桥梁工程测量.ppt

10-7 桥梁工程控制测量,1,93,在铁路公路和城市道路等的线路上，通过河流、山谷或与其他道路立交需要修建桥梁。有铁路桥梁,公路桥梁,铁路公路两用桥梁等。高架道路也是属于桥梁结构。桥梁工程在勘测设计建筑施工和运营管理阶段都需要进行测量工作。,南京长江大桥铁路公路两用桥,93,2,一、桥梁平面控制测量,桥梁平面控制网的图形一般为包含桥轴线的双三角形、具有对角线的四边形或双四边形。桥梁平面控制网的观测可以采用常规观测角度和边长的边角网，计算各平面控制点的坐标。大型桥梁平面控制网也可以采用GNSS方法测定。,桥梁轴线,桥梁平面控制网,桥梁平面控制网,（一）过河水准测量,3,93,过河水准测量主要问题:前后视距不等 远尺距离过长,解决方法:测站河立尺点布设对称图形,采用对向观测； 远尺上加装觇牌,有利于远距离瞄准； 用多测回观测取平均值,提高精度。,测站,近尺视线,远尺视线,二、桥梁高程控制测量,4,93,由观测者根据水准仪横丝指挥远尺立尺者上下移动觇牌，使觇牌中部的横条或三角形图案被水准仪的横丝所平分。,由立尺者根据觇牌中心孔的指标线在水准尺上读数。,觇牌上图案设计 成有利于瞄准,93,5,（二）电磁波测距三角高程测量,（三）GNSS高程测量,用全站仪可进行电磁波测距三角高程测量。在河的两岸布置A、B两个临时水准点,在A点安置全站仪,量取仪器高 i；在B点安置棱镜，量取棱镜高l；全站仪瞄准棱镜中心,测观天顶距Z和斜距S,计算出A,B点间的高差。由于过河的距离较长,高差测定受到地球曲率和大气垂直折光的影响。应采用对向观测的方法,能抵消地球曲率和大气垂直折光的影响。,用GNSS测量布设的桥梁平面控制网也可以用GNSS高程测量的方法进行两岸控制点高程的联测。河面宽阔的特大桥梁，用过河水准测量和三角高程测量有困难时更为合适。,10-7 桥梁工程施工测量,6,93,一、中小型桥梁施工测量,（一）桥梁中轴线和施工控制桩测设 根据道路中线上的桥位施工控制桩k1,k2,k3,k4，测设出桥台和桥墩的中心桩位A,B,C,D点,然后分别在这些点上安置全站仪，在与桥梁中轴线垂直的方向上测设桥台和桥墩的施工控制桩位a1,a2,b1,b2,，每侧要有两个控制桩。,（二）桥梁基础施工测量 根据桥台和桥墩的中心线定出基坑开挖边界线。基坑上口尺寸应根据坑深、边坡坡度、土质情况和施工方法而定。基坑挖到一定深度后，应根据水准点高程在坑壁测设距基底设计面为一定高差（例如1米）的水平桩,作为控制挖深及基础施工的高程依据。,93,7,基础完工后，应根据上述的桥位控制桩和墩、台控制桩用经纬仪或全站仪在基础面上测设墩、台中心及其相互垂直的纵、横轴线，根据纵、横轴线即可放样桥台、桥墩的外廓线，作为砌筑桥台和桥墩的依据。,（一）桥梁墩台定位测量,93,8,二、大中型桥梁施工测量,大型桥梁的施工必须布设平面控制网和高程控制网。控制网布设后, 用较精密的方法进行墩台定位和架设梁部结构的定位。,大桥的水中桥墩,大桥的梁部结构,方向交会法测设桥墩,93,9,A-B为桥轴线，C,D为桥梁平面控制网中的控制点，Pi点为第i个桥墩设计的中心位置。用方向交会法测设桥墩中心位置时，需要计算在桥梁控制点上的交会角： , , , 。,桥梁轴线,控制点,控制点,方向线相交的 角度应近于90,方向交会法的误差三角形,10,93,由于测量误差的影响，从C,A,D点指来的三条方向线一般不可能正好交会于一点，而构成方向交会定点位的“误差三角形”(Pa-Pb-Pc) 。,如果误差三角形在桥 轴线上的边长(Pa-Pb) 为容许范围之内 (一 般规定：对于墩底放 样,为2.5cm; 对于墩 顶放样，为1.5cm）， 则取C,D 两点指来方 向线的交点PC在桥轴线上的投影点Pi作为桥墩放样的中心位置。,误差 三角形,桥墩中心点,极坐标法测设桥墩 在使用全站仪进行桥梁墩台定位时，用极坐标法放样桥墩中心位置，则更为方便。对于极坐标法，原则上可以将仪器放于任何控制点上，按计算的放样数据（角度和距离）测设点位。,93,11,测设桥墩中心位置，最好是将仪器安置于桥轴线点A或B上，瞄准另一轴线点作为定向，然后指挥棱镜安置在该方向上测设APi或BPi的距离,即可定出桥墩中心位置Pi点。,（二）桥梁梁部架设施工测量 桥梁的梁部结构一般较为复杂,要求对墩台的方向、距离 和高程用较高精度测设，作为架梁的依据。