中國礦業(yè)大學(xué)工程測量課程設(shè)計(jì)

1、中國礦業(yè)大學(xué)成績：工程測量學(xué)課程設(shè)計(jì)學(xué)號： 姓名： 班級： 指導(dǎo)教師： 學(xué)院： 環(huán)境與測繪學(xué)院 2013年 7 月 21日目錄1 課程設(shè)計(jì)目的與背景12 工程概況12.1大橋概況12.2已有測繪成果23 相關(guān)作業(yè)依據(jù)與要求23.1相關(guān)測量規(guī)范23.2等級、精度要求24 橋梁施工控制網(wǎng)的布設(shè)方案44.1橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)的一般方法54.2 橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)的特殊要求54.3 橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)方法的分析與選擇65 橋梁施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)75.1橋梁施工平面控制網(wǎng)的基本要求75.2工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)75.3橋梁施工控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與處理85.4優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的介紹及處理的過程86 橋軸線

2、必要精度97 首級平面控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)107.1首級控制網(wǎng)布設(shè)方案一107.2首級控制網(wǎng)布設(shè)方案二167.3首級控制網(wǎng)布設(shè)方案三207.4三種方案比較248次級控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)248.1次級控制網(wǎng)布設(shè)方案一248.2次級控制網(wǎng)布設(shè)方案二288.3次級控制網(wǎng)布設(shè)方案三298.4三種方案比較309 高程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)309.1觀測與計(jì)算319.2 高程控制網(wǎng)必要精度確定349.3高程控制網(wǎng)布設(shè)方案一349.4高程控制網(wǎng)布設(shè)方案二389.5 精度對比4010橋墩放樣方案4010.1橋墩放樣必要精度4010.1.1平面放樣精度4010.1.2高程放樣必要精度4010.2 橋墩中心放樣方法4110.3橋墩中

3、心放樣方案一4110.4橋墩中心放樣方案二4510.5精度對比4811課程設(shè)計(jì)總結(jié)481 課程設(shè)計(jì)目的與背景在橋梁工程施工階段，測量工作的任務(wù)是直接為施工服務(wù)。測量放樣的前提除了要有內(nèi)業(yè)計(jì)算資料外，還要滿足施工放樣精度要求，控制點(diǎn)密度適當(dāng)，圖形結(jié)構(gòu)良好的施工控制網(wǎng)更是必不可少，而且施工控制網(wǎng)的布設(shè)形式和精度等級更直接影響橋墩放樣點(diǎn)位的精度，從而更構(gòu)成了橋梁建設(shè)成敗的一個(gè)關(guān)鍵因素。因此如何更科學(xué)地設(shè)計(jì)與布設(shè)一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又合理的橋梁施工控制網(wǎng)顯得極為重要。進(jìn)行工程測量課程設(shè)計(jì)，目的在于鞏固和深化課堂教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力和分析問題解決問題能力。通過工程測量實(shí)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)對工程測量

4、內(nèi)容的理解，掌握工程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)及精度估算、線路工程測量及建筑物控制網(wǎng)建立的方法；根據(jù)具體的工程要求，能編寫出測量技術(shù)方案。2 工程概況2.1大橋概況如圖3-1所示，某地區(qū)大橋位于某條江上,橋梁全長約1000m,橋面總寬18m,結(jié)構(gòu)形式為(30+540+30)m普通鋼筋混凝土雙懸臂加掛梁結(jié)構(gòu)。橋的橫斷面由8根變截面T型梁組成。圖2-1 大橋概況圖2.2已有測繪成果（1）橋址及周邊1：500地形圖；（2）橋兩岸有國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)各兩個(gè)；（3）橋兩岸有國家三角測量控制點(diǎn)各兩個(gè)（可滿足橋梁控制及施工測量要求）。表2-1 橋梁兩側(cè)控制點(diǎn)坐標(biāo) （單位：米）點(diǎn)號XYZA19552.54489490.90730

5、.116B20469.54489735.91940.226C19610.27886863.09935.278D21281.80186679.39543.1783 相關(guān)作業(yè)依據(jù)與要求3.1相關(guān)測量規(guī)范1.工程測量規(guī)范（GB500262007）2.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ041-2000）3.公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)（JTJ071-9）4.國家一二等水準(zhǔn)測量規(guī)范(GB12897-91)5.公路勘測規(guī)范(JTJ061-99)6.全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GB/18314-2009)7.DZS2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用說明書（北京博飛）8.Leica TC1500用戶手冊(瑞士徠卡)3.2等級、精

