三维坐标法在江阴长江公路大桥南塔施工测量控制中的应用

1、三维坐标法在江阴长江公路大桥南塔施工测量控制中的应用1工程概况江阴长江公路大桥位于X省东部Y市与Y市之间，是一座跨越长江的钢悬索桥，主跨1385mo为目前中国第一、世界第四大跨度桥梁，大桥按六车道高速公路标准设计，桥下通航净高50m,可通过5万t级巴拿马散装货船。南北桥塔是由两根钢筋混凝土结构的空心柱和三道横系梁组成框架式塔架。塔柱在纵、横桥向分别为变宽和等宽度，截面为六边形，南北桥塔顶标高192.846m,在横桥向上下游两塔柱按斜度1/50对称内倾；在顺桥向向墩中线方向对称内倾，每道横梁为双室箱形断面，梁高11mo设计对索塔提生了高标准，其中倾斜度为H/3000（H为塔高），轴线点偏差土20

2、mm,其它尺寸v1/1000o因此，塔柱施工测量成为整个大桥施工测量掌握的重点和难点，这高于JTJ071-94公路工程质量检验评定标准中的有关要求。面对如此高的技术要求，要在仅20个月的工期内完成,必将造成立体交叉作业，的确给施工中的测量掌握带来一定困难（如图1所示），在充分研究了大桥掌握网、南岸地形、塔的“爬模”施工工艺及对“三维坐标法”的精度估算的基础上，打算放弃国内目前超高大桥传统的“天顶法”，而是采用“三维坐标法”进行测量掌握，从根本上避免了“天顶法”测量人员和仪器在塔下作业易受坠物伤害的缺点。2三维坐标法的基本原理与实施随着现代测量仪器的更新与进步，特殊是集测角、测距、记录、计算等功

3、能为一体的全站型电子速测仪的应用，对传统的测量方案、方法起了变革作用，在大型建筑物的施工放样中，也不例外地显示其优点。它不仅可以克服施工干扰给测量工作带来的困难，还可以提高放样的精度，更重要的是减轻测量人员的劳动强度，提高工作效率，从而满意快速施工放样的要求。原理与精度如图2所示，0为测站点，P为放样点。全站仪安置在。点，在P点安置反射镜，仪器测定P点相对测站点的斜距D、天顶距Z和水平方向值a。则P点相对测站点的三维坐标为：X=DsinZcosaY=DsinZsinaH=DcosZ实际上，由于全站仪的前述性能，上述计算工作由仪器自动完成，并马上在显示屏上显示其相应的坐标（也可自动记录在电子手薄

4、内）。由于其计算工作由仪器的计算程序在现场自动完成，因而杜绝了人工计算由错的机会，同时提高了速度。NextPage根据测量理论，从上述计算式可求得三维坐标法放样精度为：Mx2=MD2sin2Zcos2a+D2cos2Zcos2aM2Z/p2+D2sin2Zsin2aM2a/p2MY2=MD2sin2Zsin2a+D2cos2Zsin2aM2Z/p2+D2sin2Zcos2aM2a/p2MH2=MD2cos2Z+D2sin2ZM2Z/p2依据有关文献的理论分析，采用精度为MZ=Ma=3MD=3+3ppm的全站仪，当测站至放样点的距离小于280m时，Mx、MY、MH的精度可高于5mm。为了验证上述

5、理论分析，探讨实际可能达到的精度，在实施放样之前和放样过程中，对放样点的测量精度进行了试验和检测，在测站至放样点约90120m时，求得放样点的平面位置精度MP2mm;同时对放样点高程的实测精度也进行了检测。依据与等级水准测量精度的高差进行比较，在高差约43m时，三维坐标与水准测量的高差互差为2mm。前述理论分析和实际检测说明，三维坐标法放样在平面位置和高程方面是能够满意精度要求的。三维坐标法的实施在利用三维坐标法放样塔柱各节段时，通常是直接测定该段截面相应轮廓点的平面坐标。有些状况下，例如横梁各点、塔柱变截面段与塔冠，以及莫些预埋件位置，除了测定轮廓点的平面坐标之外，还需同时测定其高程。为此在

6、放样之前应结合施工场地条件、施工进度，按事先拟定的测量方案，以桥梁施工掌握网为依据，加密放样测站点。在选择测站点位置时，除了保证满意放样精度要求之外，还应考虑通视条件、放样便利和数据预备时计算简洁等因素。根据上述原则，在南塔柱施工中，尽量利用地形，选择了在岸侧沿桥轴线布置加密站点的方案，并先后进行了5次加密，其布置示意图如图1所示。加密观测方案采用边长交会、边角交会、边角网等形成，最终用严密平差软件进行平差，加密点精度列于表1。与此同时，采用几何水准方法测量高程。从表1可以看由，测站点具有很高的精度，完全可以满意放样的精度要求。单位：mm表1点位CDHC1C3C5MX1.10.71.31.11

7、.51.4MY0.40.50.60.61.80.8上述测站点的布置，完全满意了施工的要求。从点位布置还可以看由，这些点位基本上远离塔施工的安全禁区，确保了仪器和人身的安全，避免了施工干扰。在现场进行放样时，根据三维坐标法的原理，其测量放样方案如图3所示。一般是在一个测站上，以桥轴线方向为基准，以固定点为后视方向进行定向，依次在塔柱轮廓点1-4、7-10等角点处立镜，在测站上架设全站仪，照准相应轮廓点处的反射棱镜，仪器马上显示由各点的三维坐标。在塔柱每节段放线前，先在劲性骨架上焊接固定轮廓点、线的专用角钢或铁板，通过施测坐标，再调整立镜点位置，放由立模掌握点线。在一般状况下，14、710各点能直接测量坐标。个别状况下因爬架、脚手架等杆件影响通视时，可通过棱镜杆的长度调整，或在局部范围内进行偏距测量等方法解决各点的通视问题。3结