橋梁控制測量

《高速鐵路施工測量》

項目4：橋涵施工測量

任務(wù)3：橋梁控制測量思考橋梁控制在橋梁施工中起何作用??橋梁施工測量的基本任務(wù)?

根據(jù)設(shè)計文件，按照規(guī)定的精度，將圖紙上設(shè)計的橋梁墩臺位置標(biāo)定于地面，據(jù)此指導(dǎo)施工，確保建成的橋梁在平面位置、高程位置和外形尺寸等方面均符合設(shè)計要求。3.1橋梁施工控制測量概述橋梁平面控制測量目的：是測定橋軸線長度并據(jù)以進(jìn)行墩、臺位置的的放樣；同時，也可用于施工過程中的變形監(jiān)測.1.橋梁控制測量任務(wù)：建立橋梁的平面和高程控制2.橋梁的平面控制測量的目的3.橋梁平面控制的布設(shè)對于跨越無水河道的直線小橋，橋軸線長度可以直接測定墩、臺位置也可直接利用橋軸線的兩個控制點測設(shè)，無需建立平面控制。對于水中不能直接測設(shè)的橋梁或水面較寬且有高墩、大跨、深水基礎(chǔ)或基礎(chǔ)施工難度較大，梁部結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜的特大橋和大橋，需要建立施工平面控制。

為了合理地擬定橋梁施工平面控制測量的布網(wǎng)方案和觀測方案，保證墩臺中心的定位精度，必須預(yù)先估算橋軸線長度測定的必要精度。3.2橋軸線長度精度估算3.2.1.鋼筋混凝土簡支梁

設(shè)墩臺中心點位放樣的極限誤差為△D（通常取△D=10mm），中誤差為△D/2，則相鄰二墩臺中心的跨距中誤差為:設(shè)全橋共有N跨，則橋軸線長度的中誤差為3.2.2.鋼板梁及短跨（l≤64m）簡支鋼桁梁考慮梁長制造誤差和固定支座安裝誤差δ

的共同影響，單跨鋼板梁和單跨簡支鋼桁梁的長度中誤差為：當(dāng)橋梁為N跨時，則橋軸線長度L的中誤差為3.2.3.連續(xù)及長跨（l＞64m）簡支鋼桁梁由n

個節(jié)間構(gòu)成的單聯(lián)或單跨梁，設(shè)節(jié)間拼裝的極限誤差為△l（通常取△l=±2mm），則由于梁體拼裝誤差和固定支座安裝誤差δ的共同影響，每一聯(lián)（跨）長度的中誤差為當(dāng)橋梁為N跨時，則橋軸線長度L的中誤差為某三聯(lián)三跨連續(xù)梁橋，每跨支座間距離為128m，由長16m的8個節(jié)間組成，每聯(lián)24個節(jié)間，固定支座安裝極限誤差為±7mm，試計算全橋橋軸線中誤差。［解］單聯(lián)中誤差為:全橋橋軸線中誤差為:

