十桥梁工程测量PPT课件.ppt

第十章桥梁工程测量 1 主要内容 桥梁结构基础知识桥址选线测量桥梁施工控制测量桥梁墩台基础的施工放样大型斜拉桥 悬索桥高塔柱施工测量大型斜拉桥索道管精密定位测量桥梁施工期和运营期的变形监测 2 10 1桥梁结构基础知识 3 桥梁的组成部分与各部分的作用 桥梁所承受的重力或外力叫做荷载 起承受重力作用的部分叫做承重结构 桥面与承重结构统称桥的上部结构 支撑承重结构的支承物称作桥墩 岸边的支承物兼挡墙称作桥台 桥墩与桥台统称为桥的下部结构 上部结构称作跨越结构或桥跨结构 下部结构称作支承结构 4 上部结构 承重结构是梁的 主梁可以用钢 钢板栗 钢箱梁 铜街梁 钢筋混凝土 跨度不大时 或预应力混凝土做成 承重结构是拱的叫做主拱 多于一片拱时称拱肋 承重结构是悬索的叫做主索或大缆 桥渡的中心线通常称为桥轴线 桥轴线两岸控制桩的距离称为桥轴线长度 桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥 桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥 5 6 下部结构 桥梁的下部结构通常由支座 墩台 基础三个部分组成 荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的 为了使上部结构与下部结构的受力明确 同时为了上部结构与下部结构之间的连接可靠 必须在上 下部结构之间有一个保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造 这个支点构造就叫做支座 承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基 7 桥梁的分类 按使用性质可分为 公路桥 公铁两用桥 人行桥 机耕桥 过水桥等 按行车道位置分为 上承式桥 中承式桥 下承式桥 按承重构件受力情况可分为 梁桥 板桥 拱桥 钢结构桥 吊桥 组合体系桥 斜拉桥 悬索桥 按使用年限可分为 永久性桥 半永久性桥 临时桥 按材料类型分为木桥 圬工桥 钢筋砼桥 预应力桥 钢桥 按跨径大小和多跨总长分为小桥 中桥 大桥 特大桥 8 9 拱桥基本类型 10 世界上最大的钢筋混凝土拱桥 重庆万县长江桥 跨度420米 1997年建成 11 斜拉桥构造与索形1缆索2塔柱3桥墩4桥台5主梁6辅助墩 12 悬索桥结构类型a柔式无加劲梁b主跨吊于悬索设加劲梁c三跨吊于悬索 三跨简支加劲梁d三跨吊于悬索 三跨连续加劲梁e自锚式f缆索中段同加劲桁架上弦合为一体 13 苏通大桥 世界第一跨径斜拉桥 14 南京长江二桥 15 润扬长江公路大桥 16 悬索桥实景 17 特点 基础大 塔柱高 施工界面十分庞大和复杂 多个标段 结构复杂 施工工艺 施工条件复杂 18 勘测设计阶段提供各种比例尺的地形图 包括水下地形图 施工阶段确保桥梁施工放样达到足够的精度与可靠性使桥梁顺利贯通合拢 工程竣工以后提供变形监测 保证桥梁的安全正常运行 主要测量工作 19 施工测量主要内容 施工控制网的建立 维护 加密 复测 基础桩及墩台位置的施工放样 施工过程中的检查测量 全桥贯通测量 桥面系施工放样 施工期变形监测及相应环境量监测 交工验收测量和竣工测量 附属工程施工测量 20 高精度的施工控制网的建立与维护 大规模水上施工测量 高塔柱施工测量 索道管的精密定位 钢箱梁吊装施工中的实时监控 关键技术问题 21 22 23 24 25 10 2桥址选线测量 26 桥址平面地形测绘 一般应满足设计桥梁孔径 桥头路堤和导流建筑物和施工场地的需要 个别情况下应满足水工模型试验之用 应测绘地形 地物 地貌 线路导线 中线 既有线中线 桥梁和导流建筑物平面 桥头控制桩 水准基点 农田分类及边界 历史最高洪水泛滥线 水流方向等 陆上地形测量见有关部分 水下地形常用测深工具有测深杆 测深锤 回声探测仪等 测量方法有直接法 简易断面索法 迂回测深法 三船并进法 悬空断面索 绞索拉船 27 桥址纵断面及辅助断面测量 桥址纵断面测绘范围 1 两岸应测宽度根据路肩高程而定 以满足在图上足够布置全部桥孔及导流堤的需要为原则 包括导流堤在桥址中线上的投影长度 并能设计桥头填土 2 如桥址纵断面兼作水文断面 并用以进行流量计算 