《中國礦業(yè)大學(xué) 工程測量課程設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《中國礦業(yè)大學(xué) 工程測量課程設(shè)計(jì)（27頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流 中國礦業(yè)大學(xué) 工程測量課程設(shè)計(jì) .....精品文檔...... 中國礦業(yè)大學(xué)　　　　　　成績：　　　　 工程測量學(xué) 課程設(shè)計(jì) 學(xué)　　號(hào)： 　　 　　　　　 姓　　名： 　　 　 班　　級(jí)： 　 　　　　　 指導(dǎo)教師： 　　 　 學(xué)　　院： 環(huán)境與測繪學(xué)院 2013年 7 月 21日 目錄 1 課程設(shè)計(jì)目的與背景 1 2 工程概況 1 2.1大橋概況 1 2.2已有測繪成果

2、2 3 相關(guān)作業(yè)依據(jù)與要求 2 3.1相關(guān)測量規(guī)范 2 3.2等級(jí)、精度要求 2 4 橋梁施工控制網(wǎng)的布設(shè)方案 4 4.1橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)的一般方法 5 4.2 橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)的特殊要求 5 4.3 橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)方法的分析與選擇 6 5 橋梁施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 7 5.1橋梁施工平面控制網(wǎng)的基本要求 7 5.2工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù) 7 5.3橋梁施工控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與處理 8 5.4優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的介紹及處理的過程 8 6 橋軸線必要精度 9 7 首級(jí)平面控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 10 7.1首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案一 10 7.2首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案二 16

3、 7.3首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案三 20 7.4三種方案比較 24 8次級(jí)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 24 8.1次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案一 24 8.2次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案二 28 8.3次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案三 29 8.4三種方案比較 30 9 高程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 30 9.1觀測與計(jì)算 31 9.2 高程控制網(wǎng)必要精度確定 34 9.3高程控制網(wǎng)布設(shè)方案一 34 9.4高程控制網(wǎng)布設(shè)方案二 38 9.5 精度對(duì)比 40 10橋墩放樣方案 40 10.1橋墩放樣必要精度 40 10.1.1平面放樣精度 40 10.1.2高程放樣必要精度 40 10.2 橋墩中心放樣方法 41 10

4、.3橋墩中心放樣方案一 41 10.4橋墩中心放樣方案二 45 10.5精度對(duì)比 48 11課程設(shè)計(jì)總結(jié) 48 1 課程設(shè)計(jì)目的與背景 在橋梁工程施工階段，測量工作的任務(wù)是直接為施工服務(wù)。測量放樣的前提除了要有內(nèi)業(yè)計(jì)算資料外，還要滿足施工放樣精度要求，控制點(diǎn)密度適當(dāng)，圖形結(jié)構(gòu)良好的施工控制網(wǎng)更是必不可少，而且施工控制網(wǎng)的布設(shè)形式和精度等級(jí)更直接影響橋墩放樣點(diǎn)位的精度，從而更構(gòu)成了橋梁建設(shè)成敗的一個(gè)關(guān)鍵因素。因此如何更科學(xué)地設(shè)計(jì)與布設(shè)一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又合理的橋梁施工控制網(wǎng)顯得極為重要。 進(jìn)行工程測量課程設(shè)計(jì)，目的在于鞏固和深化課堂教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作能力和分析問題解決問題能力。通

5、過工程測量實(shí)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)工程測量內(nèi)容的理解，掌握工程控制網(wǎng)設(shè)計(jì)及精度估算、線路工程測量及建筑物控制網(wǎng)建立的方法；根據(jù)具體的工程要求，能編寫出測量技術(shù)方案。 2 工程概況 2.1大橋概況 如圖3-1所示，某地區(qū)大橋位于某條江上,橋梁全長約1000m,橋面總寬18m,結(jié)構(gòu)形式為(30+5×40+30)m普通鋼筋混凝土雙懸臂加掛梁結(jié)構(gòu)。橋的橫斷面由8根變截面T型梁組成。 圖2-1 大橋概況圖 2.2已有測繪成果 （1）橋址及周邊1：500地形圖； （2）橋兩岸有國家二等水準(zhǔn)點(diǎn)各兩個(gè)； （3）橋兩岸有國家三角測量控制點(diǎn)各兩個(gè)（可滿足橋梁控制及施工測量要求）。 表2-1 橋梁

6、兩側(cè)控制點(diǎn)坐標(biāo) （單位：米） 點(diǎn)號(hào) X Y Z A 19552.544 89490.907 30.116 B 20469.544 89735.919 40.226 C 19610.278 86863.099 35.278 D 21281.801 86679.395 43.178 3 相關(guān)作業(yè)依據(jù)與要求 3.1相關(guān)測量規(guī)范 1.《工程測量規(guī)范》（GB50026－2007） 2.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000） 3.《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ071-9） 4.《國家一二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》(GB12897-91) 5.《

7、公路勘測規(guī)范》(JTJ061-99) 6.《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB/18314-2009) 7.《DZS2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀使用說明書》（北京博飛） 8.《Leica TC1500用戶手冊(cè)》(瑞士徠卡) 3.2等級(jí)、精度要求 橋梁施工平面控制網(wǎng)的建立，應(yīng)符合下列規(guī)定： 1 橋梁施工平面控制網(wǎng)，宜布設(shè)成自由網(wǎng)，并根據(jù)線路測量控制點(diǎn)定位。 2 控制網(wǎng)可采用GPS 網(wǎng)、三角形網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)等形式。 3 控制網(wǎng)的邊長，宜為主橋軸線長度的0.5-1.5倍。 4 當(dāng)控制網(wǎng)跨越江河時(shí)，每岸不少于3 點(diǎn)，其中軸線上每岸宜布設(shè)2點(diǎn)。 表3-1平面控制測量等級(jí)

8、 等 級(jí) 公路路線控制測量 橋梁橋位控制測量 隧道洞外控制測量 二等三角 — ＞5000m特大橋 ＞6000m特長隧道 三等三角、導(dǎo)線 — 2000～5000m特大橋 4000～6000m特長隧道 四等三角、導(dǎo)線 — 1000～2000m特大橋 2000～4000m特長隧道 一級(jí)小三角、導(dǎo)線 高速公路、一級(jí)公路 500～1000m特大橋 1000～2000m中長隧道 二級(jí)小三角、導(dǎo)線 二級(jí)及二級(jí)以下公路 ＜500m大中橋 ＜1000m隧道 三級(jí)導(dǎo)線 三級(jí)及三級(jí)以下公路 — — 表3-2橋梁施工控制網(wǎng)等級(jí)的選擇 橋長L(m)

9、 跨越的寬度l（m） 平面控制網(wǎng)的等級(jí) 高程控制網(wǎng)的等級(jí) L>5000 l>1000 二等或三等 二等 2000≤L≤5000 500≤l≤500 三等或四等 三等 500

10、差 與已知點(diǎn)聯(lián)測 附合或環(huán)線 平地 （mm） 山地 （mm） 二等 2 --- DS1 因瓦 往返各一次 往返各一次 4√ˉL 三等 6 ≤50 DS1 因瓦 往返各一次 往一次 12√ˉL 4√ˉn DS3 雙面 往返各一次 四等 10 ≤16 DS3 雙面 往返各一次 往一次 20√ˉL 6√ˉn 五等 15 -- DS3 雙面 往返各一次 往一次 30√ˉL --- 注：1.成帶節(jié)點(diǎn)的水準(zhǔn)網(wǎng)時(shí)，節(jié)點(diǎn)之間或節(jié)點(diǎn)與已知點(diǎn)之間的路線長度，不應(yīng)大于表中規(guī)定的0.7倍。 2.L為往返段附合或閉合環(huán)的水準(zhǔn)

