桥梁控制测量

Page:1《高速铁路施工测量》项目4：桥涵施工测量任务3：桥梁控制测量Page:2思考桥梁控制在桥梁施工中起何作用?Page:3©桥梁施工测量的基本任务©根据设计文件，按照规定的精度，将图纸上设计的桥梁墩台位置标定于地面，据此指导施工，确保建成的桥梁在平面位置、高程位置和外形尺寸等方面均符合设计要求。Page:4Page:5Page:6Page:73.1桥梁施工控制测量概述桥梁平面控制测量目的：是测定桥轴线长度并据以进行墩、台位置的的放样；同时，也可用于施工过程中的变形监测.1.桥梁控制测量任务：建立桥梁的平面和高程控制2.桥梁的平面控制测量的目的Page:83.桥梁平面控制的布设对于跨越无水河道的直线小桥，桥轴线长度可以直接测定墩、台位置也可直接利用桥轴线的两个控制点测设，无需建立平面控制。对于水中不能直接测设的桥梁或水面较宽且有高墩、大跨、深水基础或基础施工难度较大，梁部结构类型复杂的特大桥和大桥，需要建立施工平面控制。Page:9为了合理地拟定桥梁施工平面控制测量的布网方案和观测方案，保证墩台中心的定位精度，必须预先估算桥轴线长度测定的必要精度。Page:103.2桥轴线长度精度估算3.2.1.钢筋混凝土简支梁NNmmDlL2Δ±==2Δ±=22Δ±=DDlm设墩台中心点位放样的极限误差为△D（通常取△D=10mm），中误差为△D/2，则相邻二墩台中心的跨距中误差为:设全桥共有N跨，则桥轴线长度的中误差为Page:113.2.2.钢板梁及短跨（l≤64m）简支钢桁梁考虑梁长制造误差和固定支座安装误差δ的共同影响，单跨钢板梁和单跨简支钢桁梁的长度中误差为：222+++±=21NlllLmmmm当桥梁为N跨时，则桥轴线长度L的中误差为22500021+)(±=δmllPage:123.2.3.连续及长跨（l＞64m）简支钢桁梁由n个节间构成的单联或单跨梁，设节间拼装的极限误差为△l（通常取△l=±2mm），则由于梁体拼装误差和固定支座安装误差δ的共同影响，每一联（跨）长度的中误差为2221llnm222+++±=21NlllLmmmm当桥梁为N跨时，则桥轴线长度L的中误差为Page:13某三联三跨连续梁桥，每跨支座间距离为128m，由长16m的8个节间组成，每联24个节间，固定支座安装极限误差为±7mm，试计算全桥桥轴线中误差。mm02.6±=7+2×2421±=+Δ21±=2222δnmllmm43.10±=3=+++±=22221llllLmmmmmN［解］单联中误差为:全桥桥轴线中误差为:3.2.4案例Page:143.3.1平面控制布网原则在满足桥轴线长度测定和墩台中心定位精度的前提下，力求图形简单并具有足够的强度，以减少外业观测工作和内业计算工作。3.3桥梁施工平面控制测量Page:15根据桥梁的大小、精度要求和地形条件，桥梁施工平面控制网的网形布设有以下几种形式：3.3.2平面控制布设形式双三角形大地四边形Page:16双大地四边形加强型大地四边形Page:17大地四边形加三角形Page:183.3.3.平面控制网布设的要点●对于控制点的要求，除了图形刚强外，还要求地质条件稳定，视野开阔，便于交会墩位，其交会角不致太大或太小。●选择控制点时，应尽可能使桥的轴线作为三角网的一个边，以利于提高桥轴线的精度。–——如不可能，也应将桥轴线的两个端点纳入网内，以间接求算桥轴线长度，[如大地四边形加三角形]。Page:19–——一般来说，在边、角精度互相匹配的条件下，边角网的精度较高。●在控制点上要埋设标石及刻有“十”字的金属中心标志。–——如果兼作高程控制点使用，则中心标志宜做成顶部为半球状。●控制网可采用测角网、测边网或边角网。–——采用测角网时宜测定两条基线（如图双线所示）。–——测边网是测量所有的边长而不测角度；——边角网则是边长和角度都测。Page:20●由于桥轴线长度及各个边长都是根据基线及角度推算的，为保证桥轴线有可靠的精度，基线精度要高于桥轴线精度2～3倍。