工程測量課程設(shè)計----橋梁設(shè)計

1、<p><b>　　1.課程設(shè)計要求</b></p><p>　　以礦大北門的橋為原型，假定北門河流寬1.4km，修建一條跨河大橋，橋梁軸線位置自定。要求設(shè)計橋梁平面、高程控制網(wǎng)；確定控制網(wǎng)必要精度、設(shè)計橋梁平面、高程控制網(wǎng)并優(yōu)化，制定控制網(wǎng)觀測、橋墩放樣方案。通過本課程設(shè)計掌握橋梁控制網(wǎng)設(shè)計原則、方法。</p><p>　　2.建橋場地及周邊環(huán)境簡介<

2、;/p><p>　　圖2-1 北門河的Google Earth 影像</p><p>　　本橋為跨河大橋，跨越鏡湖大河，河寬1.4千米，環(huán)繞學(xué)校，區(qū)域流向為從西至東。從Google Earth 圖片上我們可以發(fā)現(xiàn)，沿河周圍場地開闊，方便選址。同時通過根據(jù)實地勘查，作者將橋址選在中國礦業(yè)大學(xué)北校門與煤炭工業(yè)科技館之間，交通方便，施工無阻礙。</p><p>　　3.設(shè)計

3、規(guī)范及要求 </p><p><b>　　3.1設(shè)計相關(guān)規(guī)范</b></p><p>　　1.《工程測量規(guī)范》（GB50026－2007）；</p><p>　　2.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）；</p><p>　　3.《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ071-9）；</p>&l

4、t;p>　　4.《國家一二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》(GB12897-91)</p><p>　　5.《公路勘測規(guī)范》(JTJ061-99)</p><p>　　6.《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB/18314-2009)</p><p>　　3.2 相關(guān)精度要求 </p><p>　　橋梁施工平面控制網(wǎng)的建立，應(yīng)符合下列規(guī)定：</

5、p><p>　　1 橋梁施工平面控制網(wǎng)，宜布設(shè)成自由網(wǎng)，并根據(jù)線路測量控制點(diǎn)定位。</p><p>　　2 控制網(wǎng)可采用GPS 網(wǎng)、三角形網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)等形式。</p><p>　　3 控制網(wǎng)的邊長，宜為主橋軸線長度的0．5-1．5 倍。</p><p>　　4 當(dāng)控制網(wǎng)跨越江河時，每岸不少于3 點(diǎn)，其中軸線上每岸宜布設(shè)2 點(diǎn)。</p>

6、<p>　　表3-1 平面控制測量等級 </p><p>　　表3-2 橋梁施工控制網(wǎng)等級的選擇 </p><p>　　注：1 為橋的總長 </p><p>　　2 l 為跨越的寬度指橋梁所跨越的江、河、峽谷的寬度。</p><p>　　表3-3 水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求</p

7、><p>　　注：1.成帶節(jié)點(diǎn)的水準(zhǔn)網(wǎng)時，節(jié)點(diǎn)之間或節(jié)點(diǎn)與已知點(diǎn)之間的路線長度，不應(yīng)大于表中規(guī)定的0.7倍。</p><p>　　2.L為往返段附合或閉合環(huán)的水準(zhǔn)路線長度，km。n為測站數(shù)。</p><p>　　4. 橋梁控制網(wǎng)設(shè)計原則及方法</p><p>　　4.1橋梁控制網(wǎng)設(shè)計原則</p><p>　　滿足施工放樣精

8、度要求，控制點(diǎn)密度適當(dāng)，圖形結(jié)構(gòu)良好的施工控制網(wǎng)更是必不可少，而且施工控制網(wǎng)的布設(shè)形式和精度等級更直接影響橋墩放樣點(diǎn)位的精度，從而更構(gòu)成了橋梁建設(shè)成敗的一個關(guān)鍵因素。因此如何更科學(xué)地設(shè)計與布設(shè)一個既經(jīng)濟(jì)又合理的橋梁施工控制網(wǎng)顯得極為重要。</p><p>　　4.2橋梁控制網(wǎng)設(shè)計方法</p><p>　　一般的中小型橋梁、高速公路互通、城市立交橋、高架橋和跨越山谷的高架橋等，通常采用一級導(dǎo)

9、線網(wǎng)，或在四等導(dǎo)線控制下加密一級導(dǎo)線。通過在導(dǎo)線點(diǎn)的基礎(chǔ)上增設(shè)施工控制點(diǎn)，構(gòu)成簡單的四邊形網(wǎng)，并加測四邊形兩對角線從而提高圖形強(qiáng)度，再按一級三角網(wǎng)施測要求測量平差后即可滿足施工放樣的需要。對于大型型橋梁，橋梁控制網(wǎng)的精度需要作具體分析，目前大型橋梁施工控制網(wǎng)建立方法主要有兩種，傳統(tǒng)的三角網(wǎng)和利用GPS技術(shù)建立的控制網(wǎng)法，這兩種方法各有特色。</p><p>　　4.2.1 傳統(tǒng)的三角網(wǎng)布設(shè)方法</p>

