浅析钢结构安装检测技术要点.docx

浅析钢结构安装检测技术要点.docx

《浅析钢结构安装检测技术要点.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析钢结构安装检测技术要点.docx（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

浅析钢结构安装检测技术要点

浅析钢结构安装检测技术要点

钢结构安装采用自动极坐标测量系统（APSWin系统）对卢浦大桥合龙段连续两个48h的观测，并给出了合龙段的合理尺寸及合适的钢结构安装温度和时间，表明这是一种在钢结构安装测量中，较好的解决了钢构件在动态环境中的测量问题的方案。

不仅精度能够满足要求，而且经济合理，投入的人员少，工作量大大减轻。

自动瞄准、自动跟踪观测、仪器自动改正减少了人员的操作，避免了人为操作失误和计算中间的错误。

特别是在放样轴线无法测放到稳定的实物上的情况下，通过对钢构件特征点位的三维坐标测量，准确的反映了构件的真实状态，确保了大桥合龙的质量。

自动极坐标测量系统（APSWin系统）是由瑞士徕卡公司开发研制的APSWin软件加上徕卡TCA系列全站仪构成。

具有全天24h测站无人值守自动观测、自动气象改正、电脑操作控制、实时数据自动分析和图形输出等优点。

1、钢结构测量的要求和影响测量结果的因素

钢结构建筑测量和一般的混凝土建筑不同，由于钢构件的特殊性，其定位精度远远高于混凝土结构的建筑。

如果定位误差过大，严重的会影响到整个建筑结构的稳定。

因而，在测量过程中，要求高精度的测量成果，不仅要选择符合安装精度的仪器设备，而且要把外界条件对测量结果的影响尽可能的消除或减弱到最低限度。

影响钢结构安装测量的外界条件一般有如下几种：

1.1温度的影响

钢构件极易受到温度变化的影响，它的热胀冷缩特性比混凝土明显。

在温差的影响下，不同的钢结构安装形态表现为不同的误差形式。

比如：

直立的钢柱会在高程上出现误差；斜支撑会由于伸长而改变构件的重心等。

三维空间构件的影响就更为复杂。

1.2阳光照射的影响

阳光照射到钢构件上，照射面和侧面、背阳面就会形成温差，从而使构件弯曲。

随着阳光的不断变化，构件弯曲的程度也不一样；不同的构件形态，也会使得构件表现为不同形式的扭曲。

1.3风力的影响

对于钢结构安装过程中某些自由度很高的钢构件，比如未加连杆前的构件，未合龙前的桥梁构件等，受风力的影响也很明显。

它与构件的几何尺寸、风的频率和方向密切相关。

除了上述外界因素以外，平面和高程控制网建立、仪器设备的精度、操作人员的技术水平等都会影响到结果的可靠程度。

在钢结构安装的全过程中，必须综合考虑，制订最佳的测量方案，才能满足对测量的精度要求。

2、自动极坐标测量系统（APSWin系统）测量技术

APSWin系统由徕卡TCA系列全站仪和APSWin软件组成，APSWin软件采用三维坐标测量，能够真实准确的描述建筑物的三维形态特征和变化规律；能够通过外围设备或者传感器和电脑相连，进行自动气象改正，有效的提高观测精度；按照预先编制的观测程序对无数个观测点按照设定的观测周期进行连续不断的观测；仪器自动照准，自动锁定目标棱镜，自动观测，自动记录和储存观测数据；能够自动进行数据处理，实时的输出或打印数据和图形。

