【正文】 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)測(cè)繪工程工程測(cè)量學(xué)課程設(shè)計(jì)書(shū)一、風(fēng)雨橋施工控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)書(shū)1項(xiàng)目概況如下圖所示，擬在云龍湖北區(qū)建立一座跨湖觀(guān)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)?？刂凭W(wǎng)需滿(mǎn)足工程建設(shè)的需求，同時(shí)考慮費(fèi)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(cè)區(qū)已有資料及成果利用擬建橋梁區(qū)域1:1000地形圖（實(shí)際是1:1000，實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)上說(shuō)是1:500），作為工作計(jì)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(cè)資料坐標(biāo)系統(tǒng)的一致性。故選用兩個(gè)國(guó)家二等三角網(wǎng)點(diǎn)A,B，這兩個(gè)控制點(diǎn)都是大橋連接線(xiàn)勘測(cè)階段時(shí)建立的線(xiàn)路控制測(cè)量的起算點(diǎn)。為使大橋施工控制網(wǎng)的高程系統(tǒng)與大橋連接勘測(cè)時(shí)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(guó)家二等水準(zhǔn)點(diǎn)各兩個(gè)。表1 橋梁兩側(cè)控制點(diǎn)坐標(biāo)（單位：米）點(diǎn)號(hào)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(xiàn)路測(cè)量控制點(diǎn)定位。（2）控制網(wǎng)可采用GPS 網(wǎng)、三角形網(wǎng)和導(dǎo)線(xiàn)網(wǎng)等形式。（3）控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)。（4）當(dāng)控制網(wǎng)跨越江河時(shí)，每岸不少于3點(diǎn)，其中軸線(xiàn)上每岸宜布設(shè)2點(diǎn)。表2平面控制測(cè)量等級(jí)等 級(jí)公路路線(xiàn)控制測(cè)量橋梁橋位控制測(cè)量隧道洞外控制測(cè)量二等三角—＞5000m特大橋＞6000m特長(zhǎng)隧道三等三角、導(dǎo)線(xiàn)—2000～5000m特大橋4000～6000m特長(zhǎng)隧道四等三角、導(dǎo)線(xiàn)—1000～2000m特大橋2000～4000m特長(zhǎng)隧道一級(jí)小三角、導(dǎo)線(xiàn)高速公路、一級(jí)公路500～1000m特大橋1000～2000m中長(zhǎng)隧道二級(jí)小三角、導(dǎo)線(xiàn)二級(jí)及二級(jí)以下公路＜500m大中橋＜1000m隧道三級(jí)導(dǎo)線(xiàn)三級(jí)及三級(jí)以下公路——表3 橋梁施工控制網(wǎng)等級(jí)的選擇橋長(zhǎng)L(m)跨越的寬度l（m）平面控制網(wǎng)的等級(jí)高程控制網(wǎng)的等級(jí)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(jí)四等L≤500l≤200一級(jí)四等或五等注：1 L 為橋的總長(zhǎng) 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(cè)量的主要技術(shù)要求等級(jí)每千米高差中誤差（mm）路線(xiàn)長(zhǎng)度（km）水準(zhǔn)儀型號(hào)水準(zhǔn)尺觀(guān)測(cè)次數(shù)往返較差、附合或環(huán)線(xiàn)閉合差與已知點(diǎn)聯(lián)測(cè)附合或環(huán)線(xiàn)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(diǎn)之間或節(jié)點(diǎn)與已知點(diǎn)之間的路線(xiàn)長(zhǎng)度。，km。n為測(cè)站數(shù)。表5 主要測(cè)量?jī)x器表序號(hào)名稱(chēng)制造單位規(guī)格型號(hào)標(biāo)稱(chēng)精度單位數(shù)量1全站儀萊卡TC1500及TC802測(cè)角177?！?、測(cè)距（2mm+2ppmD）。套13水準(zhǔn)儀蘇州DSZ2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀㎜。臺(tái)1徠卡NA728自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀㎜。臺(tái)4銦鋼尺蘇州及徠卡2m把25塔尺南方測(cè)繪5m把27對(duì)講機(jī)MOTOROLAGP88s臺(tái)5及與全站儀配套的對(duì)點(diǎn)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(cè)設(shè)出橋墩、橋臺(tái)的位置，而橋軸線(xiàn)長(zhǎng)度又是設(shè)計(jì)與測(cè)設(shè)墩臺(tái)位置的依據(jù)，因此，保證橋軸線(xiàn)測(cè)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(xiàn)直接丈量距離來(lái)確定橋墩、臺(tái)中心的位置。