工程测量课程设计桥梁设计

1、目录1.课程设计要求42.建桥场地及周边环境简介43.设计规范及要求43.1设计相关规范43.2 相关精度要求54. 桥梁控制网设计原则及方法64.1桥梁控制网设计原则64.2桥梁控制网设计方法64.2.1 传统的三角网布设方法64.2.2 GPS网布设方法64.3 桥梁施工控制网布设的特殊要求75桥梁施工控制网的优化设计75.1工程控制网的优化设计的分类75.2工程控制网的优化设计的任务85.3桥梁施工控制网的数据采集与处理95.4优化设计软件的介绍及处理的过程96. 桥梁施工平面控制网精度设计概述96.1按桥型桥式确定桥轴线边的必要精度106.2按墩（台）定位确定控制网的必要精度116.3

2、按桥长确定桥轴线边的必要精度126.4平面控制网精度确定方法127.“北门桥”平面控制网设计127.1“北门桥”工程概况127.2“北大桥”平面控制网建网方法选择137.3“北门桥”平面控制网网形设计137.3.1 控制网图形介绍137.3.2 平面控制网图形设计147.3.2.1 控制网图形设计步骤147.3.2.2 控制网图形数据成果157.4平面控制精度评定188.“北门桥”高程控制网设计188.1水准测量概述188.2 跨河水准测量设计19高程控制网必要精度的确定19桥梁施工高程控制测量等级设计198.2.3 跨河场地布设20观测与计算218.3 “北门桥”水准设计218.3.1“北门

3、桥”水准网形218.4 观测方案及方法249.桥墩放样259.1次级网的建立259.2 桥墩放样必要精度269.3桥墩中心放样方法279.4 桥墩测设精度估算2810.课程设计总结291.课程设计要求以矿大北门的桥为原型，假定北门河流宽1.4km，修建一条跨河大桥，桥梁轴线位置自定。要求设计桥梁平面、高程控制网；确定控制网必要精度、设计桥梁平面、高程控制网并优化，制定控制网观测、桥墩放样方案。通过本课程设计掌握桥梁控制网设计原则、方法。2.建桥场地及周边环境简介图2-1 北门河的Google Earth 影像本桥为跨河大桥，跨越镜湖大河，河宽1.4千米，环绕学校，区域流向为从西至东。从Goog

4、le Earth 图片上我们可以发现，沿河周围场地开阔，方便选址。同时通过根据实地勘查，作者将桥址选在中国矿业大学北校门与煤炭工业科技馆之间，交通方便，施工无阻碍。3.设计规范及要求 3.1设计相关规范1.工程测量规范（GB500262007）；2.公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）；3.公路工程质量检验评定标准（JTJ071-9）；4.国家一二等水准测量规范(GB12897-91)5.公路勘测规范(JTJ061-99)6.全球定位系统(GPS)测量规范(GB/18314-2009)3.2 相关精度要求 桥梁施工平面控制网的建立，应符合下列规定：1 桥梁施工平面控制网，宜布设成自由

5、网，并根据线路测量控制点定位。2 控制网可采用GPS 网、三角形网和导线网等形式。3 控制网的边长，宜为主桥轴线长度的05-15 倍。4 当控制网跨越江河时，每岸不少于3 点，其中轴线上每岸宜布设2 点。表3-1 平面控制测量等级 等 级公路路线控制测量桥梁桥位控制测量隧道洞外控制测量二等三角5000m特大桥6000m特长隧道三等三角、导线20005000m特大桥40006000m特长隧道四等三角、导线10002000m特大桥20004000m特长隧道一级小三角、导线高速公路、一级公路5001000m特大桥10002000m中长隧道二级小三角、导线二级及二级以下公路500m大中桥1000m隧道

6、三级导线三级及三级以下公路表3-2 桥梁施工控制网等级的选择 桥长L(m)跨越的宽度l（m）平面控制网的等级高程控制网的等级>5000>1000二等或三等二等20005000500500三等或四等三等500<<2000200<<500四等或一级四等500200一级四等或五等注：1 为桥的总长 2 l 为跨越的宽度指桥梁所跨越的江、河、峡谷的宽度。表3-3 水准测量的主要技术要求等级每千米高差中误差（mm）路线长度（km）水准仪型号水准尺观测次数往返较差、附合或环线闭合差与已知点联测附合或环线平地（mm）山地（mm）二等2-DS1因瓦往返各一次往返各一次三等6

