武汉二七长江大桥主梁监控测量技术

韩 伟

（中铁大桥局集团第三工程有限公司，广州 花都 510800）

1、工程概况

武汉二七长江大桥主跨是三塔斜拉桥，两个主跨均为616米，主桥式布置为（90+160+616+616+160+90）m，建成后将是世界上最大跨度的三塔斜拉桥和世界上最大跨度的的结合梁斜拉桥。其中汉口及武昌岸90m边跨主梁采用等高度预应力混凝土双纵梁肋板式断面，C60级混凝土。其余梁段采用双工字型钢主梁与混凝土板共同受力的组合梁，其中钢梁采用Q370qd，桥面板采用C60级混凝土。全桥设有两个钢-混结合段，设置在距辅助墩中跨方向4.5m处。主梁高3.5m，节间长度13.5m，结合梁段斜拉索锚固采用锚拉板式构造，边跨混凝土梁段采用导管式构造，斜拉索穿过预埋导管，锚固于边主梁的底部。

为了确保主桥施工质量和钢结合梁的顺利合拢，按照施工监控的要求，对各工况进行细化，并针对特定工况进行编制施工测量方案，为下一步的施工监控提供准确、可靠的测量数据，使之能更好的判断钢结合梁变形趋势。

2、施工监控原则1

斜拉桥的施工监控理想目标是主梁标高和斜拉索索力同时满足精度要求（即所谓的"双控"），但由于存在主梁重量偏差、施工荷载、材料特性及混凝土收缩徐变效应等因素的影响，往往很难同时达到上述两项目标。结合二七长江大桥结构和施工方案特点，主梁 施工过程中采用的控制原则是：对于小悬臂状态，采取索力和线形双控的原则；对于大悬臂状态，应以线形控制为主，索力控制为辅；合拢后则以索力控制为主，兼顾线形。施工单位应严格按设计要求与监控要求进行施工；为监控监测人员提供施工图与施工组织设计方案一套；及时提供施工单位的主梁线形、主塔测点资料；反馈施工控制的实施情况与效果；与监控监测人员一起作好测点保护工作。

3、悬臂拼装阶段一个标准梁段施工工序如下：

①前移吊机至吊装N梁段；②安装N梁段对应斜拉索，并进行初张力；③吊装N梁段预制桥面板，调整N梁段斜拉索索力；④前移吊机至吊装N+1梁段；⑤安装N+1梁段对应斜拉索，并进行初张力；⑥吊装N+1梁段预制桥面板，浇注梁段湿接缝，调整N、N+1梁段斜拉索索力⑦前移吊机至吊装下一个梁段处；

4、施工控制调整手段与调整范围

钢主梁采用栓、焊连接，对主梁安装标高的调整只能通过顶、底板底焊缝宽度的微小变化进行较小的调整，或通过斜拉索索力的调整来调整主梁标高，但是，如果斜拉索张拉力的调整量过大，必然会引起内力偏差的较多的集聚和成桥内力状态不够理想；同时索力的调整还有考虑混凝土桥面板的受力的安全，因此，主梁标高的调整具有一定的局限性，只能进行较小范围的调整。

在小悬臂施工状态阶段，采取索力和线形双控的原则；对于大悬臂状态，应以线形控制为主，索力控制为辅，但都必须保证结构的安全。

5、线形测量

大型桥梁在施工过程中受自身结构体系和外界环境（包括温度、日照等因素）不断变化的影响，结构的线形和内力状态也在不断变化，而线形的变化是最直观，最容易测量出来的。施工过程中结构线形变化不仅能最直接反映结构的安全状况，而且施工过程的线形决定能否最终达到成桥设计线形，因此有必要对线形进行监测。根据施工监控的要求，结合实际，线形测量体系包括以下几个部分：

①斜拉桥主塔顶偏位测量；②主梁标高测量；③主梁中心线偏差及里程测量；④墩顶沉降。参照国内其它桥梁施工监控的经验，几何测量工作需要由施工单位、监理单位、监控单位三方共同完成并互相校核，以保证数据的可靠性。由于施工单位的测量数据全面，因此最终监控计算采用的数据应为施工单位的测量数据。

5.1 主塔偏位测量

利用智能型全站仪采用坐标法进行测量。主塔施工过程中，为保证主塔线形，应对每个节段的坐标进行测量，以便发现误差即时调整。该测量工作由施工单位完成，监控单位仅定期抽查。主塔封顶后在气温恒定、无日照影响时自由状态下的测量值作为初始值，某工况下的变位即为该测试值与初始值的差值。

主梁施工过程中每个梁段施工完成测量一次塔偏。另外，为了解温度场对塔顶位移的影响，选择典型气候，进行几个阶段连续24小时测量。

图2.4 塔偏测量方法示意图

由于主塔受日照、温度、风力等影响会发生偏位，测量选择在温度恒定，风力较小的时间段进行。

5.2 主梁标高测量

图2.5 主梁线形控制测点示意图

主梁标高测量的仪器采用精密水准仪。事先在每节段主梁距离前端20cm处布置三个测点，即主梁中心和上、下游处，从塔柱基准点引测得主梁测点高程。为保证测量数据准确，定期采用大地基准点和大桥控制点对高程基准点进行复核。

施工过程中，一般在每次斜拉索张拉完成后，对前端5个梁段标高进行测量，并根据监控需要定期对全桥进行测量。

由于结构线形对温度、日照较敏感，所以测量时间应选在日出之前温度较恒定的时段内进行。

5.3 主梁中线偏差及里程测量

主梁中线系指由每段主梁前端顶面中心点所构成的实际中线。由于受施工误差、索力偏差等影响，会导致梁体偏离理论桥梁中心线方向。测量仪器采用智能型全站仪。在主梁前端中心点处架设棱镜，利用全站仪测出其平面坐标，与设计值进行对比，便可以得出实际偏差值。轴线测量在每个节段施工完毕时进行。

5.4 墩顶沉降观测

桥墩施工完毕后，在其顶部布置沉降观测点，并测量其初始高程值。以后每隔两个月进行一次测量，了解其沉降情况。

6、主梁合拢施工控制2

合拢方案的确定是施工控制的关键，有以下几个方面需要考虑：

①合拢温度的确定：该温度的持续时间，应能满足安装就位以及合拢段锁定连接所需的时间。

②合拢段钢梁长度的确定：确定合拢段钢梁长度需考虑温度变形量的影响。

③合拢段的安装：合拢段钢梁的安装是一个抢时间、抢速度的施工过程，必须在有限的时间里完成，因此，在合拢前必须做好一切准备工作和各种预案。

④临时固结的解除：中孔一旦合拢，必须马上解除临时固结，否则由于温度变化所产生的结构变形和内力，会使结构难以承受。

[1]中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司.《武汉二七长江公路大桥细则》.

[2]林世发，杨学军.《武汉天兴洲公铁两用长江大桥钢梁散拼节段与整节段匹配测量技术》.