第六章__施工放样方法与精度分析

第六章施工放样方法和精度分析主要内容§6-1施工放样概述§6-2极坐标法和直角坐标法放样§6-3方向线交会法§6-4前方交会法放样点位§6-5后方交会法放样点位§6-6高程放样§6-7放样方法的选择§6-1施工放样概述施工控制网建立后，即可按施工需要进行放样工作。放样工作（测设）与测图工作相反，它是将图纸（或计算机）所设计好的建筑物（构筑物）的位置、形状、大小与高低，在实地标定出来，以作为施工的依据。放样工作不能出现任何差错，否则将影响施工的进度和质量。一、测量资料收集与放样方案制定1.测量放样前，应从合法、有效途径获取施工区已有的平面和高程控制成果资料。2.根据现场控制点标志是否稳定完好等情况，对已有的控制点资料进行分析，确定是否全部或部分对控制点进行检测。3.已有控制点不能满足精度要求应重新布设控制，已有的控制点密度不能满足放样需要时应根据现有的控制点进行加密。4.必须按正式设计图纸、文件、修改通知进行测量放样，不得凭口头通知和未经批准的图纸放样。5.根据规范规定和设计的精度要求并结合人员及仪器设备情况制定测量放样方案。其内容应包括：控制点的检测与加密、放样依据、放样方法及精度估算、放样程序、人员及设备配置等。二、放样前准备1.阅读设计图纸，校算建筑物轮廓控制点数据和标注尺寸，记录审图结果。熟悉建筑物的总体布置图、细部结构设计图；了解建筑物主要轴线、主要点的设计位置；了解建筑物与建筑物之间及建筑物的各部分之间的几何关系；了解现场条件和施工方法；了解控制点的分布情况。2.选定测量放样方法并计算放样数据或编写测量放样计算程序、绘制放样草图并由第二者独立校核。3．准备仪器和工具，使用的仪器必须在有效的检定周期内。给仪器充电，检查仪器常规设置：如单位、坐标方式、补偿方式、棱镜类型、棱镜常数、温度、气压等。4．使用有内存的全站仪时，可以提前将控制点（包括拟用的测站点、检查点）和放样点的坐标数据输入仪器内存，并检查。高程位置的放样：一般采用水准测量方法。建筑物放样平面位置的放样：常用方法有极坐标法、直角坐标法、方向线交会法、角度前方交会法、距离交会法等。这些方法的基本操作都是长度、角度的放样。因此说，放样工作的基本操作就是长度、角度（或方向）与高程的放样放样工作所用仪器工具：常规的、现代化的或专用的。放样的方法——分直接法和归化法。归化法定义——为提高精度，先用直接法放样一个点，作为过渡点，接着测量过渡点与已知点之间的关系（边长、角度、高差等），把测算值与设计值比较得差数，最后从过渡点出发，修正这一差数，把点归化到更精确的位置上去。这种比较精确的放样方法叫归化法。观测误差对测量与放样的不同影响：以测量水平角和放样水平角仪器的对中误差为例。AβAδCBPP′Bδ12A′δA′eβ′ββe在放样精度要求较高的情况下，放样工作一般是先进行初步放样，在精确定放样点的位置，然后将所得的最或是值与设计值进行比较，再将初步放样的点位改正到设计位置。极坐标法：放样是利用数学中的极坐标原理，以两个控制点的连线作为极轴，以其中一点作为极坐标建立极坐标系，根据放样点与控制点的坐标，计算出放样点到极点的距离（极距）及该放样点与极点连线方向和极轴间的夹角（极角），它们就是我们所要的放样数据。直角坐标法：在设有互相垂直的主轴线或方格网时，这种方法比较准确、简便。它是极坐标法的一个特例。§6-2极坐标法和直角坐标法放样一、放样水平距离目的：将图上设计距离的起点终点按设计要求放样到实地。放样方法：1、一般方法⑴根据设计图纸，将经纬仪安置在实地的已知直线起点上，标定直线方向。⑵根据给定距离值，从起点用钢尺丈量该线段至另一端点。（往返丈量，在限差之内取平均值）。2、精密方法精密方法与一般方法的区别：加量距改正（温度改正、高差改正、尺长改正）。