斜拉桥施工测量控制技术分析
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h D D R
在全站仪里采用对棱镜常数进行修正的办法 修正测量距离。
（4）仪器具有的一些机械误差可能会由于时间和温 度的变化而变化，因此在进行上塔柱和索道管的定 位前要自己调较仪器的双轴补偿纵横向指标差、垂 直编码度盘指标差、水平视准差、水平轴倾斜误差 等项目。
（5）三维测量的高精度要求棱镜必须正对仪器，在 对上塔柱和索道管定位时，倾角较大，如果无法准 确照准棱镜中心就会严重影响竖直角的观测精度， 同时由于仪器测距发射管的相位不均匀性以及飞旋 标效应而影响测量精度。
斜拉桥施工测量
斜拉桥施工测量主要内容
1、建立主塔的施工测量控制网 2、测量仪器设备的选择 3、塔柱施工测量的方法 4、索道管定位的方法 5、梁体施工及索道管定位测量 6、质量保证措施和安全保证措施
1、建立主塔的施工测量控制网
根据控制点误差不显著影响 原则,控制点误差所引起的 误差为防样点总误差的 0.4倍时,使总误差仅增加 10%。 由此确定控制点最弱点的点 位精度，再根据规范要求 和设计要求确定建立加密 控制网的精度和等级。
4.1确定索道管轴线的空间直线方程
依据设计图纸给出的索道管参数，计算每一个 索道管轴线上锚固点和索道管中心出塔点的 坐标，计算索道管轴线与X轴的夹角α；与Y 轴的夹角β；与Z轴的夹角γ。由此可归纳出索 道管轴线的空间直线方程L：
X X 0 Y - Y0 Z Z 0 D COS COS COS
X f1 ( h, i ) Y f2 h H H0
X ( h, i ) Y
0
0
i为斜率，也有的斜拉桥采用曲线，方 程式就按曲线来建立。
3.2、横梁及中塔柱施工测量的方法 横梁施工主要根据设计要求考虑预抬量，有的项目没 有。 考虑施工控制点位置的布置。 中塔柱测量方法同下塔柱 3.3、上塔柱施工测量的方法 (有劲性骨架安装测量,索道管定位测量,模板检查测量 和竣工测量) 主要还是根据设计列出特征点的计算方程式，再利用 三维坐标放样测量的方法进行三维测量。 关键是高程的传递方法。
棱镜 Z 索道管 设计成桥后主梁顶面 Z 施工时主梁顶面 棱镜
高
程
Y
锚固点 设计成桥后主梁底板 Z 施工时主梁底板
顺 桥
向
X
主 梁 索 道 管 安 装 示 意 图
6、质量保证措施和安全保证措施
质量保证措施
安全保证措施
武汉天兴洲公铁两用长江大桥
谢谢!
X0、Y0 、Z0 是索道管锚固点的坐标；D是 两实际测量点的空间距离；X、Y、Z是索道 管轴线上D距离处的理论计算坐标。
可以推导出如下公式:
X X 0 D cos Y Y0 D cos Z Z 0 D cos
4.2岸上粗定位 在岸上的劲性骨架上先安装索道管定位架，焊接索道 管调整装置，然后整体吊装并调整劲性骨架的位置， 4.3精密定位设备 要保证索道管两端口中心三维坐标的绝对精度，要有 一套能直接准确地反映索道管两端口中心位置的定位 装置，该装置是由精密加工的索道管定位板和特制棱 镜装置组成。
斜拉桥索道管精密定位是斜拉桥高塔柱施工中一项 测量精度要求很高、测量难度极大的作业，斜拉桥 索道管的位置及其角度均应准确控制，锚垫板与索 道管必须互相垂直，并符合图纸要求。根据设计要 求和斜拉索的结构受力特性，索道管的定位应优先 保证其轴线精度，其次才是锚固点位置的三维精度。 索道管轴线与斜拉索轴线的相对偏差主要由索道管 两端口中心的相对定位精度决定。
（2）由于在定位测量时很难做到对向观测， 用三角高程内差法测量传递高程时要尽量消 除球气差对高程的影响。
（3）平面控制点在平差时已经投影到某高程了，塔 柱测量时也应该消除投影对距离的影响，因此在 上塔柱施工高程到一定时，还要进行将距离归算 到高程投影面的投影改正，提高塔柱的位置和索 道管的定位精度。投影改正值为：
M M
x0 y0
2 / 2 M ij 2 / 2 M ij
