桥梁控制测量

《高速铁路施工测量》

项目4：桥涵施工测量

任务3：桥梁控制测量思考桥梁控制在桥梁施工中起何作用?©桥梁施工测量的基本任务©

根据设计文件，按照规定的精度，将图纸上设计的桥梁墩台位置标定于地面，据此指导施工，确保建成的桥梁在平面位置、高程位置和外形尺寸等方面均符合设计要求。3.1桥梁施工控制测量概述桥梁平面控制测量目的：是测定桥轴线长度并据以进行墩、台位置的的放样；同时，也可用于施工过程中的变形监测.1.桥梁控制测量任务：建立桥梁的平面和高程控制2.桥梁的平面控制测量的目的3.桥梁平面控制的布设对于跨越无水河道的直线小桥，桥轴线长度可以直接测定墩、台位置也可直接利用桥轴线的两个控制点测设，无需建立平面控制。对于水中不能直接测设的桥梁或水面较宽且有高墩、大跨、深水基础或基础施工难度较大，梁部结构类型复杂的特大桥和大桥，需要建立施工平面控制。

为了合理地拟定桥梁施工平面控制测量的布网方案和观测方案，保证墩台中心的定位精度，必须预先估算桥轴线长度测定的必要精度。3.2桥轴线长度精度估算3.2.1.钢筋混凝土简支梁

设墩台中心点位放样的极限误差为△D（通常取△D=10mm），中误差为△D/2，则相邻二墩台中心的跨距中误差为:设全桥共有N跨，则桥轴线长度的中误差为3.2.2.钢板梁及短跨（l≤64m）简支钢桁梁考虑梁长制造误差和固定支座安装误差δ

的共同影响，单跨钢板梁和单跨简支钢桁梁的长度中误差为：当桥梁为N跨时，则桥轴线长度L的中误差为3.2.3.连续及长跨（l＞64m）简支钢桁梁由n

个节间构成的单联或单跨梁，设节间拼装的极限误差为△l（通常取△l=±2mm），则由于梁体拼装误差和固定支座安装误差δ的共同影响，每一联（跨）长度的中误差为当桥梁为N跨时，则桥轴线长度L的中误差为某三联三跨连续梁桥，每跨支座间距离为128m，由长16m的8个节间组成，每联24个节间，固定支座安装极限误差为±7mm，试计算全桥桥轴线中误差。［解］单联中误差为:全桥桥轴线中误差为:

