桥梁工程测量实习报告材料

1、河南城建学院测绘与城市空间信息系工程测量学课程设计实习报告设计名称：工程测量学课程设计学生班级：学生学号：学生姓名：学生组别：第二组专 业：测绘工程指导教师： 时 间：11月28日至12月9日2011年12月9日目录1. 工程概况 11.1工程地理位置 11.2工程简介 11.3已有测绘成果 22. 设计规范及要求 22.1设计规范 22.2设计要求 23. 桥梁施工控制网的建立 33.1桥梁控制网设计原则 33.2桥梁控制网设计方法 43.3桥梁施工控制网布设的特殊要求 53.4桥墩定位的角度对施工控制网进行必要精度分析 64. 平顶山湛河彩虹桥平面控制网设计 74.1彩虹桥平面控制网建网方

2、法选择 74.2彩虹桥平面控制网网形设计 75. 平顶山湛河彩虹桥高程控制网设计 95.1彩虹桥水准测量概述 95.2跨河水准测量设计 95.3彩虹桥水准设计 116. 平顶山湛河彩虹桥桥墩放样 136.1平顶山湛河彩虹桥桥墩放样次级网的建立 136.2桥墩放样必要精度 146.3 桥墩中心放样方法 157. 课程设计实习心得 17工程测量学课程设计1.工程概况1.1工程地理位置平顶山市湛河彩虹桥位于河南平顶山市城东河路， 是跨越湛河的重 点桥梁。北接湛河北路，南接湛河南路。1.2工程简介平顶山湛河彩虹桥是跨越湛河的重点工程，该桥的桥长约 300m左 右，桥面宽度：主桥 净2*7m机动车道+2

3、*3m非机动车道+2*2.75m人 行道+2*1.5拱肋+3*0.5隔离带，全宽30m引桥 净2*7m机动车道 +2*3m非机动车道+2*2.75m人行道+2*1.5拱肋+3*0.5隔离带，全宽 30m该桥的建成对于平顶山市经济发展具有重要意义。1.3已有测绘成果已有控制点四个K1、K2、K5、K6且保存完好。而且还已知桥梁中心线与湛北路交点坐标A: X=34060.820, Y=37398.000;桥梁中心线 与河道中心线交点坐标：X=33920.224, Y=37391.737;桥梁中心线与 湛南路交点坐标B： X=33769.000，Y=37385.000.高程系统采用1956 年黄海平

4、均海水面上正高。2. 设计规范及要求2.1设计规范1. 工程测量规范(GB50026- 2007)；2. 公路勘测规范(JTJ061-99)3. 公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000);4. 公路工程质量检验评定标准(JTJ071-9);5. 国家一二等水准测量规范(GB12897-91)6. 全球定位系统(GPS)测量规范(GB/18314-2009)2.2设计要求相关精度要求 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 0.5-1.5倍

5、。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。平面控制测量等级等级公路路线控制割量桥梁桥位控制测暈隧道洞外控制測暈二等二角5000n U 人桥6000in特长隧道三弊三角、导线2000-5000m t-j X 桥4000-60bftn特长隧道四等二角、导线1000-2000m 特人 桥2000-4000m 特 K隧逍级小三角、导线裔速公路、一级公路5001000m特人桥WOO-2000m屮长隧道级小三角、导线二级及二级以下公V5()伽大中桥5000/1000一零或匚等二等2000 L 5000500/500三等或四等三等500L2000200/500四尊或匸级级四第或五等

6、注：1. L为桥的总长2.1为跨越的宽度指桥梁所跨越的江、河、峡谷的宽度。水准测量的主要技术要求毎T来 高差中Cmm)路线 长度 (km)水 准仪 型号水 准 K观测枕數往返较差、阳合或 环线闭合養号已超点联测附合或环线平地山地(mm)一零2DS1因瓦往返备次往返齐一次1W50DS1因瓦注返各一次往一次12JZ4i/ri-rDS3双间往返各一次10双通汁返鼻次往一次12JZ6/i五等15DS3双而崔返丼次往次12JZ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丄为往返段附合或闭合环的水准路线长度kmo n为测站数。3. 桥梁施工控制网的建立

7、3.1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。3.2桥梁控制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

8、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GP取术建立的控制网法，这两种方法 各有特色。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。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

9、消耗来完成外业观测工作，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。3.3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) 桥梁三角网的边长与河宽有关，一般在 0.5 1.5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

10、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。(2) 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。(3) 根据桥轴线的不同精度要求，确定控

11、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

12、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。3.4桥墩定位对施工控制网进行必要精度分析桥梁施工控制网的精度与桥墩定位等因素密切相关。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

13、中误差和 最弱边的相对中误差。按S2二(x Xi)2 (y2 yi)2两边求微分得d02 =cos： 12(dx2 - d片)sin ： 12(dy2 - dyj按误差传播定律有2= cos2 2 2 2 2：d(mxi mx2)sin ：/(口my2)将 mxi = 口屮=mx2 二 二 0.4M 代入，得m S!2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许误差mx(myp 0.4M 或 m 0. 2M(1)(mm)对一般桥梁而言，根据铁路桥涵工程施工质量验收标准TB10415 2003的规定：混凝土墩台前后、左

14、右边缘距设计中心线尺 寸的允许偏差为士 20mm代入公式(1)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士 5mm代入公式(1)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士 10m

15、m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 于士 5mm采用该假设，按式(1)计算的点位中误差容许值为士 5.5 mm4. 平顶山湛河彩虹桥平面控制网设计4.1彩虹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