7、50DS1因瓦往返各一次往一次DS3双面往返各一次四等1016DS3双面往返各一次往一次五等15-DS3双面往返各一次往一次-注：1.成带节点的水准网时，节点之间或节点与已知点之间的路线长度，不应大于表中规定的0.7倍。2.L为往返段附合或闭合环的水准路线长度，km。n为测站数。4. 桥梁控制网设计原则及方法4.1桥梁控制网设计原则满足施工放样精度要求，控制点密度适当，图形结构良好的施工控制网更是必不可少，而且施工控制网的布设形式和精度等级更直接影响桥墩放样点位的精度，从而更构成了桥梁建设成败的一个关键因素。因此如何更科学地设计与布设一个既经济又合理的桥梁施工控制网显得极为重要。4.2桥梁控制

8、网设计方法一般的中小型桥梁、高速公路互通、城市立交桥、高架桥和跨越山谷的高架桥等，通常采用一级导线网，或在四等导线控制下加密一级导线。通过在导线点的基础上增设施工控制点，构成简单的四边形网，并加测四边形两对角线从而提高图形强度，再按一级三角网施测要求测量平差后即可满足施工放样的需要。对于大型型桥梁，桥梁控制网的精度需要作具体分析，目前大型桥梁施工控制网建立方法主要有两种，传统的三角网和利用GPS技术建立的控制网法，这两种方法各有特色。4.2.1 传统的三角网布设方法三角建网方法有很多优越性，观测量直观可靠、数据处理方法简单、有一套成熟的建网技术和观测程序、测量精度容易控制、工地经验多等，但该方

9、法作业作业速度慢，周期长，人员因素和工作效率是传统三角网的致命弱点。并且，大型桥梁跨河或跨江，对气象的条件要求较高，因此客观上在精度满足需要的情况下应该尽量避免使用该方法。4.2.2 GPS网布设方法GPS网建立的劳动强度低、优化设计控制网的几何图形以及降低观测中气象条件的要求等方面具有明显的优势，并且可以在较短时间内以较少的人力消耗来完成外爷观测工作，基本上不受天气条件限制，内外业紧密结合，可以迅速提交测量成果。但是该方法受卫星条件的和精度的限制，部分地方卫星信号弱该方法就难以使用，并且，部分工程对精度有特殊要求，该方法不能满足。4.3 桥梁施工控制网布设的特殊要求桥梁控制网布网时除了考虑有

10、利的网形以及一般工程控制网的基本要求以外，还需注意以下几点：( 1) 为了使控制网与桥轴线联系起来，应在河流两岸的桥轴线上各设立一个控制点，即将桥轴线作为控制网的一条边，控制点与桥台设计位置不应太远，以方便桥墩台的测设及保证两桥墩台间距离的精度要求。同时，测设桥墩台时，尽量在桥轴线上的控制点上安置仪器进行测量，以减少垂直予桥轴线方向的误差。( 2) 桥梁三角网的边长与河宽有关，一般在0.51.5倍河宽范围内变动。由于三角网边长较短，一般直接丈量三角网的边长作为基线。为了提高三角网韵精度，使其有较多的检核条件，通常丈量两条基线，两岸各设一条。如因地形限制也可将两条基线布设在同一岸上，基线长度一般

11、约等于两桥台间距离(或河宽)的0.7倍。另外，当地形条件许可时，应使基线长度为基线尺长的整数倍，这样可以避免用短尺丈量余长。此外，宜在基线上多设几个节点，埋设标石，便于交会近岸桥墩。以上为用因瓦基线尺丈量基线的情况。如果采用电子全站仪测量，基线的布置就非常灵活。( 3) 根据桥轴线的不同精度要求，确定控制网的测边、测角精度，并进而确定选用合适精度的测量仪器、测回数及读数精度。( 4) 对三角网而言，由于平差计算时只改正角度而不改正基线，即基线的误差与角度的误差相比可以忽略不计。所以为了保证桥轴线有足够的精度，基线的精度要比轴线的精度高出23倍。对边角网和测边网而言，由于测定的边长不受角度影响而

