大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量(162页)

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,中国地质大学,工程测量学,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版标题样式,中国地质大学,工程测量学,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版标题样式,中国地质大学,工程测量学,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版标题样式,*,第十章 桥梁工程测量,主要内容,桥梁结构基本知识,桥址选线测量,桥梁施工控制测量,桥墩台基础的施工放样,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,大型斜拉桥索道精密定位测量,重点,桥梁勘测、施工及运营阶段的测量工作,大型桥梁高塔施工测量,10.1,桥梁结构基础知识,一、桥梁的组成部分及概念,(1),荷载,桥梁所承受的重力（竖直的）或外力（竖直的或水平的），叫做荷载；,（,2,）承重结构,起承受重力作用的部分叫做承重结构。桥面与承重结构统称桥的,上部结构,。,（,3,）桥墩,支撑承重结构的支承物称作桥墩；,（,4,）桥台,岸边的支承物兼挡墙称作桥台。,（,5,）下部结构,桥墩与桥台统称为桥的下部结构。,（,6,）上部结构称作跨越结构或桥跨结构；,（,7,）下部结构称作支承结构。,10.1,桥梁结构基础知识,二、桥梁的分类,（,1,）按使用性分：,公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。,（,2,）按跨径大小和多跨总长分为：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。,特大桥：多孔跨径总长,500,米，,单孔跨径,100,米大桥：多孔跨径总长,100,米，单孔跨径,40,米中桥：,30,米,多孔跨径总长,100,米，,20,单孔跨径,40,米小桥：,8,米多孔跨径总长,300,米，,5,单孔跨径,20,米,涵洞：多孔跨径总长,8,米，,单孔跨,5,米,（,3,）按行车道位置分为：上承式桥、中承式桥、下承式桥。,（,4,）按承重构件受力情况可分为：梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊 桥、组合体系桥（斜拉桥、悬索桥）。,（,5,）按使用年限可分为：永久性桥、半永久性桥、临时桥。,（,6,）按材料类型分为：木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。,铁路钢衍梁组成部分的示意图,桥墩与桥台的浅基础和深基础,一、桥址平面地形测绘,（一）测绘范围,（,1,）原则：满足设计桥梁孔径、桥头路堤和导流建筑物和施工场地的需要，个别情况下应满足水工模型试验之用。,（,2,）范围,1,）顺线路方向：最高洪水位或设计水位以上,0.5,1.0m,，对于平坦地区河滩过宽时测绘范围不应小于桥梁全长加导流堤并稍有余量。,2,）上下游方向测量长度根据实际需要而定，亦可考虑上游测至,3B,槽,+ 0.12B,滩,，下游测至,1.5B,槽,+ 0.06B,滩,，（式中，,B,槽,为河槽宽度，,B,滩,为二岸河滩宽度之和）；平坦地区上游测至桥长的,2,倍且大于,200m,，下游为桥长的,1,1.5,倍且大于,100m,；对于改建既有线或增建第二线，施测范围应酌情增减。,10.2,桥址选线测量,（二）测绘内容,（,1,）地形、地物、地貌、水下地形图,（,2,）线路导线、中线、既有线中线、桥梁和导流建筑物平面、桥头控制桩,（,3,）水准基点、农田分类及边界,（,4,）历史最高洪水泛滥线、水流方向,（,5,）地质测绘,地形等高线间距，平坦地区,0.5,2.0m,，困难地区,5,10m,；,10.2,桥址选线测量,（三）测量方法,陆上地形测量,水下地形（直接法、简易断面索法、迂回测深法、三船并进法、悬空断面索，绞索拉船）,（,1,）直接法：直接用皮尺或绳尺量距，花杆或竹竿测深。,10.2,桥址选线测量,（,2,）简易断面索法,水道断面的测量，是在断面上布设一定数量的测深垂线，如图，施测各条垂线的水深，同时测得每条测深垂线与岸上某一固定点（断面的起点桩，一般设在左岸）的水平距离（称为起点距），并同时观测水位，用施测时的水位减去水深，得到各测深垂线处的河底高程。,测深杆,测深锤,回声测深仪测量示意图,10.2,桥址选线测量,（,3,）悬空断面索：,断面索法：断面索法是在断面上架设钢丝缆索，每隔适当距离做上标记，并事先测量好它们的位置，测量水深的同时，直接在断面索上读出起点距。