放样水平距离精密方法放样水平距离步骤：（1）精确丈量时，要测定量距时，温度、尺长改正，温度改正，及倾斜改正后求出丈量的结果。（2）根据丈量结果于已知长度的差值，在终点桩上修正初步标定的刻线。若差值较大，点位落在桩外时则需移桩。如图所示：DABs'1.20h60.000设给定地面上的两点的水平距距离为60m，所用钢尺的名义长l0=20℃时的实际长度l为30.003m，膨胀系数α=12.5×10-6,测设时温度t=4℃,线段两端点AB间高差h=1.2m，求测设时在地面上应量出的长度为D′多少，才使AB两点的水平长度等于60m.放样过程：测量时：正确的水平距离测设时：实地应量的距离各项改正计算如下：尺长改正温度改正高差改正因此得到在地面上应测设的距离测设该长度时，再AC方向上从A点沿地面量60.018m即可放样出B点，使AB的水平长度为60米。htlLLLDDhtlLLLDDmlllDLl006.030000.30003.306000mttDLt012.0)204(105.1260)(60mDhLh012.0602)2.1(222mLLLDDhtl018.60012.0012.0006.0000.60用红外测距仪测设水平距离①仪器立于A点，瞄准已知方向。②沿此方向移动反光棱镜位置，使仪器显示值略大于测设的距离D定出C点。③在C安置反光棱镜，测出反光棱镜的数值角α及斜距S（加气象改正）。④计算AC水平距离：及与AB之差：⑤根据的符号在实地用小钢尺沿已知方向改正至B点。并用木桩标定其点位，为了检核，应将反光棱镜安置于B点，实测AB的距离，若不符合应用应进行改正，直到测设的距离符合限差为止。cosSDDDDDACBSD′△DDα放样已知水平角就是根据水平角的已知数据和一个已知方向把该角的另一个方向测设在地面上。测设方法：1、直接法：如图所示:(1)在O点安置仪器，正镜照准A，配置度盘为0°00′00″。(2)转动照准部，使度盘读数为，在视线方向上定B′点。(3)倒镜，同法定B″点。(4)取B′、B″的中点B即得角。二、放样水平角度oAB′B″βoβAB′B″B2、精密法如图所示在A点安置经纬仪，先用一般方法测设出β角，在地面上定出C1;再用多次测回法较精确的测出∠BAC1=β1，设β1角比需要测设的β角值小了△β，即可根据长度和小角计算出垂直距离C1C为：式中ρ″=206265″ABCC1β1βΔβ111tanACACCC三、极坐标法放样点位已知A、B两点的坐标（XA,YA）、（XB，YB）设计点P的设计坐标为（XP，YP），在实地测设P点。1、计算放样数据β、DAP2、测设步骤：①在A点安置经纬仪，以B点定向，测设角度β标定出AP方向；②以A点为起始点，从A点沿AP方向量取水平距离DAP即得P点。AβBAPDPAPAPABABXXYYAPXXYYABAPAPAPABAParctgarctgYYXXD其中：）（）（22例：右图中J、K为已知点，P为某设计点位。按图中数据计算在J点用极坐标法测设P点的放样数据β、D。KJPXK=746.202mYK=456.588mXJ=502.110mYJ=496.225mXP=450.000mYP=560.000mβD解：XJP=XP-XJ=-52.110YJP=YP-YJ=+63.775XJK=XK-XJ=+244.092YJK=YK-YJ=-39.63732'2813835'4635007'1512907'1512953'4450180110.52775.6335'4635025'139360092.244637.39357.82775.63110.521122JKJpJpJKtgtgmD3、极坐标法放样的主要误差分析如图1,O、A代表施工控制点,P点为待放样点,其设计坐标为已知,为了放样P点,需进行下列工作:1)在控制点O上安置仪器(测站),进行对中和整平。2)瞄准控制点A(后视点)完成定向,并测设角度。