桥梁测量作业指导书

./衡茶吉铁路HCJ-3标段测量工程编号：hcjtl-clgc-004桥梁测量作业指导书单位：中铁电气化局集团编制：曾智炫审核：批准：2009年06月08日发布2009年06月10日实施一、选用仪器2秒级全站仪〔宾得莱卡,水准仪每公里偶然中误差2mm〔宾得。二、采用控制网利用复测成果中提供的GPS点和根据GPS点加密的控制点和四等水准点。〔见复测报告三、桥梁的布置及数据计算〔放样依据在桥梁施工放样前首先要仔细审核图纸,了解桥梁的布置形式及复核桥梁所处线段的曲线要素,墩台设计里程,墩台设计高程等等,复核结果无误后,依据设计有关文件和技术交底书中提供的墩中心与线路中心的相互关系,计算出墩中心及每根桩基中心和承台墩身等坐标并绘制成表和图。计算资料两人分组计算,计算后比对结果无误后,技术主管再复核一次,只有在计算的放样数据准确无误后,方可作为放样的依据。计算时必须考虑几个重要的参数,线路断链,曲线E值和曲线墩预偏心值〔横向和纵向预偏心,跨武广特大桥设计预偏心值除E值外还有纵向预偏心〔即将墩中心的设计里程沿线路方向偏移,再向法线方向外移E才是墩的中心位置。在对结构物标高业计算过程当中,要综合考虑该结构物所处里程段的"位置"及主线设计的特殊说明。如该结构物是在竖曲线的哪一处,该段有无加宽、是否在外侧超高段上或超高渐变段上、支座的类型厚度、墩帽的尺寸等,保证计算数据的准确无误。标高计算时还要检查路面轨顶标高和各个构造物之间的标高尺寸是否相符。1.简支梁在曲线上的布置随着曲线量计算理论的不断完善,施工技术水平的日益提高,曲梁将逐步应用于曲线上。但目前曲线桥上的梁仍是简支直线梁,铁路曲线桥布置方式如图所示。下面就这种曲线桥布置方法进行阐述。1．1梁的布置方式设在曲线上的梁式桥目前梁体仍然是直的,为了适应桥上线路的需要,各孔梁中线的连线是折线。考虑到列车在曲线上行驶时,每孔梁的外侧受力较大等因素,应合理的布置梁中线,以使得外两片梁受力较为均衡。一般情况下,梁在曲线上的布置有下列两种方式：〔1平分中矢布置。即梁中线位于弦长中矢f的平分线,如图2〔a所示,这时梁中线到跨中线的距离f1=f/2.新纾解线特大桥采用本方法布置。〔1切线布置。即梁中线位于跨中线路中线的切线上,如图2〔b所示,这f1=02.梁在曲线上布置的规定为了尽量使梁外侧受力接近均衡,梁中线的具体布置,应视梁的跨度和线路曲线半径大小确定。当梁的跨度较小而半径较大时,中矢f值较小,两种布置方式对梁受力影响很小,都可采用,当梁的跨度较大而梁的曲线半径较小时,f值较大,应按平分中矢布置。为了设计与使用上的方便和统一,我国铁路现行标准设计中对各种跨度曲线梁在不同的半径上应按何种方式布置作了具体规定。新上行纾解线特大桥采用平分中矢布置。3.最小梁缝的规定相邻的两孔简支梁,梁端之间必须留有空隙,以适应梁和墩台的施工误差及温度变形等因素的影响。曲线上桥梁的梁端缝隙受曲线的影响,侧较小,外侧较大,因此,曲线桥的最小梁缝是指曲线侧道渣槽最外边缘的最小距离。对钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的最小梁缝,《铁路桥涵设计基本规》有明确规定。等跨,lp≤16m是规定为60mm;lp≥20m时,规定为100mm。不等跨时,其中一跨大于或等于16m时,规定为100mm；均小于16m时,规定为60mm.3.1桥梁工作线。在曲线上的桥,各孔梁中线的连接线是一条折线,称为桥梁工作线,与线路中线不一致。如图所示,AB、BC是桥梁工作线,ab、bc是线路中心线。3.2桥墩中心。两相邻梁中线的交点是桥墩中心,图3中的A、B、C各点,当桥墩有横向预偏心时按相应办法确定桥墩中心。3.3桥墩的横、纵向轴线。过桥墩中心作一直线平分相邻两孔梁中心线〔桥梁工作线的夹角,这条直线就是桥墩横向轴线,如图3中的Bb、Cc;过桥墩中心于横向轴线相垂直的直线称为桥墩纵向轴线。