11、路線長度，km。n為測站數(shù)。 表3-4主要測量儀器表 序號(hào) 名稱 制造單位 規(guī)格型號(hào) 標(biāo)稱精度 單位 數(shù)量 1 全站儀 萊卡 TC1500及TC802 測角±2.0″、測距（2mm+2ppm×D）。 套 1 3 水準(zhǔn)儀 蘇州 DSZ2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 往返1km誤差為1.5㎜。 臺(tái) 1 徠卡 NA728自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀 往返1km誤差為1.5㎜。 臺(tái) 4 銦鋼尺 蘇州及徠卡 2m 把 2 5 塔尺 南方測繪 5m 把 2 7 對(duì)講機(jī) MOTOROLA GP88s 臺(tái) 5 及與全站儀配套的對(duì)點(diǎn)器

12、、反射鏡。 4 橋梁施工控制網(wǎng)的布設(shè)方案 橋梁施工平面控制網(wǎng)的圖形常見的有圖1 所示的四種, 其中1～2 為橋軸線。圖1( a) 為菱形網(wǎng), 適合江中有島時(shí)采用；圖1( b) 、( c) 為雙三角形網(wǎng)和單大地四邊形網(wǎng), 主要用于大、中橋的控制；圖1(d)(e)為大地四邊形加三角形網(wǎng)和雙大地四邊形網(wǎng), 主要用于大橋和特大橋的控制。 大型橋梁總與兩岸連接線(引橋)相銜接。鑒于通航的要求，大型橋梁的橋面高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩岸的地面標(biāo)高。因此，主橋面兩端的引橋常長達(dá)數(shù)百米或數(shù)公里。從主橋和引橋放樣的一體化考慮，以上網(wǎng)形不滿足于施工控制的需求，擬應(yīng)在橋軸線兩端延長線上選兩點(diǎn)構(gòu)成圖

13、f所示網(wǎng)形。該控制網(wǎng)基本滿足工程施工放樣的需要，而且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，點(diǎn)位精度均勻，可靠性大，便于放樣墩臺(tái)中心及橋梁上部構(gòu)件，有利于提高控制點(diǎn)精度和放樣精度，也能對(duì)所達(dá)到的橋軸線橫向精度作出切合實(shí)際的評(píng)定。 4.1橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)的一般方法 橋梁施工的主要任務(wù)之一就是正確測設(shè)出橋墩、橋臺(tái)的位置，而橋軸線長度又是設(shè)計(jì)與測設(shè)墩臺(tái)位置的依據(jù)，因此，保證橋軸線測量的必要精度，有著極為重要的意義。 在干涸、淺水河道上，可以沿橋軸線直接丈量距離來確定橋墩、臺(tái)中心的位置。只需要保證相鄰橋墩、臺(tái)的距離滿足設(shè)計(jì)梁架的要求即可，橋軸線總長度的精度并不是決定性的因素。 在深水河道上，兩橋臺(tái)間的距離無法直接丈量，

14、橋梁墩、臺(tái)中心的位置需用交會(huì)法進(jìn)行測設(shè)。橋軸線長度的誤差就直接影響橋墩、臺(tái)的定位精度。為了便于橋梁的架設(shè)，根據(jù)每座橋梁設(shè)計(jì)的具體情況，應(yīng)在測量以前予估橋軸線的需要精度，以便合理地?cái)M定測量方法和規(guī)定各項(xiàng)測量的限差。施工階段測定橋軸線的長度，其精度要求比勘測階段高，相應(yīng)的測量方法也有差異。通常采用的方法有：全站儀法、三角網(wǎng)法、邊角網(wǎng)法、丈量法等。隨著測量儀器的發(fā)展，全站儀法、邊角網(wǎng)法已經(jīng)成為主要的方法。在橋梁邊角網(wǎng)中，不一定觀測所有的角度( 或方向) 及邊長?？梢栽跍y角網(wǎng)的基礎(chǔ)上按需要加測若干條邊長；或者在測邊網(wǎng)的基礎(chǔ)上加測若干個(gè)角度(或方向)。為了充分發(fā)揮測角有利于控制方向(或角度)誤差即橫向誤

15、差；測邊有利于控制尺度誤差即縱向誤差的優(yōu)點(diǎn)，大多數(shù)橋梁控制網(wǎng)都宜采用邊角網(wǎng)法進(jìn)行平面控制。 4.2 橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)的特殊要求 橋梁控制網(wǎng)布網(wǎng)時(shí)除了考慮有利的網(wǎng)形以及一般工程控制網(wǎng)的基本要求以外，還需注意以下幾點(diǎn)： ( 1) 為了使控制網(wǎng)與橋軸線聯(lián)系起來，應(yīng)在河流兩岸的橋軸線上各設(shè)立一個(gè)控制點(diǎn)，即將橋軸線作為控制網(wǎng)的一條邊，控制點(diǎn)與橋臺(tái)設(shè)計(jì)位置不應(yīng)太遠(yuǎn)，以方便橋墩臺(tái)的測設(shè)及保證兩橋墩臺(tái)間距離的精度要求。同時(shí)，測設(shè)橋墩臺(tái)時(shí)，盡量在橋軸線上的控制點(diǎn)上安置儀器進(jìn)行測量，以減少垂直予橋軸線方向的誤差。 ( 2) 橋梁三角網(wǎng)的邊長與河寬有關(guān)，一般在0.5—1.5倍河寬范圍內(nèi)變動(dòng)。由于三角網(wǎng)邊長

16、較短，一般直接丈量三角網(wǎng)的邊長作為基線。為了提高三角網(wǎng)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(shè)一條。如因地形限制也可將兩條基線布設(shè)在同一岸上，基線長度一般約等于兩橋臺(tái)間距離(或河寬)的0.7倍。另外，當(dāng)?shù)匦螚l件許可時(shí)，應(yīng)使基線長度為基線尺長的整數(shù)倍，這樣可以避免用短尺丈量余長。此外，宜在基線上多設(shè)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，埋設(shè)標(biāo)石，便于交會(huì)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。 ( 3) 根據(jù)橋軸線的不同精度要求，確定控制網(wǎng)的測邊、測角精度，并進(jìn)而確定選用合適精度的測量儀器、測回?cái)?shù)及讀數(shù)精度。 ( 4) 對(duì)三角網(wǎng)而言，由于平差計(jì)算時(shí)只改正

17、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(jì)。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2—3倍。對(duì)邊角網(wǎng)和測邊網(wǎng)而言，由于測定的邊長不受角度影響而產(chǎn)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(dāng)于橋軸線的精度即可。 ( 5) 在大型橋梁建設(shè)中，由于工期較長，為了保證在施工過程中尺長標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一，一般都應(yīng)在施工現(xiàn)場建立比尺長，以便于及時(shí)對(duì)測距工具進(jìn)行檢查核準(zhǔn)。 ( 6) 布網(wǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)橋軸線精度、墩臺(tái)測設(shè)、圖形強(qiáng)度、點(diǎn)位保存、施工方便等因素進(jìn)行綜合分析考慮。施工時(shí)，由于考慮不周或其他原因，控制點(diǎn)位不能滿足測設(shè)要求，而不得不對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行加密的情況，在橋梁工

18、程建設(shè)中也時(shí)有發(fā)生。因此，在橋梁控制網(wǎng)布網(wǎng)時(shí)，必須充分考慮這些特殊要求。 4.3 橋梁施工控制網(wǎng)布設(shè)方法的分析與選擇 目前大型橋梁施工控制網(wǎng)的建立方法主要有兩種：一種是傳統(tǒng)的三角網(wǎng)的方法，另一種是利用GPS技術(shù)建立。這兩種方法在許多大型工程項(xiàng)目中都得到了成功的應(yīng)用，但各有特色。 傳統(tǒng)的三角網(wǎng)建網(wǎng)方法有許多優(yōu)越性，如：觀測量直觀可靠，數(shù)據(jù)處理方法簡單，有一整套成熟的建網(wǎng)技術(shù)和觀測程序，測量精度比較容易控制，工程經(jīng)驗(yàn)也較多等等。但該方法作業(yè)速度比較慢、測量的周期相對(duì)較長，人力物力的投入也比較大，在觀測上受氣象條件影響較大，在成果質(zhì)量上受人的因素影響較大。所以人員因素和工作效率就成為傳統(tǒng)三角網(wǎng)