3.2.4案例3.3.1平面控制布網(wǎng)原則在滿足橋軸線長度測定和墩臺中心定位精度的前提下，力求圖形簡單并具有足夠的強(qiáng)度，以減少外業(yè)觀測工作和內(nèi)業(yè)計算工作。3.3橋梁施工平面控制測量根據(jù)橋梁的大小、精度要求和地形條件，橋梁施工平面控制網(wǎng)的網(wǎng)形布設(shè)有以下幾種形式：3.3.2平面控制布設(shè)形式雙三角形大地四邊形雙大地四邊形加強(qiáng)型大地四邊形大地四邊形加三角形3.3.3.平面控制網(wǎng)布設(shè)的要點●對于控制點的要求，除了圖形剛強(qiáng)外，還要求地質(zhì)條件穩(wěn)定，視野開闊，便于交會墩位，其交會角不致太大或太小?！襁x擇控制點時，應(yīng)盡可能使橋的軸線作為三角網(wǎng)的一個邊，以利于提高橋軸線的精度?！绮豢赡?，也應(yīng)將橋軸線的兩個端點納入網(wǎng)內(nèi)，以間接求算橋軸線長度，[如大地四邊形加三角形]?！话銇碚f，在邊、角精度互相匹配的條件下，邊角網(wǎng)的精度較高?！裨诳刂泣c上要埋設(shè)標(biāo)石及刻有“十”字的金屬中心標(biāo)志?！绻孀鞲叱炭刂泣c使用，則中心標(biāo)志宜做成頂部為半球狀。●控制網(wǎng)可采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)?！捎脺y角網(wǎng)時宜測定兩條基線（如圖雙線所示）?！獪y邊網(wǎng)是測量所有的邊長而不測角度；——邊角網(wǎng)則是邊長和角度都測。●由于橋軸線長度及各個邊長都是根據(jù)基線及角度推算的，為保證橋軸線有可靠的精度，基線精度要高于橋軸線精度2～3倍。?a?a如果采用測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)，由于邊長是直接測定的，所以不受或少受測角誤差的影響，測邊的精度與橋軸線要求的精度相當(dāng)即可。●由于橋梁三角網(wǎng)一般都是獨(dú)立的，沒有坐標(biāo)及方向的約束條件，所以平差時都按自由網(wǎng)處理。?a?a它所采用的坐標(biāo)系，一般是以橋軸線作為X軸，而橋軸線始端控制點的里程作為該點的X值。這樣，橋梁墩臺的設(shè)計里程即為該點的X坐標(biāo)值，可以便于以后施工放樣的數(shù)據(jù)計算?！裨谑┕r如因機(jī)具、材料等遮擋視線，無法利用主網(wǎng)的點進(jìn)行施工放樣時，可以根據(jù)主網(wǎng)兩個以上的點將控制點加密?！?a?a加密點稱為插點。插點的觀測方法與主網(wǎng)相同，但在平差計算時，主網(wǎng)上點的坐標(biāo)不得變更。3.4橋梁平面控制測量等級等級公路路線控制測量橋梁橋位控制測量隧道沿外控制測量二等三角、一級GPS——＞5000m特大橋＞6000m特長隧道三等三角、三等導(dǎo)線、二級GPS——2000~5000m特大橋4000~6000m特長隧道四等三角、四等導(dǎo)線、三級GPS——1000~5000m特大橋2000~4000m特長隧道一級小三角、一級導(dǎo)線、四級GPS高速公路、一級公路500~1000m特大橋1000~2000m中長隧道二級小三角、二級導(dǎo)線二級以下公路＜500m大中橋1000m隧道三級導(dǎo)線三級及三級以下公路————等級固定誤差a（mm）比例誤差系數(shù)b（mm/km)基線方位角中誤差（″）約束點間的邊長相對中誤差約束平差后最弱邊相對中誤差一等≤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各等級GPS控制網(wǎng)的主要技術(shù)要求3.5橋梁平面控制測量技術(shù)要求等級一等二等三等四等五等接收機(jī)類型雙頻雙頻雙頻雙頻或單頻雙頻或單頻儀器標(biāo)稱精度10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+5ppm10mm+5ppm觀測量載波相位載波相位載波相位載波相位載波相位同時觀測有效衛(wèi)星數(shù)≥4≥4≥4≥4≥4衛(wèi)星高度角（°）靜態(tài)≥15≥15≥15≥15≥15有效觀測衛(wèi)星數(shù)靜態(tài)≥5≥5≥4≥4≥4觀測時段數(shù)靜態(tài)≥2≥21～21～21觀測時段長度（min）靜態(tài)≥120≥90≥60≥45≥40數(shù)據(jù)采樣間隔（s）靜態(tài)10～6010～6010～6010～3010～30點位幾何圖形強(qiáng)度因子（PDOP）≤6≤6≤8≤10≤103.5.2GPS控制網(wǎng)作業(yè)的基本技術(shù)要求測量等級附(閉)合導(dǎo)線邊數(shù)每邊測距中誤差單位權(quán)中誤差導(dǎo)線全長方位角閉合差長度(km)(mm)(")相對閉合差(")三等≤18≤9≤±14≤±1.8≤1/520∞≤3.6四等≤12≤12≤±10≤±2.5≤1/35000≤5一級≤6≤12≤±14≤±5.0≤1/17000≤10二級≤3.6≤12≤11≤±8.0≤1/11000≤163.5.3導(dǎo)線測量的主要技術(shù)要求3.5.4水平角觀測的技術(shù)要求測量等級經(jīng)緯儀型號光學(xué)測微器兩次重合讀數(shù)差(")半測回歸零差(")同-測回中2C較差(")同一方向各測回間較差(")測回數(shù)四等DJ1≤1≤6≤9≤6≥4DJ2≤3≤8≤13≤9≥6一級DJ2≤12≤18≤12≥2DJ6≤24≤24≥4二級DJ2≤12≤18≤12≥1DJ6≤24≤24≥3注:當(dāng)觀測方向的垂直角度超過±3。時，該方向的2C較差可按同一觀測時間段內(nèi)相鄰測回進(jìn)行比較。3.5.5光電測距的主要技術(shù)要求平面控制網(wǎng)觀測次數(shù)每邊測回數(shù)一測回讀數(shù)單程各測回等級間較差(mm)較差(mm)往返較差往返往返四等≥1≥1≥2≥2≤7≤10一級≥l≥2≤7≤10二級≥1≥1≤12≤17注:1.測回是指照準(zhǔn)目標(biāo)一次，讀數(shù)4次的過程。2.表中α為固定誤差，b為比例誤差系數(shù)，D為水平距離(km)。