3.4桥墩中心里程。桥墩横向中心线与线路中心线的交点称为桥墩中心在线路中心线上的对应点,如图3中的a、b、c点,桥墩的中心里程即以其对应点的里程表示。3.5偏距〔E。桥墩中心与其在线路中心线上对应点之间的距离称为偏距,如图3中的Aa、Bb、Cc。3.6偏角〔α。两相邻梁中线<桥梁工作线>的转向角称为偏角,如图3中的α角。3.7交点距<L>。指相邻桥跨中心线交点之间的距离,如图3中的AB、BC;对边孔而言,交点距是指桥台胸墙中心与相邻桥跨中心线交点的距离.4、桥墩布置如图4所示,曲线上的桥墩布置分两种情况:〔1如图4<a>所示,桥墩未设横向预偏心,桥墩中心位于相邻两孔梁中心线的交点上。〔2如图4<b>所示,桥墩设有横向预偏心,此时,应由两相邻梁中线的交点,沿桥墩横向中心线向曲线外移动一个预偏心值,才是桥墩中心。基础、墩身、墩帽均应照此施工,但墩帽上支撑垫石应按照桥梁工作线的具体要求施工,不设预偏心,这个问题务须特别注意如图5示。5、桥台布置桥台布置根据桥台台尾中心与线路中心的偏距大小,分为直线布置与折线布置两种方式,祥见3。5.1偏角法定墩位曲线桥墩测设的关键是定出墩台位置。常用的计算方法主要有两种：一种是偏角法,它是根据桥梁工作线的偏角α及交点距L来测定桥墩中心位置；另一种是弧距法,它是根据各孔桥垮的线路中心弧距及桥墩偏距E来测定桥墩中心位置。弧距法较偏角法计算复杂。偏角法的精度较高,施测方便,且宜于校核,现场应用较多。偏角法计算墩位所需的三个几何要素是：交点距L、偏距E和偏角α。5.2交点距L的计算曲线桥布置如图6所示,从图上可以看出：交点距的计算要分两种情况；一种是梁与梁,另一种是梁与台。其具体公式如下：梁与梁时：L=l+F1+F1`〔1梁与台时：L=l+F1+F2〔2式中l——梁的全长〔m,可以从定型图或设计图上查得；F1、F1`——梁缝〔m；F2——台缝〔m。梁〔台缝F1<F2>由两部组成〔如图6：一是规定最小梁〔台缝宽度b1或2b2；二是由于梁中线成折线布置所产生的偏角影响而造成的梁〔台缝增值△1或2△2。写成公式,即：梁与梁时：F1=b1+△1梁与台时：F2=2b2+2△2梁〔台缝增值△1或2△2与偏角α有关,当α角为已知时,计算公式为梁缝增值△1=以分注计台缝增值2△2=以分注计其中α为偏角〔′；195cm为梁的顶宽390cm之半；3437.75为弧度化为分〔′的数值,即180/∏×60＝3437.75′。为了便于计算,把梁〔台缝增值△1或2△2分别4制成表格2。表2偏角与梁台增值表△1或2△2已知值0〔cm1〔cm2〔cm3〔cm4〔cm5〔cm6〔cm7〔cm8〔cm偏角α〔′梁与梁0～17.62917.630～52.88852.889～88.14788.148～123.406123.407～158.665158.666～193.924193.925～229.183226.184～294.442264.443～299.701梁与台0～8.8148.815～26.44426.445～44.07344.074～61.70361.704～79.33279.333～96.96296.963～114.591114.592～132.221132.222～149.850注：表中α为桥墩或桥台胸墙处梁与梁〔台中心线的偏角。在曲线桥中,相邻梁中线中线交点间相应的线路中线长度是弧长,其直线间距是弦长,而交点距则是相当于将弦长外移一个偏距后的长度。由于偏距E和偏角α均很小,而曲线半径又相对较大,故在实用上是将弧长、弦长、交点距三者视为相等,这样,根据公式〔1、〔2计算出各交点距后,即可从一端台尾中心里程,计算出桥台胸墙中心和各桥墩梁缝中心的里程。5.3偏距E的计算偏距E是梁中线〔或梁、台中线交点偏离线路中线的距离。