19、的致命弱點(diǎn)，尤其在當(dāng)前的市場經(jīng)濟(jì)條件下，工程項(xiàng)目周期都比較緊張，留給測量作業(yè)的時(shí)間更是少之又少，外業(yè)測量時(shí)間相當(dāng)緊迫，并且大型橋梁施工控制網(wǎng)都是長距離跨江或跨河，對(duì)氣象條件要求較高，每天可觀測的時(shí)間又有限，因此客觀上在精度能夠滿足需要的情況下應(yīng)該盡量避免使用該方法。利用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，恰恰彌補(bǔ)了常規(guī)傳統(tǒng)三角網(wǎng)方法建網(wǎng)的不足，在減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、優(yōu)化設(shè)計(jì)控制網(wǎng)的幾何圖形以及降低觀測中氣象條件的要求等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，并且可以在較短時(shí)間內(nèi)以較少人力消耗來完成外業(yè)觀測工作，觀測基本上不受天氣條件的限制，內(nèi)、外業(yè)緊密結(jié)合，可以迅速提交測量成果。但是并不是所有橋梁工程都可以采用GPS技術(shù)建立測量控制

20、網(wǎng)，比如在衛(wèi)星接受信號(hào)較弱的工程或?qū)刂凭W(wǎng)點(diǎn)位精度有特殊要求的工程就難以采用。 5 橋梁施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 5.1橋梁施工平面控制網(wǎng)的基本要求 對(duì)橋梁施工平面控制網(wǎng)的基本要求是:1、精確性；2、可靠性；3、經(jīng)濟(jì)性；4、可檢測性。根據(jù)這些基本要求, 通常把施工平面控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)分成四類設(shè)計(jì), 稱為零, 一、二、三類設(shè)計(jì)。四類設(shè)計(jì)是根據(jù)參數(shù)法平差原理, 以哪些作為已知參數(shù), 以哪些作為未知參數(shù)來劃分的。參數(shù)法平差的數(shù)學(xué)模型為 上式中與精度估算有關(guān)的參數(shù)為A、(或)、（或）,A 為圖形矩陣, 決定于設(shè)計(jì)網(wǎng)形。為觀測值的權(quán)矩陣, 決定于觀測綱要。為未知數(shù)的協(xié)因數(shù)陣, 如果把作為

21、已知參數(shù), 則（或）稱為準(zhǔn)則矩陣, 即控制網(wǎng)所預(yù)定的全面的精度要求, 一般情況下對(duì)控制網(wǎng)的精度要求僅限于準(zhǔn)則矩陣中的主要元素, 稱為純量精度標(biāo)準(zhǔn), 這些標(biāo)準(zhǔn)有:A標(biāo)準(zhǔn)--以的跡為最小:D標(biāo)準(zhǔn)一以的行列式值為最?。籈標(biāo)準(zhǔn)一以的最大特征值為最小。設(shè)計(jì)階段的劃分見表7-1。 表7-1工程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的分類 字典 分 類 固定參數(shù) 待定參數(shù) 含 義 零類設(shè)計(jì)（ZOD） A,P Qxx 基準(zhǔn)設(shè)計(jì) 一類設(shè)計(jì)（FOD） P,Qxx A 圖形設(shè)計(jì) 二類設(shè)計(jì)（SOD） A,Qxx

22、 P 觀測精度設(shè)計(jì) 三類設(shè)計(jì)（THOD） Qxx，部分A和P 部分A和P 已有網(wǎng)的改進(jìn) 表中Qxx為高斯馬爾可夫模型（L,Ax，δ02p-1）中坐標(biāo)向量的協(xié)因數(shù)陣 零類設(shè)計(jì)（ZOD）為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是在網(wǎng)形與觀測精度一定的情況下，坐標(biāo)系和基準(zhǔn)（已知點(diǎn)、已知方位角）的選取和確定問題。坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣與網(wǎng)的基準(zhǔn)有關(guān)。 5.2工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù) 網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代求解過程，它包括以下內(nèi)容：（1）提出設(shè)計(jì)任務(wù)；（2）制定設(shè)計(jì)方案；（3）進(jìn)行方案評(píng)價(jià)；（4）進(jìn)行方案優(yōu)化。 設(shè)計(jì)任務(wù)由測量人員與應(yīng)用單位共同擬訂。通常是后者提出要求，測量人員將這些要求具體化。每一個(gè)優(yōu)化任務(wù)指標(biāo)都

23、必須表示為數(shù)值上的要求。例如對(duì)于控制大面積的測圖控制網(wǎng)，需提出單位面積上應(yīng)布設(shè)的控制點(diǎn)點(diǎn)數(shù)和最弱點(diǎn)，最弱邊的精度；而對(duì)于施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)，通常要求在某些方向上具有較高的精度，而點(diǎn)的分布則需根據(jù)工程要求和地質(zhì)、通視等條件來考慮。 設(shè)計(jì)方案包括網(wǎng)的圖形和觀測方案，觀測方案系指每個(gè)點(diǎn)上所有可能的觀測，它是通過室內(nèi)設(shè)計(jì)和野外踏勘制定的，制定時(shí)需要考慮參加的人員、使用的儀器以及測量的時(shí)間，需做經(jīng)濟(jì)核算，總經(jīng)費(fèi)不能超過與業(yè)主單位所達(dá)成的總經(jīng)費(fèi)。 網(wǎng)的方案評(píng)價(jià)按精度和可靠性準(zhǔn)則進(jìn)行，還應(yīng)考慮費(fèi)用和靈敏度。對(duì)于經(jīng)費(fèi)較高的網(wǎng)應(yīng)從多方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。方案優(yōu)化主要是對(duì)網(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，以期得到一個(gè)接近理想的優(yōu)

24、化 5.3橋梁施工控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集與處理 以三環(huán)路跨河大橋通過在橋梁上布設(shè)控制網(wǎng)，采集數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了相應(yīng)的處理，來對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理采用了相應(yīng)的軟件——控制網(wǎng)優(yōu)化與平差。 5.4優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的介紹及處理的過程 本次數(shù)據(jù)處理采用的是控制測量優(yōu)化設(shè)計(jì)與平差2.13版,該軟件可根據(jù)控制網(wǎng)的觀測精度及網(wǎng)形，全面評(píng)定網(wǎng)的精度。 本軟件有以下功能和特點(diǎn)： ①優(yōu)化設(shè)計(jì)：根據(jù)控制網(wǎng)的觀測精度與網(wǎng)形，全面評(píng)定網(wǎng)的精度。除了采用直接輸入模擬數(shù)據(jù)的方式外，可在本軟件或CAD圖形中設(shè)計(jì)控制網(wǎng)，讀入程序后不需輸入其他任何模擬數(shù)據(jù)即可全面評(píng)定網(wǎng)的精度。 ②概算：自動(dòng)完成各方向的曲

