工程測量在橋梁施工放樣中的應(yīng)用

1、畢業(yè)論文題 目：工程測量在橋梁施工放樣中的應(yīng)用前言 4第一章 橋梁工程概況 5 工程測量在橋梁施工放樣中的技術(shù)要求6工程測量在橋梁施工放樣中的應(yīng)用6橋梁施工中的已知高程放樣6橋梁施工中的極坐標(biāo)放樣6 施工放線中各種誤差的影響因素7平面控制網(wǎng)的測量精度等級要求7第三章 橋梁工程施工放樣方法與方向交匯9第一節(jié) 控制網(wǎng)點(diǎn)位中誤差與精度要求 9第二節(jié) 方向交匯法在施工放樣中的使用方法10第三節(jié) 實(shí)際施工測量中方向交匯法的具體應(yīng)用13第四章 總結(jié)14 1516本文敘述了工程測量的放樣方法在九江公路大橋施工中的應(yīng)用，通常使用的是極坐標(biāo)放樣法進(jìn)行放樣，其中施工放樣的精度又關(guān)系著橋梁施工的質(zhì)量和進(jìn)度。結(jié)合實(shí)踐

2、討論了各種方法的特點(diǎn)和適用環(huán)境，最后進(jìn)行了精度分析。橋梁放樣 精度分析 極坐標(biāo)法橋梁結(jié)構(gòu)形式不斷創(chuàng)新，施工現(xiàn)場復(fù)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、減少對現(xiàn)場施工的干擾，放樣點(diǎn)位之間不要有誤差積累，嚴(yán)格復(fù)核，加強(qiáng)放樣后的測量檢核。這就需要在極細(xì)分析對比各種測量放樣方法，進(jìn)行必要的精度分析后，選擇最佳方案，以取得事半功倍之效。福州至銀川高速公路（福銀高速）九江長江公路大橋在江西省境內(nèi)九江區(qū)段跨越長江，連接江西省九江市與湖北省黃梅縣。 本項(xiàng)目起點(diǎn)位于江西省南九高速公路七里湖路段（起點(diǎn)樁號 K8+800 ），從江西省九江市現(xiàn)有閻家碼頭上游約 1 公里處跨越長江，終點(diǎn)

3、接于湖北省黃梅縣黃小高速公路小池收費(fèi)站北側(cè)（終點(diǎn)樁號 K33+145.25 ），路線全長 25.14525 公里。本項(xiàng)目的建設(shè)對于構(gòu)筑國家高速公路干線網(wǎng)，完善江西、湖北兩省高速公路網(wǎng)，推動區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)區(qū)域的整體協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的作用。 九江長江大橋本合同段工程里程范圍為 K22+639 K24+844 ，合同段內(nèi)主要工程包括北岸跨湖北黃廣大堤 56+100+56m 變截面連續(xù)箱梁、北引橋 61 孔 30m 預(yù)制架設(shè)小箱梁、跨 105 國道 3 孔 40m 預(yù)制架設(shè)小箱梁及 39m 路基，合同工期為 30 個(gè)月。 第二章 工程測量在橋梁施工放樣中的技術(shù)要求第一節(jié) 工程測量在橋梁施工放樣中

4、的應(yīng)用 在橋梁工作實(shí)踐中，為了保證橋梁各部結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)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(jìn)度。近些年來，工程施工大多已采用項(xiàng)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(shí)意義。選擇合適的測量放樣方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹?fù)核習(xí)慣，建立嚴(yán)格的測量工作制度會取得事半功倍的效果。施工放樣須遵循先整體、后局部的原則，先放樣精度高的點(diǎn)，復(fù)核正確后，可以繼續(xù)放樣其他點(diǎn)，也可以利用先放樣的點(diǎn)，再放樣精度低一些的點(diǎn)。第二節(jié) 橋梁施工中的已知高