10、;<p>　　三角建網(wǎng)方法有很多優(yōu)越性，觀測量直觀可靠、數(shù)據(jù)處理方法簡單、有一套成熟的建網(wǎng)技術(shù)和觀測程序、測量精度容易控制、工地經(jīng)驗多等，但該方法作業(yè)作業(yè)速度慢，周期長，人員因素和工作效率是傳統(tǒng)三角網(wǎng)的致命弱點(diǎn)。并且，大型橋梁跨河或跨江，對氣象的條件要求較高，因此客觀上在精度滿足需要的情況下應(yīng)該盡量避免使用該方法。</p><p>　　4.2.2 GPS網(wǎng)布設(shè)方法</p><p

11、>　　GPS網(wǎng)建立的勞動強(qiáng)度低、優(yōu)化設(shè)計控制網(wǎng)的幾何圖形以及降低觀測中氣象條件的要求等方面具有明顯的優(yōu)勢，并且可以在較短時間內(nèi)以較少的人力消耗來完成外爺觀測工作，基本上不受天氣條件限制，內(nèi)外業(yè)緊密結(jié)合，可以迅速提交測量成果。但是該方法受衛(wèi)星條件的和精度的限制，部分地方衛(wèi)星信號弱該方法就難以使用，并且，部分工程對精度有特殊要求，該方法不能滿足。</p><p>　　4.3 橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)的特殊要求<

12、;/p><p>　　橋梁控制網(wǎng)布網(wǎng)時除了考慮有利的網(wǎng)形以及一般工程控制網(wǎng)的基本要求以外，還需注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　( 1) 為了使控制網(wǎng)與橋軸線聯(lián)系起來，應(yīng)在河流兩岸的橋軸線上各設(shè)立一個控制點(diǎn)，即將橋軸線作為控制網(wǎng)的一條邊，控制點(diǎn)與橋臺設(shè)計位置不應(yīng)太遠(yuǎn)，以方便橋墩臺的測設(shè)及保證兩橋墩臺間距離的精度要求。同時，測設(shè)橋墩臺時，盡量在橋軸線上的控制點(diǎn)上安置儀器進(jìn)行測量，以減少垂直予橋軸

13、線方向的誤差。</p><p>　　( 2) 橋梁三角網(wǎng)的邊長與河寬有關(guān)，一般在0.5—1.5倍河寬范圍內(nèi)變動。由于三角網(wǎng)邊長較短，一般直接丈量三角網(wǎng)的邊長作為基線。為了提高三角網(wǎng)韻精度，使其有較多的檢核條件，通常丈量兩條基線，兩岸各設(shè)一條。如因地形限制也可將兩條基線布設(shè)在同一岸上，基線長度一般約等于兩橋臺間距離(或河寬)的0.7倍。另外，當(dāng)?shù)匦螚l件許可時，應(yīng)使基線長度為基線尺長的整數(shù)倍，這樣可以避免用短尺丈量余

14、長。此外，宜在基線上多設(shè)幾個節(jié)點(diǎn)，埋設(shè)標(biāo)石，便于交會近岸橋墩。以上為用因瓦基線尺丈量基線的情況。如果采用電子全站儀測量，基線的布置就非常靈活。</p><p>　　( 3) 根據(jù)橋軸線的不同精度要求，確定控制網(wǎng)的測邊、測角精度，并進(jìn)而確定選用合適精度的測量儀器、測回數(shù)及讀數(shù)精度。</p><p>　　( 4) 對三角網(wǎng)而言，由于平差計算時只改正角度而不改正基線，即基線的誤差與角度的誤差相比

15、可以忽略不計。所以為了保證橋軸線有足夠的精度，基線的精度要比軸線的精度高出2—3倍。對邊角網(wǎng)和測邊網(wǎng)而言，由于測定的邊長不受角度影響而產(chǎn)生誤差積累，測邊的精度要求不象基線要求的那么高，只要相當(dāng)于橋軸線的精度即可。</p><p>　　( 5) 在大型橋梁建設(shè)中，由于工期較長，為了保證在施工過程中尺長標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，一般都應(yīng)在施工現(xiàn)場建立比尺長，以便于及時對測距工具進(jìn)行檢查核準(zhǔn)。</p><p>

16、;　　( 6) 布網(wǎng)時應(yīng)對橋軸線精度、墩臺測設(shè)、圖形強(qiáng)度、點(diǎn)位保存、施工方便等因素進(jìn)行綜合分析考慮。施工時，由于考慮不周或其他原因，控制點(diǎn)位不能滿足測設(shè)要求，而不得不對控制網(wǎng)進(jìn)行加密的情況，在橋梁工程建設(shè)中也時有發(fā)生。因此，在橋梁控制網(wǎng)布網(wǎng)時，必須充分考慮這些特殊要求。</p><p>　　5．橋梁施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　5.1工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計的分類</p>

17、;<p>　　對橋梁施工平面控制網(wǎng)的基本要求是:1、精確性；2、可靠性；3、經(jīng)濟(jì)性；4、可檢測性。根據(jù)這些基本要求, 通常把施工平面控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計分成四類設(shè)計, 稱為零, 一、二、三類設(shè)計。四類設(shè)計是根據(jù)參數(shù)法平差原理, 以哪些作為已知參數(shù), 以哪些作為未知參數(shù)來劃分的。參數(shù)法平差的數(shù)學(xué)模型為</p><p>　　上式中與精度估算有關(guān)的參數(shù)為、 (或)、（或）, 為圖形矩陣, 決定于設(shè)計網(wǎng)形。為

