高速铁路施工测量,项目9：桥涵施工测量,任务9.1 桥梁控制测量,思,考,桥梁控制测量在桥梁施工中起何作用?,桥梁施工测量的基本任务,根据设计文件，按照规定的精度，将图纸上设计的桥梁墩台位置标定于地面，据此指导施工，确保建成的桥梁在平面位置、高程位置和外形尺寸等方面均符合设计要求。,一、桥梁施工控制测量概述,桥梁平面控制测量目的：是测定桥轴线长度并据此进 行墩、台位置的的放样；同时，也可用于施工过程中的变 形监测.,1.桥梁控制测量任务：,建立桥梁的平面和高程控制,2.桥梁的平面控制测量的目的,3.桥梁平面控制的布设,对于跨越无水河道的直线小桥，桥轴线长度可以直接,测定墩、台位置也可直接利用桥轴线的两个控制点测设，无需建立平面控制。,对于水中不能直接测设的桥梁或水面较宽且有高墩、 大跨、深水基础或基础施工难度较大，梁部结构类型复 杂的特大桥和大桥，需要建立施工平面控制。,为了合理地拟定桥梁施工平面控制测量的布网方案和 观测方案，保证墩台中心的定位精度，必须预先估算桥轴 线长度测定的必要精度。,二、桥轴线长度精度估算,1. 钢筋混凝土简支梁,设墩台中心点位放样的极限误差为D（通常取D =10 mm），中误差为D / 2，则相邻二墩台中心的跨距中误差为:,设全桥共有N 跨，则桥轴线长度的中误差为,2. 钢板梁及短跨（l64 m）简支钢桁梁,考虑梁长制造误差和固定支座安装误差 的共同影响，单跨钢板梁和单跨简支钢桁梁的长度中误差为 ：,当桥梁为N 跨时，则桥轴线长度L的中误差为,3. 连续及长跨（l 64 m）简支钢桁梁,由 n 个节间构成的单联或单跨梁，设节间拼装的极限误差为l（通常取l =2mm），则由于梁体拼装误 差和固定支座安装误差的共同影响，每一联（跨）长度的中误差为,当桥梁为N 跨时，则桥轴线长度 L 的中误差为,某三联三跨连续梁桥，每跨支座间距离为128m，由长16m 的8个节间组成，每联24个节间，固定支座安装极限误差为7mm，试计算全桥桥轴线中误差。,解单联中误差为:,全桥桥轴线中误差为:,4.案例,三、桥梁平面控制测量等级,1.各等级GPS控制网的主要技术要求,四、桥梁平面控制测量技术要求,2.GPS控制网作业的基本技术要求,3.导线测量的主要技术要求,4.水平角观测的技术要求,注:当观测方向的垂直角度超过3。时，该方向的2C较差可按同一观测时间段内相邻测回进行比较。,5.光电测距的主要技术要求,注:1.测回是指照准目标一次，读数4次的过程。 2.表中为固定误差，b为比例误差系数，D为水平距离 (km)。,1.平面控制布网原则,在满足桥轴线长度测定和墩台中心定位精度的前提下，力求图形简单并具有足够的强度，以减少外业观测工作和内业计算工作。,五、桥梁施工平面控制测量,2.平面控制布设形式,根据桥梁的大小、精度要求和地形条件，桥梁施工平 面控制网的网形布设有以下几种形式：,双三角形 大地四边形,双大地四边形 加强型大地四边形,大地四边形加三角形,3.平面控制网布设的要点,（2）对于控制点的要求，除了图形刚强外，还要求地质条件稳定，视野开阔，便于交会墩位，其交会角不致太大或太小。,（1）选择控制点时，应尽可能使桥的轴线作为三角网的一个边，以利于提高桥轴线的精度。,如不可能，也应将桥轴线的两个端点纳入网内，以间接求算桥轴线长度，如大地四边形加三角形。,（3）在控制点上要埋设标石及刻有“十”字的金属中心 标志。,一般来说，在边、角精度互相匹配的条件下，边角网的精度较高。,如果兼作高程控制点使用，则中心标志宜做成顶部为半球状。,（4）控制网可采用测角网、测边网或边角网,采用测角网时宜测定两条基线;,测边网是测量所有的边长而不测角度；,边角网则是边长和角度都测;,（5）由于桥轴线长度及各个边长都是根据基线及角度推算的，为保证桥轴线有可靠的精度，基线精度要高于桥轴线精度23倍。,（6）由于桥梁三角网一般都是独立的，没有坐标及方向的约束条件，所以平差时都按自由网处理。,它所采用的坐标系，一般 是以桥轴线作为X轴，而桥轴线始端控制点的里程作为该点的X值。这样，桥梁墩台的设计里程即为该点的X坐标值，可以便于以后施工放样的数据计算。