中國礦業(yè)大學 工程測量課程設計

1、【精品文檔】如有侵權，請聯(lián)系網站刪除，僅供學習與交流中國礦業(yè)大學 工程測量課程設計.精品文檔.中國礦業(yè)大學成績：工程測量學課程設計學號： 姓名： 班級： 指導教師： 學院： 環(huán)境與測繪學院 2013年 7 月 21日目錄1 課程設計目的與背景12 工程概況12.1大橋概況12.2已有測繪成果23 相關作業(yè)依據與要求23.1相關測量規(guī)范23.2等級、精度要求24 橋梁施工控制網的布設方案44.1橋梁施工控制網布設的一般方法54.2 橋梁施工控制網布設的特殊要求54.3 橋梁施工控制網布設方法的分析與選擇65 橋梁施工控制網的優(yōu)化設計75.1橋梁施工平面控制網的基本要求75.2工程控制網的優(yōu)化設計

2、的任務75.3橋梁施工控制網的數(shù)據采集與處理85.4優(yōu)化設計軟件的介紹及處理的過程86 橋軸線必要精度97 首級平面控制網優(yōu)化設計107.1首級控制網布設方案一107.2首級控制網布設方案二167.3首級控制網布設方案三207.4三種方案比較248次級控制網優(yōu)化設計248.1次級控制網布設方案一248.2次級控制網布設方案二288.3次級控制網布設方案三298.4三種方案比較309 高程控制網優(yōu)化設計309.1觀測與計算319.2 高程控制網必要精度確定349.3高程控制網布設方案一349.4高程控制網布設方案二389.5 精度對比4010橋墩放樣方案4010.1橋墩放樣必要精度4010.1.

3、1平面放樣精度4010.1.2高程放樣必要精度4010.2 橋墩中心放樣方法4110.3橋墩中心放樣方案一4110.4橋墩中心放樣方案二4510.5精度對比4811課程設計總結481 課程設計目的與背景在橋梁工程施工階段，測量工作的任務是直接為施工服務。測量放樣的前提除了要有內業(yè)計算資料外，還要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。進行工程測量課程設計，目的在于鞏固和深化課堂教學內容

4、，培養(yǎng)學生實際動手操作能力和分析問題解決問題能力。通過工程測量實習，使學生進一步加強對工程測量內容的理解，掌握工程控制網設計及精度估算、線路工程測量及建筑物控制網建立的方法；根據具體的工程要求，能編寫出測量技術方案。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,結構形式為(30+5×40+30)m普通鋼筋混凝土雙懸臂加掛梁結構。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點各兩個；（3）橋兩岸有國家三角測量控制點各兩個（可滿足橋梁控制及施工

5、測量要求）。表2-1 橋梁兩側控制點坐標 （單位：米）點號XYZA19552.54489490.90730.116B20469.54489735.91940.226C19610.27886863.09935.278D21281.80186679.39543.1783 相關作業(yè)依據與要求3.1相關測量規(guī)范1.工程測量規(guī)范（GB500262007）2.公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ041-2000）3.公路工程質量檢驗評定標準（JTJ071-9）4.國家一二等水準測量規(guī)范(GB12897-91)5.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.

6、DZS2自動安平水準儀使用說明書（北京博飛）8.Leica TC1500用戶手冊(瑞士徠卡)3.2等級、精度要求橋梁施工平面控制網的建立，應符合下列規(guī)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。表3-1平面控制測量等級 等 級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、導線20005000m特大橋40006000m特長隧道四等三角、導線100

7、02000m特大橋20004000m特長隧道一級小三角、導線高速公路、一級公路5001000m特大橋10002000m中長隧道二級小三角、導線二級及二級以下公路500m大中橋1000m隧道三級導線三級及三級以下公路表3-2橋梁施工控制網等級的選擇橋長L(m)跨越的寬度l（m）平面控制網的等級高程控制網的等級L>5000l>1000二等或三等二等2000L5000500l500三等或四等三等500<L<2000200<l<500四等或一級四等L500l200一級四等或五等注：1 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。表3-3水準

