guī)范要求。根據(jù)測區(qū)地形條件，布置控制網(wǎng)，控制網(wǎng)點均埋設(shè)帶有強制對中裝置的 觀測墩。用三維極坐標法進行索道管定位吋，高程采用三角法傳遞，因此，觀測 墩即作平面控制點，同時也作高程控制點。按照索道管的定位要求，控制測量應 從2個方面考慮：對于錨固點的絕對三維坐標精度，控制測量應符合不顯著影響 原則，即控制點誤差所引起的誤差為放樣點總誤差的0.4倍吋，使總誤差權(quán)增加 10%,因此，依據(jù)精密控制測量要求取平面控制和高程控制的相鄰點相對點位中 誤差小于3mm；對于索道管軸線與斜拉索軸線的相對偏差，由于使用同一控制 點觀測索道管兩端口頂面處的三維坐標，因此其定位精度不受控制點本身誤

12、差的 影響。由于控制網(wǎng)在施工中使用頻繁，因此在索道管定位前及定位過程中須經(jīng)常 對控制網(wǎng)的穩(wěn)定可靠性進行檢測。采用極坐標放樣吋，應堅持使用雙后視法，以 減少角度觀測誤差。3.2主塔鋼錨梁安裝定位采用高精度全戰(zhàn)儀三維坐標法首先用全站儀采用精密天頂測距法或三角高程法把水準點引測到上面, 然后采用高精度水準儀測量鋼錨梁及定位支架高程、頂面高程、平整度。由于鋼錨梁和索道管連接在一起，鋼錨梁出廠前，檢查拉索套管與鋼錨 梁的相對關(guān)系，如符合設(shè)計要求才準許出廠。現(xiàn)場待鋼錨梁調(diào)位完成后，采用鋼 尺和全站儀三維坐標法檢查校核。對于不能直接測定的索套管控制測點，可根據(jù) 已測定的點與不能直接測定點的相對幾何關(guān)系，用邊

13、長交會法檢查定位。由于索 道管理論中心位置測點無法直接測量，故在定位前，把理論錨點位置引測到鋼板 頂口位置，出口處引測到索道管上面。如圖3所示。圖3由于本塔鋼錨梁與兩個牛腿之間靠的是高強螺栓連接，存在一定的活動 性，為了定位簡便，需在吊裝之前把鋼牛腿和鋼錨梁用高強螺栓連接成一個整體。 連接之前要對上下口幾何尺寸包括對角線進行檢查，連接好后，進行整體定位吊 裝。首先按圖紙設(shè)計位置精確測量定位，在塔柱上放樣出需要安裝的鋼錨梁及牛 腿的準確位置，并進行錨梁軸線和邊線的放樣。主塔鋼錨梁及索導管安裝定位難度大、精度要求高，為確保工期和索導 管安裝定位質(zhì)量，采取以全站儀三維坐標法安裝定位主塔鋼錨梁及索導管

14、。鋼錨 梁安裝關(guān)鍵控制軸線和高程，使主塔軸線與鋼錨梁結(jié)構(gòu)軸線重合，確保索導管相 對于鋼錨梁及主塔的水平傾角、橫向偏角、偏距及中心位置正確，鋼錨梁應按圖 紙規(guī)定高程及類型安裝于塔內(nèi)相對應的牛腿上。3.3鋼錨梁實測過程上塔柱施工首先進行勁性骨架定位，然后進行上塔柱鋼筋主筋邊框架線 放樣，鋼牛腿、鋼錨梁與索導管定位校核，最后進行塔柱截面軸線點、角點放樣 及塔柱模板檢查定位與預埋件安裝定位，各種定位及放樣以tcra1201+全站儀三 維坐標法為主。索塔坐標計算主要分為兩部分：索塔角點三維坐標計算與鋼錨梁索導管 三維坐標計算。坐標數(shù)據(jù)計算完畢必須進行復核，嚴格執(zhí)行計算復核雙人制，如 圖5所示。同時為了方

15、便施工放樣，使坐標與里程、偏距保持明確的對應關(guān)系, 索塔坐標看起來直觀明了，減少出錯幾率，保證施工質(zhì)量，施工時將主橋獨立坐 標系通過坐標旋轉(zhuǎn)、平移轉(zhuǎn)換成大橋施工軸線坐標系（縱橋向：里程樁號為x 軸；橫橋向：橋梁設(shè)計中心為0,左側(cè)為負，右側(cè)為正）。圖5內(nèi)業(yè)計算、復核流程示意圖主塔鋼錨梁及索導管安裝定位是測量控制難度最大、精度要求最高的部 分。鋼錨梁、索導管安裝定位采取以全站儀tcra1201+三維坐標法為主，以極坐 標法校核；鋼錨梁及預埋鋼錨梁底座底面高程、頂面高程、平整度測量采用 tcra1201+全站儀三角高程法測量。鋼錨梁定位主要流程為：鋼牛腿四角高差、平面位置檢查→鋼牛

16、腿 尺寸檢查→鋼牛腿定位→鋼錨梁尺寸檢查→安裝鋼錨梁&rarr汗斤頂 微調(diào)鋼錨梁→固定鋼錨梁→精確定位鋼錨梁→加固鋼錨梁→澆筑 鋼牛腿、鋼錨梁、u檢查復核→成品檢查。4高程基準傳遞(1) 精密三角高程法該法原理是采用tcra1201+全站儀，往返觀測已知高程水準點至待定高 程點的距離和天頂角，根據(jù)天頂角和斜距(或平距)得岀高差，再采用普通水準 儀高程傳遞至塔身、塔頂?shù)取?2) 水準儀鋼尺量距法該法首先將檢定鋼尺懸掛在固定架上，測量檢定鋼尺邊溫度

17、，下掛一與 檢定鋼尺檢定時拉力相等的重錘，然后由上、下水準儀的水準尺讀數(shù)及鋼尺讀數(shù)， 通過檢定鋼尺檢定求得的尺長方程式求出檢定鋼尺丈量時的實際長度(檢定鋼尺 長度應進行傾斜改正)，最后通過已知高程水準基點與待定高程水準點的高差計 算待定水準點高程。5鋼錨梁誤差分析(1) 極坐標法測角精度問題極坐標法的主要誤差來源測角精度，影響的主要因素有對中及目標偏心、 目標照準、人氣折光影響等。僅僅按全站儀的標準精度來衡量測角精度是不全面 的。對應高精度的近距離極坐標測量，利用光學對中器架設(shè)儀器的精度不夠，應 采用強制歸心裝置的設(shè)備。此外，僅從對中誤差的影響來考慮，應該選擇與所測 方位角夾角小的已知點為起始方位角，口起始方向的邊長不宜過短，否則影響很 明顯。在極坐標測量中，減弱目標偏心的誤差也是很重要的環(huán)節(jié)。(2) 水準儀鋼尺距法傳遞高程精度及誤差分析在氣候條件較好的條件下，采用100m或50m檢定鋼尺，以水準儀鋼 尺量距法進行高程基準傳遞，其主要誤差來源：鋼尺尺長誤差，傾斜誤差，溫度 變化誤差，拉力變化誤差，上水準儀讀數(shù)誤差(包括讀水準尺和鋼尺)，下水準 儀讀數(shù)誤差(包括讀水準尺和鋼尺)。根據(jù)水準儀鋼尺量距法傳遞高程精度估算 結(jié)果，采用該法進行高程基準傳遞，能夠保證主塔施工精度要求和施工質(zhì)量。(3) 實測時間段問題為減少日照溫差、風力引起的振動擺幅較人等對