GPS桥梁控制测量技术案例

1、GPSGPS桥梁控制测量技术案例1工程概况某跨江大桥工程：总长8206米，其中主桥采用100+100+300+1088+300+100+100=208米的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。 斜拉桥主 孔跨度1088米，；斜拉索的长度580米；群桩基础平面尺寸113.75米X 48.1米。 专用航道桥采用140+268+140=548米的T型刚构梁桥；南北引桥采用30、50、 75米预应力混凝土连续梁桥。2基准选取2.1坐标系与起算数据的确定该大桥位于东经120o59，北纬31o47。若按国家统一坐标系采用 3o投 影中央子午线为120o,根据计算桥轴线每公里的高斯投影变形为 54mm这对精密 桥梁控制网

2、而言是绝对不允许的，为此采用任意带投影独立坐标系，中央子午线 取120o59，计算偏离中央子午线1km的边每公里的高斯投影变形为 0.15mm 可以忽略不计。考虑与道路的衔接以及桥梁建设中的高精度要求。 采用挂靠在国家统一坐标系下的独立坐标系统，中央子午线取 120O59。为了引入坐标系统，联测I第 八村、II时思镇、丨联合村三点国家一、二等三角点，这样确定桥梁控制网的国 家统一坐标系以及120o59的独立坐标系坐标。由于采用三点约束平差，桥梁 各控制点的精度受起算点的精度影响， 不能满足桥梁控制网的需要。这时可采用控制网中的一点与一方向进行重新平差，得到独立坐标系的坐标。2.2投影面的选取为

3、了满足该大桥不同施工面的使用，投影面选择“0米正常高面”、“ 8米正常高面”、“76米正常高面”几个投影面。“ 0米正常高面”可以实现与道路 的连接。“8米正常高面”为控制点平均墩面高程，也是使用最多最频繁的一个 施工面，主要解决基础施工放样问题。“76米正常高面”为主桥桥面高程，主要应用于钢箱制作和桥面施工放样。3平面控制网的精度确定根据公路工程质量检验评定标准对桥长的规定，桥长允许偏差和桥长中误差分别为100mn与50rnrn。该项误差是桥梁构件的制造误差、施工误差和测 量误差。将三项误差视为相互独立，依据等影响原则可得测量中误差为士 28.9mm实际上前两项误差较后者要大，因此一般取20

4、mm控制点的精度为8mm4平面控制网的布设该大桥桥位区覆盖层厚度在290340米之间，以粘土、亚粘土、粉沙、粗沙 和砾石为主。地层处下沉趋势，江南不均匀下沉显著，据国家测绘局掌握的资料， 苏州地区存在着每年厘米级的不均匀性地表下沉，对平面和高程控制点稳定性不 利。这对大桥的平面控制测量和高程控制测量的精度提出了更高的要求。GPS空制网的布设是为满足该大桥的勘测设计、 施工放样和大桥的变形监测的需要，遵循“整体控制、局部加密”的原则。并且在控制点位置的选择上考虑了桥梁施工 的特点，一方面将点的位置于施工便道以外并适于 GPS观测要求的位置，另一方 面尽可能保持相邻点间相互通视以及临近线位控制点设

5、站、长边定向的施工放样 原则，该大桥的GPS平面控制网由18个点组成，网形为以桥轴线为公共边的两 个大地四边形，两边各扩展一个大地四边形，这增加了网的图形强度。同时在桥 轴线的延长线两端12公里及周围选点，其中北岸桥轴线延长线布设两个大地四 边形，南岸桥轴线延长线布设四个大地四边形， 各平面控制点保证有两个以上的 通视方向。控制网范围东西长约2km,南北宽约10km桥轴线相对中误差不低于 1/70万；平面控制网各相邻点点位中误差不大于 8mm5GPS平面控制测量5.1选点造标根据设计的网形与GPS选点的原则共布设18个点。为了方便使用以及通视 的需要建造强制对中观测墩。共建造观测墩 22座，其

6、中8米高观测墩4座、6 米高观测墩3座、3米高观测墩H座、2米高观测墩4座;20米深埋水准点4座、 50米、6.85米深埋水准点各一座。依据长江两岸地质特点，在基础处理中分别 采用了不同的加固处理方法。5.2外业施测根据上述布网方案以及精度指标要求，制定了严密的施测方案与施测计划。 实际观测使用了 8台GPS双频接收机，其中5台ASHTECHZ-xrtem型、3台 ASHTECHZX型接收机，其标称精度位5mm+lppm均使用相同扼径圈天线(可达 到3mm+0.5ppm进行观测。观测时，观测参数设置如下：(1)同步观测有效卫星数 大于等于9颗，(2)截至高度角大于150, (3)由卫星星座和测