偏距值与梁的布置及所在曲线情况有关圆曲线偏距公式按切线布置E=f=〔m〔3按平分中矢布置E=f/2=〔m〔4式中f-——中矢值〔m,表示弦长中点到线路中点的距离；R—-—圆曲线半径〔m；L—-—交点距。2.缓和曲线偏距公式按切线布置E=f=〔m〔3按平分中矢布置E=f/2=〔m〔4式中LS-——缓和曲线长度〔m;t—-—计算点到直缓点或缓直点的缓和曲线长〔m；3.应用偏距公式注意点〔1等跨梁时,桥墩梁缝中心处偏距值按梁的布置方法和桥墩中心所处的线路位置〔缓和曲线上直接应用相应的公式〔3～〔6计算。〔2不等跨时,桥墩梁缝中心处偏距值可按上述方法计算,但对公式中的交点距L宜按大跨梁的采用；在跨度均小于或等于16m时,也可用小跨梁的交点距确定E值。〔3桥台胸腔处的偏距值,除按上述方法计算外,公式中的交点距L应采用相邻一孔梁的交点距。计算结果,E值不应大于10cm；若大于10cm,则按E=10cm采用。三、偏角α的计算1.偏角α的组成偏角α类似于曲线测量的弦线转向角,但其组成不同,这一点应注意,下面具体分析偏角α的组成,如图7所示。首先,通过工作线交点C作一条与D点〔在线路中线上切线平行的直线MN,见图7。这样可以把偏角α分为αA和αZ两部分,即：α=αA+αZ式中αA——交点处后视A点方向桥梁中线与D点切线方向之间的夹角；αZ——交点处后视Z点方向桥梁中线与D点切线方向之间的夹角.这说明,只要求得了αA和αZ两个角,它们的和即偏角α值。其次,通过工作线交点C作一条与弦线BD或DF平行的直线CH或CK,如图8所示,这样就把夹角αA〔或αZ又分为αB〔或αF和ΦB〔或ΦF两部分,即：α=αB+ΦBα=αF+ΦZ式中αB——弦线BD与切线MN之间的夹角,几何上称为弦切角；ΦB——由于工作线交点处C、A点偏距E2、E3不相等所引起的偏角,称为外移偏角。αF和ΦF的意义同αB和ΦB。由此可见,要计算夹角αA〔或αZ,只要分别求出αB〔或αF和ΦB〔或ΦF,将其相加,即可求得。偏角α的组成如下式：α=αA+αZ=αB+ΦB+αF+ΦF这说明,桥墩台处偏角α的计算问题,实质上即弦切角αB、αF以及外移偏角ΦB、ΦF的计算问题。2．弦切角与外移偏角的计算1弦切角的计算弦切角αB、αF的计算原理与铁路测量中的偏角计算相同,其大小与弦线长度〔交点距和梁跨所在的曲线情况〔直、缓、圆有关。各种情况下弦切角的计算见表3中公式前半部分。2外移偏角的计算外移偏角是由于两相邻两个桥墩<台>的偏距E2、E1不等,引起的梁跨中线偏离弦线方向的夹角。如图8所示,外移偏角ΦB、ΦF的计算公式：ΦB=〔8ΦF=〔9从上述计算公式中可以看出,对ΦB当时,ΦB﹥0；当时,ΦB﹤0；对于ΦF同理。3．偏角的计算公式各种情况下的偏角包括弦切角与外移偏角两部分,具体见表。6.桥台布置6.1桥台在曲线上的布置桥台在曲线上的布置形式有直线布置和折线布置两种形式1．直线布置当台尾线路偏离桥台纵向中线的距离d≦0.1m时,桥台采用直线布置,即桥台中线与相邻一孔梁的中线布置在一条直线上如图9所示。2．折线布置当台尾线路偏离桥台纵向中线的距离d﹥0.1m时,桥台上的线路侧道床坡脚已超过挡渣边墙顶的缘而易于向外塌落,故桥台应采用折线布置如图10所示。桥台采用折线布置时,台尾中心可放在线路中线上,即E台尾=0,如图10所示。如果这样布置使台尾偏角α0称为负角[即台尾偏角方向与其他墩台偏角方向相反,如图11〔a所示]时,为了避免测设上容易产生差错,应使台尾与台前采用相同的偏距,即E台尾=E台前,如图11〔b所示,从而使台尾偏角为正。台尾是否出现负角,可用公式〔3～〔6计算的台前偏距E值来判断。当台尾出现负角时,则台前偏距E台前必满足下列不等式〔证明从略；E台前﹥〔10式中L0—台长〔m;R—曲线半径〔m.从以上叙述可以看出,确定桥台布置的形式应该首先计算出台尾中心偏离线路中心的距离d.