运用APSWin测量技术到钢结构安装测量中，通过对构件特征点的三维坐标的测量，可以得到动态环境中的构件的真实状态，并且能够节省大量的人力和物力。

3、实例：

卢浦大桥合龙段测量

卢浦大桥主桥工程横跨黄浦江，岸跨长度两岸各100m，各由16节拱肋对称构成。

河跨水平跨度550m，共86节拱肋沿大桥轴线对称布置（图1）。

在合龙段测量之前，根据上勘院布置的控制网和施工加密网，已安装了全部岸跨拱肋，河跨对向安装到Z19。

为正确快速的安装合龙段，必须对前两段Z19、Z20端口进行连续观测，做好合龙段安装前的数据准备。

3.1测量方案的编制思路

卢浦大桥合龙段测量必须根据测量的精度要求、工地的实际情况以及消除或减弱各种不利条件对测量结果的影响的原则编制。

综合考虑了钢结构安装施工中的各种条件，从以下几个方面进行控制能够较好的消除或减弱外界条件对测量结果的影响：

（1）在合龙段安装之前，河跨拱肋Z19段安装焊接之后，进行2天2夜48h的连续测量，测量周期为每0.5h一次。

以获取浦东浦西Z19段两端面对应点位的数据。

同理，在河跨拱肋Z20段安装焊接完成之后，也要进行2天2夜48h的连续观测，以获得合龙段安装前浦东浦西两端面对应点位之间的相互关系。

观测的同时，应记录下与观测同步的时间、温度、气压数据以及白天阳光照射的情况。

（2）仪器的选择。

采用何种仪器有三种方案的考虑。

第一种是使用常规的索佳（SOKIA）SET2110全站仪，其缺点是手工操作工作量大，几台仪器之间不能做到同步观测，再有就是目标点的瞄准不易控制，不能动态的反映目标点的数据变化。

第二种是采用GPS测量，GPS测量的优点是大范围内的控制测量，对场地的通视条件没有限制，由于Z19段浦东浦西间的距离在34m左右，其量距的相对精度很难达到规范和设计的要求，另外，采用GPS测量，受设备条件的限制，安装观测点的布置也有很大的难度；还有就是受整套设备昂贵的价格限制，从经济上考虑也不一定适合。

第三种就是采用徕卡伺服仪器，自动锁定目标，自动跟踪测量，自动进行气象改正，其测量精度也能满足要求。

归纳以上三种测量仪器的优缺点，采用第三种方案是合适的选择。

（3）采用APSWin测量系统。

在现场把几台仪器用数据线和电脑相连接，对Z19或Z20浦东浦西两端面的各个观测点位进行观测。

以相同的时间开始，以相同的周期、按照相同的次序，对同一批次目标进行同步观测。

数据自动记录于电脑中，根据同步测得的气象值进行自动改正。

同时，可以输出或打印观测值的变化曲线，也可根据原始数据绘制观测值函数的变化曲线图以供分析比较。

数据不仅能够反映相同条件下浦东浦西两端面对应点间的相互关系，而且也能反映观测值随时间变化的规律。

（4）新技术和常规测量方法同时使用，加强复核。

在岸边用徕卡伺服仪器自动观测的同时，组织测量人员到拱顶，使用传统的钢尺量距的方法，分别对每段拱顶的相应点位间的距离进行丈量。

丈量周期为伺服仪器的整数倍。

丈量结果根据测量时的观测条件，加上尺长改正、温度改正及悬高改正，将测得的结果和伺服仪器的结果比较较核。

（5）针对黄浦江潮汐对观测测站的影响，对应上海市发布的潮汐规律，定时进行复核，如果在潮汐高峰时的检验值和初始经过复核的值相差较大时，应停止仪器观测，改正后再启动同步观测。

3.2平面和高程控制

3.2.1平面和高程控制网的建立

卢浦大桥的测量控制网是依据上勘院提供的GPS2/SK7/SK18/SK17网，它是根据高等级的GPS网点加密的大地四边形控制网，在布设施工控制网之前，由上勘院负责对该网形进行复核，作为施工控制的依据。

GPS2、SK18分别位于浦东大桥东西两侧的上钢三厂办公楼的楼顶，SK7位于浦西大桥东面的江南造船厂的四层车间大楼楼顶，SK17位于浦西桥西的雨水站的顶楼，全部网点采用钢标制作，上设高程控制点。

根据GPS2/SK7/SK18/SK17四边形网，结合工地的实际情况，以经过复核的GPS2~SK7为基线边，采用Ⅰ级导线精度加密，形成新的大地四边形GPS2/SK18-1/SK7/SK17-1（图2）。

