正處在建設(shè)最后階段的上海盧浦大橋,很快將成為“世界第一長(zhǎng)拱橋”。全長(zhǎng)3900米的盧浦大橋橫跨黃浦江,其鋼拱主跨長(zhǎng)550米,比目前世界拱橋主跨長(zhǎng)度紀(jì)錄保持者的美國(guó)西弗吉尼亞New River Gorge 大橋還要長(zhǎng)32米。為了能使鋼拱的安裝達(dá)到最高精度,必須采取最精密的測(cè)量手段和儀器。因此,該工程采用了徠卡TCA2003自動(dòng)跟蹤全站儀。
具有六車(chē)道的盧浦大橋于2000年10月開(kāi)工,總投資22.5億人民幣(約合2.72億美元)。全長(zhǎng)3900米的盧浦大橋的主體部分長(zhǎng)750米寬28.7米。550米長(zhǎng)的主跨由27個(gè)焊接裝配起來(lái)的方型鋼結(jié)構(gòu)拱肋箱體組成,并且用28對(duì)托架連接橋面。在大橋的整個(gè)建設(shè)過(guò)程中大約耗費(fèi)鋼材超過(guò)35000噸。
大橋建設(shè)的最后階段即大橋合攏階段是整個(gè)工程中最困難的部分。為了能確保大橋的浦東浦西段準(zhǔn)確合攏,大橋合攏時(shí)拱肋段的位置監(jiān)測(cè)采用了徠卡測(cè)量系統(tǒng)的TCA2003自動(dòng)跟蹤全站儀,精度達(dá)到毫米級(jí)。
最后的建設(shè)工作包括橋面甲板與路面的鋪設(shè)。盧浦大橋最后一段橋面的鋪設(shè)完成是在2003年2月,整個(gè)工程有望在2003年6月竣工。
上海市市長(zhǎng)韓政在任副市長(zhǎng)時(shí)曾指出,盧浦大橋不僅可以緩解過(guò)江的交通問(wèn)題,而且有利于2010申博的成功。盧浦大橋是發(fā)展中的上海在2003年將要開(kāi)通三個(gè)越江設(shè)施之一,其余兩項(xiàng)均是越江隧道。
對(duì)測(cè)量人的挑戰(zhàn):每秒5次精確測(cè)量
據(jù)上海建工集團(tuán)測(cè)量部門(mén)負(fù)責(zé)人卞先生介紹,鋼結(jié)構(gòu)拱肋的擺動(dòng)、扭轉(zhuǎn)、變形主要是由于環(huán)境因素引起的,如溫度、風(fēng)和光照等。由于這些因素,要把最后三個(gè)拱肋段精確安裝在橋合攏處就相當(dāng)困難。這項(xiàng)工作需要在下一個(gè)拱肋段被舉起并連接到上一個(gè)拱肋段之前進(jìn)行精密的測(cè)量。因此,最后三個(gè)拱肋段必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)精確測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行定制。江南造船廠(chǎng)承接了最后三個(gè)拱肋段的定制工作。
在安裝測(cè)量過(guò)程中,采用徠卡測(cè)量系統(tǒng)TCA2003全站儀實(shí)時(shí)獲取被固定在拱肋段上目標(biāo)的坐標(biāo)值,并且把這些坐標(biāo)值同設(shè)計(jì)坐標(biāo)比較,從而能實(shí)時(shí)調(diào)整拱肋段的位置向設(shè)計(jì)位置靠攏。
在安裝過(guò)程中遇到的另外一個(gè)問(wèn)題是,要合攏的大橋兩側(cè)的風(fēng)力變化程度。根據(jù)事先由風(fēng)洞試驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù),所有拱肋段中受風(fēng)力變化影響最大的部分是橋的合攏段也即橋的中間位置,其風(fēng)力估計(jì)能達(dá)到最大0.8米/秒。在這種情況下,采用傳統(tǒng)的將儀器設(shè)置在建筑物上然后人工照準(zhǔn)的測(cè)量方法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足安裝要求。因?yàn)檫@樣的測(cè)量方法無(wú)法連續(xù)跟蹤移動(dòng)的物體,得到實(shí)時(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
為此,必須采用一種能自動(dòng)跟蹤拱肋段進(jìn)行測(cè)量并計(jì)算其位置的測(cè)量方法。值得慶幸的是,徠卡測(cè)量系統(tǒng)的全站儀能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求!它不僅能在跟蹤模式下以5Hz的頻率進(jìn)行測(cè)量,而且能根據(jù)預(yù)先編制的機(jī)載程序進(jìn)行快速的計(jì)算。徠卡上海軟件開(kāi)發(fā)中心的技術(shù)人員用GeoBASIC編程環(huán)境開(kāi)發(fā)了該機(jī)載程序。
GeoBASIC提供了每秒5次的動(dòng)態(tài)三維跟蹤測(cè)量方法,并能根據(jù)給定的運(yùn)動(dòng)模型計(jì)算出合攏拱肋段的擺動(dòng)中心位置和最大的擺動(dòng)范圍。徠卡上海軟件開(kāi)發(fā)中心在兩周的時(shí)間內(nèi)完成了編程工作,從而最終解決了上述動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量的問(wèn)題。