6、度要求橋梁施工平面控制網(wǎng)的建立，應(yīng)符合下列規(guī)定：1 橋梁施工平面控制網(wǎng)，宜布設(shè)成自由網(wǎng)，并根據(jù)線路測量控制點(diǎn)定位。2 控制網(wǎng)可采用GPS 網(wǎng)、三角形網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)等形式。3 控制網(wǎng)的邊長，宜為主橋軸線長度的0.5-1.5倍。4 當(dāng)控制網(wǎng)跨越江河時(shí)，每岸不少于3 點(diǎn)，其中軸線上每岸宜布設(shè)2點(diǎn)。表3-1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洞外控制測量二等三角5000m特大橋6000m特長隧道三等三角、導(dǎo)線20005000m特大橋40006000m特長隧道四等三角、導(dǎo)線10002000m特大橋20004000m特長隧道一級小三角、導(dǎo)線高速公路、一級公路5001000m特大橋100

7、02000m中長隧道二級小三角、導(dǎo)線二級及二級以下公路500m大中橋1000m隧道三級導(dǎo)線三級及三級以下公路表3-2橋梁施工控制網(wǎng)等級的選擇橋長L(m)跨越的寬度l（m）平面控制網(wǎng)的等級高程控制網(wǎng)的等級L5000l1000二等或三等二等2000L5000500l500三等或四等三等500L2000200lm1，將上式的二次項(xiàng)展開略去高次項(xiàng)，則有， M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制點(diǎn)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(zhǔn)點(diǎn)的高程誤差應(yīng)小于0.4*-+2厘米=-+8毫米，取兩倍中誤

8、差為準(zhǔn)許誤差，則最弱點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)小于-+4毫米。9.3高程控制網(wǎng)布設(shè)方案一高程控制網(wǎng)網(wǎng)型圖如圖9-5。圖9-5 高程控制網(wǎng)型圖單擊“計(jì)算方案”所以在設(shè)置計(jì)算方案的對話框中的單位權(quán)中誤差應(yīng)設(shè)為2；測距定權(quán)公式中A=2，B=2。圖9-6 設(shè)計(jì)方案圖同前，點(diǎn)擊“計(jì)算”可得高程控制網(wǎng)的優(yōu)化數(shù)據(jù)。網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖9-7圖9-7 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖9-8圖9-8 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表點(diǎn)位誤差表見圖9-9圖9-9 點(diǎn)位誤差表點(diǎn)間差表見圖9-10圖9-10點(diǎn)間差表數(shù)據(jù)分析：由控制網(wǎng)的圖形可知，由優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表可知最大高程中誤差mm2.18點(diǎn)名：6小于規(guī)范的要求最弱

9、點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)（-+4mm）。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少水準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。9.4高程控制網(wǎng)布設(shè)方案二在次級控制網(wǎng)布設(shè)方案一的基礎(chǔ)上，減少水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)(由20減為14)，網(wǎng)型如圖9-11。測角中誤差應(yīng)設(shè)置為2。以下為控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。圖9-11 網(wǎng)型設(shè)計(jì)圖網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖9-12圖9-12 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表點(diǎn)位誤差表見圖9-13圖9-13 點(diǎn)位誤差表點(diǎn)間差表見圖9-14圖9-14點(diǎn)間差表數(shù)據(jù)分析：由控制網(wǎng)的圖形可知，由優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表可知最大高程中誤差mm1.93點(diǎn)名：6小于規(guī)范的要求最弱點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)（-+4mm）。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少水準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)

10、。9.5 精度對比以上兩種方案均滿足施工控制網(wǎng)的要求，兩種方案加密控制網(wǎng)點(diǎn)位誤差基本相同。其中方案2的精度相對高點(diǎn)。且方案2減少了水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)，減少了工作量并降低了費(fèi)用。故選用第2個(gè)方案。10橋墩放樣方案10.1橋墩放樣必要精度10.1.1平面放樣精度設(shè)M為平面放樣點(diǎn)放樣后點(diǎn)位總誤差，其中m1為控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差引起的放樣點(diǎn)點(diǎn)位誤差，m2為放樣過程中產(chǎn)生的誤差引起的放樣點(diǎn)點(diǎn)位誤差，則有： M=-+m12+m22=-+m2(m1/m2)2+1很顯然m2m1，將上式的二次項(xiàng)展開略去高次項(xiàng)，則有，M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差的影響僅占放樣點(diǎn)位程總誤差的