25、率改正及邊長的高程歸化與投影改化。 ③平差計(jì)算：采用全表格化地輸入，數(shù)據(jù)與圖形同步更新。合理的設(shè)計(jì)使得數(shù)據(jù)輸入十分簡單直觀。而且除了輸入起算數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)，不需輸入任何額外的數(shù)據(jù)或遵循任何特定之規(guī)則。 ④成果形式：除了提供默認(rèn)的成果表格形式外，還支持用戶自定義表格樣式，適應(yīng)不同的需要。 ⑤成果的打印與輸出：除了軟件本身直接支持顯示、打印外，表格還可輸出到WORD,控制網(wǎng)圖及展開圖可輸出到AutoCAD或其他成圖系統(tǒng)。 ⑥實(shí)時(shí)幫助：在任何時(shí)候都會(huì)提示當(dāng)前的操作方法，并對(duì)當(dāng)前所輸入的數(shù)據(jù)提供詳細(xì)的錯(cuò)誤報(bào)告。使數(shù)據(jù)輸入得心應(yīng)手。 ⑦輔助計(jì)算：高斯投影正反算、坐標(biāo)換算、方向與邊長該化、平差坐

26、標(biāo)正反算、各種交會(huì)、面積計(jì)算等。支持保持、打印、輸出到WORD。 6 橋軸線必要精度 橋梁施工中對(duì)測量放樣精度要求主要體現(xiàn)在相鄰橋墩的相對(duì)精度要求。目前橋墩放樣通常采用全站儀在施工控制點(diǎn)上采用極坐標(biāo)法直接放出位置，規(guī)范要求的橋墩位置允許偏差值可作為橋梁控制網(wǎng)設(shè)計(jì)精度確定的基礎(chǔ)。 橋梁施工測量，控制點(diǎn)點(diǎn)位精度必須達(dá)到或超過放樣所需的精度。由于控制點(diǎn)離墩臺(tái)位置較遠(yuǎn)（特別是水中墩），放樣又在有施工干擾時(shí)進(jìn)行，不大可能增加測量次數(shù)來提高精度。因此，控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣所引起的誤差來說，應(yīng)小到可以忽略不計(jì)的程度。 根據(jù)“使控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響”的原則，即要求控制點(diǎn)誤差影響僅占總誤差的十

27、分之一。就此對(duì)控制網(wǎng)的點(diǎn)位精度分析如下： 設(shè)M為放樣后所得的點(diǎn)位總誤差； 為控制點(diǎn)誤差所引起的點(diǎn)位誤差； 為放樣過程中所產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差； 則M= 將上式展開為級(jí)數(shù)，并略去高次項(xiàng)，得 使控制點(diǎn)本身誤差影響僅占總誤差的10%，上式括號(hào)中第二項(xiàng)應(yīng)為0.1，即可得出： =0.2 兩式聯(lián)立求解，即得： 由以上公式可知，當(dāng)控制點(diǎn)所引起的誤差為總誤差的0.4倍時(shí)它使放樣點(diǎn)的總誤差僅增加10%，這一影響可忽略不計(jì)。因此在確定了所需放樣點(diǎn)的的總誤差后，就可以用(4)式來確定所需施工控制網(wǎng)的精度。 由此可見，當(dāng)控制點(diǎn)誤差所引起的放樣誤差為總誤差的0.4倍時(shí)，則控制點(diǎn)誤差對(duì)放樣點(diǎn)位不發(fā)生顯著影響（

28、僅使總誤差增加1/10）。 同理可求知：。 由以上公式可知，當(dāng)控制點(diǎn)所引起的誤差為總誤差的0.4倍時(shí)它使放樣點(diǎn)的總誤差僅增加10%，這一影響可忽略不計(jì)。因此在確定了所需放樣點(diǎn)的的總誤差后，就可以用(4)式來確定所需施工控制網(wǎng)的精度。 現(xiàn)在，我們以規(guī)范規(guī)定的橋墩中心誤差為20mm作為確定施工控制網(wǎng)的精度。根據(jù)(4)式有： M1 ≈ 0.4M = 0.4×20mm = 8mm 按此計(jì)算，對(duì)于1400米長的橋梁，三角網(wǎng)沿橋梁軸線方向的基線精度為8mm/1400m= 1 / 175000。＜0.9M=±18mm。 當(dāng)然，確定橋梁施工控制網(wǎng)的精度還很多，比如按拼裝誤差來確定。為安全起見，可通

29、過對(duì)比取其中精度較高的一種作為控制網(wǎng)的精度要求。在鋼梁架設(shè)過程中，它的最后長度誤差來源于桿件加工裝配時(shí)的誤差和安裝支座的誤差。 鋼桁梁節(jié)間長度制造容許誤差為±2mm；兩節(jié)間拼裝孔距誤差為±0.5mm；每一節(jié)間的制造和拼裝誤差為 （一般取2 mm） 對(duì)n節(jié)間拼裝的一跨或一聯(lián)桁式鋼梁，長度誤差包括拼裝誤差 DL和支座安裝容許誤差 d（7mm） 。本橋由7個(gè)節(jié)間拼裝的桁式鋼梁構(gòu)成一跨或一聯(lián)。 長度拼裝誤差△L= 每跨（聯(lián)）鋼梁安裝后的容許誤差為： 長度拼裝誤差按規(guī)范取為:±L/5000 設(shè)有20跨，則全長極限誤差為：

30、 取1/2極限誤差為中誤差，則全橋軸線長的相對(duì)中誤差為： 在布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)應(yīng)對(duì)起算點(diǎn)復(fù)測，以檢查起算點(diǎn)的精度是否滿足要求。有兩種情形：1.滿足精度要求：在此情形下只需在起算點(diǎn)間加密。2.不滿足精度要求：則只能布置自由網(wǎng)，只使用一個(gè)起算點(diǎn)的坐標(biāo)和兩起算點(diǎn)確定的方向。 7 首級(jí)平面控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 7.1首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案一 在AUTOCAD中設(shè)計(jì)網(wǎng)型，為邊角網(wǎng)。兩個(gè)已知控制點(diǎn)：A,B,C,D及6個(gè)未知控制點(diǎn)： 1, 2, 3, 4, 5, 6。 把AUTOCAD所編輯控制網(wǎng)在控制測量優(yōu)化設(shè)計(jì)與平差軟件中打開時(shí)一直出現(xiàn)問題，所以直接在控制測量優(yōu)化設(shè)計(jì)與平差軟件中設(shè)計(jì)。 首先輸入已知點(diǎn)及

31、未知點(diǎn)坐標(biāo)，如圖7-1所示: 圖7-1 首級(jí)平面控制網(wǎng)設(shè)計(jì) 單擊“計(jì)算方案”由于全站儀萊卡TC1500及TC802的標(biāo)稱精度為：角±2.0″、測±（2mm+2ppm×D）。所以在設(shè)置計(jì)算方案的對(duì)話框中的測角中誤差應(yīng)設(shè)為2；測距定權(quán)公式中A=2，B=2。如圖7-2所示。 圖7-2 計(jì)算方案 在觀測數(shù)據(jù)的下拉欄中單擊“添加測站”，在A控制點(diǎn)上架站并輸入前視站點(diǎn)及后視站點(diǎn)，如圖7-3所示。 圖7-3 添加測站A圖 單擊“加站”，B,,C,D,1，2，3，4，5同理依次作為測站點(diǎn)，并輸入前視站點(diǎn)及后視站點(diǎn)。最終網(wǎng)型如圖7-4。單擊“計(jì)算”。可得到相關(guān)優(yōu)化數(shù)據(jù)。單擊“網(wǎng)形與精度統(tǒng)計(jì)”可得到網(wǎng)

32、形與精度統(tǒng)計(jì)表，其他的優(yōu)化數(shù)據(jù)同理可得。 圖7-4 最終平面控制網(wǎng)型 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖7-5 圖7-5 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖7-6 圖7-6 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表見圖7-7 圖7-7 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表 點(diǎn)位誤差表見圖7-8 圖7-8 點(diǎn)位誤差表 點(diǎn)間差表見圖7-9 圖7-9 點(diǎn)間差表 控制網(wǎng)圖見圖7-10 圖7-10 控制網(wǎng)圖 數(shù)據(jù)分析：由控制網(wǎng)的圖形可知，01—02為橋軸線。由優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表可知 表7-1 橋軸線精度表 測站 照準(zhǔn)點(diǎn) 方位角中 誤差(") 邊長中誤 差(mm)

