高塔柱斜拉桥索导管高精度定位方法研究
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线 与 张拉 后 的斜 拉 索轴线 偏差 在一定 范 围内 。 目前 索 导 管 的定位 常采 用三 维坐标 定位法 与全 站仪 相结 合 进行 ， 也获 得 了较 好 的精 度 Ｊ 。但 由 于其 安 装 位 置较高 ， 所处 区域 常布置有 大量 的预应 力材 料 、 且
图 １ 斜 拉 索及 索导 管安 装 示 意 图
高 塔 柱斜 拉桥 索导 管 高 精度 定 位 方 法研 究
廖辉 军 。田克明
（． １湖南路桥建设集团公司 ， 湖南 长沙 ４ ００ ； ２ 江西省 Ｉ＋资源勘测规划院 ， １０ ４ ． Ｎ 江西 南昌 ３ ００ ） ３ ０ ２
摘
要 ：斜拉桥 上 用 于斜拉 索锚 固的 索导管安 装精度 直接 影响拉 索 的使 用寿 命及 桥 的安
全， 但在高塔柱斜拉桥 中对其进行 高精度定位比较 困难。探 索了相对定位技术结合全站仪 定 位 实现该 目的的方 法。研 究发现 ， 该方 法 不仅 能大 大提 高定位 精度 ， 而且 可 以节省人 力 、 物力 、
赋力。
关 键词 ： 拉桥 ；索导 管 ； 站仪 ；工程 测量 斜 全
中图分 类号 ： ４ ． ７ Ｕ ４ ８ ２ 文献标 识码 ： Ｂ
端锚 固点 相 对 位 置 相 差 １ａ 以 长 度 １０１、 角 ｍ， ０ Ｉ倾 Ｔ
３。 Ｏ 计算 ， 则引起的角度误差约为 ００２ ．３。如果 ｏ ０ ６”
索 导管 的两端 点在 安装 时 相对 位 置相 差 １ａ 假设 ｍ， 索 导 管 的长 度 为 ２１， 因此 而 引起 的角 度 误 差 为 Ｉ则 Ｔ ０ １ １３ 远 大 于 前 者 。 由此 可 见 ， 拉 索 系统 。７ １．２ ， 斜
０ 引 言
斜拉 索是联 系斜拉 桥塔 、 的纽 带 ， 固 于索塔 梁 锚
与主梁的拉索预埋导管上。索导管的轴线与呈悬链 状态的斜拉索端头轴线不一致时会改变斜拉索的受 力状态 ， 使其局部受剪力 ， 不仅影响其使用寿命 ， 而 且 极 不安 全 … 。因 此 ， 其 安 装 时需 确保 索 导管 轴 在
钢筋等， 在较高的塔柱上定位固定尤其困难 ， 本文拟 探讨相对定位技术结合全站仪进行高塔柱斜拉桥高
精 度定 位 的方 法 。
析 全站仪 观测 的平 面定 位精度 。
２ １ 三 维坐标 法定 位精 度分析 ．
索 导 管 由全 站仪 现 场放 样 安装 并 调 整 到位 ， 其
放 样测 量 的平 面定 位精 度可 近似 为 ：
２ 期
廖辉军 ， ： 等 高塔柱斜拉桥索导管高精度定位方法研究
９ ５
精度进行计算 ；／ 由测距引起的放样误差 ， （ ） ． Ｚ Ｘ 此 处 ｕ也按 仪器 的标 称 精 度 进行 计 算 ， 固定 误 差 以 由
度盘工作原理而异 ， 光电测角度盘有 ３ 种形式 ， 分别 为格区式度盘， 光栅度盘和编码度盘。测角方式也 有绝对式、 增量式和动态式等几种 。一般来说 ， 由于 受到度盘大小的限制， 仅仅使用编码度 盘满足不 了
ｃ＝ｌ０ ０ ｍ ０
现代仪器的高精度要求 。现代仪器一般都同时使用 几种测角度盘相结合进行读数 ， 比较常见的是动态
式的编码度盘测角 ， 这类仪器采用动态编码测角方 式， 其测角系统可以消除或减弱度盘的偏心误差 ， 度 盘编码刻划误差， 度盘带动误差等， 且测角误差不累
平 面 位 置 误差 ／ ｍｍ —
１ 定 位 精 度 的 关 键 影 响 因素 分 析
一
如图 １ 所示 ， 斜拉桥的斜拉索一端锚固于塔端 ， 端锚 固于 主梁 ， 长度从 几 十米到几 百米 不等 ， 若两
Ｍ ÷ ２ｓ ｃ （ ＋× × ｉ
， 、
＋
（） １
２
