工程测量-第8章工程测设.ppt

第8章工程测设 宋建学郑州大学土木工程学院施工教研室郑州大学土木工程学院测量实验室2011 1 第8章测设的基本工作 2学时 内容 已知距离测设 已知高程测设和已知角度测设 平面点位的测设方法 直角坐标法 极坐标法 方向交会法和距离交会法 测设参数计算掌握 已知距离测设 已知高程测设和已知角度测设 平面点位的测设方法 直角坐标法 极坐标法 方向交会法和距离交会法 测设参数计算 测设 stakingout 就是根据工程设计图纸上待建结构物的轴线位置 尺寸及其高程 计算待建结构物各特征点 轴线交点等 与控制点 或已建成结构物特征点 之间的距离 角度 高差等测设数据 然后以地面控制点为依据 将待建结构物的特征点在实地用工程桩定位 作为施工的依据 不论测设对象是建筑物还是构筑物 测设点位的基本工作是通过测设已知的水平距离 水平角度和高程 从而确定空间点位 测设点位的基本方法有直角坐标法 极坐标法 方向交会法和距离交会法等 实际测设时 可根据施工控制网的形式 控制点分布情况 地形情况 现场条件及待建结构物测设精度要求等进行选择 8 1水平距离 水平角和高程的测设 8 1 1 测设已知距离 在地面上丈量两点间的水平距离时 首先是用尺子量出两点间的斜长 再进行必要的改正 以求得准确的实地水平距离 而测设已知水平距离时 其程序恰恰相反 方法如下 1 一般方法测设已知距离时 线段起点和方向是已知的 若要求以一般精度测设距离AB 则可在给定的方向 根据给定的距离值 从起点A用钢尺丈量的一般方法 量得线段的另一端点B 并暂用小钉定位 得B1位置 为了检核起见 应多次丈量测设的距离 得到一系列位置B2 B3 若多次测设的较差值在限差之内 可取其平均位置作为最后结果 如图所示 已知 点 欲放样 点 设计距离为28 50m 放样精度要求达到1 2000 放样方法与步骤如下 1 一般方法如图所示 已知 点 欲放样 点 设计距离为28 50m 放样精度要求达到1 2000 放样方法与步骤如下 1 以 为准在放样的方向上量28 50m 打一木桩 并在桩顶标出方向线AB 2 甲把钢尺零点对准 点 乙拉直并放平尺子对准28 50m处 在桩上画出与方向线垂直的短线 交AB方向线于点 3 返测得距离为28 508m 则 D 28 50 28 508 0 008m 相对误差 测设精度符合要求 改正数 4 垂直向内平移4mm得mn短线 其与方向线的交点即为欲测设的 点 2 精确方法当测设精度要求较高时 应按钢尺量距精密方法进行测设 具体作业步骤如下 a 将经纬仪安置在A点 并标定给定的直线方向 沿该方向概量 并在地面上打下尺段桩和终点桩 桩顶刻十字标志 b 用水准仪测定各相邻桩顶之间的高差 c 按钢尺精密量距的方法先量出整尺段的距离 并加尺长改正 温度改正和倾斜改正 计算每尺段的距离及各尺段距离之和 得最后结果为LAB d 设应测设的水平距离为DAB 则余长R DAB LAB 然后计算余长段应测设的实地长度 e 根据LR在地面上测设余长段 并在终点桩上作出标志 即为所测设的终点B 如终点超过了原打的终点桩时 应另打终点桩 例题8 1 1 在地面上欲测设一段15 000m水平距离AB 钢尺尺长方程 lt 30 0000 0 0050 1 2 10 5 30 t 20 m 测设时温度为30 A B两点高差hAB 0 500m 所施于钢尺的拉力与检定时拉力相同 试计算测设时在地面上应量出的长度L 3 用光电测距仪测设水平距离 如图所示 当测设距离时 安置测距仪于A点 瞄准已知方向 沿此方向移动反光棱镜位置 使仪器显示值略大于测设的距离DAB 定出C点 在C点安置反光棱镜 测出反光棱镜的竖直角 及斜距S 经气象改正后 计算水平距离DAC S cos 计算测设改正数R DAC DAB 根据R的符号和数值 在实地以C点为参照 用小钢尺沿已知方向将终点改正至B 并用木桩标定其点位 为了捡核 应将反光棱镜安置于B点 再实测AB的距离 若不符合应再次进行改正 直到测设的距离符合限差为止 如果用具有跟踪功能的测距仪或电子速测仪测设水平距离 则更为方便 它能自动进行气象改正 并将倾斜距离归算成平距直接显示 测设时 将仪器安置在A点 瞄准已知方向 测出气象要素 气温和气压 并输入仪器 按下自动跟踪键 则仪器显示屏上可实时显示水平距离 观测者指挥手持棱镜者前后移动 当显示值等于待测设的已知水平距离值时即可定出B点 8 1 2 测设已知水平角 1 一般方法当测设水平角的精度要求不高时 