北京桥测量技术总结

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1、技术总结工程概况1）地理位置北京市五环路（二期）石景山南站高架转体斜拉桥位于北京西南五环快速路上，上跨石景山南站编组站的咽喉区。铁路南侧为货场、平房等，北侧为衙门口村菜地。标段起讫里程为K4+943.3K5+188.3，全长0.245Km。2）工程规模及特点本桥为45m+65m+95m+40m四跨连续独塔单索面的预应力混凝土部分斜拉桥，工程特点为主跨斜拉桥施工及转体施工，难点为在既有线旁承台、箱梁及转体施工时的防护措施和接触网的改造等。该桥的技术标准为：1、道路等级：高速公路2、设计行车速度：100公里/小时3、行车道数：双向六车道4、桥面净宽：11.25m（单侧）5、计算活载：汽超206、验

2、算活载：挂1207、桥下铁路净空：9.0m8、地震烈度：8度9、风力：基本风压W0=600Pa3）水文地质北京属中纬度暖温带，具有典型的暖温带半湿润大陆性季风性气候，北京年平均气温1012左右，一年中7月份最热，平均温度2528左右，一月份最冷，平均温度-7-4左右，年极端最高气温42.2，年极端最低气温-27.4，全年无霜期180200天。年平均降水量600多毫米，为华北平原降水量最多的地方之一，主导风为北风，频率约20%，静风频率约为23%。该桥址处地表土层厚约14米，土层下为厚约50米的砂卵石层，再下面为泥岩和砾岩。地下水位在29.9731.45米左右，丰水季节地下水位有所提高，其年变化

3、幅度为35米，地下水对混凝土不具有腐蚀性。桥址场地没有不良地址现象，处于地震基本烈度8度区内，地基土不会出现地震液化现象。4）结构类型本桥为45m+65m+95m+40m四跨连续独塔单索面的预应力混凝土部分斜拉桥，主塔高39m，单侧桥面净宽11.25m，采用塔、梁、墩固结体系。全桥位于平曲线半径为1900m，竖曲线半径为16000m的曲线上，线形比较复杂。主梁采用单箱三室大悬臂50号预应力混凝土箱梁结构，结构顶板宽28.76m、底板宽17.0m、梁高2.5m，主梁采用三向预应力体系。本桥为单索面斜拉桥，为了加强顺桥向刚度，改善景观效果，主塔采用了顺桥向的倒“Y”形结构，采用50号混凝土，顶部高

4、19.0m，倒“Y”字交叉部高6.0m，下部高14.0m。主墩采用下部中心距为10.0m的50号混凝土双薄壁墩，每墩高约10 m、宽12 m、厚2.0m。转体完成后与承台固结，形成塔梁墩固结的斜拉桥体系。主墩基础承台厚5m，其中转体施工阶段4m，余下1m在转体施工完成后现浇。承台下为18根1.5m钻孔灌注桩。全桥共设斜拉索六组，每组斜拉索由2根OVMPES（FD）7451低力新型索体的双层PE热挤聚乙烯拉索构成（1670Mpa高强低松弛镀锌钢丝）。桥面铺装8 cm厚的沥青混凝土。桥面外侧采用PL3级、中央带采用PL2级防撞护栏，铁路上方的上侧防撞护栏上增设总高2.2m的防抛网。该段工程于200

5、3年2月15日开工，计划10月份完工。1、控制网1）控制网的复测在刚到现场的时间，对方移交的控制点进行了现场查看，主要查看点位布设情况以及进行交桩，点位布设为带状布设，使用的是导线网，分布在施工现场两侧，较为合理。在交桩后又进行了复测，在复测中使用三等控制网的精度要求，测边测角，对边长用往返测取其平均值，对角度用方向观测法，并经过温度、折光差、以及大气压的改正，精密地测出各个转折角，对所测角度以及所给方位角，经过平差最后计算得出坐标，与设计院所给坐标进行比较。经过复测，发现有二个控制点有问题，其它的点位的平面位置及高程精度均能满足施工要求。在复测控制网的同时，依据设计院交桩点按国家三等精度设放

6、加密控制点，并绘制了施工现场地形图。2）曲线要素的核算在复测控制网的同时，还对所给曲线要素进行了核算，发现曲线要素也存在着问题，用设计院给出的曲线要素用公式进行计算，经过计算与所给出的坐标不符，经过认真核算发现所给缓和曲线参数有问题。又通过自检，确定自己计算的无误后，才把计算的成果形成材料递交设计院，最终得到圆满解决。2、球铰安装转体球铰为焊接结构，其球面半径为8m，竖向投影直径3.8m。竖向承载力为140000KN。为顺利实现转体成功，选择低合金结构钢16MnR作为球面板的材料，Q235作为加强肋板的材料。16MnR的化学成分和机械性能符合GB66541996的规定，Q235的化学成分和机械

