1、 .PAGE20 / NUMPAGES22城建學院測繪與城市空間信息系工程測量學課程設計實習報告設計名稱： 工程測量學課程設計 學生班級：學生學號：學生：學生組別： 第二組 專 業： 測繪工程 指導教師：時 間：11月28日至12月9日2011年12月9日目 錄1.工程概況11.1工程地理位置11.2工程簡介11.3已有測繪成果22.設計規與要求22.1設計規22.2設計要求23.橋梁施工控制網的建立33.1橋梁控制網設計原則33.2橋梁控制網設計方法43.3橋梁施工控制網布設的特殊要求53.4橋墩定位的角度對施工控制網進行必要精度分析64.湛河彩虹橋平面控制網設計74.1彩虹橋平面控制網建網

2、方法選擇74.2彩虹橋平面控制網網形設計75.湛河彩虹橋高程控制網設計95.1彩虹橋水準測量概述95.2跨河水準測量設計95.3彩虹橋水準設計116.湛河彩虹橋橋墩放樣136.1湛河彩虹橋橋墩放樣次級網的建立136.2橋墩放樣必要精度146.3橋墩中心放樣方法157.課程設計實習心得17工程測量學課程設計1.工程概況1.1工程地理位置市湛河彩虹橋位于市城東河路，是跨越湛河的重點橋梁。北接湛路，南接湛路。1.2工程簡介湛河彩虹橋是跨越湛河的重點工程，該橋的橋長約300m左右，橋面寬度：主橋 凈2*7m機動車道+2*3m非機動車道+2*2.75m人行道+2*1.5拱肋+3*0.5隔離帶，全寬30m

3、；引橋 凈2*7m機動車道+2*3m非機動車道+2*2.75m人行道+2*1.5拱肋+3*0.5隔離帶，全寬30m。該橋的建成對于市經濟發展具有重要意義。1.3已有測繪成果已有控制點四個K1、K2、K5、K6且保存完好。而且還已知橋梁中心線與湛北路交點坐標A：X=34060.820，Y=37398.000；橋梁中心線與河道中心線交點坐標：X=33920.224，Y=37391.737；橋梁中心線與湛南路交點坐標B：X=33769.000，Y=37385.000.高程系統采用1956年黃海平均海水面上正高。2.設計規與要求2.1設計規1.工程測量規（GB500262007）； 2.公路勘測規(J

4、TJ061-99)3.公路橋涵施工技術規（JTJ041-2000）； 4.公路工程質量檢驗評定標準（JTJ071-9）； 5.國家一二等水準測量規(GB12897-91) 6.全球定位系統(GPS)測量規(GB/18314-2009)2.2設計要求相關精度要求 橋梁施工平面控制網的建立，應符合下列規定： 1 橋梁施工平面控制網，宜布設成自由網，并根據線路測量控制點定位。 2 控制網可采用GPS 網、三角形網和導線網等形式。 3 控制網的邊長，宜為主橋軸線長度的0.5-1.5倍。 4 當控制網跨越江河時，每岸不少于3點，其中軸線上每岸宜布設2 點。平面控制測量等級橋梁施工控制網等級的選擇注：1.

5、 L為橋的總長2. l為跨越的寬度指橋梁所跨越的江、河、峽谷的寬度。水準測量的主要技術要求注：1.成帶節點的水準網時，節點之間或節點與已知點之間的路線長度，不應大于表中規定的0.7倍。 2.L為往返段附合或閉合環的水準路線長度km。n為測站數。3.橋梁施工控制網的建立3.1橋梁控制網設計原則滿足施工放樣精度要求，控制點密度適當，圖形結構良好的施工控制網更是必不可少，而且施工控制網的布設形式和精度等級更直接影響橋墩放樣點位的精度，從而更構成了橋梁建設成敗的一個關鍵因素。因此如何更科學地設計與布設一個既經濟又合理的橋梁施工控制網顯得極為重要。 3.2橋梁控制網設計方法一般的中小型橋梁、高速公路互通