18、觀測值的權(quán)矩陣, 決定于觀測綱要。為未知數(shù)的協(xié)因數(shù)陣, 如果把作為已知參數(shù), 則（或）稱為準(zhǔn)則矩陣, 即控制網(wǎng)所預(yù)定的全面的精度要求, 一般情況下對控制網(wǎng)的精度要求僅限于準(zhǔn)則矩陣中的主要元素, 稱為純量精度標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　這些標(biāo)準(zhǔn)有:</b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)--以的跡為最??；</p><p>　　D標(biāo)準(zhǔn)一以的行列式

19、值為最小；</p><p>　　E標(biāo)準(zhǔn)一以的最大特征值為最小。</p><p>　　設(shè)計階段的劃分見表1. </p><p>　　表5-1 工程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的分類</p><p><b>　　字典</b></p><p>　　零類設(shè)計（ZOD）為基

20、準(zhǔn)設(shè)計，是在網(wǎng)形與觀測精度一定的情況下，坐標(biāo)系和基準(zhǔn)（已知點(diǎn)、已知方位角）的選取和確定問題。坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣與網(wǎng)的基準(zhǔn)有關(guān)。</p><p>　　5.2工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計的任務(wù)</p><p>　　網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計是一個迭代求解過程，它包括以下內(nèi)容：（1）提出設(shè)計任務(wù)；（2）制定設(shè)計方案；（3）進(jìn)行方案評價；（4）進(jìn)行方案優(yōu)化。</p><p>　　設(shè)計任務(wù)由測量人員

21、與應(yīng)用單位共同擬訂。通常是后者提出要求，測量人員將這些要求具體化。每一個優(yōu)化任務(wù)指標(biāo)都必須表示為數(shù)值上的要求。例如對于控制大面積的測圖控制網(wǎng)，需提出單位面積上應(yīng)布設(shè)的控制點(diǎn)點(diǎn)數(shù)和最弱點(diǎn)，最弱邊的精度；而對于施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)，通常要求在某些方向上具有較高的精度，而點(diǎn)的分布則需根據(jù)工程要求和地質(zhì)、通視等條件來考慮。</p><p>　　設(shè)計方案包括網(wǎng)的圖形和觀測方案，觀測方案系指每個點(diǎn)上所有可能的觀測，它是通過

22、室內(nèi)設(shè)計和野外踏勘制定的，制定時需要考慮參加的人員、使用的儀器以及測量的時間，需做經(jīng)濟(jì)核算，總經(jīng)費(fèi)不能超過與業(yè)主單位所達(dá)成的總經(jīng)費(fèi)。</p><p>　　網(wǎng)的方案評價按精度和可靠性準(zhǔn)則進(jìn)行，還應(yīng)考慮費(fèi)用和靈敏度。對于經(jīng)費(fèi)較高的網(wǎng)應(yīng)從多方面進(jìn)行評價。方案優(yōu)化主要是對網(wǎng)的設(shè)計進(jìn)行修改，以期得到一個接近理想的優(yōu)化</p><p>　　5.3橋梁施工控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與處理</p>&

23、lt;p>　　以三環(huán)路跨河大橋通過在橋梁上布設(shè)控制網(wǎng)，采集數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的處理，來對控制網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。對數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理采用了相應(yīng)的軟件——控制網(wǎng)優(yōu)化與平差。</p><p>　　5.4優(yōu)化設(shè)計軟件的介紹及處理的過程</p><p>　　本次數(shù)據(jù)處理采用的是控制測量優(yōu)化設(shè)計與平差2.13版,該軟件可根據(jù)控制網(wǎng)的觀測精度及網(wǎng)形，全面評定網(wǎng)的精度。</p>&l

24、t;p>　　本軟件有以下功能和特點(diǎn)：</p><p>　?、賰?yōu)化設(shè)計：根據(jù)控制網(wǎng)的觀測精度與網(wǎng)形，全面評定網(wǎng)的精度。除了采用直接輸入模擬數(shù)據(jù)的方式外，可在本軟件或CAD圖形中設(shè)計控制網(wǎng)，讀入程序后不需輸入其他任何模擬數(shù)據(jù)即可全面評定網(wǎng)的精度。</p><p>　　②概算：自動完成各方向的曲率改正及邊長的高程歸化與投影改化。</p><p>　　③平差計算：采用

25、全表格化地輸入，數(shù)據(jù)與圖形同步更新。合理的設(shè)計使得數(shù)據(jù)輸入十分簡單直觀。而且除了輸入起算數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)，不需輸入任何額外的數(shù)據(jù)或遵循任何特定之規(guī)則。</p><p>　?、艹晒问剑撼颂峁┠J(rèn)的成果表格形式外，還支持用戶自定義表格樣式，適應(yīng)不同的需要。</p><p>　?、莩晒拇蛴∨c輸出：除了軟件本身直接支持顯示、打印外，表格還可輸出到WORD,控制網(wǎng)圖及展開圖可輸出到AutoCAD

26、或其他成圖系統(tǒng)。</p><p>　?、迣崟r幫助：在任何時候都會提示當(dāng)前的操作方法，并對當(dāng)前所輸入的數(shù)據(jù)提供詳細(xì)的錯誤報告。使數(shù)據(jù)輸入得心應(yīng)手。</p><p>　?、咻o助計算：高斯投影正反算、坐標(biāo)換算、方向與邊長該化、平差坐標(biāo)正反算、各種交會、面積計算等。支持保持、打印、輸出到WORD。</p><p>　　6. 橋梁施工平面控制網(wǎng)精度設(shè)計概述</p>

