中国矿业大学 工程测量课程设计

中国矿业大学成绩：工程测量学课程设计学号： 姓名： 班级： 指导教师： 学院： 环境与测绘学院 2013年 7 月 21日目录1 课程设计目的与背景12 工程概况12.1大桥概况12.2已有测绘成果23 相关作业依据与要求23.1相关测量规范23.2等级、精度要求24 桥梁施工控制网的布设方案44.1桥梁施工控制网布设的一般方法54.2 桥梁施工控制网布设的特殊要求54.3 桥梁施工控制网布设方法的分析与选择65 桥梁施工控制网的优化设计75.1桥梁施工平面控制网的基本要求75.2工程控制网的优化设计的任务75.3桥梁施工控制网的数据采集与处理85.4优化设计软件的介绍及处理的过程86 桥轴线必要精度97 首级平面控制网优化设计107.1首级控制网布设方案一107.2首级控制网布设方案二167.3首级控制网布设方案三207.4三种方案比较248次级控制网优化设计248.1次级控制网布设方案一248.2次级控制网布设方案二288.3次级控制网布设方案三298.4三种方案比较309 高程控制网优化设计309.1观测与计算319.2 高程控制网必要精度确定349.3高程控制网布设方案一349.4高程控制网布设方案二389.5 精度对比4010桥墩放样方案4010.1桥墩放样必要精度4010.1.1平面放样精度4010.1.2高程放样必要精度4010.2 桥墩中心放样方法4110.3桥墩中心放样方案一4110.4桥墩中心放样方案二4510.5精度对比4811课程设计总结481 课程设计目的与背景在桥梁工程施工阶段，测量工作的任务是直接为施工服务。测量放样的前提除了要有内业计算资料外，还要满足施工放样精度要求，控制点密度适当，图形结构良好的施工控制网更是必不可少，而且施工控制网的布设形式和精度等级更直接影响桥墩放样点位的精度，从而更构成了桥梁建设成败的一个关键因素。因此如何更科学地设计与布设一个既经济又合理的桥梁施工控制网显得极为重要。进行工程测量课程设计，目的在于巩固和深化课堂教学内容，培养学生实际动手操作能力和分析问题解决问题能力。通过工程测量实习，使学生进一步加强对工程测量内容的理解，掌握工程控制网设计及精度估算、线路工程测量及建筑物控制网建立的方法；根据具体的工程要求，能编写出测量技术方案。2 工程概况2.1大桥概况如图3-1所示，某地区大桥位于某条江上,桥梁全长约1000m,桥面总宽18m,结构形式为(30+540+30)m普通钢筋混凝土双悬臂加挂梁结构。桥的横断面由8根变截面T型梁组成。图2-1 大桥概况图2.2已有测绘成果（1）桥址及周边1：500地形图；（2）桥两岸有国家二等水准点各两个；（3）桥两岸有国家三角测量控制点各两个（可满足桥梁控制及施工测量要求）。表2-1 桥梁两侧控制点坐标 （单位：米）点号XYZA19552.54489490.90730.116B20469.54489735.91940.226C19610.27886863.09935.278D21281.80186679.39543.1783 相关作业依据与要求3.1相关测量规范1.工程测量规范（GB500262007）2.公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）3.公路工程质量检验评定标准（JTJ071-9）4.国家一二等水准测量规范(GB12897-91)5.公路勘测规范(JTJ061-99)6.全球定位系统(GPS)测量规范(GB/18314-2009)7.DZS2自动安平水准仪使用说明书（北京博飞）8.Leica TC1500用户手册(瑞士徕卡)3.2等级、精度要求桥梁施工平面控制网的建立，应符合下列规定：1 桥梁施工平面控制网，宜布设成自由网，并根据线路测量控制点定位。2 控制网可采用GPS 网、三角形网和导线网等形式。3 控制网的边长，宜为主桥轴线长度的0.5-1.5倍。4 当控制网跨越江河时，每岸不少于3 点，其中轴线上每岸宜布设2点。表3-1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洞外控制测量二等三角5000m特大桥6000m特长隧道三等三角、导线20005000m特大桥40006000m特长隧道四等三角、导线10002000m特大桥20004000m特长隧道一级小三角、导线高速公路、一级公路5001000m特大桥10002000m中长隧道二级小三角、导线二级及二级以下公路500m大中桥1000m隧道三级导线三级及三级以下公路表3-2桥梁施工控制网等级的选择桥长L(m)跨越的宽度l（m）平面控制网的等级高程控制网的等级L5000l1000二等或三等二等2000L5000500l500三等或四等三等500L2000200lm1，将上式的二次项展开略去高次项，则有， M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制点高程误差的影响仅占放样高程总误差的10%，则有 m12=0.2m22得 m1=0.4M可以确定高程控制网中最弱水准点的高程误差应小于0.4*-+2厘米=-+8毫米，取两倍中误差为准许误差，则最弱点的高程中误差应小于-+4毫米。9.3高程控制网布设方案一高程控制网网型图如图9-5。图9-5 高程控制网型图单击“计算方案”所以在设置计算方案的对话框中的单位权中误差应设为2；测距定权公式中A=2，B=2。图9-6 设计方案图同前，点击“计算”可得高程控制网的优化数据。