8、測量的主要技術要求等級每千米高差中誤差（mm）路線長度（km）水準儀型號水準尺觀測次數(shù)往返較差、附合或環(huán)線閉合差與已知點聯(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¯L三等650DS1因瓦往返各一次往一次12¯L4¯nDS3雙面往返各一次四等1016DS3雙面往返各一次往一次20¯L6¯n五等15-DS3雙面往返各一次往一次30¯L-注：1.成帶節(jié)點的水準網時，節(jié)點之間或節(jié)點與已知點之間的路線長度，不應大于表中規(guī)定的0.7倍。2.L為往返段附合或閉合環(huán)的水準路線長度，km。n為測站數(shù)。表3-4主要測量

9、儀器表序號名稱制造單位規(guī)格型號標稱精度單位數(shù)量1全站儀萊卡TC1500及TC802測角±2.0、測距（2mm+2ppm×D）。套13水準儀蘇州DSZ2自動安平水準儀往返1km誤差為1.5。臺1徠卡NA728自動安平水準儀往返1km誤差為1.5。臺4銦鋼尺蘇州及徠卡2m把25塔尺南方測繪5m把27對講機MOTOROLAGP88s臺5及與全站儀配套的對點器、反射鏡。4 橋梁施工控制網的布設方案橋梁施工平面控制網的圖形常見的有圖1 所示的四種, 其中12 為橋軸線。圖1( a) 為菱形網, 適合江中有島時采用；圖1( b) 、( c) 為雙三角形網和單大地四邊形網, 主要用于大、

10、中橋的控制；圖1(d)(e)為大地四邊形加三角形網和雙大地四邊形網, 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遠大于兩岸的地面標高。因此，主橋面兩端的引橋常長達數(shù)百米或數(shù)公里。從主橋和引橋放樣的一體化考慮，以上網形不滿足于施工控制的需求，擬應在橋軸線兩端延長線上選兩點構成圖f所示網形。該控制網基本滿足工程施工放樣的需要，而且結構強度好，點位精度均勻，可靠性大，便于放樣墩臺中心及橋梁上部構件，有利于提高控制點精度和放樣精度，也能對所達到的橋軸線橫向精度作出切合實際的評定。4.1橋梁施工控制網布設的一般方法橋梁施工的主要任務之一就是正確

11、測設出橋墩、橋臺的位置，而橋軸線長度又是設計與測設墩臺位置的依據，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、臺中心的位置。只需要保證相鄰橋墩、臺的距離滿足設計梁架的要求即可，橋軸線總長度的精度并不是決定性的因素。在深水河道上，兩橋臺間的距離無法直接丈量，橋梁墩、臺中心的位置需用交會法進行測設。橋軸線長度的誤差就直接影響橋墩、臺的定位精度。為了便于橋梁的架設，根據每座橋梁設計的具體情況，應在測量以前予估橋軸線的需要精度，以便合理地擬定測量方法和規(guī)定各項測量的限差。施工階段測定橋軸線的長度，其精度要求比勘測階段高，相應的測量方法也有

12、差異。通常采用的方法有：全站儀法、三角網法、邊角網法、丈量法等。隨著測量儀器的發(fā)展，全站儀法、邊角網法已經成為主要的方法。在橋梁邊角網中，不一定觀測所有的角度( 或方向) 及邊長?？梢栽跍y角網的基礎上按需要加測若干條邊長；或者在測邊網的基礎上加測若干個角度(或方向)。為了充分發(fā)揮測角有利于控制方向(或角度)誤差即橫向誤差；測邊有利于控制尺度誤差即縱向誤差的優(yōu)點，大多數(shù)橋梁控制網都宜采用邊角網法進行平面控制。4.2 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及一般工程控制網的基本要求以外，還需注意以下幾點：( 1) 為了使控制網與橋軸線聯(lián)系起來，應在河流兩岸的橋軸線上各設立

13、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不應太遠，以方便橋墩臺的測設及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。( 2) 橋梁三角網的邊長與河寬有關，一般在0.51.5倍河寬范圍內變動。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?shù)匦螚l件許可時，應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

14、，宜在基線上多設幾個節(jié)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。( 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(shù)及讀數(shù)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，由于工期較長，為了保證

15、在施工過程中尺長標準的統(tǒng)一，一般都應在施工現(xiàn)場建立比尺長，以便于及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(fā)生。因此，在橋梁控制網布網時，必須充分考慮這些特殊要求。4.3 橋梁施工控制網布設方法的分析與選擇目前大型橋梁施工控制網的建立方法主要有兩種：一種是傳統(tǒng)的三角網的方法，另一種是利用GPS技術建立。這兩種方法在許多大型工程項目中都得到了成功的應用，但各有特色。傳統(tǒng)的三角網建網方法有許多優(yōu)越性，如：觀測

