叠合梁钢箱梁吊装定位技术

于向阳 柴 瑞

(大同市市政建设发展公司，山西 大同 037006)

1 工程概况

大同市开源桥主桥采用半封闭钢箱组合梁，跨径布置为138 m+138 m=276 m，顶板全宽41.5 m，中心梁高3 m，其中钢箱梁2.7 m，混凝土板0.3 m，全桥等厚布置。主梁划分为A，B，C1，C2，C3，D共6种类型，35个梁段。其中A，B为塔区梁段，分为5个小节段吊装；C1，C2，C3为标准梁段，分为7个小节段吊装；D为过渡墩梁段，分为7个小节段吊装。A梁段长度为6 m，重量为133 t；B梁段长度为6 m，重量为86 t；C1，C2，C3梁段长度为8 m，重量为96 t～101 t；D梁段长度为8.66 m，重量为175 t；梁段间采用焊接连接。

2 主桥钢箱梁测量定位标准

主桥钢箱梁测量定位标准见表1。

表1 钢箱梁在支架上安装允许偏差

3 施工平面控制网

施工坐标系采用开源桥独立坐标系，以道路中心线和塔柱中心线相交点为O点，顺桥向为X轴，横桥向为Y轴，承台顶设计高程为高程基准面，平面位置及施工坐标系如图1所示，施工控制点数据见表2。

表2 控制点数据

点名大同市独立坐标系开源桥独立坐标系O点19 214.96331 304.9541 023.260000D119 157.93031 456.0581 026.398151.230-56.6983.138D219 310.97831 541.1031 027.507 235.93596.5384.247D319 434.15331 251.2591 027.510-54.181219.0704.250X419 278.67731 176.8101 027.013-128.28563.4303.753X519 158.05031 095.0681 026.121-209.759-57.3782.861D518 991.65731 302.7351 026.534-1.724-223.3103.274

4 仪器配备

1)全站仪：徕卡TS11(1″,1+1.5 ppm)一套、拓普康GPT7501

(1″,1+1.5 ppm)一套；

2)水准仪：索佳C32一台、索佳B40一台；

3)钢卷尺：50 m,100 m各一把；

4)其他：温度计、气压表、风速仪各一个。

5 钢箱梁定位

5.1 预拱度数据

1)由第三方监控单位预拱度指令；

2)根据锚点预拱度，以直代曲形式计算梁体分段线预拱度；

3)钢箱梁安装高程=理论高程+预拱度。

5.2 吊装前准备工作

1)仪器校核，保证仪器测量精度；

2)利用钢尺检测梁段尺寸；

3)钢箱梁进行吊装定位前，将每节梁段特征点测设在已加固的木板上；

4)提前测设调节管顶高程，调节管顶高程关系到梁段吊装后整体高程，因此调节管顶高程的准确性，直接影响梁段安装速度与精确性。

5.3 初步定位

1)将梁段特征点利用垂线法与已固定木板上测设点重合，如图2所示；2)利用全站仪三维坐标法测量梁底特征点，与设计值较差得出初始调节值；3)吊装下节梁段，可将一端与安装好的节段重合，另一端重复步骤1)，2)。

5.4 精确定位

1)将梁底高程调节好后，利用千斤顶和手拉葫芦进行轴线微调，首先调节梁底轴线；

2)梁底轴线调节值不大于5 mm时，检测顶板轴线与高程，并反复调节，直至轴线和高程达到设计值；

3)梁体调节好后，检测锚箱上端中心和锚垫板中心点位。上端中心采用钢尺测量形式，采用全站仪三维坐标法得出；锚垫板中心采用粘贴反射片形式，采用全站仪反射片模式测量得出,见图2。测量其上端中心和锚垫板中心坐标，从而确定锚箱轴线，通过计算与设计锚箱轴线差值进行微调，使梁体轴线和锚箱轴线都能达到精度要求；

4)焊接完毕后，重新检测梁体及锚箱轴线偏位。

5.5 吊装定位顺序

1)塔区梁段：节段1(节段4)→节段2(节段3)→中横梁→悬挑段；

2)其他梁段：节段2(节段3)→节段1(节段4)→中横梁→悬挑段。

6 测量监控

6.1 支架预压监控

支架的稳定性，关系到钢箱梁吊装后的安全质量和整体受力，因此钢箱梁吊装前支架预压是必不可少的施工环节，也为钢箱梁吊装做好基础技术和安全保障。本次以首次支架预压进行数据分析。

6.1.1监控点位布设

1)钢管支架预压位移观测点采用在支架顶端粘贴徕卡反射片形式，如图3所示。

2)钢箱梁支架基础预埋钢板布设沉降观测点,见图4。

6.1.2观测数据

观测数据见表3，表4。

表3 卸载前变形观测数据

表4 卸载前基础沉降观测数据

6.1.3数据分析

本次选用地基承载力较为薄弱地带进行单幅支架预压，总重量为210 t，荷载系数为1.4倍。根据观测数据，连续三次观测差值小于3 mm，与上次变形观测最大差值为2 mm，沉降差值为1 mm；与预压前变形观测最大差值为4 mm，沉降差值为6 mm；支架预压中趋于稳定，可以进行钢箱梁吊装及后期施工。

6.2 温度变形观测

温度变化可分为温度均匀变化和日照产生的温度不均匀变化，主要对钢箱梁纵桥(X轴)方向产生影响，从而影响钢箱梁定位精度，因此钢箱梁安装测量必须考虑温度的影响。

6.2.1监控点布设

监控点采用焊接小棱镜形式。第一次监控点布设在纵桥方向33 m处，主要掌握梁体温度变形规律，为钢箱梁的施工寻找有利放样时间，实现全天候准确测量的目标；第二次监控点布设在纵桥方向89 m处，除掌握梁体温度变形规律外，为其他段安装施工时提供基准依据；第三次监控点布设在纵桥方向137.66 m处，除掌握梁体温度变形规律外，分析梁体稳定性，为斜拉索安装、张拉做好数据基础准备。本次以第二次监控数据进行分析和总结。

6.2.2观测数据

钢箱梁吊装纵桥向(X轴)温度伸缩变形数据见图5。

6.2.3数据分析

本次观测数据中，横桥向(Y轴)和垂直高度(Z轴)变形值较小，最大值分别为5 mm和3 mm；纵桥向(X轴)在温度20 ℃～25 ℃ 情况下变形值较小，随着温度降低收缩变形越大。经过整体数据计算和分析得出，钢箱梁纵桥向(X轴)每100 m温度降低1 ℃，收缩变形值为2 mm。

6.3 风力影响

大同市气候属温带大陆性气候，全年干燥多风沙。8月～9月平均风力5级，为保证钢箱梁正常吊装和精确定位，应在5级以下风力进行。

7 结语

钢箱梁在主桥中应用越发广泛，本次通过对钢箱梁定位技术、定位精度及影响因素进行分析和总结，掌握其吊装过程中控制重点及变形规律，大大提高了钢箱梁定位速度和精度。