第8章工程测设

郑州大学土木工程学院宋建学1第八章测设的基本工作•宋建学教授•郑州大学土木工程学院施工教研室主任•郑州大学土木工程学院测量实验室主任•2008-1郑州大学土木工程学院宋建学2第8章测设的基本工作（2学时）内容：已知距离测设、已知高程测设和已知角度测设；平面点位的测设方法（直角坐标法，极坐标法、方向交会法和距离交会法），测设参数计算理解：熟悉：掌握：已知距离测设、已知高程测设和已知角度测设；平面点位的测设方法（直角坐标法，极坐标法、方向交会法和距离交会法），测设参数计算郑州大学土木工程学院宋建学3测设（stakingout）就是根据工程设计图纸上待建结构物的轴线位置、尺寸及其高程，计算待建结构物各特征点(轴线交点等)与控制点(或已建成结构物特征点)之间的距离、角度、高差等测设数据，然后以地面控制点为依据，将待建结构物的特征点在实地用工程桩定位，作为施工的依据。不论测设对象是建筑物还是构筑物，测设点位的基本工作是通过测设已知的水平距离、水平角度和高程，从而确定空间点位。测设点位的基本方法有直角坐标法、极坐标法、方向交会法和距离交会法等；实际测设时，可根据施工控制网的形式，控制点分布情况、地形情况、现场条件及待建结构物测设精度要求等进行选择。郑州大学土木工程学院宋建学48.1水平距离、水平角和高程的测设8.1.1、测设已知距离在地面上丈量两点间的水平距离时，首先是用尺子量出两点间的斜长，再进行必要的改正，以求得准确的实地水平距离；而测设已知水平距离时，其程序恰恰相反，方法如下。（1）、一般方法测设已知距离时，线段起点和方向是已知的。若要求以一般精度测设距离AB，则可在给定的方向，根据给定的距离值，从起点A用钢尺丈量的一般方法，量得线段的另一端点B，并暂用小钉定位，得B1位置。为了检核起见，应多次丈量测设的距离，得到一系列位置B2，B3……，若多次测设的较差值在限差之内，可取其平均位置作为最后结果郑州大学土木工程学院宋建学5（2）、精确方法当测设精度要求较高时，应按钢尺量距精密方法进行测设，具体作业步骤如下：(a)、将经纬仪安置在A点，并标定给定的直线方向，沿该方向概量，并在地面上打下尺段桩和终点桩，桩顶刻十字标志。(b)、用水准仪测定各相邻桩顶之间的高差。(c)、按钢尺精密量距的方法先量出整尺段的距离，并加尺长改正，温度改正和倾斜改正，计算每尺段的距离及各尺段距离之和，得最后结果为LAB。(d)、设应测设的水平距离为DAB，则余长R=DAB-LAB。然后计算余长段应测设的实地长度RdthLRΔlΔlΔl(e)、根据LR在地面上测设余长段，并在终点桩上作出标志，即为所测设的终点B。如终点超过了原打的终点桩时，应另打终点桩。郑州大学土木工程学院宋建学6【例题8.1.1】在地面上欲测设一段15.000m水平距离AB，钢尺尺长方程：lt=30.0000-0.0050+1.2×10-5×30(t-20℃)(m)，测设时温度为30℃，A、B两点高差hAB＝0.500m，所施于钢尺的拉力与检定时拉力相同，试计算测设时在地面上应量出的长度L。00.005150.002530dΔlΔlRl-50()1.21015(30-20)=0.0018tΔlαttR220.50.00832215hhΔlR=15-(-0.0025)-0.0018-(-0.0083)=15.009(m)dthLRΔlΔlΔl郑州大学土木工程学院宋建学7（3）、用光电测距仪测设水平距离如图所示，当测设距离时，安置测距仪于A点，瞄准已知方向。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DAB，定出C点，在C点安置反光棱镜，测出反光棱镜的竖直角α及斜距S(经气象改正后)。计算水平距离DAC=S·cosα。计算测设改正数R=DAC-DAB。