6、、城市立交橋、高架橋和跨越山谷的高架橋等，通常采用一級導線網，或在四等導線控制下加密一級導線。通過在導線點的基礎上增設施工控制點，構成簡單的四邊形網，并加測四邊形兩對角線從而提高圖形強度，再按一級三角網施測要求測量平差后即可滿足施工放樣的需要。對于大型型橋梁，橋梁控制網的精度需要作具體分析，目前大型橋梁施工控制網建立方法主要有兩種，傳統的三角網和利用GPS技術建立的控制網法，這兩種方法各有特色。三角建網方法有很多優越性，觀測量直觀可靠、數據處理方法簡單、有一套成熟的建網技術和觀測程序、測量精度容易控制、工地經驗多等，但該方法作業作業速度慢，周期長，人員因素和工作效率是傳統三角網的致命弱點。并且

7、，大型橋梁跨河或跨江，對氣象的條件要求較高，因此客觀上在精度滿足需要的情況下應該盡量避免使用該方法。GPS網建立的勞動強度低、優化設計控制網的幾何圖形以與降低觀測中氣象條件的要求等方面具有明顯的優勢，并且可以在較短時間以較少的人力消耗來完成外業觀測工作，基本上不受天氣條件限制，外業緊密結合，可以迅速提交測量成果。但是該方法受衛星條件的和精度的限制，部分地方衛星信號弱該方法就難以使用，并且，部分工程對精度有特殊要求，該方法不能滿足。3.3橋梁施工控制網布設的特殊要求橋梁控制網布網時除了考慮有利的網形以與一般工程控制網的基本要求以外，還需注意以下幾點：( 1) 橋梁三角網的邊長與河寬有關，一般在0

8、.51.5倍河寬圍變動。由于三角網邊長較短，一般直接丈量三角網的邊長作為基線。為了提高三角網韻精度，使其有較多的檢核條件，通常丈量兩條基線，兩岸各設一條。如因地形限制也可將兩條基線布設在同一岸上，基線長度一般約等于兩橋臺間距離(或河寬)的0.7倍。另外，當地形條件許可時，應使基線長度為基線尺長的整數倍，這樣可以避免用短尺丈量余長。此外，宜在基線上多設幾個節點，埋設標石，便于交會近岸橋墩。以上為用因瓦基線尺丈量基線的情況。如果采用電子全站儀測量，基線的布置就非常靈活。( 2) 為了使控制網與橋軸線聯系起來，應在河流兩岸的橋軸線上各設立一個控制點，即將橋軸線作為控制網的一條邊，控制點與橋臺設計位置

9、不應太遠，以方便橋墩臺的測設與保證兩橋墩臺間距離的精度要求。同時，測設橋墩臺時，盡量在橋軸線上的控制點上安置儀器進行測量，以減少垂直予橋軸線方向的誤差。( 3) 根據橋軸線的不同精度要求，確定控制網的測邊、測角精度，并進而確定選用合適精度的測量儀器、測回數與讀數精度。 ( 4) 對三角網而言，由于平差計算時只改正角度而不改正基線，即基線的誤差與角度的誤差相比可以忽略不計。所以為了保證橋軸線有足夠的精度，基線的精度要比軸線的精度高出23倍。對邊角網和測邊網而言，由于測定的邊長不受角度影響而產生誤差積累，測邊的精度要求不象基線要求的那么高，只要相當于橋軸線的精度即可。 ( 5) 在大型橋梁建設中，

10、由于工期較長，為了保證在施工過程中尺長標準的統一，一般都應在施工現場建立比尺長，以便于與時對測距工具進行檢查核準。 ( 6) 布網時應對橋軸線精度、墩臺測設、圖形強度、點位保存、施工方便等因素進行綜合分析考慮。施工時，由于考慮不周或其他原因，控制點位不能滿足測設要求，而不得不對控制網進行加密的情況，在橋梁工程建設中也時有發生。因此，在橋梁控制網布網時，必須充分考慮這些特殊要求。3.4橋墩定位對施工控制網進行必要精度分析橋梁施工控制網的精度與橋墩定位等因素密切相關。可以從施工中放樣精度要求最高的幾何位置中心的容許誤差來分析橋梁控制網必要的精度。設放樣精度要求最高的幾何位置中心的平面容許誤差為M，