27、<p>　　橋梁施工平面控制網(wǎng)必要精度的設(shè)計，通常有三種方法：①按橋型橋式（上部結(jié)構(gòu)）；②按橋墩（臺）（下部結(jié)構(gòu)）定位放樣容許限差的設(shè)計方法；③按橋長的設(shè)計方法。現(xiàn)行《新建鐵路工程測量規(guī)范》同時給出了按橋型橋式和按墩（臺）定位精度兩種設(shè)計方法，而現(xiàn)行《公路勘測規(guī)范》則主要按橋長規(guī)定平面控制網(wǎng)的精度等級，這三種方法各有利弊。</p><p>　　6.1按橋型橋式確定橋軸線邊的必要精度</p>

28、;<p>　　橋梁施工控制網(wǎng)的精度與橋式、橋型等因素密切相關(guān)。可以從保證橋梁精確架設(shè)的角度出發(fā)，根據(jù)具體橋梁的橋式橋型估算橋軸線的中誤差，進(jìn)而確定施工控制網(wǎng)必須達(dá)到的精度。橋梁的架設(shè)誤差主要包括梁長制造誤差（當(dāng)為鋼桁梁時，包括節(jié)間拼裝誤差）和梁體安裝誤差（即固定支座安裝誤差）兩大部分。設(shè)全橋共由跨組成△d1、△d2、L、△dN，每一跨的梁長制造誤差分別為，支座安裝誤差為 ，則根據(jù)誤差傳播定律，橋軸線長度的極限誤差為：<

29、;/p><p>　　若全橋為等跨 (聯(lián)) 橋梁時，則公式 (1) 可簡寫成：</p><p>　　取兩倍中誤差作為極限誤差，則可由公式 (1) 和(2) 計算出橋軸線長度的中誤差：</p><p>　　公式（3）就是現(xiàn)行《新建鐵路工程測量規(guī)范》中按橋型橋式估算橋軸線長度精度時所依據(jù)的基本公式。為了使施工控制誤差不致于影響工程質(zhì)量，取控制測量誤差為橋梁架設(shè)誤差的 1/，則

30、施工平面控制網(wǎng)中橋軸線邊的必要精度應(yīng)按公式（4）估算：</p><p>　　式中，ms 為控制網(wǎng)中橋軸線邊的中誤差，S 為控制網(wǎng)中橋軸線邊的邊長。</p><p>　　6.2按墩（臺）定位確定控制網(wǎng)的必要精度</p><p>　　還可以從施工中放樣精度要求最高的幾何位置中心的容許誤差來分析橋梁控制網(wǎng)必要的精度。設(shè)放樣精度要求最高的幾何位置中心的平面容許誤差為M，根據(jù)

31、橋梁控制網(wǎng)點(diǎn)位誤差對放樣點(diǎn)位精度不發(fā)生顯著影響的原則， 取總誤差的0.4倍作為控制點(diǎn)引起誤差的限值， 即控制點(diǎn)坐標(biāo)容許誤差為mx(或my)≤0.4M，由此計算出控制網(wǎng)最弱邊的邊長中誤差和最弱邊的相對中誤差。</p><p><b>　　按 兩邊求微分得</b></p><p><b>　　按誤差傳播定律有</b></p><p

32、><b>　　將代入，得</b></p><p>　　施工平面控制網(wǎng)中最弱點(diǎn)的坐標(biāo)中誤差及最弱邊的邊長中誤差應(yīng)按公式 (5) 估算</p><p>　　式中 M—— 施工中放樣精度要求最高的幾何位置中心的容許誤差 (mm)。</p><p>　　對一般橋梁而言，根據(jù)《鐵路橋涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》 TB 10415 －2003的規(guī)定： 混

33、凝土墩臺前后、左右邊緣距設(shè)計中心線尺寸的允許偏差為±20mm， 代入公式(5)即得一般橋梁工程的施工平面控制網(wǎng)中最弱點(diǎn)的坐標(biāo)中誤差不應(yīng)大于 8mm，最弱邊的邊長中誤差不應(yīng)大于11mm。據(jù)此，現(xiàn)行《新建鐵路工程測量規(guī)范》中規(guī)定為10 mm。對于斜拉橋，放樣精度要求最高的是索塔中心平面位置和斜拉索套管后錨點(diǎn)的幾何位置。根據(jù)有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，它們的容許偏差均為±5mm，代入公式 (5)后得到：施工平面控制網(wǎng)中，最弱點(diǎn)的坐標(biāo)中

34、誤差不應(yīng)大于2mm；最弱邊的邊長中誤差不應(yīng)大于 3mm?？紤]到這兩項定位均可在主塔墩施工后按相對定位的方法來實施，可分別放寬至3 mm和4mm。假定大型橋梁建筑物平面位置偏離軸線的最小限差為± 10mm，按“施工總誤差等于控制測量誤差、施工放樣誤差、施工誤差和加密誤差之總和”的原則推算出控制網(wǎng)中最弱點(diǎn)的點(diǎn)位精度不應(yīng)低于±5mm；采用該假設(shè)，按式(5)計算的點(diǎn)位中誤差容許值為±5.5 mm。</p>

35、;<p>　　6.3按橋長確定橋軸線邊的必要精度</p><p>　　根據(jù)《公路勘測規(guī)范》 （JTG C10- 2007）的規(guī)定，按橋長確定橋梁施工平面控制網(wǎng)必要精度的具體要求見下表。</p><p>　　表6-1 按橋長確定橋梁施工平面控制網(wǎng)的必要精度</p><p>　　6.4平面控制網(wǎng)精度確定方法</p><p>　　跨河