则应测至岸边高出最高水位或设计水位至少1 0m 泛滥很宽的河流应视具体情况而定 但必须满足流量计算的要求 3 如两岸或一岸为山地时 包括高架桥 以在图上能正确决定桥址及台尾附属工程为原则 4 特大桥及大中桥两岸应埋设桥址控制桩作为桥址定测和施工复测的依据 其位置不受洪水淹没 必要时应设立护桩或中线方向桩 28 辅助断面 1 线路走行于陡峻的山坡地段 为了防止桥址线路纵断面在设计中发生墩台基础有落空现象 可根据实际需要加测上 下游平行于桥址线路纵断面的辅助断面 间距一般为3 5m 该项断面与资料应与桥址线路纵断面合并绘制 其中桥址线路纵断面用实线表示 上 下游断面用虚线表示 并注明与线路纵断面的距离 2 对于小桥 为了正确布置陡坡建筑物 上 下游可加测顺沟方向河床纵断面 上游应连接原沟心 下游也连接原沟心或接至有出路之处 当需要计算水深 判断水流状态或考虑蓄水情况时 应加测河床纵坡和下游原沟槽有代表性横断面 29 既有桥梁丈量 1 需要进行技术改造的大中桥或修建第二线桥与既有桥有关联时 则既有大中桥应进行丈量挖探基础 其内容应包括上 下部结构尺寸 墩台中心线与线路中心线的关系 各部位高程 结构病害和病害部位等 2 既有桥墩台需要加高在0 4m以内 或运营情况良好 与增建第二线桥无影响时 其基础部分可不进行挖探 3 确定原式利用的或经调查研究确定报废的既有桥 只丈量主要尺寸 绘制轮廓尺寸图 注明中心里程和主要部分高程 4 桩基 沉井及气压沉箱等深基础既有桥应尽量了解其确实类型 顶部尺寸及埋置深度 不进行挖探 5 小桥需丈量主要尺寸 需要改建检算和对增建第二线桥有影响时 应挖探基础 以取得基础埋置深度及襟边尺寸等有关资料 30 10 3桥梁施工控制测量 31 32 控制网的建立 1 技术指标的制定 精度确定 2 控制网的优化设计 网形等确定 3 实地选点 埋标 保证点位稳定 实用 4 外业观测 观测方法 5 数据处理 坐标系 投影面 已知点 33 建立平面网应注意的几个问题 控制点应埋设在合适的位置 角度观测应选择合适的时间 边长观测应精确测定气象元素 外业观测数据应及时检查 内业计算应由两人独立完成 GPS测量结果需用测距仪检验 34 润扬大桥平面控制网的建立 勘测平面网采用GPS建立 施工平面网采用边角网形式 全网有24个点 建立砼观测墩 埋设强制归心底盘 采用国家二等三角测量要求观测 最弱点点位中误差 2mm 35 36 37 数据处理 经典最小二乘平差 坐标系统 北京54 南汊桥轴线 北汊桥轴线 投影面 平均高程面 60m 30m 38 GPS与经典测量方法相比有如下优点 不需要相互通视观测作业不受天气条件的影响能达到大地测量所需要的精度水平白天和夜间均可作业无论作大面积控制和局部测量都是理想的工具 39 苏通大桥施工控制网 桥轴线相对中误差不低于1 70万 平面控制网中各相邻点点位中误差不大于 5mm 每公里水准测量的偶然中误差不大于 1mm 每公里水准测量的全中误差不大于 2mm 高程控制网中各相邻点高程中误差不大于 5mm 40 平面控制网布设图 41 控制网点数 共18个点 其中南岸10个 北岸8个 标墩类型 3 6米不等的混凝土强制对中观测墩 GPS静态相对定位模式 双频GPS接收机 42 米观测墩 2 43 六米观测墩 44 全站仪用于平面控制网观测 45 高程控制测量 精密水准测量 二等几何水准测量 跨河水准测量 水准仪微倾螺旋法 经纬仪倾角法 测距三角高程法 技术难点 跨河水准部分 6km 超规范 进行了专项设计 46 国家56黄海高程系镇江金山基准点为原点在镇江 世业洲 扬州岸分别设置水准工作基点高程控制网由6个水准环线南汊 北汊过江水准 润扬大桥高程控制网建立 47 48 2020 1 7 49 苏通大桥高程控制网布设图 50 51 施工控制网的维护 控制点的保护控制网的复测控制点的加密 52 10 4桥梁墩台的施工放样 53 施工测量主要内容桥墩基础施工测量 主桥及引桥索塔施工测量 索塔变形测量 引桥桥面测量 主桥钢箱梁架设施工测量 交工验收测量 54 GPS静态 技术手段 GPSRTK 水准仪 全站仪 55 基础施工测量 钢护筒下沉就位后中心偏差不大于100mm 倾斜度不大于1 150 桩顶中心与设计位置的误差不大于100mm 桩身的垂直度最大偏差不大于1 150 承台 引桥 质量检验标准要求平面尺寸偏差不大于30mm 