这种方法适合于河宽较小、水上交通不多、有条件架设断面索的河道测站，精度较高。,10.2,桥址选线测量,绘制桥址平面地形图,桥址平面地形图一般为比例尺,1500,15000,桥梁测量工作贯穿于建桥始末。设计前必须进行桥位图、桥址地形图的测量工作，施工阶段须建立控制网，跨河水准测量，放样桥台、桥墩及测量桥梁中线，竣工后进行变形测量。,勘测设计阶段：为了选择桥址，需要搜集比例尺为,1:25000,或,1:50000,的地形图，为桥梁设计需测绘较大比例尺,(1:10000),的桥渡位置图及,1:1000,或,1:500,的桥址地形图，并选择水文断面测定水深、流向、流速及计算流量。,10.2,桥址选线测量,二、桥址纵断面及辅助断面测量,1,测绘范围,两岸应测宽度根据路肩高程而定，以满足在图上足够布置全部桥孔及导流堤的需要为原则，包括导流堤在桥址中线上的投影长度，并能设计桥头填土。,10.2,桥址选线测量,路肩,最高水位或设计水位,二、桥址纵断面及辅助断面测量,1,测绘范围,如两岸或一岸为山地时（包括高架桥），以在图上能正确决定桥址及台尾附属工程为原则。,特大桥及大中桥两岸应埋设桥址控制桩作为桥址定测和施工复测的依据，其位置不受洪水淹没，必要时应设立护桩或中线方向桩。,10.2,桥址选线测量,2,测量方法及精度,尽量在线路中线测量，按要求一次完成。,如线路中线加桩不足，可根据中线桩在地形变化处加密。,测点距离：在山区不得大于,5 m,，平坦地区不得大于,20,40m,。,加桩高程施测误差不得大于,0.1 m,，与水准点闭合差的限 差为 （,L,以,km,计）。,3,绘制桥址纵断面图,绘制桥址纵断面图测绘比例尺为,1200,1500,，特长桥可采用,11 000,。,二、桥址纵断面及辅助断面测量,10.2,桥址选线测量,辅助断面,1.,线路走行于陡峻的山坡地段，为了防止桥址线路纵断面在设计中发生墩台基础有落空现象，可根据实际需要加,测上、下游平行于桥址线路纵断面的辅助断面,，间距一般为,3,5 m,。该项断面与资料应与桥址线路纵断面合并绘制，其中桥址线路纵断面用实线表示，上、下游断面用虚线表示，并注明与线路纵断面的距离。, 2.,对于小桥，为了正确布置陡坡建筑物，上、下游可加测顺沟方向河床纵断面，上游应连接原沟心，下游也连接原沟心或接至有出路之处。当需要计算水深，判断水流状态或考虑蓄水情况时，应加测河床纵坡和下游原沟槽有代表性横断面。,二、桥址纵断面及辅助断面测量,10.2,桥址选线测量,三、,既有桥梁丈量,1.,需进行技术改造的大中桥或修建第二线桥与既有桥有关联时，既有大中桥应进行丈量挖探基础，内容包括上、下部结构尺寸、墩台中心线与线路中心线的关系、各部位高程、结构病害和病害部位等。,2.,既有桥墩台需要加高在,0.4 m,以内，或运营情况良好，与增建第二线桥无影响时，其基础部分可不进行挖探。,3.,确定原式利用的或经调查研究确定报废的既有桥，只丈量主要尺寸，绘制轮廓尺寸图，注明中心里程和主要部分高程。,10.2,桥址选线测量,三、,既有桥梁丈量,4.,桩基、沉井及气压沉箱等深基础既有桥应尽量了解其确实类型、顶部尺寸及埋置深度，不进行挖探。,5.,小桥需丈量主要尺寸，需改建检算和对增建第二线桥有影响时，应挖探基础，以取得基础埋置深度及襟边尺寸等有关资料。,6.,需改建或加固的桥梁缺少所需的隐蔽部分尺寸或控制新旧桥梁线间距的基础尺寸时，应进行必要的开挖和丈量。同一线路同类型的桥梁，可选择有代表性的进行开挖和丈量。,10.2,桥址选线测量,一、概述,布设形式,分级布设：,首级控制网,主要控制桥的轴线；为了满足施工中放样每个桥墩的需要,二级控制网,在首级网下需要加设一定数量的插点或插网构成。二级控制网的精度应不低于首级网。,高程控制网,提供具有统一高程系统的施工控制点。,10.3,桥梁施工控制测量,二、桥轴线长度和桥梁墩台定位必要精度的确定,桥梁控制网是为保证桥轴线的放样、桥梁墩台中心定位和轴线测设的精度而布设。因此，首先要知道桥轴线长度、墩台中心定位精度要求的计算方法。,(,一,),根据桥梁跨越结构的架设误差确定桥轴线长度的精度,（,1,）误差来源：,1,）制造误差,2,）拼装和安装误差,3,）架设误差,10.3,桥梁施工控制测量,（,2,）桥梁跨越结构的形式,简支梁,在一端桥墩上设固定支座，另一端桥墩上设活动支座；,连续梁,只在一个桥墩上设活动支座。,（,3,）误差分析,铁路钢桥制造规则,规定：钢桁梁节间长度制造容许误差为,2mm,，两节间拼装孔距误差为,0.5mm,，,则每一节间的制造和拼装误差为：,（一般取,2mm,）,10.3,桥梁施工控制测量,由,n,个节间拼装的桁式钢梁构成一跨或一联，其长度误差包括拼装误差,L,和支座安装容许误差,，对于连续梁及长跨（,64m,）简支钢桁梁长度拼装误差按规范取为：,而目前一般取, =,7mm,。故每跨（联）钢梁安装后的容许误差为：,10.3,桥梁施工控制测量,而对于钢板梁及短跨（,64m,）简支钢桁梁、钢筋混凝土梁与预应力混凝土梁等结构形式，其长度拼装误差,L,按规范取为：,式中,L,为梁长。