第9章-桥梁工程测量

二十一世纪测绘类规划教材第十章桥梁施工测量§10-1中线复测及桥轴线测定§10-2桥梁施工控制测量§10-3桥梁定位资料计算§10-4墩台定位及纵横轴线测设§10-5桥梁竣工测量内容提要根据设计文件，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。桥梁施工测量的基本任务§10-1中线复测及桥轴线测定•复测的主要方法是导线法。•定测或线路复测的精度较低，一般不能满足桥梁施工测量的精度要求。因此桥梁施工前，需对桥址线路中线以较高的精度进行复测。一、直线桥的中线复测ZD7—3ZD7—4ZD7—5ZD7—6ZD7—7ZD7—8β1β2β3β4D1D2D3D4D5图61直线桥线路中线复测示意图观测：桥址位置上所有转点间的水平距离Di和相邻边间的水平角βi。计算：以两端转点（ZD7-3,ZD7-8)的连线为x轴建立施工坐标系，计算各转点的坐标二、曲线桥的中线复测当桥梁位于曲线上时，应对整个曲线进行复测。检查切线方向控制桩是否在同一条直线上。如果不在同一条直线上，则应给予改正。重新精确测定线路的转向角。重新计算曲线综合要素。重新标定曲线的起点和终点。αZD7-1αZD6-3AZHJD7ZD6-4BZD7-2HZZD6-3ABZHZD6-4JD7ZD7-1ZD7-2HZ图6曲线桥复测示意图图6曲线桥控制点测设示意图1.切线控制桩的复测检查切线上的控制桩是否在同一条直线上。方法：穿线法、导线法。2.转向角复测依据：已确认的切线控制桩；方法：直接测量——测回法间接测量——导线法如果已确认的切线控制桩中含有交点桩，则采用直接测量法否则，采用间接测量法，即导线测量法或副交点法。复测转向角与定测转向角不符时处理方法：原则：尽量不改变原设计。方法一：利用复测转向角重新计算曲线要素，改变曲线起点或终点里程桥梁布设在直线－始端缓和曲线－圆曲线区间内，则曲线的ZH里程保持与原设计里程不变；桥梁布设在圆曲线－末端缓和曲线－直线区间内，则曲线的HZ里程保持与原设计里程不变；同时保持各墩台中心设计里程不变。要使ZH或HZ里程不变，可设断链桩或将距离误差调整在直线段。方法二：调整切线方向，使转向角恢复到原设计值整个桥梁布设在始端缓和曲线－圆曲线－末端缓和曲线区间内，或回头曲线转向角在180°左右时，如果桥梁前后相邻曲线没有施工或无重大建筑物，可以调整切线方向，使转向角恢复到原设计值，以保证桥梁原设计不变。方法三：采用复测转向角，改变桥梁设计三、桥轴线长度测定1.桥轴线控制桩：两岸桥头中线上埋设的控制桩。作用：保证墩台间的相对位置正确，并使之与相邻线路在平面位置上正确衔接。2.桥轴线长度：两岸桥轴线控制桩间的水平距离。3.桥轴线长度的测量方法直接测定法——光电测距间接测定法——三角网推算§10-2桥梁施工控制测量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网。•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。一、桥轴线长度精度估算1.钢筋混凝土简支梁222DDlm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2DLlmmNN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22125000llm当桥梁为N跨时，则桥轴线长度L的中误差为12222NLlllmmmm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2212llmn当桥梁为N跨时，则桥轴线长度L的中误差为12222NLlllmmmm［例6-1］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。22221124276.02mm22llmn［解］单联中误差为全桥桥轴线中误差为12222310.43mmNLllllmmmmm二、桥梁施工平面控制测量1.桥梁施工平面控制网网形布设•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。•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。BACDABCD图6桥梁施工平面控制网示意图(a)双三角形控制网(b)大地四边形控制网双三角形大地四边形BCADFEDCAEFB(a)双大地四边形控制网(b)加强型双大地四边形控制网图6桥梁施工平面控制网示意图双大地四边形加强型大地四边形ABCDEF图6桥梁施工平面控制网示意图大地四边形加三角形2.桥梁施工平面控制测量的角度观测三角网的等级和精度要求如表6-3；(P164)水平角观测要求：•开测前应对所测角仪器进行检验和校正。•作业过程中，仪器2C绝对值DJ1型仪器不得超过20″；DJ2型仪器不得超过30″•水平角观测测回数应符合表6-4的规定，•各测回的零方向读数应均匀分布在度盘和测微器的不同位置上。方法：铟钢基线尺，光电测距3.桥梁施工平面控制网的距离观测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，应符合表6-5的规定。