16、的这些特点，布设同时测角和测边的控制网，即边角网。因此，“彩虹桥”平面控制网建网方法选用边角 网，等级为四等控制网。4.2彩虹桥平面控制网网形设计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。虽然“彩虹桥”长约 300m但考虑到其结构的特殊性故采 用双大地四边形网，初步设计的网形如下：5. 平顶山湛河彩虹桥高程控制网设计5.1彩虹桥水准测量概述跨河水准测量是桥梁工程高程控制

17、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。5.2跨河水准测量设计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

18、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咼 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，则两岸跨河水准点的高程中误差（mA或mB）不应大于0.4汨/2） =02汨。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

19、应不大于02旧的要求来规定施工高程控制测量的精度。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 15mm ,取其高程中误差为7.5mm ,则两岸跨河水准点间高差的中误差 不应大于0.4 7.5 = 3mm。设每千米水准测量高差中数的偶然中误差为 m0,跨河视线长为S（km）,则有：m0 ,SE3 ,即 S9/m20对于二等跨河水准，m0 = -1mm ,则要求s空9km,也就是说， 当跨河视线长不大于9km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 S .m ,而当跨河视线长超过3.5km时，须对跨河水准测量进行专门 设计。对于三等

20、跨河水准，mo3mm ,则要求 弟9/（32）km。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400m,则可求得每千米水准测量中误差的允许值为： 3/ a4 ” -47mm ,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、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

21、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3500 m时,应作专门设计。水准测量的主要技术要求等级每公里咼差中数水准仪号水准尺观测次数往返较差、附和 或环线闭合差(mr)i中误差(mm偶然 中误差皿全中误差MW与已知点 联测附和或环线平地(mr)山地(mm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12 JL土牟nDS3双面往返 各一次往返 各一次四等 10 10DS3

22、双面往返 各一次往返 各一次土 20士 6 7|五等 8 16DS3单面往返 各一次往返 各一次 30 VL-注：L为往返测段、附合或环线的水准路线长度(km), n为测站数。5.3彩虹桥水准设计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b2i2(b)等腰梯形fc)大地四边形(di)GPS拟合直线形跨河场地布设图形AK2泊勺影响K6K5B而且前、后视距相差悬殊,）、地球曲率及大气折光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

23、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。 立尺点标志须稳固可靠，当仪器 安置在土质地面时，应架设仪器脚桩。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。根据已知数据确定“彩虹桥”的高程控制网形为下图：具体的观测方案为：在桥址两岸布设一系列基本水准点和施工水准丿量联测，组成桥梁高程控制网。从河的一岸测到另一岸时，由 距离较长，用水准仪在水准

24、尺上读数困难， 水准仪误差（视准轴不平行于水准管轴 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ai，然后测对岸B点尺上读数24次，取其平均值得b1 , 高差为入二ai 一。(4) 同时，在D站先测本岸B点尺上读数，得b2，然后测对岸 A点尺上读数24次，取其平均值得a2，高差为h2二比“2。(5) 取n和h2的平均值，即完成一个测回。一般进行

25、 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。6. 平顶山湛河彩虹桥桥墩放样6.1平顶山湛河彩虹桥桥墩放样次级网的建立6.2桥墩放样必要精度1、平面放样必要精度设M为平面放样点放样后点位总误差，其中mi为控制点点位误差引起的放样点点位误差，E为放样过程中产生的误差引起的放样点 点位误差，则有：M =ylm1=m2j(m / m2)2+1很显然m2 m，将上式的二次项展开略去高次项，则有，2 2M = m2(1 m-i /2m2)2 2

26、若使上式中mi /2m2 =0.-，即控制点点位误差的影响仅占放样点位程总误差的10%则有m2m；，得：m2=.9M一般规定，桥墩中心放样的点位误差为 20mm，即M = 20mm则.m2 =0.9M =18mm由上可知，桥墩放样过程产生的点位误差小于等于18mm。2、高程放样必要精度设M为高程放样点放样后高程的总误差，其中m1为控制点高程误差引起的放样点高程误差，m2为放样过程中产生的误差引起的放样 点高程误差，则有：M = 土Jm + m； = m2 J(m / m2)2 +1很显然m2 m1，将上式的二次项展开略去高次项，则有，2 2M = m2(1 m /2m2)若使上式m2/2m；

27、=0.1 ,即控制点高程误差的影响仅占放样高程总误差的10%则有m2=2m；得 m2=0.4M贝卩：m2 = 0.9 ( 2cm) = 18mm桥墩放样过程产生的桥墩中心高程误差小于等于 18mm。6.3桥墩中心放样方法直线桥的墩，台中心都位于桥轴线的方向上。已知墩、台中心的 设计里程及桥轴线起点的里程，相邻两点的里程相减即可求得它们之 间的距离。测设墩、台中心的位置的方法：直接测距法或交会法。（1）直接测距法：在桥轴线起点或终点架设仪器，并照准另一个端 点。在桥轴线方向上设置反光镜，并前后移动，直至测出的距离与设 计距离相符，贝S该点即为要测设的墩、台中心位置。为了减少移动反 光镜的次数，在测出的距离与设计距离相差不多时， 可用小钢尺测出 其差数，以定出墩、台中心的位置。（2）角度交会法当桥墩位于水中，无法直接丈量距离及安置反光镜时，则采用角 度交会法（一般为前方交会）。图1如图1,已知A, B的坐标分别为（xA,人）和（xB, yB）,在A, B两点设站测得a,B两角.则未知点P的坐标计算公式（证明从 略）如下XpypXACOt B XBCOt a (yB _ mcot a cot ByA cot B yB cot a (Xa _ Xb )(1)cot a cot B上式中除已知点坐标外，就是观测角余