【正文】 中國礦業(yè)大學(xué)測繪工程工程測量學(xué)課程設(shè)計書一、風(fēng)雨橋施工控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計書1項目概況如下圖所示，擬在云龍湖北區(qū)建立一座跨湖觀景橋，橋梁跨越為約1110米，為連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，共三聯(lián)37（10+17+10）孔。為了橋梁的施工建設(shè)，需布設(shè)施工控制網(wǎng)。控制網(wǎng)需滿足工程建設(shè)的需求，同時考慮費用和布設(shè)難易程度等其他因素，綜合選擇最優(yōu)的布設(shè)方案。2測區(qū)已有資料及成果利用擬建橋梁區(qū)域1:1000地形圖（實際是1:1000，實習(xí)指導(dǎo)書上說是1:500），作為工作計劃圖和控制網(wǎng)布設(shè)工作底圖。為了使大橋施工坐標(biāo)系統(tǒng)與大橋勘測資料坐標(biāo)系統(tǒng)的一致性。故選用兩個國家二等三角網(wǎng)點A,B，這兩個控制點都是大橋連接線勘測階段時建立的線路控制測量的起算點。為使大橋施工控制網(wǎng)的高程系統(tǒng)與大橋連接勘測時建立的高程系統(tǒng)相一致，故大橋施工控制網(wǎng)的高程系統(tǒng)選擇1985黃海高程系，橋兩岸有國家二等水準(zhǔn)點各兩個。表1 橋梁兩側(cè)控制點坐標(biāo)（單位：米）點號XYZAB3作業(yè)規(guī)范及要求和儀器、精度要求橋梁施工平面控制網(wǎng)的建立，應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）橋梁施工平面控制網(wǎng)，宜布設(shè)成自由網(wǎng)，并根據(jù)線路測量控制點定位。（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。（3）控制網(wǎng)的邊長。（4）當(dāng)控制網(wǎng)跨越江河時，每岸不少于3點，其中軸線上每岸宜布設(shè)2點。表2平面控制測量等級等 級公路路線控制測量橋梁橋位控制測量隧道洞外控制測量二等三角—＞5000m特大橋＞6000m特長隧道三等三角、導(dǎo)線—2000～5000m特大橋4000～6000m特長隧道四等三角、導(dǎo)線—1000～2000m特大橋2000～4000m特長隧道一級小三角、導(dǎo)線高速公路、一級公路500～1000m特大橋1000～2000m中長隧道二級小三角、導(dǎo)線二級及二級以下公路＜500m大中橋＜1000m隧道三級導(dǎo)線三級及三級以下公路——表3 橋梁施工控制網(wǎng)等級的選擇橋長L(m)跨越的寬度l（m）平面控制網(wǎng)的等級高程控制網(wǎng)的等級L5000l1000二等或三等二等2000≤L≤5000500≤l≤500三等或四等三等500L2000200l500四等或一級四等L≤500l≤200一級四等或五等注：1 L 為橋的總長 2 l 為跨越的寬度指橋梁所跨越的江、河、峽谷的寬度。表4 水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求等級每千米高差中誤差（mm）路線長度（km）水準(zhǔn)儀型號水準(zhǔn)尺觀測次數(shù)往返較差、附合或環(huán)線閉合差與已知點聯(lián)測附合或環(huán)線平地（mm）山地（mm）二等2DS1因瓦往返各一次往返各一次4√175。L三等6≤50DS1因瓦往返各一次往一次12√175。L4√175。nDS3雙面往返各一次四等10≤16DS3雙面往返各一次往一次20√175。L6√175。n五等15DS3雙面往返各一次往一次30√175。L注：，節(jié)點之間或節(jié)點與已知點之間的路線長度。，km。n為測站數(shù)。表5 主要測量儀器表序號名稱制造單位規(guī)格型號標(biāo)稱精度單位數(shù)量1全站儀萊卡TC1500及TC802測角177?！?、測距（2mm+2ppmD）。套13水準(zhǔn)儀蘇州DSZ2自動安平水準(zhǔn)儀㎜。臺1徠卡NA728自動安平水準(zhǔn)儀㎜。