5、程放樣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(diǎn)位的放樣。前兩者的放樣基本上是平面點(diǎn)位放樣中的一部分，或就是其的另一種形式：兩個(gè)點(diǎn)確定一條線段。已知高程的放樣可以采用幾何水準(zhǔn)法，也可使用三角高程法，最好采用兩種方法互相復(fù)核。 第三節(jié) 橋梁施工中的極坐標(biāo)放樣法橋梁點(diǎn)位放樣常用的放樣方法有坐標(biāo)放樣法和極坐標(biāo)放樣法。極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣，就是置鏡一控制點(diǎn)，后視另一控制點(diǎn)，輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)或調(diào)整好方位角后輸入距離，即可放樣出預(yù)定點(diǎn)位，并采用置鏡另一控制點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，同時(shí)可實(shí)測相鄰兩工作線偏角和相鄰墩臺的交點(diǎn)距進(jìn)一步檢核。長度差值在 10mm 限差以內(nèi)，撥角檢測的橫向

6、偏差在 23mm 內(nèi)時(shí)可以為定位正確，其誤差可在鄰近放樣點(diǎn)內(nèi)作適當(dāng)調(diào)整。坐標(biāo)放樣法實(shí)際上是將計(jì)算公式固化到全站儀中，通過電子讀數(shù)，直接帶入公式計(jì)算得到坐標(biāo)。在實(shí)踐中，因放樣前不知點(diǎn)位和坐標(biāo)系在場地的走向，反而不如極坐標(biāo)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。全站儀既可以使用坐標(biāo)放樣法，也可以使用極坐標(biāo)放樣法，顯示的差異在于顯示模式的不同，但預(yù)先準(zhǔn)備的放樣數(shù)據(jù)是不一樣的，分別是坐標(biāo)和方位角（極角）加距離（極距）。這兩種方法可以使用全站儀進(jìn)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(jì)算器中預(yù)見編好的程序，一樣方便。第四節(jié) 施工放線

7、中各種誤差的影響因素 施工放線中還可運(yùn)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(diǎn)。特別是在不方便測距的情況下，如在水上施工中，水上目標(biāo)固定困難，測距不方便，此時(shí)用方向交會法定位就顯得方便快捷。 但與極坐標(biāo)法或坐標(biāo)法相比可以很明顯地看出后者在外業(yè)方面的優(yōu)點(diǎn)。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(biāo)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(gè)測站上所測設(shè)的各點(diǎn)，除后視定向誤差（即導(dǎo)線點(diǎn)本身的誤差、儀器安置誤差、后視瞄準(zhǔn)誤差等綜合影響的反映）外，各測點(diǎn)撥角和量距誤差都

8、是獨(dú)立的。也就是說，同一個(gè)測站所測設(shè)各點(diǎn)誤差不積累、不傳遞，即點(diǎn)與點(diǎn)之間的誤差是獨(dú)立的。此外，極坐標(biāo)法可以在導(dǎo)線點(diǎn)上直接放樣構(gòu)筑物中線點(diǎn)和構(gòu)筑物邊樁點(diǎn)，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(hù)樁的誤差、恢復(fù)樁的誤差、中樁測設(shè)誤差等的影響。第五節(jié) 平面控制網(wǎng)的測量精度等級要求利用極坐標(biāo)法或坐標(biāo)法進(jìn)行施工測量 , 可以解決了某些墩臺軸線護(hù)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(qiáng)度。同時(shí) , 這種方法還可以將整個(gè)大橋的所有墩位納入同一個(gè)整體網(wǎng)中 , 避免了個(gè)別墩位發(fā)生偏移的可能性 , 實(shí)踐表明 , 此方法是一種行之有效的施工測量方法。公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（

9、JTJ 041-200 ）的 條要求：橋墩中心線在橋軸線方向上的位置中誤差不應(yīng)大于± 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(gè)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測量 5000m的特大橋20005000m的特大橋10002000m的特大橋5001000m的特大橋<500m 的大、中橋平均邊長3km2km1km0.5km0.3km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

10、/150000 1/100000 1/40000 1/20000最弱邊邊長相對中誤差 1/120000 1/70000 1/40000 1/20000 1/10000測量精度高于放樣精度，在放樣后，需更換基站點(diǎn)和后視點(diǎn)對放樣點(diǎn)進(jìn)行測量，檢核放樣點(diǎn)位。第三章 橋梁工程施工放樣方法與方向交匯法第一節(jié) 控制網(wǎng)點(diǎn)位中誤差與精度要求極坐標(biāo)放樣法各個(gè)階段的誤差對放樣點(diǎn)位的影響值可以按如下方法分別計(jì)算（采用測角精度 2” ，測距精度 3mm +2ppm 的全站儀）：1、 控制網(wǎng)點(diǎn)位中誤差對放樣點(diǎn)位的影響值 m1 。設(shè)測站 A 的點(diǎn)位中誤差為 MXA 、 MYA 。若不考慮 MXA 、 MYA 的互協(xié)差，則其

