黃優(yōu)平

摘要 準(zhǔn)確測(cè)量并控制地錨式懸索橋主纜基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度是提高懸索橋成橋狀態(tài)的關(guān)鍵，基于此，文章依托某地錨式懸索橋基準(zhǔn)索股的絕對(duì)垂度監(jiān)測(cè)與控制，論述了基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度測(cè)量?jī)?nèi)容，總結(jié)了基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度測(cè)量方法，從提高測(cè)量精度和改善索股穩(wěn)定性兩個(gè)角度，提出了控制方案。

關(guān)鍵詞 公路橋梁項(xiàng)目；地錨式懸索橋；基準(zhǔn)索股；絕對(duì)垂度；相對(duì)垂度

中圖分類(lèi)號(hào) U448.25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）10-0084-03

0 引言

地錨式懸索橋在大跨徑橋梁建設(shè)項(xiàng)目中應(yīng)用廣泛，其吊索長(zhǎng)度、空纜線形、主梁恒載直接影響了懸索橋的成橋線形。主纜架設(shè)是懸索橋項(xiàng)目施工中的重要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量及架設(shè)精度直接影響成橋狀態(tài)與成橋線形。主纜為懸索橋關(guān)鍵承重結(jié)構(gòu)，線形控制方案包括一般索股線形控制和基準(zhǔn)索股線形控制兩種措施。索股線形的精準(zhǔn)控制離不開(kāi)索股垂直度的精準(zhǔn)測(cè)量，需通過(guò)一般索股相對(duì)垂直度和基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂直度的測(cè)量獲得精確數(shù)據(jù)，以提高索股線形的控制精度，其中主纜架設(shè)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵在于基準(zhǔn)索股的絕對(duì)垂直度測(cè)量與控制。

1 工程概況

貴州某地錨式懸索橋全長(zhǎng)2 000 m，主跨為680 m鋼桁梁懸索橋。該橋梁跨越區(qū)域河流，為高速公路項(xiàng)目關(guān)鍵控制性工程。目標(biāo)橋梁選用雙塔三跨雙索面結(jié)構(gòu)，主纜總長(zhǎng)為1 276 m。大橋主纜采用預(yù)制平行鋼絲索股（PPWS）法形成，上下游各1根。每根索股由127根直徑5.2 mm預(yù)制平行鋼絲編織而成，每根主纜由61根索股構(gòu)成。

施工過(guò)程中需精確測(cè)量和控制主纜線形，確保施工環(huán)節(jié)主纜線形與設(shè)計(jì)值相吻合?；鶞?zhǔn)索股為橋梁架設(shè)過(guò)程中一般索股調(diào)整的基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值的精準(zhǔn)控制和精密測(cè)量，確保其線形達(dá)標(biāo)，為提高主纜架設(shè)精度值奠定了基礎(chǔ)。

2 基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度測(cè)量?jī)?nèi)容

測(cè)量基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值時(shí)，需要選擇作為基準(zhǔn)的索股，然后方可進(jìn)行測(cè)量。需要測(cè)量的指標(biāo)包括基準(zhǔn)索股的絕對(duì)垂度值、上下游基準(zhǔn)索股的相對(duì)垂度值，以及基準(zhǔn)索股的穩(wěn)定性等指標(biāo)[1]。

（1）選擇基準(zhǔn)索股。主纜由一般索股和基準(zhǔn)索股構(gòu)成，基準(zhǔn)索股的絕對(duì)垂度和一般索股的相對(duì)垂度水平?jīng)Q定了主纜架設(shè)的基本線形，因此在基準(zhǔn)索股選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)充分考慮項(xiàng)目需求、設(shè)計(jì)因素、施工影響等?；鶞?zhǔn)索股選定標(biāo)準(zhǔn)包括：①索股處于相對(duì)自由狀態(tài)，需先行架設(shè)且受其他索股影響小，并可作為基準(zhǔn)，對(duì)其他索股的垂度水平加以控制。②每根基準(zhǔn)索股與相關(guān)數(shù)量的一般索股相對(duì)應(yīng)，基于該基準(zhǔn)索股，來(lái)完成對(duì)其他索股的分組控制[2]。