,如果采用测边网或边角网，由于边长是直接测定的， 所以不受或少受测角误差的影响，测边的精度与桥轴线 要求的精度相当即可。,（7）在施工时如因机具、材料等遮挡视线，无法利用 主网的点进行施工放样时，可以根据主网两个以上的点将 控制点加密。,加密点称为插点。插点的观测方法与主网相同，但 在平差计算时，主网上点的坐标不得变更。,用光电测距仪或全站仪测量平面控制网边长时，外界 环境件应符合下列要求：,注意减弱大气折光和旁折光的影响；,测线及两端的延线上，不得有任何其它发光物体或反,光的物体，以免引起反射信号混乱； 测站应设在电磁场影响的范围以外； 光电测距边的测回数及往返测次数，应符合规定。,光电测距边，必须加入气象、加乘常数、周期误差改正，然后化算为水平距离.,六、桥梁施工平面控制测量内业计算,1.施工平面控制网通常采用独立的坐标系：,（1）直线桥以桥轴线两控制桩中里程较小的一个为坐 标原点，以桥轴线按里程增加方向为 x 轴正向建立测量坐 标系；,（2)曲线桥一般以曲线起点ZH或始切线上的转点为坐标 原点，以始切线指向JD方向为x轴正向建立测量坐标系；也 可以桥轴线控制点为坐标系原点，以该点处曲线的切线方向 为x轴，以线路前进方向为x轴正向建立测量坐标系。,光电测距边，必须加入气象、加乘常数、周期误差改正，然后化算为水平距离。,(1)水平距离应归算至墩顶（或轨底）平均高程面上。 设仪器与棱镜横轴的平均高程为H1，墩顶（或轨底）的平均 高程为H2，地球平均曲率半径为R，则归算长度DH为：,2.边长改正,（2）距离归化至高斯投影平面上,设测边的地面实际长度为S，地面平均高程与所归化 高程面的高差为 ,则测边的地面实际长度归化到高斯 投影平面的长度,为,式中:R一一地球的平均曲率半径(取6371km) ;,一一两点平均横坐标值减去500km。,平差计算完成后，应对网中所有的几何条件（或附合 条件）进行检算，并计算单位权中误差、桥轴线及最弱边 边长中误差。 对于边角网或测边网，不应大于10 mm；,3.平差要求,对于以基线为基础的测角网，不应大于原估算的桥轴线及最弱边边长相对中误差。,七、桥梁施工高程控制测量的要求,（1）各水准点应沿桥轴线两侧以400m左右的间距均匀布设，并构成连续水准环。,（2）水准点应与相邻的线路水准点联测，以保证桥梁与相邻线路在高程位置上的正确衔接。,（3）水准测量的等级、精度、限差应符合相应的规定。,（4）为了便于施工放样，可根据实际需要在施工地点附近设立若干个施工水准点。,1.桥梁施工高程控制测量的要求,（5）施工水准点的高程必须定期检测。,(6)水准点应埋设标石,(7)水准测量的等级和精度应满足相关要求,(8)每公里水准测量高差中数的偶然中误差按下式计算：,2.高程控制测量的实施,（1）在桥址两岸布设一系列基本水准点和施工水准 点，用精密水准测量联测，组成桥梁高程控制网。,（2）从河的一岸测到另一岸时，由于过河距离较长， 用水准仪在水准尺上读数困难，而且前、后视距相差悬殊， 水准仪误差(视准轴不平行于水准管轴)、地球曲率及大气 折光的影响都会增加。,此时，可以采用过河水准测量的方法或光电测距三角 高程测量方法。,过河水准测量,过河水准测量用两台水准仪同时作对向观测，两岸 测站点和立尺点布置成如图所示的对称图形。 A、B为立尺点，C、D为测站点，要求AD与BC长度基 本相等，AC与BD长度基本相等且不小于10m。,用两台水准仪作同时对向观测，在C站先测本岸A点 尺上读数，得 a1，然后测对岸B点尺上读数24次，取其 平均值得b1 ，高差为h1=a1-b1 。,同时，在D站先测本岸B点尺上读数，得b2 ，然后测对岸A点尺上读数24次，取其平均值得a2 ，高差为h2=a2-b2 。,取h1和h2的平均值，即完成一个测回。一般进行4个 测回。,由于过河水准测量的视线长， 远尺读数困难，可以在水准尺上安 装一个能沿尺面上下移动的觇板（ 如图）。观测员指挥司尺员上下移 动觇板，使觇板中横线被水准仪横 丝平分，司尺员根据觇板中心孔在 水准尺上读数。,