故这时计算每跨（联）钢梁安装后的容许误差为：,设桥梁全长有,N,跨（联），则对于等跨的情况其全长的极限误差：,10.3,桥梁施工控制测量,对于不等跨时其全长的极限误差：,取,1/2,的极限误差为中误差，则全桥轴线长的相对中误差为：,对长度相同的桥梁，桥式及跨不同，精度要求也不相同。一般来说，连续梁比简支梁精度要求高，大跨距比小跨距精度要求高。,10.3,桥梁施工控制测量,（二）桥梁墩台中心放样的精度要求,钢梁墩台中心在桥轴线方向的位置中误差不应大于,1.5 cm,2.0 cm,。,（三）平面控制网精度估算,（,1,）根据,“,控制点误差对放样点位不发生显著影响,”,的原则确定控制网的精度,设,M,为放样后所得点位的总误差；,m,1,为控制点误差所引起的点位误差；,m,2,为放样过程中所产生的点位误差。,10.3,桥梁施工控制测量,当控制点误差,m,1,所引起的放样误差,m,2,为总误差的,0.4,倍时，则,m,1,使放样点位总误差仅增加,1 / 10,，即控制点误差对放样点位不发生显著影响。同时易知,m,2,= 0.9 M,。,现在，若考虑以桥墩中心在桥轴线方向的位置中误差不大于,2.0cm,作为研究控制网必要精度的起算数据，由上面的分析，要求,m,1, 0.4 M = 0.420 = 8,（,mm,）。此即为放样墩台中心时控制网误差的影响应满足的要求。由此算出放样的精度应达到的要求是,m,2, 0.9 M = 0.920 =18,（,mm,）。,10.3,桥梁施工控制测量,三、桥梁平面高程控制网的建立,建立平面控制网的目的：,测定桥轴线长度和据以进行墩、台位置的放样；,同时，也可用于施工过程中的变形监测。,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，无需建立平面控制网。,但跨越有水河道的大型桥梁，墩、台无法直接定位，则必须建立平面控制网。,10.3,桥梁施工控制测量,原则要求：,（,1,）图形尽量简单，未知数的协因数阵主对角元素应尽量小，并能用这些点按前方交会法对桥墩进行放样。,（,2,）控制网边长与河宽有关，一般在,0.5,1.5,倍河宽的范围内变动。,（,3,）将河流两岸桥轴线上的点作为控制点，两点连线作为控制网的一条边，使桥轴线与控制网紧密联系在一起。控制点与墩台设计位置相距不应太远，以方便墩台的施工放样。,（,4,）控制点不应位于淹没地区和土壤松软地区，并尽量避开施工区，堆放材料及交通干扰的地方。,（一）布设形式,10.3,桥梁施工控制测量,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。,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,三角网,、,导线网,和,GPS,网,几种形式：,（一）布设形式,10.3,桥梁施工控制测量,三角网,又可分为以下几种形式几种形式：,（一）布设形式,10.3,桥梁施工控制测量,双三角形 大地四边形,图形适用于桥长较短而需要交会的水中墩、台数量不多的一般桥梁的施工放样,双大地四边形 加强型大地四边形,图形的控制点数多、图形坚强、精度高，适用于大型、特大桥。,大地四边形加三角形,在,铁路测量技术规则,里，按照桥轴线的精度要求，将三角网的精度分为五个等级，它们分别对测边和测角的精度规定如下表所示。,精密导线网,在河流两岸的桥轴线上各设立一个控制点，并在桥轴线上、下游沿岸布设最有利交会桥墩的精密导线点,10.3,桥梁施工控制测量,GPS,网,一般由一个或若干个独立观测构成，以三角形和大地四边形组成的混合网的形式布设。,芜湖长江大桥,GPS,控制网的布设图,10.3,桥梁施工控制测量,平面控制网布设的要点,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。,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。,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。,10.3,桥梁施工控制测量,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。,过去测量基线是采用因瓦线尺或经过检定的钢卷尺，现在已被光电测距仪取代。,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。,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。,10.3,桥梁施工控制测量,平面控制网布设的要点,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。