11、根據橋梁控制網點位誤差對放樣點位精度不發生顯著影響的原則，取總誤差的0.4倍作為控制點引起誤差的限值，即控制點坐標容許誤差為mx(或my)0.4M，由此計算出控制網最弱邊的邊長中誤差和最弱邊的相對中誤差。按兩邊求微分得按誤差傳播定律有將代入，得（1）施工平面控制網中最弱點的坐標中誤差與最弱邊的邊長中誤差應按公式 (5) 估算式中 M 施工中放樣精度要求最高的幾何位置中心的容許誤差 (mm)。對一般橋梁而言，根據鐵路橋涵工程施工質量驗收標準 TB 104152003的規定：混凝土墩臺前后、左右邊緣距設計中心線尺寸的允許偏差為20mm，代入公式(1)即得一般橋梁工程的施工平面控制網中最弱點的坐標中

12、誤差不應大于8mm，最弱邊的邊長中誤差不應大于11mm。據此，現行新建鐵路工程測量規中規定為10 mm。對于斜拉橋，放樣精度要求最高的是索塔中心平面位置和斜拉索套管后錨點的幾何位置。根據有關規的規定，它們的容許偏差均為5mm，代入公式 (1)后得到：施工平面控制網中，最弱點的坐標中誤差不應大于2mm；最弱邊的邊長中誤差不應大于 3mm。考慮到這兩項定位均可在主塔墩施工后按相對定位的方法來實施，可分別放寬至3 mm和4mm。假定大型橋梁建筑物平面位置偏離軸線的最小限差為 10mm，按“施工總誤差等于控制測量誤差、施工放樣誤差、施工誤差和加密誤差之總和”的原則推算出控制網中最弱點的點位精度不應低于

13、5mm；采用該假設，按式(1)計算的點位中誤差容許值為5.5 mm。4.湛河彩虹橋平面控制網設計4.1彩虹橋平面控制網建網方法選擇布設橋梁控制網傳統的方法是測角網，這種方法只測三角形的角和一條或兩條基線，測角網有利于控制橫向誤差。由于光電測距儀和全站儀的普與，使距離測量極為方便，因而布設測邊網和邊角網成為可能。根據精度分析,測角網(三角網) 有利于控制方位誤差, 即橫向誤差,而測邊網有利于控制尺寸誤差,即縱向誤差,在建立控制網時為了充分發揮測角網和測邊網的這些特點, 布設同時測角和測邊的控制網，即邊角網。因此，“彩虹橋”平面控制網建網方法選用邊角網，等級為四等控制網。4.2彩虹橋平面控制網網形

14、設計橋梁施工平面控制網圖形常見的有圖1所示的5種,其中1-2為橋軸線。圖1（a）為菱形網 ,適合于江中有島的情形 ,圖1（b）（c）為雙三角形網和單四邊形網,主要用于大、中橋的控制,圖1（d）（e）為四邊形加三角形網和雙四邊形網,主要用于大橋和特大橋的控制。雖然“彩虹橋”長約300m，但考慮到其結構的特殊性故采用雙四邊形網，初步設計的網形如下：K1K6K5K212BA5.湛河彩虹橋高程控制網設計5.1彩虹橋水準測量概述跨河水準測量是橋梁工程高程控制網測量的重要組成部分，其主要任務和作用是：通過跨河高程傳遞測量將江河湖海兩岸的水準點高程聯系起來，建立全橋統一的高精度的高程基準，滿足水中橋墩（塔）

15、精度施工放樣的需要。5.2跨河水準測量設計橋梁施工高程控制網的主要作用是控制橋梁墩臺與索塔高程的定位放樣,其中水中橋墩與斜拉橋索塔的高程是控制的重點和難點,其難度隨著橋梁跨越水面距離的增大而增加。為了保證水中主橋高程施工放樣精度, 必須通過跨江( 海) 高程測量將江河湖海兩岸的水準點高程聯系起來。可見,跨河(海) 水準測量是橋梁施工高程控制網測量的關鍵。以水中橋墩施工放樣精度要求推求橋梁施工控制網的必要精度。從測量的角度來看,橋墩施工定位的總誤差由控制點誤差和放樣誤差兩大部分組成。通常情況下，橋梁施工條件復雜、干擾大、放樣誤差較大。而在建立控制網時，則有足夠的時間和各種有利條件提高控制網的精度