7、性能符合GB/T7001988的规定。转体球铰的上、下球铰均由球面板、加强肋板、环形加强肋板、定位轴套管等零件组成。加强肋板呈放射状对称布置，并通过环形加强肋板与球面板、定位轴套管连接固定到一起。转体球铰安装有销轴，保证转动时的对中。下球铰的加强肋板安装了调平装置，用于球铰安装定位时的调整。凸、凹球面各处的曲率半径相等，误差2mm。球铰球面的水平截面为圆形，其椭圆度不大于3mm。上、下球铰的中心轴线重合。1）、球铰放样由于球铰的安装是转体斜拉桥的关键部位，其精度要求是很高的，因为它关系到转体能否成功。针对球铰安装还进行了一次技术交底。在对球铰坐标进行放样的时候，重点是对转体中心的放样，由于箱梁

8、有2%横坡的影响，重心是竖直向下的，其重心位置不在墩中心上，现时是偏移墩中心105 mm，其重心位置也就是转体中心（如图）。所以，转体中心和墩中心不是重合的，而是偏向曲线内侧105 mm。所以在放样前自己经过反复推敲，又经过集体讨论，最后和技术室经过技术交底，真正做到万无一失。放样后的转体中心就是墩中心沿曲线半径向曲线内侧移105 mm的位置。在放样时，先用棱镜杆进行粗略放样，然后用三角架进行精确放样、复核，使精度达到了设计要求。2）、高程控制由于球铰的安装是整个工程的关键部位，而滑道高程又是关系到转体能否顺利进行的重中之中，所以精度要求很高。其滑道绝对高程要求控制在不大于2mm，而相对高程则

9、要达到不大于0.5 mm，这对测量是有一定的难度，并且难度也是很大的。我测量人员把水准仪架设在1 m以下，因为塔尺在1 m以下有毫米刻度，能估读到0.1 mm，精确整平后，就反复测量，在估读的时间尽量使每个读数都一样。最后形成记录取平均值，经过几天的苦战，使精度达到了要求，顺利的通过了测量工程师的复测、验收。3、塔柱施工本桥主墩为单索面斜拉桥，采用了顺桥向的倒“Y”字形结构。顶部高19m，倒“Y”字交叉部高6m，下部高14m。1）平面控制网的建立在测量工作中结合实际现场条件和工程进度，设计了较好的测量施工方案，建立独立控制网。该控制网是以主塔中心在梁面的垂直投影为（0，0，0），X方向指向平面

10、曲线内侧，Y方向沿桥面指向95m主跨侧，Z方向垂直指向塔顶。由于塔柱形状是个二次抛物线，塔顶沿墩中心线偏向平面曲线外侧150mm。这样在进行型钢骨架定位和模板定位的时候根据每次的高度，计算出理论值（下图表），进行放样。Y(m)抛物线x=ay2(cm)Y(m)抛物线x=ay2(cm)10. 001214.3520.004224.7730.089235.2240.158245.6850.247256.1660.355266.6770.483277.1980.631287.7390.799298.29100.986308.88111.193319.48121.4203210.10131.667331

11、0.47141.9333411.40152.2193512.08162.5253612.78172.8503713.50183.1953814.24193.5603915.00203.945Y值为箱梁面以上塔柱的高度。在进行型钢骨架的拼装时，要求精度较高，这样我测量人员就在现场盯着，直到达到符合要求。在对塔柱模板放样后，还要对模板进行复测，在用仪器复测后，还要求前面的测量人员用钢卷尺进行检核，把模板尺寸控制在不大于3mm。2）高程控制由于TC702全站仪是新仪器，大家对它不是太熟悉，也不知道三角高程是否可行，精度如何。于是就在实地进行了实验，首先用水准仪和检校钢尺测出二个点的的高程（高差较大）

12、，然后用全站仪进行三角高程对向测量，反复测量比较，结果证明，三角高程是可行的，其精度达到了施工要求。在高差为20m时，误差不大于2mm。4、梁体施工1）坐标放样在进行梁体施工时，先是对在半径为1900m的平面曲线进行坐标计算，根据每个断面的不同方位角，不同的半径，以及弧长，计算出每个断面的坐标。每5m一个断面，每个断面控制5个坐标点，其中底板3个坐标点。在进行坐标计算的同时，应该考虑转动的49度，我们经过反复讨论和技术交底，由每个人计算一份数据，最后进行较核。转体前的方位角比转体后方位角小了49度。同样在放样底板坐标的时间要考虑到横坡的影响（该桥面是由曲线外侧向曲线内侧倾斜2%的坡度（如图），