,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。,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,。,10.3,桥梁施工控制测量,平面控制网布设的要点,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。,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。,10.3,桥梁施工控制测量,（二）桥梁平面控制网坐标系和投影面的选择,（,1,）坐标系统选择,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。,10.3,桥梁施工控制测量,四、桥梁高程控制测量,1,、作用,在桥梁的施工阶段，为了作为放样的高程依据，应建立高程控制，即在河流两岸建立若干个水准基点。这些水准基点除用于施工外，也可作为以后变形观测的高程基准点。,2,、方法：,水准测量,三角高程测量。,10.3,桥梁施工控制测量,3,、精度要求,（,1,）当桥长在,1,000,m,以上时，两岸的水准联测（即跨河水准）需采用一等水准测量的精度；,（,2,）当桥长在,300 m,以上时，应采用二等水准测量的精度；,（,3,）桥长在,300 m,以下时，可采用三等水准测量。桥梁水准点要与线路水准点联测成一个系统，联测精度可以比施工放样低一至二个等级。,4,、点位选择：,水准点应选择在地质条件好、地基稳定处。正桥两岸桥头附近都应设置水准点。当引桥长于,1,km,时，在引桥的始站或终端应建立水准点。水准点的标石应力求坚实稳定。在上、下游设置了两条过河水准路线而形成一闭合环。,5,、垮河水准测量,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。,（,1,）测量位置选择,江河最窄处,视线高出水面,23m,以上,避开草丛沙滩,10.3,桥梁施工控制测量,5,、垮河水准测量,当采用同一仪器时，水准布设的形式及观测方法,在,A,B,处立尺，,I1,，,I2,处架设仪器,1,）仪器架设,I1,，后视,A,，读数,a1,，前视,I2,，读数,b1,；,假设水准仪有一定的,i,角误差，对后视读数造成的影响为,1,，对前视影响为,2,，则由,I1,站的测量结果可以得到,A,、,B,两点高差为,2,）仪器架设,I2,，后视,I1,，读数,a2,，前视,B,，读数,b2,；则由,I2,站的测量结果可以得到,A,、,B,两点高差为,3,）两次的均值为,5,、垮河水准测量,当采用两天仪器时，水准布设的形式及观测方法,视线长度尽量相等，同岸两点,I,1,b,1,、,I,2,b,2,距离应大于,10m,（,3,）仪器设备,精密水准仪,+,特制的觇标,当视线长,500m,时，采用光学测微器，当视线长,500m,时，采用微倾螺旋器,（观测读取测微器上的读数，立尺人读尺子上的整数）,10.3,桥梁施工控制测量,（,4,）测量方法,1,）观测本岸近标尺,2,）观测对岸标尺,1,）,+2,）称为一测回的半测回,3,）上半测回完成后，立即将仪器迁至对岸，并互换标尺，然后进行下半测回观测，下半测回先测量远标尺，后测量近标尺。,4,）当采用两台仪器观测时，应两岸同时作对向观测，由两台仪器各测的一个测回自称一个双测回。,三、四等水准两个双测回，用一台仪器观测时，测回数加倍。,直线桥梁,和,曲线桥梁,对于,直线桥梁,，只要根据墩台中心的桩号和岸上桥轴线控制桩的桩号求出其距离就可定出墩中心的位置。,对于,曲线桥梁,，由于墩台中心不在线路中线上，首先需要计算墩台中心坐标，然后再进行墩台中心定位和轴线的测设。,桥梁施工测量中，主要的工作是准确地测设出桥梁墩、台的中心位置，即所谓的墩、台中心定位，简称,墩台定位,。,10.4,桥墩台基础的施工放样,直线桥墩台中心坐标计算,直线桥的墩台中心位于桥轴线上，且桥轴线和线路中线完全重合。,x,i,=,DK,i,- DK,A,y,i,= 0,设桥轴线控制点,A,为施工坐标系的原点，其里程为,DK,A,，,x,轴与桥轴线重合，且指向里程增加方向，第,i,号墩的里程为,DK,i,，则该墩中心的坐标,x,i,、,y,i,为,一,、,直,线桥的墩、台中心测设,10.4,桥墩台基础的施工放样,10.4,桥墩台基础的施工放样,一、直线桥的墩台定位,1,、直接量距法,光电测距 或 直接丈量,直接量距一般只用于中小桥，其中,“,直接丈量,”,法只用于小桥,10.4,桥墩台基础的施工放样,2,、方向交会法,如果桥墩位置无法直接丈量，也不便于架设反光镜时，可采用前方交会法测设墩位。,前方交会法既可用于直线桥的墩台定位测量，也可用于曲线桥的墩台定位测量。,用交会法测设墩位，需要在河的两岸布设平面控制网，如导线、三角网、边角网、测边网等。