全站仪极坐标法在桥梁施工测量中的应用

全站仪极坐标法在桥梁施工测量中的应用

测量和设计是桥梁建设的主要过程，是施工过程和城市规划的重要保障。这是整个工程施工过程的重要保证。从结构上划分,桥梁测量可划分为桥梁下部结构施工放样及水准测量,桥梁上部结构施工放样及水准测量。按施工测量内容可概括为:桩位放样、桥轴线长度放样、墩台中心及细部放样、梁部放样及水准测量等。桥梁测量实际上是将图纸上任一组测量数据,以一定的精度标定到实地,作为施工的数值依据(平面常采用1980西安坐标系统,高程为1985国家高程基准),实际上就是点的放样和高程测量。根据现场导线控制点和图纸坐标,采用拨角放线法放样出主要控制桩(为减少放线误差累积,可双向进行放线),初步定出线路方向。然后对导线点进行复测,记录转折角、边长,计算点坐标值。和图纸导线坐标、转折角、边长相比较,根据坐标和导线长度计算导线精度,如满足精度要求,说明导线测量准确,同时整理出导线点成果表。点的放样,现场两个已知控制点,已知待定点坐标,计算出放样距离S和放样方位角β,用极坐标法放样。放样元素β和S的计算公式:A、B点为已知桩点,P点为待放样点。(在A点架设仪器)(图1)。随着科学技术的发展,全站仪在测量领域已普及。使用全站仪极坐标法进行定位测量,将已知点及待放样点坐标通过计算器输入全站仪,经过操作,全站仪能自动、简单、快速、精确的测定待放样点位置。无需手工计算,省去了大量繁重传统的内业计算。因电脑应用的普及,电脑操作的高精度等优点,可利用电脑进行又快又准的内业计算,降低工作量。用AOTOCAD描绘测绘图形,如导线图,测算待放样点的方位角和放样距离:打开AOTOCAD,为了视图的直观,选择大比例的点样式。打开“对象捕捉”,选择捕捉对象“节点”后按确定退出。然后在命令行输入:POINT,回车,按电脑提示输入已知点和待放样点的坐标值,然后用多线段将导线点连接进来。对导线中已知控制点的图点,作图时用△作标记。测量制图单位设置:在菜单“格式”栏点击“单位”,对“长度”和“精度”进行设置,如“长度”栏选定:小数,0.000;“精度”栏选定:度/分/秒,0d00′00″,按确定退出。放样方位角的测算:在菜单栏“标注”中点击“角度”项,选取方位角的第一条直线和第二条直线,读取方位角值,文字标注。放样距离的测算:点击菜单栏“标注”中的“对齐”,选定起点和止点,读取长度数值,文字标注。对于导线控制网,用CAD电脑制图,直接测算三角网内角、边长,进行如测距误差评定、测角误差评定等,内业工作简单快速,高质高效且规范。桥位控制测量,根据现场线路地形的实际情况和图纸测量资料,合理的布设控制网,计算桥位各部位控制点坐标值。为保证桥轴线和墩台位置施工放样的精度,桥位导线采用一级附合导线布设,对布设成果进行严密平差,平差结果应满足规定要求。否则,不可用于测量施工放样。一级导线控制网的主要技术参数:方位角闭合差为≤10(n)1/2(n为测站数),方位角闭合差≤10″;导线全长相对闭合差≤1/1500;测距相对中误差≤1/3000。为保证桥位轴线和路线平面纵断面的衔接满足设计要求,桥位控制网和路线控制须进行联测。桩基是桥梁的基础,桩基放样是桥梁测量放样的开始。用全站仪极坐标法测定基础桩中心,打入钢筋,在钢筋周围按桩径洒上白灰圆圈作记号,防止机械移动时破坏桩位。并定出基础的轴线。承台结构尺寸由图纸数据和三角几何关系计算。在垫层混凝土达强度要求后,用全站仪定出承台的四个角点,然后用施工线往外(超出5cm)拉出控制承台位置的纵横线,弹墨线,作为立模的依据。结构面高程通过各结构层的拆分换算求得,用水准仪测定承台面标高,在模板内侧和纵向筋上用红漆作标记。墩台定位和轴线测设,是桥梁施工测量的重要一环。