,93,12,桥梁中心线方向测定,在直线部分采用准直法,用经纬仪 或全站仪正倒镜分中法,刻划方向线。如果跨距较大( 100m),应逐个桥墩观测左、右角。在曲线部分则采用偏角 法或极坐法。相邻桥墩中心点间距离用测距仪观测，在中 心标板上刻划里程线,与已经刻划的墩台方向线正交,形成 代表墩台中心的十字。,墩台顶面高程用精密水准测定,构成水准路线,附合到 两岸水准点上。,如果梁的拼装系自两端悬臂、跨中合拢，则合拢前的 测量重点应放在两端悬臂的相对关系上。中心线方向偏差, 高程差和距离差要符合设计和施工的要求。,三、 大型斜拉桥施工测量,大型斜拉桥主要由索塔 (墩塔)、斜拉索、主梁三大部分组成，塔、索、梁三者之间的联系一般常用双塔三跨连续梁布置。,93,13,固定于索塔的斜拉索每隔一 定索距对梁进行提拉，将梁 的荷载传至索塔，再传至塔 墩基础。斜拉桥的结构特点 有利于用悬臂法架设主梁。 (包括预制拼装或现场浇注),双塔三跨连续梁的斜拉桥 上海杨浦大桥,14,93,下图的上半部分为斜拉桥完成索塔建造后主梁开始用悬臂法施工,下半部分为悬臂施工,中间合拢后的示意图。,斜拉桥的施工,施工中的斜拉桥,预制梁块的分段吊装,15,93,两端悬臂施工 逐步向中间合拢,93,16,竣工后的斜拉桥, 典型的双塔三跨连续梁,（一）塔柱施工测量 索塔的下半部分为基础和塔墩，其施工定位测量同一般大桥的定位。其上半部分为塔柱，其结构较为复杂，一般由下塔柱、下横梁、中塔柱、上横梁、上塔柱等几部分组成，如右图所示。,17,93,塔柱施工测量的重点是保证塔柱各部分的倾斜度、铅垂度和外形几何尺寸以及一些构件的空间位置等符合设计要求。,索塔平面基准投影 索塔建造的平面基准是塔墩的中轴线和桥梁的中轴线(相互垂直),塔墩中心点的垂直投影是塔柱施工测量的关键。在墩中心点及两边平面控制点的旁边预留有垂准孔，垂直投影(铅垂线测设)的方法有垂准仪法和全站仪天顶观测法。,18,93,通过垂准孔向上 垂直投影施工索 塔上部结构,桥梁中轴线,索塔中轴线,19,93,（二）主梁施工测量 斜拉桥的主梁施工是由索塔下双向对称悬臂架设、跨中合拢的动态施工方法。主梁架设分为现场浇注和预制标准构件拼装两种基本方法。主梁施工是从索塔下的“零号梁块”开始,向两侧悬臂伸展。,主梁施工测量是保证斜拉桥成桥线型符合设计要求。,零号梁块,零号梁块,矩形控制网,主梁横断面线型测量 主梁横断面的梁底线型是每一节段由前端梁底1，2，3，4四个测点的标高来表示。用水准测量方法测定梁顶面上高程线性点23点的标高，推算出梁底测点的标高,用斜拉索调整。,20,93,梁体中轴线,主梁横断面,斜拉索,斜拉索,21,93,索道管定位测量 斜拉索是连接索塔和主梁并使之构成整体斜拉桥的重要组成部分，而索道管是将缆索两端分别锚固在索塔和主梁上的重要构件。为了使缆索能正确定位，对索道管顶口和底口中心的三维坐标位置的定位提出了很高的精度要求（例如5mm）,93,22,1.塔柱索道管定位测量 塔墩靠近岸边，可以在岸上布置平面控制点，建立 通过塔柱中线和墩中线的竖直基准面。在控制点上安置 经纬仪或全站仪，瞄准基准点的方向后，利用望远镜视 准轴的上、下转动建立上述基准面，再用测距、方向交 会等方法测设待放样的索道管口中心点的三维坐标。 远离岸边的塔墩，可以利用塔柱施工测量时留下的 控制点和垂准孔建立垂准线和竖直基准面。高程测设可 以采用高层建筑高程传递的方法。,2.主梁索道管定位测量 利用主梁施工矩形控制网,用经纬仪或全站仪,水准仪和钢卷尺测设索道管口中心的三维坐标。,10-9 桥梁工程变形观测 桥梁工程在施工和建成后的运营期间，由于各种内在因素和外界条件的影响，会产生各种变形。例如，桥梁的自重对基础产生压力，引起基础、墩台的均匀沉降或不均匀沉降，从而会使墩柱倾斜；梁体在动荷载的作用下产生挠曲；高塔柱在日照和温度的影响下会产生周期性的扭转或摆动；等等。为了保证工程施工质量和运营安全，验证工程设计的效果，应对大型桥梁工程定期进行变形观测。,93,23,93,24,一、桥梁变形观测内容 垂直位移观测 对各桥墩、桥台进行沉降观测 水平位移观测 对桥墩、桥台在水平方向位移的观测 （桥轴线方向和垂直于桥轴线方向） 倾斜观测 对高桥墩和斜拉桥的塔柱进行铅垂线方向