橋梁施工控制測量講座課件

1、思考橋梁控制在橋梁施工中起何作用橋梁控制在橋梁施工中起何作用? ?一、橋梁施工測量的基本任務一、橋梁施工測量的基本任務 根據設計文件，按照規(guī)定的精度，將圖紙上設根據設計文件，按照規(guī)定的精度，將圖紙上設計的橋梁墩臺位置標定于地面，據此指導施工，確計的橋梁墩臺位置標定于地面，據此指導施工，確保建成的橋梁在平面位置、高程位置和外形尺寸等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計要求。方面均符合設計要求。二、橋梁施工控制測量概述二、橋梁施工控制測量概述 （1 1）測定橋軸線長度并據此進行墩、臺位置的放樣；）測定橋軸線長度并據此進行墩、臺位置的放樣； （2 2）用于施工過程中的變形監(jiān)測）

2、用于施工過程中的變形監(jiān)測. .1.1.橋梁控制測量任務：橋梁控制測量任務：建立橋梁的平面和高程控制建立橋梁的平面和高程控制2.2.橋梁的平面控制測量的目的橋梁的平面控制測量的目的3.3.橋梁平面控制的布設橋梁平面控制的布設 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，無需建立平面控制。位置也可直接利用橋軸線的兩個控制點測設，無需建立平面控制。 對于水中不能直接測設的橋梁或水面較寬且有高墩、大跨、深對于水中不能直接測設的橋梁或水面較寬且有高墩、大跨、深水基礎或基礎施工難度較大，梁部結構類型

3、復雜的特大橋和大橋，水基礎或基礎施工難度較大，梁部結構類型復雜的特大橋和大橋，需要建立施工平面控制。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方案和觀測方案，為了合理地擬定橋梁施工平面控制測量的布網方案和觀測方案，保證墩臺中心的定位精度，必須預先估算橋軸線長度測定的必要精度。保證墩臺中心的定位精度，必須預先估算橋軸線長度測定的必要精度。三、橋軸線長度精度估算三、橋軸線長度精度估算1. 1. 鋼筋混凝土簡支梁鋼筋混凝土簡支梁 NNmmDlL2=2=22=DDlm 設墩臺中心點位放樣的極限誤差為設墩臺中心點位放樣的極限誤差為D D（通常取（通常取D D =10 mm =10

4、mm），），中誤差為中誤差為D D / 2 / 2，則相鄰二墩臺中心的跨距中誤差為，則相鄰二墩臺中心的跨距中誤差為: :設全橋共有設全橋共有N N跨，則橋軸線長度的中誤差為跨，則橋軸線長度的中誤差為2. 2. 鋼板梁及短跨（鋼板梁及短跨（l l64 m64 m）簡支鋼桁梁）簡支鋼桁梁 考慮梁長制造誤差和固定支座安裝誤差考慮梁長制造誤差和固定支座安裝誤差 的共同影響，單跨的共同影響，單跨鋼板梁和單跨簡支鋼桁梁的長度中誤差為鋼板梁和單跨簡支鋼桁梁的長度中誤差為 ： 222+=21NlllLmmmm當橋梁為當橋梁為N N 跨時，則橋軸線長度跨時，則橋軸線長度L L的中誤差為的中誤差為22500021

5、+)(=mll3. 3. 連續(xù)及長跨（連續(xù)及長跨（l l 64 m64 m）簡支鋼桁梁）簡支鋼桁梁 由由 n n 個節(jié)間構成的單聯或單跨梁，設節(jié)間拼裝的極限誤差為個節(jié)間構成的單聯或單跨梁，設節(jié)間拼裝的極限誤差為l l（通常?。ㄍǔＨ l = =2mm2mm），則由于梁體拼裝誤差和固定支座安裝誤差），則由于梁體拼裝誤差和固定支座安裝誤差 的共同影響，每一聯（跨）長度的中誤差為：的共同影響，每一聯（跨）長度的中誤差為：2221llnm222+=21NlllLmmmm當橋梁為當橋梁為N N 跨時，則橋軸線長度跨時，則橋軸線長度 L L 的中誤差為的中誤差為 某三聯三跨連續(xù)梁橋，每跨支座間距離為某三