–¡ª¡ª如果采用测边网或边角网，由于边长是直接测定的，所以不受或少受测角误差的影响，测边的精度与桥轴线要求的精度相当即可。Page:21●由于桥梁三角网一般都是独立的，没有坐标及方向的约束条件，所以平差时都按自由网处理。–¡ª¡ª它所采用的坐标系，一般是以桥轴线作为X轴，而桥轴线始端控制点的里程作为该点的X值。这样，桥梁墩台的设计里程即为该点的X坐标值，可以便于以后施工放样的数据计算。Page:22●在施工时如因机具、材料等遮挡视线，无法利用主网的点进行施工放样时，可以根据主网两个以上的点将控制点加密。—¡ª¡ª加密点称为插点。插点的观测方法与主网相同，但在平差计算时，主网上点的坐标不得变更。Page:233.4桥梁平面控制测量等级等级公路路线控制测量桥梁桥位控制测量隧道沿外控制测量二等三角、一级GPS——＞5000m特大桥＞6000m特长隧道三等三角、三等导线、二级GPS——2000~5000m特大桥4000~6000m特长隧道四等三角、四等导线、三级GPS——1000~5000m特大桥2000~4000m特长隧道一级小三角、一级导线、四级GPS高速公路、一级公路500~1000m特大桥1000~2000m中长隧道二级小三角、二级导线二级以下公路＜500m大中桥1000m隧道三级导线三级及三级以下公路————Page:24等级固定误差a（mm）比例误差系数b（mm/km)基线方位角中误差（″）约束点间的边长相对中误差约束平差后最弱边相对中误差一等≤5≤10.9≤1/500000≤1/250000二等≤5≤11.3≤1/250000≤1/180000三等≤5≤11.7≤1/180000≤1/100000四等≤5≤22≤1/100000≤1/70000五等≤10≤22≤1/70000≤1/400003.5.1各等级GPS控制网的主要技术要求3.5桥梁平面控制测量技术要求Page:25等级一等二等三等四等五等接收机类型双频双频双频双频或单频双频或单频仪器标称精度10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+5ppm10mm+5ppm观测量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同时观测有效卫星数≥4≥4≥4≥4≥4卫星高度角（°）静态≥15≥15≥15≥15≥15有效观测卫星数静态≥5≥5≥4≥4≥4观测时段数静态≥2≥21～21～21观测时段长度（min）静态≥120≥90≥60≥45≥40数据采样间隔（s）静态10～6010～6010～6010～3010～30点位几何图形强度因子（PDOP）≤6≤6≤8≤10≤103.5.2GPS控制网作业的基本技术要求Page:26测量等级附(闭)合导线边数每边测距中误差单位权中误差导线全长方位角闭合差长度(km)(mm)()相对闭合差()三等≤18≤9≤±14≤±1.8≤1/520∞≤3.6四等≤12≤12≤±10≤±2.5≤1/35000≤5一级≤6≤12≤±14≤±5.0≤1/17000≤10二级≤3.6≤12≤11≤±8.0≤1/11000≤163.5.3导线测量的主要技术要求Page:273.5.4水平角观测的技术要求测量等级经纬仪型号光学测微器两次重合读数差()半测回归零差()同-测回中2C较差()同一方向各测回间较差()测回数四等DJ1≤1≤6≤9≤6≥4DJ2≤3≤8≤13≤9≥6一级DJ2≤12≤18≤12≥2DJ6≤24≤24≥4二级DJ2≤12≤18≤12≥1DJ6≤24≤24≥3注:当观测方向的垂直角度超过±3。时，该方向的2C较差可按同一观测时间段内相邻测回进行比较。Page:283.5.5光电测距的主要技术要求平面控制网观测次数每边测回数一测回读数单程各测回等级间较差(mm)较差(mm)往返较差往返往返四等≥1≥1≥2≥2≤7≤10一级≥l≥2≤7≤10二级≥1≥1≤12≤17注:1.测回是指照准目标一次，读数4次的过程。