桥梁工程中施工放样方法及其精度分析

桥梁工程中施工放样方法及其精度分析
摘 要： 本文叙述了桥梁施工中常用的放样方法， 结合实践讨论了 各种方法的特点和适用环境，最后进行了精度分析。 主题词 ：桥梁 放样 精度分析 极坐标法 在桥梁工作实践中，为了保证桥梁各部结构符合设计和规范要 求，更好地掌握和控制工程施工数量，测量人员需要不断地放样、 检 查、监控各部结构施工，内、外业工作量极大。施工放样的精度又关 系着桥梁施工的质量和进度。近些年来，工程施工大多已采用项目法 管理，人员精简，工程规模又越来越大，如何在保证测量精度的前提 下，提高施工测量放样效率就显得十分重要和有其现实意义。 选择合适的测量放样方法，养成严谨的复核习惯，建立严格的 测量工作制度会取得事半功倍的效果。 桥梁工程中施工放样一般包括：已知距离的放样、已知水平角 的放样、已知高程的放样和平面点位的放样。前两者的放样基本上是 平面点位放样中的一部分，或就是其的另一种形式：两个点确定一条 线段。已知高程的放样可以采用几何水准法，也可使用三角高程法， 最好采用两种方法互相复核。 施工放样须遵循先整体、后局部的原则，先放样精度高的点， 复核正确后，可以继续放样其他点，也可以利用先放样的点，再放样 精度低一些的点。 桥梁点位放样常用的放样方法有坐标放样法和极坐标放样法。 极坐标法进行放样，就是置镜一控制点，后视另一控制点，输入放样

点坐标或调整好方位角后输入距离，即可放样出预定点位，并采用置 镜另一控制点进行复核， 同时可实测相邻两工作线偏角和相邻墩台的 交点距进一步检核。长度差值在 10mm 限差以内，拨角检测的横 向偏差在 2~3mm 内时可以为定位正确， 其误差可在邻近放样点内 作适当调整。坐标放样法实际上是将计算公式固化到全站仪中，通过 电子读数，直接带入公式计算得到坐标。在实践中，因放样前不知点 位和坐标系在场地的走向，反而不如极坐标法来的方便和快捷。 X 轴和 y 轴偏差值的调整不如在指定方向上一定距离的移动来的方便 和迅速。全站仪既可以使用坐标放样法，也可以使用极坐标放样法， 显示的差异在于显示模式的不同，但预先准备的放样数据是不一样 的，分别是坐标和方位角（极角）加距离（极距）。这两种方法可以 使用全站仪进行，也可使用经纬仪配合测距仪使用，后者在现场使用 可编程的计算器中预见编好的程序，一样方便。 在施工放线中还可运用经纬仪方向交会法、圆弧弦线支矩法、 外 控法等测量方法。 方向交会法放样在工程测量过程中经常使用，它 具有施测方法简单方便，精度高等优点。特别是在不方便测距的情况 下，如在水上施工中，水上目标固定困难，测距不方便，此时用方向 交会法定位就显得方便快捷。 但与极坐标法或坐标法相比可以很明 显地看出后者在外业方面的优点。此外，后者很大程度上也减少了测 量放样对现场施工的干扰。从内业精度上分析，极坐标法测设构筑物 的测设元素（极角和极距），对于在同一个测站上所测设的各点， 除 后视定向误差（即导线点本身的误差、仪器安置误差、后视瞄准误差

等综合影响的反映）外，各测点拨角和量距误差都是独立的。也就是 说，同一个测站所测设各点误差不积累、不传递，即点与点之间的误 差是独立的。此外，极坐标法可以在导线点上直接放样构筑物中线点 和构筑物边桩点， 较之传统的放样方法减少了测设构筑物主要控制桩 的误差、护桩的误差、恢复桩的误差、中桩测设误差等的影响。 利用极坐标法或坐标法进行施工测量 , 可以解决了某些墩台轴 线护桩难以测设的问题 , 加快了外业工作速度 , 减少了外业工作 的劳动强度。同时 , 这种方法还可以将整个大桥的所有墩位纳入同 一个整体网中 , 避免了个别墩位发生偏移的可能性 , 实践表明 , 此方法是一种行之有效的施工测量方法。 《公路桥涵施工技术规范》（ JTJ 041-200 ）的 3.2.1 条要 求：桥墩中心线在桥轴线方向上的位置中误差不应大于 ± 15mm 。 根据桥梁长度的不同，其相对中误差也不一样。平面控制网的测量等 级按桥长的不同分为五个级别的测量等级。 等级 二等 三角 桥位控制 测量 〉 50 00m 的特 大桥 平均边长 测角中误 3km ± 1. 桥 2km ± 1.8” 角 2000~ 5000m 的特大 桥 1km ± 2.5” 三等三 角 1000~ 2000m 的特大 桥 0.5km ± 5.0” 0.3km ± 10. 四等三 一级小 三角 500~1 000m 的特大 二级小 三角 <500 m 的 大、 中桥

差 起始边边 长
0”
0”
≤ 1/
≤ 1/1
≤ 1/1 00000
≤ 1/4 0000
≤ 1/2 0000
相对中误 250000 50000 差 最弱边边 长 ≤ 1/ ≤ 1/7
≤ 1/4 0000
≤ 1/2 0000
≤ 1/1 0000
相对中误 120000 0000 差
测量精度高于放样精度，在放样后，需更换基站点和后视点对 放样点进行测量，检核放样点位。 极坐标放样法各个阶段的误差对放样点位的影响值可以按如下 方法分别计算（采用测角精度 2” ，测距精度 3mm +2ppm 的全 站仪）： 1、 控制网点位中误差对放样点位的影响值 m1 。 设测站 A 的点位中误差为 mxA 、 myA 。若不考虑 mxA 、 my
A
的互协差，则其对放样点位的影响值为：
① 2、用全站仪测设角度， 主要误差来源包括仪器的对中误差 mr 和 角度测设中误差 m β。由于主要平面控制点一般采用强制对中，故

对点精度可以取± 1.0mm ，加上角度测设中误差 m β对放样点位 的影响，可按下式计算：
② 式中：ρ ”: 以秒为单位的角度； m 到放样的水平距离。 3、 放样距离 L 的测量误差对放样点位的影响值，通常采用全站 仪的标称精度（ amm+bppm ， 1ppm=1mm/km ）来计算距 离放样误差对放样点位的影响，具体计算公式如下： ③ 式中： a--------- 固定误差， mm ； b--------- 比例误差系数，以 10-6 为单位或以 ppm （百万分 率）代替 10-6 ； L--------- 距离值， km 。 当空气温度测定精确到 1 ℃，大气压测量精确到 300Pa ， 相 对湿度测定精确到 20% ，则距离测量的精度可达到 3mm +2pp m ，因此取 a=3 ， b=2 代入③式计算此项影响。 综上所分析，根据测量误差传播定律，放样点的点位误差可按 下式计算：
β：单位为秒；
L ：为测站点
④