,10.4,桥墩台基础的施工放样,方向,交会法的基本原理,:,根据控制点坐标和墩台坐标，反算交会放样元素,i,、,i,；,在相应控制点上安置仪器并后视另一已知控制点，分别测设水平角,i,、,i,，；,得到两条视线的交点，从而确定墩台中心的位置。,i,i,异侧交会 同侧交会,两交会方向线之间的夹角,称为交会角,墩台中心交会的精度与交会角,的大小有关。,交会角的要求：,当置镜点位于桥轴线两侧时，交会角应在,90150,之间；,当置镜点位于桥轴线一侧时，交会角应在,60110,之间。,在桥梁控制网网形设计和布网时，应充分考虑每个墩台中心交会时交会角的大小，必要时，可根据情况增设插如点或精密导线点作为次级控制点。,10.4,桥墩台基础的施工放样,测设数据计算,为了便于作业，应根据,控制点的坐标,和,墩台中心的坐标,，计算测设数据并将其编制成表。,墩台定位测设数据主要包括：置镜点、墩台或控制点编号、坐标方位角、边长等。,10.4,桥墩台基础的施工放样,置镜点,控制点,边 长,坐标方位角, ,墩台号,边 长,坐标方位角, ,D,1,0,#,161.4192,145 04 25.8,D,2,141.7931,40 39 40.4,1,#,141.8365,139 20 24.9,D,3,199.9008,83 43 49.1,2,#,101.9071,114 55 28.3,D,4,151.0969,142 17 32.5,3,#,94.7837,77 09 57.9,4,#,126.0050,47 10 28.8,5,#,143.9781,39 55 54.1,现场测设,在控制点,D,安置仪器，后视控制点,A,，将度盘安置为,DA;,根据测设数据表,转动照准部至度盘读数为,D,i,得到,D-,i,方向；,同样方法得到,C-,i,方向，两条视线的交点处打桩，钉设出,i,号墩台中心位置,;,在桥轴线上检查各墩台位置。,示误三角形,通常将三台经纬仪分别安置于三个控制点上，用三条方向线同时交会。,理论上三条方向线应交于一点，而实际上由于控制点误差和交会测设误差的共同的影响，三条方向线一般不会交于一点，而是形成一个小三角形，该三角形的大小反映交会的精度，故称其为,示误三角形,。,交会限差及墩台中心的确定,示误三角形的最大边长或两交会方向与桥中线交点间的长度，在墩台下部（承台、墩身）不应大于,25mm,，在墩台上部（托盘、顶帽、垫石）不应大于,15mm,。,若交会的一个方向为桥轴线，则以其它两个方向线的交会点,P1,投影在桥轴线上的,P,点作为墩台中心。,交会方向中不含桥轴线方向时，示误三角形的边长不应大于,30mm,，并以示误三角形的重心作为桥墩台中心。,施工中多次重复交会的简便方法,在桥墩施工中，随着桥墩的逐渐筑高，桥墩中心的放样工作需要重复进行，而且要迅速和准确。,在第一次求得正确的桥墩中心位置,P,i,以后，将,CP,i,和,DP,i,，方向线延长到对岸，设立固定的照准标志,C,、,D,。以后每次作方向交会法放样时，从,C,、,D,点直接照准,C,、,D,点，即可恢复对,P,i,点的交会方向。,极坐标法,在使用全站仪并在被测设的点位上可以安置棱镜的条件下，用极坐标法放样桥墩中心位置，更为精确和方便。,对于极坐标法，原则上可以将仪器安置于任意控制点上，按计算的放样数据,角度和距离测设点位。,但是，若是测设桥墩中心位置，最好是将仪器安置于桥轴线点,A,或,B,上，照准另一轴线点作为定向，然后指挥棱镜安置在该方向上，测设,AP,i,或,BP,i,的距离，即可测定桥墩中心位置,P,i,点。,10.4,桥墩台基础的施工放样,10.4,桥墩台基础的施工放样,墩台横轴线测设,墩台横轴线是确定墩、台方向的依据，也是墩、台施工中细部放样的依据。,直线桥各个墩台的纵轴线与桥轴线重合，可根据桥轴线控制桩测设；,直线桥的横轴线不一定与纵轴线垂直，两者夹角根据设计文件确定，可将经纬仪安置于墩台中心，后视桥轴线控制桩定向，测设规定的角度得到墩台横轴线方向。,10.4,桥墩台基础的施工放样,A,施工控制测量综合示例,某铁路直线桥设计的结构形式为：,124m,预应力钢筋混凝土梁,+ 364m,箱形连续钢梁,+ 124 m,预应力钢筋混凝土梁，各墩台中心的设计里程如下表。,试完成：,1.,桥轴线长度精度估算,2.,平面控制测量的实施,3.,墩台中心定位资料的计算。,10.4,桥墩台基础的施工放样,墩台中心的设计里程及其坐标,桩号及,墩台号,里 程,间 距,x,0,#,台,DK,638+798.92,-,12.8070,12.807,D,4,+811.727,0,11.943,1,#,墩,+823.67,11.9430,64.65,2,#,墩,+888.32,76.5930,64.00,3,#,墩,+952.32,140.5930,64.00,4,#,墩,DK,639+016.92,205.1930,21.9366,D,2,038.8566,227.1296,2.8134,5,#,台,+041.67,229.9430,10.4,桥墩台基础的施工放样,1,桥轴线长度精度估算,第,1,孔和第,5,孔为预应力钢筋混凝土简支梁，设其跨长中误差分别为,m,l,1,和,m,l,5,，已知点位放样极限误差,D,=10mm,，,则,10.4,桥墩台基础的施工放样,第,2,4,孔为箱形连续钢梁，为预制的,16m,梁段运到现场后拼接，并以高强螺栓固定连接。