36、（海）主橋施工平面控制網(wǎng)的必要精度，宜根據(jù)建網(wǎng)方法選擇不同的必要精度表示形式。</p><p>　?、俨捎萌菧y量技術(shù)建網(wǎng)時，宜用橋軸線和最弱邊的邊長相對中誤差表示，也可用邊長中誤差或坐標(biāo)中誤差表示。</p><p>　?、诓捎肎PS 技術(shù)建網(wǎng)時，當(dāng)跨河（海）距離不大于3 km時，宜按橋墩放樣確定其必要精度，并以控制點(diǎn)坐標(biāo)中誤差、點(diǎn)位中誤差、或邊長中誤差給出；當(dāng)跨海距離大于3 km時，宜以

37、3km估算的邊長相對中誤差為參考標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實際跨海距離依比例推算必要精度，并以坐標(biāo)中誤差或邊長中誤差表示。</p><p>　　7.“北門橋”平面控制網(wǎng)設(shè)計</p><p>　　7.1“北門橋”工程概況</p><p>　　北門大橋位于江蘇省徐州市中國礦業(yè)大學(xué)校內(nèi)，跨度1.4km，假設(shè)全長2km。設(shè)計為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，全長2km左右。</p>&

38、lt;p>　　7.2“北門橋”平面控制網(wǎng)建網(wǎng)方法選擇</p><p>　　布設(shè)橋梁控制網(wǎng)傳統(tǒng)的方法是測角網(wǎng)，這種方法只測三角形的內(nèi)角和一條或兩條基線，測角網(wǎng)有利于控制橫向誤差。由于光電測距儀和全站儀的普及，使距離測量極為方便，因而布設(shè)測邊網(wǎng)和邊角網(wǎng)成為可能。根據(jù)精度分析,測角網(wǎng)(三角網(wǎng)) 有利于控制方位誤差, 即橫向誤差,而測邊網(wǎng)有利于控制尺寸誤差,即縱向誤差,在建立控制網(wǎng)時為了充分發(fā)揮測角網(wǎng)和測邊網(wǎng)的這些

39、特點(diǎn), 布設(shè)同時測角和測邊的控制網(wǎng)，即邊角網(wǎng)。因此，“北門橋”平面控制網(wǎng)建網(wǎng)方法選用邊角網(wǎng)，等級為四等控制網(wǎng)。</p><p>　　7.3“北門橋”平面控制網(wǎng)網(wǎng)形設(shè)計</p><p>　　7.3.1 控制網(wǎng)圖形介紹</p><p>　　橋梁施工平面控制網(wǎng)圖形常見的有圖1所示的5種,其中1-2為橋軸線。</p><p>　　圖1（a）為菱形網(wǎng)

40、,適合于江中有島的情形 ,圖1（b）（c）為雙三角形網(wǎng)和單大地四邊形網(wǎng),主要用于大、中橋的控制,圖1（d）（e）為大地四邊形加三角形網(wǎng)和雙大地四邊形網(wǎng),主要用于大橋和特大橋的控制。</p><p>　　7.3.2 平面控制網(wǎng)圖形設(shè)計</p><p>　　由于北門大橋的寬已經(jīng)達(dá)到1.4km，算得上是大橋的一類，所以選擇雙大地四邊形網(wǎng)，初步設(shè)計的網(wǎng)形如下：</p><p&g

41、t;　　注：A1、A2為已知點(diǎn)，03、04所在的直線為橋的軸線。</p><p>　　7.3.2.1 控制網(wǎng)圖形設(shè)計步驟</p><p>　　本設(shè)計采用直接利用軟件來設(shè)計控制網(wǎng)。其步驟為：</p><p>　　設(shè)置計算方案-->輸入已知數(shù)據(jù)-->在圖形中繪制所有未知點(diǎn)-->輸入觀測數(shù)據(jù)-->計算-->如果精度超限則在圖形中移動點(diǎn)位或增

42、刪觀測數(shù)據(jù)直至合理。</p><p>　　設(shè)置計算方案時必須選擇“優(yōu)化設(shè)計”、圖數(shù)更新方式必須選“圖更新數(shù)”。</p><p>　　已知數(shù)據(jù)的輸入可以只輸入點(diǎn)名然后從控制點(diǎn)數(shù)據(jù)文件中讀入，也可以直接在表中進(jìn)行輸入，本次設(shè)計方案采用的是直接數(shù)據(jù)輸入。</p><p>　　在圖形中點(diǎn)擊“添加未知點(diǎn)”命令繪制出所有未知點(diǎn)。輸入觀測數(shù)據(jù)。只需在擬觀進(jìn)行測的數(shù)據(jù)中填入任意數(shù)據(jù)

43、，該數(shù)據(jù)就會由圖形更新為與圖形相適應(yīng)的數(shù)據(jù)。不需手工量取模擬數(shù)據(jù)。</p><p>　　點(diǎn)擊“計算”，然后看觀測成果表就可以了，如果超限，則可以通過通過移動未知點(diǎn)來進(jìn)行調(diào)整，直到在限差范圍內(nèi)。</p><p>　　7.3.2.2 控制網(wǎng)圖形數(shù)據(jù)成果</p><p>　　表7-1 網(wǎng)形及精度統(tǒng)計表</p><p>　　表7-2 優(yōu)化設(shè)計模擬