12、产生误差积累，测边的精度要求不象基线要求的那么高，只要相当于桥轴线的精度即可。( 5) 在大型桥梁建设中，由于工期较长，为了保证在施工过程中尺长标准的统一，一般都应在施工现场建立比尺长，以便于及时对测距工具进行检查核准。( 6) 布网时应对桥轴线精度、墩台测设、图形强度、点位保存、施工方便等因素进行综合分析考虑。施工时，由于考虑不周或其他原因，控制点位不能满足测设要求，而不得不对控制网进行加密的情况，在桥梁工程建设中也时有发生。因此，在桥梁控制网布网时，必须充分考虑这些特殊要求。5桥梁施工控制网的优化设计5.1工程控制网的优化设计的分类对桥梁施工平面控制网的基本要求是:1、精确性；2、可靠性；

13、3、经济性；4、可检测性。根据这些基本要求, 通常把施工平面控制网的优化设计分成四类设计, 称为零, 一、二、三类设计。四类设计是根据参数法平差原理, 以哪些作为已知参数, 以哪些作为未知参数来划分的。参数法平差的数学模型为上式中与精度估算有关的参数为、 (或QLL)、（或）, 为图形矩阵, 决定于设计网形。为观测值的权矩阵, 决定于观测纲要。为未知数的协因数阵, 如果把作为已知参数, 则（或）称为准则矩阵, 即控制网所预定的全面的精度要求, 一般情况下对控制网的精度要求仅限于准则矩阵中的主要元素, 称为纯量精度标准。这些标准有:标准-以的迹为最小；D标准一以的行列式值为最小；E标准一以的最大

14、特征值max为最小。设计阶段的划分见表1. 表5-1 工程控制网优化设计的分类字典分 类固定参数待定参数含 义零类设计（ZOD）,基准设计一类设计（FOD）, 图形设计二类设计（SOD）,观测精度设计三类设计（THOD），部分和部分和已有网的改进零类设计（ZOD）为基准设计，是在网形与观测精度一定的情况下，坐标系和基准（已知点、已知方位角）的选取和确定问题。坐标向量协因数阵与网的基准有关。5.2工程控制网的优化设计的任务网的优化设计是一个迭代求解过程，它包括以下内容：（1）提出设计任务；（2）制定设计方案；（3）进行方案评价；（4）进行方案优化。设计任务由测量人员与应用单位共同拟订。通常是后者

15、提出要求，测量人员将这些要求具体化。每一个优化任务指标都必须表示为数值上的要求。例如对于控制大面积的测图控制网，需提出单位面积上应布设的控制点点数和最弱点，最弱边的精度；而对于施工控制网和变形监测网，通常要求在某些方向上具有较高的精度，而点的分布则需根据工程要求和地质、通视等条件来考虑。设计方案包括网的图形和观测方案，观测方案系指每个点上所有可能的观测，它是通过室内设计和野外踏勘制定的，制定时需要考虑参加的人员、使用的仪器以及测量的时间，需做经济核算，总经费不能超过与业主单位所达成的总经费。网的方案评价按精度和可靠性准则进行，还应考虑费用和灵敏度。对于经费较高的网应从多方面进行评价。方案优化主

16、要是对网的设计进行修改，以期得到一个接近理想的优化5.3桥梁施工控制网的数据采集与处理以三环路跨河大桥通过在桥梁上布设控制网，采集数据，并对数据进行了相应的处理，来对控制网进行了优化设计。对数据的内业处理采用了相应的软件控制网优化与平差。5.4优化设计软件的介绍及处理的过程 本次数据处理采用的是控制测量优化设计与平差2.13版,该软件可根据控制网的观测精度及网形，全面评定网的精度。 本软件有以下功能和特点：优化设计：根据控制网的观测精度与网形，全面评定网的精度。除了采用直接输入模拟数据的方式外，可在本软件或CAD图形中设计控制网，读入程序后不需输入其他任何模拟数据即可全面评定网的精度。概算：自

17、动完成各方向的曲率改正及边长的高程归化与投影改化。平差计算：采用全表格化地输入，数据与图形同步更新。合理的设计使得数据输入十分简单直观。而且除了输入起算数据与观测数据，不需输入任何额外的数据或遵循任何特定之规则。成果形式：除了提供默认的成果表格形式外，还支持用户自定义表格样式，适应不同的需要。成果的打印与输出：除了软件本身直接支持显示、打印外，表格还可输出到WORD,控制网图及展开图可输出到AutoCAD或其他成图系统。实时帮助：在任何时候都会提示当前的操作方法，并对当前所输入的数据提供详细的错误报告。使数据输入得心应手。辅助计算：高斯投影正反算、坐标换算、方向与边长该化、平差坐标正反算、各种