13、而梁高是2.5 m，故外侧曲线与内侧曲线差了100mm，也就是桥梁中心线向曲线外侧偏移了50 mm。2）、转体箱梁高程控制本桥在半径为16000m的竖曲线上，又在半径为1900m的平面曲线上，线形较复杂，其高程是控制是有难度的，每个点的高程都是不一样的。于是我们把箱梁分成5m一个断面，在底模控制3个高程点，在冀缘板上控制4个高程点，在内模控制6个高程点。用该断面的理论竖曲线高程加上预抬值1cm,加上该断面里程的预拱度，就得出了该断面的高程，然后对已放样出的坐标点进行高程控制。5、索道管定位1）梁上索道管计算索道管定位是斜拉桥中的又一个关键部位，而要求的精度又很高，不大于5mm，给测量提出了一个

14、难题，在进行索道管定位计算时，仍然使用了独立坐标系，因为这样数据比较直观。在计算中，根据3#墩塔柱高程、索道管锚垫板中心的高程以及该弧长所对应的弦长，利用三角函数，计算出每一根索道管的仰角。再根据所给坐标计算出方位角后进行坐标计算。在进坐标计算的时间，根据索道管在桥梁上的垂直投影，考虑到横坡和竖曲线等多种因素的影响，并及时把计算的数据上交设计院，因为设计院在考虑索道管定位时，两边索道管高程是以3#墩中心两边对称的。我们在考虑高程是以里程ZK+4940向大里程递减的，意见有了分岐。我们把计算成果递交设计院后，得到了解决，两侧索道管高程不是关于3#墩中心对称，而高程是以ZK+4940为最高点向大里

15、程递减的。而我们计算出的数据与技术室人员在AutoCAD模拟出的数据只差在0.1mm位。计算方法（如图）：已知，主塔上锚固点中心坐标和梁上锚固点中心坐标。首先，根据两锚固中心点的坐标反算得出方位角。根据3#墩塔柱索道管锚垫板中心高程、梁上索道管锚垫板中心的高程以及该弧长所对应的弦长，利用三角函数，计算出每一根索道管的仰角和俯角，再根据锚固点中心坐标以及索道管的半径，计算出投影在索道管上管壁的坐标，根据该坐标用方位角和距离计算其它两个点的坐标。计算数据如下表：拉索位置塔上坐标（m）0.5m1.7mxyzxyzS1曲线内侧-0.240-1.649114.7690.260-2.714114.217曲

16、线外侧-0.461-1.648114.769-0.442-2.714114.217S2曲线内侧0.250-1.641112.7010.264-2.629112.021曲线外侧-0.451-1.640112.701-0.439-2.629112.021S3曲线内侧0260-1.605110.5810.267-2.414109.694曲线外侧0.442-1.605110.581-0.437-2.414109.694Sb单 根-0.077-1.636108.675-0.067-2.590107.947S1曲线内侧02401649114.767-0.2602.711114.210曲线外侧-0.4611

17、.649114.767-0.4422.711114.210S2曲线内侧0.2501.640112.6990.2642.626112.014曲线外侧-0.4511.641112.699-0.4392.626112.014S3曲线内侧0.2601.605110.5800.2682.410109.691曲线外侧-0.4421.605110.580-0.4372.411109.691Sb单 根-0.0771.635108.673-0.0672.586107.941拉索位置梁上坐标（m）xyzxyzS10.2m3.5m曲线内侧1.673-69.89679.4891.616-66.96781.007曲线外

18、侧0.873-69.92679.5050.821-66.99681.022S20.2m3.0m曲线内侧1.042-49.94879.4741.009-47.62481.062曲线外侧0.243-49.96979.4900.215-47.66381.077S30.2m2.5m曲线内侧0.622-30.02579.4320.607-28.47681.132曲线外侧0.178-30.03879.448-0.187-28.48881.147Sb0.2m3.0m单 根0.405-39.97679.4620.382-37.75081.161S10.2m3.5m曲线内侧1.67269.89678.9851.