根据R的符号和数值，在实地以C点为参照，用小钢尺沿已知方向将终点改正至B，并用木桩标定其点位。为了捡核，应将反光棱镜安置于B点，再实测AB的距离，若不符合应再次进行改正，直到测设的距离符合限差为止。郑州大学土木工程学院宋建学8如果用具有跟踪功能的测距仪或电子速测仪测设水平距离，则更为方便，它能自动进行气象改正，并将倾斜距离归算成平距直接显示。测设时，将仪器安置在A点，瞄准已知方向，测出气象要素（气温和气压），并输入仪器，按下自动跟踪键，则仪器显示屏上可实时显示水平距离。观测者指挥手持棱镜者前后移动，当显示值等于待测设的已知水平距离值时即可定出B点。郑州大学土木工程学院宋建学98.1.2、测设已知水平角（1）、一般方法当测设水平角的精度要求不高时，可用盘左盘右取中数的方法。设地面上已有OA方向线，从O按顺时针方向测设已知水平角值β。为此，将经纬仪安置在O点，用盘左瞄准A点，读取度盘数值，松开水平制动螺旋，旋转照准部，使度盘读数增加β，在此视线方向上定出C1点。为了消除仪器误差和提高测设精度，用盘右重复上述步骤，再测设一次，得C2点，取C1和C2的中点C，则∠AOC就是要测设的β角。此法又称盘左盘右分中法测设已知水平角是根据水平角的已知数据和一个已知方向，在地面上把该角的另一个方向测设出来。郑州大学土木工程学院宋建学10（2）、精确方法测设水平角的精度要求较高时，可采用作垂线改正的方法，以提高测设的精度。在O点安置经纬仪，先用一般方法测设β角，在地面上定出C点，再用测回法测足够测回（由精度确定），较精确地测得∠AOC=β′，再测出OC的距离，即可按下式计算出垂直改正值实际中，可根据(β′-β)的符号确定改正值是向内还是向外。为检查测设是否正确，还需要进行检查测量。()206265ββΔOC郑州大学土木工程学院宋建学118.1.3、测设已知高程已知高程的测设，是根据施工现场已有的水准点将设计高程在实地标定出来。它与水准测量不同之处在于，不是测定两固定点之间的高差，而是根据一个已知高程的水准点，把设计所给定点的高程在实地标定出来。在建筑设计和施工过程中，为了计算方便，一般把建筑物的室内地坪用±0.000标高表示，基础、门窗等的标高都是以±0.000为依据，相对于±0.000测设的。郑州大学土木工程学院宋建学12如图所示，假定施工场地内有高程控制点R，已知其高程为HR，现欲在A点木桩上测设高程为HA的室内地坪±0.000标高。首先在木桩A和水准点R之间安置水准仪，并在R点上立水准尺，设其读数为a，则视线高为：Hi=HR+a在A点木桩侧面立尺并上下移动，使前尺读数为此时，在前尺底部位置处划一道红线，此位置即为待测设的高程HA。iARAbHHHaHab郑州大学土木工程学院宋建学13当要测设楼层标高时，只用水准尺无法满足点位的高程需要，就必须采用高程传递法。下图是向楼层上传递高程的示意图。向楼层上传递高程可以利用楼梯间，将检定过的钢尺悬吊在楼梯间处，零点一端向下，挂一重约100N的重锺，可以将重锺放入油桶中以减少摆动。这样就可以用水准仪逐层引测。楼层B点的标高为：()BAHHacbd式中a、b、c、d—标尺读数；HA—底层±0.000室内地坪绝对标高。郑州大学土木工程学院宋建学148.2点的平面位置测设点的平面位置测设主要有下列几种方法，可根据施工控制网的布设形式，控制点的分布、地形情况和建筑物的测设精度要求等进行选择。8.2.1、直角坐标法(orthogonalcoordinatemethod)当建筑物附近已有彼此垂直的主轴线时，可采用此法。如图所示，OA、OB为建筑场地上两条互相垂直的主轴线（或者是既有建筑物互相垂直的两条边线），待建工程的两个轴线MQ，PQ分别与OA，OB平行。设计总平面图中已给定拟建工程的四个角点M、N、P、Q的坐标，现以M点为例，介绍其测设方法。