44、控制點(diǎn)成果表</p><p>　　表7-3 優(yōu)化設(shè)計模擬數(shù)據(jù)精度表</p><p><b>　　表7-4 點(diǎn)位誤差</b></p><p><b>　　表7-5 點(diǎn)間誤差</b></p><p>　　圖7-1 優(yōu)化后的控制網(wǎng)</p><p>　　7.4平面控制精度評定<

45、;/p><p>　　橋軸線為02-03，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　表7-6 軸線相關(guān)誤差</p><p>　　由上表可知，橋軸線邊長相對中誤差為：1/18萬小于容許的全橋軸線長的相對中誤差：1 / 60 000，最大平面點(diǎn)位（05點(diǎn)）中誤差為7.37mm小于控制點(diǎn)誤差所引起的容許點(diǎn)位誤差8mm。</p><p>　　8.“北門橋”高程

46、控制網(wǎng)設(shè)計</p><p><b>　　8.1水準(zhǔn)測量概述</b></p><p>　　跨河水準(zhǔn)測量是橋梁工程高程控制網(wǎng)測量的重要組成部分，其主要任務(wù)和作用是：通過跨河高程傳遞測量將江河湖海兩岸的水準(zhǔn)點(diǎn)高程聯(lián)系起來，建立全橋統(tǒng)一的高精度的高程基準(zhǔn)，滿足水中橋墩（塔）精度施工放樣的需要。</p><p>　　8.2 跨河水準(zhǔn)測量設(shè)計</p&

47、gt;<p>　　8.2.1高程控制網(wǎng)必要精度的確定</p><p>　　橋梁施工高程控制網(wǎng)的主要作用是控制橋梁墩臺及索塔高程的定位放樣,其中水中橋墩及斜拉橋索塔的高程是控制的重點(diǎn)和難點(diǎn),其難度隨著橋梁跨越水面距離的增大而增加。為了保證水中主橋高程施工放樣精度, 必須通過跨江( 海) 高程測量將江河湖海兩岸的水準(zhǔn)點(diǎn)高程聯(lián)系起來?？梢?跨河(海) 水準(zhǔn)測量是橋梁施工高程控制網(wǎng)測量的關(guān)鍵。以水中橋墩施工

48、放樣精度要求推求橋梁施工控制網(wǎng)的必要精度。</p><p>　　從測量的角度來看,橋墩施工定位的總誤差由控制點(diǎn)誤差和放樣誤差兩大部分組成。通常情況下，橋梁施工條件復(fù)雜、干擾大、放樣誤差較大。而在建立控制網(wǎng)時，則有足夠的時間和各種有利條件提高控制網(wǎng)的精度。 因此，我們按照使控制點(diǎn)誤差對放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響的原則，進(jìn)行施工控制網(wǎng)的精度設(shè)計。水中橋墩(或索塔) 高程系由一岸水準(zhǔn)點(diǎn)( A 或 B )引測而得。設(shè)施工放樣

49、中精度要求最高的高程允許誤差為△H 。根據(jù)推導(dǎo),當(dāng)控制點(diǎn)誤差為總誤差的0. 4倍時，則其對橋墩高程放樣的影響可忽略不計，則兩岸跨河水準(zhǔn)點(diǎn)的高程中誤差(mA 或 mB )不應(yīng)大于 。而橋梁工程中最關(guān)心的是橋墩(臺)間相對關(guān)系問題,因此我們以兩岸跨河水準(zhǔn)點(diǎn)間高差中誤差應(yīng)不大于的要求來規(guī)定施工高程控制測量的精度。</p><p>　　8.2.2橋梁施工高程控制測量等級設(shè)計</p><p>　　橋

50、梁施工規(guī)范規(guī)定:混凝土墩臺支承墊石頂面高程允許偏差為，取其高程中誤差為，則兩岸跨河水準(zhǔn)點(diǎn)間高差的中誤差不應(yīng)大于。設(shè)每千米水準(zhǔn)測量高差中數(shù)的偶然中誤差為, 跨河視線長為 , 則有: </p><p>　　對于二等跨河水準(zhǔn)，， 則要求， 也就是說，當(dāng)跨河視線長不大于時，可按二等精度施測。但跨河水準(zhǔn)測量的難度隨跨河視線長度的增加而增大，因此，在規(guī)范制定中可取，而當(dāng)跨河視線長超過時，須對跨河水準(zhǔn)測量進(jìn)行專門設(shè)計。對于三等

51、跨河水準(zhǔn)，， 則要求。</p><p>　　對于岸上網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測，取岸上施工水準(zhǔn)點(diǎn)縱向( 沿橋向) 間距為 400 m， 則可求得每千米水準(zhǔn)測量中誤差的允許值為：， 考慮到陸地橋墩施工難度比水上施工難度低的實際情況，故取陸地水準(zhǔn)測量中誤差的允許值為 5 mm，同時顧及跨河長度對橋型結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的總體影響因素,故規(guī)定網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測分別按三等、 四等精度施測。而對于網(wǎng)的起算高程引測一項，由于橋梁工程主要強(qiáng)調(diào)施工