2.表中α为固定误差，b为比例误差系数，D为水平距离(km)。Page:29用光电测距仪或全站仪测量平面控制网边长时，外界环境条件应符合下列要求：——注意减弱大气折光和旁折光的影响；——测线及两端的延线上，不得有任何其它发光物体或反光的物体，以免引起反射信号混乱；——测站应设在电磁场影响的范围以外；——光电测距边的测回数及往返测次数，应符合规定。Page:30光电测距边，必须加入气象、加乘常数、周期误差改正，然后化算为水平距离.Page:313.5.桥梁施工平面控制测量内业计算3.5.1施工平面控制网通常采用独立的坐标系；☆直线桥以桥轴线两控制桩中里程较小的一个为坐标原点，以桥轴线按里程增加方向为x轴正向建立测量坐标系；Page:32☆曲线桥一般以曲线起点ZH或始切线上的转点为坐标原点，以始切线指向JD方向为x轴正向建立测量坐标系；也可以桥轴线控制点为坐标系原点，以该点处曲线的切线方向为x轴，以线路前进方向为x轴正向建立测量坐标系。Page:33XB4#3#2#1#0#AY2#0#1#4#3#XAYBCDCD图6直线桥施工测量坐标系图6曲线桥施工测量坐标系Page:34光电测距边，必须加入气象、加乘常数、周期误差改正，然后化算为水平距离，☆水平距离应归算至墩顶（或轨底）平均高程面上。设仪器与棱镜横轴的平均高程为H1，墩顶（或轨底）的平均高程为H2，地球平均曲率半径为R，则归算长度DH为：）＋（＝－RHHH121.DD3.5.2边长改正Page:35距离归化至高斯投影平面上设测边的地面实际长度为S，地面平均高程与所归化高程面的高差为，则测边的地面实际长度归化到高斯投影平面的长度为)2/(/1220RYRHDDm式中:R一一地球的平均曲率半径(取6371km);一一两点平均横坐标值减去500km。Page:36☆平差计算完成后，应对网中所有的几何条件（或附合条件）进行检算，并计算单位权中误差、桥轴线及最弱边边长中误差。——对于边角网或测边网，不应大于10mm；——对于以基线为基础的测角网，不应大于原估算的桥轴线及最弱边边长相对中误差。3.5.3平差要求Page:373.6桥梁施工高程控制测量☆各水准点应沿桥轴线两侧以400m左右的间距均匀布设，并构成连续水准环。☆水准点应与相邻的线路水准点联测，以保证桥梁与相邻线路在高程位置上的正确衔接。Page:38☆水准测量的等级、精度、限差应符合相应的规定。☆为了便于施工放样，可根据实际需要在施工地点附近设立若干个施工水准点。☆施工水准点的高程必须定期检测。Page:39☆水准点应埋设标石☆水准测量的等级和精度应满足相关要求☆每公里水准测量高差中数的偶然中误差按下式计算：RnmΔΔ41Δ=Page:40高程控制测量的方法在桥址两岸布设一系列基本水准点和施工水准点，用精密水准测量联测，组成桥梁高程控制网。Page:41从河的一岸测到另一岸时，由于过河距离较长，用水准仪在水准尺上读数困难，而且前、后视距相差悬殊，水准仪误差(视准轴不平行于水准管轴)、地球曲率及大气折光的影响都会增加。此时，可以采用过河水准测量的方法或光电测距三角高程测量方法。Page:42过河水准测量Page:43☆过河水准测量用两台水准仪同时作对向观测，两岸测站点和立尺点布置成如图所示的对称图形。☆A、B为立尺点，C、D为测站点，要求AD与BC长度基本相等，AC与BD长度基本相等且不小于10m。☆用两台水准仪作同时对向观测，在C站先测本岸A点尺上读数，得a1，然后测对岸B点尺上读数2～4次，取其平均值得b1，高差为h1=a1-b1。Page:44☆同时，在D站先测本岸B点尺上读数，得b2，然后测对岸A点尺上读数2～4次，取其平均值得a2，高差为h2=a2-b2。☆取h1和h2的平均值，即完成一个测回。一般进行4个测回。Page:45◇由于过河水准测量的视线长，远尺读数困难，可以在水准尺上安装一个能沿尺面上下移动的觇板（如图）。观测员指挥司尺员上下移动觇板，使觇板中横线被水准仪横丝平分，司