6、聯三跨連續(xù)梁橋，每跨支座間距離為128m128m，由長，由長16m 16m 的的8 8個節(jié)個節(jié)間組成，每聯間組成，每聯2424個節(jié)間，固定支座安裝極限誤差為個節(jié)間，固定支座安裝極限誤差為7mm7mm，試計算全，試計算全橋橋軸線中誤差。橋橋軸線中誤差。mm02.6=7+22421=+21=2222nmllmm43.10=3=+=22221llllLmmmmmN解單聯中誤差為解單聯中誤差為: :全橋橋軸線中誤差為全橋橋軸線中誤差為: :4.4.案例案例四、橋梁平面控制測量等級四、橋梁平面控制測量等級等等 級級公路路線控制測公路路線控制測量量橋梁橋位控制測橋梁橋位控制測量量隧道沿外控制測隧道沿外控制

7、測量量二等三角、一級二等三角、一級GPS5000m特大橋特大橋6000m特長隧特長隧道道三等三角、三等導線、二三等三角、三等導線、二級級GPS20005000m特大特大橋橋40006000m特長特長隧道隧道四等三角、四等導線、三四等三角、四等導線、三級級GPS10005000m特大特大橋橋20004000 m特特長隧道長隧道一級小三角、一級導線、一級小三角、一級導線、四級四級GPS高速公路、一級高速公路、一級公路公路5001000m特大特大橋橋10002000 m中中長隧道長隧道二級小三角、二級導線二級小三角、二級導線二級以下公路二級以下公路500m大中橋大中橋1000m隧道隧道三級導線三級導

8、線三級及三級以下三級及三級以下公路公路等級等級固定誤差固定誤差a（mm）比例誤差系數比例誤差系數b （mm/km)基線方位角基線方位角中誤差（中誤差（）約束點間的邊長相約束點間的邊長相對中誤差對中誤差約束平差后約束平差后最弱邊相對最弱邊相對中誤差中誤差一等一等510.91/5000001/250000二等二等511.31/2500001/180000三等三等511.71/1800001/100000四等四等5221/1000001/70000五等五等10221/700001/400001.1.各等級各等級GPSGPS控制網的主要技術要求控制網的主要技術要求五、橋梁平面控制測量技術要求五、橋梁平

9、面控制測量技術要求等級等級一一 等等二二 等等三三 等等四四 等等五五 等等接接 收收 機機 類類 型型雙頻雙頻雙頻雙頻雙頻雙頻雙頻或雙頻或單頻單頻雙頻或單頻雙頻或單頻儀器標稱精度儀器標稱精度10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+5ppm10mm+5ppm10mm+5ppm10mm+5ppm觀觀 測測 量量載波相位載波相位載波相位載波相位載波相位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)星數同時觀測有效衛(wèi)星數4 44 44 44 44 4衛(wèi)星高度角（衛(wèi)星高度角（）靜態(tài)靜態(tài)1515151515151515

10、1515有效觀測衛(wèi)星數有效觀測衛(wèi)星數靜態(tài)靜態(tài)5 55 54 44 44 4觀測時段數觀測時段數靜態(tài)靜態(tài)2 22 21 12 21 12 21 1觀測時段長度（觀測時段長度（minmin）靜態(tài)靜態(tài)1201209090606045454040數據采樣間隔（數據采樣間隔（s s）靜態(tài)靜態(tài)1010606010106060101060601010303010103030點位幾何圖形強度因子點位幾何圖形強度因子（PDOPPDOP）6 66 68 8101010102.GPS2.GPS控制網作業(yè)的基本技術要求控制網作業(yè)的基本技術要求測量等測量等級級附附(閉閉)合合導線導線邊數邊數每邊測距每邊測距中誤差中誤差