16、。因此，我們按照使控制點誤差對放樣點位不發生顯著影響的原則，進行施工控制網的精度設計。水中橋墩(或索塔) 高程系由一岸水準點( A 或 B )引測而得。設施工放樣中精度要求最高的高程允許誤差為H 。根據推導,當控制點誤差為總誤差的0. 4倍時，則其對橋墩高程放樣的影響可忽略不計，則兩岸跨河水準點的高程中誤差(mA 或 mB )不應大于。而橋梁工程中最關心的是橋墩(臺)間相對關系問題,因此我們以兩岸跨河水準點間高差中誤差應不大于的要求來規定施工高程控制測量的精度。橋梁施工規規定:混凝土墩臺支承墊石頂面高程允許偏差為，取其高程中誤差為，則兩岸跨河水準點間高差的中誤差不應大于。設每千米水準測量高差中

17、數的偶然中誤差為, 跨河視線長為, 則有: 對于二等跨河水準，則要求，也就是說，當跨河視線長不大于時，可按二等精度施測。但跨河水準測量的難度隨跨河視線長度的增加而增大，因此，在規制定中可取，而當跨河視線長超過時，須對跨河水準測量進行專門設計。對于三等跨河水準，則要求。對于岸上網中水準點間聯測，取岸上施工水準點縱向( 沿橋向) 間距為400m,則可求得每千米水準測量中誤差的允許值為：，考慮到陸地橋墩施工難度比水上施工難度低的實際情況，故取陸地水準測量中誤差的允許值為 5 mm，同時顧與跨河長度對橋型結構復雜程度的總體影響因素,故規定網中水準點間聯測分別按三、四等精度施測。而對于網的起算高程引測一

18、項，由于橋梁工程主要強調施工的相對精度，因此取用與網中水準點間聯測一樣的等級。至此,完成了橋梁施工高程控制測量精度等級的設計。當跨河視線長小于 1 000 m 時, 跨河水準應按不低于三等精度觀測,網中水準點間聯測與網的起算點高程引測按不低于四等精度觀測。當跨河視線長介于 1 0003 500 m 間時, 跨河水準應按不低于二等精度觀測,網中水準點間聯測與網的起算點高程引測按不低于三等精度觀測; 當跨河視線長超過3500 m 時,應作專門設計。水準測量的主要技術要求等級每公里高差中數中誤差（mm）水準儀號水準尺觀測次數往返較差、附和或環線閉合差（mm）偶然中誤差M全中誤差MW與已知點聯測附和或

19、環線平地（mm）山地（mm）二等12DS1因瓦往返各一次往一次三等36DS1因瓦往返各一次往返各一次DS3雙面往返各一次往返各一次四等1010DS3雙面往返各一次往返各一次五等816DS3單面往返各一次往返各一次注：L為往返測段、附合或環線的水準路線長度（km），n為測站數。5.3彩虹橋水準設計傳統跨河方法的場地一般布設成平行四邊形、等腰梯形或四邊形，GPS 跨河法的應布設為直線型，如下圖。跨河場地布設圖形跨河場地的布設中需要充分考慮有利于減弱大氣折光、電磁場與其他障礙物對測量精度的影響，并主要到不同方法對選點的特殊要求。1）應盡量避免順光、逆光觀測，選擇背景開闊、亮度適中、周圍無發熱源的地方