2、编制依据
控制网点位选择： 可以考虑在边墩墩顶，主塔横梁或塔身，也 可以考虑单独建立控制平台。 控制点要建强制观测墩 特别要考虑竖角，一般竖角不大于20°
2、测量仪器设备的选择 根据设计要求,进行测量放样的精度分析， 来确定测量设备的精度要求，进行测量设备 的配置。 斜拉桥一般采用0.5″的仪器，如果条件允许 也可以考虑用1″的仪器。 其他测量设备根据施工方法进行配置
5.2主梁索道管定位测量 斜拉桥索道管的定位质量决定了斜拉索的空 间位置，也直接影响着主梁的线型。为了保证主 梁索道管与主塔索道管的相对位置关系，要求主 梁与主塔索道管的定位必须以同一基准为依据。 由于主梁施工时的施工线形与设计成桥线形有 一定的预抬量，对主梁的索道管测量定位时必须 考虑这预抬量，使得成桥后索道管位置满足设计 要求。主梁索道管定位时，先根据设计部门计算 的预抬量△Z，在平面位置保持原设计值不变的前 提下，只是将主梁索道管在竖向整体抬高△Z，即 可解决预抬量对索道管定位的影响，如下图所示:
索道管限位挡块 定位架横梁 索道管特征点 索道管出塔点定位架
4.5定位过程中要解决的问题 （1）在进行索道管定位时由于索塔砼受到日 照、索塔砼内部温度不均、风力等因素影响， 上塔柱位置发生随机的变化。在进行索道管 高精度定位时，要选择合适的测量时间，在 没有日照、没有3级以上大风、并且空气温 度及索塔温度变化不大的时段里进行索道管 高精度定位。因此一般情况下宜选择在夜里 10点到第二天早上5点进行测量定位作业， 以减弱索塔变形对索道管定位精度的影响。
索塔偏位测量
初始值的观测应在挂索 前，选择一天温度变化 较大的条件下进行连续 36小时以上的位移观测， 绘制塔柱的位移变化图， 初始值取变化最小的一 段时间的平价值。同时 可以确定塔柱“零”状 态的时间段。
后视点棱镜
塔上棱镜
基准点 全站仪
基准点
在观测主梁线型的同时，同步进行塔 顶位移观测。用固定在塔顶横桥向两 侧的棱镜作为塔顶位移观测点，用全 站仪直接观测其三维坐标。
三角高程内差法传递高程 由于在定位测量时不可能做到对向观测，用三角高程 内差法测量三维坐标时要尽量消除球气差对高程的 影响。在主塔墩的横梁上设置一个高精度的高程控 制点，在进行三维坐标测量前，测量横梁上高程控 制点的高程，从控制点到横梁和从控制点到塔柱上 k系数可以认 测点由于视线所通过的环境大致相同， 为相等
3、塔柱施工测量的方法
塔柱一般由下塔柱、横梁、中塔柱和上塔柱组成。 塔柱施工放样测量的主要工作有劲性骨架定位、 塔柱模板边线放样、模板调校和竣工测量。 3.1、下塔柱施工测量的方法 劲性骨架安装测量 塔柱模板位置放样 塔柱模板调校测量 竣工测量
根据设计图纸推算出塔柱在H高程处的 特征点坐标方程式 ：
h H 2 H 1 H k s2 sin 2 i1 r2
' 2 s2 cos 2 k
2 s1 cos 1 H k s1 sin 1 i1 r1 k 2 R 2 s2 cos 2 2 s1 cos 1 s2 sin 2 s1 sin 1 r2 r1 k 2 R 2 R
武汉二七长江大桥
武汉天兴洲公铁 两用长江大桥
索道管 塔上精定位
索道管调节装置
索道管管口标高、位置调整
使用标志件进行测量
调节装置对索导管位置进行调整
塔柱每节段可能需要安装多层索导管
5、梁体施工及索道管定位测量 5.1梁体施工主要控制： 轴线偏位 高程偏差 索塔偏位 在斜拉桥主梁的实际施工过程中，由于各种结构参 数不可避免与设计值存在差异，导致施工产生结构 内力及变位结果与设计预期值存在偏差，这类偏差 如不进行控制和调整，则不仅影响到成桥后桥梁运 营的效果，并且危及到施工中的结构安全。
圆套管标志件
圆盖板 锚固点 圆中心冲眼
锚垫板
焊小钢垫板
Fra Baidu bibliotek棱镜
锚固点定位板示意图
棱镜 棱镜 半圆盘圆心
