工程测量学课程设计

《工程测量学》课程设计报告大桥施工控制网优化技术设计

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XXXXXXXXXXXXXXX

2013-6-20

一、课程设计要求

二、工程概述 （一）项目概述

如图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+5×40+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1 大桥位置图

（二）已有资料

（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）。

A

B

C

D

三、工程设计依据与要求

（1）设计依据

国家一、二等水准测量规范GB 12897--2006

国家三、四等水准测量规范GB 12898--2009

工程测量规范GB 50026--2007

1:500 1:1000 1:2000地形图数字化规范GB/T 17160--2008

国家三角测量规范GB/T 17942—2000

全球定位系统（GPS）测量规范GB/T 18314—2009

《DZS2自动安平水准仪使用说明书》（北京博飞）

《Leica TC1500用户手册》（瑞士徕卡）

（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2 平面控制测量等级

表3 桥梁施工控制网等级的选择

注：1 L 为桥的总长

2 l 为跨越的宽度指桥梁所跨越的江、河、峡谷的宽度。

表4 水准测量的主要技术要求

注：1.成带节点的水准网时，节点之间或节点与已知点之间的路线长度，不应大于表中规定的0.7倍。

2.L为往返段附合或闭合环的水准路线长度，km。n为测站数。

表5 主要测量仪器表

四、桥梁施工控制网的建立

（一）控制网布设原则

1、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。

一般的中小型桥梁、高速公路互通、城市立交桥、高架桥和跨越山谷的高架桥等，通常采用一级导线网，或在四等导线控制下加密一级导线。通过在导线点的基础上增设施工控制点，构成简单的四边形网，并加测四边形两对角线从而提高图形强度，再按一级三角网施测要求测量平差后即可满足施工放样的需要。对于大型型桥梁，桥梁控制网的精度需要作具体分析，目前大型桥梁施工控制网建立方法主要有两种，传统的三角网和利用GPS 技术建立的控制网法，这两种方法各有特色。

（1）传统的三角网布设方法：

三角建网方法有很多优越性，观测量直观可靠、数据处理方法简单、有一套成熟的建网技术和观测程序、测量精度容易控制、工地经验多等，但该方法作业作业速度慢，周期长，人员因素和工作效率是传统三角网的致命弱点。并且，大型桥梁跨河或跨江，对气象的条件要求较高，因此客观上在精度满足需要的情况下应该尽量避免使用该方法。

（2）GPS 网布设方法

GPS 网建立的劳动强度低、优化设计控制网的几何图形以及降低观测中气象条件的要求等方面具有明显的优势，并且可以在较短时间内以较少的人力消耗来完成外爷观测工作，基本上不受天气条件限制，内外业紧密结合，可以迅速提交测量成果。但是该方法受卫星条件的和精度的限制，部分地方卫星信号弱该方法就难以使用，并且，部分工程对精度有特殊要求，该方法不能满足。桥梁施工2、控制网布设的特殊要求

桥梁控制网布网时除了考虑有利的网形以及一般工程控制网的基本要求以外，还需注意以下几点：

( 1) 为了使控制网与桥轴线联系起来，应在河流两岸的桥轴线上各设立一个控制点，即将桥轴线作为控制网的一条边，控制点与桥台设计位置不应太远，以方便桥墩台的测设及保证两桥墩台间距离的精度要求。同时，测设桥墩台时，尽量在桥轴线上的控制点上安置仪器进行测量，以减少垂直予桥轴线方向的误差。

( 2) 桥梁三角网的边长与河宽有关，一般在0.5—1.5倍河宽范围内变动。由于三角网边长较短，一般直接丈量三角网的边长作为基线。为了提高三角网韵精度，使其有较多的检核条件，通常丈量两条基线，两岸各设一条。如因地形限制也可将两条基线布设在同一岸上，基线长度一般约等于两桥台间距离(或河宽)的0.7倍。另外，当地形条件许可时，应使基线长度为基线尺长的整数倍，这样可以避免用短尺丈量余长。此外，宜在基线上多设几个节点，埋设标石，便于交会近岸桥墩。以上为用因瓦基线尺丈量基线的情况。如果采用电子全站仪测量，基线的布置就非常灵活。

( 3) 根据桥轴线的不同精度要求，确定控制网的测边、测角精度，并进而确定选用合适精度的测量仪器、测回数及读数精度。

( 4) 对三角网而言，由于平差计算时只改正角度而不改正基线，即基线的误差与角度的误差相比可以忽略不计。所以为了保证桥轴线有足够的精度，基线的精度要比轴线的精度高出2—3倍。对边角网和测边网而言，由于测定的边长不受角度影响而产生误差积累，测边的精度要求不象基线要求的那么高，只要相当于桥轴线的精度即可。

( 5) 在大型桥梁建设中，由于工期较长，为了保证在施工过程中尺长标准的统一，一般都应在施工现场建立比尺长，以便于及时对测距工具进行检查核准。

( 6) 布网时应对桥轴线精度、墩台测设、图形强度、点位保存、施工方便等因素进行综合分析考虑。施工时，由于考虑不周或其他原因，控制点位不能满足测设要求，而不得不对控制网进行加密的情况，在桥梁工程建设中也时有发生。因此，在桥梁控制网布网时，必须充分考虑这些特殊要求。

3、工程控制网的优化设计的分类

对桥梁施工平面控制网的基本要求是:1、精确性；2、可靠性；3、经济性；4、可检测性。

4、工程控制网的优化设计的任务

网的优化设计是一个迭代求解过程，它包括以下内容：（1）提出设计任务；（2）制定设计方案；（3）进行方案评价；（4）进行方案优化。

设计任务由测量人员与应用单位共同拟订。通常是后者提出要求，测量人员

将这些要求具体化。每一个优化任务指标都必须表示为数值上的要求。例如对于

控制大面积的测图控制网，需提出单位面积上应布设的控制点点数和最弱点，最

弱边的精度；而对于施工控制网和变形监测网，通常要求在某些方向上具有较高

的精度，而点的分布则需根据工程要求和地质、通视等条件来考虑。

设计方案包括网的图形和观测方案，观测方案系指每个点上所有可能的观测，

它是通过室内设计和野外踏勘制定的，制定时需要考虑参加的人员、使用的仪器

以及测量的时间，需做经济核算，总经费不能超过与业主单位所达成的总经费。

网的方案评价按精度和可靠性准则进行，还应考虑费用和灵敏度。对于经费

较高的网应从多方面进行评价。方案优化主要是对网的设计进行修改，以期得到

一个接近理想的优化

5、桥梁施工控制网的数据采集与处理

以三环路跨河大桥通过在桥梁上布设控制网，采集数据，并对数据进行了相应的处理，来对控制网进行了优化设计。对数据的内业处理采用了相应的软件——控制网优化与平差。6、优化设计软件的介绍及处理的过程

本次数据处理采用的是控制测量优化设计与平差 2.13 版,该软件可根据控制网的观测精度及网形，全面评定网的精度。

本软件有以下功能和特点：

①优化设计：根据控制网的观测精度与网形，全面评定网的精度。除了采用直接输入模拟数据的方式外，可在本软件或CAD 图形中设计控制网，读入程序后不需输入其他任何模拟数