20、設置立尺點。2）必須保證觀測視線距離水面與其他地面障礙物的高度，盡可能選在地勢較高處進行跨河測量。3）應選擇土質堅固的地面或基礎穩定的水泥地設置儀器和標尺，保證觀測期間儀器和標尺的穩定性。立尺點標志須穩固可靠，當儀器安置在土質地面時，應架設儀器腳樁。4）橋梁工程跨河水準測量應采用雙線觀測，并通過岸上水準聯測形成跨河水準閉合環，以確保跨河水準測量成果的精度與可靠性。根據已知數據確定“彩虹橋”的高程控制網形為下圖：K1K6K5K212BA具體的觀測方案為：在橋址兩岸布設一系列基本水準點和施工水準點，用精密水準測量聯測，組成橋梁高程控制網。從河的一岸測到另一岸時，由于過河距離較長，用水準儀在水準尺上

21、讀數困難，而且前、后視距相差懸殊，水準儀誤差(視準軸不平行于水準管軸)、地球曲率與大氣折光的影響都會增加。過河水準測量圖形：（1）過河水準測量用兩臺水準儀同時作對向觀測，兩岸測站點和立尺點布置成如圖所示的對稱圖形。（2）A、B為立尺點，C、D為測站點，要求AD與BC長度基本相等，AC與BD長度基本相等且不小于10m。（3）用兩臺水準儀作同時對向觀測，在C站先測本岸A點尺上讀數，得，然后測對岸B點尺上讀數24次，取其平均值得，高差為。（4）同時，在D站先測本岸B點尺上讀數，得，然后測對岸A點尺上讀數24次，取其平均值得，高差為。（5）取和的平均值，即完成一個測回。一般進行4個測回。（6）由于過河

22、水準測量的視線長，遠尺讀數困難，可以在水準尺上安裝一個能沿尺面上下移動的覘板。觀測員指揮司尺員上下移動覘板，使覘板中橫線被水準儀橫絲平分，司尺員根據覘板中心孔在水準尺上讀數。6.湛河彩虹橋橋墩放樣6.1湛河彩虹橋橋墩放樣次級網的建立K1K6K5K212K4K36.2橋墩放樣必要精度1、平面放樣必要精度設為平面放樣點放樣后點位總誤差，其中為控制點點位誤差引起的放樣點點位誤差，為放樣過程中產生的誤差引起的放樣點點位誤差，則有：很顯然，將上式的二次項展開略去高次項，則有，若使上式中，即控制點點位誤差的影響僅占放樣點位程總誤差的10%，則有，得：一般規定，橋墩中心放樣的點位誤差為，即則：由上可知，橋墩

23、放樣過程產生的點位誤差小于等于。2、高程放樣必要精度設為高程放樣點放樣后高程的總誤差，其中為控制點高程誤差引起的放樣點高程誤差，為放樣過程中產生的誤差引起的放樣點高程誤差，則有：很顯然，將上式的二次項展開略去高次項，則有，若使上式，即控制點高程誤差的影響僅占放樣高程總誤差的10%，則有得則：橋墩放樣過程產生的橋墩中心高程誤差小于等于。6.3橋墩中心放樣方法直線橋的墩，臺中心都位于橋軸線的方向上。已知墩、臺中心的設計里程與橋軸線起點的里程，相鄰兩點的里程相減即可求得它們之間的距離。測設墩、臺中心的位置的方法：直接測距法或交會法。（1）直接測距法：在橋軸線起點或終點架設儀器，并照準另一個端點。在橋

24、軸線方向上設置反光鏡，并前后移動，直至測出的距離與設計距離相符，則該點即為要測設的墩、臺中心位置。為了減少移動反光鏡的次數，在測出的距離與設計距離相差不多時，可用小鋼尺測出其差數，以定出墩、臺中心的位置。（2）角度交會法當橋墩位于水中，無法直接丈量距離與安置反光鏡時，則采用角度交會法（一般為前方交會）。如圖1，已知A，B的坐標分別為（xA，yA）和（xB，yB），在A，B兩點設站測得，兩角則未知點P的坐標計算公式（證明從略）如下 （1） 圖1上式中除已知點坐標外，就是觀測角余切，故稱余切公式。用計算器計算前方交會點時要注意：三角形A，B，P是逆時針方向編號的，A，B為已知點，P為未知點。若，角值大于90時其余切為負值，小數取位要正確，角的余切一般取六位