工程測量課程設計

1、工程測量課程設計橋梁平面控制網(wǎng)設計1. 概述以礦大北門的橋為原型，假定北門河流寬1.4km，現(xiàn)準備修建一條跨河大橋，橋梁軸線位置自定，控制點自選。橋梁平面控制網(wǎng)分兩級布設。首級控制網(wǎng)主要控制橋的軸線；為了滿足施工中放樣每個橋墩的需要，在首級控制網(wǎng)下要加設一定的差點或插網(wǎng)，構成第二級控制。由于放樣墩臺的精度要求較高，故第二級控制網(wǎng)的精度應不低于首級網(wǎng)。2. 橋軸線長度精度與橋梁墩臺定位精度的確定（1）橋軸線長度精度設計該大橋鋼梁長度為100m,而由5個20m長的節(jié)間所組成。鐵路鋼橋制造規(guī)則規(guī)定：鋼桁梁節(jié)間長度制造容許誤差為2mm；兩節(jié)間拼裝孔距誤差為0.5mm；每一節(jié)間的制造和拼裝誤差為（一般取

2、2 mm）對n節(jié)間拼裝的一跨或一聯(lián)桁式鋼梁，長度誤差包括拼裝誤差 L和支座安裝容許誤差（7mm）長度拼裝誤差 連續(xù)梁，長跨每跨（聯(lián)）鋼梁安裝后的容許誤差為：對于鋼板梁及短跨（64m）簡支鋼桁梁、鋼筋混凝土梁與預應力混凝土梁等.長度拼裝誤差按規(guī)范取為:L/5000每跨（聯(lián)）鋼梁安裝后的容許誤差為：8.3mm有14跨，則全長極限誤差為：31.1mm取1/2極限誤差為中誤差，則全橋軸線長的相對中誤差為：md/D=D/2D =1/90032由此，便可根據(jù)測規(guī)的“控制測邊網(wǎng)的等級和精度”的規(guī)定來選擇施測的測邊網(wǎng)等級。三角網(wǎng)的等級測角中誤差（）橋軸線相對中誤差最弱邊相對中誤差基線相對中誤差一等0.71:1

3、750001:1500001:400000二等1.01:1250001:1000001:300000三等1.81:750001:600001:200000四等2.51:500001:400001:100000五等4.01:300001:250001:75000本網(wǎng)按二等級的精度要求布網(wǎng)施測。橋梁墩臺中心放樣的精度要求橋墩中心位置偏移，將為架設造成困難，而且會使墩上的支座位置偏移，改變橋墩的應力，影響墩臺的使用壽命和行車安全。因此，建立控制網(wǎng)不但要保證橋軸線長度有必要的精度，而且要保證墩臺中心定位的精度。工程上對放樣橋墩的位置要求是：鋼梁墩臺中心在橋軸線方向的位置中誤差不應大于1.5cm2.0c

4、m。根據(jù)“控制點誤差對放樣點位不發(fā)生顯著影響”的原則，當要求控制網(wǎng)點誤差影響僅占總誤差的1/10時，對控制網(wǎng)的精度要求分析如下：設M為放樣后所得點位的總誤差； 為控制點誤差引起的點位誤差； 為放樣過程中所產(chǎn)生的點位誤差則：式中：，將上式展開為級數(shù)，并略去高次項，則有： 若控制點誤差影響僅使總誤差增加1/10，上式括號中第二項應為0.1，既得：由上式解出代入（）中得：由此可見，當控制點誤差所引起的的放樣誤差為總誤差的0.4倍時，則使放樣點位總誤差僅增加1/10，即控制點誤差對放樣點位不發(fā)生顯著影響，同時易知。現(xiàn)在，若考慮以橋墩臺中心在橋軸線方向的位置中誤差不大于2.0cm作為研究控制網(wǎng)必要精度的