SK7和GPS2为原网中的控制点，SK17-1位于雨水站前废弃的鲁班路轮渡码头上，为满足通视条件利于对观测点进行测量，点位不得不落于防汛墙外，且点位混凝土板下部分悬空，易受黄浦江潮汐影响，其稳定性较差。

SK18-1位于上钢三厂废弃的货运码头上，稳定性较好。

SK17-1、SK18-1点位均采用混凝土预制桩埋设，上埋钢板，点位用凿子打点，表面焊设半圆形钢球以作高程标志。

使用TCA1800徕卡全站仪，两测回观测，测角中误差±5″,测距中误差±15mm。

方位角闭合差小于10″，相对闭合差小于等于1/15000。

观测数据平差改正后，求得网中各点最或然坐标值。

经评定，点位精度满足要求。

四边形网中，SK18-1和SK17-1分别依据上钢三厂和江南造船厂内的原始标高基准点，采用二等水准测量进行联测。

原始高程基准点经由上勘院提供复核。

另外，由于测站离观测点的距离为300m左右，且浦东浦西不是严格意义上的等距，为减弱观测中地球曲率对三角高程的影响，在仪器的建站时，采取后视近似等边高程点的方法来抵消大部分的影响。

具体办法是：

在浦西，拟议中的测站点为SK7，距观测点的距离约为300m左右，另选一点，距离近似等于SK7到观测点间的距离，通过二等水准测量测得此点的高程。

在建站的过程中，后视此点的高程来确定仪器视线的高度，这样则可抵消绝大部分地球曲率对观测点的影响。

在浦东也选取一点，联测作为后视高程点。

3.2.2观测点的布置

观测点布置的原则是能够真实的反映拱肋在不同的时间段、在不同的外界环境中的变化规律；能够反映浦东浦西对称端面对称点间的相互关系。

拱肋端面是以大桥中心线对称布置，上下游端面中线按1!

5成外八字倾斜，如图3。

每一个端面布置四个观测点4、5、8、9，浦东Z19或Z20上有8个观测点，同样的，浦西对应的Z19或Z20上也有8个观测点，每次仪器观测的点位数为16只棱镜。

由于拱肋端面是剖口，棱镜无法在标示端点固定，因此在Z19或Z20厂区预拼装时，就要沿端点后退100mm加焊适宜固定棱镜的中空方铁，并在厂区预拼装时，将棱镜拧上，在预拼装状态符合要求的情况下，测得棱镜坐标，然后将预拼装坐标转化为大桥坐标，作为钢结构安装的理论值或者作为合龙段连续观测的比较值。

3.3连续观测的工作流程

（1）观测前的准备工作：

①在江南厂预拼装区建立Ⅰ级导线，观测求得棱镜坐标并转化成大桥坐标；②上勘院对施工控制网及高程系统进行复核；③在拱上端面拧紧棱镜，并使其方向正对仪器镜头；④编制能够实时反映拱肋状态和浦东浦西拱肋相互关系的观测程序。

（2）分别在SK17-1、SK7架设仪器，建立测站。

后视近似等距高程点，正确设置仪器视线高程。

将仪器分别和电脑用数据线连接，并调试APSWin软件，使之正确运行。

（3）按照SK17-1观测上游棱镜，SK7观测下游棱镜的原则，将编制好的观测程序输入电脑。

（4）通过对讲机联系，把实时的气象数据输入电脑中。

（5）上下游同时启动自动观测。

仪器将遵循编制好的程序按照固定的周期进行观测。

（6）气象观测人员按照相同的周期观测记录气象数据；钢尺量距人员按照仪器观测周期的整数倍进行钢尺量距。

（7）观测过程中，定时对电脑中的气象数据进行更新。

（8）观测一定时间之后，就可以直接从电脑中调取数据进行分析，输出或打印实时变化曲线。

也可根据观测值求得相应的相互关系数据，画出其变化曲线。

另外要注意的是，在APSWin系统中，会存在起始点的“漂移”和旋转，通过线性变换、赫尔墨特（Helmert）变换，仪器会自动改正棱镜坐标。

在使用原始测量数据的时候应该注意。