,64m,64m,64m,1#,2#,3#,4#,已知,n=,12,，节间拼装误差,l,= 2mm,，支座安装误差, = 7mm,，设该段中误差为,m,l,2-4,，则,桥轴线长度中误差,m,L,为,:,已知桥长,L,=242.75m,，则桥轴线长度的相对中误差为,10.4,桥墩台基础的施工放样,2.,平面控制网,技术设计,根据桥轴线长度的估算精度，该桥施工平面控制网按五等三角网施测即可。,由于桥轴线长度小于桥长，故控制网提高一个等级施测。,箱形连续钢梁当时属新型结构，在墩台施工、梁体架设和运营管理阶段均要进行变形观测，故控制网再提高一个等级施测。,所以，技术设计书确定，该桥施工平面控制网按三等三角网施测。,10.4,桥墩台基础的施工放样,基线,D1,、,D3,的边长采用光电测距方法实测，数据处理后，相对中误差,1/260000,。,三角网的角度采用方向观测法。,按条件观测平差。平差后,桥轴线长度相对中误差,1/189000,1/21700,，,测角中误差,m=,1.4910cm,时，就采用这种布置方法。但当这样布置时，如果台尾偏角出现负值，即台尾偏角改变方向，则台尾与台前采用相同的,E,值。,10.4,桥墩台基础的施工放样,10.4,桥墩台基础的施工放样,偏心距,E,、偏角,a,及墩中心距,L,，在设计文件中已经给出。但在测设以前仍应按上述计算方法重新进行校核计算。图中每个桥墩处注记了偏距,E,和墩中心的桩号，桩号下面注记了该桥墩偏角，两墩间注记了墩中心距长，如,3,号桥墩注记了桩号为,K9 + 763.20,，,E=11cm,，偏角,= 3,o,0756,，,3,号到,4,号墩中心距为,32.80 m,。,二、曲线桥梁墩台中心坐标计算,设,T,为桥墩中心，利用设计文件可以求出桩号,J,的坐标,X,j,、,Y,j,和切线方位角,j,的精确值，由于桥墩中心到中桩,J,的偏距,E,在设计文件中已经给出，且这一偏距是点,T,到曲线的垂距，故纵轴线方位角,T,为：,此方位角永远指向线路前进方向的右侧。于是求得墩台中心坐标,x,T,、,y,T,为,在其纵轴线上离墩中心,E,1,处取一点,t,，,则,t,的坐标为,:,T,的坐标用于测设墩台中心，,t,的坐标则用于确定墩台的纵轴线。,待各墩中心坐标算出后，通过相邻两坐标可反算出墩中心距和墩中心线方位角以及偏角。它可用于对设计文件中给定的墩中心距和桥梁偏角的检核。当两者不符时应查明原因。,三、墩台中心定位和轴线测设,测设墩台中心的方法：,(1),直接丈量法,(2),偏角法,(3),导线法,(4),极坐标法,(4),前方交会法,10.4,桥墩台基础的施工放样,墩台纵横轴线测设,曲线桥的墩、台轴线位于桥梁偏角的分角线上，在,墩、台中心架设仪器，照准相邻的墩、台中心，测设角,a,，即为纵轴线的方向。自纵轴线方向测设,90,角，即为横轴线方向,四、,桥梁施工测量,随着施工的进展，随时都要进行放样工作，但桥梁的结构及施工方法千差万别，所以测量的方法及内容也各不相同。总的来说，主要包括,基础放样、墩、台放样及架梁时的测量工作。,中小型桥梁的基础，最常用的是,明挖基础,和,桩基础,。明挖基础的构造如图所示，它是在墩、台位置处挖出一个基坑，将坑底平整后，再灌注基础及墩身。根据已经设出的墩中心位置，纵、横轴线及基坑的长度和宽度，测设出基坑的边界线。,明挖基础,在开挖基坑时，如坑壁需要有一定的坡度，则应根据基坑深度及坑壁坡度设出开挖边界线。边坡桩至墩、台轴线的距离,D,（图）依下式计算：,式中 ：,b,坑底的长度或宽度；,h,坑底与地面的高差；,m,坑壁坡度系数的分母。,根据桥台和桥墩的中心线定出基坑开挖界线。,基坑上口尺寸应根据坑深、坡度、地质情况和施工方法而定。,基坑挖到一定深度后，根据水准点高程在坑壁测设距基坑底设计面有一定高差,(,如,1m),的水平桩，作为控制挖深及基础施工中控制高程的依据。,基础完工后，应根据上述的桥位控制桩和墩、台控制桩用经纬仪在基础面上测设出墩、台中心及其相互垂直的纵、横轴线。,根据纵、横轴线即可放样桥台、桥墩砌筑的外轮廓线，并弹出墨线，作为砌筑桥台、桥墩的依据。,10.4,桥墩台基础的施工放样,桩基础,桩基础：在基础的下部打入基桩，在桩群的上部灌注承台，使桩和承台连成一体，再在承台以上修筑墩身。,桩基础,基桩位置的放样如图所示，它是以墩、台纵、横轴线为坐标轴，按设计位置用直角坐标法测设。在基桩施工完成以后，承台修筑以前，应再次测定其位置，以作竣工资料。,明挖基础的基础部分、桩基的承台以及墩身的施工放样，,都是先根据护桩测设出墩、台的纵、横轴线，再根据轴线设立模板。