5、起算數(shù)據(jù)，由（）計算，要求。此即為放樣墩臺中心時控制網(wǎng)誤差的影響應滿足的要求。由此算出放樣的精度應達到的要求是。 測距的主要技術要求測距儀精度等級每公里測距中誤差mD（mm）級mD5mD=（a+bD）級5mD10級10mD203. 控制網(wǎng)設計及優(yōu)化 網(wǎng)形及精度統(tǒng)計表項目單位數(shù)據(jù)備注平面已知點數(shù)個2平面未知點數(shù)個8方向觀測設站數(shù)站0方向觀測總數(shù)個0邊長觀測數(shù)條21最大邊長m1542.89743最小邊長m224.35986驗后平面單位權中誤差驗后測角中誤差最大平面點位中誤差mm7.98點名：7最大平面相鄰點間誤差mm8.5052最大方位角誤差最大邊長誤差mm6.0067最大邊長比例誤差1/7890

6、786高程已知點數(shù)個0高程未知點數(shù)個0高差觀測數(shù)段0驗后高程單位權中誤差mm最大高程中誤差mm最大高程相鄰點間誤差mm優(yōu)化設計模擬控制點成果表點名坐標高程( m )備注X( m )Y( m )A1980.00065.000B230.000560.00011973.297-232.56021760.140195.09431760.140-111.9054223.80130.1995483.879606.6626351.159299.66271698.472-357.2378133.980355.968優(yōu)化設計模擬數(shù)據(jù)精度表測站照準點方位角中誤差()邊長中誤差(mm)邊長相對中誤差A13.081/

7、96774A22.701/94733132.861/85549173.071/98372323.181/96456364.211/ 35萬372.951/856763A2.981/94615625.371/ 26萬653.231/ 10萬6B2.951/97410676.001/ 25萬5B2.741/94255524.281/ 31萬535.671/ 26萬463.041/97882475.961/ 26萬435.981/ 26萬8B2.801/80392862.841/78907843.161/ 11萬點位誤差點名坐標誤差誤差橢圓參數(shù)高程中誤差(mm)Mx(mm)My(mm)M(mm)A(

8、mm)B(mm)F(度 分)15.133.075.985.133.07 1 4523.764.946.215.602.69 57 3633.684.065.484.602.98128 0947.003.627.887.013.60176 3852.875.235.975.312.74101 0164.333.275.434.562.95 24 0776.185.057.987.053.74145 2584.443.115.424.642.80158 20點間誤差起點名終點名縱橫向誤差誤差橢圓參數(shù)高程點間誤差(mm)縱向(mm)橫向(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)A13.085

9、.125.985.133.07 1 45A22.705.606.215.602.69 57 36132.864.775.574.772.86 59 54173.075.876.625.873.07115 49323.185.496.355.563.07 10 23364.215.336.805.334.21 73 20372.955.256.025.282.90158 463A2.984.605.484.602.98128 09625.376.168.177.263.76 47 40653.235.466.345.493.16148 296B2.954.565.434.562.95 24 07

10、676.005.508.136.424.99119 175B2.745.315.975.312.74101 01524.287.348.507.354.26 75 28535.675.487.886.883.86107 25463.045.576.355.602.98162 20475.965.788.306.045.70135 29435.985.187.916.144.99 17 558B2.804.645.424.642.80158 20862.844.285.134.282.83 70 26843.166.136.906.153.12 10 104. 控制網(wǎng)優(yōu)化設計總結橋軸線相對邊長中

11、誤差1/ 76萬遠遠小于1/90032,故橋軸線相對邊長中誤差滿足設計要求；控制點點位誤差（最大點）7.98mm小于8mm，故控制網(wǎng)點位誤差滿足設計要求；控制網(wǎng)采取三角控制網(wǎng)，測量采取測邊觀測方案；測距儀器精度應滿足2mm4Dppm.5. 墩臺放樣測設墩臺中心的方法有直接丈量法，偏角法，導線法，極坐標法及前方交會法。在測設之前，應對使用方法的測設精度進行估算，在測設時應按照估算設計的觀測方案進行，最常用的方法是極坐標法和交會法。（一）極坐標法 極坐標法放樣1. 計算放樣數(shù)據(jù)=2. 用經(jīng)緯儀測設，用鋼尺測設D，得P點設計位置。為了防止錯誤，最好用兩臺全站儀在兩個測站上同時按極坐標法測設該墩臺位置