臺4銦鋼尺蘇州及徠卡2m把25塔尺南方測繪5m把27對講機MOTOROLAGP88s臺5及與全站儀配套的對點器、反射鏡。4橋梁施工控制網(wǎng)的建立橋梁施工的主要任務(wù)之一就是正確測設(shè)出橋墩、橋臺的位置，而橋軸線長度又是設(shè)計與測設(shè)墩臺位置的依據(jù)，因此，保證橋軸線測量的必要精度，有著極為重要的意義。在干涸、淺水河道上，可以沿橋軸線直接丈量距離來確定橋墩、臺中心的位置。只需要保證相鄰橋墩、臺的距離滿足設(shè)計梁架的要求即可，橋軸線總長度的精度并不是決定性的因素。在深水河道上，兩橋臺間的距離無法直接丈量，橋梁墩、臺中心的位置需用交會法進行測設(shè)。橋軸線長度的誤差就直接影響橋墩、臺的定位精度。為了便于橋梁的架設(shè)，根據(jù)每座橋梁設(shè)計的具體情況，應(yīng)在測量以前預(yù)估橋軸線的需要精度，以便合理地擬定測量方法和規(guī)定各項測量的限差。施工階段測定橋軸線的長度，其精度要求比勘測階段高，相應(yīng)的測量方法也有差異。通常采用的方法有：全站儀法、三角網(wǎng)法、邊角網(wǎng)法、丈量法等。隨著測量儀器的發(fā)展，全站儀法、邊角網(wǎng)法已經(jīng)成為主要的方法。在橋梁邊角網(wǎng)中，不一定觀測所有的角度( 或方向) 及邊長?？梢栽跍y角網(wǎng)的基礎(chǔ)上按需要加測若干條邊長；或者在測邊網(wǎng)的基礎(chǔ)上加測若干個角度(或方向)。為了充分發(fā)揮測角有利于控制方向(或角度)誤差即橫向誤差；測邊有利于控制尺度誤差即縱向誤差的優(yōu)點，大多數(shù)橋梁控制網(wǎng)都宜采用邊角網(wǎng)法進行平面控制。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：( 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，即將橋軸線作為控制網(wǎng)的一條邊，控制點與橋臺設(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上安置儀器進行測量，以減少垂直予橋軸線方向的誤差。( 2) 橋梁三角網(wǎng)的邊長與河寬有關(guān)，—。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)。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長。此外，宜在基線上多設(shè)幾個節(jié)點，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。( 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，并進而確定選用合適精度的測量儀器、測回數(shù)及讀數(shù)精度。( 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。( 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行檢查核準(zhǔn)。( 6) 布網(wǎng)時應(yīng)對橋軸線精度、墩臺測設(shè)、圖形強度、點位保存、施工方便等因素進行綜合分析考慮。施工時，由于考慮不周或其他原因，控制點位不能滿足測設(shè)要求，而不得不對控制網(wǎng)進行加密的情況，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?！豆窐蚝┕ひ?guī)范》對橋梁施工中的精度要求如下圖所示：橋梁施工中對測量放樣精度要求主要體現(xiàn)在相鄰橋墩的相對精度要求。目前橋墩放樣通常采用全站儀在施工控制點上采用極坐標(biāo)法直接放出位置，規(guī)范要求的橋墩位置允許偏差值可作為橋梁控制網(wǎng)設(shè)計精度確定的基礎(chǔ)。橋梁施工測量，控制點點位精度必須達(dá)到或超過放樣所需的精度。由于控制點離墩臺位置較遠(yuǎn)（特別是水中墩），放樣又在有施工干擾時進行，不大可能增加測量次數(shù)來提高精度。因此，控制點誤差對放樣所引起的誤差來說，應(yīng)小到可以忽略不計的程度。