施工放樣及精度分析

1、橋梁工程中施工放樣方法及其精度分析汪良中鐵二十二局第五工程有限公司摘 要 ：本文敘述了橋梁施工中常用的施工放樣方法，結(jié)合實踐討論各種方法的特 點和適用環(huán)境，最后進行了精度分析。主題詞 ：橋梁 放樣 精度分析 極坐標法1 前言在橋梁工作實踐中，為了保證橋梁各部結(jié)構(gòu)符合設(shè)計和規(guī)范要求，更好地掌握 和控制工程施工數(shù)量，測量人員需要不斷地放樣、檢查、監(jiān)控各部結(jié)構(gòu)施工，內(nèi)、 外業(yè)工作量極大。施工放樣的精度又關(guān)系著橋梁施工的質(zhì)量和進度。近些年來，工 程施工大多已采用項目法管理，人員精簡，工程規(guī)模又越來越大，如何在保證測量 精度的前提下，提高施工測量放樣效率就顯得十分重要和有其現(xiàn)實意義。選擇合適的測量放樣方

2、法， 養(yǎng)成嚴謹?shù)膹秃肆晳T， 建立嚴格的測量工作制度會取 得事半功倍的效果。2 施工放樣2.1 測量方法 ：橋梁工程中施工放樣一般包括：已知距離的放樣、已知水平角 的放樣、已知高程的放樣和平面點位的放樣。前兩者的放樣基本上是平面點位放樣 中的一部分，或就是其的另一種形式：兩個點確定一條線段。已知高程的放樣可以 采用幾何水準法，也可使用三角高程法，最好采用兩種方法互相復核。眾所周知施工放樣須遵循先整體、 后局部的原則， 先放樣精度高的點， 復核正 確后，可以繼續(xù)放樣其他點，也可以利用先放樣的點，再放樣精度低一些的點。2.2 點位放樣常用放樣方法 ：橋梁點位放樣常用的放樣方法有坐標放樣法和極 坐標放

3、樣法。極坐標法進行放樣，就是置鏡一控制點，后視另一控制點，輸入放樣 點坐標或調(diào)整好方位角后輸入距離，即可放樣出預定點位，并采用置鏡另一控制點 點進行復核，同時可實測相鄰兩工作線偏角和相鄰墩臺的交點距進一步檢核。長度 差值在 10mm 限差以內(nèi)， 撥角檢測的橫向偏差在 23mm 內(nèi)時可以為定位正確， 其誤 差可在鄰近放樣點內(nèi)作適當調(diào)整。 坐標放樣法實際上是將計算公式固化到全站儀中，通過電子讀數(shù)，直接帶入公司便可計算得到坐標。在實踐中，因放樣前不知點位和坐標系在場地的走向，反而不如極坐標法來的方便和快捷。X軸和y軸偏差值的調(diào)整不如在指定方向上一定距離的移動來的方便和迅速。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展 全

4、站儀既可以使用坐標放樣法，也可以使用極坐標放樣法，顯示的差異在于顯示模 式的不同，但預先準備的放樣數(shù)據(jù)是不一樣的，分別是坐標和方位角（極角）加距 離（極距）。這兩種方法可以使用全站儀進行，也可使用經(jīng)緯儀配合測距儀使用， 后者在現(xiàn)場使用可編程的計算器中預見編好的程序，一樣方便。2.3其它放樣方法：在施工放線中還可運用經(jīng)緯儀方向交會法、圓弧弦線支矩 法、外控法等測量方法。方向交會法放樣在工程測量過程中經(jīng)常使用，它具有施測方法簡單方便，精度高等優(yōu)點。特別是在不方便測距的情況下，如在水上施工中， 水上目標固定困難，測距不方便，此時用方向交會法定位就顯得方便快捷。但與極坐標法或坐標法相比可以很明顯地看出