3.2.4案例3.3.1平面控制布网原则在满足桥轴线长度测定和墩台中心定位精度的前提下，力求图形简单并具有足够的强度，以减少外业观测工作和内业计算工作。3.3桥梁施工平面控制测量根据桥梁的大小、精度要求和地形条件，桥梁施工平面控制网的网形布设有以下几种形式：3.3.2平面控制布设形式双三角形大地四边形双大地四边形加强型大地四边形大地四边形加三角形3.3.3.平面控制网布设的要点●对于控制点的要求，除了图形刚强外，还要求地质条件稳定，视野开阔，便于交会墩位，其交会角不致太大或太小。●选择控制点时，应尽可能使桥的轴线作为三角网的一个边，以利于提高桥轴线的精度。——如不可能，也应将桥轴线的两个端点纳入网内，以间接求算桥轴线长度，[如大地四边形加三角形]。——一般来说，在边、角精度互相匹配的条件下，边角网的精度较高。●在控制点上要埋设标石及刻有“十”字的金属中心标志。——如果兼作高程控制点使用，则中心标志宜做成顶部为半球状。●控制网可采用测角网、测边网或边角网。——采用测角网时宜测定两条基线（如图双线所示）。——测边网是测量所有的边长而不测角度；——边角网则是边长和角度都测。●由于桥轴线长度及各个边长都是根据基线及角度推算的，为保证桥轴线有可靠的精度，基线精度要高于桥轴线精度2～3倍。¡ª¡ª如果采用测边网或边角网，由于边长是直接测定的，所以不受或少受测角误差的影响，测边的精度与桥轴线要求的精度相当即可。●由于桥梁三角网一般都是独立的，没有坐标及方向的约束条件，所以平差时都按自由网处理。¡ª¡ª它所采用的坐标系，一般是以桥轴线作为X轴，而桥轴线始端控制点的里程作为该点的X值。这样，桥梁墩台的设计里程即为该点的X坐标值，可以便于以后施工放样的数据计算。●在施工时如因机具、材料等遮挡视线，无法利用主网的点进行施工放样时，可以根据主网两个以上的点将控制点加密。—¡ª¡ª加密点称为插点。插点的观测方法与主网相同，但在平差计算时，主网上点的坐标不得变更。3.4桥梁平面控制测量等级等级公路路线控制测量桥梁桥位控制测量隧道沿外控制测量二等三角、一级GPS——＞5000m特大桥＞6000m特长隧道三等三角、三等导线、二级GPS——2000~5000m特大桥4000~6000m特长隧道四等三角、四等导线、三级GPS——1000~5000m特大桥2000~4000m特长隧道一级小三角、一级导线、四级GPS高速公路、一级公路500~1000m特大桥1000~2000m中长隧道二级小三角、二级导线二级以下公路＜500m大中桥1000m隧道三级导线三级及三级以下公路————等级固定误差a（mm）比例误差系数b（mm/km)基线方位角中误差（″）约束点间的边长相对中误差约束平差后最弱边相对中误差一等≤5≤10.9≤1/500000≤1/250000二等≤5≤11.3≤1/250000≤1/180000三等≤5≤11.7≤1/180000≤1/100000四等≤5≤22≤1/100000≤1/70000五等≤10≤22≤1/70000≤1/400003.5.1各等级GPS控制网的主要技术要求3.5桥梁平面控制测量技术要求等级一等二等三等四等五等接收机类型双频双频双频双频或单频双频或单频仪器标称精度10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+2ppm10mm+5ppm10mm+5ppm观测量载波相位载波相位载波相位载波相位载波相位同时观测有效卫星数≥4≥4≥4≥4≥4卫星高度角（°）静态≥15≥15≥15≥15≥15有效观测卫星数静态≥5≥5≥4≥4≥4观测时段数静态≥2≥21～21～21观测时段长度（min）静态≥120≥90≥60≥45≥40数据采样间隔（s）静态10～6010～6010～6010～3010～30点位几何图形强度因子（PDOP）≤6≤6≤8≤10≤103.5.2GPS控制网作业的基本技术要求测量等级附(闭)合导线边数每边测距中误差单位权中误差导线全长方位角闭合差长度(km)(mm)(")相对闭合差(")三等≤18≤9≤±14≤±1.8≤1/520∞≤3.6四等≤12≤12≤±10≤±2.5≤1/35000≤5一级≤6≤12≤±14≤±5.0≤1/17000≤10二级≤3.6≤12≤11≤±8.0≤1/11000≤163.5.3导线测量的主要技术要求3.5.4水平角观测的技术要求测量等级经纬仪型号光学测微器两次重合读数差(")半测回归零差(")同-测回中2C较差(")同一方向各测回间较差(")测回数四等DJ1≤1≤6≤9≤6≥4DJ2≤3≤8≤13≤9≥6一级DJ2≤12≤18≤12≥2DJ6≤24≤24≥4二级DJ2≤12≤18≤12≥1DJ6≤24≤24≥3注:当观测方向的垂直角度超过±3。时，该方向的2C较差可按同一观测时间段内相邻测回进行比较。3.5.5光电测距的主要技术要求平面控制网观测次数每边测回数一测回读数单程各测回等级间较差(mm)较差(mm)往返较差往返往返四等≥1≥1≥2≥2≤7≤10一级≥l≥2≤7≤10二级≥1≥1≤12≤17注:1.测回是指照准目标一次，读数4次的过程。2.表中α为固定误差，b为比例误差系数，D为水平距离(km)。

用光电测距仪或全站仪测量平面控制网边长时，外界环境条件应符合下列要求：——注意减弱大气折光和旁折光的影响；——测线及两端的延线上，不得有任何其它发光物体或反光的物体，以免引起反射信号混乱；——测站应设在电磁场影响的范围以外；——光电测距边的测回数及往返测次数，应符合规定。光电测距边，必须加入气象、加乘常数、周期误差改正，然后化算为水平距离.3.5.桥梁施工平面控制测量内业计算3.5.1施工平面控制网通常采用独立的坐标系；☆直线桥以桥轴线两控制桩中里程较小的一个为坐标原点，以桥轴线按里程增加方向为x轴正向建立测量坐标系；☆曲线桥一般以曲线起点ZH或始切线上的转点为坐标原点，以始切线指向JD方向为x轴正向建立测量坐标系；也可以桥轴线控制点为坐标系原点，以该点处曲线的切线方向为x轴，以线路前进方向为x轴正向建立测量坐标系。光电测距边，必须加入气象、加乘常数、周期误差改正，然后化算为水平距离，☆水平距离应归算至墩顶（或轨底）平均高程面上。设仪器与棱镜横轴的平均高程为H1，墩顶（或轨底）的平均高程为H2，地球平均曲率半径为R，则归算长度DH为：3.5.2边长改正距离归化至高斯投影平面上设测边的地面实际长度为S，地面平均高程与所归化高程面的高差为，