4.4索道管精密定位 在进行索道管高精度定位时，是逐步趋近的过程。 测量出锚固点的偏差后进行调整：出塔口的偏 差调整；然后再进行锚固点的偏差调整；直到 几个测量点同时满足要求。
上塔柱劲性骨架
砼边线 索道管前端定位架 索道管特征点 索道管
主梁施工线形测量控制的实质就是一个主梁梁段施 工周期内，测量部门获取准确的主梁架设过程中的 各工况的线形数据反馈给监控部门，由监控部门对 测量的线形数据进行分析判断，并对偏差提出控制 方法，对施工的实施状态进行控制调整，达到对施 工误差进行控制的目的。 主梁标高及轴线对温度变化非常敏感，为了消 除日照温差的影响，关键控制施工工序只能在夜晚 进行，尤其是线形测量工作选择在温度相对恒定的 凌晨（0：00～5：30）进行，在这个时间段内梁体 相对较稳定，观测前清除影响主梁线型的多余荷载， 主梁的标高线型测量通常按几何水准测量方法。
目前索道管测量的主要方法有: a.直接测量定位方法 在控制点上用全站仪直接测量索道管的位置 (控制点到索道管的位置在500m以内比较合适)
b.间接测量定位方法 测量索道管的投影轴线的方法 精确定位劲性骨架的方法 相对坐标定位法 等等
采用相对坐标法进行索道管定位的方法 这是一种索道管测量方法 运用于:
2R
三角高程内差法传递高程 检较方法： 三角高程对向观测 全站仪测垂距法 垂吊钢尺法
纵横轴线放样
索道管加固
劲性骨架安装
绑扎钢筋
塔测 柱量 索流 道程 管图 施 工
监理检查
测量检查
模板安装
劲性骨架加固
测量检查 监理检查 理检查
索道管位置放样
模板固定
索道管安装
浇筑混凝土
测量检查
竣工测量
4、索道管定位的方法
在全站仪里采用对棱镜常数进行修正的办法 修正测量距离。
（4）仪器具有的一些机械误差可能会由于时间和温 度的变化而变化，因此在进行上塔柱和索道管的定 位前要自己调较仪器的双轴补偿纵横向指标差、垂 直编码度盘指标差、水平视准差、水平轴倾斜误差 等项目。
（5）三维测量的高精度要求棱镜必须正对仪器，在 对上塔柱和索道管定位时，倾角较大，如果无法准 确照准棱镜中心就会严重影响竖直角的观测精度， 同时由于仪器测距发射管的相位不均匀性以及飞旋 标效应而影响测量精度。
斜拉桥施工测量
斜拉桥施工测量主要内容
1、建立主塔的施工测量控制网 2、测量仪器设备的选择 3、塔柱施工测量的方法 4、索道管定位的方法 5、梁体施工及索道管定位测量 6、质量保证措施和安全保证措施
1、建立主塔的施工测量控制网
根据控制点误差不显著影响 原则,控制点误差所引起的 误差为防样点总误差的 0.4倍时,使总误差仅增加 10%。 由此确定控制点最弱点的点 位精度，再根据规范要求 和设计要求确定建立加密 控制网的精度和等级。
4.1确定索道管轴线的空间直线方程
依据设计图纸给出的索道管参数，计算每一个 索道管轴线上锚固点和索道管中心出塔点的 坐标，计算索道管轴线与X轴的夹角α；与Y 轴的夹角β；与Z轴的夹角γ。由此可归纳出索 道管轴线的空间直线方程L：
X X 0 Y - Y0 Z Z 0 D COS COS COS
X f1 ( h, i ) Y f2 h H H0
X ( h, i ) Y
0
0
i为斜率，也有的斜拉桥采用曲线，方 程式就按曲线来建立。
3.2、横梁及中塔柱施工测量的方法 横梁施工主要根据设计要求考虑预抬量，有的项目没 有。 考虑施工控制点位置的布置。 中塔柱测量方法同下塔柱 3.3、上塔柱施工测量的方法 (有劲性骨架安装测量,索道管定位测量,模板检查测量 和竣工测量) 主要还是根据设计列出特征点的计算方程式，再利用 三维坐标放样测量的方法进行三维测量。 关键是高程的传递方法。
棱镜 Z 索道管 设计成桥后主梁顶面 Z 施工时主梁顶面 棱镜
高
程
Y
锚固点 设计成桥后主梁底板 Z 施工时主梁底板
顺 桥
向
X
主 梁 索 道 管 安 装 示 意 图
6、质量保证措施和安全保证措施
质量保证措施
安全保证措施
武汉天兴洲公铁两用长江大桥
谢谢!