郑州大学土木工程学院宋建学15首先计算O、M之间的距离及在两个坐标轴上的投影x和y，接着在O点上安置经纬仪，瞄准A点，沿O正方向从O点向A测设距离y得C点；然后将仪器搬至C点，仍瞄准A点，逆时针方向测设90°角，并沿此方向从C点测设距离x即得M点，继续沿此方向可测设出N点。同法测设出P点和Q点。最后应检查建筑物的四角是否等于90°，各边是否等于设计长度，而最常用的检核方法是测量两条对角线长度的较差值，并确保误差在允许范围之内。上述方法计算简单、施测方便、精度较高，是应用较广泛的一种方法。郑州大学土木工程学院宋建学168.2.2、极坐标法(polarcoordinatemethod)极坐标法是根据水平角和距离测设点的平面位置，适用于测设距离较短，且便于量距的情况。图中，A、B两点是需要测设的拟建工程特征点，场地现有控制点1、2、3、4和5。以下以测设A点为例介绍极坐标测设法。郑州大学土木工程学院宋建学17在用极坐标法测设点位之前，需要用下列公式计算有关的测设数据。根据上式计算结果，即可进行工程特征点A的测设。测设A点时，在点2安置经纬仪，瞄准3点，逆时针测设出β1角；在β1角终边方向线上用钢尺测设距离D2A即得A点。用同法也可以测设B点。最后应丈量AB的距离，以资检核。222AAAyyαarctanxx322332yyαarctanxx1232Aβαα22222()AAADxxyy郑州大学土木工程学院宋建学188.2.3、角度交会法(directionconvergencemethod)此法又称方向线交会法。当待测设点远离控制点且不便量距时，采用此法较为适宜。如图所示，P点是待测设点，而A、B和C是控制点。首先算出测设数据β1和角值γ1。虽然从理论上说，由这两个参数即可确定P点的位置，但为了对测设结果进行校核，必须计算出更多的冗余参数，例如γ2。然后将经纬仪先后安置在A点、B点和C点，分别测设β1、γ1和γ2等角值，并且分别沿AP，BP，CP方向线，在P点附近各打两个小木桩，桩顶上钉上小钉，以表示AP、BP、CP的方向线。将各方向上两个方向桩的小钉用细线绳拉紧，即可交出AP、BP、CP三个方向的交点，此点即为所求的P点。郑州大学土木工程学院宋建学19由于测设误差，三条方向线可能并不交于一点，而会出现一个很小的三角形，称为误差三角形。当误差三角形边长在允许范围内时，可取误差三角形的重心作为P点的点位。如超限，则应重新交会。郑州大学土木工程学院宋建学208.2.4、距离交会法(distanceconvergencemethod)距离交会法是根据两段已知距离交会出点的平面位置的一种方法。此法适用于场地平坦，量距方便，且控制点离测设点又不超过一个整尺段长度的地方。在施工中，细部位置测设常用此法。郑州大学土木工程学院宋建学21如图所示，设A、B是待测设点，其附近有控制点1、2、3、4和5等。首先根据已知坐标计算A、B两点距附近控制点的距离，得到D1、D2和D3、D4。分别用两把钢尺的零点对准控制点1和2，以D1和D2为半径在地面上画弧，两弧交点即为A点的位置。同法定出B点。为了检核，还应测量AB长度与设计长度比较，其误差应在允许范围之内。郑州大学土木工程学院宋建学22[例]已知；，；，。若将仪器安置在M点，试计算用极坐标法测设A点所需的数据。（距离算至0.1m）30004MN14.22Mmx86.71Mmy42.34Amx85.00Amy坐标轴北方向(实际中不可见)MNA211335622.1434.4271.8600.85360360arctgxxyyarctgMAMAMA217256403002113356NMA)(17.28)22.1434.42()71.8600.85(22mDAM郑州大学土木工程学院宋建学23本章结束