5、后者在外業(yè)方面的優(yōu)點。此外，后者很大程 度上也減少了測量放樣對現(xiàn)場施工的干擾。從內(nèi)業(yè)精度上分析，極坐標法測設(shè)構(gòu)筑 物的測設(shè)元素（極角和極距），對于在同一個測站上所測設(shè)的各點，除后視定向誤 差（即導線點本身的誤差、儀器安置誤差、后視瞄準誤差等綜合影響的反映）夕卜， 各測點撥角和量距誤差都是獨立的。 也就是說，同一個測站所測設(shè)各點誤差不積累、 不傳遞，即點與點之間的誤差是獨立的。此外，極坐標法可以在導線點上直接放樣 構(gòu)筑物中線點和構(gòu)筑物邊樁點，較之傳統(tǒng)的放樣方法減少了測設(shè)構(gòu)筑物主要控制樁 的誤差、護樁的誤差、恢復樁的誤差、中樁測設(shè)誤差等的影響。利用極坐標法或坐標法進行施工測量，可以解決了某些墩臺軸

6、線護樁難以測 設(shè)的問題，加快了外業(yè)工作速度，減少了外業(yè)工作的勞動強度。同時，這種方法 還可以將整個大橋的所有墩位納入同一個整體網(wǎng)中，避免了個別墩位發(fā)生偏移的可能性，實踐表明，此方法是一種行之有效的施工測量方法。3.控制等級要求公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 041-200 ）的3.2.1 條要求：橋墩中心線在橋軸線方向上的位置中誤差不應大于土15mm。根據(jù)橋梁長度的不同，其相對中誤差也不一樣。平面控制網(wǎng)的測量等級按橋長的不同分為五個級別的測量等級。等級二等三角三等三角四等三角一級小三角二級小三角橋位控制 5000m20005000m10002000m5001000m500m 的測量的特大橋的特大

7、橋的特大橋的特大橋大、中橋平均邊長3 km2 km1km0.5km0.3km測角中誤差 1.0 ” 1.8 ” 2.5 ” 5.0 ” 10.0 ”起始邊邊長相對中誤差 1/250000 1/150000 1/100000 1/40000 1/20000最弱邊邊長相對中誤差 1/120000 1/70000 1/40000 1/20000Z B的值，或直接用坐標反算公式，算出邊 AC、BC的方位角在外業(yè)實際操作中，在兩已知點同時架設(shè)經(jīng)緯儀，相互后視定向，然后將經(jīng)緯儀分 別旋轉(zhuǎn)/ A Z B ,或?qū)⒔?jīng)緯儀撥至邊 AC、BC的方位角，此時兩經(jīng)緯儀視線 的交點就是待定點C 。方向交會法的定位誤差與待

8、定點 C相對于已知點A、B的位置有關(guān)。根據(jù) 計算待定點坐標的計算過程來分析定位精度，（從兩已知點A、B及夾角/ A、Z B來計算待定點C的坐標，與已知待定點 C的坐標反求出夾角/ A、/ B再 在現(xiàn)場定出待定點C ，其計算原理與公式是一樣的。 所以放樣與求待定點的精度求 算是一樣的。）已知 AB的邊長S及Z A、Z B的值，先求 AC的長度b及坐 標方位角a ac ,然后按坐標正算公式求 C點的坐標，即XC=XA+bcos aACYC=YA+bsinaAC 式中b、 a ap不是直接觀測值，可由下式計算(b)SsinZB b= sin(ZA+ZB)AC=cl AB-ZA將（b ）式代入（a ）

9、式并對Z A、Z B取微分并轉(zhuǎn)為中誤差為/Saii2Acosa ACSanZEcos(ZA+ZB)costt AC/SsuiZAsinaACbcosa Af!-SaftZBcos(ZA-+ZB)sina ACs2(ZA+ZEr)設(shè)mz a =m z b =m,表示測角中誤差，待定點點位中誤差為：（不考慮兩已知點 的點位誤差）mcJrnxcH-irf/cSm A+TtlZBP sin2(ZA+ZB)現(xiàn)在就上式分析待定點相對于已知點的位置不同時，交會待定點的精度變化情 況。分兩種情況加以分析。第一種待定點在過A、B、C三點所作圓的圓周上，此時所有在圓周上交會點的交會角均相等，即點位中誤差公式中分母

