第5章 桥梁施工测量.ppt

第五章桥梁施工测量 5 1中线复测及桥轴线测定 5 2桥梁施工控制测量 5 3桥梁定位资料计算 5 4墩台定位及纵横轴线测设 5 5桥梁竣工测量 根据设计文件 按照规定的精度 将图纸上设计的桥梁墩台位置标定于地面 据此指导施工 确保建成的桥梁在平面位置 高程位置和外形尺寸等方面均符合设计要求 主要包括中线复测 桥轴线长度测量 水准测量等 桥梁施工测量的基本任务 5 1中线复测及桥轴线测定 复测的主要方法是导线法 定测或线路复测的精度较低 一般不能满足桥梁施工测量的精度要求 因此桥梁施工前 需对桥址线路中线以较高的精度进行复测 一 直线桥的中线复测 观测 桥址位置上所有转点间的水平距离Di和相邻边间的水平角 i 视为导线 转角采用方向观测法 计算 以两端转点 ZD7 3 ZD7 8 的连线为x轴建立施工坐标系 计算各转点的坐标 二 曲线桥的中线复测 当桥梁位于曲线上时 应对整个曲线进行复测 检查切线方向控制桩是否在同一条直线上 如果不在同一条直线上 则应给予改正 重新精确测定线路的转向角 重新计算曲线综合要素 重新标定曲线的起点和终点 1 切线控制桩的复测 检查切线上的控制桩是否在同一条直线上 方法 穿线法 导线法 2 转向角复测 依据 已确认的切线控制桩 方法 直接测量 测回法间接测量 导线法如果已确认的切线控制桩中含有交点桩 则采用直接测量法否则 采用间接测量法 即导线测量法或副交点法 复测转向角与定测转向角不符时处理方法 原则 尽量不改变原设计 方法一 利用复测转向角重新计算曲线要素 改变曲线起点或终点里程桥梁布设在直线 始端缓和曲线 圆曲线区间内 则曲线的ZH里程保持与原设计里程不变 桥梁布设在圆曲线 末端缓和曲线 直线区间内 则曲线的HZ里程保持与原设计里程不变 同时保持各墩台中心设计里程不变 要使ZH或HZ里程不变 可设断链桩或将距离误差调整在直线段 方法二 调整切线方向 使转向角恢复到原设计值整个桥梁布设在始端缓和曲线 圆曲线 末端缓和曲线区间内 或回头曲线转向角在180 左右时 如果桥梁前后相邻曲线没有施工或无重大建筑物 可以调整切线方向 使转向角恢复到原设计值 以保证桥梁原设计不变 方法三 采用复测转向角 改变桥梁设计 三 桥轴线长度测定 1 桥轴线控制桩 两岸桥头中线上埋设的控制桩 作用 保证墩台间的相对位置正确 并使之与相邻线路在平面位置上正确衔接 2 桥轴线长度 两岸桥轴线控制桩间的水平距离 3 桥轴线长度的测量方法直接测定法 光电测距间接测定法 三角网推算 5 2桥梁施工控制测量 对于水中不能直接测设的桥梁或水面较宽且有高墩 大跨 深水基础或基础施工难度较大 梁部结构类型复杂的特大桥和大桥 需要建立施工平面控制网 为了合理地拟定桥梁施工平面控制测量的布网方案和观测方案 保证墩台中心的定位精度 必须预先估算桥轴线长度测定的必要精度 一 桥轴线长度精度估算 1 钢筋混凝土简支梁 设墩台中心点位放样的极限误差为 D 通常取 D 10mm 中误差为 D 2 则相邻二墩台中心的跨距中误差为 设全桥共有N跨 则桥轴线长度的中误差为 2 钢板梁及短跨 l 64m 简支钢桁梁 考虑梁长制造误差和固定支座安装误差 的共同影响 单跨钢板梁和单跨简支钢桁梁的长度中误差为 当桥梁为N跨时 则桥轴线长度L的中误差为 3 连续及长跨 l 64m 简支钢桁梁 由n个节间构成的单联或单跨梁 设节间拼装的极限误差为 l 通常取 l 2mm 则由于梁体拼装误差和固定支座安装误差 的共同影响 每一联 跨 长度的中误差为 当桥梁为N跨时 则桥轴线长度L的中误差为 例5 1 某三联三跨连续梁桥 每跨支座间距离为128m 由长16m的8个节间组成 每联24个节间 固定支座安装极限误差为 7mm 试计算全桥桥轴线中误差 解 单联中误差为 全桥桥轴线中误差为 二 桥梁施工平面控制测量 1 桥梁施工平面控制网网形布设 在满足桥轴线长度测定和墩台中心定位精度的前提下 力求图形简单并具有足够的强度 以减少外业观测工作和内业计算工作 根据桥梁的大小 精度要求和地形条件 桥梁施工平面控制网的网形布设有以下几种形式 双三角形大地四边形 双大地四边形加强型大地四边形 大地四边形加三角形 2 桥梁施工平面控制测量的角度观测 水平角观测要求 开测前应对所测角仪器进行检验和校正 作业过程中 