洋溪大桥索导管系统的制作

摘要：对于自锚式悬索桥的索导管系统的制作，精度要求高，施工控制难度大，洋溪大桥采用数控机床切割、CAD制图、全站仪精确放样等技术，大大提高施工测量控制质量，有效保证精度。本文重点介绍CAD与全站仪配合精确放样的成功经验，以供探讨。

关键词：洋溪大桥；自锚式悬索桥；索导管制作； 索导管安装

Abstract: for the self-anchored suspension bridge of the production of the catheter system, high accuracy, the construction control is difficult, and the numerical control machine tool with the bridge cutting, CAD drawings, tachometer lofting precision technology, greatly improving the construction survey control quality, effectively guarantee the accuracy. This article introduced by using CAD and with the successful experience of lofting precision, for discussion.

Keywords:creek bridge; The self-anchored suspension bridge;catheter production; Cable conduit installation

中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：

一 、概述：

1、工程概况

洋溪大桥（杭新景高速公路连接线）主桥部分上部结构为120m四塔三跨双索面自锚式悬索桥，索导管系统位于边墩之上锚固处，是在锚固块中预留出来进行缆索架设锚固的系统。类似于预应力箱梁的波纹管系统，不同的是要求精度更高，空间体系比较复杂，较波纹管笨重，制作难度大。

二、索导管的制作要求及重要性：

1、索导管制作的规范要求（以下内容取自《洋溪大桥自锚式悬索桥工程专项质量检验评定标准》）

基本要求

索导管所用无缝钢管必须检验合格，并有质量保证书。

施工放样方法经监理工程师签字认可，并对测量仪器进行校正和标定。

索导管定位安装必须准确并牢固，在吊装及浇筑混凝土时不扰动，不变位。

按设计要求进行防护。

实测内容

表2.6-1X 索导管制作与安装实测项目

安装完成后应及时清理孔内杂物。不符合要求时减3-5分。

表面清洁，防护完好。如发现损伤，应进行修复，并减1-5分。

2.索导管制作定位的重要性

主缆作为悬索桥受力体系中的重要组成部分，主缆的锚固位置的准确度一直都是悬索桥施工过程中密切关注的控制点。主缆锚固在边墩上的锚固块中，为了预留出主缆通过的位置，必须制作索导管。索道管的位置，是根据成桥状态下的设计模型模拟出来的，如果制作、安装过程中偏位过大，会导致主缆和索导管摩擦，加速主缆的磨损，对工程质量造成影响。

三、索导管制作

1.概况

考虑到要使24根索导管具有精确的相对位置，顾采用钢板固定，支架系统进行定位加工。如下图：

图1 索导管系统制作定位系统加工图

2.索导管管材：

单个锚固块中的索导管为24根，各有不同角度及长度。设计单位给出了每根索导管的前锚面中心点位置以及后锚面中心点位置。

通过前锚面及后锚面的两个点可以确定索导管的放置方向，以及出发点，必须要注意的是锚固点，中间必须考虑锚垫板的厚度，锚垫板与索导管之间应是焊接固定的。制作时考虑将24根索导管结合成整体，并适当增加其稳定性。每根索导管都是一根独立的无缝钢管，长度大约在4.25m左右，不超过4.3m，材料采购时购置的为9m无缝钢管，割断成2根4.3m无缝钢管备用。

3.定位钢板

由于索导管是三维直线布设，所以考虑采用钢板对其进行定位，这样整体性较好，施工起来也较为方便。考虑到定位精确度的要求，采用14mm钢板进行数控机床等离子切割，根据设计图纸，确定各孔位置及大小。

图2 索导管定位板加工图

4.支架系统

根据现场施工的连续性，以及安全性，以及吊装能力、效率等通盘考虑，索导管系统采用后场预制成整体，现场整体吊装安放的形式。考虑到预制施工的效率、准确度等因素，预制时索导管的角度与现场安装时的角度有所不同。如下图所示

图3 索导管系统现场制作

图4 索导管系统现场安装

预制时，底部采用钢管桩，利用膨胀螺栓与底部混凝土地平相固结，保证在管道进行安装时，减少因摩擦碰撞带来的位置变化。钢管桩上采用H400型钢作为承重梁，保证其稳定性，在承重梁安装过程中，利用水准仪及水平尺，保证其水平度以及相对高差的准确性。定位钢板上焊接[20，保证其刚度，防止因为安装索导管而带来的较大形变。两片承重梁及两块定位板之间适当连接，提高其整体刚度，以减小施工时带来的形变。

