杭州湾大桥设计

大桥简介杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，它北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾，全长36公里，是目前世界上最长的跨海大桥。浙江省第一测绘院受杭州湾大桥工程指挥部的委托，自2001年5月至11月，承担并完成了该工程首级控制网的研究、建立与测量工作。该测量工程荣获2003年中国测绘学会测绘科技进步二等奖。测量难度工程规模大、海上工程量大。大桥工程全长36公里，海上段长度达32公里。全桥总计混凝土245万立方，各类钢材82万吨，钢管桩5513根，钻孔桩3550根，承台1272个，墩身1428个，工程规模浩大。自然环境恶劣。潮差大、流速急、流向乱、波浪高、冲刷深、软弱地层厚，部分区段浅层气富集。其中，南岸10公里滩涂区干湿交替，海上工程大部分为远岸作业，施工条件很差。受水文和气象影响，有效工作日少，据现场施工统计，海上施工作业年有效天数不足180天，滩涂区约250天。制定总体设计方案难度很大。设计要求新，其中水中区引桥（18.27公里）和南岸滩涂区引桥（10.1公里），是整个工程的关键；结构防腐问题十分突出，且无规范可遵循；大桥运行期间，桥面行车环境受大风、浓雾、暴雨及驾驶员视觉疲劳等不利因素的影响，采取合理有效的设计对策是保障桥面行车安全的关键；设计方案涉及新材料、新工艺、新技术的应用以及多项大型专用设备的研制。施工技术方面，面临着海上激流区高墩区大吨位箱梁的整体预制、运输及架设，宽滩涂区大吨位箱梁的长距离梁上运梁及架设，超长螺旋钢管桩的设计、防腐与沉桩施工等诸多施工关键技术的挑战；在测量控制方面，因桥梁长度超长，地球曲面效应引起的结构测量变形问题十分突出，受海洋环境制约，传统测量手段已无法满足施工精度和施工进度的要求，如何借助GPS技术实现快速、高效测量施工是一个制约全桥工期的核心技术问题。

测量方案首级GPS网总计设置20个GPS控制网点，对两岸近桥位的8座控制点基础部分打入了总计32根直径0.5米、长度15-28米的深桩，并据此建造了观测墩；同时，在商程基准点上设置了4座浅层基岩标志；GPS测量依照国家GPSB级网观测要求进行；GPS网的数据处理采用严密、科学的计算方法，使用IGS精密星历，应用Bemese与Gamit高精度GPS数据分析和处理软件对GPS测量数据进行了检核、平差和处理，取得了高精度、高质量的控制网成果。通过比较分析，控制网成果实现了由WGS-84坐标系至1954年北京坐标系以及大桥工程地方坐标系等坐标之间的严密转换。高程控制测量方面，南北两岸共计施测了277公里的一等水准联测路线；桥区一等和二等水准网共布设和测量165公里；对首级GPS控制点均进行了GPS高程拟合计算，与水准测量成果融合应用。一.GPS控制网的综合分析GPS控制网布设由于桥梁的规模较大，控制网的不舍除了要控制桥梁的平面位置，还需要惊醒gps水准测量。在布设控制网时，按控制点的作用非为两类：一是首级平面控制网，控制平面位置；二是GPS水准点，其主要作用是拟合桥区大地水准面。控制点设置采用部分埋设石标，部分打入深桩，建造观测墩等方式完成。平面控制网采用gps测量技术进行测设；高程控制网用精密水准测量的方式实施测量，同时用搞成你何方罚球区教委精确地GPS测量。起算数据选取在首期测量时为了有效的量测控制网，将测区范围内的两个国家三角点作为全网的起算点，即为了本网提供位置基准，又将本网纳入杭州湾南岸的国家三角网。桥梁的GPS网布设与国家大地网进行联系，以便于大桥的配套的连接工程。同时，桥梁控制网更保证网内的控制网的相对高精度，网的起算点因为与桥轴线两端。平差结果分析

基线解算采用IGS精密星历，高精度GPS基线解算软件，采用IGS永久站WGS84精确三维坐标。平差是有独立基线构成GPS网，并考虑了基线之间的相关性。二.假设检验①检验模型影响坐标纸大小的原因多种多样，如观测条件，基准点选择，地质条件等，两期坐标差并不一定反映坐标位移，因此，应根据坐标差的大小，点位协方差，对控制点进行显著性检验。对于整个网而言，将全部点做整体位移显著性检验，如果判断显著，说明两期坐标差从总体而言存在差异。检验的方法可应用F检验法。但对总体检验不能说明网中那个点的坐标产生位移，为此应采用T检验法检验每个点的变动，若经检验存在显著性变动的点引进一步检验变动的大小。②检验方法基于上述位移模型，对GPS控制网进行检验。由于每期数据处理时，基线选择，点位分布，起算点不同，平差计算所得权阵，方差阵，协方差阵都有差异，为便于提取协方差系数，坐标差向量等点位稳定性检验的必要数据，在检验时，首先同一起算点，并对网点进行排序处理；对于更改位置的网点不参与检验。对于后期数据以第一期坐标为基准，分别选取不同的起算点，在1954北京坐标系数中，重新对各期数据进行平差处理。注意点注意点为使工程控制网坐标系统与国家网一直，首次测量一般选定两个国家大地点其中一个国家大地点作为定向点，这样位置基准与国家网保持一致，尺度为GPS网本身的尺度。通常固定两个国家点的坐标，平差尺度影响会比较大，但如果尺度变化不大，即国家网与GPS尺度一致性较好，也可以选取固定两点坐标的方法作为首次测量的起算数据。复测时，为保持控制网基准一致，连续，应采用固定首期或前期两点坐标的方法。由于桥梁跨度较大，精度要求高，同时为获得拟合高程，需要加测一些GPS水准点，GPS控制网规模较大，控制点数较多，可以在下一次复测中注意选取稳定的基准点，控制网可分两级布控。首级平面控制网作为桥梁的框架网，点数适当减少，极限观测时间延长10-24小时；采用同一种仪器观测，高度重视仪器对中设备的检验，减弱中误差的影响。在框架网的基础上，为高程拟合，应加密两岸较短的基线边，观测时间每时段4-6小时。取得算结果，除了延长观测时间外，基线解算应采用精密星历和高精度GPS基线解算软件，严密三维平差软件，平差时用独立基线构成GPS网，考虑基线之间的相关性，确保计算结果的高精度和可靠性。杭州湾大桥首级控制网的完成，为大桥建立了一个系统、完整的高精度平面和高程控制框架；同时也确立了一个可靠、统一的坐标系统与高程系统。它为大桥从设计、施工到全面管理、维护的各项工作