可用盘左盘右取中数的方法 设地面上已有OA方向线 从O按顺时针方向测设已知水平角值 为此 将经纬仪安置在O点 用盘左瞄准A点 读取度盘数值 松开水平制动螺旋 旋转照准部 使度盘读数增加 在此视线方向上定出C1点 为了消除仪器误差和提高测设精度 用盘右重复上述步骤 再测设一次 得C2点 取C1和C2的中点C 则 AOC就是要测设的 角 此法又称盘左盘右分中法 测设已知水平角是根据水平角的已知数据和一个已知方向 在地面上把该角的另一个方向测设出来 2 精确方法测设水平角的精度要求较高时 可采用作垂线改正的方法 以提高测设的精度 在O点安置经纬仪 先用一般方法测设 角 在地面上定出C点 再用测回法测足够测回 由精度确定 较精确地测得 AOC 再测出OC的距离 即可按下式计算出垂直改正值实际中 可根据 的符号确定改正值是向内还是向外 为检查测设是否正确 还需要进行检查测量 8 1 3 测设已知高程 已知高程的测设 是根据施工现场已有的水准点将设计高程在实地标定出来 它与水准测量不同之处在于 不是测定两固定点之间的高差 而是根据一个已知高程的水准点 把设计所给定点的高程在实地标定出来 在建筑设计和施工过程中 为了计算方便 一般把建筑物的室内地坪用 0 000标高表示 基础 门窗等的标高都是以 0 000为依据 相对于 0 000测设的 如图所示 假定施工场地内有高程控制点R 已知其高程为HR 现欲在A点木桩上测设高程为HA的室内地坪 0 000标高 首先在木桩A和水准点R之间安置水准仪 并在R点上立水准尺 设其读数为a 则视线高为 Hi HR a在A点木桩侧面立尺并上下移动 使前尺读数为此时 在前尺底部位置处划一道红线 此位置即为待测设的高程HA a b 已知R的高程HR 362 768m 需放样的A点高程为HA 363 450m 先将水准仪架在A与R之间 后视R点尺 读数为a 1 352 要使A点高程等于HA 则前视尺读数就应该是 b HR a HA 362 768 1 352 363 450 0 670m放样时 将水准尺贴靠在A点木桩一侧 水准仪照准A点处的水准尺 当水准管气泡居中时 将A点水准尺上下移动 当十字丝中丝读数为0 670时 紧靠尺底在木桩侧面画一横线 横线下用红油漆画一 符号 顶的高程即为HA 其高程为363 450m 当要测设楼层标高时 只用水准尺无法满足点位的高程需要 就必须采用高程传递法 下图是向楼层上传递高程的示意图 向楼层上传递高程可以利用楼梯间 将检定过的钢尺悬吊在楼梯间处 零点一端向下 挂一重约100N的重锺 可以将重锺放入油桶中以减少摆动 这样就可以用水准仪逐层引测 楼层B点的标高为 式中a b c d 标尺读数 HA 底层 0 000室内地坪绝对标高 如图所示 设A为地面上的水准点 欲将高程传递到坑底的临时水准点B上 先在基坑边埋一吊杆 上面悬挂钢卷尺 零端朝下并挂一10 20kg的重锤 为了减少钢卷尺的摆动 重锤可放在装有液体的桶内 观测时 用两架性能相同的水准仪 一架安置在地面上 A点上水准尺为后视 读取读数为a 钢尺为前视 读取读数为c 另一架水准仪安置在基坑内 后视钢尺读数为d 前视B点上水准尺读数为b 则临时水准点B点高程为HB HA a c d b或b应 HA a c d HB 8 2点的平面位置测设 点的平面位置测设主要有下列几种方法 可根据施工控制网的布设形式 控制点的分布 地形情况和建筑物的测设精度要求等进行选择 8 2 1 直角坐标法 orthogonalcoordinatemethod 当建筑物附近已有彼此垂直的主轴线时 可采用此法 如图所示 OA OB为建筑场地上两条互相垂直的主轴线 或者是既有建筑物互相垂直的两条边线 待建工程的两个轴线MQ PQ分别与OA OB平行 设计总平面图中已给定拟建工程的四个角点M N P Q的坐标 现以M点为例 介绍其测设方法 首先计算O M之间的距离及在两个坐标轴上的投影x和y 接着在O点上安置经纬仪 瞄准A点 沿O正方向从O点向A测设距离y得C点 然后将仪器搬至C点 仍瞄准A点 逆时针方向测设90 角 并沿此方向从C点测设距离x即得M点 继续沿此方向可测设出N点 同法测设出P点和Q点 最后应检查建筑物的四角是否等于90 各边是否等于设计长度 而最常用的检核方法是测量两条对角线长度的较差值 并确保误差在允许范围之内 上述方法计算简单 施测方便 精度较高 是应用较广泛的一种方法 8 2 2 极坐标法 polarcoordinatemethod 极坐标法是根据水平角和距离测设点的平面位置 