18、交会、面积计算等。支持保持、打印、输出到WORD。6. 桥梁施工平面控制网精度设计概述桥梁施工平面控制网必要精度的设计，通常有三种方法：按桥型桥式（上部结构）；按桥墩（台）（下部结构）定位放样容许限差的设计方法；按桥长的设计方法。现行新建铁路工程测量规范同时给出了按桥型桥式和按墩（台）定位精度两种设计方法，而现行公路勘测规范则主要按桥长规定平面控制网的精度等级，这三种方法各有利弊。6.1按桥型桥式确定桥轴线边的必要精度桥梁施工控制网的精度与桥式、桥型等因素密切相关。可以从保证桥梁精确架设的角度出发，根据具体桥梁的桥式桥型估算桥轴线的中误差，进而确定施工控制网必须达到的精度。桥梁的架设误差主要包

19、括梁长制造误差（当为钢桁梁时，包括节间拼装误差）和梁体安装误差（即固定支座安装误差）两大部分。设全桥共由跨组成d1、d2、L、dN，每一跨的梁长制造误差分别为，支座安装误差为 ，则根据误差传播定律，桥轴线长度的极限误差为：若全桥为等跨 (联) 桥梁时，则公式 (1) 可简写成：取两倍中误差作为极限误差，则可由公式 (1) 和(2) 计算出桥轴线长度的中误差：公式（3）就是现行新建铁路工程测量规范中按桥型桥式估算桥轴线长度精度时所依据的基本公式。为了使施工控制误差不致于影响工程质量，取控制测量误差为桥梁架设误差的 1/，则施工平面控制网中桥轴线边的必要精度应按公式（4）估算：式中，ms 为控制网

20、中桥轴线边的中误差，S 为控制网中桥轴线边的边长。6.2按墩（台）定位确定控制网的必要精度还可以从施工中放样精度要求最高的几何位置中心的容许误差来分析桥梁控制网必要的精度。设放样精度要求最高的几何位置中心的平面容许误差为M，根据桥梁控制网点位误差对放样点位精度不发生显著影响的原则， 取总误差的0.4倍作为控制点引起误差的限值， 即控制点坐标容许误差为mx(或my)0.4M，由此计算出控制网最弱边的边长中误差和最弱边的相对中误差。按 两边求微分得按误差传播定律有将代入，得施工平面控制网中最弱点的坐标中误差及最弱边的边长中误差应按公式 (5) 估算式中 M 施工中放样精度要求最高的几何位置中心的容

21、许误差 (mm)。对一般桥梁而言，根据铁路桥涵工程施工质量验收标准 TB 10415 2003的规定： 混凝土墩台前后、左右边缘距设计中心线尺寸的允许偏差为±20mm， 代入公式(5)即得一般桥梁工程的施工平面控制网中最弱点的坐标中误差不应大于 8mm，最弱边的边长中误差不应大于11mm。据此，现行新建铁路工程测量规范中规定为10 mm。对于斜拉桥，放样精度要求最高的是索塔中心平面位置和斜拉索套管后锚点的几何位置。根据有关规范的规定，它们的容许偏差均为±5mm，代入公式 (5)后得到：施工平面控制网中，最弱点的坐标中误差不应大于2mm；最弱边的边长中误差不应大于 3mm。考

22、虑到这两项定位均可在主塔墩施工后按相对定位的方法来实施，可分别放宽至3 mm和4mm。假定大型桥梁建筑物平面位置偏离轴线的最小限差为± 10mm，按“施工总误差等于控制测量误差、施工放样误差、施工误差和加密误差之总和”的原则推算出控制网中最弱点的点位精度不应低于±5mm；采用该假设，按式(5)计算的点位中误差容许值为±5.5 mm。6.3按桥长确定桥轴线边的必要精度根据公路勘测规范 （JTG C10- 2007）的规定，按桥长确定桥梁施工平面控制网必要精度的具体要求见下表。表6-1 按桥长确定桥梁施工平面控制网的必要精度多跨桥梁总长（）单跨桥梁长（）精度等级桥轴线