（2）絕對(duì)垂度測(cè)量。確定基準(zhǔn)索股并完成架設(shè)后，溫濕度水平相對(duì)穩(wěn)定的情況下，選定基準(zhǔn)索股標(biāo)志點(diǎn)、散索鞍中心標(biāo)志點(diǎn)、主索鞍中心標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行絕對(duì)垂度值的測(cè)量，并結(jié)合基準(zhǔn)溫度值進(jìn)行校正。

（3）上下游基準(zhǔn)索股相對(duì)垂度值測(cè)定。選定基準(zhǔn)索股上下游對(duì)稱的基準(zhǔn)索股，進(jìn)行主纜基準(zhǔn)索股相對(duì)垂度值的測(cè)量，避免其影響主梁結(jié)構(gòu)合理性及成橋狀態(tài)。

（4）基準(zhǔn)索股穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。風(fēng)力、溫度、濕度等相關(guān)因素變化，均會(huì)影響基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度水平，故需結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)和實(shí)際施工情況，進(jìn)行穩(wěn)定性分析[3]。

3 基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度測(cè)量方法

該項(xiàng)目地錨式懸索橋地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，水準(zhǔn)儀架設(shè)難度高，故該橋梁基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度測(cè)量選用全站儀三角高程法進(jìn)行[4]。

3.1 測(cè)站設(shè)置

分三個(gè)部分進(jìn)行基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值的測(cè)量，即邊跨1、邊跨2和中跨。不同位置設(shè)置兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量站點(diǎn)布設(shè)情況如圖1所示。

小里程側(cè)測(cè)站1為邊跨1的基準(zhǔn)測(cè)站，屬首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)的強(qiáng)制歸心觀測(cè)墩。

中跨跨徑長(zhǎng)且對(duì)主纜線形要求高，以大里程側(cè)測(cè)站2作為中跨測(cè)站，用來(lái)完成中跨索股絕對(duì)垂度值和中跨主纜線形的測(cè)量[5]。

3.2 跨中控制點(diǎn)的確定

懸索橋主纜基準(zhǔn)索股測(cè)點(diǎn)位于跨中，通過(guò)對(duì)跨中點(diǎn)的高程值測(cè)量，可以明確索股有無(wú)線形變化。對(duì)索股監(jiān)測(cè)的方法包括兩種，需根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和實(shí)際情況合理選擇最佳方案[6]。第一種監(jiān)測(cè)方法將跨中里程位置固定，通過(guò)對(duì)索股標(biāo)高數(shù)據(jù)的變化反映其線形情況，對(duì)目標(biāo)里程標(biāo)高精準(zhǔn)控制，以達(dá)到設(shè)計(jì)水平，從而滿足項(xiàng)目需求。第二種監(jiān)測(cè)方法借助棱鏡置于索股主跨中點(diǎn)位置，對(duì)高程與里程值進(jìn)行計(jì)算，從而通過(guò)對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)的調(diào)整，使其滿足目標(biāo)需求，而達(dá)到設(shè)計(jì)值[7]。不同監(jiān)測(cè)方法的控制點(diǎn)、棱鏡布設(shè)情況如圖2～3所示。

上述兩種監(jiān)測(cè)方法均能提高項(xiàng)目施工精度值，其主要特點(diǎn)如下：①第一種監(jiān)測(cè)方法操作簡(jiǎn)單，直接控制索股標(biāo)高值，但難以為后期鋼桁梁架設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參考和基準(zhǔn)點(diǎn)。②第二種方法通過(guò)標(biāo)記索股標(biāo)記點(diǎn)位置的方案，有效控制里程與高程值，通過(guò)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的調(diào)整實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放樣，以提高控制精確度。但該方案需要多次標(biāo)記和反復(fù)放樣，基準(zhǔn)索股監(jiān)測(cè)中需結(jié)合實(shí)際情況選擇監(jiān)測(cè)方案，根據(jù)該橋梁特點(diǎn)最終選定第二種方案，進(jìn)行基準(zhǔn)索股標(biāo)高與里程值的檢測(cè)[8]。

4 基準(zhǔn)索股垂度測(cè)量結(jié)果分析

測(cè)量基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值并完成現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定性試驗(yàn)，通過(guò)相關(guān)指標(biāo)的變化，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主纜基準(zhǔn)索測(cè)量精度的有效控制，為提高主纜線形奠定基礎(chǔ)。