网型及精度统计表见图9-7图9-7 网型及精度统计表优化设计模拟控制点成果表见图9-8图9-8 优化设计模拟控制点成果表点位误差表见图9-9图9-9 点位误差表点间差表见图9-10图9-10点间差表数据分析：由控制网的图形可知，由优化设计模拟数据精度表可知最大高程中误差mm2.18点名：6小于规范的要求最弱点的高程中误差应（-+4mm）。在满足精度要求的情况下可进行优化设计:减少水准点的个数。9.4高程控制网布设方案二在次级控制网布设方案一的基础上，减少水准点数(由20减为14)，网型如图9-11。测角中误差应设置为2。以下为控制网优化设计数据。图9-11 网型设计图网型及精度统计表见图9-12图9-12 网型及精度统计表点位误差表见图9-13图9-13 点位误差表点间差表见图9-14图9-14点间差表数据分析：由控制网的图形可知，由优化设计模拟数据精度表可知最大高程中误差mm1.93点名：6小于规范的要求最弱点的高程中误差应（-+4mm）。在满足精度要求的情况下可进行优化设计:减少水准点的个数。9.5 精度对比以上两种方案均满足施工控制网的要求，两种方案加密控制网点位误差基本相同。其中方案2的精度相对高点。且方案2减少了水准点数，减少了工作量并降低了费用。故选用第2个方案。10桥墩放样方案10.1桥墩放样必要精度10.1.1平面放样精度设M为平面放样点放样后点位总误差，其中m1为控制点点位误差引起的放样点点位误差，m2为放样过程中产生的误差引起的放样点点位误差，则有： M=-+m12+m22=-+m2(m1/m2)2+1很显然m2m1，将上式的二次项展开略去高次项，则有，M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制点点位误差的影响仅占放样点位程总误差的10%，则有m12=0.2m22得 m2=0.9M一般规定，桥墩中心放样的点位误差为20mm，即M=20mm则 m2=0.9M=18mm由上可知，桥墩放样过程产生的点位误差小于等于18mm10.1.2高程放样必要精度设M为高程放样点放样后高程的总误差，其中m1为控制点高程误差引起的放样点高程误差，m2为放样过程中产生的误差引起的放样点高程误差，则有： M=-+m12+m22=-+m2(m1/m2)2+1很显然m2m1，将上式的二次项展开略去高次项，则有，M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制点高程误差的影响仅占放样高程总误差的10%，则有m12=0.2m22得 m2=0.4M 则 m2=0.9*-+2cm=-+18mm桥墩放样过程产生的桥墩中心高程误差小于等于18mm10.2 桥墩中心放样方法直线桥的墩，台中心都位于桥轴线的方向上。已知墩、台中心的设计里程及桥轴线起点的里程，相邻两点的里程相减即可求得它们之间的距离。测设墩、台中心的位置的方法：直接测距法或交会法。 （1）直接测距法：在桥轴线起点或终点架设仪器，并照准另一个端点。在桥轴线方向上设置反光镜，并前后移动，直至测出的距离与设计距离相符，则该点即为要测设的墩、台中心位置。为了减少移动反光镜的次数，在测出的距离与设计距离相差不多时，可用小钢尺测出其差数，以定出墩、台中心的位置。 （2）角度交会法 当桥墩位于水中，无法直接丈量距离及安置反光镜时，则采用角度交会法。坐标系:如图10-1所示，C、A、D为控制网的三角点，且A为桥轴线的端点，E为墩中心设计位置。C、A、D各控制点坐标已知，若墩心E的坐标与之不在同一坐标系，可将其进行改算至统一坐标系中。计算测设数据：利用坐标反算公式可推导出交会角、。图10-1坐标系示意图10.3桥墩中心放样方案一以次级控制网优化设计的第一方案的加密控制点进行墩台放样。 01,02,03,04,05,06；G1,G2G8为放样控制点。T1T6（假设为6个）为放样的桥墩中心。如图10-2所示。图10-2 桥墩放样设计图图10-3 设计方案图数据输入见图10-4图10-4 数据输入图观测网型如图10-5图10-5 观测网型图网型与精度设计见图10-6图10-6 网型与精度设计图优化设计模拟控制点成果表见图10-7图10-7 优化设计模拟控制点成果表图点位误差见图10-8图10-8 点位误差图点间误差见图10-9图10-9 点间误差图控制网图见图10-10图10-10 控制网图数据分析： T5 =13.7307mm(包括首级控制点的点位误差及次级控制点的点位误差)。墩台放样的容许点位误差18mm。在满足精度要求的情况下可进行优化设计:减少未知控制点。10.4桥墩中心放样方案二观测网型如图10-11图10-11 观测网型图网型与精度设计见图10-12图10-12 网型与精度设计图优化设计模拟控制点成果表见图10-13图10-13 优化设计模拟控制点成果表图点位误差见图10-14图10-14 点位误差图点间误差见图10-15图10-15 点间误差图控制网图见图10-16图10-16 控制网图数据分析： T6 =17.1283mm(包括首级控制点的点位误差及次级控制点的点位误差)。墩台放样的容许点位误差18mm。在满足精度要求的情况下可进行优化设计:减少未知控制点。10.5精度对比以上两种方案均满足墩台放样的要求，两种方案墩台放样的点位误差基本相同。其中方案1的精度相对高点。方案2减少了架站数，减少了工作量并降低了费用。但桥墩中心放样误差大，为保持放样精度，应选用方案1。11课程设计总结51