用光電測距儀或全站儀測量平面控制網(wǎng)邊長時，外界環(huán)境條件應(yīng)符合下列要求：——注意減弱大氣折光和旁折光的影響；——測線及兩端的延線上，不得有任何其它發(fā)光物體或反光的物體，以免引起反射信號混亂；——測站應(yīng)設(shè)在電磁場影響的范圍以外；——光電測距邊的測回數(shù)及往返測次數(shù)，應(yīng)符合規(guī)定。光電測距邊，必須加入氣象、加乘常數(shù)、周期誤差改正，然后化算為水平距離.3.5.橋梁施工平面控制測量內(nèi)業(yè)計算3.5.1施工平面控制網(wǎng)通常采用獨(dú)立的坐標(biāo)系；☆直線橋以橋軸線兩控制樁中里程較小的一個為坐標(biāo)原點，以橋軸線按里程增加方向為x軸正向建立測量坐標(biāo)系；☆曲線橋一般以曲線起點ZH或始切線上的轉(zhuǎn)點為坐標(biāo)原點，以始切線指向JD方向為x軸正向建立測量坐標(biāo)系；也可以橋軸線控制點為坐標(biāo)系原點，以該點處曲線的切線方向為x軸，以線路前進(jìn)方向為x軸正向建立測量坐標(biāo)系。光電測距邊，必須加入氣象、加乘常數(shù)、周期誤差改正，然后化算為水平距離，☆水平距離應(yīng)歸算至墩頂（或軌底）平均高程面上。設(shè)儀器與棱鏡橫軸的平均高程為H1，墩頂（或軌底）的平均高程為H2，地球平均曲率半徑為R，則歸算長度DH為：3.5.2邊長改正距離歸化至高斯投影平面上設(shè)測邊的地面實際長度為S，地面平均高程與所歸化高程面的高差為，

則測邊的地面實際長度歸化到高斯投影平面的長度為式中:R一一地球的平均曲率半徑(取6371km);一一兩點平均橫坐標(biāo)值減去500km。☆平差計算完成后，應(yīng)對網(wǎng)中所有的幾何條件（或附合條件）進(jìn)行檢算，并計算單位權(quán)中誤差、橋軸線及最弱邊邊長中誤差。——對于邊角網(wǎng)或測邊網(wǎng)，不應(yīng)大于10mm；——對于以基線為基礎(chǔ)的測角網(wǎng)，不應(yīng)大于原估算的橋軸線及最弱邊邊長相對中誤差。3.5.3平差要求3.6橋梁施工高程控制測量☆各水準(zhǔn)點應(yīng)沿橋軸線兩側(cè)以400m左右的間距均勻布設(shè)，并構(gòu)成連續(xù)水準(zhǔn)環(huán)?！钏疁?zhǔn)點應(yīng)與相鄰的線路水準(zhǔn)點聯(lián)測，以保證橋梁與相鄰線路在高程位置上的正確銜接?！钏疁?zhǔn)測量的等級、精度、限差應(yīng)符合相應(yīng)的規(guī)定。☆為了便于施工放樣，可根據(jù)實際需要在施工地點附近設(shè)立若干個施工水準(zhǔn)點?！钍┕に疁?zhǔn)點的高程必須定期檢測?！钏疁?zhǔn)點應(yīng)埋設(shè)標(biāo)石☆水準(zhǔn)測量的等級和精度應(yīng)滿足相關(guān)要求☆每公里水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差按下式計算：高程控制測量的方法在橋址兩岸布設(shè)一系列基本水準(zhǔn)點和施工水準(zhǔn)點，用精密水準(zhǔn)測量聯(lián)測，組成橋梁高程控制網(wǎng)。從河的一岸測到另一岸時，由于過河距離較長，用水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)困難，而且前、后視距相差懸殊，水準(zhǔn)儀誤差(視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸)、地球曲率及大氣折光的影響都會增加。此時，可以采用過河水準(zhǔn)測量的方法或光電測距三角高程測量方法。過河水準(zhǔn)測量☆過河水準(zhǔn)測量用兩臺水準(zhǔn)儀同時作對向觀測，兩岸測站點和立尺點布置成如圖所示的對稱圖形。☆A(yù)、B為立尺點，C、D為測站點，要求AD與BC長度基本相等，AC與BD長度基本相等且不小于10m?！钣脙膳_水準(zhǔn)儀作同時對向觀測，在C站先測本岸A點尺上讀數(shù)，得a1，然后測對岸B點尺上讀數(shù)2～4次，取其平均值得b1，高差為h1=a1-b1?！钔瑫r，在D站先測本岸B點尺上讀數(shù)，得b2，然后測對岸A點尺上讀數(shù)2～4次，取其平均值得a2，高差為h2=a2-b2?！钊1和h2的平均值，即完成一個測回。一般進(jìn)行4個測回。