4.1 測(cè)量精度分析

該項(xiàng)目基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂直度測(cè)量選用單向三角高程測(cè)量法，對(duì)測(cè)站1和測(cè)站2之間的高程差進(jìn)行測(cè)量，詳情如下：

式中，Sab——取值為600 m，表示左岸側(cè)點(diǎn)與索股跨中位置的距離；α取值為2.5°，即豎直角角度；ia、υb——測(cè)站1和測(cè)站2的高程值。

對(duì)上述表達(dá)式進(jìn)行全微分轉(zhuǎn)化，獲得誤差關(guān)系式如下所示：

式中，ms——測(cè)量精度；ma——測(cè)角精度；mvb——覘標(biāo)高精度；mia——儀器高程值精度；mf——水準(zhǔn)高程與三角高程差。

采用萊卡全站儀TM60完成基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值的測(cè)量，并利用精密水準(zhǔn)尺完成小角度測(cè)量，可知ma=±0.5″，mia=±0.2 m。采用固定棱鏡桿進(jìn)行目標(biāo)高程測(cè)定，mvb=±0.5 m。

基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值測(cè)量過(guò)程中，由于大氣折光系數(shù)的影響，需將設(shè)備架設(shè)于大小里程觀測(cè)點(diǎn)后，并對(duì)大氣折光系數(shù)進(jìn)行修正，以獲得相對(duì)準(zhǔn)確的高程值，并將水準(zhǔn)點(diǎn)高程差與三角高程差控制在5 mm以內(nèi)，將極限誤差控制在2倍中誤差范圍內(nèi)[9]。為滿足索股架設(shè)的基本設(shè)計(jì)要求，確定主跨垂度測(cè)量誤差范圍為?10.48～+10.48 mm。

4.2 基準(zhǔn)索股的穩(wěn)定性觀測(cè)結(jié)果

光照不均勻、風(fēng)速變化均會(huì)對(duì)基準(zhǔn)索股動(dòng)態(tài)平衡產(chǎn)生影響，測(cè)量過(guò)程中為提高基準(zhǔn)索股架設(shè)穩(wěn)定性，應(yīng)排除環(huán)境因素的影響，對(duì)多重測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合修正，用以提高基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度測(cè)量的穩(wěn)定性，以便更好地反映基準(zhǔn)索股架設(shè)精度水平。

完成基準(zhǔn)索股架設(shè)后，需對(duì)懸索橋主纜基準(zhǔn)索股穩(wěn)定性進(jìn)行連續(xù)3 d的監(jiān)測(cè)，充分考慮溫度、風(fēng)速、塔高等因素的影響，并校正基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值，而獲得理想測(cè)量狀態(tài)下的絕對(duì)垂度值，并將其與實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行比對(duì)，獲得基準(zhǔn)索股相對(duì)垂度值與中跨索股絕對(duì)垂度數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表1和圖4。

對(duì)表1分析可知，邊跨1和邊跨2的絕對(duì)垂度最大值分別為18.9 mm和11.3 mm，中跨絕對(duì)垂度最大值為19.4 mm，監(jiān)測(cè)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，精度達(dá)標(biāo)。對(duì)圖4分析可知，上下游懸索橋主纜絕對(duì)垂度變化規(guī)律一致，且其水平高低與溫度值關(guān)系密切，即主纜線形合理，受力均勻，該研究所采取的基準(zhǔn)索股監(jiān)測(cè)與控制方案可行[10]。

5 結(jié)論

綜上所述，基于對(duì)某地錨式懸索橋基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度測(cè)量，結(jié)論如下：

（1）該橋梁選定l#索股為基準(zhǔn)索股，滿足了項(xiàng)目施工、測(cè)量和質(zhì)量控制的基本要求。

（2）固定跨中里程位置，作為懸索橋基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度控制點(diǎn)的測(cè)量方案，更符合主纜控制要求。

（3）精度分析結(jié)果顯示該橋梁測(cè)點(diǎn)、測(cè)站選擇合理，穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示基準(zhǔn)索股絕對(duì)垂度值在可控范圍內(nèi)。

（4）該項(xiàng)目施工中未將風(fēng)力變化、溫度不均勻變化等因素考慮在內(nèi)，為進(jìn)一步提升懸索橋基準(zhǔn)索股監(jiān)測(cè)與控制精度值，需將相關(guān)因素影響考慮在內(nèi)進(jìn)一步探究。

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