5.索导管系统的制作

支架系统准备好后，便开始进行索导管系统的制作，首先焊接并定位定位钢板，采用吊垂这种简单而有效的方式来保证定位钢板的垂直度。焊接定位板与承重梁等之间的连接，固定完成后，即进行索导管的安装。索导管后端头要与锚垫板连接的，所以必须保证其平整性，而且由于精度要求高，开孔的大小是极其接近于无缝钢管的外径，穿管时用未切割的管头从前端往后端穿。无缝钢管规格为Ф245*12*4300，重量约为312公斤，人工安装有困难，采用8吨吊机，单根钢丝绳挂中部配合人工进行初步安装，穿过两块定位板后，采用木方（避免造成端口破坏）及重锤进行微调。

6.制作中的测量控制

首先通过CAD进行钢管桩定位设计，然后通过全站仪放样出桩心，通过石笔、钢尺、线绳等进行位置放样，钢管桩放置完成以后，进行复测，确认无误后，利用膨胀螺栓进行固定。

根据CAD设计的情况，用水准仪对现场钢管桩进行标高测量，并按要求对钢管桩进行开口并放置H400型钢，用全站仪、水平尺、水准仪等对H400型钢的平面位置、平整度及相对高程进行校核，满足CAD设计值后对H400型钢进行固定。

在每次进行索导管制作前，对H400进行复测，如果偏差较大，即停止施工进行调整，满足要求后继续进行下套施工。

索导管安装时，以后锚面作为控制端，安装时，建立施工坐标系，以后端定位钢板的后端面底部终点作为原点，如下图定义索导管系统施工坐标系（红色为x轴，蓝色为y轴，绿色为z轴）。

图5 索导管系统的测量控制

坐标系定义后，采用CAD软件测算出测量点位置，然后根据坐标来测量、调整每一根索导管的位置。主测量点选在索导管后端管头的最高点（通过钢尺和垂线来确定测量点，如图），利用全站仪进行测量，数据不符合即进行调整，通过前锚面管道相应位置进行复测校核，控制xyz坐标偏差均在2mm内。管道每安装完一个，就要进行焊接固定，以免其他管道安装时破坏其位置，根据受力情况，以及出于对钢板的平整度考虑，索导管焊3条2cm长焊缝，均匀布置。

7.索导管系统制作后期工作

索导管焊接完毕，对于用于转运的上面三个索导管，用于吊装的下面五个索导管进行补焊，达到3条5cm长焊缝为宜。完成后，进行焊缝检查，确认无误后，开始挂钢丝绳。采用25t汽车吊进行转运，略微带力后，割除各处连接，进行转运。

钢板之前在承重梁上用来固定的焊疤用割刀及砂轮机配合整平，另对承重梁平面位置、标高、水平进行测量，确认无误后开始准备下一套索导管系统的制作。

图6 索导管系统定位后CAD模拟图

四 结束语

洋溪大桥是一座自锚式悬索桥，自锚式悬索桥在国内属于发展于21世纪的新型桥梁，目前普遍用于大桥、超大桥中，以其出色的外形，以及受力形式多用于城市景观桥梁建设。洋溪大桥采用数控机床切割、CAD制图、全站仪精确放样等技术进行索导管系统施工，确保工程质量，确保了定位的精确程度。

通过本次索导管施工，提出以下建议：

1.采用定位钢板进行索导管系统的定位既保证了其精确性、可操作性，给索导管制作带来了极大的方便。

2.通常一套索导管系统需要4天时间来施工并反复校验，提前制作出索导管系统，然后进行安装，索导管系统的制作与安装分离，给锚固系统的施工带来了便利，体现了现场施工的统筹性。

3.CAD三维制图，在索导管系统施工中起到了重要作用，确保了索导管施工的可控性和合理性。

当然我们仍需要注意一些不足，需要改进的地方有：

1.由于单根索导管通过定位板是空间通过，而数控机床等离子切割，则是垂直于铁板面。钢板为1.4mm厚，管道通过的前后总误差有1.9mm，所以实际切割时要比设计值大。

2.由于等离子切割机存在的固有误差（数控机床由上至下切割时，下部成孔较上部在直径上大1、2mm），对施工精度有所影响，施工当中可以利用这个特点，将大口放在前锚侧的，方便单根索导管的安装。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。