3)沿着所测设的方向,测设水平距离D。4)在地面上标定P点位置。以上各项工作均具有一定的误差。由于各项工作都是互不相关的发生,所以彼此均是独立的。按误差理论,用极坐标法测设P点时,放样过程中的各项误差对P点点位误差影响可按下式估算:(1)(1)式中:md为水平距离测设的仪器误差;e为仪器的对中误差;mβ为角度的测设误差;τ为标定误差;D为距离;ρ为常数,22222)(DmemMd下面分析各项误差的来源及对放样点位误差的影响（1）水平角测设误差的来源及影响水平角测设的误差主要来源于下列几方面,即:望远镜照准误差、读数误差、仪器误差、目标偏心误差、测站偏心误差和外界条件的影响等。1)望远镜照准误差ms该误差与望远镜的放大倍数有关,取v=30则ms=±60″/v=±60″/30=2″2)读数误差mr全站仪的读数系统采用电子液晶显示,照准目标后可自动重复显示。索SET2110型全站仪多次重复显示的读数差一般不超过1″,故读数误差为mr=±1″3)仪器误差mi仪器误差主要是坚直轴的倾斜误差,因全站仪的结构合理,一般带有倾斜补偿装置,管水准器的分划值小(30″/2mm),仪器置平误差较高,由仪器结构而引起的误差据有关资料介绍,不超过±5″。故取mi=±1.5″4)外界条件的影响mv外界条件的影响主要是温度变化对视准轴的影响,据资料介绍,温度变化1°C,测角误差的变化范围在0.27″～0.85″之间,故取mv=±0.5″以上几项误差,它们都与所测距离无关,它们对半测回方向中误差影响为m2lo=±m2s+m2r+m2i+m2v代入上述估算值可得:m2lo=7.5″,mlo=±2.7″(2)仪器的标称测角精度,指野外1测回的方向中误差。在使用全站仪进行放样的情况下,仪器的测站偏心误差和目标偏心误差可认为对方向中误差的计算没有影响,但是二者对具体角度的测设却有影响。这就是说,仪器的标称测角精度实质上反映的是上述4项误差的影响,基于这一点,把仪器的标称测角精度2″换算成仪器半测回的方向中误差为±√2×2″=±2.82″,把此值与(2)式比较,估算值与标称值基本相等,且估算值略小于标称值,说明上述分析基本合理。在下面具体计算中取标称值参与计算,即取m2lo=85)目标偏心引起的误差mp在实际作业中,后视方向和镜站常采用带圆水准器的对中杆作为目标,(当然后视方向最好采用在带有管水准器的对中基座上安放的觇牌作为目标,它比对中杆的对中精度要高),由于圆水准器的精度为8′/2mm,假设对中杆的高度为1.5m,目标偏心的偏离量为8×60×1.5/206265=3.5(mm),考虑其它因素的影响取4mm进行计算,若设测距长度为D,则由它引起的方向误差为mp=±0.004×206265″/D6)测站偏心引起的误差m0测站偏心误差即测站点仪器对中时所产生的误差。采用光学对点器一般其误差不超过3mm,e=3mm,同样设边长为D,则由此引起的方向测角误差为m0=±0.003×206265″/D综合上述因素的影响,半测回的方向中误差为20220222228mmmmmmmmmppvirsl由此推算出半测回测角中误差为：lmm2（2）水平距离的测设精度放样过程中，测设距离的误差主要来源于仪器误差，测站偏心引起的距离误差等。1）仪器误差md仪器误差可取标称精度值，即md=±(2+2×10-6D)mm2）测站偏心误差由于测站光学对点器的对中误差一般不超过3mm，因此，测站偏心引起的距离误差可取±3mm，即e=±3mm综合考虑上述因素，则测距中误差为：22emmdD(3)地面点的标定误差τ引起地面点标定的因素主要有对中杆的偏心引起的误差和在地面上进行标记的误差。1）对中杆偏心引起的误差m1对中杆偏心对角度的测设会产生影响(前面已分析),即使假如偏心方向与放样方向一致的情况下,它对方向的测设影响最小,但是它仍会对放样点位置的标定产生影响。