23、长度的相对中误差最弱相邻点边长相对中误差二等三等四等一级6.4平面控制网精度确定方法跨河（海）主桥施工平面控制网的必要精度，宜根据建网方法选择不同的必要精度表示形式。采用三角测量技术建网时，宜用桥轴线和最弱边的边长相对中误差表示，也可用边长中误差或坐标中误差表示。采用GPS 技术建网时，当跨河（海）距离不大于3 km时，宜按桥墩放样确定其必要精度，并以控制点坐标中误差、点位中误差、或边长中误差给出；当跨海距离大于3 km时，宜以3km估算的边长相对中误差为参考标准，根据实际跨海距离依比例推算必要精度，并以坐标中误差或边长中误差表示。7.“北门桥”平面控制网设计7.1“北门桥”工程概况北门大桥位

24、于江苏省徐州市中国矿业大学校内，跨度1.4km，假设全长2km。设计为预应力混凝土箱梁结构，全长2km左右。7.2“北门桥”平面控制网建网方法选择布设桥梁控制网传统的方法是测角网，这种方法只测三角形的内角和一条或两条基线，测角网有利于控制横向误差。由于光电测距仪和全站仪的普及，使距离测量极为方便，因而布设测边网和边角网成为可能。根据精度分析,测角网(三角网) 有利于控制方位误差, 即横向误差,而测边网有利于控制尺寸误差,即纵向误差,在建立控制网时为了充分发挥测角网和测边网的这些特点, 布设同时测角和测边的控制网，即边角网。因此，“北门桥”平面控制网建网方法选用边角网，等级为四等控制网。7.3“

25、北门桥”平面控制网网形设计7.3.1 控制网图形介绍桥梁施工平面控制网图形常见的有图1所示的5种,其中1-2为桥轴线。图1（a）为菱形网 ,适合于江中有岛的情形 ,图1（b）（c）为双三角形网和单大地四边形网,主要用于大、中桥的控制,图1（d）（e）为大地四边形加三角形网和双大地四边形网,主要用于大桥和特大桥的控制。7.3.2 平面控制网图形设计由于北门大桥的宽已经达到1.4km，算得上是大桥的一类，所以选择双大地四边形网，初步设计的网形如下：注：A1、A2为已知点，03、04所在的直线为桥的轴线。7.3.2.1 控制网图形设计步骤本设计采用直接利用软件来设计控制网。其步骤为：设置计算方案-&

26、gt;输入已知数据->在图形中绘制所有未知点->输入观测数据->计算->如果精度超限则在图形中移动点位或增删观测数据直至合理。（1） 设置计算方案时必须选择“优化设计”、图数更新方式必须选“图更新数”。（2） 已知数据的输入可以只输入点名然后从控制点数据文件中读入，也可以直接在表中进行输入，本次设计方案采用的是直接数据输入。（3） 在图形中点击“添加未知点”命令绘制出所有未知点。输入观测数据。只需在拟观进行测的数据中填入任意数据，该数据就会由图形更新为与图形相适应的数据。不需手工量取模拟数据。（4） 点击“计算”，然后看观测成果表就可以了，如果超限，则可以通过通过移动未

27、知点来进行调整，直到在限差范围内。7.3.2.2 控制网图形数据成果表7-1 网形及精度统计表项目单位数据备注平面已知点数个2平面未知点数个6方向观测设站数站7方向观测总数个29边长观测数条17最大边长m2298.0530306最小边长m927.0490302验后平面单位权中误差验后测角中误差"最大平面点位中误差mm7.3705最大平面相邻点间误差mm10.7605-01最大方位角误差"1.9802-03最大边长误差mm4.2304-06最大边长比例误差1/134647201-A1高程已知点数个0高程未知点数个0高差观测数段0验后高程单位权中误差mm最大高程中误差mm最大高

28、程相邻点间误差mm表7-2 优化设计模拟控制点成果表点名坐标高程( m )备注X( m )Y( m )A1156148.500191730.300A2152688.500192014.50001155393.199190855.10902155376.414192814.09803155038.327191950.89604153666.795191994.05605153311.923190869.49606153194.432193322.428表7-3 优化设计模拟数据精度表测站照准点方位角中误差(")边长中误差(mm)边长相对中误差A1021.479.051/ 15万A103