则测边的地面实际长度归化到高斯投影平面的长度为式中:R一一地球的平均曲率半径(取6371km);一一两点平均横坐标值减去500km。☆平差计算完成后，应对网中所有的几何条件（或附合条件）进行检算，并计算单位权中误差、桥轴线及最弱边边长中误差。——对于边角网或测边网，不应大于10mm；——对于以基线为基础的测角网，不应大于原估算的桥轴线及最弱边边长相对中误差。3.5.3平差要求3.6桥梁施工高程控制测量☆各水准点应沿桥轴线两侧以400m左右的间距均匀布设，并构成连续水准环。☆水准点应与相邻的线路水准点联测，以保证桥梁与相邻线路在高程位置上的正确衔接。☆水准测量的等级、精度、限差应符合相应的规定。☆为了便于施工放样，可根据实际需要在施工地点附近设立若干个施工水准点。☆施工水准点的高程必须定期检测。☆水准点应埋设标石☆水准测量的等级和精度应满足相关要求☆每公里水准测量高差中数的偶然中误差按下式计算：高程控制测量的方法在桥址两岸布设一系列基本水准点和施工水准点，用精密水准测量联测，组成桥梁高程控制网。从河的一岸测到另一岸时，由于过河距离较长，用水准仪在水准尺上读数困难，而且前、后视距相差悬殊，水准仪误差(视准轴不平行于水准管轴)、地球曲率及大气折光的影响都会增加。此时，可以采用过河水准测量的方法或光电测距三角高程测量方法。过河水准测量☆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。☆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。☆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a1，然后测对岸B点尺上读数2～4次，取其平均值得b1，高差为h1=a1-b1。☆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2～4次，取其平均值得a2，高差为h2=a2-b2。☆取h1和h2的平均值，即完成一个测回。一般进行4个测回。

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（如图）。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。★桥梁施工控制测量★

▲对于水中不能直接测设的桥梁或水面较宽且有高墩、大跨、深水基础或基础施工难度较大，梁部结构类型复杂的特大桥和大桥，需要建立施工平面控制网。▲为了合理地拟定桥梁施工平面控制测量的布网方案和观测方案，保证墩台中心的定位精度，必须预先估算桥轴线长度测定的必要精度。任务2：八字翼墙施工测量2.1涵洞构造基础涵洞轴线中线桩线路中线2.2八字翼墙施工放样3号0号Hhh′水平线m:1水流坡度i如图：涵洞八字墙（1）八字翼墙放样点坐标计算如图：首先建立如下直角坐标系xy①0号点坐标计算②1号点坐标计算3号0号Hhh′水平线m:1水流坡度i③2号点坐标计算Ｘｙ3号0号Hhh′水平线m:1水流坡度iＸｙ④３号点坐标计算注：上游八字墙ｉ取负值，下游八字墙ｉ取正值涵洞八字墙2.2八字翼墙施工放样βn:1n:1m:1a0号3号2号1号涵洞流水坡度iβn:1n:1m:1a0号3号2号1号Hh2.涵洞轴线方向测量1.2涵洞施工中的测量主要工作1.中心桩位测量3.涵洞侧墙基础测量4.附属工程测量（1）八字墙测量（2）锥体护坡测量1.3涵洞基础定位与轴线测量1.3.1涵洞基础定位与轴线测量依据①涵洞中心桩号②斜交角③涵长1.3.2涵洞中心桩放样如图所示：将全站仪安置在导线点A上，后视导线点B，然后将照准部逆时针旋转θ角，即为涵洞中心所在方向，在此方向上从A点量取水平距离L，即得涵洞中心位置。根据涵洞轴线与路线方向是否垂直，涵洞分为正交涵洞与斜交涵洞。正交涵洞的轴线是垂直于路线中线的，而斜交涵洞的轴线是与路线中线前进方向的右侧成斜交角的直线。涵洞轴线方向是按路线前进方向与水流方向的右侧交角θ测出。见下图。1.3.3涵洞轴线测量为了方便在施工过程中恢复轴线，一般在轴线方向设立护桩。。（1）正交涵洞轴线放样线路中心水流方向将全站仪架设在涵洞中心桩处，后视路线方向，右旋转90°