只需要保證相鄰橋墩、臺(tái)的距離滿(mǎn)足設(shè)計(jì)梁架的要求即可，橋軸線(xiàn)總長(zhǎng)度的精度并不是決定性的因素。在深水河道上，兩橋臺(tái)間的距離無(wú)法直接丈量，橋梁墩、臺(tái)中心的位置需用交會(huì)法進(jìn)行測(cè)設(shè)。橋軸線(xiàn)長(zhǎng)度的誤差就直接影響橋墩、臺(tái)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(jì)的具體情況，應(yīng)在測(cè)量以前預(yù)估橋軸線(xiàn)的需要精度，以便合理地?cái)M定測(cè)量方法和規(guī)定各項(xiàng)測(cè)量的限差。施工階段測(cè)定橋軸線(xiàn)的長(zhǎng)度，其精度要求比勘測(cè)階段高，相應(yīng)的測(cè)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(cè)量?jī)x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(guān)測(cè)所有的角度( 或方向) 及邊長(zhǎng)?？梢栽跍y(cè)角網(wǎng)的基礎(chǔ)上按需要加測(cè)若干條邊長(zhǎng)；或者在測(cè)邊網(wǎng)的基礎(chǔ)上加測(cè)若干個(gè)角度(或方向)。為了充分發(fā)揮測(cè)角有利于控制方向(或角度)誤差即橫向誤差；測(cè)邊有利于控制尺度誤差即縱向誤差的優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)橋梁控制網(wǎng)都宜采用邊角網(wǎng)法進(jìn)行平面控制。橋梁控制網(wǎng)布網(wǎng)時(shí)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)：( 1) 為了使控制網(wǎng)與橋軸線(xiàn)聯(lián)系起來(lái)，應(yīng)在河流兩岸的橋軸線(xiàn)上各設(shè)立一個(gè)控制點(diǎn)，即將橋軸線(xiàn)作為控制網(wǎng)的一條邊，控制點(diǎn)與橋臺(tái)設(shè)計(jì)位置不應(yīng)太遠(yuǎn)，以方便橋墩臺(tái)的測(cè)設(shè)及保證兩橋墩臺(tái)間距離的精度要求。同時(shí)，測(cè)設(shè)橋墩臺(tái)時(shí)，盡量在橋軸線(xiàn)上的控制點(diǎn)上安置儀器進(jìn)行測(cè)量，以減少垂直予橋軸線(xiàn)方向的誤差。( 2) 橋梁三角網(wǎng)的邊長(zhǎng)與河寬有關(guān)，—。由于三角網(wǎng)邊長(zhǎng)較短，一般直接丈量三角網(wǎng)的邊長(zhǎng)作為基線(xiàn)。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?jī)蓷l基線(xiàn)，兩岸各設(shè)一條。如因地形限制也可將兩條基線(xiàn)布設(shè)在同一岸上，基線(xiàn)長(zhǎng)度一般約等于兩橋臺(tái)間距離(或河寬)。另外，當(dāng)?shù)匦螚l件許可時(shí)，應(yīng)使基線(xiàn)長(zhǎng)度為基線(xiàn)尺長(zhǎng)的整數(shù)倍，這樣可以避免用短尺丈量余長(zhǎng)。此外，宜在基線(xiàn)上多設(shè)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，埋設(shè)標(biāo)石，便于交會(huì)近岸橋墩。以上為用因瓦基線(xiàn)尺丈量基線(xiàn)的情況。如果采用電子全站儀測(cè)量，基線(xiàn)的布置就非常靈活。( 3) 根據(jù)橋軸線(xiàn)的不同精度要求，確定控制網(wǎng)的測(cè)邊、測(cè)角精度，并進(jìn)而確定選用合適精度的測(cè)量?jī)x器、測(cè)回?cái)?shù)及讀數(shù)精度。( 4) 對(duì)三角網(wǎng)而言，由于平差計(jì)算時(shí)只改正角度而不改正基線(xiàn)，即基線(xiàn)的誤差與角度的誤差相比可以忽略不計(jì)。所以為了保證橋軸線(xiàn)有足夠的精度，基線(xiàn)的精度要比軸線(xiàn)的精度高出2—3倍。對(duì)邊角網(wǎng)和測(cè)邊網(wǎng)而言，由于測(cè)定的邊長(zhǎng)不受角度影響而產(chǎn)生誤差積累，測(cè)邊的精度要求不象基線(xiàn)要求的那么高，只要相當(dāng)于橋軸線(xiàn)的精度即可。( 5) 在大型橋梁建設(shè)中，由于工期較長(zhǎng)，為了保證在施工過(guò)程中尺長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，一般都應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)建立比尺長(zhǎng)，以便于及時(shí)對(duì)測(cè)距工具進(jìn)行檢查核準(zhǔn)。( 6) 布網(wǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)橋軸線(xiàn)精度、墩臺(tái)測(cè)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(shí)，由于考慮不周或其他原因，控制點(diǎn)位不能滿(mǎn)足測(cè)設(shè)要求，而不得不對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行加密的情況，在橋梁工程建設(shè)中也時(shí)有發(fā)生。