即在模板上标出中线位置，使模板中线与桥墩的纵、横轴线对齐，,即为其应有的位置。,明挖基础的基础部分、桩基的承台以及墩身的施工放样，都是先根据护桩测设出墩、台的纵、横轴线，再根据轴线设立模板,即在模板上标出中线位置，使模板中线与桥墩的纵、横轴线对齐，即为其应有的位置。,墩、台施工中的高程放样，通常都在墩台附近设立一个施工水准点，根据这个水准点以水准测量方法测设各部分的设计高程。,但在基础底部及墩、台的上部，由于高差过大，难于用水准尺直接传递高程时，可用悬挂钢尺的办法传递高程。,桥梁架设施工测量,架梁是建造桥梁的最后一道工序。无论是钢梁还是混凝土梁，都是预先按设计尺寸做好，再运到工地架设。,梁的两端是用位于墩顶的支座支撑，支座放在底板上，而底板则用螺栓固定在墩、台的支承垫石上。,架梁的测量工作，主要是测设支座底板的位置，测设时也是先设计出它的纵、横中心线的位置。,支座底板的纵、横中心线与墩、台纵横轴线的位置关系是在设计图上给出的。,因而在墩、台顶部的纵横轴线设出以后，即可根据它们的相互关系，用钢尺将支座底板的纵、横中心线设放出来。,墩台施工时，对其中心点位、中线方向和垂直方向以及墩顶高程都作了精密测定,但当时是以各个墩台为单元进行的。架梁时需要将相邻墩台联系起来，考虑其相关精度，要求中心点间的方向、距离和高差符合设计要求。,桥梁中心线方向测定，在直线部分采用准直法，用经纬仪正倒镜观测，在墩台上刻划出方向线。,如果跨距较大,(l00m),，应逐墩观测左、右角。,在曲线部分，则采用偏角法。,相邻桥墩中心点之间距离用光电测距仪观测，适当调整使中心点里程与设计里程完全一致。,在中心标板上刻划里程线，与已刻划的方向线正交形成十字交线，表示墩台中心。,墩台顶面高程用精密水准测定，构成水准线路，附合到两岸基本水准点上。,大跨度钢桁架或连续梁采用悬臂或半悬臂安装架设。安装开始前，应在横梁顶部和底部的中点作出标志。架梁时，用来测量钢梁中心线与桥梁中心线的偏差值。,在梁的安装过程中，应不断地测量以保证钢梁始终在正确的平面位置上，高程,(,立面,),位置应符合设计的大节点挠度和整跨拱度的要求。,如果粱的拼装是两端悬臂在跨中合拢，则合拢前的测量重点应放在两端悬臂的相对关系上，如中心线方向偏差、最近节点高程差和距离差要符合设计和施工的要求。,全桥架通后，作一次方向、距离和高程的全面测量，其成果可作为钢梁整体纵、横移动和起落调整的施工依据，称为全桥贯通测量。,五、桥梁施工中的检测与竣工测量,（一）桥梁下部结构的施工放样的检测,1,、桩基础：一般单排桩要求轴线偏位,5cm,，群桩要求轴线偏位,10cm,。,2,、承台（系梁）的轴线偏位,15 mm,。,3,、立柱、墩帽轴线偏位,10 mm,。,（二）桥梁上部结构的施工放样的检测,主要检测高程,（三）桥梁的竣工测量,墩台施工完成以后架梁以前，应进行墩台的竣工测量。对于隐蔽在竣工后无法测绘的工程，如桥梁墩台的基础等，必须在施工过程中随时测绘和记录，做为竣工资料的一部分。,桥梁架设完成后还要对全桥进行全面测量。,10.4,桥墩台基础的施工放样,桥梁竣工测量的目的,：,测定建成后墩台的实际情况；,检查是否符合设计要求；,为架梁提供依据；,为运营期间桥梁监测提供基本资料。,10.4,桥墩台基础的施工放样,桥梁竣工测量的内容,测定墩台中心、纵横轴线及跨距；,丈量墩台各部尺寸；,测定墩帽和支承垫石的高程；,测定桥中线、纵横坡度；,根据测量结果编绘墩台中心距表、墩顶水准点和垫石高程表、墩台竣工平面图、桥梁竣工平面图等；,如果运营期间要对墩台进行变形观测，则应对两岸水准点及各墩顶的水准标以不低于二等水准测量的精度联测。,10.4,桥墩台基础的施工放样,一、概况,1,、斜拉桥组成,用若干根斜拉索将梁拉在塔柱上，是由斜索、塔柱和主梁所组成。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,2,、悬索桥组成：,一般设有刚性梁，桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,索塔是斜拉桥、悬索桥的主体构件之一，桥的跨径越大，其索塔越高，虎门大桥全长为,15.762 km,，双向,6,个车道，含各种桥梁,20,座。其中虎门大桥长,4606m,，跨越在主航道上的主跨是,888m,的悬索桥，跨越辅航道,270 m,的是预应力混凝土连续钢构桥及引桥。虎门大桥东、西索塔高分别为,144.815m,、,147.815m,。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,每个索塔由上、下水两个倾斜的空心矩形塔柱和上、中、下三道箱型系梁构成，塔柱横桥向倾斜度为,1/38.829,，纵向呈变截面，有两个收坡分别为,1/57.691,和,1/199.675,，变坡点在下系梁顶部处。塔柱底部尺寸为,5.6m8.4m,，顶部最小截面尺寸为,5.6m5.6m,，,.,上、中、下三道系梁截面高度分别为,6m,、,5m,和,8m,。