11、10%，則有m12=0.2m22得 m2=0.9M一般規(guī)定，橋墩中心放樣的點(diǎn)位誤差為20mm，即M=20mm則 m2=0.9M=18mm由上可知，橋墩放樣過程產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差小于等于18mm10.1.2高程放樣必要精度設(shè)M為高程放樣點(diǎn)放樣后高程的總誤差，其中m1為控制點(diǎn)高程誤差引起的放樣點(diǎn)高程誤差，m2為放樣過程中產(chǎn)生的誤差引起的放樣點(diǎn)高程誤差，則有： M=-+m12+m22=-+m2(m1/m2)2+1很顯然m2m1，將上式的二次項(xiàng)展開略去高次項(xiàng)，則有，M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制點(diǎn)高程誤差的影響僅占放樣高程總誤差的10%，則有m12=0.2m22

12、得 m2=0.4M 則 m2=0.9*-+2cm=-+18mm橋墩放樣過程產(chǎn)生的橋墩中心高程誤差小于等于18mm10.2 橋墩中心放樣方法直線橋的墩，臺(tái)中心都位于橋軸線的方向上。已知墩、臺(tái)中心的設(shè)計(jì)里程及橋軸線起點(diǎn)的里程，相鄰兩點(diǎn)的里程相減即可求得它們之間的距離。測設(shè)墩、臺(tái)中心的位置的方法：直接測距法或交會(huì)法。 （1）直接測距法：在橋軸線起點(diǎn)或終點(diǎn)架設(shè)儀器，并照準(zhǔn)另一個(gè)端點(diǎn)。在橋軸線方向上設(shè)置反光鏡，并前后移動(dòng)，直至測出的距離與設(shè)計(jì)距離相符，則該點(diǎn)即為要測設(shè)的墩、臺(tái)中心位置。為了減少移動(dòng)反光鏡的次數(shù)，在測出的距離與設(shè)計(jì)距離相差不多時(shí)，可用小鋼尺測出其差數(shù)，以定出墩、臺(tái)中心的位置。 （2）角度交

13、會(huì)法 當(dāng)橋墩位于水中，無法直接丈量距離及安置反光鏡時(shí)，則采用角度交會(huì)法。坐標(biāo)系:如圖10-1所示，C、A、D為控制網(wǎng)的三角點(diǎn)，且A為橋軸線的端點(diǎn)，E為墩中心設(shè)計(jì)位置。C、A、D各控制點(diǎn)坐標(biāo)已知，若墩心E的坐標(biāo)與之不在同一坐標(biāo)系，可將其進(jìn)行改算至統(tǒng)一坐標(biāo)系中。計(jì)算測設(shè)數(shù)據(jù)：利用坐標(biāo)反算公式可推導(dǎo)出交會(huì)角、。圖10-1坐標(biāo)系示意圖10.3橋墩中心放樣方案一以次級控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的第一方案的加密控制點(diǎn)進(jìn)行墩臺(tái)放樣。 01,02,03,04,05,06；G1,G2G8為放樣控制點(diǎn)。T1T6（假設(shè)為6個(gè)）為放樣的橋墩中心。如圖10-2所示。圖10-2 橋墩放樣設(shè)計(jì)圖圖10-3 設(shè)計(jì)方案圖數(shù)據(jù)輸入見圖10-

14、4圖10-4 數(shù)據(jù)輸入圖觀測網(wǎng)型如圖10-5圖10-5 觀測網(wǎng)型圖網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)見圖10-6圖10-6 網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)圖優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖10-7圖10-7 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表圖點(diǎn)位誤差見圖10-8圖10-8 點(diǎn)位誤差圖點(diǎn)間誤差見圖10-9圖10-9 點(diǎn)間誤差圖控制網(wǎng)圖見圖10-10圖10-10 控制網(wǎng)圖數(shù)據(jù)分析： T5 =13.7307mm(包括首級控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差及次級控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差)。墩臺(tái)放樣的容許點(diǎn)位誤差18mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少未知控制點(diǎn)。10.4橋墩中心放樣方案二觀測網(wǎng)型如圖10-11圖10-11 觀測網(wǎng)型圖網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)見圖10-12圖10-12 網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)圖優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖10-13圖10-13 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表圖點(diǎn)位誤差見圖10-14圖10-14 點(diǎn)位誤差圖點(diǎn)間誤差見圖10-15圖10-15 點(diǎn)間誤差