16、量直觀可靠，數(shù)據處理方法簡單，有一整套成熟的建網技術和觀測程序，測量精度比較容易控制，工程經驗也較多等等。但該方法作業(yè)速度比較慢、測量的周期相對較長，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)三角網的致命弱點，尤其在當前的市場經濟條件下，工程項目周期都比較緊張，留給測量作業(yè)的時間更是少之又少，外業(yè)測量時間相當緊迫，并且大型橋梁施工控制網都是長距離跨江或跨河，對氣象條件要求較高，每天可觀測的時間又有限，因此客觀上在精度能夠滿足需要的情況下應該盡量避免使用該方法。利用GPS技術建立控制網，恰恰彌補了常規(guī)傳統(tǒng)三角網方法建網的不

17、足，在減輕勞動強度、優(yōu)化設計控制網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，并且可以在較短時間內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、外業(yè)緊密結合，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技術建立測量控制網，比如在衛(wèi)星接受信號較弱的工程或對控制網點位精度有特殊要求的工程就難以采用。5 橋梁施工控制網的優(yōu)化設計5.1橋梁施工平面控制網的基本要求對橋梁施工平面控制網的基本要求是:1、精確性；2、可靠性；3、經濟性；4、可檢測性。根據這些基本要求, 通常把施工平面控制網的優(yōu)化設計分成四類設計, 稱為零, 一、二、三類設計。四類設計是

18、根據參數(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)學模型為v=AX+L ; PLL=QLL-1=DLL-1m02ATPLLAX+ATPLLL=0 ; X=-(ATPLLA)-1ATPLLL=QxxATPLLLDxx=m02Qxx=m02(ATPLLA)-1上式中與精度估算有關的參數(shù)為A、PLL(或QLL)、Qxx（或Dxx）,A 為圖形矩陣, 決定于設計網形。PLL為觀測值的權矩陣, 決定于觀測綱要。Qxx為未知數(shù)的協(xié)因數(shù)陣, 如果把Qxx作為已知參數(shù), 則Qxx（或Dxx）稱為準則矩陣Cxx, 即控制網所預定的全面的精度要求, 一般情況下對控制網的精度要求

19、僅限于準則矩陣中的主要元素, 稱為純量精度標準, 這些標準有:A標準-以Qxx的跡為最小:D標準一以Qxx的行列式值為最??；E標準一以Qxx的最大特征值max為最小。設計階段的劃分見表7-1。 表7-1工程控制網優(yōu)化設計的分類字典分 類固定參數(shù)待定參數(shù)含 義零類設計（ZOD） A,PQxx基準設計一類設計（FOD） P,QxxA圖形設計二類設計（SOD） A,QxxP觀測精度設計三類設計（THOD）Qxx，部分A和P部分A和P已有網的改進表中Qxx為高斯馬爾可夫模型（L,Ax，02p-1）中坐標向量的協(xié)因數(shù)陣零類設計（ZOD）為基準設計，是在網形與觀測精度一定的情況下，坐標系和基準（已知點、已

20、知方位角）的選取和確定問題。坐標向量協(xié)因數(shù)陣與網的基準有關。5.2工程控制網的優(yōu)化設計的任務網的優(yōu)化設計是一個迭代求解過程，它包括以下內容：（1）提出設計任務；（2）制定設計方案；（3）進行方案評價；（4）進行方案優(yōu)化。設計任務由測量人員與應用單位共同擬訂。通常是后者提出要求，測量人員將這些要求具體化。每一個優(yōu)化任務指標都必須表示為數(shù)值上的要求。例如對于控制大面積的測圖控制網，需提出單位面積上應布設的控制點點數(shù)和最弱點，最弱邊的精度；而對于施工控制網和變形監(jiān)測網，通常要求在某些方向上具有較高的精度，而點的分布則需根據工程要求和地質、通視等條件來考慮。設計方案包括網的圖形和觀測方案，觀測方案系指