33、邊長相對(duì) 中誤差 1 2 0.62 2.88 1/ 39萬 橋軸線邊長相對(duì)中誤差為：1/39萬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容許的全橋軸線長的相對(duì)中誤差：1 / 125000，最大平面點(diǎn)位（6點(diǎn)）中誤差為5.44mm小于控制點(diǎn)誤差所引起的容許點(diǎn)位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行一類設(shè)計(jì)（FOD圖形設(shè)計(jì)），是在觀測精度和坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)的位置---方案二；及二類設(shè)計(jì)（SOD）為觀測精度設(shè)計(jì)，是在網(wǎng)形與坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，改變觀測精度---方案三。 7.2首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案二 在測站數(shù)及測角，量邊精度等其他條件不變的情況下，改變1, 2, 3, 4, 5, 6未

34、知控制點(diǎn)的位置。改變各邊的邊長。如圖所示： 圖7-11 最終平面控制網(wǎng)型 同理點(diǎn)擊“計(jì)算”可得首級(jí)控制網(wǎng)的優(yōu)化數(shù)據(jù)。 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖7-12 圖7-12 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖7-13 圖7-13 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表見圖7-14 圖7-14 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表 點(diǎn)位誤差表見圖7-15 圖7-15 點(diǎn)位誤差表 點(diǎn)間差表見圖7-16 圖7-16 點(diǎn)間差表 控制網(wǎng)圖見圖7-17 圖7-17 控制網(wǎng)圖 數(shù)據(jù)分析：由控制網(wǎng)的圖形可知，01—02為橋軸線。由優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表可知 表7-2 橋軸線精度表

35、測站 照準(zhǔn)點(diǎn) 方位角中 誤差(") 邊長中誤 差(mm) 邊長相對(duì) 中誤差 1 2 0.57 2.77 1/ 39萬 橋軸線邊長相對(duì)中誤差為：1/39萬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容許的全橋軸線長的相對(duì)中誤差：1 / 125000，最大平面點(diǎn)位（6點(diǎn)）中誤差為5.28mm小于控制點(diǎn)誤差所引起的容許點(diǎn)位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行一類設(shè)計(jì)（FOD圖形設(shè)計(jì)），是在觀測精度和坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)的位置---方案二；及二類設(shè)計(jì)（SOD）為觀測精度設(shè)計(jì)，是在網(wǎng)形與坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，改變觀測精度---方案三。 7.3首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案三 方案三在方案二的

36、基礎(chǔ)上，減少了測3-2，5-2，1-4方向，使工作量減少。 如圖所示： 圖7-18 最終平面控制網(wǎng)型 同理點(diǎn)擊“計(jì)算”可得首級(jí)控制網(wǎng)的優(yōu)化數(shù)據(jù)。 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖7-19 圖7-19 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖7-20 圖7-20 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表見圖7-21 圖7-21 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表 點(diǎn)位誤差表見圖7-22 圖7-22 點(diǎn)位誤差表 點(diǎn)間差表見圖7-23 圖7-23點(diǎn)間差表 控制網(wǎng)圖見圖7-24 圖7-24 控制網(wǎng)圖 數(shù)據(jù)分析：由控制網(wǎng)的圖形可知，01—02為橋軸線。由優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表可知

37、 表7-3 橋軸線精度表 測站 照準(zhǔn)點(diǎn) 方位角中 誤差(") 邊長中誤 差(mm) 邊長相對(duì) 中誤差 1 2 0.66 3.00 1/ 36萬 橋軸線邊長相對(duì)中誤差為：1/36萬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于容許的全橋軸線長的相對(duì)中誤差：1 / 125000，最大平面點(diǎn)位（5點(diǎn)）中誤差為5.38mm小于控制點(diǎn)誤差所引起的容許點(diǎn)位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行一類設(shè)計(jì)（FOD圖形設(shè)計(jì)），是在觀測精度和坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，調(diào)整網(wǎng)點(diǎn)的位置---方案二；及二類設(shè)計(jì)（SOD）為觀測精度設(shè)計(jì)，是在網(wǎng)形與坐標(biāo)向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，改變觀測精度---方案三。 7.4三種方案比較

38、 以上三種方案均滿足施工控制網(wǎng)的要求，其中方案二的精度最高，方案三的精度最低。三個(gè)方案均符合精度要求。根據(jù)費(fèi)用準(zhǔn)則可選擇第三個(gè)方案，及滿足了橋梁施工控制網(wǎng)的精度要求，又減少了工作量，降低了費(fèi)用。使用第二個(gè)方案，在首級(jí)控制網(wǎng)中進(jìn)行插點(diǎn)，布設(shè)次級(jí)控制網(wǎng)。 8次級(jí)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 為了滿足施工中放樣每個(gè)橋墩的需要，在首級(jí)網(wǎng)下需要加設(shè)一定數(shù)量的插點(diǎn)或插網(wǎng)，構(gòu)第二級(jí)控制。由于放樣橋墩的精度要求較高，故第二級(jí)控制網(wǎng)的精度應(yīng)不低于首級(jí)網(wǎng) 次級(jí)控制網(wǎng)（插點(diǎn)或插網(wǎng)）可直接放樣橋墩，并布置在距橋墩較近的岸邊以便較好的交會(huì)圖形。 8.1次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案一 在AUTOCAD中設(shè)計(jì)網(wǎng)型，為邊角網(wǎng)。六個(gè)已知控

39、制點(diǎn)：1,2,3,4,5,6，六個(gè)已知控制點(diǎn)為首級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)。及八個(gè)未知控制點(diǎn)：G1，G2,G3,G4, G5，G6,G7, G8, 。在3點(diǎn)架站后視1點(diǎn)作為基準(zhǔn)方向，前視G1點(diǎn)。在G1點(diǎn)加站后視1點(diǎn)作為基準(zhǔn)方向，前視G2點(diǎn)在1點(diǎn)架站后視G2點(diǎn)作為基準(zhǔn)方向，前視G3點(diǎn)在5點(diǎn)架站后視G4點(diǎn)作為基準(zhǔn)方向，前視1點(diǎn)。 布設(shè)成一個(gè)附合導(dǎo)線，1點(diǎn)作為中間轉(zhuǎn)點(diǎn)。河對(duì)岸的次級(jí)附合導(dǎo)線同理。 在河的兩端布設(shè)加密控制點(diǎn)，以便在前方交會(huì)測設(shè)墩臺(tái)中心點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)使交會(huì)角接近。如圖8-1。 圖8-1 次級(jí)控制網(wǎng)型圖 由于放樣橋墩的精度要求較高，次級(jí)控制網(wǎng)的精度應(yīng)不低于首級(jí)網(wǎng)。次級(jí)控制網(wǎng)測量時(shí)進(jìn)行兩測回，測角中誤差

40、應(yīng)為=1.41。單擊“計(jì)算方案”所以在設(shè)置計(jì)算方案的對(duì)話框中的測角中誤差應(yīng)設(shè)為1.41；測距定權(quán)公式中A=2，B=2。 圖8-2 設(shè)計(jì)方案圖 同前，點(diǎn)擊“計(jì)算”可得次級(jí)控制網(wǎng)的優(yōu)化數(shù)據(jù)。 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖8-3 圖8-3 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖8-4 圖8-4 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表見圖8-5 圖8-5 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表 點(diǎn)位誤差表見圖8-6 圖8-6 點(diǎn)位誤差表 點(diǎn)間差表見圖8-7 圖8-7點(diǎn)間差表 控制網(wǎng)圖見圖8-8 圖8-8 控制網(wǎng)圖 數(shù)據(jù)分析： 最大點(diǎn)位誤差 (包括首級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差)。

