趙鵬飛

（中交二航局第四工程有限公司，山東 臨沂 273416）

滬蘇通長江大橋是我國跨徑最大的公鐵兩用橋，主要工程包括主跨336 米專用航道橋、跨橫港沙21×112米鋼桁梁橋，鋼桁梁在拼裝時(shí)精度要求較高，為了保證安裝精度滿足要求，分析了高墩身受溫度影響規(guī)律，選擇在合適時(shí)間段，用隨動短視線極坐標(biāo)法與可移動觀測裝置配合測量的方法，減少了誤差累計(jì)，提高了測量精度。

1 高墩身受溫度影響及解決措施

滬蘇通長江大橋墩身高大，墩身高度50-65m。高墩身在溫度、日照、風(fēng)等作用下會發(fā)生變形。鋼桁梁首節(jié)間拼裝施工以墩身為依托，因此必須考慮墩身變形對鋼桁梁精確定位的影響。

1.1 高墩身變形監(jiān)測

承臺和墩頂均布設(shè)變形監(jiān)測點(diǎn)，方便進(jìn)行墩頂、墩底變形量的對比。考慮到高大墩身可能存在縱橋向和橫橋向的變形，墩頂測點(diǎn)布設(shè)位置靠近墩身外側(cè)且位于墩頂?shù)臋M橋向軸線上。墩底測點(diǎn)布設(shè)在承臺上，為墩頂測點(diǎn)的投影點(diǎn)。測點(diǎn)布設(shè)情況，如圖1所示。

圖1 高墩身變形監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)示意圖

設(shè)置徠卡 TS50 全站儀于相鄰墩承臺頂面，采用全站儀差分法，按照1 次/2h 的頻率對變形觀測點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)觀測。測量結(jié)果如圖2所示。

圖2 正橋10#墩墩頂變形過程圖

由圖2可知，高墩身在外界環(huán)境的影響下確實(shí)存在變形，且橫橋向變形量大于縱橋向變形量，最大變形量為3.7mm。

眾所周知，高大墩身受溫度影響存在熱脹冷縮現(xiàn)象。不同溫度條件下，墩身會有不同的伸長量（收縮量），使得墩頂?shù)慕^對高程出現(xiàn)變化。該變化量對鋼桁梁定位精度的影響程度，需要進(jìn)一步分析研究。熱脹冷縮的變化量可用式1 計(jì)算：

綜上所述，在鋼桁梁的精密定位時(shí)，高墩身的變形是一個需要顧及的因素，需要進(jìn)行修正和消除。

1.2 高大墩身變形的應(yīng)對措施

考慮高墩變形復(fù)雜性，本工程采取以下措施修正和消除高大墩身變形對測量精度的影響：

1．2．1 消除墩頂水平變形的措施

由墩身水平位移連續(xù)監(jiān)測的結(jié)果可知，夜間23:00以后，墩身在水平方向上的變化極小?；谝陨险J(rèn)識，提出了避讓墩頂水平變形的應(yīng)對措施，即在墩身溫度恒定、施工荷載平衡時(shí)，將測量基準(zhǔn)引測至墩身頂面，方便進(jìn)行鋼桁梁拼裝。

1．2．2 修正墩頂豎向變形的措施

若此時(shí)墩頂控制點(diǎn)的高程為，修正后的高程應(yīng)為：

2 鋼桁梁首節(jié)間安裝測量

鋼桁梁首節(jié)間鋼桁梁是后安裝鋼桁梁節(jié)段的基準(zhǔn)，其空間位置是否準(zhǔn)確，直接影響到鋼桁梁的空間姿態(tài)。所以，首節(jié)間鋼桁梁定位精度要求高，具體技術(shù)指標(biāo)見表1所示。

表1 首節(jié)間鋼桁梁安裝主要技術(shù)指標(biāo)

2.1 利用岸側(cè)控制點(diǎn)可行性分析

鋼桁梁首節(jié)間鋼桁梁安裝前，首先考慮了利用岸側(cè)控制點(diǎn)，采用極坐標(biāo)法直接測量特征點(diǎn)坐標(biāo)。放樣儀器選用徠卡TS50 全站儀，其主要精度指標(biāo)為測角0.5″，測距精度0.6mm+1ppm。

2.2 隨動短視線極坐標(biāo)法的應(yīng)用

隨動短視線極坐標(biāo)法是對變形體精密定位的一種方法。如懸索橋塔頂索鞍格柵定位時(shí)，格柵就是一個空間三維變形體，利用夜間，經(jīng)多次測量將布設(shè)在塔頂格柵附近的工作基點(diǎn)精確測出，然后架設(shè)全站儀，以極短的視線進(jìn)行格柵定位，這種方法就叫做隨動短視線極坐標(biāo)法。隨動短視線極坐標(biāo)法具有如下特點(diǎn)：

2．2．1 工作基點(diǎn)與變形體的相對關(guān)系好

控制點(diǎn)是建立在高大墩身的墩頂，即控制基準(zhǔn)是建立在變形體上。當(dāng)利用該控制基準(zhǔn)進(jìn)行放樣時(shí)，控制基準(zhǔn)與變形體可認(rèn)為同步變化，放樣的點(diǎn)位與變形體之間的相對關(guān)系在此時(shí)應(yīng)為最佳的匹配關(guān)系。

2．2．2 放樣視線短，定位精度高

測量定位主要誤差來源包括儀器自身精度、儀器對中誤差、鏡站置鏡誤差。

（2）鏡站置鏡誤差。棱鏡桿圓水準(zhǔn)管氣泡精度為8′，采用鏡高為0.1m 的棱鏡測量，對點(diǎn)中誤差±0.3mm，量高中誤差±0.2mm。

根據(jù)上述分析，按照誤差傳播定律，算得徠卡TS50 全站儀三維坐標(biāo)法測量精度為平面點(diǎn)位中誤差±0.8mm，高程點(diǎn)位中誤差±0.4mm。

綜上所述，利用隨動短視線極坐標(biāo)法或基于自由設(shè)站的隨動短視線極坐標(biāo)法能夠達(dá)到亞毫米級的定位精度。

3 實(shí)施效果

首節(jié)間鋼桁梁完成定位后，測量人員對其安裝狀態(tài)進(jìn)行了全面復(fù)測，技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。具體結(jié)果見表2。

表2 鋼桁梁10-11#墩首節(jié)間安裝定位成果表

目前，滬通長江大橋鋼桁梁拼裝工程已結(jié)束，梁體首節(jié)間軸線偏差均不大于2mm，標(biāo)高偏差均不大于2mm，整跨鋼桁梁拱度、奇偶連線偏差等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

通過對高大墩身在外界環(huán)境影響下的變形情況進(jìn)行了定量分析，提出了避讓墩身水平變形、修正墩身豎向變形的解決措施；同時(shí)在鋼桁梁首節(jié)間定位采用了短視線極坐標(biāo)法，該方法一次測量精度可達(dá)亞毫米級，放樣精度高，同時(shí)，又避免了結(jié)構(gòu)變形對測量定位精度的影響；分析了傳統(tǒng)三腳架在鋼桁梁測量方面的不足，研發(fā)了一種可移動升降觀測裝置，解決特大橋梁鋼箱梁，鋼塔、鋼桁梁施工架設(shè)儀器穩(wěn)定性、安全性差的問題。結(jié)果表明，梁體首節(jié)間軸線偏差均不大于2mm，標(biāo)高偏差均不大于2mm，整跨鋼桁梁拱度、奇偶連線偏差等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。