由于過河水準(zhǔn)測量的視線長，遠(yuǎn)尺讀數(shù)困難，可以在水準(zhǔn)尺上安裝一個能沿尺面上下移動的覘板（如圖）。觀測員指揮司尺員上下移動覘板，使覘板中橫線被水準(zhǔn)儀橫絲平分，司尺員根據(jù)覘板中心孔在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)?！飿蛄菏┕た刂茰y量★

▲對于水中不能直接測設(shè)的橋梁或水面較寬且有高墩、大跨、深水基礎(chǔ)或基礎(chǔ)施工難度較大，梁部結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜的特大橋和大橋，需要建立施工平面控制網(wǎng)?！鵀榱撕侠淼財M定橋梁施工平面控制測量的布網(wǎng)方案和觀測方案，保證墩臺中心的定位精度，必須預(yù)先估算橋軸線長度測定的必要精度。任務(wù)2：八字翼墻施工測量2.1涵洞構(gòu)造基礎(chǔ)涵洞軸線中線樁線路中線2.2八字翼墻施工放樣3號0號Hhh′水平線m:1水流坡度i如圖：涵洞八字墻（1）八字翼墻放樣點坐標(biāo)計算如圖：首先建立如下直角坐標(biāo)系xy①0號點坐標(biāo)計算②1號點坐標(biāo)計算3號0號Hhh′水平線m:1水流坡度i③2號點坐標(biāo)計算Ｘｙ3號0號Hhh′水平線m:1水流坡度iＸｙ④３號點坐標(biāo)計算注：上游八字墻ｉ取負(fù)值，下游八字墻ｉ取正值涵洞八字墻2.2八字翼墻施工放樣βn:1n:1m:1a0號3號2號1號涵洞流水坡度iβn:1n:1m:1a0號3號2號1號Hh2.涵洞軸線方向測量1.2涵洞施工中的測量主要工作1.中心樁位測量3.涵洞側(cè)墻基礎(chǔ)測量4.附屬工程測量（1）八字墻測量（2）錐體護(hù)坡測量1.3涵洞基礎(chǔ)定位與軸線測量1.3.1涵洞基礎(chǔ)定位與軸線測量依據(jù)①涵洞中心樁號②斜交角③涵長1.3.2涵洞中心樁放樣如圖所示：將全站儀安置在導(dǎo)線點A上，后視導(dǎo)線點B，然后將照準(zhǔn)部逆時針旋轉(zhuǎn)θ角，即為涵洞中心所在方向，在此方向上從A點量取水平距離L，即得涵洞中心位置。根據(jù)涵洞軸線與路線方向是否垂直，涵洞分為正交涵洞與斜交涵洞。正交涵洞的軸線是垂直于路線中線的，而斜交涵洞的軸線是與路線中線前進(jìn)方向的右側(cè)成斜交角的直線。涵洞軸線方向是按路線前進(jìn)方向與水流方向的右側(cè)交角θ測出。見下圖。1.3.3涵洞軸線測量為了方便在施工過程中恢復(fù)軸線，一般在軸線方向設(shè)立護(hù)樁。。（1）正交涵洞軸線放樣線路中心水流方向?qū)⑷緝x架設(shè)在涵洞中心樁處，后視路線方向，右旋轉(zhuǎn)90°

