工程測(cè)量課程設(shè)計(jì)

1、.工程測(cè)量課程設(shè)計(jì);.橋梁平面控制網(wǎng)設(shè)計(jì)1. 概述以礦大北門的橋?yàn)樵停?假定北門河流寬 1.4km，現(xiàn)準(zhǔn)備修建一條跨河大橋，橋梁軸線位置自定，控制點(diǎn)自選。橋梁平面控制網(wǎng)分兩級(jí)布設(shè)。首級(jí)控制網(wǎng)主要控制橋的軸線；為了滿足施工中放樣每個(gè)橋墩的需要， 在首級(jí)控制網(wǎng)下要加設(shè)一定的差點(diǎn)或插網(wǎng)， 構(gòu)成第二級(jí)控制。由于放樣墩臺(tái)的精度要求較高，故第二級(jí)控制網(wǎng)的精度應(yīng)不低于首級(jí)網(wǎng)。2. 橋軸線長(zhǎng)度精度與橋梁墩臺(tái)定位精度的確定（ 1）橋軸線長(zhǎng)度精度設(shè)計(jì)該大橋鋼梁長(zhǎng)度為 100m,而由 5 個(gè) 20m長(zhǎng)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(zhǎng)度2制造容2許誤差為±2mm；兩節(jié)間拼裝孔距誤差為

2、77;l20.5mm2.12 mm0.5mm；每一節(jié)間的制造和拼裝誤差為（一般取 2mm）對(duì) n 節(jié)間拼裝的一跨或一聯(lián)桁式鋼梁，長(zhǎng)度誤差包括拼裝誤差Lnl2L 和支座安裝容許誤差（ 7mm）長(zhǎng)度拼裝誤差2222連續(xù)梁，長(zhǎng)跨n ldL每跨（聯(lián)）鋼梁安裝后的容許誤差為：對(duì)于鋼板梁及短跨（64m）簡(jiǎn)支鋼桁梁、鋼筋混凝土梁與預(yù)應(yīng)力混凝土梁等 .長(zhǎng)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(zhǎng)極限誤差為：± 31.1mm取 1/2 極限誤差為中誤差，則全橋軸線長(zhǎng)的相對(duì)中誤差為： md/D=D/2D =1/9003

3、2由此，便可根據(jù)測(cè)規(guī)的“控制測(cè)邊網(wǎng)的等級(jí)和精度”的規(guī)定來(lái)選擇施測(cè)的測(cè)邊網(wǎng)等級(jí)。三角網(wǎng)的等 測(cè)角中誤差 橋軸線相對(duì) 最弱邊相對(duì) 基線相對(duì)中級(jí)（）中誤差中誤差誤差一等0.71:1750001:1500001:400000二等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(jí)的精度要求布網(wǎng)施測(cè)。橋梁墩臺(tái)中心放樣的精度要求橋墩中心位置偏移， 將為架設(shè)造成困難， 而且會(huì)使墩上的支座位置偏移， 改變橋墩的應(yīng)力，影響墩臺(tái)的使用壽命和行

4、車安全。 因此，建立控制網(wǎng)不但要保證橋軸線長(zhǎng)度有必要的精度，而且要保證墩臺(tái)中心定位的精度。工程上對(duì)放樣橋墩的位置要求是： 鋼梁墩臺(tái)中心在橋軸線方向的位置中誤差不應(yīng)大于 1.5cm2.0cm。根據(jù)“控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響”的原則，當(dāng)要求控制網(wǎng)點(diǎn)誤差影響僅占總誤差的 1/10 時(shí)，對(duì)控制網(wǎng)的精度要求分析如下：;.設(shè) M為放樣后所得點(diǎn)位的總誤差；m1 為控制點(diǎn)誤差引起的點(diǎn)位誤差；m2 為放樣過程中所產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差則： Mm12m22m2 1 m1 m22式中： m1 m2 ，將上式展開為級(jí)數(shù)，并略去高次項(xiàng)，則有：m12Mm212m22若控制點(diǎn)誤差影響僅使總誤差增加1/10 ，上式括號(hào)中第