X0、Y0 、Z0 是索道管锚固点的坐标；D是 两实际测量点的空间距离；X、Y、Z是索道 管轴线上D距离处的理论计算坐标。
可以推导出如下公式:
X X 0 D cos Y Y0 D cos Z Z 0 D cos
4.2岸上粗定位 在岸上的劲性骨架上先安装索道管定位架，焊接索道 管调整装置，然后整体吊装并调整劲性骨架的位置， 4.3精密定位设备 要保证索道管两端口中心三维坐标的绝对精度，要有 一套能直接准确地反映索道管两端口中心位置的定位 装置，该装置是由精密加工的索道管定位板和特制棱 镜装置组成。
斜拉桥索道管精密定位是斜拉桥高塔柱施工中一项 测量精度要求很高、测量难度极大的作业，斜拉桥 索道管的位置及其角度均应准确控制，锚垫板与索 道管必须互相垂直，并符合图纸要求。根据设计要 求和斜拉索的结构受力特性，索道管的定位应优先 保证其轴线精度，其次才是锚固点位置的三维精度。 索道管轴线与斜拉索轴线的相对偏差主要由索道管 两端口中心的相对定位精度决定。
（2）由于在定位测量时很难做到对向观测， 用三角高程内差法测量传递高程时要尽量消 除球气差对高程的影响。
（3）平面控制点在平差时已经投影到某高程了，塔 柱测量时也应该消除投影对距离的影响，因此在 上塔柱施工高程到一定时，还要进行将距离归算 到高程投影面的投影改正，提高塔柱的位置和索 道管的定位精度。投影改正值为：
M M
x0 y0
2 / 2 M ij 2 / 2 M ij
2、编制依据
控制网点位选择： 可以考虑在边墩墩顶，主塔横梁或塔身，也 可以考虑单独建立控制平台。 控制点要建强制观测墩 特别要考虑竖角，一般竖角不大于20°
2、测量仪器设备的选择 根据设计要求,进行测量放样的精度分析， 来确定测量设备的精度要求，进行测量设备 的配置。 斜拉桥一般采用0.5″的仪器，如果条件允许 也可以考虑用1″的仪器。 其他测量设备根据施工方法进行配置
5.2主梁索道管定位测量 斜拉桥索道管的定位质量决定了斜拉索的空 间位置，也直接影响着主梁的线型。为了保证主 梁索道管与主塔索道管的相对位置关系，要求主 梁与主塔索道管的定位必须以同一基准为依据。 由于主梁施工时的施工线形与设计成桥线形有 一定的预抬量，对主梁的索道管测量定位时必须 考虑这预抬量，使得成桥后索道管位置满足设计 要求。主梁索道管定位时，先根据设计部门计算 的预抬量△Z，在平面位置保持原设计值不变的前 提下，只是将主梁索道管在竖向整体抬高△Z，即 可解决预抬量对索道管定位的影响，如下图所示:
索道管限位挡块 定位架横梁 索道管特征点 索道管出塔点定位架
4.5定位过程中要解决的问题 （1）在进行索道管定位时由于索塔砼受到日 照、索塔砼内部温度不均、风力等因素影响， 上塔柱位置发生随机的变化。在进行索道管 高精度定位时，要选择合适的测量时间，在 没有日照、没有3级以上大风、并且空气温 度及索塔温度变化不大的时段里进行索道管 高精度定位。因此一般情况下宜选择在夜里 10点到第二天早上5点进行测量定位作业， 以减弱索塔变形对索道管定位精度的影响。
索塔偏位测量
初始值的观测应在挂索 前，选择一天温度变化 较大的条件下进行连续 36小时以上的位移观测， 绘制塔柱的位移变化图， 初始值取变化最小的一 段时间的平价值。同时 可以确定塔柱“零”状 态的时间段。
后视点棱镜
塔上棱镜
基准点 全站仪
基准点
在观测主梁线型的同时，同步进行塔 顶位移观测。用固定在塔顶横桥向两 侧的棱镜作为塔顶位移观测点，用全 站仪直接观测其三维坐标。