、 ， ×） ｆ ×一 （ ｓ ＋ Ｐ １＋
其 ： ＋ × ＋× ） 由 器 中 中 ÷ （ ２ｓ × ÷ ｉ 是 仪 对
定 向引起 的放 样 误 差 ； 为 仪 器 的对 中精 度 ， 用 Ｍ 使 激光对 中器 ， 精 度约 为 １５ｍｍ； 其 ． 在高精 度测 量 中 ，
的精度主要 由单个索导管的定位精度控制。
ｃ＝５ ０ ｍ ０ ｃ：３ ０ ｍ ０
ｃ＝３ ０ｍ Ｏ
＝１０ ０ ｍ， ｓ ０ ０ ＝ｌ０ ０ ｍ， ５ ０ ｆ ｓ ０ ｌ ＝１０ ０ ｒ ， ＝３０ ０ ｌ ｌ ｒ
及比例误差百度文库成 ； 是指将放样点传递到待定位 目
标 的误 差 。
以定向边到待测量边角度为 ４ 。 ５ 按式 （ ） １ 计算 不同精度仪器在各种观测条件下的放样误差 ， 可得
表 １所示 结果 。
表 １ 不同精度仪器在各种观 测条件下 的放样误差
仪器精度／ —
（×１ 一 ） Ｏ
， 、
２
距 ｓ 示定向 离； 表 点与测 站点的 距离； × （ ÷）是
由测 角 引起 的放 样 误 差 ， 处 即按 仪 器 的标 称 此
法相结合来确定 ， 能达到较高的定位精度 ， 本文只分
收稿 日期 ： ０ 卜１—７ ２ １ １１ 作者简介 ： 廖辉军（ ９９ ）男 ， １ 一 ， 工程师 ， ７ 主要研究方向为工程测量 、 桥梁施工。
第３ ８卷第 ２ 期
２１ ０ ２年 ６月
湖
南
交
通
科
技
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ． １３ ２
ＨＵＮＡＮ Ｃ ＯＭＭＵＮ Ｃ Ｉ Ｃ Ｅ Ｅ ＡＮＤ Ｔ Ｃ Ｉ ＡＴ ＯＮ Ｓ Ｉ ＮＣ Ｅ ＨＮＯＬ Ｉ Ｃ ＧＹ
Ｊｎ２ １ ｕ ．０ ２
文章 编号 ：１０ —４ Ｘ（０ ２ ０ —０ ４０ ０ ８ ８ ４ ２ １ ）２０ ９ —２
般使用光学对点器 ， 其对 中精度在 １ ｍ 以内； ｍ 或 者使用 强制 对 中装 置 ， 建立 观 测 墩 并预 埋 对 中螺旋
一
２ 定 位 精 度 分 析 与讨 论
高 程一 般采 用高精 度水 准仪 和三 角高程 测量 方
的方法 ， 除对 中误差 ； 表 示 待 测量 点 与测 站 点 的 消 ｃ
图 １ 斜 拉 索及 索导 管安 装 示 意 图
高 塔 柱斜 拉桥 索导 管 高 精度 定 位 方 法研 究
廖辉 军 。田克明
（． １湖南路桥建设集团公司 ， 湖南 长沙 ４ ００ ； ２ 江西省 Ｉ＋资源勘测规划院 ， １０ ４ ． Ｎ 江西 南昌 ３ ００ ） ３ ０ ２
摘
要 ：斜拉桥 上 用 于斜拉 索锚 固的 索导管安 装精度 直接 影响拉 索 的使 用寿 命及 桥 的安
全， 但在高塔柱斜拉桥 中对其进行 高精度定位比较 困难。探 索了相对定位技术结合全站仪 定 位 实现该 目的的方 法。研 究发现 ， 该方 法 不仅 能大 大提 高定位 精度 ， 而且 可 以节省人 力 、 物力 、
赋力。
关 键词 ： 拉桥 ；索导 管 ； 站仪 ；工程 测量 斜 全
中图分 类号 ： ４ ． ７ Ｕ ４ ８ ２ 文献标 识码 ： Ｂ
端锚 固点 相 对 位 置 相 差 １ａ 以 长 度 １０１、 角 ｍ， ０ Ｉ倾 Ｔ
３。 Ｏ 计算 ， 则引起的角度误差约为 ００２ ．３。如果 ｏ ０ ６”
索 导管 的两端 点在 安装 时 相对 位 置相 差 １ａ 假设 ｍ， 索 导 管 的长 度 为 ２１， 因此 而 引起 的角 度 误 差 为 Ｉ则 Ｔ ０ １ １３ 远 大 于 前 者 。 由此 可 见 ， 拉 索 系统 。７ １．２ ， 斜
０ 引 言
斜拉 索是联 系斜拉 桥塔 、 的纽 带 ， 固 于索塔 梁 锚
与主梁的拉索预埋导管上。索导管的轴线与呈悬链 状态的斜拉索端头轴线不一致时会改变斜拉索的受 力状态 ， 使其局部受剪力 ， 不仅影响其使用寿命 ， 而 且 极 不安 全 … 。因 此 ， 其 安 装 时需 确保 索 导管 轴 在