(或270°)，取其平均位置，即为涵洞轴线方向。如图：将全站仪架设在涵洞中心桩处，后视路线方向，盘左、盘右旋转θ(或180°－θ)，取其平均位置，即为涵洞轴线方向。（2）斜交涵洞轴线放样线路中心水流方向1.3涵洞基础放样点位坐标计算线路中心如图中心桩P轴线护桩1轴线护桩21号2号3号4号6号5号立面图d左d右如图：中线上P点有一斜交涵洞，斜交角为α，其基础宽为L,涵洞左右幅宽度为，中线桩P点、护桩1、护桩2、1号～６号点坐标计算如下：（１）中心桩Ｐ点坐标计算首先判断P点所在的曲线元，按线路中线逐桩坐标计算方法计算。（2）护桩1、护桩2坐标计算首先计算中心桩P点的切线方位角计算方法见曲线点位切线方位角计算。①护桩1坐标计算②护桩2坐标计算（3）1号～6号点坐标计算1.4通涵长度计算施工中经常遇到通道或管涵等构造物的位置偏移或增设新的通涵，因此要依据现场实际情况变更原有通涵设计的结构尺寸，或设计新的构造物。通涵长度计算依据现场流水高程、流水坡度及该处路基横断面没计来计算。如图：设路基边坡坡度为1：m，涵洞流水坡度为i,Z1为路肩设计标高，Z2为路基中心处涵顶设计高，B为半幅路基宽。涵洞长度（1）上游长度计算将h代入式中:（2）下游长度计算将h代入式中:直线、曲线、转角表交点号交点桩号交点坐标偏角°′″半径缓和曲线切线长曲线长ZH里程HY里程YH里程Hz里程方位角°′″XY1902125

22+576.2964958.0795151.073225803左偏800153239.250473.6872+337.0462+490.0462+657.7332+810.7333

1.5通涵施工测量案例1.5.1已知某高速公路曲线设计数据见下表1.5.2涵洞设计图ZHJD2YHHYHZ通道位置布置图中心桩号K2+400通道侧面图（尺寸单位cm)通道平面图（尺寸单位cm)线路中心中心桩K2+400轴线护桩1轴线护桩21号2号3号4号6号5号d左d右1.5.3通道放样点坐标计算(1)中心桩坐标（2）中心桩切线方位角（3）护桩1、护桩2坐标计算①护桩1坐标计算②护桩2坐标计算（4）1号～6号点坐标计算③计算EB高差h=HD-HB+△h；④根据高差h和基坑开挖边坡，测设基坑开挖边桩F。注意：如果挡墙的长度比较长，每次放样都从中线开始比较麻烦，为减少工作量，可在坡脚的适当位置（如D点）设一测移中线。护肩墙横断面构造图1.1.2置镜在控制点上测设上挡土墙置镜在控制点上测设挡土墙的中心任务就是要计算出挡土墙征点B(B’)、A(A’)、F(F’)、E(E’)、D(D’)的平面坐标。（1）中心任务护肩墙平面位置图护肩墙横断面构造图（2）挡土墙特征点坐标计算步骤假设该挡土墙某断面对应的P点里程为K0+100.①计算P点K0+100点坐标及法线方位角；②计算B(B’)点到中线P点的距离计算方法见线路中桩坐标计算如图：护肩墙平面位置图护肩墙横断面构造图②计算A(A’)点到中线P点的距离如图：③计算C(C’)点到中线P点的距离如图：④计算F(F’)点到中线P点的距离如图：护肩墙平面位置图护肩墙横断面构造图⑤计算E(E’)点到中线P点的距离如图：⑥计算D(D’)点到中线P点的距离如图：⑦计算挡土墙特征点坐标1.2下挡土墙施工测量路堤B1:1.51:1▽▽