41、最大平面點(diǎn)位（G2點(diǎn)）中誤差為小于控制點(diǎn)誤差所引起的容許點(diǎn)位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少未知控制點(diǎn)或減少測回?cái)?shù)。 8.2次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案二 在次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案一的基礎(chǔ)上，減少測回?cái)?shù)，變?yōu)橐粶y回。測角中誤差應(yīng)設(shè)置為。 圖8-9 設(shè)計(jì)方案圖 同前，點(diǎn)擊“計(jì)算”可得次級(jí)控制網(wǎng)的優(yōu)化數(shù)據(jù)。 點(diǎn)位誤差表見圖8-10 圖8-10 點(diǎn)位誤差表 數(shù)據(jù)分析： 最大點(diǎn)位誤差 (包括首級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差)。最大平面點(diǎn)位（G2點(diǎn)）中誤差為小于控制點(diǎn)誤差所引起的容許點(diǎn)位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少未知控制點(diǎn)或減少測回?cái)?shù)。 8.3次級(jí)控制網(wǎng)布

42、設(shè)方案三 在次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案一的基礎(chǔ)上，減少加密控制點(diǎn)個(gè)數(shù)。由八個(gè)加密控制點(diǎn)減為四個(gè)。 控制網(wǎng)設(shè)計(jì)圖如圖8-11。 圖8-11 次級(jí)控制網(wǎng)設(shè)計(jì)方案圖 同前，點(diǎn)擊“計(jì)算”可得次級(jí)控制網(wǎng)的優(yōu)化數(shù)據(jù)。 點(diǎn)位誤差表見圖8-12 圖8-12 點(diǎn)位誤差表 數(shù)據(jù)分析： 最大點(diǎn)位誤差 (包括首級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差)。最大平面點(diǎn)位（G2點(diǎn)）中誤差為小于控制點(diǎn)誤差所引起的容許點(diǎn)位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少未知控制點(diǎn)或減少測回?cái)?shù)。 8.4三種方案比較 以上三種方案均滿足施工控制網(wǎng)的要求，三種方案加密控制網(wǎng)點(diǎn)位誤差基本相同。其中方案3的精度最高，且工作量較少。

43、9 高程控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì) 高程控制網(wǎng)作用：統(tǒng)一本橋高程基準(zhǔn)面；在橋址附近設(shè)立基本高程控制點(diǎn)和施工高程控制點(diǎn)，以滿足施工中高程放樣和監(jiān)測橋梁墩臺(tái)垂直變形的需要。 建立高程控制網(wǎng)方法： 水準(zhǔn)測量，三角高程測量，GPS水準(zhǔn)測量。 注：1.各水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)沿橋軸線兩側(cè)以400m左右的間距均勻布設(shè)，并構(gòu)成連續(xù)水準(zhǔn)環(huán)。水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)與相鄰的線路水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測，以保證橋梁與相鄰線路在高程位置上的正確銜接。 2.從河的一岸測到另一岸時(shí)，由于過河距離較長，用水準(zhǔn)儀在水準(zhǔn)尺上讀數(shù)困難，而且前、后視距相差懸殊，水準(zhǔn)儀誤差(視準(zhǔn)軸不平行于水準(zhǔn)管軸)、地球曲率及大氣折光的影響都會(huì)增加。此時(shí)，可以采用過河水準(zhǔn)測量的方法或光電測距三角高

44、程測量方法。（3）為了更好地消除儀器角的誤差影響和折光影響，最好用兩架同型號(hào)的儀器在兩岸同時(shí)進(jìn)行觀測。 傳統(tǒng)跨河方法的場地一般布設(shè)成平行四邊形、等腰梯形或大地四邊形，GPS跨河法的應(yīng)布設(shè)為直線型 跨河場地的布設(shè)中需要充分考慮有利于減弱大氣折光、電磁場及其他障礙物對(duì)測量精度的影響，并主要到不同方法對(duì)選點(diǎn)的特殊要求。 1）應(yīng)盡量避免順光、逆光觀測，選擇背景開闊、亮度適中、周圍無發(fā)熱源的地方設(shè)置立尺點(diǎn)。 2）必須保證觀測視線距離水面及其他地面障礙物的高度，盡可能選在地勢(shì)較高處進(jìn)行跨河測量。 3）應(yīng)選擇土質(zhì)堅(jiān)固的地面或基礎(chǔ)穩(wěn)定的水泥地設(shè)置儀器和標(biāo)尺，保證觀測期間儀器和標(biāo)尺的穩(wěn)定性。立尺點(diǎn)標(biāo)志

45、須穩(wěn)固可靠，當(dāng)儀器安置在土質(zhì)地面時(shí)，應(yīng) 加設(shè)儀器腳樁。 4）橋梁工程跨河水準(zhǔn)測量應(yīng)采用雙線觀測，并通過岸上水準(zhǔn)聯(lián)測形成跨河水準(zhǔn)閉合環(huán)，以確?？绾铀疁?zhǔn)測量成果的精度及可靠性。 9.1觀測與計(jì)算 跨河水準(zhǔn)觀測作業(yè)前應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行覘牌或標(biāo)燈的設(shè)計(jì)制作、儀器檢校，觀測過程中必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，采取有效措施，如選擇有利觀測時(shí)間、兩岸遠(yuǎn)標(biāo)尺同步觀測(必須嚴(yán)格執(zhí)行)、儀器標(biāo)尺正確安置、覘牌準(zhǔn)確對(duì)位并無滑移、盡可能地縮短一測回觀測時(shí)間等等，以提高測量精度。觀測成果應(yīng)按規(guī)定要求進(jìn)行限差驗(yàn)算和成果取舍，并評(píng)定測量精度。 當(dāng)跨越障礙的距離很大（500m以上甚至1～2km）時(shí)，光學(xué)測微器法的照準(zhǔn)和讀數(shù)精

46、度就會(huì)受到限制，在這種情況下，必須采用其他方法來解決向?qū)Π端疁?zhǔn)標(biāo)尺的照準(zhǔn)和讀數(shù)問題。目前所采用的是“傾斜螺旋法”。 圖9-2 圖9-3 所謂傾斜螺旋法，就是用水準(zhǔn)儀的傾斜螺旋使視線傾斜地照準(zhǔn)對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺（一般叫遠(yuǎn)尺）上特制覘板的標(biāo)志線（用于傾斜螺旋法的覘板上有4條標(biāo)志線），利用視線的傾角和標(biāo)志線之間的已知距離來間接求出水平視線在對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺上的精確讀數(shù)。視線的傾角可用傾斜螺旋分劃鼓的轉(zhuǎn)動(dòng)格數(shù)（指傾斜螺旋有分劃鼓的儀器，如N3精密水準(zhǔn)儀）或用水準(zhǔn)器氣泡偏離中央位置的格數(shù)（指水準(zhǔn)器管面上有分劃的儀器，如Ni 004精密水準(zhǔn)儀）來確定。 用于傾斜

47、螺旋法的覘板，一般有4條標(biāo)志線或兩條標(biāo)志線，覘板中央也有小窗口和覘板指標(biāo)線，借覘板指標(biāo)線可以讀取水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)，如圖2、圖3所示。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)儀器距水準(zhǔn)標(biāo)尺為25m時(shí)，水準(zhǔn)尺分劃線寬以取1mm為宜。仿此，如果跨河寬度為，則覘板標(biāo)志線的寬度 （9-1） 覘板上、下相距最遠(yuǎn)的兩條標(biāo)志線，也就是標(biāo)志線1、4的中線之間的距離，以傾斜螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)一周的范圍（對(duì)N3水準(zhǔn)儀而言約為100")或不大于氣泡由水準(zhǔn)管一端移至另一端的范圍（對(duì)Ni 004水準(zhǔn)儀而言約為110")為準(zhǔn)，一般取80"左右，故 （9-2） 式