5、二項(xiàng)應(yīng)為0.1 ，既得：m120.2m22由上式解出 m2 代入（）中得：m10.4M由此可見，當(dāng)控制點(diǎn)誤差所引起的的放樣誤差為總誤差的0.4 倍時(shí)，則 m1 使放樣點(diǎn)位總誤差僅增加1/10 ，即控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響，同時(shí)易知 m2 0.9M 。現(xiàn)在，若考慮以橋墩臺(tái)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)必要精度的起算數(shù)據(jù)，由（）計(jì)算，要求m1 0.4M0.4 20 8mm 。此即為放樣墩臺(tái)中心時(shí)控制網(wǎng)誤差的影響應(yīng)滿足的要求。由此算出放樣的精度m2 應(yīng)達(dá)到的要求是m2 0.9M0.92018mm。測(cè)距的主要技術(shù)要求測(cè)距儀精度等級(jí)每公里測(cè)距中誤差mD（ mm）級(jí)

6、mD5級(jí)5mD10mD=±（ a+b·D）級(jí)10mD203. 控制網(wǎng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化;.網(wǎng)形及精度統(tǒng)計(jì)表項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)備注平面已知點(diǎn)數(shù)個(gè)2;.平面未知點(diǎn)數(shù)個(gè)8方向觀測(cè)設(shè)站數(shù)站0方向觀測(cè)總數(shù)個(gè)0邊長(zhǎng)觀測(cè)數(shù)條21最大邊長(zhǎng)m1542.8974 3最小邊長(zhǎng)m224.3598 6驗(yàn)后平面單位權(quán)中誤差驗(yàn)后測(cè)角中誤差"最大平面點(diǎn)位中誤差mm7.98點(diǎn)名： 7最大平面相鄰點(diǎn)間誤差mm8.505 2最大方位角誤差"最大邊長(zhǎng)誤差mm6.006 7最大邊長(zhǎng)比例誤差1/789078 6高程已知點(diǎn)數(shù)個(gè)0高程未知點(diǎn)數(shù)個(gè)0高差觀測(cè)數(shù)段0驗(yàn)后高程單位權(quán)中誤差mm最大高程中誤差mm最大高程相鄰點(diǎn)

7、間誤差mm優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表點(diǎn)名坐標(biāo)高程X( m )Y( m )備注( 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(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表測(cè)站方位角中邊長(zhǎng)中誤邊長(zhǎng)相對(duì)照準(zhǔn)點(diǎn)差(mm)中誤差誤差 (")A13.081/96774;.A22.701/94733132.861/85549173.071/983723

8、23.181/96456364.211/ 35萬(wàn)372.951/856763A2.981/94615625.371/ 26萬(wàn)653.231/ 10萬(wàn)6B2.951/97410676.001/ 25萬(wàn)5B2.741/94255524.281/ 31萬(wàn)535.671/ 26萬(wàn)463.041/97882475.961/ 26萬(wàn)435.981/ 26萬(wàn)8B2.801/80392862.841/78907843.161/ 11萬(wàn)點(diǎn)位誤差點(diǎn)名坐標(biāo)誤差誤差橢圓參數(shù)高程中誤Mx(mm)My(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)差 (mm)15.133.075.985.133.071 4523.76

9、4.946.215.602.6957 3633.684.065.484.602.98128 0947.003.627.887.013.60176 3852.875.235.975.312.74101 0164.333.275.434.562.9524 0776.185.057.987.053.74145 2584.443.115.424.642.80158 20點(diǎn)間誤差起點(diǎn)名終點(diǎn)名縱橫向誤差誤差橢圓參數(shù)高程點(diǎn)間縱向 (mm)橫向 (mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)誤差 (mm)A13.085.125.985.133.071 45A22.705.606.215.602.6957

10、36132.864.775.574.772.8659 54173.075.876.625.873.07115 49323.185.496.355.563.0710 23364.215.336.805.334.2173 20;.372.955.256.025.282.90158 463A2.984.605.484.602.98128 09625.376.168.177.263.7647 40653.235.466.345.493.16148 296B2.954.565.434.562.9524 07676.005.508.136.424.99119 175B2.745.315.975.312.7

