工程測量設計與實習報告(完整版)

　　

【正文】 6000m特長隧道 四等三角、導線 — 1000～ 20xxm特大橋 20xx～ 4000m特長隧道 一級小三角、導線 高速公路、一級公路 500～ 1000m 特大橋 1000～ 20xxm中長隧道 二級小三角、導線 二級及二級以下 公路 ＜ 500m 大中橋 ＜ 1000m 隧道 三級導線 三級及三級以下公路 — — 表 3 橋梁施工控制網等級的選擇 橋長 L(m) 跨越的寬度 l（ m） 平面控制網的等級 高程控制網的等級 L5000 l1000 二等或三等 二等 20xx≤ L≤ 5000 500≤ l≤ 500 三等或四等 三等 500L20xx 200l500 四等或一級 四等 L≤ 500 l≤ 200 一級 四等或五等 5 注： 1 L 為橋的總長 2 l 為跨越的寬度指橋梁所跨越的江、河、峽谷的寬度。 為往返段附合或閉合環的水準路線長度， km。 圖 1( a) 為菱形網 , 適合江中有島時采用 ； 圖 1( b) 、 ( c) 為雙三角形網和單大地四邊形網 , 主要用于大、中橋的控制 ； 圖 1(d)(e)為 大地四邊形加三角形網和 雙大 地四邊形網 , 主要用于大橋和特大橋的控制。只需要保證相鄰橋墩、臺的距離滿足設計梁架的要求即可，橋軸線總長度的精度并不是決定性的因素。可以在測角網的基礎上按需要加測若干條邊長；或者在測邊網的基礎上加測若干個角 度 (或方向 )。另外，當地形條件許可時，應使基線長度為基線尺長的整數倍，這樣可以避免用短尺丈量余長。 ( 5) 在大型橋梁建 設中，由于工期較長，為了保證在施工過程中尺長標準的統一，一般都應在施工現場建立比尺長，以便于及時對測距工具進行檢查核準。所以人員因素和工作效率就成為傳統三角網的致命弱點，尤其在當前的市場經濟條件下，工程項目周期都比較緊張，留給測量作業的時間更是少之又少，外業測量時間相當緊迫 ，并且大型橋梁施工控制網都是長距離跨江或跨河，對氣象條件要求較高，每天可觀測的時間又有限，因此客觀上在精度能夠滿足需要的情況下應該盡量避免使用該方法。 為未知數的協因數陣 , 如果把 作為已知參數 , 則 （或 ）稱為準則矩陣 , 即控制網所預定的全面的精度要求 , 一般情況下對控制網的精度要求僅限于準則矩陣中的主要元素 , 稱為純量精度標準 , 這些標準有 :A標準 以 的跡為最小 :D標9 準一以 的行列式值為最小； E標準一以 的最大特征值 為最小 。 設計方案包括網的圖形和觀測方案，觀測方案系指每個點上所有可能的觀測，它是通過室內設計和野外踏勘制定的，制定時需要考慮參加的人員、使用的儀器以及測量的時間，需做經濟核算，總經費不能超過與業主單位所達成的總經費。除了采用直接輸入模擬數據的方式外 ，可在本軟件或 CAD 圖形中設計控制網，讀入程序后不需輸入其他任何模擬數據即可全面評定網的精度。使數據輸入得心應手。 根據“使控制點誤差對放樣點位不發生顯著影響”的原則，即要求控制點誤差影響僅占總誤差的十分之一。根據 (4)式有： M1 ≈ = 20mm = 8mm 按此計算，對于 1400 米長的橋梁，三角網 沿橋梁軸線方向的基線精度為 8mm / 1400m = 1 / 175000。 ；每一節間的制造和拼裝誤差為 （一般取 2 mm） 對 n 節間拼裝的一跨或一聯桁式鋼梁，長度誤差包括拼裝誤差 ?L 和支座安裝容許誤差 ?（ 7mm） 。兩個已知控制點： A、 B，及 6個未知控制點： 01,02,03,04,05,06。 在滿足精度要求的情況下可進行 一類設計（ FOD 圖形設計 ） ，是在觀測精度和坐標向量協因數陣一定的情況下，調整網點的位置 方案二；及 二類設計（ SOD）為觀測精度設計，是在網形與坐標向量協因數陣一定的情況下，改變觀測精度 方案三 。 小結： 以上三種方案均滿足施工控制網的要求， 其中方案 1 的精度最高，方案 3的精度最低。及八個未知控制點： G1， G2,G3,G4,G8,G5， G6 ，G7,G8. 