仪器2C绝对值DJ1型仪器不得超过20 DJ2型仪器不得超过30 水平角观测测回数应符合表6 4的规定 各测回的零方向读数应均匀分布在度盘和测微器的不同位置上 方法 铟钢基线尺 光电测距 3 桥梁施工平面控制网的距离观测 用光电测距仪或全站仪测量平面控制网边长时 外界环境条件应符合下列要求 注意减弱大气折光和旁折光的影响 测线及两端的延线上 不得有任何其它发光物体或反光的物体 以免引起反射信号混乱 测站应设在电磁场影响的范围以外 光电测距边的测回数及往返测次数 应符合规定 光电测距限差 应符合规定 距离观测的限差与数据处理 光电测距边 必须加入气象 加乘常数 周期误差改正 然后化算为水平距离 水平距离应归算至墩顶 或轨底 平均高程面上 设仪器与棱镜横轴的平均高程为H1 墩顶 或轨底 的平均高程为H2 地球平均曲率半径为R 则归算长度DH为 测距精度评定 设某条边长进行了n次对向观测 第i次对向观测的差值为di 则一次观测的中误差为 对向观测平均值的中误差为 4 桥梁施工平面控制测量内业计算 施工平面控制网通常采用独立的坐标系 直线桥以桥轴线两控制桩中里程较小的一个为坐标原点 以桥轴线按里程增加方向为x轴正向建立测量坐标系 曲线桥一般以曲线起点ZH或始切线上的转点为坐标原点 以始切线指向JD方向为x轴正向建立测量坐标系 也可以桥轴线控制点为坐标系原点 以该点处曲线的切线方向为x轴 以线路前进方向为x轴正向建立测量坐标系 桥梁施工平面控制网按方向或角度 用条件平差或间接平差方法进行严密平差 平差计算完成后 应对网中所有的几何条件 或附合条件 进行检算 并计算单位权中误差 桥轴线及最弱边边长中误差 对于边角网或测边网 不应大于10mm 对于以基线为基础的测角网 不应大于原估算的桥轴线及最弱边边长相对中误差 三 桥梁施工高程控制测量 各水准点应沿桥轴线两侧以400m左右的间距均匀布设 并构成连续水准环 水准点应与相邻的线路水准点联测 以保证桥梁与相邻线路在高程位置上的正确衔接 水准测量的等级 精度 限差应符合相应的规定 为了便于施工放样 可根据实际需要在施工地点附近设立若干个施工水准点 水准点应埋设标石 施工水准点的高程必须定期检测 水准测量的等级和精度应满足表6 8的要求 每公里水准测量高差中数的偶然中误差按下式计算 5 3桥梁定位资料计算 直线桥墩台中心坐标计算 直线桥的墩台中心位于桥轴线上 且桥轴线和线路中线完全重合 xi DKi DKAyi 0 设桥轴线控制点A为施工坐标系的原点 其里程为DKA x轴与桥轴线重合 且指向里程增加方向 第i号墩的里程为DKi 则该墩中心的坐标xi yi为 5 4墩台定位及纵横轴线测设 桥梁施工测量中 主要的工作是准确地测设出桥梁墩 台的中心位置 即所谓的墩 台中心定位 简称墩台定位 墩台定位必须满足一定的精度要求 特别是对预制梁桥更是如此 直线桥的墩台定位 直接量距法 光电测距或直接丈量 一 直线桥 2 前方交会法 如果桥墩位置无法直接丈量 也不便于架设反光镜时 可采用前方交会法测设墩位 前方交会法既可用于直线桥的墩台定位测量 也可用于曲线桥的墩台定位测量 用交会法测设墩位 需要在河的两岸布设平面控制网 如导线 三角网 边角网 测边网等 前方交会法的基本原理 根据控制点坐标和墩台坐标 反算交会放样元素 i i 在相应控制点上安置仪器并后视另一已知控制点 分别测设水平角 i i 得到两条视线的交点 从而确定墩台中心的位置 i i 异侧交会同侧交会 两交会方向线之间的夹角 称为交会角 墩台中心交会的精度与交会角 的大小有关 交会角的要求 当置镜点位于桥轴线两侧时 交会角应在90 150 之间 当置镜点位于桥轴线一侧时 交会角应在60 110 之间 在桥梁控制网网形设计和布网时 应充分考虑每个墩台中心交会时交会角的大小 必要时 可根据情况增设插如点或精密导线点作为次级控制点 测设数据计算 为了便于作业 应根据控制点的坐标和墩台中心的坐标 计算测设数据并将其编制成表 墩台定位测设数据主要包括 置镜点 墩台或控制点编号 坐标方位角 边长等 以下表格更简洁 现场测设 在控制点D安置仪器 后视控制点A 将度盘安置为 DA 根据测设数据表 转动照准部至度盘读数为 Di得到D i方向 同样方法得到C i方向 两条视线的交点处打桩 钉设出i号墩台中心位置 