摘要：針對大跨徑懸索橋施工放樣精度要求高、施工精度控制存在不足的問題，依據(jù)測量檢測標(biāo)準(zhǔn)對精度的要求，從施工放樣最小容許限差、主纜架設(shè)跨中標(biāo)高控制限差兩個方面進行施工控制網(wǎng)必要精度分析，得出上部結(jié)構(gòu)施工控制網(wǎng)必要精度的幾點結(jié)論。

關(guān)鍵字：懸索橋；上部結(jié)構(gòu)；施工控制網(wǎng)；必要精度

1.引言

雖然國內(nèi)大跨徑、特大跨徑懸索橋的建設(shè)逐步增多，設(shè)計和施工經(jīng)驗不斷積累，但在設(shè)計與施工中仍缺乏完善的設(shè)計與施工規(guī)范；因此，有必要通過分析各構(gòu)筑物的必需施工測量精度來確定控制網(wǎng)的必要精度，以保證各項驗收項目滿足《公路工程質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ07-98）及《特大跨徑橋梁施工測量規(guī)范》（試行）中相應(yīng)的限差要求。大跨徑懸索橋上部結(jié)構(gòu)施工項目主要包括塔柱、主散索鞍、主纜、索夾及橋面設(shè)施等幾部分。

本文以長江某大橋為背景，進行上部結(jié)構(gòu)施工控制網(wǎng)必要精度分析；該橋由南向北橫跨長江，主橋為雙塔三跨連續(xù)鋼箱梁懸索橋，塔頂標(biāo)高230.600m；主纜由五跨組成，由北向南跨徑組成為（20.726+576.2+1418+481.8+19.966）m；主纜在成橋狀態(tài)下的中跨垂跨比為1：9.003，兩根主纜中心距34m。

2.上部結(jié)構(gòu)施工控制網(wǎng)必要精度分析

目前，通常是根據(jù)橋梁各構(gòu)件放樣需求的最高精度來確定橋梁施工控制網(wǎng)的必要精度。從表1中可知：大跨徑懸索橋塔柱軸線偏差、橋面中線偏位、索夾位置放樣及索鞍軸線偏差對放樣精度要求最高，均為10mm。雖然基準(zhǔn)索股跨中標(biāo)高控制限差范圍較大，但由于索股跨中高程受主索鞍里程與標(biāo)高、索股跨中里程與標(biāo)高、散索鞍里程與標(biāo)高及索股溫度測量誤差的綜合影響[1-3]，索股線形調(diào)整誤差也很容易超過限差。鑒于此，分別從塔柱軸線偏差等放樣要求最高精度和主纜架設(shè)跨中標(biāo)高控制限差兩個角度出發(fā)，研究上部結(jié)構(gòu)施工控制網(wǎng)必要精度。

2.1根據(jù)施工放樣最小容許限差確定控制網(wǎng)必要精度

取塔柱軸線偏位控制限差±10mm作為放樣最小容許限差△進行平面控制網(wǎng)必要精度分析。橋梁在施工過程中誤差來源主要有：施工誤差、控制點點位誤差、放樣測量誤差。設(shè)成橋最終中誤差為 ，施工誤差為 ，控制點點位中誤差為 ，放樣測量中誤差為 ；則成橋最終中誤差 為：

（1）

依據(jù)已建成的大跨徑橋梁（崇啟大橋、蘇通大橋等）施工中的經(jīng)驗，塔柱等重要構(gòu)筑物的施工誤差 可取為：

（2）

目前橋梁建設(shè)中，三維極坐標(biāo)法是施工中采用的最主要施工測量方法。大跨徑橋梁施工時，均要求使用TCA2003、TM30等最高精度全站儀，其標(biāo)稱精度為：測角0.5″、測邊1mm+1ppm。

按三維極坐標(biāo)法測量，施工平面測量誤差 為：

（3）

式中： 為施工橋軸坐標(biāo)系中沿X方向中誤差， 為施工橋軸坐標(biāo)系中沿Y方向中誤差。

若取施工橋軸坐標(biāo)系中沿橋軸方向和橫橋軸方向的施工測量誤差相等，則成橋最終中誤差 應(yīng)為：

（ 4）

根據(jù)該橋?qū)嶋H測量條件，取控制點到放樣點距離為500m，儀器精度以TM30為準(zhǔn)（0.5″、1mm+1ppm），得：

（5）

將式（2）～ （5）代入（1）得到控制點點位中誤差 為：

（6）

通過上述推導(dǎo)，根據(jù)施工放樣最小容許限差確定的南京長江第四大橋上部結(jié)構(gòu)施工控制網(wǎng)必要精度應(yīng)小于等于5.4mm。