48、中，為跨河距離。在圖5-28中，覘板的2、3標(biāo)志線可適當(dāng)?shù)膶?duì)稱安排。覘板的寬度一般取/5，跨河距離以m為單位，覘板寬度的單位為mm。 傾斜螺旋法的基本原理是：通過觀測對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺上覘板的4條標(biāo)志線，并根據(jù)傾斜螺旋的分劃值來確定標(biāo)志線之間所張的夾角，然后通過計(jì)算的方法求得相當(dāng)于水平視線在對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)，而本岸水平視線在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)可用一般的方法讀取。 設(shè)在本岸水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)為，對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺上相當(dāng)于水平視線的讀數(shù)為，則兩岸立尺點(diǎn)間的高差為（-）。 為了求得值，在遠(yuǎn)尺上安置覘板，以便對(duì)岸儀器照準(zhǔn)，如圖9-2所示。 圖9-4 圖4中：為覘板標(biāo)志線1、4間的距離；為覘板標(biāo)志線2、

49、3間的距離；為水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)至覘板標(biāo)志線1的距離；為水準(zhǔn)標(biāo)尺零點(diǎn)至覘板標(biāo)志線2的距離；為標(biāo)志線1至儀器水平視線的距離；為標(biāo)志線2至儀器水平視線的距離。 、、、為儀器照準(zhǔn)標(biāo)志線1、2、3、4的方向線與水平視線的夾角。這些夾角的值根據(jù)儀器照準(zhǔn)標(biāo)志線1、2、3、4時(shí)傾斜螺旋讀數(shù)與視線水平時(shí)傾斜螺旋讀數(shù)之差（格數(shù)），乘以傾斜螺旋分劃鼓的分劃值而求得。圖中為儀器至對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺的距離。 由于、、、都是小角，所以按圖4可寫出下列關(guān)系式 由上兩式可得 （9-3） 同理，可得 （9-4） 又知

50、 （9-5） 則取其平均數(shù)即為儀器水平視線在對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)，即 （9-6） 值求出后，即可按一般方法計(jì)算兩岸立尺點(diǎn)間的高差。設(shè)在本岸水準(zhǔn)標(biāo)尺（近尺）上讀數(shù)為，則高差為 （9-7） 、，可在測前用一級(jí)線紋米尺精確測定； 和是由覘板指標(biāo)線在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)減去覘板標(biāo)志線1、2的中線至覘板指標(biāo)線的間距求得。 一測回的觀測工作和觀測程序如下： （1）觀測近尺，直接照準(zhǔn)水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃，用光學(xué)測微器讀數(shù)。進(jìn)行兩次照準(zhǔn)并讀數(shù)。 （2）觀測遠(yuǎn)尺，先轉(zhuǎn)動(dòng)光學(xué)測微器，使平

51、行玻璃板置于垂直位置，并在觀測過程中保持不動(dòng)。旋轉(zhuǎn)傾斜螺旋，由覘板最低的標(biāo)志線開始，從下至上用楔形絲依次精確照準(zhǔn)標(biāo)志線1、2、3、4，并分別讀取傾斜螺旋分劃鼓讀數(shù)（對(duì)于Ni 004水準(zhǔn)儀，讀取水準(zhǔn)氣泡兩端的讀數(shù)），稱為往測；然后，從上至下依相反次序用楔形絲照準(zhǔn)標(biāo)志線4、3、2、1，同樣分別讀取傾斜螺旋分劃鼓讀數(shù)，稱為返測。必須指出，在往、返測照準(zhǔn)4條標(biāo)志線中間（往測時(shí)，照準(zhǔn)標(biāo)志線1、2之后；返測時(shí)，照準(zhǔn)標(biāo)志線4、3之后），還要旋轉(zhuǎn)傾斜螺旋，使符合水準(zhǔn)氣泡精確符合兩次（往、返測各兩次）并進(jìn)行傾斜螺旋讀數(shù)，此讀數(shù)就是當(dāng)視線水平時(shí)傾斜螺旋分劃鼓的讀數(shù)。 由往、返測合為一組觀測，觀測的組數(shù)隨跨河視線

52、長度和水準(zhǔn)測量的等級(jí)不同而異。各組的觀測方法相同。 由（1）、（2）的觀測組成上半測回。 （3）上半測回結(jié)束后，立即搬遷水準(zhǔn)標(biāo)尺和水準(zhǔn)儀至對(duì)岸進(jìn)行下半測回觀測。此時(shí)，觀測本岸與對(duì)岸水準(zhǔn)標(biāo)尺的次序與上半測回相反，觀測方法與上半測回相同。由上、下半測回組成一個(gè)測回。 從前面所述的觀測方法知道，近尺的讀數(shù)是用光學(xué)測微器測定，而照準(zhǔn)遠(yuǎn)尺的覘板標(biāo)志線時(shí)，只是在傾斜螺旋分劃鼓上進(jìn)行讀數(shù)，最后通過計(jì)算得到相當(dāng)于視線水平時(shí)在水準(zhǔn)標(biāo)尺上的讀數(shù)，并沒有使用光學(xué)測微器。因此，必須在遠(yuǎn)尺讀數(shù)中預(yù)先加上平行玻璃板在垂直位置時(shí)的光學(xué)測微器讀數(shù)（對(duì)于N3為= 5mm），然后與近尺讀數(shù)相減得到近、遠(yuǎn)尺立尺點(diǎn)的高差，即

53、 在岸時(shí)，由（-）所得的是立尺點(diǎn)對(duì)于立尺點(diǎn)的高差；在岸時(shí)由（-）所得的是立尺點(diǎn)對(duì)于立尺點(diǎn)的高差。它們的正負(fù)號(hào)相反，所以一測回的高差中數(shù)為 用兩臺(tái)儀器在兩岸同時(shí)觀測的兩個(gè)結(jié)果，稱為一個(gè)“雙測回”的觀測成果，雙測回的高差觀測值H是取兩臺(tái)儀器所得高差的中數(shù)，即 取全部雙測回的高差中數(shù)，就是最后的高差觀測值。 9.2 高程控制網(wǎng)必要精度確定 工程上對(duì)方樣橋墩頂面高程的要求是：放樣兩相鄰橋墩頂面設(shè)計(jì)高程時(shí)高差的誤差不大于厘米，現(xiàn)已厘米作為橋梁工程高程放樣的精度要求來推算施工高程控制網(wǎng)的必要精度。 設(shè)M為高程放樣點(diǎn)放樣后高程的總誤差，其中為控制點(diǎn)高程誤差引起的放樣點(diǎn)高程誤差，為放樣過程中產(chǎn)生的誤

54、差引起的放樣點(diǎn)高程誤差，則有： M== 很顯然，將上式的二次項(xiàng)展開略去高次項(xiàng)，則有， M=（1+） 若使上式中=0.1，即控制點(diǎn)高程誤差的影響僅占放樣高程總誤差的10%，則有 得 =0.4M 可以確定高程控制網(wǎng)中最弱水準(zhǔn)點(diǎn)的高程誤差應(yīng)小于0.4*厘米=毫米，取兩倍中誤差為準(zhǔn)許誤差，則最弱點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)小于毫米。。 9.3高程控制網(wǎng)布設(shè)方案一 高程控制網(wǎng)網(wǎng)型圖如圖9-5。 圖9-5 高程控制網(wǎng)型圖 單擊“計(jì)算方案”所以在設(shè)置計(jì)算方案的對(duì)話框中的單位權(quán)中誤差應(yīng)設(shè)為2；測距定權(quán)公式中A=2，B=2。 圖9-6 設(shè)計(jì)方案圖 同