三角高程内差法传递高程 由于在定位测量时不可能做到对向观测，用三角高程 内差法测量三维坐标时要尽量消除球气差对高程的 影响。在主塔墩的横梁上设置一个高精度的高程控 制点，在进行三维坐标测量前，测量横梁上高程控 制点的高程，从控制点到横梁和从控制点到塔柱上 k系数可以认 测点由于视线所通过的环境大致相同， 为相等
3、塔柱施工测量的方法
塔柱一般由下塔柱、横梁、中塔柱和上塔柱组成。 塔柱施工放样测量的主要工作有劲性骨架定位、 塔柱模板边线放样、模板调校和竣工测量。 3.1、下塔柱施工测量的方法 劲性骨架安装测量 塔柱模板位置放样 塔柱模板调校测量 竣工测量
根据设计图纸推算出塔柱在H高程处的 特征点坐标方程式 ：
h H 2 H 1 H k s2 sin 2 i1 r2
' 2 s2 cos 2 k
2 s1 cos 1 H k s1 sin 1 i1 r1 k 2 R 2 s2 cos 2 2 s1 cos 1 s2 sin 2 s1 sin 1 r2 r1 k 2 R 2 R
武汉二七长江大桥
武汉天兴洲公铁 两用长江大桥
索道管 塔上精定位
索道管调节装置
索道管管口标高、位置调整
使用标志件进行测量
调节装置对索导管位置进行调整
塔柱每节段可能需要安装多层索导管
5、梁体施工及索道管定位测量 5.1梁体施工主要控制： 轴线偏位 高程偏差 索塔偏位 在斜拉桥主梁的实际施工过程中，由于各种结构参 数不可避免与设计值存在差异，导致施工产生结构 内力及变位结果与设计预期值存在偏差，这类偏差 如不进行控制和调整，则不仅影响到成桥后桥梁运 营的效果，并且危及到施工中的结构安全。
圆套管标志件
圆盖板 锚固点 圆中心冲眼
锚垫板
焊小钢垫板
Fra Baidu bibliotek棱镜
锚固点定位板示意图
棱镜 棱镜 半圆盘圆心
4.4索道管精密定位 在进行索道管高精度定位时，是逐步趋近的过程。 测量出锚固点的偏差后进行调整：出塔口的偏 差调整；然后再进行锚固点的偏差调整；直到 几个测量点同时满足要求。
上塔柱劲性骨架
砼边线 索道管前端定位架 索道管特征点 索道管
主梁施工线形测量控制的实质就是一个主梁梁段施 工周期内，测量部门获取准确的主梁架设过程中的 各工况的线形数据反馈给监控部门，由监控部门对 测量的线形数据进行分析判断，并对偏差提出控制 方法，对施工的实施状态进行控制调整，达到对施 工误差进行控制的目的。 主梁标高及轴线对温度变化非常敏感，为了消 除日照温差的影响，关键控制施工工序只能在夜晚 进行，尤其是线形测量工作选择在温度相对恒定的 凌晨（0：00～5：30）进行，在这个时间段内梁体 相对较稳定，观测前清除影响主梁线型的多余荷载， 主梁的标高线型测量通常按几何水准测量方法。
目前索道管测量的主要方法有: a.直接测量定位方法 在控制点上用全站仪直接测量索道管的位置 (控制点到索道管的位置在500m以内比较合适)
b.间接测量定位方法 测量索道管的投影轴线的方法 精确定位劲性骨架的方法 相对坐标定位法 等等
采用相对坐标法进行索道管定位的方法 这是一种索道管测量方法 运用于:
2R
三角高程内差法传递高程 检较方法： 三角高程对向观测 全站仪测垂距法 垂吊钢尺法
纵横轴线放样
索道管加固
劲性骨架安装
绑扎钢筋
塔测 柱量 索流 道程 管图 施 工
监理检查
测量检查
模板安装
劲性骨架加固
测量检查 监理检查 理检查
索道管位置放样
模板固定
索道管安装
浇筑混凝土
测量检查
竣工测量
4、索道管定位的方法