钢筋等， 在较高的塔柱上定位固定尤其困难 ， 本文拟 探讨相对定位技术结合全站仪进行高塔柱斜拉桥高
精 度定 位 的方 法 。
析 全站仪 观测 的平 面定 位精度 。
２ １ 三 维坐标 法定 位精 度分析 ．
索 导 管 由全 站仪 现 场放 样 安装 并 调 整 到位 ， 其
放 样测 量 的平 面定 位精 度可 近似 为 ：
２ 期
廖辉军 ， ： 等 高塔柱斜拉桥索导管高精度定位方法研究
９ ５
精度进行计算 ；／ 由测距引起的放样误差 ， （ ） ． Ｚ Ｘ 此 处 ｕ也按 仪器 的标 称 精 度 进行 计 算 ， 固定 误 差 以 由
度盘工作原理而异 ， 光电测角度盘有 ３ 种形式 ， 分别 为格区式度盘， 光栅度盘和编码度盘。测角方式也 有绝对式、 增量式和动态式等几种 。一般来说 ， 由于 受到度盘大小的限制， 仅仅使用编码度 盘满足不 了
ｃ＝ｌ０ ０ ｍ ０
现代仪器的高精度要求 。现代仪器一般都同时使用 几种测角度盘相结合进行读数 ， 比较常见的是动态
式的编码度盘测角 ， 这类仪器采用动态编码测角方 式， 其测角系统可以消除或减弱度盘的偏心误差 ， 度 盘编码刻划误差， 度盘带动误差等， 且测角误差不累
平 面 位 置 误差 ／ ｍｍ —
１ 定 位 精 度 的 关 键 影 响 因素 分 析
一
如图 １ 所示 ， 斜拉桥的斜拉索一端锚固于塔端 ， 端锚 固于 主梁 ， 长度从 几 十米到几 百米 不等 ， 若两
Ｍ ÷ ２ｓ ｃ （ ＋× × ｉ
， 、
＋
（） １
２
、 ， ×） ｆ ×一 （ ｓ ＋ Ｐ １＋
其 ： ＋ × ＋× ） 由 器 中 中 ÷ （ ２ｓ × ÷ ｉ 是 仪 对
定 向引起 的放 样 误 差 ； 为 仪 器 的对 中精 度 ， 用 Ｍ 使 激光对 中器 ， 精 度约 为 １５ｍｍ； 其 ． 在高精 度测 量 中 ，
的精度主要 由单个索导管的定位精度控制。
ｃ＝５ ０ ｍ ０ ｃ：３ ０ ｍ ０
ｃ＝３ ０ｍ Ｏ
＝１０ ０ ｍ， ｓ ０ ０ ＝ｌ０ ０ ｍ， ５ ０ ｆ ｓ ０ ｌ ＝１０ ０ ｒ ， ＝３０ ０ ｌ ｌ ｒ
及比例误差百度文库成 ； 是指将放样点传递到待定位 目
标 的误 差 。
以定向边到待测量边角度为 ４ 。 ５ 按式 （ ） １ 计算 不同精度仪器在各种观测条件下的放样误差 ， 可得
表 １所示 结果 。
表 １ 不同精度仪器在各种观 测条件下 的放样误差
仪器精度／ —
（×１ 一 ） Ｏ
， 、
２
距 ｓ 示定向 离； 表 点与测 站点的 距离； × （ ÷）是
由测 角 引起 的放 样 误 差 ， 处 即按 仪 器 的标 称 此
法相结合来确定 ， 能达到较高的定位精度 ， 本文只分
收稿 日期 ： ０ 卜１—７ ２ １ １１ 作者简介 ： 廖辉军（ ９９ ）男 ， １ 一 ， 工程师 ， ７ 主要研究方向为工程测量 、 桥梁施工。
第３ ８卷第 ２ 期
２１ ０ ２年 ６月
湖
南
交
通
科
技
Ｖｏ ． ８ Ｎｏ． １３ ２
ＨＵＮＡＮ Ｃ ＯＭＭＵＮ Ｃ Ｉ Ｃ Ｅ Ｅ ＡＮＤ Ｔ Ｃ Ｉ ＡＴ ＯＮ Ｓ Ｉ ＮＣ Ｅ ＨＮＯＬ Ｉ Ｃ ＧＹ
Ｊｎ２ １ ｕ ．０ ２
文章 编号 ：１０ —４ Ｘ（０ ２ ０ —０ ４０ ０ ８ ８ ４ ２ １ ）２０ ９ —２
般使用光学对点器 ， 其对 中精度在 １ ｍ 以内； ｍ 或 者使用 强制 对 中装 置 ， 建立 观 测 墩 并预 埋 对 中螺旋
一
２ 定 位 精 度 分 析 与讨 论
高 程一 般采 用高精 度水 准仪 和三 角高程 测量 方
的方法 ， 除对 中误差 ； 表 示 待 测量 点 与测 站 点 的 消 ｃ