石虎强 王平洲

(中交二公局第二工程有限公司，陕西 西安 710119)

悬索桥索股刚性拉杆锚固系统安装技术

石虎强 王平洲

(中交二公局第二工程有限公司，陕西 西安 710119)

依托大连南部滨海大道工程悬索桥施工，从后锚面锚固钢板定位安装、无缝钢管定位安装、索导管安装三方面着手，阐述了刚性拉杆锚固系统精确安装定位施工技术，提高了安装精度，加快了施工进度。

悬索桥，刚性拉杆，索股，安装

大连星海湾跨海大桥采用“刚性拉杆+后锚面锚固钢板”形式作为主桥索股锚固形式，这样可以有效的将主缆拉力传递至锚块整体，从而到达锚碇基础。采用此类锚固形式，对后锚面锚固钢板和刚性拉杆的定位精度要求也极为严格，保证主缆各索股间受力相近。本文主要就刚性拉杆锚固系统精确安装定位测量和施工工艺进行简单阐述，为以后类似悬索桥类锚固系统施工提供经验借鉴。

1 工程概况

大连星海湾跨海大桥主桥为双塔三跨地锚式双层通车钢桁加劲梁悬索桥，跨径布置为180+460+180=820 m。每根主缆中含61股平行钢丝索股，每股含127丝直径为5.20 mm的镀锌高强钢丝，锚固系统采用刚性拉杆锚固系统，主缆端头与刚性锚杆连接，通过刚性拉杆锚固在锚块上，刚性拉杆直径12 cm，长度16 m，单根重约1.44 t，主缆与刚性拉杆之间采用内外螺纹式连接套连接,该拉杆为国内悬索桥上应用最长的刚性锚杆。本桥主缆锚固系统为预埋无缝钢管，穿刚性拉杆，后锚面锚固体系。在锚块结构施工前，安装、定位无缝钢管，无缝钢管采用定位骨架进行定位。在锚块混凝土施工时，应时刻保证锚固系统定位支架安装精度和刚度，保证锚固管道，前后锚面钢板的精确定位。

本桥锚固系统安装顺序为首先进行锚固钢板安装，再进行无缝钢管安装，锚体混凝土施工完成后进行刚性拉杆的穿入。

2 后锚面锚固钢板定位安装

本工程锚固系统形式为后锚式刚性拉杆锚固系统，主缆通过刚性拉杆将拉力传递至后锚面锚固钢板。施工关键在于刚性拉杆定位及每根索股锚固系统的前、后锚面精度。后锚面是主缆与锚固系统的连接部位，刚性拉杆与后锚点应该垂直受力才能保证索股拉力的传递，所以后锚面锚固钢板的施工精度控制为本工程施工关键之一。

2.1 锚固钢板定位支架

后锚面锚固钢板为40 mm厚钢板，平面尺寸为9.2 m×8.4 m，单块重量约24 t。此锚固钢板在其自身重力和上方混凝土荷载作用下会产生较大变形。采用型钢作为支撑，型钢布置于两列锚固点中间，以避免支撑型钢影响后期刚性拉杆张拉作业。通过临时支架法能减小钢板变形，控制在规范要求之内。后锚面锚固钢板下口设置型钢支撑，通过此型钢能准确保证锚固钢板底口的空间坐标。钢板空间角度利用下方支架进行调整。

2.2 测量定位

测量工作分为两步，首先精确测量支架的空间坐标，最为重要的为竖向坐标。粗定位后锚面钢板时主要控制四个角点的坐标值，调整到偏差小于5 mm。利用辅助工具对钢板上的孔位进行精确定位，小范围调整至各个孔位圆心偏差值都小于5 mm。

2.3 三角高程精度分析

应用单向三角高程测量时，测站点A到观测点B的高差的公式为：

其中，Sab为测站点A到观测点B的水平距离；α为测站点到观测点的竖直角；ia为测站点A的仪器高;vb为观测点B的目标高；R为地球的曲率半径,R=6 371 000 m。

将上式全微分并转化成中误差关系式，得：

其中，ms为距离测量的中误差；mα为竖直角测量的中误差；mia,mib分别为仪器高和目标高测量的中误差；mk为大气折光误差。

定位仪器选用LEICA TC2003全站仪，标称精度为1 mm+1 ppm，0.5″，则有ms=±1.2 mm，mα=±0.5″；此时一般采用相对于后视定向点来测量待测点的高程，不需要量取仪器高和棱镜高，mia=mib=0 mm；折光系数K的中误差mk一般为±0.03～±0.05，取±0.05。定位测量时最大水平距离为69 m，最大观测竖直角为-30°。

从而计算出mh=±0.7 mm。

则测量的误差区间为(+0.7 mm,-0.7 mm)，该精度能满足且远高于设计的锚固钢板施工定位精度要求。

3 无缝钢管定位安装

由于锚固系统中刚性拉杆数量很多，刚性拉杆外侧设计有无缝钢管对其保护，避免混凝土与刚性拉杆直接接触，从而影响索股拉力的传递。结合锚固系统的结构形式，本工程设计有辅助无缝钢管定位支架，以使无缝钢管能够快速定位、安装。通过无缝钢管的定位精确安装以保证刚性拉杆的定位要求。

