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?，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. 橋軸線長度精度與橋梁墩臺(tái)定位精度的確定（1）橋軸線長度精度設(shè)計(jì)該大橋鋼梁長度為100m,而由5個(gè)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(duì)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(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(duì)中誤差為：md/D=D/2D =1/90032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)定來選擇施測(cè)的測(cè)邊網(wǎng)等級(jí)。三角網(wǎng)的等級(jí)測(cè)角中誤差（）橋軸線相對(duì)中誤差最弱邊相對(duì)中誤差基線相對(duì)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(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(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1.5cm2.0c

4、m。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； 為控制點(diǎn)誤差引起的點(diǎn)位誤差； 為放樣過程中所產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差則：式中：，將上式展開為級(jí)數(shù)，并略去高次項(xiàng)，則有： 若控制點(diǎn)誤差影響僅使總誤差增加1/10，上式括號(hào)中第二項(xiàng)應(yīng)為0.1，既得：由上式解出代入（）中得：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?，F(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

5、起算數(shù)據(jù)，由（）計(jì)算，要求。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應(yīng)達(dá)到的要求是。 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)mD5mD=（a+bD）級(jí)5mD10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邊長觀測(cè)數(shù)條21最大邊長m1542.89743最小邊長m224.35986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mm8.5052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(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)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( 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(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表測(cè)站照準(zhǔn)點(diǎn)方位角中誤差()邊長中誤差(mm)邊長相對(duì)中誤差A(yù)13.081/

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(diǎn)位誤差點(diǎn)名坐標(biāo)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(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(shè)計(jì)總結(jié)橋軸線相對(duì)邊長中

11、誤差1/ 76萬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1/90032,故橋軸線相對(duì)邊長中誤差滿足設(shè)計(jì)要求；控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差（最大點(diǎn)）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2mm4Dppm.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)=2. 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

12、（如果條件允許時(shí)，則遷站到另一控制點(diǎn)上同法測(cè)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

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(duì)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(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基本上不小于10m并相等。2.

14、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=2000Sm1，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

15、高程誤差應(yīng)小于，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。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)每一段高差測(cè)量的中誤差為mhi，則最弱點(diǎn)高程中誤差為MH最弱點(diǎn)=mhi4，可得mhi=MH最弱點(diǎn)/4=由以上可確定該橋施工高程控制網(wǎng)應(yīng)按國家水準(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m）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-+2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前后視距差m前后視距累計(jì)差m基輔分劃差mm基輔所測(cè)高差之差mm視線離地面最低高度m檢測(cè)間歇點(diǎn)之差mm二=50=1.0=

16、3.0=0.5=0.70.5=1.0 跨河水準(zhǔn)路線長為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mm1.7167點(diǎn)位誤差點(diǎn)名坐標(biāo)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(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)間誤差(mm)縱向(mm)橫向(mm)M(mm)A(mm)B(mm