桥梁施工控制测量讲座

2.平面控制布设形式 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：
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.平面控制网布设的要点
（1）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]。
≤11
≤±8.0 ≤1/11000 ≤16
4.水平角观测的技术要求
测量等 经纬仪 级 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
DJ1
≤1
四等
DJ2
≤3
DJ2 一级
DJ6
DJ2 二级
DJ6
≤6 ≤8 ≤12 ≤24 ≤12 ≤24
（2）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。
（3）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
（4）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; 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。
≥l
≥2
≤7
≥1
≥1
≤12
单程各测回
较差 (mm)
≤10 ≤10 ≤17
往返较差
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)。
六、 桥梁施工平面控制测量
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。
思
考
桥梁控制在桥梁施工中起何作用?
一、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。
二、桥梁施工控制测量概述 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 （1）测定桥轴线长度并据此进行墩、台位置的放样； （2）用于施工过程中的变形监测.
（8）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.平差要求
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10 mm；
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。
八、桥梁施工高程控制测量 1.高程控制测量要求
（1）各水准点应沿桥轴线两侧以400 m左右的间距均匀布设， 并构成连续水准环。
的共同影响，每一联（跨）长度的中误差为：
ml
1 2
n2l 2
当桥梁为N 跨时，则桥轴线长度 L 的中误差为
mL = ±
m2 l1
+
m2 l2
+
+
m2 lN
4.案例
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。
测量等 级
附(闭)合 导线
长度(km)
边数
三等 四等 一级 二级
≤18 ≤12 ≤6 ≤3.6
≤9 ≤12 ≤12 ≤12
每边测距 中误差
(mm)
单位权中 误差
(")
导线全长
相对闭合 差
方位角闭 合差
(")
≤±14 ≤±1.8 ≤1/520∞ ≤3.6
≤±10 ≤±2.5 ≤1/35000 ≤5
≤±14 ≤±5.0 ≤1/17000 ≤10
1000~2000 m中 长隧道
1000m隧道
三级导线
三级及三级以下 公路
——
——
五、桥梁平面控制测量技术要求 1.各等级GPS控制网的主要技术要求
等级
固定误差a 比例误差系数b （
（mm）
mm/km)
基线方位角 中误差（″）
约束点间的边长相 对中误差
一等
≤5
≤1
二等
≤5
≤1
三等
≤5
≤1
四等
≤5
≤2
④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。
⑤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。
X B 4# 3# 2#
1# 0#
A
C
D Y
X B
4#
C
3#
D
2#
1#
0#
Y
A
2.边长改正
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.
(1)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：
DH＝D（. 1＋
H2－H1 R
）
(2)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
S0 S 1 H / R Ym2 /( 2R 2 )
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。
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。
（7）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。
≤9 ≤13 ≤18
≤18
≤6
≥4
≤9
≥6
≤12
≥2
≤24
≥4
≤12
≥1
≤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。
5.光电测距的主要技术要求
平面控 制网
等级
四等 一级 二级
观测次数
每边测回数
一测回 读数
间较差
往
返
往
返 (mm)
≥1 ≥1 ≥2 ≥2 ≤7
双频
双频
双频
仪器标称精度
观测量
同时观测有效卫星数
卫星高度角（°） 静态
有效观测卫星数
静态
观测时段数
静态
10mm+2ppm
载波相位 ≥4 ≥15 ≥5 ≥2
10mm+2ppm
载波相位 ≥4 ≥15 ≥5 ≥2
10mm+2ppm
载波相位 ≥4 ≥15 ≥4 1～2
四等 双频或 单频 10mm+5ppm 载波相位
［解］单联中误差为:
1
ml
=
± 2
nΔ2l
+ δ2
1 =±
2
24×22 + 72 = ±6.02mm
全桥桥轴线中误差为:
mL = ±
m2 l1
+
m2 l2
+
+
m2 lN
= ml
3 = ±10.43mm
四、桥梁平面控制测量等级
等级
二等三角、一级GPS
三等三角、三等导线、二 级GPS 四等三角、四等导线、三 级GPS 一级小三角、一级导线、 四级GPS 二级小三角、二级导线
公路路线控制测 量 ——
——
—— 高速公路、一级
公路 二级以下公路
桥梁桥位控制测 量
＞5000m特大桥
2000~5000m特大 桥
1000~5000m特大 桥
500~1000m特大 桥
＜500m大中桥
隧道沿外控制测 量
＞6000m特长隧 道
4000~6000m特长 隧道
2000~4000 m特 长隧道
（2）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。
（3）水准测量的等级、精度、限差应符合相应的规定。 （4）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。
（5）施工水准点的高程必须定期检测。 ①水准测量的等级和精度应满足相关要求 ②每公里水准测量高差中数的偶然中误差按下式计算：
（5）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。
（6）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。
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。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。
≥4 ≥15 ≥4 1～2
观测时段长度（min） 静态 ≥120
≥90
≥60
≥45
数据采样间隔（s） 静态 10～60
10～60
10～60
10～30
点位几何图形强度因子
≤6
≤6
≤8
≤10
（PDOP）
五等
双频或单频
10mm+5ppm 载波相位
≥4 ≥15 ≥4
1 ≥40 10～30
≤10
3.导线测量的主要技术要求
三、桥轴线长度精度估算
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 =10 mm），
中误差为△D / 2，则相邻二墩台中心的跨距中误差为:
ml
=
Δ ±
D
2
2
=
Δ ±
D
2
设全桥共有N跨，则桥轴线长度的中误差为
mL = ml
N
=
Δ ±
D
2
N
2. 钢板梁及短跨（l≤64 m）简支钢桁梁
五等
≤10
≤2
0.9
≤1/500000
1.3
≤1/250000
1.7
≤1/180000
2
≤1/100000
2
≤1/70000
约束平差后 最弱边相对
中误差
≤1/250000
≤1/180000
≤1/100000
≤1/70000
≤1/40000
2.GPS控制网作业的基本技术要求
等
级
一等
二等
三等
接收机类型
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 ：
ml = ±12
(
l 5000
)2
+
δ2
当桥梁为N 跨时，则桥轴线长度L的中误差为
mL
=±
m2 l1
+
m2 l2
+
+
m2 lN
3. 连续及长跨（l ＞64 m）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
m
1 4n
[
R
]
2.高程控制测量的方法
（1）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。
（2）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。
（3）过河水准测量
①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。
②A、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。
③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 。
七、 桥梁施工平面控制测量内业计算 1.施工平面控制网通常采用独立的坐标系
（1）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；
（2)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。