21、每個點上所有可能的觀測，它是通過室內設計和野外踏勘制定的，制定時需要考慮參加的人員、使用的儀器以及測量的時間，需做經濟核算，總經費不能超過與業(yè)主單位所達成的總經費。網的方案評價按精度和可靠性準則進行，還應考慮費用和靈敏度。對于經費較高的網應從多方面進行評價。方案優(yōu)化主要是對網的設計進行修改，以期得到一個接近理想的優(yōu)化5.3橋梁施工控制網的數(shù)據采集與處理以三環(huán)路跨河大橋通過在橋梁上布設控制網，采集數(shù)據，并對數(shù)據進行了相應的處理，來對控制網進行了優(yōu)化設計。對數(shù)據的內業(yè)處理采用了相應的軟件控制網優(yōu)化與平差。5.4優(yōu)化設計軟件的介紹及處理的過程本次數(shù)據處理采用的是控制測量優(yōu)化設計與平差2.13版,該軟

22、件可根據控制網的觀測精度及網形，全面評定網的精度。本軟件有以下功能和特點：優(yōu)化設計：根據控制網的觀測精度與網形，全面評定網的精度。除了采用直接輸入模擬數(shù)據的方式外，可在本軟件或CAD圖形中設計控制網，讀入程序后不需輸入其他任何模擬數(shù)據即可全面評定網的精度。概算：自動完成各方向的曲率改正及邊長的高程歸化與投影改化。平差計算：采用全表格化地輸入，數(shù)據與圖形同步更新。合理的設計使得數(shù)據輸入十分簡單直觀。而且除了輸入起算數(shù)據與觀測數(shù)據，不需輸入任何額外的數(shù)據或遵循任何特定之規(guī)則。成果形式：除了提供默認的成果表格形式外，還支持用戶自定義表格樣式，適應不同的需要。成果的打印與輸出：除了軟件本身直接支持顯示

23、、打印外，表格還可輸出到WORD,控制網圖及展開圖可輸出到AutoCAD或其他成圖系統(tǒng)。實時幫助：在任何時候都會提示當前的操作方法，并對當前所輸入的數(shù)據提供詳細的錯誤報告。使數(shù)據輸入得心應手。輔助計算：高斯投影正反算、坐標換算、方向與邊長該化、平差坐標正反算、各種交會、面積計算等。支持保持、打印、輸出到WORD。6 橋軸線必要精度橋梁施工中對測量放樣精度要求主要體現(xiàn)在相鄰橋墩的相對精度要求。目前橋墩放樣通常采用全站儀在施工控制點上采用極坐標法直接放出位置，規(guī)范要求的橋墩位置允許偏差值可作為橋梁控制網設計精度確定的基礎。橋梁施工測量，控制點點位精度必須達到或超過放樣所需的精度。由于控制點離墩臺位

24、置較遠（特別是水中墩），放樣又在有施工干擾時進行，不大可能增加測量次數(shù)來提高精度。因此，控制點誤差對放樣所引起的誤差來說，應小到可以忽略不計的程度。根據“使控制點誤差對放樣點位不發(fā)生顯著影響”的原則，即要求控制點誤差影響僅占總誤差的十分之一。就此對控制網的點位精度分析如下：設M為放樣后所得的點位總誤差； m1為控制點誤差所引起的點位誤差； m2為放樣過程中所產生的點位誤差；則M=將上式展開為級數(shù)，并略去高次項，得使控制點本身誤差影響僅占總誤差的10%，上式括號中第二項應為0.1，即可得出：m12=0.2m22兩式聯(lián)立求解，即得：m1=0.4M由以上公式可知，當控制點所引起的誤差為總誤差的0.4

25、倍時它使放樣點的總誤差僅增加10%，這一影響可忽略不計。因此在確定了所需放樣點的的總誤差后，就可以用(4)式來確定所需施工控制網的精度。由此可見，當控制點誤差所引起的放樣誤差為總誤差的0.4倍時，則控制點誤差對放樣點位不發(fā)生顯著影響（僅使總誤差增加1/10）。同理可求知：m2=0.4M。由以上公式可知，當控制點所引起的誤差為總誤差的0.4倍時它使放樣點的總誤差僅增加10%，這一影響可忽略不計。因此在確定了所需放樣點的的總誤差后，就可以用(4)式來確定所需施工控制網的精度?，F(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的精度。根據(4)式有：M1 0.4M = 0.4×

26、20mm = 8mm按此計算，對于1400米長的橋梁，三角網沿橋梁軸線方向的基線精度為8mm/1400m= 1 / 175000。m20.9M=±18mm。當然，確定橋梁施工控制網的精度還很多，比如按拼裝誤差來確定。為安全起見，可通過對比取其中精度較高的一種作為控制網的精度要求。在鋼梁架設過程中，它的最后長度誤差來源于桿件加工裝配時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）