11、對放樣點(diǎn)位的影響值為： 2、 用全站儀測設(shè)角度，主要誤差來源包括儀器的對中誤差 mr 和角度測設(shè)中誤差 m 。由于主要平面控制點(diǎn)一般采用強(qiáng)制對中，故對點(diǎn)精度可以取± 1.0mm ，加上角度測設(shè)中誤差 m 對放樣點(diǎn)位的影響，可按下式計(jì)算： 式中： ”: 以秒為單位的角度； m ：單位為秒； L ：為測站點(diǎn)到放樣的水平距離。3、 放樣距離 L 的測量誤差對放樣點(diǎn)位的影響值，通常采用全站儀的標(biāo)稱精度（bmm+amm ， 1ppm=1mm/km ）來計(jì)算距離放樣誤差對放樣點(diǎn)位的影響，具體計(jì)算公式如下： 式中： a- 固定誤差， mm ；b- 比例誤差系數(shù)，以 10-6 為單位或以ppm（百萬

12、分率）代替 10-6 ；L- 距離值， km 。當(dāng)空氣溫度測定精確到 1 ，大氣壓測量精確到 300Pa ，相對濕度測定精確到 20% ，則距離測量的精度可達(dá)到 3mm +2ppm ，因此取 a=3 ， b=2 代入式計(jì)算此項(xiàng)影響。綜上所分析，根據(jù)測量誤差傳播定律，放樣點(diǎn)的點(diǎn)位誤差可按下式計(jì)算： 由式可知放樣點(diǎn)離開測站點(diǎn)愈遠(yuǎn)，則放樣的誤差愈大，根據(jù)一般橋梁放樣最大邊長 700m 及最不利因素，可推算平面點(diǎn)位總誤差 m 總。m 總 =因此采用常見的測角精度 2” ，測距精度 3mm +2ppm 的全站儀按最不利因素考慮都可以滿足公路規(guī)范要求：橋墩中心線在橋軸線方向上的位置中誤差不應(yīng)大于±

13、; 15mm 。如需更高精度，可以提高測量控制網(wǎng)精度（減少測站的點(diǎn)位中誤差和提高起始邊的精度）和使用更高精度的測量儀器。在同樣測量設(shè)備和測量條件下，坐標(biāo)法與極坐標(biāo)法只是計(jì)算公式的差異，精度基本上與極坐標(biāo)法一致。第二節(jié) 方向交匯法在施工放樣中的使用方法兩點(diǎn)方向交會法的定位方法及精度作簡單的分析。假設(shè)現(xiàn)有兩已知點(diǎn) A 、 B ，須定位待定點(diǎn) C 。（如下圖圖1）C 點(diǎn)坐標(biāo)已知，先進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，用余切公式 ：圖2反算出 A 、 B 的值，或直接用坐標(biāo)反算公式，算出邊 AC 、 BC 的方位角。在外業(yè)實(shí)際操作中，在兩已知點(diǎn)同時(shí)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 、 B ，或?qū)⒔?jīng)緯儀撥至

14、邊 AC 、 BC 的方位角，此時(shí)兩經(jīng)緯儀視線的交點(diǎn)就是待定點(diǎn) C 。方向交會法的定位誤差與待定點(diǎn) C 相對于已知點(diǎn) A 、 B 的位置有關(guān)。根據(jù)計(jì)算待定點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算過程來分析定位精度，（從兩已知點(diǎn) A 、 B 及夾角 A 、 B 來計(jì)算待定點(diǎn) C 的坐標(biāo)，與已知待定點(diǎn) C 的坐標(biāo)反求出夾角 A 、 B 再在現(xiàn)場定出待定點(diǎn) C ，其計(jì)算原理與公式是一樣的。所以放樣與求待定點(diǎn)的精度求算是一樣的。）已知 AB 的邊長 S 及 A 、 B 的值，先求 AC 的長度 b 及坐標(biāo)方位角 AC, 然后按坐標(biāo)正算公式求 C 點(diǎn)的坐標(biāo)，即 圖3式中 b 、 AP不是直接觀測值，可由下式計(jì)算 圖4將（ b ）式