把 AUTOCAD所編輯控制網在 控制測量優化設計與平差 軟件中打開： 由于放樣橋墩的精度要求較高，次 級控制網的精度應不低于首級網 。由 8個加密控制點減為 6 個。水準點應與相鄰的線路水準點 聯測，以保證橋梁與相鄰線路在高程位置上的正確銜接。立尺點標志須穩固可靠，當儀器安置在土質地面時，應 加設儀器腳樁。 用于傾斜螺旋法的覘板，一般有 4 條標志線或兩條標志線，覘板中央也有小窗口和覘板指標線，借覘板指標線可以讀取水準標尺上的讀數，如圖 圖 3 所示。 圖 4 圖 4 中： 1l 為覘板標志線 4間的距離； 2l 為覘板標志線 3 間的距離； 1a為水準標尺零點至覘板標志線 1 的距離； 2a 為水準標尺零點至覘板標志線 2的距離； 1x 為標志線 1至儀器水平視線的距離； 2x 為標志線 2 至儀器水平視線的距離。 （ 2）觀測遠尺，先轉動光學測微器，使平行玻璃板置于垂直位置，并在觀測過程中保持不動。由上、下半測回組成一個測回。六個已知控制點為首級控制網點。 其中方案 1的精度相對高點。 在 次級控制網布設方案一的基礎上 ，減少水準點數 (由 18 減為 12)。 高程控制網必要精度確定 工程上對方樣橋墩頂面高程的要求是：放樣兩相鄰橋墩頂面設計高程時高差的誤差不大于 厘米，現已 厘米作為橋梁工程高程放樣的精度要求來推算施工高程控制網的必要精度。各組的觀測方法相同。 由于 1? 、 2? 、 2? 、 1? 都是小角，所以按圖 4可寫出下列關系式 11 xs ??? 111 xls ???? 由上兩式可得 11111 ?? ??? lx （ 113） 同理，可得 22221 ?? ??? lx （ 114） 由圖 530又知 ????? ?? 222 111 xaA xaA （ 115） 34 則取其平均數即為儀器水平視線在對岸水準標尺上的讀數 A ，即 )(21 21 AAA ?? （ 116） A 值求出后，即可按一般方法計算兩岸立尺點間的高差。覘板的寬度 b 一般取 s /5，跨河距離 s 以 m為單位，覘板寬度 b 的單位為 mm。 當跨越障礙的距離很大（ 500m 以上甚至 1～ 2km）時，光學測微器法的照準和讀數精度就會受到限制，在這 種情況下，必須采用其他方法來解決向對岸水準標尺的照準和讀數問題。 傳統跨河方法的場地一般布設成平行四邊形、等腰梯形或大地四邊形， GPS跨河法的應布設為直線型 跨河場地的布設中需要充分考慮有利于減弱大氣折光、電磁場及其他障礙物對測量精度的影響，并主要到不同方法對選點的特殊要求。但方案 3減少了又減少了工作量并降低了費用。 在滿足精度要求的情況下可進行 優化設計 :減少未知控制點或減少測回數。 22 為了滿足施工中放樣每個橋墩的需要，在首級網下需要加設一定數量的插點或插網，構第二級控制。由 優化設計模擬19 數據精度表 可知 測站 照準點 方位角中 誤差 () 邊長中誤 差 (mm) 邊長相對 中誤差 01 02 1/ 47 萬 橋軸線 邊長相對中誤差為： 1/47 萬 小于容許的全橋軸線長的相對中誤差： 1 / 175000，最大平面點位（ 06點）中誤差為 小于 控制點誤差所引起的 容許 點位誤差 8mm。所以在設置計算方案的對話框中的測角中誤差應設為 2；測距定權公式中 A=2， B=2。 在布設控制網時應對起算點復測，以檢查起算點的精 度是否滿足要求。為安全起見，可通過對比取其中精度較高的一種作為控制網的精 度要求。 同理可求知： 。目前橋墩放樣通常采用全站儀在施工控制點上采用極坐標法直接放出位置，規范要求的橋墩位置允許偏差值可作為橋梁控制網設計精度確定的基礎。而且除了輸入起算數據與觀測數據，不需輸入任何額外的數據或遵循任何特定之規則。 以 三環路跨河大橋 通過在橋梁上布設控制網，采集數據，并對數據進行了相應的處理，來對控制網進行了優化設計。 設計任務由測量人員與應用單位共同擬訂。根據這些基本要求 , 通常把施工平面控制網的優化設計分成四類設計 , 稱為零 , 一、二、三類設計。 