27、 。本橋由7個節(jié)間拼裝的桁式鋼梁構成一跨或一聯(lián)。長度拼裝誤差L=±nl2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設有20跨，則全長極限誤差為：D=±Nd=±20×8.77=±39.22mm 取1/2極限誤差為中誤差，則全橋軸線長的相對中誤差為：mDD=D2D=0.039222×1000=150994在布設控制網時應對起算點復測，以檢查起算點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間加密。2.不滿足精度要求：則只能布置自由網，只使用一個起算點的坐標和兩起算點確定的

28、方向。7 首級平面控制網優(yōu)化設計7.1首級控制網布設方案一在AUTOCAD中設計網型，為邊角網。兩個已知控制點：A,B,C,D及6個未知控制點： 1, 2, 3, 4, 5, 6。把AUTOCAD所編輯控制網在控制測量優(yōu)化設計與平差軟件中打開時一直出現(xiàn)問題，所以直接在控制測量優(yōu)化設計與平差軟件中設計。首先輸入已知點及未知點坐標，如圖7-1所示:圖7-1 首級平面控制網設計單擊“計算方案”由于全站儀萊卡TC1500及TC802的標稱精度為：角±2.0、測±（2mm+2ppm×D）。所以在設置計算方案的對話框中的測角中誤差應設為2；測距定權公式中A=2，B=2。如圖7

29、-2所示。圖7-2 計算方案在觀測數(shù)據的下拉欄中單擊“添加測站”，在A控制點上架站并輸入前視站點及后視站點，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，并輸入前視站點及后視站點。最終網型如圖7-4。單擊“計算”?？傻玫较嚓P優(yōu)化數(shù)據。單擊“網形與精度統(tǒng)計”可得到網形與精度統(tǒng)計表，其他的優(yōu)化數(shù)據同理可得。圖7-4 最終平面控制網型網型及精度統(tǒng)計表見圖7-5圖7-5 網型及精度統(tǒng)計表優(yōu)化設計模擬控制點成果表見圖7-6圖7-6 優(yōu)化設計模擬控制點成果表優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表見圖7-7圖7-7 優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表點位誤差表見圖7-8圖7-8

30、點位誤差表點間差表見圖7-9圖7-9 點間差表控制網圖見圖7-10圖7-10 控制網圖數(shù)據分析：由控制網的圖形可知，0102為橋軸線。由優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表可知表7-1 橋軸線精度表測站照準點方位角中誤差(")邊長中誤差(mm)邊長相對中誤差120.622.881/ 39萬橋軸線邊長相對中誤差為：1/39萬遠遠小于容許的全橋軸線長的相對中誤差：1 / 125000，最大平面點位（6點）中誤差為5.44mm小于控制點誤差所引起的容許點位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進行一類設計（FOD圖形設計），是在觀測精度和坐標向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，調整網點的位置-方案二；及二類設計（S

31、OD）為觀測精度設計，是在網形與坐標向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，改變觀測精度-方案三。7.2首級控制網布設方案二在測站數(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未知控制點的位置。改變各邊的邊長。如圖所示：圖7-11 最終平面控制網型同理點擊“計算”可得首級控制網的優(yōu)化數(shù)據。網型及精度統(tǒng)計表見圖7-12圖7-12 網型及精度統(tǒng)計表優(yōu)化設計模擬控制點成果表見圖7-13圖7-13 優(yōu)化設計模擬控制點成果表優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表見圖7-14圖7-14 優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表點位誤差表見圖7-15圖7-15 點位誤差表點間差表見圖7-16圖7-16 點間差表控制網圖見圖

32、7-17圖7-17 控制網圖數(shù)據分析：由控制網的圖形可知，0102為橋軸線。由優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表可知表7-2 橋軸線精度表測站照準點方位角中誤差(")邊長中誤差(mm)邊長相對中誤差120.572.771/ 39萬橋軸線邊長相對中誤差為：1/39萬遠遠小于容許的全橋軸線長的相對中誤差：1 / 125000，最大平面點位（6點）中誤差為5.28mm小于控制點誤差所引起的容許點位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進行一類設計（FOD圖形設計），是在觀測精度和坐標向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，調整網點的位置-方案二；及二類設計（SOD）為觀測精度設計，是在網形與坐標向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況

