全站仪测量技术

采用全站仪对悬臂梁

基础进行复测

内容提要

本文简要地阐述悬臂梁基础的结构及利用全站仪对悬臂梁基础进行精确复测的步骤﹑方法，对今后大型体育场项目施工具有现实的指导意义。

航海体育场看台钢结构的悬臂梁，其结构形式为单臂悬挑，最大悬臂梁的前端挑出23m，后端悬挑出15m。悬臂梁通过两个支座与混凝土基础铰链，其基础标高为+16.774m－+30.542m 之间。由于悬臂梁结构形式及安装方式的特殊性，对基础复测提出了更高的要求。本工程首次采用高精度的全站仪对悬臂梁基础进行复测，并对梁安装的标高及水平位置进行测量，收到了良好的效果。

一基础布置情况

44组支撑悬臂梁的基础共同组成长轴为243.800m，短轴为215.334m的椭圆（如附图一所示）。每榀悬臂梁基础与椭圆间的相对位置见附图二。除XBL1、2外所有前后基础的中心水平距离均为3800mm，但前基础标高比后基础标高高出0.864－1.444m。

二悬臂梁结构形式

基本形式为圆弧形悬挑梁，上弦管由两根直径为Φ273*9（Φ219*8）钢管煨弯而成，且每根上弦管分前、后两段由两种不同半径圆弧构成，下部为一根Φ377*10（Φ325*10）下弦直管。上﹑下弦管间用Φ108*4.5（Φ89*4）钢管连接，所有节点均为相贯线相交焊接。悬臂梁的断面为等腰三角形。下弦管的后

半部有两个支座，其水平间距为3800mm，与混凝土基础螺栓连接。其中XBL1、2为单支座与基础相连，在悬臂梁的后部设计后拉杆与另一基础相连；XBL3-11为双支座与基础相连。

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现以具有代表性的XBL1、4为例，（简图见附图三）以悬臂梁的前支座为支点：当改变后支座（后拉杆）的标高及水平方向位置时，通过内业计算悬臂梁前端的标高及水平位置变化如下：

铅垂方向变化：后支座标高增加或降低1mm，相应的下弦管前端降低或增加数值为XBL1△h＝2.017mm；XBL4△h＝5.416mm。

切向方向变化：后支座的中心点切向向左或向右移动1mm时，相应的上弦管前端中心点切向向右或向左变化XBL1△L＝2.017mm；XBL4△L＝5.416mm

由上述计算可知，悬臂梁支座的标高及水平位置的微小变化将导致悬臂梁前端标高及水平位置5－6倍的变化。因此准确测量出前﹑后支座的中心位置对于保证悬臂梁安装质量至关重要。

三复测悬臂梁基础准备工作

1.确认标高基准点

体育场内所有建筑物、构筑物的标高均为相对标高，其基准水准点位于体育场东北角处，其相对标高为+0.018m，由此点向体育场内引三个标高基准点，作为测量基础的水准点。三个水准点设置时避开道路和机具，且三点间能够通视，以利于互相观测往返闭合，不低于三等水准精度。

2.选用测量仪器

考虑到本次测量全部为长距离（L>75m）高精度（长度允许偏差1mm，角度允许偏差为1∥）及高空作业，因此选用下列测量仪器组合，确保测量质量：

（1）全站仪：规格型号GTS－222，制造厂商TOPCON。

其中：测距精度0.85mm,

测角精度1/

（2）水准仪:型号SS1北京生产测量精度0.10mm。

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3.选择基础平面定位基准点：

根据“钢结构平面图膜施－2”的设计要求，控制44组基础的基准点为原点O（0，0）及长轴或近域的02、02－1、03、04、02/、02－1/、03/、04/以及01、01/点，其中01、01/点控制XBL1、2、3基础定位；02、02/、02－1、02－1/点控制XBL4－8基础定位；

03、03/点控制XBL9、10、11基础定位。由于01和01/两个基准点位于体育场围墙外部，已无法测量，因此增做6根辅助控制桩A、B、C、A/、B/、C/。以长轴及短轴分别为X轴及Y轴，建立直角坐标系，确定各基准点坐标。选好基准点后将全站仪支在O点，选另一基准点04，以两点作一长轴线，逐点校验其他基准点，使其长度及角度偏差均在允许范围内。

4.计算基础前支座的回转半径及旋转角

通过内业计算将位于第一象限内的11组悬臂梁前支座基础的有关数据列表如下：（1）以03/点(+44000,0)为圆心：

XBL11前支座R

11＝77418，α

11

＝2056/30∥

XBL10前支座R

10＝77857,α

10

＝14040/47∥

XBL9前支座R

9＝78859，α

9

＝26017/30∥

（2）以02－1/点（+31920，-6975）为圆心：

XBL8前支座R

8＝94219，α

8

＝36033/44∥

XBL7前支座R

7＝95471，α

7

＝44056/38∥

XBL6前支座R

6＝96871,α

6

＝54026/41∥

XBL5前支座R

5

＝98343，α5＝64055/32∥

XBL4前支座R

4

＝99530，α4＝74007/15∥（3）以A/、B/、C/为圆点：

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A/（+7930，0）XBL1前支座R

A /＝96000α

A/

＝87035/05∥

B/（+18553，0）XBL2前支座R

B /＝95254α

B/

＝84025/51∥

C/（+29293，0）XBL3前支座R

C /＝93899α

C/

＝81008/38∥

四测量悬臂梁前支座基础几何中心点及标高

1.几何中心点：

用极坐标法：依据前支座基础中心点相对于各自控制基准点的回转半径及旋转角度，利用光学经纬仪，光电测距仪及棱镜对基础中心点进行精确定位，然后划出基础纵、横中心线。

2.标高：

利用水准仪对前、后支座基础标高进行复测，将标高基准线标在距基础上平面100mm 处，以便于复测。

五测量悬臂梁后支座的几何中心点：

除XBL1、2外，所有悬臂梁后支座基础均比前支座基础标高低0.864－1.444m。由于基础高差及测量仰角的影响，将水准仪支在各自的控制基准点上已无法测量出后支座基础几何中心点准确位置，现场采用下述测量方案：

分别过03、03/点作X轴垂线，取四点：05点（-44000，+30000），05/点（+44000，+30000），06点（-44000，-30000），06/点（+44000，-30000）

通过内业计算，得到05和05/点至各后支座基础几何中心点的回转半径及旋转角度，其中以05点作为基准点，对XBL3、4、5、6、7、8的后支座基础进行测量；以05/点作为基准点对XBL9、10、11的后支座基础进行测量。将全站仪支在05点及05/点测量出各后支座基础几何中心点。实践证明，此种方案定位精度高，操作简单，实用性强。

六，测量悬臂梁安装标高及切向偏差

1.标高：

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