55、前，點(diǎn)擊“計(jì)算”可得高程控制網(wǎng)的優(yōu)化數(shù)據(jù)。 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖9-7 圖9-7 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖9-8 圖9-8 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表 點(diǎn)位誤差表見圖9-9 圖9-9 點(diǎn)位誤差表 點(diǎn)間差表見圖9-10 圖9-10點(diǎn)間差表 數(shù)據(jù)分析：由控制網(wǎng)的圖形可知，由優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表可知 最大高程中誤差 mm 2.18 點(diǎn)名：6 小于規(guī)范的要求最弱點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)（mm）。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少水準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 9.4高程控制網(wǎng)布設(shè)方案二 在次級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)方案一的基礎(chǔ)上，減少水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)(由20減為14)，網(wǎng)型如圖9-1

56、1。測角中誤差應(yīng)設(shè)置為。以下為控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。 圖9-11 網(wǎng)型設(shè)計(jì)圖 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表見圖9-12 圖9-12 網(wǎng)型及精度統(tǒng)計(jì)表 點(diǎn)位誤差表見圖9-13 圖9-13 點(diǎn)位誤差表 點(diǎn)間差表見圖9-14 圖9-14點(diǎn)間差表 數(shù)據(jù)分析：由控制網(wǎng)的圖形可知，由優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬數(shù)據(jù)精度表可知 最大高程中誤差 mm 1.93 點(diǎn)名：6 小于規(guī)范的要求最弱點(diǎn)的高程中誤差應(yīng)（mm）。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少水準(zhǔn)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。 9.5 精度對(duì)比 以上兩種方案均滿足施工控制網(wǎng)的要求，兩種方案加密控制網(wǎng)點(diǎn)位誤差基本相同。其中方案2的精度相對(duì)高點(diǎn)。且方案2減少了水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)，

57、減少了工作量并降低了費(fèi)用。故選用第2個(gè)方案。 10橋墩放樣方案 10.1橋墩放樣必要精度 10.1.1平面放樣精度 設(shè)M為平面放樣點(diǎn)放樣后點(diǎn)位總誤差，其中為控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差引起的放樣點(diǎn)點(diǎn)位誤差，為放樣過程中產(chǎn)生的誤差引起的放樣點(diǎn)點(diǎn)位誤差，則有： M== 很顯然，將上式的二次項(xiàng)展開略去高次項(xiàng)，則有， M=（1+） 若使上式中=0.1，即控制點(diǎn)點(diǎn)位誤差的影響僅占放樣點(diǎn)位程總誤差的10%，則有 得 =0.9M 一般規(guī)定，橋墩中心放樣的點(diǎn)位誤差為20mm，即M=20mm 則 =0.9M=18mm 由上可知，橋墩放樣過程產(chǎn)生的點(diǎn)位誤差小于等于18mm 10.1.

58、2高程放樣必要精度 設(shè)M為高程放樣點(diǎn)放樣后高程的總誤差，其中為控制點(diǎn)高程誤差引起的放樣點(diǎn)高程誤差，為放樣過程中產(chǎn)生的誤差引起的放樣點(diǎn)高程誤差，則有： M== 很顯然，將上式的二次項(xiàng)展開略去高次項(xiàng)，則有， M=（1+） 若使上式中=0.1，即控制點(diǎn)高程誤差的影響僅占放樣高程總誤差的10%，則有 得 =0.4M 則 =0.9*cm=mm 橋墩放樣過程產(chǎn)生的橋墩中心高程誤差小于等于18mm 10.2 橋墩中心放樣方法 直線橋的墩，臺(tái)中心都位于橋軸線的方向上。已知墩、臺(tái)中心的設(shè)計(jì)里程及橋軸線起點(diǎn)的里程，相鄰兩點(diǎn)的里程相減即可求得它們之間的距離。測設(shè)墩、臺(tái)中

59、心的位置的方法：直接測距法或交會(huì)法。 （1）直接測距法：在橋軸線起點(diǎn)或終點(diǎn)架設(shè)儀器，并照準(zhǔn)另一個(gè)端點(diǎn)。在橋軸線方向上設(shè)置反光鏡，并前后移動(dòng)，直至測出的距離與設(shè)計(jì)距離相符，則該點(diǎn)即為要測設(shè)的墩、臺(tái)中心位置。為了減少移動(dòng)反光鏡的次數(shù)，在測出的距離與設(shè)計(jì)距離相差不多時(shí)，可用小鋼尺測出其差數(shù)，以定出墩、臺(tái)中心的位置。 （2）角度交會(huì)法 當(dāng)橋墩位于水中，無法直接丈量距離及安置反光鏡時(shí)，則采用角度交會(huì)法。坐標(biāo)系:如圖10-1所示，C、A、D為控制網(wǎng)的三角點(diǎn)，且A為橋軸線的端點(diǎn)，E為墩中心設(shè)計(jì)位置。C、A、D各控制點(diǎn)坐標(biāo)已知，若墩心E的坐標(biāo)與之不在同一坐標(biāo)系，可將其進(jìn)行改算至統(tǒng)一

60、坐標(biāo)系中。計(jì)算測設(shè)數(shù)據(jù)：利用坐標(biāo)反算公式可推導(dǎo)出交會(huì)角α、β。 圖10-1坐標(biāo)系示意圖 10.3橋墩中心放樣方案一 以次級(jí)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的第一方案的加密控制點(diǎn)進(jìn)行墩臺(tái)放樣。 01,02,03,04,05,06；G1,G2G8為放樣控制點(diǎn)。 T1T6（假設(shè)為6個(gè)）為放樣的橋墩中心。如圖10-2所示。 圖10-2 橋墩放樣設(shè)計(jì)圖 圖10-3 設(shè)計(jì)方案圖 數(shù)據(jù)輸入見圖10-4 圖10-4 數(shù)據(jù)輸入圖 觀測網(wǎng)型如圖10-5 圖10-5 觀測網(wǎng)型圖 網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)見圖10-6 圖10-6 網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)圖 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖10-7 圖10-7 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成

61、果表圖 點(diǎn)位誤差見圖10-8 圖10-8 點(diǎn)位誤差圖 點(diǎn)間誤差見圖10-9 圖10-9 點(diǎn)間誤差圖 控制網(wǎng)圖見圖10-10 圖10-10 控制網(wǎng)圖 數(shù)據(jù)分析： =13.7307mm(包括首級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差及次級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差)。墩臺(tái)放樣的容許點(diǎn)位誤差18mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少未知控制點(diǎn)。 10.4橋墩中心放樣方案二 觀測網(wǎng)型如圖10-11 圖10-11 觀測網(wǎng)型圖 網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)見圖10-12 圖10-12 網(wǎng)型與精度設(shè)計(jì)圖 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表見圖10-13 圖10-13 優(yōu)化設(shè)計(jì)模擬控制點(diǎn)成果表圖 點(diǎn)位誤差見圖10-14 圖10-14 點(diǎn)位誤差圖 點(diǎn)間誤差見圖10-15 圖10-15 點(diǎn)間誤差圖 控制網(wǎng)圖見圖10-16 圖10-16 控制網(wǎng)圖 數(shù)據(jù)分析： =17.1283mm(包括首級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差及次級(jí)控制點(diǎn)的點(diǎn)位誤差)。墩臺(tái)放樣的容許點(diǎn)位誤差18mm。在滿足精度要求的情況下可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì):減少未知控制點(diǎn)。 10.5精度對(duì)比 以上兩種方案均滿足墩臺(tái)放樣的要求，兩種方案墩臺(tái)放樣的點(diǎn)位誤差基本相同。其中方案1的精度相對(duì)高點(diǎn)。方案2減少了架站數(shù)，減少了工作量并降低了費(fèi)用。但橋墩中心放樣誤差大，為保持放樣精度，應(yīng)選用方案1。 11課程設(shè)計(jì)總結(jié)