11、單位權中單位權中誤差誤差導線全長導線全長方位角閉方位角閉合差合差長度長度(km)(mm)()相對閉合相對閉合差差()三等三等189141.81/5203.6四等四等1212102.51/350005一級一級612145.01/1700010二級二級3.612118.01/11000163.3.導線測量的主要技術要求導線測量的主要技術要求4.4.水平角觀測的技術要求水平角觀測的技術要求測量等測量等級級經緯儀經緯儀型號型號光學測微器光學測微器兩次重合讀兩次重合讀數差數差()半測回歸半測回歸零差零差()同同-測回中測回中2C較差較差()同一方向同一方向各測回間各測回間較差較差()測回數測回數四等四等

12、DJ116964DJ2381396一級一級DJ21218122DJ624244二級二級DJ21218121DJ624243 注注: :當觀測方向的垂直角度超過當觀測方向的垂直角度超過3 3時，該方向的時，該方向的2C2C較差可按較差可按同一觀測時間段內相鄰測回進行比較。同一觀測時間段內相鄰測回進行比較。5.5.光電測距的主要技術要求光電測距的主要技術要求平面控平面控制網制網觀測次數觀測次數每邊測回數每邊測回數一測回一測回讀數讀數單程各測回單程各測回等級等級間較差間較差(mm)較差較差(mm)往返較差往返較差往往返返往往返返四等四等1122710一級一級l2710二級二級111217注注:1.:

13、1.測回是指照準目標一次，讀數測回是指照準目標一次，讀數4 4次的過程。次的過程。 2. 2.表中表中為固定誤差，為固定誤差，b b為比例誤差系數，為比例誤差系數，D D為水平距離為水平距離(km)(km)。1.1.平面控制布網原則平面控制布網原則 在滿足橋軸線長度測定和墩臺中心定位精度的前提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度，以減少外業(yè)觀測下，力求圖形簡單并具有足夠的強度，以減少外業(yè)觀測工作和內業(yè)計算工作。工作和內業(yè)計算工作。六、六、 橋梁施工平面控制測量橋梁施工平面控制測量 根據橋梁的大小、精度要求和地形條件，橋梁施工根據橋梁的大小、精度要求和地形

14、條件，橋梁施工平面控制網的網形布設有以下幾種形式：平面控制網的網形布設有以下幾種形式：2.2.平面控制布設形式平面控制布設形式 雙三角形雙三角形 大地四邊形大地四邊形 雙大地四邊形雙大地四邊形 加強型大地四邊形加強型大地四邊形大地四邊形加三角形大地四邊形加三角形3.3.平面控制網布設的要點平面控制網布設的要點 （2 2）對于控制點的要求，除了圖形剛強外，還要求地質條件穩(wěn)）對于控制點的要求，除了圖形剛強外，還要求地質條件穩(wěn)定，視野開闊，便于交會墩位，其交會角不致太大或太小。定，視野開闊，便于交會墩位，其交會角不致太大或太小。 （1 1）選擇控制點時，應盡可能使橋的軸線作為三角網的一個邊，）選擇控

15、制點時，應盡可能使橋的軸線作為三角網的一個邊，以利于提高橋軸線的精度。以利于提高橋軸線的精度。 如不可能，也應將橋軸線的兩個端點納入網內，以間接求算橋如不可能，也應將橋軸線的兩個端點納入網內，以間接求算橋軸線長度，軸線長度， 如大地四邊形加三角形如大地四邊形加三角形 。（3 3）在控制點上要埋設標石及刻有）在控制點上要埋設標石及刻有“十十”字的金屬中心標志字的金屬中心標志如果兼作高程控制點使用，則中心標志宜做成頂部為半球狀如果兼作高程控制點使用，則中心標志宜做成頂部為半球狀一般來說，在邊、角精度互相匹配的條件下，邊角網的精度較高。一般來說，在邊、角精度互相匹配的條件下，邊角網的精度較高。（4