52、的相對精度，因此取用與網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測相同的等級。至此,完成了橋梁施工高程控制測量精度等級的設(shè)計。當(dāng)跨河視線長小于 1 000 m 時, 跨河水準(zhǔn)應(yīng)按不低于三等精度觀測,網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測及網(wǎng)的起算點(diǎn)高程引測按不低于四等精度觀測。當(dāng)跨河視線長介于 1 000~3 500 m 間時, 跨河水準(zhǔn)應(yīng)按不低于二等精度觀測,網(wǎng)中水準(zhǔn)點(diǎn)間聯(lián)測及網(wǎng)的起算點(diǎn)高程引測按不低于三等精度觀測; 當(dāng)跨河視線長超過3 500 m 時,應(yīng)作專門設(shè)計。</p&g

53、t;<p>　　表8-1 水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求 </p><p>　　8.2.3 跨河場地布設(shè)</p><p>　　傳統(tǒng)跨河方法的場地一般布設(shè)成平行四邊形、等腰梯形或大地四邊形，GPS 跨河法的應(yīng)布設(shè)為直線型，如下圖。</p><p>　　圖8-1 跨河場地布設(shè)圖形</p><p>　　跨河場地的布設(shè)中需要充分考慮有利于減

54、弱大氣折光、電磁場及其他障礙物對測量精度的影響，并主要到不同方法對選點(diǎn)的特殊要求。</p><p>　　1）應(yīng)盡量避免順光、逆光觀測，選擇背景開闊、亮度適中、周圍無發(fā)熱源的地方設(shè)置立尺點(diǎn)。</p><p>　　2）必須保證觀測視線距離水面及其他地面障礙物的高度，盡可能選在地勢較高處進(jìn)行跨河測量。</p><p>　　3）應(yīng)選擇土質(zhì)堅固的地面或基礎(chǔ)穩(wěn)定的水泥地設(shè)置儀器

55、和標(biāo)尺， 保證觀測期間儀器和標(biāo)尺的穩(wěn)定性。 立尺點(diǎn)標(biāo)志須穩(wěn)固可靠，當(dāng)儀器安置在土質(zhì)地面時，應(yīng)加設(shè)儀器腳樁。</p><p>　　4）橋梁工程跨河水準(zhǔn)測量應(yīng)采用雙線觀測，并通過岸上水準(zhǔn)聯(lián)測形成跨河水準(zhǔn)閉合環(huán)，以確?？绾铀疁?zhǔn)測量成果的精度及可靠性。</p><p>　　8.2.4觀測與計算</p><p>　　跨河水準(zhǔn)觀測作業(yè)前應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行覘牌或標(biāo)燈的設(shè)計制作、儀器

56、檢校，觀測過程中必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，采取有效措施，如選擇有利觀測時間、兩岸遠(yuǎn)標(biāo)尺同步觀測 (必須嚴(yán)格執(zhí)行)、儀器標(biāo)尺正確安置、覘牌準(zhǔn)確對位并無滑移、盡可能地縮短一測回觀測時間等等，以提高測量精度。觀測成果應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行限差驗算和成果取舍，并評定測量精度。</p><p>　　8.3 “北門橋”水準(zhǔn)設(shè)計</p><p>　　8.3.1“北門橋”水準(zhǔn)網(wǎng)形</p><p&

57、gt;　　8.3.1.1 水準(zhǔn)網(wǎng)建網(wǎng)步驟</p><p>　　水準(zhǔn)網(wǎng)的建立和平面控制網(wǎng)的建立一樣，不過在用軟件解算的過程中，不需輸入各測站點(diǎn)之間的高差，只需輸入各測段之間的距離，用來定權(quán)。如果采用“圖更新數(shù)”則只需在圖中畫出未知點(diǎn)的位置即可。</p><p>　　（1）設(shè)置計算方案，高程的單位權(quán)中誤差設(shè)置為2mm</p><p>　　（2）輸入已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)</

58、p><p>　　（3）確定點(diǎn)的位置，畫出控制網(wǎng)圖形，若超限，則可通過移動點(diǎn)的位置來調(diào)整網(wǎng)行，直到滿足精度要求即可。</p><p><b>　　高程控制網(wǎng)形</b></p><p>　　8.3.1.2 水準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)</p><p>　　通過軟件解算，我們得到精度的相關(guān)數(shù)據(jù)。</p><p>　　表8-2

59、 網(wǎng)形及精度統(tǒng)計表</p><p>　　表8-3 點(diǎn)位誤差</p><p>　　表8-4 點(diǎn)間誤差</p><p>　　由上表可知，網(wǎng)中最大高差中誤差為2.05mm（6號點(diǎn)），滿足精度要求。</p><p>　　8.4 觀測方案及方法</p><p>　　在橋址兩岸布設(shè)一系列基本水準(zhǔn)點(diǎn)和施工水準(zhǔn)點(diǎn)，用精密水準(zhǔn)測量

60、聯(lián)測，組成橋梁高程控制網(wǎng)。從河的一岸測到另一岸時，由于過河距離較長，用水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)困難，而且前、后視距相差懸殊，水準(zhǔn)儀誤差(視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸)、地球曲率及大氣折光的影響都會增加。</p><p><b>　　過河水準(zhǔn)測量圖形：</b></p><p>　?。?）過河水準(zhǔn)測量用兩臺水準(zhǔn)儀同時作對向觀測，兩岸測站點(diǎn)和立尺點(diǎn)布置成如圖所示的對稱圖形。</