轴线偏位不大于15mm 顶面高程偏差不大于20mm 56 常用测量仪器 普通的经纬仪 2秒以上 水准仪 3毫米以上 全站仪 2秒 3mm 2ppm s以上 GPSRTK技术 10mm 1ppm s 57 基础施工测量 利用全站仪放样 58 钢护筒定位 GPS接收机 GPS基线 进行定位的GPS接收机 平面位置偏位 10cm垂直度 1 150 平面位置 全站仪极坐标法 经纬仪交会法 GPSRTK技术 垂直度 经纬仪 高程 三角高程 水准测量 59 GPS打桩船系统 60 钢护筒定位施工现场 61 钢筋笼定位 浇筑混凝土标高控制 钻机定位 桥墩基础施工整个过程都需要测量定位 常用方法 经纬仪交会三角高程等 62 成桩中心位置测量 常用方法 全站仪极坐标法经纬仪交会法GPSRTK技术 63 承台施工测量 承台尺寸 标高 轴线测量 承台模板放样的控制 常用方法 平面 全站仪极坐标法高程 水准仪 三角高程 64 承台模板位置放样 65 10 5大型斜拉桥 悬索桥高塔柱施工测量 66 索塔施工测量精度要求 67 塔柱施工测量特点 1 要求精度高 无论是塔身的倾斜度 垂直度 还是轴线偏位 几何尺寸以及索道管的定位等都提出较高的要求 属于精密工程测量范畴 2 位置特殊 一般索塔位于水域 使施工控制点的布设受到较大的限制 3 水域施工 大气折光严重 4 施工干扰大 5 特性强 不同的桥型施工测量要求不同 相同的桥型 不同的设计 不同的施工工艺 不同的地理位置 对施工测量也提出不同的要求 即使桥型 设计相同 施工环境不同 施工测量方法也要求不同 68 常用测量仪器 精密经纬仪 1秒以上 水准仪 2毫米以上 全站仪 1秒 1mm 1ppm s以上 索塔施工测量 平面位置 尺寸 标高 轴线测量 69 索塔施工测量 70 索道管精密施工定位主桥塔柱施工测量 71 施工测量方法 方法 全站仪三维坐标法 包含三角高程 天顶方向法 钢尺高程传递法等 仪器 高精度水准仪 全站仪 经纬仪 激光经纬仪要解决的问题 平面 高程精度 特别是平面测量的方案以及单向三角高程传递中大气折光问题 72 内控法放样塔柱细部 73 索塔浇筑过程中的施工放样的依据 斜拉索张紧工作中确知索塔的状况 桥面钢箱梁安装定位时的需要 对索塔周日变形的规律进行分析 找出最适宜施工时间段 以利于索塔的施工 保证施工质量 索塔变形监测 索塔顶部是个自由端 会由于日照 风压 索力作用产生变位 这种变位将随着塔体不断升高而迅速增大 为了满足高索塔施工中垂直度要求 确定施工中塔柱的周日形变及索力作用下引起的塔柱偏移 必须测定和研究外界条件影响下塔柱的变化规律 用于指导施工与测量工作 主要表现在 74 塔柱变形监测一般在钢箱梁吊装过程中进行 特殊工况下进行24小时连续跟踪测量 塔柱变形监测一般采用全站仪坐标法进行 该法需要在塔顶合适部位预设监测标点 并架设全反射棱镜 也可采用GPS进行 75 大型斜拉桥钢箱梁安装的测控 76 线形测量 主梁高程测量 精密水准仪 静力水准 主梁轴线测量 精密经纬仪 全站仪准直测量 主梁悬臂端倾角测量 精密水准仪 静力水准 索塔偏位测量 精密全站仪 GPS 77 主桥钢箱梁架设施工测量 线形控制 78 施工控制测量使主跨合拢精度达到mm级 79 80 81 悬索桥施工测量 高塔柱施工测量平面位置采用全站仪坐标法进行标高采用全站仪精密三角高程测定大缆架设施工测量基准索股施工测量一般索股施工测量索夹定位测量钢箱梁吊装施工测量 82 斜拉桥施工测量 塔柱施工测量索道管精密定位钢箱梁吊装测量 轴线 线形 主梁合龙控制测量桥面线形测量 83 交工验收测量主桥的交工验收测量主要是主桥的线形和轴线偏位测量 引桥包括线形 标高和桥面平整度的测量 大桥主塔的交工验收测量主要包括承台及塔柱外形尺寸 平面位置 各部位标高 横梁标高及平整度 轴线偏位 塔柱倾斜度的测量等 84 竣工测量主要内容 工程竣工图塔柱竣工测量锚体竣工测量桥面竣工测量静 动载试验测量 85 10 7桥梁施工和运营期的变形监测 86 变形监测的目的保证桥梁的安全营运 验证设计参数 检验工程施工质量 为科学研究和健康诊断提供依据 87 变形监测的内容 1 各墩台的垂直位移观测墩台沿水流方向和沿桥轴线方向的倾斜观测 2 各墩台的水平位移观测沿水流方向和沿桥轴线方向的横 纵水平位移观测 3 桥梁扰度观测静载扰度观测 动载扰度观测