(或270°)，取其平均位置，即為涵洞軸線方向。如圖：將全站儀架設(shè)在涵洞中心樁處，后視路線方向，盤左、盤右旋轉(zhuǎn)θ(或180°－θ)，取其平均位置，即為涵洞軸線方向。（2）斜交涵洞軸線放樣線路中心水流方向1.3涵洞基礎(chǔ)放樣點位坐標(biāo)計算線路中心如圖中心樁P軸線護(hù)樁1軸線護(hù)樁21號2號3號4號6號5號立面圖d左d右如圖：中線上P點有一斜交涵洞，斜交角為α，其基礎(chǔ)寬為L,涵洞左右幅寬度為，中線樁P點、護(hù)樁1、護(hù)樁2、1號～６號點坐標(biāo)計算如下：（１）中心樁Ｐ點坐標(biāo)計算首先判斷P點所在的曲線元，按線路中線逐樁坐標(biāo)計算方法計算。（2）護(hù)樁1、護(hù)樁2坐標(biāo)計算首先計算中心樁P點的切線方位角計算方法見曲線點位切線方位角計算。①護(hù)樁1坐標(biāo)計算②護(hù)樁2坐標(biāo)計算（3）1號～6號點坐標(biāo)計算1.4通涵長度計算施工中經(jīng)常遇到通道或管涵等構(gòu)造物的位置偏移或增設(shè)新的通涵，因此要依據(jù)現(xiàn)場實際情況變更原有通涵設(shè)計的結(jié)構(gòu)尺寸，或設(shè)計新的構(gòu)造物。通涵長度計算依據(jù)現(xiàn)場流水高程、流水坡度及該處路基橫斷面沒計來計算。如圖：設(shè)路基邊坡坡度為1：m，涵洞流水坡度為i,Z1為路肩設(shè)計標(biāo)高，Z2為路基中心處涵頂設(shè)計高，B為半幅路基寬。涵洞長度（1）上游長度計算將h代入式中:（2）下游長度計算將h代入式中:直線、曲線、轉(zhuǎn)角表交點號交點樁號交點坐標(biāo)偏角°′″半徑緩和曲線切線長曲線長ZH里程HY里程YH里程Hz里程方位角°′″XY1902125

22+576.2964958.0795151.073225803左偏800153239.250473.6872+337.0462+490.0462+657.7332+810.7333

1.5通涵施工測量案例1.5.1已知某高速公路曲線設(shè)計數(shù)據(jù)見下表1.5.2涵洞設(shè)計圖ZHJD2YHHYHZ通道位置布置圖中心樁號K2+400通道側(cè)面圖（尺寸單位cm)通道平面圖（尺寸單位cm)線路中心中心樁K2+400軸線護(hù)樁1軸線護(hù)樁21號2號3號4號6號5號d左d右1.5.3通道放樣點坐標(biāo)計算(1)中心樁坐標(biāo)（2）中心樁切線方位角（3）護(hù)樁1、護(hù)樁2坐標(biāo)計算①護(hù)樁1坐標(biāo)計算②護(hù)樁2坐標(biāo)計算（4）1號～6號點坐標(biāo)計算③計算EB高差h=HD-HB+△h；④根據(jù)高差h和基坑開挖邊坡，測設(shè)基坑開挖邊樁F。注意：如果擋墻的長度比較長，每次放樣都從中線開始比較麻煩，為減少工作量，可在坡腳的適當(dāng)位置（如D點）設(shè)一測移中線。護(hù)肩墻橫斷面構(gòu)造圖1.1.2置鏡在控制點上測設(shè)上擋土墻置鏡在控制點上測設(shè)擋土墻的中心任務(wù)就是要計算出擋土墻征點B(B’)、A(A’)、F(F’)、E(E’)、D(D’)的平面坐標(biāo)。（1）中心任務(wù)護(hù)肩墻平面位置圖護(hù)肩墻橫斷面構(gòu)造圖（2）擋土墻特征點坐標(biāo)計算步驟假設(shè)該擋土墻某斷面對應(yīng)的P點里程為K0+100.①計算P點K0+100點坐標(biāo)及法線方位角；②計算B(B’)點到中線P點的距離計算方法見線路中樁坐標(biāo)計算如圖：護(hù)肩墻平面位置圖護(hù)肩墻橫斷面構(gòu)造圖②計算A(A’)點到中線P點的距離如圖：③計算C(C’)點到中線P點的距離如圖：④計算F(F’)點到中線P點的距離如圖：護(hù)肩墻平面位置圖護(hù)肩墻橫斷面構(gòu)造圖⑤計算E(E’)點到中線P點的距離如圖：⑥計算D(D’)點到中線P點的距離如圖：⑦計算擋土墻特征點坐標(biāo)1.2下?lián)跬翂κ┕y量路堤B1:1.51:1▽▽