16、4）控制網可采用測角網、測邊網或邊角網）控制網可采用測角網、測邊網或邊角網采用測角網時宜測定兩條基線采用測角網時宜測定兩條基線; ;測邊網是測量所有的邊長而不測角度；測邊網是測量所有的邊長而不測角度；邊角網則是邊長和角度都測邊角網則是邊長和角度都測; ; （5 5）由于橋軸線長度及各個邊長都是根據基線及角度推算的，為）由于橋軸線長度及各個邊長都是根據基線及角度推算的，為保證橋軸線有可靠的精度，基線精度要高于橋軸線精度保證橋軸線有可靠的精度，基線精度要高于橋軸線精度2 23 3倍。倍。 如果采用測邊網或邊角網，由于邊長是直接測定的，所以不受或如果采用測邊網或邊角網，由于邊長是直接測定的，所以不受

17、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即可。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即可。 （6 6）由于橋梁三角網一般都是獨立的，沒有坐標及方向的約束）由于橋梁三角網一般都是獨立的，沒有坐標及方向的約束條件，所以平差時都按自由網處理。條件，所以平差時都按自由網處理。 所采用的坐標系，所采用的坐標系，一般一般 是以橋軸線作為是以橋軸線作為X X軸，而橋軸線始端軸，而橋軸線始端控制點的里程作為該點的控制點的里程作為該點的X X值。這樣，橋梁墩臺的設計里程即為該值。這樣，橋梁墩臺的設計里程即為該點的點的X X坐標值，可以便于以后施工放樣的數據計算。坐標值，可以便于以后施

18、工放樣的數據計算。 （7 7）在施工時如因機具、材料等遮擋視線，無法利用主網的點）在施工時如因機具、材料等遮擋視線，無法利用主網的點進行施工放樣時，可以根據主網兩個以上的點將控制點加密。進行施工放樣時，可以根據主網兩個以上的點將控制點加密。 加密點稱為插點。插點的觀測方法與主網相同，但在平差計算時，加密點稱為插點。插點的觀測方法與主網相同，但在平差計算時，主網上點的坐標不得變更。主網上點的坐標不得變更。 （8 8）用光電測距儀或全站儀測量平面控制網邊長時，外界環(huán)境）用光電測距儀或全站儀測量平面控制網邊長時，外界環(huán)境 條件應符合下列要求：條件應符合下列要求： 注意減弱大氣折光和旁折光的影響；注意

19、減弱大氣折光和旁折光的影響；測站應設在電磁場影響的范圍以外；測站應設在電磁場影響的范圍以外；光電測距邊的測回數及往返測次數，應符合規(guī)定光電測距邊的測回數及往返測次數，應符合規(guī)定; ; 光電測距邊，必須加入氣象、加乘常數、周期誤差改正，然后化光電測距邊，必須加入氣象、加乘常數、周期誤差改正，然后化算為水平距離算為水平距離. . 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；免引起反射信號混亂；七、七、 橋梁施工平面控制測量內業(yè)計算橋梁施工平面控制測量內業(yè)計算1.1.施工平面控制網通常采用獨立的坐標系施工平面控制

20、網通常采用獨立的坐標系 （1 1）直線橋以橋軸線兩控制樁中里程較小的一個為坐標原點，）直線橋以橋軸線兩控制樁中里程較小的一個為坐標原點，以橋軸線按里程增加方向為以橋軸線按里程增加方向為 x x 軸正向建立測量坐標系；軸正向建立測量坐標系； （2)2)曲線橋一般以曲線起點曲線橋一般以曲線起點 ZH ZH 或始切線上的轉點為坐標原點，或始切線上的轉點為坐標原點，以始切線指向以始切線指向JDJD方向為方向為 x x 軸正向建立測量坐標系；也可以橋軸線控軸正向建立測量坐標系；也可以橋軸線控制點為坐標系原點，以該點處曲線的切線方向為制點為坐標系原點，以該點處曲線的切線方向為 x x 軸，以線路前進軸，以