29、1.596.731/ 17万A1011.628.991/ 13万01A11.628.991/ 13万01031.778.161/ 14万01041.078.981/ 23万01051.1010.761/ 19万03A11.596.731/ 17万03021.986.421/18万03061.425.791/16万03041.297.051/ 19万03051.099.261/ 22万03011.778.161/ 14万02A11.479.051/ 15万02031.986.421/16万02041.109.011/ 21万02061.558.321/20万05011.1010.761/ 19万

30、05031.099.261/ 22万05041.788.201/ 14万05A21.549.191/ 14万04A21.806.781/ 14万04051.788.201/ 14万04031.297.051/ 19万04021.109.011/ 21万04061.676.991/20万A2051.549.191/ 14万A2041.806.781/ 14万A2061.548.121/16万表7-4 点位误差点名坐标误差误差椭圆参数高程中误差(mm)Mx(mm)My(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)015.894.186.839.118.99134 31025.384.176.8

31、09.568.98 55 40034.893.796.038.736.73 80 35043.793.545.188.576.75 82 33055.794.407.279.809.09 7 06065.794.407.279.809.09 7 06表7-5 点间误差起点名终点名纵横向误差误差椭圆参数高程点间误差(mm)纵向(mm)横向(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)A1028.849.1312.719.168.81 53 16A1036.357.9710.197.986.34 82 37A1018.648.7912.338.808.63151 3301037.709.151

32、1.969.177.68 13 2701048.4110.1313.1710.178.37 44 1901059.5210.1113.8810.139.49 77 2403027.668.7411.628.747.66173 2403068.9710.2413.6110.278.94 42 5903046.788.0210.518.036.77 81 4903058.599.8213.059.888.52137 3502048.589.7012.959.728.56128 5802066.788.0210.518.036.77 81 4905047.819.3012.149.317.80171

33、 4005A28.919.2112.829.228.91 32 1104A26.448.0910.348.106.44 84 5004067.999.8812.719.887.99 3 43A2066.448.0910.348.106.44 84 50图7-1 优化后的控制网7.4平面控制精度评定桥轴线为02-03，其相关数据如下：表7-6 轴线相关误差测站照准点方位角中误差(")边长中误差(mm)边长相对中误差03021.986.421/18万由上表可知，桥轴线边长相对中误差为：1/18万小于容许的全桥轴线长的相对中误差：1 / 60 000，最大平面点位（05点）中误差为7.37

34、mm小于控制点误差所引起的容许点位误差8mm。8.“北门桥”高程控制网设计8.1水准测量概述跨河水准测量是桥梁工程高程控制网测量的重要组成部分，其主要任务和作用是：通过跨河高程传递测量将江河湖海两岸的水准点高程联系起来，建立全桥统一的高精度的高程基准，满足水中桥墩（塔）精度施工放样的需要。8.2 跨河水准测量设计8.2.1高程控制网必要精度的确定桥梁施工高程控制网的主要作用是控制桥梁墩台及索塔高程的定位放样,其中水中桥墩及斜拉桥索塔的高程是控制的重点和难点,其难度随着桥梁跨越水面距离的增大而增加。为了保证水中主桥高程施工放样精度, 必须通过跨江( 海) 高程测量将江河湖海两岸的水准点高程联系起

35、来。可见,跨河(海) 水准测量是桥梁施工高程控制网测量的关键。以水中桥墩施工放样精度要求推求桥梁施工控制网的必要精度。从测量的角度来看,桥墩施工定位的总误差由控制点误差和放样误差两大部分组成。通常情况下，桥梁施工条件复杂、干扰大、放样误差较大。而在建立控制网时，则有足够的时间和各种有利条件提高控制网的精度。 因此，我们按照使控制点误差对放样点位不发生显著影响的原则，进行施工控制网的精度设计。水中桥墩(或索塔) 高程系由一岸水准点( A 或 B )引测而得。设施工放样中精度要求最高的高程允许误差为H 。根据推导,当控制点误差为总误差的0. 4倍时，则其对桥墩高程放样的影响可忽略不计，则两岸跨河水