在桥轴线上检查各墩台位置 示误三角形 通常将三台经纬仪分别安置于三个控制点上 用三条方向线同时交会 理论上三条方向线应交于一点 而实际上由于控制点误差和交会测设误差的共同的影响 三条方向线一般不会交于一点 而是形成一个小三角形 该三角形的大小反映交会的精度 故称其为示误三角形 交会限差及墩台中心的确定 示误三角形的最大边长或两交会方向与桥中线交点间的长度 在墩台下部 承台 墩身 不应大于25mm 在墩台上部 托盘 顶帽 垫石 不应大于15mm 若交会的一个方向为桥轴线 则以其它两个方向线的交会点P1投影在桥轴线上的P点作为墩台中心 交会方向中不含桥轴线方向时 示误三角形的边长不应大于30mm 并以示误三角形的重心作为桥墩台中心 墩台纵横轴线测设 墩台纵横轴线是确定墩 台方向的依据 也是墩 台施工中细部放样的依据 直线桥各个墩台的纵轴线与桥轴线重合 可根据桥轴线控制桩测设 直线桥的横轴线不一定与纵轴线垂直 两者夹角根据设计文件确定 可将经纬仪安置于墩台中心 后视桥轴线控制桩定向 测设规定的角度得到墩台横轴线方向 A 例5 3 某铁路直线桥设计的结构形式为 1 24m预应力钢筋混凝土梁 3 64m箱形连续钢梁 1 24m预应力钢筋混凝土梁 各墩台中心的设计里程如表6 15 试完成 1 桥轴线长度精度估算 2 平面控制测量的实施 3 墩台中心定位资料的计算 表6 15墩台中心的设计里及其坐标 1 桥轴线长度精度估算第1孔和第5孔为预应力钢筋混凝土简支梁 设其跨长中误差分别为ml1和ml5 已知点位放样极限误差 D 10mm 则 解 第2 4孔为箱形连续钢梁 为预制的16m梁段运到现场后拼接 并以高强螺栓固定连接 已知n 12 节间拼装误差 l 2mm 支座安装误差 7mm 设该段中误差为ml2 4 则 桥轴线长度中误差mL为 已知桥长L 242 75m 则桥轴线长度的相对中误差为 2 平面控制网技术设计 根据桥轴线长度的估算精度 该桥施工平面控制网按五等三角网施测即可 由于桥轴线长度小于桥长 故控制网提高一个等级施测 箱形连续钢梁当时属新型结构 在墩台施工 梁体架设和运营管理阶段均要进行变形观测 故控制网再提高一个等级施测 所以 技术设计书确定 该桥施工平面控制网按三等三角网施测 基线D1 D3的边长采用光电测距方法实测 数据处理后 相对中误差1 260000 三角网的角度采用方向观测法 按条件观测平差 平差后桥轴线长度相对中误差1 189000 1 21700 测角中误差m 1 49 1 8 3 三角网观测与平差计算 以桥轴线控制点D4为坐标原点 以桥轴线按里程增加方向为x轴正向 计算各控制点和墩台中心在该坐标系中的坐标 4 控制点坐标和墩台坐标计算 注 如果D4的x坐标值等于其里程 则坐标计算更加简单 且不容易错 5 交会数据表编算 二 曲线桥 曲线桥的墩 台中心放样 曲线桥的中线是曲线 而每跨桥梁却是直的 所以中线与线路中线基本上构成了符合的折线 这种折线称为桥梁工作线 曲线桥的墩 台中心放样 就是放样工作线的交点 桥梁工作线 设计桥梁时 为使列车运行时梁桥梁的两侧受力均匀 桥梁工作线应尽量接近线路中线 所以梁的布置应使工作线的转折点向线路中线外侧移动一段距离E 这段距离称为 桥墩偏距 偏距E一般以梁长为弦线中矢的一半 桥梁偏角 相邻梁跨工作线构成的偏角a称为桥梁偏角 桥墩中心距 每段折线的长度L称为桥墩中心距 E a L在设计图上都已经给出 根据给出的E a L即可放样墩位 不同的是曲线桥轴线控制桩不能预先设置在线路中线上 而是根据曲线长度以要求的精度用直角坐标法放样出来 以曲线的切线作为X轴 曲线桥控制点在线路中线上的位置 可能一端在直线上A一端在曲线上B 也可能两端都在曲线上AB 在曲线桥上放样墩位与直线桥相同 也要在桥轴线的两端放样出控制点 以作为墩 台放样和检核的依据 如果控制桩一端在直线一端在曲线上 则先在切线方向上设出A点 测出A点到ZD5 3的距离 则可求出A点的里程 放样B点时 应先在桥台适宜的距离处 选择B点的里程 求出它与ZH 或HZ 点里程之差 即得曲线的长度 据此 可算出B点在曲线坐标系内的X Y值 参见P120计算 由于A点到ZH点距离可以求出 根据这段距离与B点X坐标之和 可在切线上确定B点的垂足 5 5桥梁竣工测量 墩台施工完成以后架梁以前 应进行墩台的竣工测