19、61366.97280.515曲线外侧0.87169.92779.0020.82067.00680.537S20.2m3.0m曲线内侧1.04449.95379.1341.00647.65280.731曲线外侧0.24049.97479.1450.21247.67580.7420.2m2.5mS3曲线内侧-0.62530.02729.234-0.60728.48690.941曲线外侧-0.17930.04579.254-0.18728.49280.958Sb0.2m3.0m单 根0.40639.98079.1960.38037.75880.9032）梁上索道管定位在做索道管中心线时，我测量人员

20、使用在索道管两侧吊垂球，量取两垂线的距离，然后分中的方法准确地做出每根索道管的中线，根据两点确定一条直线的原理，在每根索道管上管壁合适的位置做出二个控制点，其中高程（Z值）是控制仰角，里程（Y值）是控制到墩中心的距离，X值是控制平面位置。在索道管的实际放样操作中，由于三个量是统一的，在调节一个量时，而另个二个量跟着变化，这也就增加了测量的难度，而且速度也很慢。经过实践，最终得出先调高程（Z值）和里程（Y值），稍微固定，然后调平面曲线（X值）位置，这样速度提高了几倍。而在实际测量中，有时间会因为有障碍，而无法直接观测，就在现现计算出数据进行放样。为了为了保证索道管的精度，在调好后，先进行粗略加固

21、，经过复测后合格后再进行完全加固。最后，如果在索道管装上微调装置，安装速度会更快。2）塔上索道管定位在进行塔上索道管定位坐标计算时，要考虑到塔柱的预偏值150mm以及二次抛物线因素，在不同的高度预偏量是不一样的。利用独立坐标计算后，然后利用坐标法进行放样。方法同上。3）在砼浇筑时对索道管进行监控在复测后，对数据进行整理为监控提供数据。在浇筑砼的时候，对索道管进行监控，确保索道管的精确定位。6、转体施工监控1）布设控制点在转体箱梁浇筑完毕后，立即对转体箱梁进行布点，进行线形监控，每5m一个断面，每个断面控制三点，其中包括锚固区，在竖曲线上的桥梁中心线上每个锚固区有二个点，对预应力张拉进行监控。2

22、）张拉线形监控每张拉一组预应力都要进行测量监控，及时向技术部门提供准确的数据，在纵向预应力张拉30%的时箱梁下沉了2cm，及时向技术室提供数据，技术部门根据所提供数据为确保梁体安全，及时改变施工方案，即先挂索，后张拉剩余纵向预应力，保证了梁体的安全。在张拉索力时，又在冀缘板上布点，每拉一组索力都要进行梁体线形监控。线形测量在早、中、晚进行，用一把标尺，测量读数估读到毫米，观测误差不大于2mm。3）塔柱变位监控还在塔柱上进行布点监控，监控分别在早、中、晚进行，测量出在张拉每根索时，塔柱的偏移量。具体方法是：在塔柱适当位置上做一个较为清晰的起始点，而对应的箱梁上也布设一点，在箱梁上架设仪器，照准塔

23、顶布设的一点，在未张拉时从上往下照准塔柱底部再布设一个点，这就有了原始的参照数据，在以后的观测中只要架好仪器，照准后塔柱顶上点向下扫到原始做的地个参照点，用钢尺量出两点的的数据就是塔柱的偏移量。另外，还在塔顶布设一个控制点，在未张拉时放样出在桥梁中心线上的一个点，在张拉的同时，对该点进行实测，来测出塔顶的偏移量。4）支架拆除在拆除支架时，及时对箱梁进行测量，为保证在支架拆除时线形变化是均匀合理的，为转体做好准备工作。4）转体测量监控1）对球铰上转盘的控制根据转体前墩中心线到滑道的距离以及方位角，计算出理论坐标，然后在滑道上进行放样。在所放样的点上，也就是球铰上转盘位置（位于转体前的墩中心线上）

24、做一个起始标志，在撑角下部做一个三角标志，在转体后对应的位置反力支座和滑道上各做一个终到标志，并把转动的轨迹标出刻度，以便更好的控制转体。2）转体箱梁的控制在转体测量监控前，对转体范围的各个较高建筑物进行测量，过进行实地勘察，以确保在转体顺利进行。在转体测量监控中，要对转体部分是否到位进行测量监控。首先，在转体箱梁上计算出转体前的坐标，并进行放样，并做好比较清晰的点位，然后计算出转体后的箱梁坐标，对转体部分进行监控。另外还计算出在滑道转动1cm在梁端最大弧长大约转动是16cm。在具体监控中，另外首先对坐标在转体过程中的变化轨迹，也就是X、Y的变化量进行观察，以保证在测量监控中更好的掌握箱梁的变化。还在转体箱梁距梁边做了一个1m的标志，做平转基本到位（距设计位置1m处）减速，降低平转速度，距设计位置0.5m处，采取点动操作，我测量人员积极配合并及时把数据反映到总指挥处，确认点动后梁端弧长。在距设计位置0.1m处停转，测量事先布好的控制点，根据差值，精确点动控制定位，防止超转。在停转时对所做点位进行精密测量，并及时把数据上报。在转体合拢精度的测量中，大里程合拢精度为1.7mm而小里程的合拢精度为2.2mm，圆满地完成了转体测量工作任务。