36、准点的高程中误差(mA 或 mB )不应大于 。而桥梁工程中最关心的是桥墩(台)间相对关系问题,因此我们以两岸跨河水准点间高差中误差应不大于的要求来规定施工高程控制测量的精度。8.2.2桥梁施工高程控制测量等级设计桥梁施工规范规定:混凝土墩台支承垫石顶面高程允许偏差为，取其高程中误差为，则两岸跨河水准点间高差的中误差不应大于。设每千米水准测量高差中数的偶然中误差为, 跨河视线长为 , 则有: 对于二等跨河水准， 则要求， 也就是说，当跨河视线长不大于时，可按二等精度施测。但跨河水准测量的难度随跨河视线长度的增加而增大，因此，在规范制定中可取，而当跨河视线长超过时，须对跨河水准测量进行专门设计。

37、对于三等跨河水准， 则要求。对于岸上网中水准点间联测，取岸上施工水准点纵向( 沿桥向) 间距为 400 m， 则可求得每千米水准测量中误差的允许值为：， 考虑到陆地桥墩施工难度比水上施工难度低的实际情况，故取陆地水准测量中误差的允许值为 5 mm，同时顾及跨河长度对桥型结构复杂程度的总体影响因素,故规定网中水准点间联测分别按三等、 四等精度施测。而对于网的起算高程引测一项，由于桥梁工程主要强调施工的相对精度，因此取用与网中水准点间联测相同的等级。至此,完成了桥梁施工高程控制测量精度等级的设计。当跨河视线长小于 1 000 m 时, 跨河水准应按不低于三等精度观测,网中水准点间联测及网的起算点高

38、程引测按不低于四等精度观测。当跨河视线长介于 1 0003 500 m 间时, 跨河水准应按不低于二等精度观测,网中水准点间联测及网的起算点高程引测按不低于三等精度观测; 当跨河视线长超过3 500 m 时,应作专门设计。表8-1 水准测量的主要技术要求 等级每公里高差中数中误差（mm）水准仪号水准尺观测次数往返较差、附和或环线闭合差（mm）偶然中误差M全中误差MW与已知点联测附和或环线二等±1±2DS1因瓦往返各一次往一次三等±3±6DS1因瓦往返各一次往返各一次DS3双面往返各一次往返各一次四等±10±10DS3双面往返各一次往返

39、各一次五等±8±16DS3双面往返各一次往返各一次8.2.3 跨河场地布设传统跨河方法的场地一般布设成平行四边形、等腰梯形或大地四边形，GPS 跨河法的应布设为直线型，如下图。图8-1 跨河场地布设图形跨河场地的布设中需要充分考虑有利于减弱大气折光、电磁场及其他障碍物对测量精度的影响，并主要到不同方法对选点的特殊要求。1）应尽量避免顺光、逆光观测，选择背景开阔、亮度适中、周围无发热源的地方设置立尺点。2）必须保证观测视线距离水面及其他地面障碍物的高度，尽可能选在地势较高处进行跨河测量。3）应选择土质坚固的地面或基础稳定的水泥地设置仪器和标尺， 保证观测期间仪器和标尺的稳定性

40、。 立尺点标志须稳固可靠，当仪器安置在土质地面时，应加设仪器脚桩。4）桥梁工程跨河水准测量应采用双线观测，并通过岸上水准联测形成跨河水准闭合环，以确保跨河水准测量成果的精度及可靠性。8.2.4观测与计算跨河水准观测作业前应按规范要求进行觇牌或标灯的设计制作、仪器检校，观测过程中必须严格遵守操作规程，采取有效措施，如选择有利观测时间、两岸远标尺同步观测 (必须严格执行)、仪器标尺正确安置、觇牌准确对位并无滑移、尽可能地缩短一测回观测时间等等，以提高测量精度。观测成果应按规定要求进行限差验算和成果取舍，并评定测量精度。8.3 “北门桥”水准设计8.3.1“北门桥”水准网形8.3.1.1 水准网建网

41、步骤水准网的建立和平面控制网的建立一样，不过在用软件解算的过程中，不需输入各测站点之间的高差，只需输入各测段之间的距离，用来定权。如果采用“图更新数”则只需在图中画出未知点的位置即可。（1）设置计算方案，高程的单位权中误差设置为2mm（2）输入已知点的数据（3）确定点的位置，画出控制网图形，若超限，则可通过移动点的位置来调整网行，直到满足精度要求即可。 高程控制网形8.3.1.2 水准网数据通过软件解算，我们得到精度的相关数据。表8-2 网形及精度统计表项目单位数据备注平面已知点数个2平面未知点数个0方向观测设站数站0方向观测总数个0边长观测数条0最大边长m最小边长m验后平面单位权中误差验后测