11、4101 01524.287.348.507.354.2675 28535.675.487.886.883.86107 25463.045.576.355.602.98162 20475.965.788.306.045.70135 29435.985.187.916.144.9917 558B2.804.645.424.642.80158 20862.844.285.134.282.8370 26843.166.136.906.153.1210 104. 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)總結(jié)橋軸線相對(duì)邊長(zhǎng)中誤差 1/ 76 萬(wàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 1/90032, 故橋軸線相對(duì)邊長(zhǎng)中誤差滿足設(shè)計(jì)要求；控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差（最大點(diǎn)

12、） 7.98mm小于 8mm，故控制網(wǎng)點(diǎn)位誤差滿足設(shè)計(jì)要求；控制網(wǎng)采取三角控制網(wǎng)，測(cè)量采取測(cè)邊觀測(cè)方案；測(cè)距儀器精度應(yīng)滿足 2mm± 4Dppm.5. 墩臺(tái)放樣測(cè)設(shè)墩臺(tái)中心的方法有直接丈量法，偏角法，導(dǎo)線法，極坐標(biāo)法及前方交會(huì)法。在測(cè)設(shè)之前，應(yīng)對(duì)使用方法的測(cè)設(shè)精度進(jìn)行估算，在測(cè)設(shè)時(shí)應(yīng)按照估算設(shè)計(jì)的觀測(cè)方案進(jìn)行，最常用的方法是極坐標(biāo)法和交會(huì)法。（一）極坐標(biāo)法極坐標(biāo)法放樣;.1. 計(jì)算放樣數(shù)據(jù)AB =AP =APAB2. 用經(jīng)緯儀測(cè)設(shè) ，用鋼尺測(cè)設(shè) D，得 P 點(diǎn)設(shè)計(jì)位置。為了防止錯(cuò)誤，最好用兩臺(tái)全站儀在兩個(gè)測(cè)站上同時(shí)按極坐標(biāo)法測(cè)設(shè)該墩臺(tái)位置（如果條件允許時(shí)， 則遷站到另一控制點(diǎn)上同法測(cè)

13、設(shè)） ，所得兩個(gè)墩臺(tái)中心的距離偏差的允許值應(yīng)不大于 2cm，取兩點(diǎn)連線的中心的墩臺(tái)中心。同法可測(cè)設(shè)其他墩臺(tái)中心。對(duì)于直線橋梁， 由于定向點(diǎn)為對(duì)岸橋軸線上點(diǎn)， 這時(shí)只需在該方向上放樣出測(cè)站到墩臺(tái)中心的距離既得墩臺(tái)位置中心。也可在另外的控制點(diǎn)上設(shè)站作檢查。（二）交會(huì)法前方交會(huì)法應(yīng)在三個(gè)方向上進(jìn)行， 按照對(duì)定位精度的估算， 交會(huì)角應(yīng)以接近 90°為宜。測(cè)設(shè)前應(yīng)根據(jù)三個(gè)測(cè)站點(diǎn)和測(cè)設(shè)的墩臺(tái)中心點(diǎn)的坐標(biāo)，分別計(jì)算出測(cè)設(shè)要素，如圖中測(cè)設(shè) T2 時(shí)，測(cè)設(shè)元素是，和角（對(duì)直線橋角不必計(jì)算）理論上三個(gè)交會(huì)方向應(yīng)交會(huì)于一點(diǎn)， 由于不可避免地存在誤差， 實(shí)際上這三個(gè)方向會(huì)形成一個(gè)示誤三角形。對(duì)于直線橋梁，如

14、果示誤三角形在橋軸線方向的邊長(zhǎng)不大于2cm，最大邊長(zhǎng)不大于3cm，則取 E ' 在橋軸線上的投影位置 E 作為墩中心的位置。對(duì)于曲線橋，如果示誤三角形的最大邊長(zhǎng)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(shè)計(jì)與優(yōu)化1. 對(duì)于大型橋梁高程控制必須采用高精度的水準(zhǔn)測(cè)量。如果橋梁軸線長(zhǎng)度非常大 , 高程控制測(cè)量還必須采用跨河水準(zhǔn)的方法聯(lián)測(cè)兩岸的控制點(diǎn)高程。為了方便橋墩高程放樣，在距水準(zhǔn)點(diǎn)較遠(yuǎn)的情況下，應(yīng)增設(shè)施工水準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)路線需要跨越較寬的河流時(shí)，需用跨河水準(zhǔn)測(cè)量特殊的觀測(cè)方法。圖中 A、B 為儀器站， C、D 為立尺點(diǎn)，要求跨河視線基本相等，岸上的視線AC、BD基