設(shè)M為橋梁軸線放樣后所得的點位總誤差； 為控制點誤差所引起的點位誤差；為放樣過程中所產(chǎn)生的點位誤差；則M=為了對將上式展開為級數(shù)，并略去高次項，得為了合理的分配建筑限差，我們按照“忽略不計原則”，在此處即為根據(jù)“使控制點誤差對放樣點位不發(fā)生顯著影響”的原則來處理，使控制點本身誤差影響僅占總誤差的10%以下，即可得出：=兩式聯(lián)立求解，即得：，由以上公式可知，%，這一影響可忽略不計。現(xiàn)在，我們以規(guī)范規(guī)定的橋墩中心誤差為M=20mm作為確定施工控制網(wǎng)的精度。則：m1 ≈ = *20mm = ≈=*20mm=橋梁跨越為約1110米，為連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，共三聯(lián)37（10+17+10）孔。按此計算，對于1110米長的橋梁，三角網(wǎng)沿橋梁軸線方向的基線精度為：另外可以按照按拼裝誤差來確定橋梁施工控制網(wǎng)的精度。為安全起見，可通過對比取其中精度較高的一種作為控制網(wǎng)的精度要求。在鋼梁架設(shè)過程中，它的最后長度誤差來源于桿件加工裝配時的誤差和安裝支座的誤差。 鋼桁梁節(jié)間長度制造容許誤差為177。2mm；兩節(jié)間拼裝孔距誤差為177。；每一節(jié)間的制造和拼裝誤差為對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 DL和支座安裝容許誤差 d（7mm）。本橋的結(jié)構(gòu)形式為三聯(lián)37（10+17+10）孔，所以第一聯(lián)和第二聯(lián)的長度拼裝誤差相同，三聯(lián)的長度拼裝誤差分別為：長度拼裝誤差△L1===每跨（聯(lián)）鋼梁安裝后的容許誤差分別為：橋共有3跨，則全長極限誤差為：=mm取取1/2極限誤差為中誤差，則全橋軸線長的相對中誤差為：與用“忽略不計原則”分配限差所得精度相比較，可以得出全橋軸線長的相對中誤差為：在布設(shè)控制網(wǎng)時應(yīng)對起算點復(fù)測，應(yīng)檢查起算點的精度是否滿足要求。有兩種情形：：在此情形下只需在起算點間加密。：則只能布置自由網(wǎng)，只使用一個起算點的坐標(biāo)和兩起算點確定的方向。橋梁施工平面控制網(wǎng)的圖形常見的有下圖所示的四種,其中1～2為橋軸線。圖(a)為菱形網(wǎng),適合江中有島時采用；圖(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(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。 1 2 2 4 2 4 2 4 2 5 3 4 5 3 4 6 7 81 3 1 4 3 1 3 1 5 3 1 6 2(a) (b) (c) (d) (e) (f)大型橋梁總與兩岸連接線(引橋)相銜接。鑒于通航的要求，大型橋梁的橋面高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩岸的地面標(biāo)高。因此，主橋面兩端的引橋常長達(dá)數(shù)百米或數(shù)公里。從主橋和引橋放樣的一體化考慮，以上網(wǎng)形不滿足于施工控制的需求，擬應(yīng)在橋軸線兩端延長線上選兩點構(gòu)成圖f所示網(wǎng)形。該控制網(wǎng)基本滿足工程施工放樣的需要，而且結(jié)構(gòu)強度好，點位精度均勻，可靠性大，便于放樣墩臺中心及橋梁上部構(gòu)件，有利于提高控制點精度和放樣精度，也能對所達(dá)到的橋軸線橫向精度作出切合實際的評定，所以我們參照圖（f）設(shè)計控制網(wǎng)。因為橋梁軸線長度約為1110米，擬建橋梁區(qū)域測得為1153米，根據(jù)橋梁施工相關(guān)規(guī)范的等級和精度要求，所以控制網(wǎng)的邊長應(yīng)在5551665（）之間。在控制測量優(yōu)化設(shè)計與平差中設(shè)計網(wǎng)形，為雙大地四邊形邊角網(wǎng)。兩個已知控制點分別為A和B，還有4個未知控制點分別是01,02,03,04。網(wǎng)形如下圖所示：操作步驟是，首先打開“”，設(shè)置計算方案。由表5“主