因此，在橋梁控制網(wǎng)布網(wǎng)時(shí)，必須充分考慮這些特殊要求?！豆窐蚝┕ひ?guī)范》對(duì)橋梁施工中的精度要求如下圖所示：橋梁施工中對(duì)測(cè)量放樣精度要求主要體現(xiàn)在相鄰橋墩的相對(duì)精度要求。目前橋墩放樣通常采用全站儀在施工控制點(diǎn)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(jì)精度確定的基礎(chǔ)。橋梁施工測(cè)量，控制點(diǎn)點(diǎn)位精度必須達(dá)到或超過(guò)放樣所需的精度。由于控制點(diǎn)離墩臺(tái)位置較遠(yuǎn)（特別是水中墩），放樣又在有施工干擾時(shí)進(jìn)行，不大可能增加測(cè)量次數(shù)來(lái)提高精度。因此，控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣所引起的誤差來(lái)說(shuō)，應(yīng)小到可以忽略不計(jì)的程度。設(shè)M為橋梁軸線(xiàn)放樣后所得的點(diǎn)位總誤差； 為控制點(diǎn)誤差所引起的點(diǎn)位誤差；為放樣過(guò)程中所產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差；則M=為了對(duì)將上式展開(kāi)為級(jí)數(shù)，并略去高次項(xiàng)，得為了合理的分配建筑限差，我們按照“忽略不計(jì)原則”，在此處即為根據(jù)“使控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響”的原則來(lái)處理，使控制點(diǎn)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(jì)?，F(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(jì)算，對(duì)于1110米長(zhǎng)的橋梁，三角網(wǎng)沿橋梁軸線(xiàn)方向的基線(xiàn)精度為：另外可以按照按拼裝誤差來(lái)確定橋梁施工控制網(wǎng)的精度。為安全起見(jiàn)，可通過(guò)對(duì)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(guò)程中，它的最后長(zhǎng)度誤差來(lái)源于桿件加工裝配時(shí)的誤差和安裝支座的誤差。 鋼桁梁節(jié)間長(zhǎng)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(duì)n節(jié)間拼裝的一跨或一聯(lián)桁式鋼梁，長(zhǎng)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(zhǎng)度拼裝誤差相同，三聯(lián)的長(zhǎng)度拼裝誤差分別為：長(zhǎng)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(zhǎng)極限誤差為：=mm取取1/2極限誤差為中誤差，則全橋軸線(xiàn)長(zhǎng)的相對(duì)中誤差為：與用“忽略不計(jì)原則”分配限差所得精度相比較，可以得出全橋軸線(xiàn)長(zhǎng)的相對(duì)中誤差為：在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)起算點(diǎn)復(fù)測(cè)，應(yīng)檢查起算點(diǎn)的精度是否滿(mǎn)足要求。有兩種情形：：在此情形下只需在起算點(diǎn)間加密。：則只能布置自由網(wǎng)，只使用一個(gè)起算點(diǎn)的坐標(biāo)和兩起算點(diǎn)確定的方向。橋梁施工平面控制網(wǎng)的圖形常見(jiàn)的有下圖所示的四種,其中1～2為橋軸線(xiàn)。圖(a)為菱形網(wǎng),適合江中有島時(shí)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(xiàn)(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(zhǎng)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(mǎn)足于施工控制的需求，擬應(yīng)在橋軸線(xiàn)兩端延長(zhǎng)線(xiàn)上選兩點(diǎn)構(gòu)成圖f所示網(wǎng)形。該控制網(wǎng)基本滿(mǎn)足工程施工放樣的需要，而且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，點(diǎn)位精度均勻，可靠性大，便于放樣墩臺(tái)中心及橋梁上部構(gòu)件，有利于提高控制點(diǎn)精度和放樣精度，也能對(duì)所達(dá)到的橋軸線(xiàn)橫向精度作出切合實(shí)際的評(píng)定，所以我們參照?qǐng)D（f）設(shè)計(jì)控制網(wǎng)。因?yàn)闃蛄狠S線(xiàn)長(zhǎng)度約為1110米，擬建橋梁區(qū)域測(cè)得為1153米，根據(jù)橋梁施工相關(guān)規(guī)范的等級(jí)和精度要求，所以控制網(wǎng)的邊長(zhǎng)應(yīng)在5551665（）之間。在控制測(cè)量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)與平差中設(shè)計(jì)網(wǎng)形，為雙大地四邊形邊角網(wǎng)。兩個(gè)已知控制點(diǎn)分別為A和B，還有4個(gè)未知控制點(diǎn)分別是01,02,03,04。網(wǎng)形如下圖所示：操作步驟是，首先打開(kāi)“”，設(shè)置計(jì)算方案。由表5“主