15、代入（ a ）式并對 A 、 B 取微分并轉(zhuǎn)為中誤差為 : 圖5 設(shè) m A=m B=m, 表示測角中誤差，待定點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為：（不考慮兩已知點(diǎn)的點(diǎn)位誤差） 圖6現(xiàn)在就上式分析待定點(diǎn)相對于已知點(diǎn)的位置不同時(shí)，交會待定點(diǎn)的精度變化情況。分兩種情況加以分析。第一種待定點(diǎn)在過 A 、 B 、 C 三點(diǎn)所作圓的圓周上，此時(shí)所有在圓周上交會點(diǎn)的交會角均相等，即點(diǎn)位中誤差公式中分母不變， mc 的大小只與分子有關(guān)，將其求導(dǎo)分析后得知，在 AB 已知邊 S 和測角中誤差 m 一定的條件下，當(dāng) A= B 時(shí)，交會角 C 90 °時(shí)， mc 最大；交會角 C 90 °時(shí)， mc 最??；交會角

16、 C=90 °時(shí)， C 點(diǎn)在圓周上的任何位置 mc 值都不變。第二種待定點(diǎn) C 在 AB 連線的垂直平分線上（即對稱交會），此時(shí) A= B ，進(jìn)行求導(dǎo)分析后，得 圖7當(dāng)滿足上式時(shí)，求得 mc 的值必將是最小值。求得 A= B=3 5 ° 15 52 ，即在交會角 C=109 ° 28 16 時(shí) mc 值最小，待定點(diǎn)在這個(gè)位置的精度最高。綜合兩種情況，交會點(diǎn)的位置最宜與選在與已知點(diǎn)構(gòu)成等腰三角形，且交會角要大于 90 °，最佳位置為 109 ° ; 當(dāng)交會角小于 90 °時(shí)，靠近已知點(diǎn)的位置較好，而不宜與已知點(diǎn)構(gòu)成等腰三角形。 第三節(jié)

17、實(shí)際施工測量中方向交匯法的具體應(yīng)用 以上分析的理論條件下的定位精度情況，在實(shí)際生產(chǎn)中，往往不能達(dá)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(shí)，分為兩種情況。一種是置鏡點(diǎn)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(diǎn)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(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在第一種情況下，交會角在 90 ° 150 °之間比較適宜，在這個(gè)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(yīng)該是可行的，但從交會定點(diǎn)實(shí)際操作

18、而言，交會角太大或太小，如為 150 °或 30 °時(shí)，因角度平緩或太尖，交會的示誤三角形可能異常，定點(diǎn)發(fā)生困難。因此交會角選在 60 ° 110 °之間比較適宜。在實(shí)際施工測量中，用方向交會法定位重要結(jié)構(gòu)位置時(shí)，一般用至少三個(gè)方向交會，以加強(qiáng)交會定位的可靠性，由于交會誤差的存在，在交會點(diǎn)處，會形成一個(gè)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(diǎn)，同時(shí)要反復(fù)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(dú)到優(yōu)勢，在有些情況下，還是有它的用武之地。、第四章 總結(jié)通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我在畢業(yè)之前對這兩年所學(xué)的測量理論知識和實(shí)踐技能進(jìn)行了一次全面的考核。雖然設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到諸多困難，但我還是在老師同學(xué)的幫助下完成了任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)使我認(rèn)識到自己在學(xué)習(xí)中的不足之處，這給我的學(xué)習(xí)生活中敲了警鐘，樹立了標(biāo)桿。不足是難免的，收獲也是有的。通過設(shè)計(jì)進(jìn)一步增強(qiáng)了我的動手能力，提高了我測量計(jì)算和施工放樣的能力，給我充分運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行聯(lián)系實(shí)際分析問題和解決問題提供了一個(gè)很好的平臺。橋梁結(jié)構(gòu)形式不斷創(chuàng)新，施工現(xiàn)場