为确保墩台定位和桥轴线的精度,用独立坐标系布设专用的施工平面控制网。对于直线桥梁,墩台定位:根据墩台中心桩号和桥轴线控制桩桩间的距离定出墩台中心位置。轴线测定:使坐标轴平行或垂直于桥轴线方向,桥轴线上两点间的长度可以由坐标差求得。用全站仪定出墩台的角点,施工线测定墩台的纵横轴线。对于曲线桥梁,墩台定位和轴线测设的实施方法和直线桥梁一样,但墩台中心坐标值和墩台的纵轴线的确定则须经过计算。坐标轴可选为平行或垂直于一岸轴线点(控制点)的切线。根据图纸提供的测量资料(各个特征点桩号、坐标、切线方向等),曲线桥梁墩台中心T(xT,yT)坐标计算如下:式中墩中桩J点坐标(xj,yj)、切线方位角αJ、墩台中心至中桩J的偏距E图纸中标出。αT为桥墩的纵轴线方位角,它指向线路前进方向的右侧。为确定墩台的纵轴线,在纵轴线上离墩台中心为E1处取一点t,则t点坐标为:为保证墩柱顶的中心位置的正确,在墩柱测量放线之前,认真阅读图纸,了解其平面尺寸,找出前进法线方向,并计算纵横轴线(即十字线)坐标。墩柱顶高的放样:经过结构层的拆分换算墩柱顶高程,用水准仪中丝读数法确定其设计标高,且须复测核算。当桥墩施工达到一定高度,水准测量无法将高程传递至工作面,因在工作面架设棱镜不方便,可用检定过的钢尺进行垂足测量。支座是桥梁重要部位之一,它要求的测量精度较高。在支座安装前,复测校核支承垫石的标高和位置,支座的位移方向和这个截面道路中心线的切线方向须一致。因为不同的墩柱要求的支座型号不一样,所以须熟读图纸,找出墩柱相对应的支座型号。支座的垫石标高由桥面高程分层向下推算。点的放样和高程测量的方法和墩台的基本相同。现浇箱梁施工放样,在地面上放样桥梁翼板左右边缘线平面控制点,给架子班组提供箱梁底板搭设高度。支架搭设到设计高度后,测定箱梁底板左右边线的平面位置及高程,并绑定在架子上的木条上,提供给木工班搭设箱梁底板。为保证桥身线型的完美,直线桥面每隔5m放样一个平面控制点,曲线每隔2.5m放样一个平面控制点。在箱梁底模装好后,放样底板中轴线及边线控制点,复测中轴线平面控制点及其水准高程,核算须符合规定。按箱梁底模的测定密度测定翼板左右边缘对称桩号的平面位置和高程,提供给架子班。翼板模安装完毕后,复核翼板边缘平面位置及高程。为保证桥梁施工测量的正确性,确保工程施工质量和进度。在施工过程中,应对控制网进行定期或不定期的检测。当发现控制点的稳定性有问题时,应立即进行局部或全面测量,找出不稳定控制点,对局部网线进行重新设定。桥梁防撞栏的测量,计算防撞栏内边缘坐标,为方便施工和保证线型的完美,直线段以5m测设一对对称平面控制点,曲线段以2.5m测设一对对称平面控制点。测设防撞栏标高时,在预留的钢筋上抬高10cm测定其高程,以提供给木工班用砂浆找平底部和安装模板。桥面铺装层高程测量,采用方格网测点控制的方法,在桥面两端、正中处每隔5米测设一组对称的里程桩号,并预留一排工艺筋,标出设计高程。水准测量贯穿于施工全过程,水准点应设置在附近稳固、通视处。加密的水准点要进行闭合(附合)和复核,复核已知水准点和加密水准点高程,并整理出高程成果表。三等水准测量采用中丝读数法,观测顺序为:后黑—前黑—前红—后红。其主要技术参数:每公里高差全中误差±6mm,视线长度不大于75m,偶然中误差小于±3mm。三等水准测量的偶然中误差计算公式:式中:△为测段往返高差不等值,mm;L为测段长,km;n为测站数;M为偶然中误差点。为保证现浇桥梁施工质量和施工安全,须进行沉降观测,在施工过程中严格按沉降方案实施。现浇桥梁平台架设完后应先进行预压,预压荷载应与钢筋混凝土梁体的重量相同,预压加载前后及卸除预压荷载的过程中,应精心进行测量和记录,汇总支架的沉落量和变形值,计算其弹性变形量和非弹性变形量,测算支架在浇灌梁体混凝土时的实际沉降量,进