21、線路前進方向為方向為 x x 軸正向建立測量坐標系。軸正向建立測量坐標系。 XB4#3#2#1#0#AY2#0#1#4#3#XAYBCDCD圖 6直線橋施工測量坐標系圖 6曲線橋施工測量坐標系 光電測距邊，必須加入氣象、加乘常數、周期誤差改正，然后光電測距邊，必須加入氣象、加乘常數、周期誤差改正，然后化算為水平距離化算為水平距離. . (1) (1)水平距離應歸算至墩頂（或軌底）平均高程面上。設儀器與水平距離應歸算至墩頂（或軌底）平均高程面上。設儀器與棱鏡橫軸的平均高程為棱鏡橫軸的平均高程為H H1 1，墩頂（或軌底）的平均高程為，墩頂（或軌底）的平均高程為H H2 2，地球，地球平均曲率半徑

22、為平均曲率半徑為R R，則歸算長度，則歸算長度D DH H為：為：）（RHHH121.DD2.2.邊長改正邊長改正 設測邊的地面實際長度為設測邊的地面實際長度為S S，地面平均高程與所歸化高程面，地面平均高程與所歸化高程面的高差為的高差為 ，則測邊的地面實際長度歸化到高斯投影平面的長，則測邊的地面實際長度歸化到高斯投影平面的長度為度為)R2/(YR/H1SS22m0式中式中:R:R一一地球的平均曲率半徑一一地球的平均曲率半徑( (取取6371km) ;6371km) ;一一兩點平均橫坐標值減去一一兩點平均橫坐標值減去500km500km。(2)(2)距離歸化至高斯投影平面上距離歸化至高斯投影平

23、面上 平差計算完成后，應對網中所有的幾何條件（或附合條件）進平差計算完成后，應對網中所有的幾何條件（或附合條件）進行檢算，并計算單位權中誤差、橋軸線及最弱邊邊長中誤差。行檢算，并計算單位權中誤差、橋軸線及最弱邊邊長中誤差。 對于邊角網或測邊網，不應大于對于邊角網或測邊網，不應大于10 mm10 mm；3.3.平差要求平差要求 對于以基線為基礎的測角網，不應大于原估算的橋軸線及最弱對于以基線為基礎的測角網，不應大于原估算的橋軸線及最弱邊邊長相對中誤差。邊邊長相對中誤差。八、橋梁施工高程控制測量八、橋梁施工高程控制測量 （1 1）各水準點應沿橋軸線兩側以）各水準點應沿橋軸線兩側以400 m400

24、m左右的間距均勻布設，左右的間距均勻布設， 并構成連續(xù)水準環(huán)。并構成連續(xù)水準環(huán)。 （2 2）水準點應與相鄰的線路水準點聯測，以保證橋梁與相鄰）水準點應與相鄰的線路水準點聯測，以保證橋梁與相鄰線路在高程位置上的正確銜接。線路在高程位置上的正確銜接。1.1.高程控制測量要求高程控制測量要求（3 3）水準測量的等級、精度、限差應符合相應的規(guī)定。）水準測量的等級、精度、限差應符合相應的規(guī)定。 （4 4）為了便于施工放樣，可根據實際需要在施工地點附近設）為了便于施工放樣，可根據實際需要在施工地點附近設立若干個施工水準點。立若干個施工水準點。水準測量的等級和精度應滿足相關要求水準測量的等級和精度應滿足相關

25、要求每公里水準測量高差中數的偶然中誤差按下式計算：每公里水準測量高差中數的偶然中誤差按下式計算：mRn41（5 5）施工水準點的高程必須定期檢測。）施工水準點的高程必須定期檢測。 （2 2）從河的一岸測到另一岸時，由于過河距離較長，用水準儀）從河的一岸測到另一岸時，由于過河距離較長，用水準儀 在水準尺上讀數困難，而且前、后視距相差懸殊，水準儀誤差在水準尺上讀數困難，而且前、后視距相差懸殊，水準儀誤差( (視視 準軸不平行于水準管軸準軸不平行于水準管軸) )、地球曲率及大氣折光的影響都會增加。、地球曲率及大氣折光的影響都會增加。 此時，可以采用過河水準測量的方法或光電測距三角高程測量此時，可以采用過河水準測量的方法或光電測距三角高程測量方法。方法