2.2根據(jù)主纜架設(shè)跨中標(biāo)高控制限差確定平面施工控制網(wǎng)必要精度

基準(zhǔn)索股跨中標(biāo)高受主索鞍里程與標(biāo)高、索股跨中里程與標(biāo)高、散索鞍里程與標(biāo)高及索股溫度測量誤差的綜合影響，應(yīng)對各影響因素綜合分析。為方便分析，取各觀測項目對應(yīng)的控制點平面點位誤差相等，記為 ，且點位中誤差沿X方向與沿Y方向的分量相等，分別記為為 ，則：

（ 7）

取各觀測項目放樣點位誤差相等，記為 ，且沿X方向與沿Y方向的分量相等，即 ；取各架站點高程中誤差均為 ，各觀測項目高程測量誤差均為 ；則可知X方向測量總誤差 、高程測量總誤差 分別為：

（8）

（9）

根據(jù)南京四橋?qū)嶋H觀測條件，取控制點到各觀測點距離均為500m，觀測方位角均為45°，標(biāo)高觀測取豎向傾角均為20°，大氣折光系數(shù)為0.20，計算大氣折光系數(shù)的中誤差為0.05，可求得： 、 分別為1.36mm、1.56mm。

由于主纜施工控制網(wǎng)所用坐標(biāo)系X軸沿橋軸線方向，所以各項里程值即為X觀測值。跨徑變化量 是由該跨對應(yīng)兩索鞍觀測里程計算得出，兩索鞍標(biāo)高變化量之和 是由對應(yīng)兩索鞍標(biāo)高變化量求和得到；因此，索股垂度控制中誤差[4，5] 可表示為：

（10）

由基準(zhǔn)索股架設(shè)精度分析可知，索股邊跨調(diào)整精度遠(yuǎn)低于中跨[1]；因此，以該橋北邊跨下游的索股架設(shè)為研究對象，進行施工控制網(wǎng)必要精度分析。對于北邊跨， 取值為19.93092°；根據(jù)該橋影響性分析結(jié)果， 、 、 分別取值為31.6、4.01、1.96；按二等水準(zhǔn)測量精度，取控制點高程中誤差均為0.5mm；取溫度測量中誤差為0.2℃。將各項已知值及式（8）、（9）代入式（10）得：

（11）

基準(zhǔn)索股邊跨跨中標(biāo)高控制限差范圍為（+35mm～-20mm），以下限-20作為計算限差 ，則 ，從而可得控制點點位誤差沿X方向的分量 限差為：

（12）

將式（12）代入式（7）得，控制點點位中誤差為：

（13）

根據(jù)上述分析，由主纜架設(shè)跨中標(biāo)高控制限差確定的平面施工控制網(wǎng)必要精度為4.1mm。

3.結(jié)論

（1）通過主纜架設(shè)跨中標(biāo)高控制限差求得的控制網(wǎng)必要精度小于通過塔柱軸線偏差等放樣要求最高限差求得的控制網(wǎng)必要精度；

（2）當(dāng)使用放樣要求最高限差求得的控制網(wǎng)必要精度建網(wǎng)，進行基準(zhǔn)索股架設(shè)時，索股跨中標(biāo)高觀測精度超出控制限差（+35mm～-20mm）的下限；而使用主纜架設(shè)跨中標(biāo)高控制限差所求控制網(wǎng)必要精度建網(wǎng)，則完全能夠滿足上部結(jié)構(gòu)各構(gòu)件施工放樣對控制網(wǎng)精度的要求；

（3）建立上部結(jié)構(gòu)施工控制網(wǎng)時，選擇由基準(zhǔn)索股跨中標(biāo)高控制限差進行控制網(wǎng)必要精度設(shè)計更加貼切實際，能夠滿足工程對測量精度的需要。

參考文獻：

[1] 李支彬.大跨徑懸索橋主纜施工測控技術(shù)研究[D].河海大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.

[2] 沈銳利，葉志龍等.主纜索股施工控制參數(shù)研究[J].西安：建筑科學(xué)與工程學(xué)報，2010，3（27）： 13-18.

[3] 鮮正洪，李建斌，黃增財.海滄大橋懸索橋施工控制測量[J].中南公路工程，2004，29（3）： 119-122.

[4] 唐茂林，王昌將，沈銳利.西堠門大橋基準(zhǔn)索股架設(shè)監(jiān)控與分析[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2008，27（4）： 532-536.

[5] 蘇龍.大跨度懸索橋施工控制程序設(shè)計與應(yīng)用研究[D].長沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文， 2007.