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测量世界第一拱桥——上海卢浦大桥

正处在建设最后阶段的上海卢浦大桥，很快将成为“世界第一长拱桥”。全长3900米的卢浦大桥横跨黄浦江，其钢拱主跨长550米，比目前世界拱桥主跨长度纪录保持者的美国西弗吉尼亚New River Gorge 大桥还要长32米。为了能使钢拱的安装达到最高精度，必须采取最精密的测量手段和仪器。因此，该工程采用了徕卡TCA2003自动跟踪全站仪。具有六车道的卢浦大桥于2000年10月开工，总投资22.5亿人民币（约合2.72亿美元）。全长3900米的卢浦大桥的主体部分长750米宽28.7米。550米长的主跨由27个焊接装配起来的方型钢结构拱肋箱体组成，并且用28对托架连接桥面。在大桥的整个建设过程中大约耗费钢材超过35000吨。大桥建设的最后阶段即大桥合拢阶段是整个工程中最困难的部分。为了能确保大桥的浦东浦西段准确合拢，大桥合拢时拱肋段的位置监测采用了徕卡测量系统的TCA2003自动跟踪全站仪，精度达到毫米级。最后的建设工作包括桥面甲板与路面的铺设。卢浦大桥最后一段桥面的铺设完成是在2003年2月，整个工程有望在2003年6月竣工。上海市市长韩政在任副市长时曾指出，卢浦大桥不仅可以缓解过江的交通问题，而且有利于2010申博的成功。卢浦大桥是发展中的上海在2003年将要开通三个越江设施之一，其余两项均是越江隧道。对测量人的挑战：每秒5次精确测量据上海建工集团测量部门负责人卞先生介绍，钢结构拱肋的摆动、扭转、变形主要是由于环境因素引起的，如温度、风和光照等。由于这些因素，要把最后三个拱肋段精确安装在桥合拢处就相当困难。这项工作需要在下一个拱肋段被举起并连接到上一个拱肋段之前进行精密的测量。因此，最后三个拱肋段必须根据现场实时精确测量的结果进行定制。江南造船厂承接了最后三个拱肋段的定制工作。在安装测量过程中，采用徕卡测量系统TCA2003全站仪实时获取被固定在拱肋段上目标的坐标值，并且把这些坐标值同设计坐标比较，从而能实时调整拱肋段的位置向设计位置靠拢。在安装过程中遇到的另外一个问题是，要合拢的大桥两侧的风力变化程度。根据事先由风洞试验获得的数据，所有拱肋段中受风力变化影响最大的部分是桥的合拢段也即桥的中间位置，其风力估计能达到最大0.8米/秒。在这种情况下，采用传统的将仪器设置在建筑物上然后人工照准的测量方法已经无法满足安装要求。因为这样的测量方法无法连续跟踪移动的物体，得到实时的观测数据。为此，必须采用一种能自动跟踪拱肋段进行测量并计算其位置的测量方法。值得庆幸的是，徕卡测量系统的全站仪能够实现这一要求！它不仅能在跟踪模式下以5Hz的频率进行测量，而且能根据预先编制的机载程序进行快速的计算。徕卡上海软件开发中心的技术人员用GeoBASIC编程环境开发了该机载程序。 GeoBASIC提供了每秒5次的动态三维跟踪测量方法，并能根据给定的运动模型计算出合拢拱肋段的摆动中心位置和最大的摆动范围。徕卡上海软件开发中心在两周的时间内完成了编程工作，从而最终解决了上述动态跟踪测量的问题。

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