梁跨梁跨越直缓点梁在缓和曲线上梁跨越缓圆点梁在圆曲线上注：1L1、L2…为交点距〔m；t1、t2…a、b、K如附图所示；E1、E2…为墩台偏距值〔m；1、2…为梁台中心线偏角〔′。2,可查表4；,可查表5。式中m=3437.75表4计算表Rλ１Rλ１Rλ１3005.72966002.964818000.95493504.91117002.455520000.85944004.29728002.148625000.68764503.819710001.718930000.57305003.437812001.432440000.42975503.125215001.1459表5计算表RLSλ２RLSλ２RLSλ２RLSλ２300600.031831500900.0127327001400.0058471500800.004775700.0272841000.0114591500.005457900.004244800.0238731200.0095491700.0048151100.003472900.0212211400.008185800400.0179051800200.0159161000.019099550500.020835500.014324500.006366350600.027284600.0173621200.005968600.005305700.023386700.0148821300.005509700.004547800.0204631000.0104171500.004775800.003979900.0181891100.0094701700.004213900.0035371000.0163701300.0080131000300.0190992000200.0143241200.0136421500.006945400.014324500.005730400700.020463600500.019099900.006366600.004775800.017905600.0159161000.005730700.004093900.015916700.0136421200.004775800.0035811100.0130221000.0095491400.0040932500200.0114591300.0110181100.0086811600.003581400.005730450700.0181891200.0079581200300.015916500.004584800.0159161300.007346800.005968600.003820900.0141471400.006851900.0053053000200.0095491000.0127321500.0063661000.004775300.0063661100.011575700400.0204631200.003979400.0047751200.010610500.0163701400.003410500.0038201300.019794600.0136421500200.0190994000200.007162500600.0190991100.007441300.012732300.004775700.0163701200.006821600.006366400.003581800.0143241300.006926700.005457四、放样方法利用正镜倒镜分中,测回数为两测回,放样完毕利用全站仪中的对边测量功能测出点间的距离,再与理论值比对。墩中心距离用对边测量或用于50米钢尺测出来,再与理论值比对。每次放样完毕,再重复测量上次或以前的放样点的坐标,两者闭合后,则本次放样无误。对于高墩柱的施工,模板支立好以后,要用全站仪进行坐标法校核,缆风绳要拉力均匀,模板调整好后要将其锁定。五、高程控制测量在施工现场要严格控制以上结构物的标高及几何尺寸,水准测