61、p><p>　?。?）A、B為立尺點(diǎn)，C、D為測站點(diǎn)，要求AD與BC長度基本相等，AC與BD長度基本相等且不小于10m。</p><p>　?。?）用兩臺水準(zhǔn)儀作同時對向觀測，在C站先測本岸A點(diǎn)尺上讀數(shù)，得，然后測對岸B點(diǎn)尺上讀數(shù)2～4次，取其平均值得 ，高差為。</p><p>　?。?）同時，在D站先測本岸B點(diǎn)尺上讀數(shù)，得 ，然后測對岸A點(diǎn)尺上讀數(shù)2～4次，取其平均

62、值得，高差為。</p><p>　?。?）取和的平均值，即完成一個測回。一般進(jìn)行4個測回。</p><p>　?。?）由于過河水準(zhǔn)測量的視線長，遠(yuǎn)尺讀數(shù)困難，可以在水準(zhǔn)尺上安裝一個能沿尺面上下移動的覘板。觀測員指揮司尺員上下移動覘板，使覘板中橫線被水準(zhǔn)儀橫絲平分，司尺員根據(jù)覘板中心孔在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)。</p><p><b>　　9.橋墩放樣</b&g

63、t;</p><p><b>　　9.1次級網(wǎng)的建立</b></p><p>　　圖9-1 加密控制網(wǎng)</p><p><b>　　精度相關(guān)數(shù)據(jù)如下：</b></p><p><b>　　表9-1 點(diǎn)位誤差</b></p><p><b>　　

64、表9-2點(diǎn)間誤差</b></p><p>　　9.2 橋墩放樣必要精度</p><p>　　9.2.1 平面放樣必要精度</p><p>　　設(shè)為平面放樣點(diǎn)放樣后點(diǎn)位總誤差，其中為控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差引起的放樣點(diǎn)點(diǎn)位誤差，為放樣過程中產(chǎn)生的誤差引起的放樣點(diǎn)點(diǎn)位誤差，則有： </p><p>　　很顯然，將上式的二次項展開略去高次項，則有

65、，</p><p>　　若使上式中，即控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差的影響僅占放樣點(diǎn)位程總誤差的10%，則有，得：</p><p>　　一般規(guī)定，橋墩中心放樣的點(diǎn)位誤差為，即</p><p><b>　　則：</b></p><p>　　由上可知，橋墩放樣過程產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差小于等于。</p><p>　　9.2.

66、2 高程放樣必要精度</p><p>　　設(shè)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： </p><p>　　很顯然，將上式的二次項展開略去高次項，則有，</p><p>　　若使上式，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 </p><p>

67、;　　則： </p><p>　　橋墩放樣過程產(chǎn)生的橋墩中心高程誤差小于等于。</p><p>　　9.3橋墩中心放樣方法</p><p>　　直線橋的墩，臺中心都位于橋軸線的方向上。已知墩、臺中心的設(shè)計里程及橋軸線起點(diǎn)的里程，相鄰兩點(diǎn)的里程相減即可求得它們之間的距離。測設(shè)墩、臺中心的位置的方法：直接測距法或交會法。（1）直接測距法

68、：在橋軸線起點(diǎn)或終點(diǎn)架設(shè)儀器，并照準(zhǔn)另一個端點(diǎn)。在橋軸線方向上設(shè)置反光鏡，并前后移動，直至測出的距離與設(shè)計距離相符，則該點(diǎn)即為要測設(shè)的墩、臺中心位置。為了減少移動</p><p>　　反光鏡的次數(shù)，在測出的距離與設(shè)計距離相差不多時，可用小鋼尺測出其差數(shù)，以定出墩、臺中心的位置。</p><p>　?。?）角度交會法 當(dāng)橋墩位于水中，無法直接丈量距離及安置反光鏡時，則采用角度交會法。坐

69、標(biāo)系:如圖13-3所示，C、A、D為控制網(wǎng)的三角點(diǎn)，且A為橋軸線的端點(diǎn)，E為墩中心設(shè)計位置。C、A、D各控制點(diǎn)坐標(biāo)已知，若墩心E的坐標(biāo)與之不在同一坐標(biāo)系，可將其進(jìn)行改算至統(tǒng)一坐標(biāo)系中。計算測設(shè)數(shù)據(jù)：利用坐標(biāo)反算公式可推導(dǎo)出交會角α、β。</p><p>　　9.4 橋墩測設(shè)精度估算</p><p><b>　　1 橋墩測設(shè)網(wǎng)形</b></p><

70、p>　　其中T1、T2、T3（為了說明問題，只設(shè)三個橋墩）為橋墩。</p><p><b>　　2.精度檢核</b></p><p>　　表9-3 優(yōu)化設(shè)計模擬數(shù)據(jù)精度表</p><p>　　表9-4 點(diǎn)位中誤差</p><p>　　由上表可知，最大點(diǎn)位中誤差為17.48<18，所以精度符合要求。</

71、p><p><b>　　10.課程設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　剛看到這個課程設(shè)計的時候，覺得無從下手，雖然以前也做過關(guān)于布網(wǎng)求精度的課程設(shè)計，但由于本身對橋梁知識的了解就不是很多，所以還是覺得這次的課程設(shè)計比較難。不過經(jīng)過查資料，與同學(xué)之間交流、討論，慢慢的思路就有了，我覺得這次課程設(shè)計最得益于老師給的軟件，在課程設(shè)計之余，也上網(wǎng)搜了一些類似的軟件，如科傻平差與