东塔采用提升翻模施工工艺，西塔采用电动爬架拆翻模板施工工艺。虎门大桥索塔一般构造见图,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,二、索塔施工对测量控制的技术要求,（一）平面定位技术要求,平面定位的技术要求主要有：,塔柱中心线偏位误差不超过塔高的,1/3000,；,东西索塔的中心距符合设计距离，桥轴线长度的精度不低于,1/40000,；,索塔的中心线与桥轴线平行及垂直；,控制塔身以设计的倾斜度、收坡和断面提升，其偏位误差不超过塔高的,1/3000,。,（二）高程定位技术要求,下横系梁顶面标高误差不大于,1.0cm,中横系梁顶面标高误差不大于,2.0cm,塔顶和上横梁标高误差不大于,3.0cm,。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,三、索塔施工控制网的建立与施测,（一）首级控制网的建立与施测,布设原则,（,1,）为塔柱施工提供绝对基准。,（,2,）各种变形监测的基准网。,平面网为二等边角网,高程网包括所有平面控制点,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,（二）索塔施工局部控制网的建立与施测,两塔施工的局部高程控制网则都建立在沉台面上。东塔施工的局部控制网如图所示，图中,1,、,2,、,3,、,4,和,1,、,2,、,3,、,4,为局部网平面控制点，,E1,、,E2E8,、为局部网高程控制点（兼作沉降监测点），,5,7,，,6,8,、,5 ,7 ,，,6 ,8 ,为准直仪观测平台，利用首级控制网按极坐标方法精确放样,1,、,2,、,3,、,4,和,1,、,2,、,3,、,4,用二等水准测量联测,E1E8,的高程，再利用局部控制点精密放样准直仪的观测平台。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,（三）观测平台、滑车的设计与安装,为适应不同高度处塔柱的模板定位，使准直仪能快速地安置于需要的位置上，在每个塔柱的内侧设计两个观测平台；,为减少准直仪对中误差的影响和快速安置仪器，设计了装载准直仪的滑车，这样可使装载准直仪的滑车在观测平台上来回滑动。,为使滑车能方便地装载准直仪并在观测平台上滑动，滑动时保持其中心与平台的中线一致，且能从滑车上观测准直仪的移动量，要求滑车上要有安装准直仪的中心螺孔，沿槽钢顶面和侧面滑动的滑轮和量取移动量的刻划标志线。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,四、索塔施工测量控制的原理和方法,（一）天顶准直仪铅垂线控制法,利用天顶准直仪给出的垂线控制施工模板在顺桥向和横桥向两个垂直向上变化距离，使施工模板定位在塔柱的设计位置上，以达到控制塔柱施工的横向倾斜度。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,（二）全站仪极坐标控制法,当塔柱施工到一定高度,Hn,后，可根据塔柱中心在沉台面上的设计坐标和塔柱设计的横向倾斜度及纵向收坡，计算塔柱一定高度处断面角点,3,、,4,、,5,、,6,的设计坐标，再利用全站仪测量这些点的坐标，与其设计坐标比较，若两者符合在,1.5cm,以内，则该点可以认为已定位在设计的位置上。,（三）索塔的标高定位,采用悬挂钢尺水准测量的方法分段往上传递高程。当塔柱施工到一定高度后，以首级网或局部网为基准用三角高程间接法对索塔标高进行复核，以确保偏移值计算的正确性。,10.5,大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量,一、概述,1,、斜拉桥特点：,（,1,）受力复杂,（,2,）各构件间相互影响大,（,3,）内力和线形可人为控制,的高次超静定结构,（,4,）索塔、斜拉索为桥梁的,支撑结构，,斜拉索的应力和,线形控制是施工监控的重要内容,10.6,大型斜拉桥索道精密定位测量,2,、工程测量的主要内容：,（,1,）斜拉索索道管空间位置的测量定位及其精度,（,2,）塔上斜拉索索道管测量定位,二、斜拉索索道管测量定位的精度要求,1,、局部坐标系建立,坐标原点为索塔的塔墩中心，,X,轴方向为桥轴线,方向，,Y,轴方向为横桥向方向，,Z,方向为垂直方向。,10.6,大型斜拉桥索道精密定位测量,2,、精度要求,大型斜拉桥斜拉索索道管测量定位的精度要求高达,5mm,，即相对于局部坐标系原点而言，索道管上、下口中心的施工定位与设计位置在,X,、,Y,、,Z,三方向的误差，都不得大于,5mm,。,三、斜拉索索道管空间位置的设计参数,根据斜拉桥跨度的不同，每个索面上的不同高度处，布设了不同数量的斜拉索索道管。其设计参数分别为：,（,1,）索塔锚固区钢垫板中心点,A,的空间坐标,（,2,）索道管的纵向倾角,i,（,3,）索道管水平投影的横向偏角,i,和锚