3.1 刚性拉杆定位支架

本工程锚固系统自IP点至后锚面锚固点为空间放射状，与沿顺桥向成夹角的多面棱锥形状。利用型钢制作定位支架，控制无缝钢管安装后最大变形量小于2 mm。锚固系统连接前刚性拉杆在无缝钢管内为简支梁形式，精确定位无缝钢管能避免刚性拉杆与管壁之间的接触，降低刚性拉杆破坏危险。

通过定位支架能保证无缝钢管轴线的空间角度，钢管底端与锚固钢板开孔孔位连接，在安装过程中还需要对无缝钢管的平面位置进行限制。在定位支架上设置挡板，避免钢管左右移动。

3.2 测量定位

控制竖向钢管平面位置及高程，在安装索导管定位支架时，主要是控制挡板的位置，首先实测支架横梁的坐标，根据实测的X值进行内插计算，计算出对应的设计值Y和Z对挡板进行调整。

4 索导管的安装

4.1 测量原理

锚碇测量重点在无缝钢管定位，本工程锚固系统和其他项目的索导管定位工艺有很大的不同，需要整体安装。本工程无缝钢管最小长度为15 m,不能直接测量钢管圆心坐标，故利用空间圆原理，在钢管外径同一断面上测三个不同点的三维坐标值，根据空间圆计算公式计算出该断面的设计坐标，同时得出实测值和设计值的偏差值，根据偏差值对索导管的位置进行精确定位，重复以上步骤直到调到设计要求范围内。

由于是海上施工，受施工条件的限制，测量点的选择很有限，最后将测量加密点布设在索导管支架钢管上，并安装强制对中器以消除对中误差，并按照GB/T 18314—2009全球定位系统(GPS)测量规范规定的B级GPS要求进行观测并定期对加密点进行符合。

4.2 极坐标法平面位置定位精度分析

如图1所示，A，B两点为已知控制点，待定点Z坐标计算公式为：

XZ=XA+S×cos(αAB+β)。

YZ=YA+S×sin(αAB+β)。

求全微分得：

dXZ=cos(αAB+β)×dS-S×sin(αAB+β)×dβ。

dXZ=sin(αAB+β)×dS+S×cos(αAB+β)×dβ。

根据协方差传播定律得到：

其中，mβ为测角中误差；mS为测距中误差。Z点的点位中误差为：

采用标称精度为1 mm+1 ppm，0.5″的LEICA TCA2003全站仪观测时：

测量的误差区间为(+1.1 mm,-1.1 mm)，该精度满足且远高于设计的锚固钢板、索导管施工定位精度要求。

4.3 计算公式

公式：(X-X1)/(X2-X1)=(Y-Y1)/(Y2-Y1)=(Z-Z1)/(Z2-Z1)。

由上式可得到下列计算公式：

Y=(X-X1)×(Y2-Y1)/(X2-X1)+Y1。

Z=(X-X1)×(Z2-Z1)/(X2-X1)+Z1。

其中,X1,Y1,Z1均为索导管下端坐标值;X2,Y2,Z2均为索导管上端坐标值;X，Y,Z均为索导管任意断面坐标值。

实例计算：在编号为Ⅰ1索导管任意断面上测量三点坐标(见表1，表2)。

表1 实测坐标表

表2 设计坐标表

根据计算公式：将实测三点坐标代入可得实测索导管圆心的坐标X=-438.138,Y=12.598,Z=13.492，在同一个X数值上对应的唯一的Y和Z值，可根据上式计算出该断面处索导管的设计坐标X=-438.138,Y=12.6,Z=13.492，可根据两组数据的差值对索导管进行调整。

5 结语

锚固系统作为悬索桥主要受力结构之一，其施工精度关系到主桥受力安全，同时锚固系统的定位安装也是悬索桥施工的难点之一。本工程采用的“刚性拉杆+后锚面锚固钢板”形式作为锚固系统结构形式，能够有效的将主缆拉力传递至锚碇，同样也增加了施工精度控制的难度，需要同时控制后锚面钢板和刚性拉杆的施工精度。通过采用辅助支架定位法，可以极大提高安装精度，加快施工进度。通过采用空间圆原理推算圆心，可以将施工精度控制在设计要求范围之内。

[1] 岳建平，田林亚.变形监测技术与应用[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2] 同济大学应用数学系.高等数学[M].第5版.北京：高等教育出版社，2004.

[3] GB/T 18314—2009，全球定位系统(GPS)测量规范[S].

Installation technology of cable strand rigid bar anchorage system of suspension bridge

Shi Huqiang Wang Pingzhou

(ChinaCommunication2ndBureau2ndEngineeringCo.,Ltd,Xi’an710119,China)

Based on the suspension bridge construction of southern Dalian coastal highway engineering, starting from three aspects of post-anchorage steel board orienting installation, seamless steel pipe orienting installation and cable conduit pipe installation, the paper introduces specific installation orienting construction technology of rigid bar anchorage system, which not only improves installation accuracy, but also speeds up construction schedule.

suspension bridge, rigid bar, cable strand, installation

2015-03-07

石虎强(1984- )，男，工程师； 王平洲(1979- )，男，工程师

1009-6825(2015)14-0186-02

U448.25

A