距离观测的限差与数据处理：光电测距限差，应符合表6-6的规定。•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211HHHDDR测距精度评定设某条边长进行了n次对向观测，第i次对向观测的差值为di，则一次观测的中误差为：0[]2ddmn•对向观测平均值的中误差为：01[]22Dmddmn4.桥梁施工平面控制测量内业计算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；•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。XB4#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桥梁施工平面控制网按方向或角度，用条件平差或间接平差方法进行严密平差。•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。三、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。•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。水准点应埋设标石•施工水准点的高程必须定期检测。•水准测量的等级和精度应满足表6-8的要求•每公里水准测量高差中数的偶然中误差按下式计算：14mnR§10-3桥梁定位资料计算直线桥墩台中心坐标计算•直线桥的墩台中心位于桥轴线上，且桥轴线和线路中线完全重合。xi=DKi-DKAyi=0•设桥轴线控制点A为施工坐标系的原点，其里程为DKA，x轴与桥轴线重合，且指向里程增加方向，第i号墩的里程为DKi，则该墩中心的坐标xi、yi为35.21775.000100.00075.00032.701BADK7+851.845+819.144+744.144+644.144+569.144DK7+533.927图60直线桥平面布置示意图yx§10-4墩台定位及纵横轴线测设桥梁施工测量中，主要的工作是准确地测设出桥梁墩、台的中心位置，即所谓的墩、台中心定位，简称墩台定位。•墩台定位必须满足一定的精度要求，特别是对预制梁桥更是如此。一、直线桥的墩台定位1.直接量距法光电测距或直接丈量ADK256+353.242+396.4270#+421.1771#+453.8772#3#+486.5774#BDK256+548.844+511.32743.15824.75032.70032.70024.75037.517图6直线桥布置示意图2.前方交会法如果桥墩位置无法直接丈量，也不便于架设反光镜时，可采用前方交会法测设墩位。前方交会法既可用于直线桥的墩台定位测量，也可用于曲线桥的墩台定位测量。用交会法测设墩位，需要在河的两岸布设平面控制网，如导线、三角网、边角网、测边网等。BCP1APP2P3DBAiDCβiαiγ图6前方交会示意图图6示误三角形示意图前方交会法的基本原理:根据控制点坐标和墩台坐标，反算交会放样元素αi、βi，在相应控制点上安置仪器并后视另一已知控制点，分别测设水平角αi、βi，得到两条视线的交点，从而确定墩台中心的位置。CAiDAiBDCγγ图6异侧交会示意图图6同侧交会示意图αiβi异侧交会同侧交会两交会方向线之间的夹角γ称为交会角墩台中心交会的精度与交会角γ的大小有关。交会角的要求：•当置镜点位于桥轴线两侧时，交会角应在90°~150°之间；•当置镜点位于桥轴线一侧时，交会角应在60°~110°之间。•在桥梁控制网网形设计和布网时，应充分考虑每个墩台中心交会时交会角的大小，必要时，可根据情况增设插如点或精密导线点作为次级控制点。测设数据计算为了便于作业，应根据控制点的坐标和墩台中心的坐标，计算测设数据并将其编制成表。•墩台定位测设数据主要包括：置镜点、墩台或控制点编号、坐标方位角、边长等。其格式如P.184表6-14。•以下格式更简洁置镜点控制点边长坐标方位角°′″墩台号边长坐标方位角°′″D10#161.41921450425.8D2141.7931403940.41#141.83651392024.9D3199.9008834349.12#101.90711145528.3D4151.09691421732.53#94.7837770957.94#126.0050471028.85#143.9781395554.1现场测设在控制点D安置仪器，后视控制点A，将度盘安置为αDA;BCP1APP2P3DBAiDCβiαiγ图6前方交会示意图图6示误三角形示意图•根据测设数据表,转动照准部至度盘读数为αDi得到D-i方向；•同样方法得到C-i方向，两条视线的交点处打桩，钉设出i号墩台中心位置;•在桥轴线上检查各墩台位置。示误三角形通常将三台经纬仪分别安置于三个控制点上，用三条方向线同时交会。理论上三条方向线应交于一点，而实际上由于控制点误差和交会测设误差的共同的影响，三条方向线一般不会交于一点，而是形成一个小三角形，该三角形的大小反映交会的精度，故称其为示误三角形。BCP1APP2P3DBAiDCβiαiγ图6前方交会示意图图6示误三角形示意图交会限差及墩台中心的确定示误三角形的