42、角中误差"最大平面点位中误差mm最大平面相邻点间误差mm最大方位角误差"最大边长误差mm最大边长比例误差高程已知点数个2高程未知点数个6高差观测数段9验后高程单位权中误差mm最大高程中误差mm2.05最大高程相邻点间误差mm2.06表8-3 点位误差点名坐标误差误差椭圆参数高程中误差(mm)Mx(mm)My(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)031.75041.59011.99022.00051.79062.05表8-4 点间误差起点名终点名纵横向误差误差椭圆参数高程点间误差(mm)纵向(mm)横向(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)A1011.

43、99A1031.75A1051.6201021.9703041.8505062.0602A22.0004A21.5906A22.05由上表可知，网中最大高差中误差为2.05mm（6号点），满足精度要求。8.4 观测方案及方法在桥址两岸布设一系列基本水准点和施工水准点，用精密水准测量联测，组成桥梁高程控制网。从河的一岸测到另一岸时，由于过河距离较长，用水准仪在水准尺上读数困难，而且前、后视距相差悬殊，水准仪误差(视准轴不平行于水准管轴)、地球曲率及大气折光的影响都会增加。过河水准测量图形：（1）过河水准测量用两台水准仪同时作对向观测，两岸测站点和立尺点布置成如图所示的对称图形。（2）A、B为立尺

44、点，C、D为测站点，要求AD与BC长度基本相等，AC与BD长度基本相等且不小于10m。（3）用两台水准仪作同时对向观测，在C站先测本岸A点尺上读数，得，然后测对岸B点尺上读数24次，取其平均值得 ，高差为。（4）同时，在D站先测本岸B点尺上读数，得 ，然后测对岸A点尺上读数24次，取其平均值得，高差为。（5）取和的平均值，即完成一个测回。一般进行4个测回。（6）由于过河水准测量的视线长，远尺读数困难，可以在水准尺上安装一个能沿尺面上下移动的觇板。观测员指挥司尺员上下移动觇板，使觇板中横线被水准仪横丝平分，司尺员根据觇板中心孔在水准尺上读数。9.桥墩放样9.1次级网的建立图9-1 加密控制网精度

45、相关数据如下：表9-1 点位误差点名坐标误差误差椭圆参数高程中误差(mm)Mx(mm)My(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)035.507.469.277.485.47 84 141.03045.487.028.907.025.47 86 191.00017.388.6011.338.617.37 84 401.26028.458.2511.818.538.17 28 121.28055.727.649.547.645.71 86 091.06065.487.028.907.025.47 86 191.00k15.727.649.547.645.71 86 091.06k26.

46、387.8110.097.826.36 85 021.11k36.136.899.227.015.99 69 011.01k46.186.829.206.856.14102 521.02表9-2点间误差起点名终点名纵横向误差误差椭圆参数高程点间误差(mm)纵向(mm)横向(mm)M(mm)A(mm)B(mm)F(度 分)A1017.938.0911.338.617.37 84 401.26A1035.497.469.277.485.47 84 141.03A1056.407.579.927.626.35 98 291.12A1k15.987.439.547.645.71 86 091.06A1

47、k26.837.4210.097.826.36 85 021.1101027.829.4612.279.477.81 98 381.3801k16.486.068.876.496.05 86 111.1301k36.908.6111.038.616.89 71 581.2503045.807.689.627.685.80 87 241.1103k16.215.458.266.215.45 87 191.0603k36.407.579.927.626.35 98 291.1203k46.367.7410.017.766.33 72 051.1403k26.516.068.896.516.06 8

48、7 031.1105066.307.9310.137.996.23 78 131.1605k26.816.769.606.826.75117 081.1905k47.329.0511.649.057.32109 431.3002A28.178.5211.818.538.17 28 121.2802k36.797.169.877.176.78173 231.1902k17.349.1411.739.157.34114 471.2904A25.487.028.907.025.47 86 191.0004k16.307.9310.137.996.23 78 131.1604k35.956.468.786.495.91 16 311.0304k46.005.938.446.035.90117 141.0404k26.508.1110.408.166.44100 221.1806A25.497.4