15、本上不小于 10m并相等。2. 網(wǎng)型設(shè)計(jì)高程控制網(wǎng)由 9個(gè)點(diǎn)組成。 S1，S2為已知水準(zhǔn)點(diǎn) 1-7 為選取未知點(diǎn)。 點(diǎn)位全部位于施工影響范圍外穩(wěn)定位置 , 周圍視野開闊無(wú)障礙物 , 。便于使用。本工程采用已有的二等水準(zhǔn)控制點(diǎn) S1 作為起算點(diǎn)。3高程控制規(guī)范水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)和測(cè)量精度（mm）水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)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(zhǔn)測(cè)量等級(jí)適用范圍跨河距離 m800<=S<=2000S<800跨河水準(zhǔn)測(cè)量二等三等網(wǎng)中水準(zhǔn)基點(diǎn)間聯(lián)測(cè)三等網(wǎng)的起算高程引測(cè)三等4. 高程控制網(wǎng)精度確定工程上對(duì)方樣橋墩頂面高程的要求是：

16、放樣兩相鄰橋墩頂面設(shè)計(jì)高程時(shí)高差的誤差不大于厘米，現(xiàn)已厘米作為橋梁工程高程放樣的精度要求來(lái)推算施工高程控制網(wǎng)的必要精度。設(shè) M為高程放樣點(diǎn)放樣后高程的總誤差，其中為控制點(diǎn)高程誤差引起的放樣點(diǎn)高程誤差，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=很顯然，將上式的二次項(xiàng)展開略去高次項(xiàng)，則有，M=（1+）若使上式中=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%，則有得=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200.4mm8mm，取兩倍中誤差為準(zhǔn)許誤差，則最弱點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)小于4mm。設(shè)計(jì)的橋梁高程控制網(wǎng)中最弱點(diǎn)距高程起算點(diǎn)的測(cè)段數(shù)不超過4，設(shè)每一段;.高差

17、測(cè)量的中誤差為，則最弱點(diǎn)高程中誤差為= ，可得=/=2mm由以上可確定該橋施工高程控制網(wǎng)應(yīng)按國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范中II等水準(zhǔn)測(cè)量的精度指標(biāo)（每公里高差中數(shù)偶然中誤差1mm）進(jìn)行觀測(cè)方案的設(shè)計(jì)和施測(cè)。根據(jù)計(jì)算的高程控制網(wǎng)每測(cè)段高差中誤差小于毫米，可確定按二等水準(zhǔn)觀測(cè)，儀器選用DS1水準(zhǔn)儀，觀測(cè)要求如下：等級(jí)視距 m前 后 視前 后 視基 輔 分基 輔 所視 線 離檢 測(cè) 間距差 m距 累 計(jì)劃差測(cè) 高 差地 面 最歇 點(diǎn) 之差 mmm之差 mm 低 高 度差 mmm二<=50<=1.0<=3.0<=0.5<=0.70.5<=1.0跨河水準(zhǔn)路線長(zhǎng)為 1400m左右，大于 800m，所以跨河水準(zhǔn)應(yīng)采用三等水準(zhǔn)測(cè)量，采用微傾螺旋法。觀測(cè)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(diǎn)數(shù)個(gè)2高程未知點(diǎn)數(shù)個(gè)7高差觀測(cè)數(shù)段9驗(yàn)后高程單位權(quán)中誤差mm最大高程中誤差mm1.51點(diǎn)名： 6最大高程相鄰點(diǎn)間誤差mm1.716 7點(diǎn)位誤差坐標(biāo)誤差誤差橢圓參數(shù)高程中誤點(diǎn)名M(mm) A(mm)B(mm)F( 度 分 )差 (mm)Mx(mm)My(mm)10.9221.2731.1540.9251.2761.5171.01點(diǎn)間誤差起點(diǎn)名終點(diǎn)名縱橫向誤差誤差橢圓參數(shù)高程點(diǎn)間橫向 (mm)M(mm) A(mm) B(m