橋梁施工控制網布設方法的分析與選擇 目前大型橋梁施工控制網的建立方法主要有兩種：一種是傳統的三角網的方8 法，另一種是利 用 GPS技術建立。 ( 3) 根據橋軸線的不同精度要求，確定控制網的測邊、測角精度，并進而確定選用合適精度的測量儀器、測回數及讀數精度。 ( 2) 橋梁三角網的邊長與河寬有關，一般在 — 。施工階段測定橋軸線的長度，其精度要求比勘測階段高，相應的測量方法也有差異。從主橋和引橋放樣的一體化考慮，以上網形不滿足于施工控制的需求，擬應在橋軸線兩端延長線上選兩點構成圖 f所示網形。 套 1 3 水準儀 蘇州 DSZ2 自動安平水準儀 往返 1km 誤差為 ㎜。 n DS3 雙面 往返各一次 四等 10 ≤ 16 DS3 雙面 往返各一次 往一次 20√175。 表 1 橋梁兩側控制點坐標 （ 單位：米 ） 點號 X Y Z A B ABCD 圖 1 橋梁施工控制網設計 設計依據 國家一、二等水準測量規范 GB 1289720xx 國家三、四等水準測量規范 GB 1289820xx 工程測量規范 GB 5002620xx 4 1:500 1:1000 1:20xx 地形圖數字化規范 GB/T 1716020xx 國家三角測量規范 GB/T 17942—20xx 全球定位系統（ GPS）測量規范 GB/T 18314—20xx 《 DZS2 自動安平水準儀使用說明書》（北京博飛） 《 Leica TC1500 用戶手冊》 （ 瑞士徠卡 ） 等級、精度要求 橋梁施工平面控制網的建立，應符合下列規定： （ 1） 橋梁施工平面控制網，宜布設成自由網，并根據線路測量控制點定位。 （ 2） 控制網可采用 GPS 網、三角形網和導線網等形式。 L 6√175。 臺 1 徠卡 NA728 自動安平水準儀 往返 1km 誤差為 ㎜。該控制網基本滿足工程施工放樣的需要，而且結構強度好，點位精度均勻，可靠性大，便于放樣墩臺中心及橋梁 上部構件，有利于提高控制點精度和放樣精度，也能對所達到的橋軸線橫向精度作出切合實際的評定。通常采用的方法有：全站儀法、三角網法、邊角網法、丈量法等。由于三角網邊長較短，一般直接丈量三角網的邊長作為基線。 ( 4) 對三角網而言，由于平差計算時只改正角度而不改正基線，即基線的誤差與角度的誤差相比可以忽略不計。這兩種方法在許多大型工程項目中都得到了成功的應用，但各有特色。四類設計 是根據參數法平差原理 , 以哪些作為已知參數 , 以哪些作為未知參數來劃分的。通常是后者提出要求，測量人員將這些要求具體化。對數據的內業處理采用了相應的軟件 —— 控制網優化與平差。 ④ 成果形式：除了提供默認的成果表格形式外，還支持用戶自定義表格樣式，適應不同的需要。 橋梁施工測量，控制點點位精度必 須達到或超過放樣所需的精度。 由以上公式可知，當控制點所引起的誤差為總誤差的 倍時它使放樣點的總誤差僅增加 10%，這一影響可忽略不計。 在鋼梁架設過程中，它的最后長度誤差來源于桿件加工裝配時的誤差和安裝支座的誤差。有兩種情形： ：在此情形下只需在起算點間加密。 13 經過加站 計算 可得到相關優化數據，單擊“網形與精度統計”可得到網形與精度統計表，其他的優化數據同理可得。 首級控制網布設方案三 方案三在方案一的基礎上，減少了測站點 05，及 0605,A05， 0205 方向，使工作量減少。由于放樣橋墩的精度要求較高，故第二級控制網的精度應不低于首級網 次級 控制網（插點或插網）可 直接放樣橋墩，并 布置在距橋墩較近的岸邊 以便較好的交會圖形。 在次級控制網布設方案一的基礎上 ，減少測回數，變為一測回。 高程控制網作用： 統一本橋高程基準面；在橋址附近設立基本高程控制點和施工高程控制點，以滿足施工中高程放樣和監測橋梁墩臺垂直變形的需要。 1）應盡量避免順光、逆光觀測，選擇背景開闊、亮度適中、周圍無發熱源的地方設置立尺點。目前所采用的是“傾斜螺旋法”。 傾斜螺旋法的基本原理是：通過觀測對岸水準標尺上覘板的 4 條標志線，并根據傾斜螺旋的分劃值來確定標志線之間所張的夾角，然后通過計算的方法求得33 相當于水平視線在對岸水準標尺上的讀數，而本岸