10、不變，me的大小只與分子有關(guān)，將 其求導分析后得知，在 AB已知邊S和測角中誤差m 定的條件下，當/ A= Z B 時，交會角/ C 90 時，me最小；交 會角Z C=90。時，C點在圓周上的任何位置 me值都不變。第二種待定點C在AB連線的垂直平分線上（即對稱交會），此時Z A= Z B， 進行求導分析后，得當滿足上式時，求得me的值必將是最小值。求得Z A= Z B=3 5 15 52 ， 即在交會角 Z C=109 28 16 時me值最小，待定點在這個位置的精度最 高。綜合兩種情況，交會點的位置最宜與選在與已知點構(gòu)成等腰三角形，且交會角 要大于90。，最佳位置為109 ;當交會角小于

11、 90。時，靠近已知點的位置 較好，而不宜與已知點構(gòu)成等腰三角形。以上分析的理論條件下的定位精度情況，在實際生產(chǎn)中，往往不能達到這種條 件要求，不同的情況下對定位要求也不一樣。譬如在橋梁施工測量中，用方向交會 法定位水中墩時，分為兩種情況。一種是置鏡點位于同一河岸橋中線上下游兩側(cè)的 對稱交會，另一種是置鏡點位于橋軸線同一側(cè)（即在橋軸線同一側(cè)的兩岸）交會， 這兩種情況下對交會角的要求是不一樣的。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，在第一種情況下， 交會角在90。150。之間比較適宜，在這個數(shù)值范圍以外，定位誤差會急劇增 大。在第二種情況下，交會角在30。150。之間應該是可行的，但從交會定點實際操作而言，交會角太

12、大或太小，如為150。或30 時，因角度平緩或太尖，交會的示誤三角形可能異常，定點發(fā)生困難。因此交會角選在60。110。之間比較適宜。在實際施工測量中，用方向交會法定位重要結(jié)構(gòu)位置時，一般用至少三個方向 交會，以加強交會定位的可靠性，由于交會誤差的存在，在交會點處，會形成一個 誤差三角形。只要誤差三角形的邊長不超過規(guī)范要求，就取三角形的中心作為交會 點，同時要反復交會幾次，取其多次交會的平均作為最后的交會成果。在測繪儀器 急劇發(fā)展的今天，使用交會法定位已經(jīng)很少，但它還是有其自身的獨到優(yōu)勢，在有 些情況下，還是有它的用武之地。5 測量要求為確保放樣數(shù)據(jù)的準確無誤，還需養(yǎng)成嚴謹?shù)膹秃肆晳T，建立嚴格

13、的測量工作制度: 1 、測量的內(nèi)外業(yè)必須執(zhí)行閉合制、復核及檢算制?？刂凭W(wǎng)點平差及其他數(shù)據(jù)應由 兩組人員獨立進行計算，并及時校核。重要部位的放樣宜采用不同的方法或不同的 路線檢核測設(shè)，以確保正確。2 、應采用專業(yè)記錄簿在現(xiàn)場逐項記錄測量數(shù)據(jù)，禁止使用易洇水的圓珠筆或鋼筆 書寫。測量記錄不得涂改、撕毀，如有誤可用明顯的記號標識。記錄中參加人員、 設(shè)備、日期、地點等事項應完備、清楚并簽字。記錄數(shù)據(jù)應及時檢核，錄入計算資 料的數(shù)據(jù)應核對無誤。3 、各種測量儀器和工具應定期檢校，并做好經(jīng)常的保養(yǎng)和維護工作。4 、引用控制點坐標及橋墩臺坐標時，應仔細核對，避免抄錯數(shù)據(jù)。5 、控制點、高程點應設(shè)在安全可靠、不易沉降的位置，應定期進行復測。6結(jié)束語橋梁結(jié)構(gòu)形式不斷創(chuàng)新， 施工現(xiàn)場復雜多變， 構(gòu)筑物精度要求越來越趨向一致， 這就要求施工放樣的外業(yè)盡量簡單、減少