7、站组成的图形几何 强度小于等于6， 采样间隔时间15秒，(5)卫星象限分布(2520)%， 连续观测24小时，整个观测进行了 13天，共完成该大桥首级平面控制网观测点 18 个及联测国家坐标点3点，形成5个同步环。同步环和同步环之间采取边连接。观测中仪器设备工作正常。每天的观测数据都及时下载，查验数据观测质量， 结果全部合格。5.3基线解算为了提高GPS基线解算的精度，联测武汉跟踪站(WUHN和北京房山跟踪站 (BJFS)。并采用GAMIT软件、精密星历、TIRF97框架，解算ST02的坐标，然后 固定ST02,共解算基线84条。5.4外业数据检核对同步环、异步环和重复基线进行检核。基本情况如

8、下：(1)同步环亠表1同步环卩数量Wx皿心Wy (m)心备注Q最大值m0. 000 0. 00010. 0002最小值打0. 000。a 00000, 0000同步环个 数：59个昇(2)异步环表2异步环*数量门Wx (m) qWY m) qWz (m)卩备注卩最大值才0. 00750. 0098a oo了4最小值门0. 00020. 00010. 0002匸同步环个 数：29个心(3)重复基线仪表3重复基线，数去Wx (m) qWY (m)护Wz (m) a备注最大值Q0. 005 帀0. 0086Q6 004%最小值口0. oooo0. 0001a 0003同步环个 数:16个心可见外业成

9、果均满足限差要求，说明外业观测成果质量可靠。(4)激光测距边长检核：采用高精度测距仪分别施测网中三条边长(桥轴线 边、中长边、短边)，并与GPS观测边长比较，最大差值为2.3毫米。表明GPS 测量的精度结果很好，也说明测距边与GPS&尺度是基本兼容的。三条激光测距边和相应的GPS观测边比较结果如下表4。表4三条激光测距边和相应的GPS观测边比较结果边名栽精密激光测距变长GPS 变长（m） “较差(min)茯ST02-ST01P6101, 35686101. 358彷-1. “ST16-ST20454. 862454. 86270. BST03-ST01P1208. 2771208. 2748P

10、2.引5.5内业数据处理首先在WGS8坐标系进行三维无约束平差，经检查基线向量的改正数(V x、 y、VAz)均小于三倍标准差。说明外业观测质量优良。然后进行一点一方向 的二维约束平差，基线向量的改正数与剔除粗差的无约束平差结果的同名基线相 应改正数的较差(dVAx、dVAy)均小于二倍标准差。平差计算的工艺流程：外业 GPS数据检核核一 GPS基线边的投影改化化一 POWERADJ平差一结果输出。5.6精度统计分析5.6.1GPS控制网地心坐标选取WUHNGPS踪站为固定点，用GAMT基线解算的结果进行坐标传递， WUHNGPS踪站空间地心坐标值为 TIRF97(2003历元)框架下的地心坐

11、标；X=-2267749.3365mY=5009154.2898mZ=3221290.6629m平差后最弱点位中误差为 ST13点：士 0.64cm。5.6.2桥位控制网“ 54北京坐标系”中央子午线120度，I001、I002、1003为起算点，投影面为高斯椭球面， 观测数据为32条GPS虫立基线边，为三点约束平差方法。起算坐标：I001:X=3502692.9000mY=609199.6600mI002:X=3532461.1700mY=608630.4600mI003:X=3539125.0700mY=589648.1700m最弱点：ST20，Mx=1.78cmMy=1.97cmMp=2

12、.66cm最弱边:ST16-ST20,相对精度：1/48072可以满足道路施工的需要。563桥位控制网独立坐标系8米正常高投影面成果，中央子午线 120度59分，STOZ为起算点、ST02至 ST11的方位角固定，高程异常为62.2m,观测数据为28条GPM立基线数据， 并按GPS观测量至投影面的距离进行投影改化：ST02坐标：X=3515101.775Y=500405.440mST02至 ST11 的方位角:4o34 22最弱点:ST20，Mx=0.17mcMy0.20cmMp=0.26cm最弱边:ST16-ST20,相对精度:1/438290结果表明其满足8mm勺精度需要。出师表两汉：诸葛

13、亮先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光 先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其 刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚 以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰能”是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也； 亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。 先帝在时， 每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、 灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣， 愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也 上臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于 败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来