12、（如果條件允許時，則遷站到另一控制點上同法測設），所得兩個墩臺中心的距離偏差的允許值應不大于2cm，取兩點連線的中心的墩臺中心。同法可測設其他墩臺中心。對于直線橋梁，由于定向點為對岸橋軸線上點，這時只需在該方向上放樣出測站到墩臺中心的距離既得墩臺位置中心。也可在另外的控制點上設站作檢查。（二）交會法前方交會法應在三個方向上進行，按照對定位精度的估算，交會角應以接近90為宜。測設前應根據(jù)三個測站點和測設的墩臺中心點的坐標，分別計算出測設要素，如圖中測設T2時，測設元素是，和角（對直線橋角不必計算）理論上三個交會方向應交會于一點，由于不可避免地存在誤差，實際上這三個方向會形成一個示誤三角形。對于直

13、線橋梁，如果示誤三角形在橋軸線方向的邊長不大于2cm，最大邊長不大于3cm，則取在橋軸線上的投影位置E作為墩中心的位置。對于曲線橋，如果示誤三角形的最大邊長不大于2.5cm，則取三角形的重心作為墩中心的位置。橋梁高程控制網(wǎng)設計與優(yōu)化1.對于大型橋梁高程控制必須采用高精度的水準測量。如果橋梁軸線長度非常大, 高程控制測量還必須采用跨河水準的方法聯(lián)測兩岸的控制點高程。為了方便橋墩高程放樣，在距水準點較遠的情況下，應增設施工水準點。水準路線需要跨越較寬的河流時，需用跨河水準測量特殊的觀測方法。圖中A、B為儀器站，C、D為立尺點，要求跨河視線基本相等，岸上的視線AC、BD基本上不小于10m并相等。2.

14、網(wǎng)型設計高程控制網(wǎng)由9個點組成。S1，S2為已知水準點1-7為選取未知點。點位全部位于施工影響范圍外穩(wěn)定位置, 周圍視野開闊無障礙物,。便于使用。本工程采用已有的二等水準控制點S1 作為起算點。3高程控制規(guī)范水準測量等級和測量精度（mm）水準測量等級每公里高差中數(shù)中誤差二=1.0三=3.0四=5.0五=7.5水準測量等級適用范圍 跨河距離m800=S=2000Sm1，將上式的二次項展開略去高次項，則有，M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制點高程誤差的影響僅占放樣高程總誤差的10%，則有 m12=0.2m22得 m1=0.4M可以確定高程控制網(wǎng)中最弱水準點的

15、高程誤差應小于，取兩倍中誤差為準許誤差，則最弱點的高程中誤差應小于。設計的橋梁高程控制網(wǎng)中最弱點距高程起算點的測段數(shù)不超過4，設每一段高差測量的中誤差為mhi，則最弱點高程中誤差為MH最弱點=mhi4，可得mhi=MH最弱點/4=由以上可確定該橋施工高程控制網(wǎng)應按國家水準測量規(guī)范中II等水準測量的精度指標（每公里高差中數(shù)偶然中誤差m）進行觀測方案的設計和施測。根據(jù)計算的高程控制網(wǎng)每測段高差中誤差小于-+2毫米，可確定按二等水準觀測，儀器選用DS1水準儀，觀測要求如下：等級視距m前后視距差m前后視距累計差m基輔分劃差mm基輔所測高差之差mm視線離地面最低高度m檢測間歇點之差mm二=50=1.0=

16、3.0=0.5=0.70.5=1.0 跨河水準路線長為1400m左右，大于800m，所以跨河水準應采用三等水準測量，采用微傾螺旋法。觀測順序如下圖，圖中I1，I2為儀器站，b1，b2為立尺站。6. 控制網(wǎng)精度估算 高程已知點數(shù)個2高程未知點數(shù)個7高差觀測數(shù)段9驗后高程單位權中誤差mm最大高程中誤差mm1.51點名：6最大高程相鄰點間誤差mm1.7167點位誤差點名坐標誤差誤差橢圓參數(shù)高程中誤差(mm)Mx(mm)My(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)10.9221.2731.1540.9251.2761.5171.01點間誤差起點名終點名縱橫向誤差誤差橢圓參數(shù)高程點間誤差(mm)縱向(mm)橫向(mm)M(mm)A(mm)B(mm