适用于测设距离较短 且便于量距的情况 图中 A B两点是需要测设的拟建工程特征点 场地现有控制点1 2 3 4和5 以下以测设A点为例介绍极坐标测设法 在用极坐标法测设点位之前 需要用下列公式计算有关的测设数据 根据上式计算结果 即可进行工程特征点A的测设 测设A点时 在点2安置经纬仪 瞄准3点 逆时针测设出 1角 在 1角终边方向线上用钢尺测设距离D2A即得A点 用同法也可以测设B点 最后应丈量AB的距离 以资检核 8 2 3 角度交会法 directionconvergencemethod 此法又称方向线交会法 当待测设点远离控制点且不便量距时 采用此法较为适宜 如图所示 P点是待测设点 而A B和C是控制点 首先算出测设数据 1和角值 1 虽然从理论上说 由这两个参数即可确定P点的位置 但为了对测设结果进行校核 必须计算出更多的冗余参数 例如 2 然后将经纬仪先后安置在A点 B点和C点 分别测设 1 1和 2等角值 并且分别沿AP BP CP方向线 在P点附近各打两个小木桩 桩顶上钉上小钉 以表示AP BP CP的方向线 将各方向上两个方向桩的小钉用细线绳拉紧 即可交出AP BP CP三个方向的交点 此点即为所求的P点 由于测设误差 三条方向线可能并不交于一点 而会出现一个很小的三角形 称为误差三角形 当误差三角形边长在允许范围内时 4cm 可取误差三角形的重心作为P点的点位 或以内切圆的圆心作为P点的位置 如超限 则应重新交会 注意事项 交会角一般不得小于30 和大于150 8 2 4 距离交会法 distanceconvergencemethod 距离交会法是根据两段已知距离交会出点的平面位置的一种方法 此法适用于场地平坦 量距方便 且控制点离测设点又不超过一个整尺段长度的地方 在施工中 细部位置测设常用此法 如图所示 设A B是待测设点 其附近有控制点1 2 3 4和5等 首先根据已知坐标计算A B两点距附近控制点的距离 得到D1 D2和D3 D4 分别用两把钢尺的零点对准控制点1和2 以D1和D2为半径在地面上画弧 两弧交点即为A点的位置 同法定出B点 为了检核 还应测量AB长度与设计长度比较 其误差应在允许范围之内 例 如图所示 已知A点高程 后视读数 为测设桁架底边高程而将水准尺倒置 测得前视读数 例 已知 若将仪器安置在M点 试计算用极坐标法测设A点所需的数据 距离算至0 01m 8 3 圆曲线的测设 圆曲线的测设工作一般分两步进行 先测设曲线主点桩 然后进行曲线细部放样即曲线桩加密 从而完整地标定出圆曲线的位置 注 R 在设计时选定 实地测出 有偏左 偏右之分 8 3 1圆曲线主点测设 1 圆曲线要素计算 3 主点测设 1 安置经纬仪于JD 后视ZY方向 自JD点沿此方向量切线长T 打下木桩得出ZY点 2 然后转动望远镜前视YZ方向 自JD点沿此方向量切线长T 打下木桩得出曲线终点YZ 3 以YZ为零方向 测设水平角 180 2 可得外矢距的方向 沿此方向 从JD量外矢矩E 打下曲线中点桩QZ 2 主点里程计算交点JD的里程由中线丈量得到 根据交点的里程和曲线元素值 可算出各主点的里程 ZY点里程 JD里程 TYZ点里程 ZY里程 L QZ点里程 L 2QZ点里程 ZY点里程 L 2 YZ里程 L 2JD点里程 QZ里程 J 2 校核 8 3 2 圆曲线细部点的测设 主点测设后 还要设置更多的曲线桩才能比较确切地反映圆曲线的形状 圆曲线的细部放样 就是指测设除主点桩以外的一切曲线桩 对于桩距一般有如下规定 R 50m时 l0 20m 20m R 50m时 l0 10m R 20m时 l0 5m 圆曲线细部放样的主要方法有 偏角法 直角坐标法 极坐标法和弦线支距法 1 偏角法 偏角法测设圆曲线加桩是依据极坐标原理进行的 以曲线起点ZY至曲线任一待定点Pi的弦线与切线之间的弦切角 偏角 i和弦长Ci来确定Pi点的位置 如下图所示 根据几何原理 偏角 i应等于相对应弧长所对圆心角li之半 i R l C a 长弦偏角法 计算曲线上各桩点至ZY或YZ的弦线长Ci及其与切线的偏角 i 再分别架仪于ZY或YZ点 拨角 量边 偏角法 methodofdeflectionangle 分为 长弦偏角法 短弦偏角法 长弦偏角法单圆曲线坐标计算 特点 测点误差不积累 宜以QZ为界 将曲线分两部分进行测设 b 短弦偏角法 与长弦偏角法相比 偏角 i相同 计算曲线上各桩点间弦线长Ci 架仪于ZY或YZ点 拨角 依次在各桩点上在量边 相交后得中桩点