33、下，改變觀測精度-方案三。7.3首級控制網布設方案三方案三在方案二的基礎上，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 最終平面控制網型同理點擊“計算”可得首級控制網的優(yōu)化數(shù)據。網型及精度統(tǒng)計表見圖7-19圖7-19 網型及精度統(tǒng)計表優(yōu)化設計模擬控制點成果表見圖7-20圖7-20 優(yōu)化設計模擬控制點成果表優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表見圖7-21圖7-21 優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表點位誤差表見圖7-22圖7-22 點位誤差表點間差表見圖7-23圖7-23點間差表控制網圖見圖7-24圖7-24 控制網圖數(shù)據分析：由控制網的圖形可知，0102為橋軸線。由優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表可知

34、表7-3 橋軸線精度表測站照準點方位角中誤差(")邊長中誤差(mm)邊長相對中誤差120.663.001/ 36萬橋軸線邊長相對中誤差為：1/36萬遠遠小于容許的全橋軸線長的相對中誤差：1 / 125000，最大平面點位（5點）中誤差為5.38mm小于控制點誤差所引起的容許點位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進行一類設計（FOD圖形設計），是在觀測精度和坐標向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，調整網點的位置-方案二；及二類設計（SOD）為觀測精度設計，是在網形與坐標向量協(xié)因數(shù)陣一定的情況下，改變觀測精度-方案三。7.4三種方案比較以上三種方案均滿足施工控制網的要求，其中方案二的精度最高，方

35、案三的精度最低。三個方案均符合精度要求。根據費用準則可選擇第三個方案，及滿足了橋梁施工控制網的精度要求，又減少了工作量，降低了費用。使用第二個方案，在首級控制網中進行插點，布設次級控制網。8次級控制網優(yōu)化設計為了滿足施工中放樣每個橋墩的需要，在首級網下需要加設一定數(shù)量的插點或插網，構第二級控制。由于放樣橋墩的精度要求較高，故第二級控制網的精度應不低于首級網次級控制網（插點或插網）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圖形。8.1次級控制網布設方案一在AUTOCAD中設計網型，為邊角網。六個已知控制點：1,2,3,4,5,6，六個已知控制點為首級控制網點。及八個未知控制點：G1，

36、G2,G3,G4, G5，G6,G7, G8, 。在3點架站后視1點作為基準方向，前視G1點。在G1點加站后視1點作為基準方向，前視G2點在1點架站后視G2點作為基準方向，前視G3點在5點架站后視G4點作為基準方向，前視1點。布設成一個附合導線，1點作為中間轉點。河對岸的次級附合導線同理。在河的兩端布設加密控制點，以便在前方交會測設墩臺中心點的坐標時使交會角接近900。如圖8-1。圖8-1 次級控制網型圖由于放樣橋墩的精度要求較高，次級控制網的精度應不低于首級網。次級控制網測量時進行兩測回，測角中誤差應為22=1.41。單擊“計算方案”所以在設置計算方案的對話框中的測角中誤差應設為1.41；測

37、距定權公式中A=2，B=2。圖8-2 設計方案圖同前，點擊“計算”可得次級控制網的優(yōu)化數(shù)據。網型及精度統(tǒng)計表見圖8-3圖8-3 網型及精度統(tǒng)計表優(yōu)化設計模擬控制點成果表見圖8-4圖8-4 優(yōu)化設計模擬控制點成果表優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表見圖8-5圖8-5 優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表點位誤差表見圖8-6圖8-6 點位誤差表點間差表見圖8-7圖8-7點間差表控制網圖見圖8-8圖8-8 控制網圖數(shù)據分析： 最大點位誤差 G2'=G22+12+32=6.991mm (包括首級控制點的點位誤差)。最大平面點位（G2點）中誤差為5.579mm小于控制點誤差所引起的容許點位誤差8mm。在滿足精度要求的情況

38、下可進行優(yōu)化設計:減少未知控制點或減少測回數(shù)。8.2次級控制網布設方案二在次級控制網布設方案一的基礎上，減少測回數(shù)，變?yōu)橐粶y回。測角中誤差應設置為2'。圖8-9 設計方案圖同前，點擊“計算”可得次級控制網的優(yōu)化數(shù)據。點位誤差表見圖8-10圖8-10 點位誤差表數(shù)據分析： 最大點位誤差 G2'=G22+12+32=7.326mm (包括首級控制點的點位誤差)。最大平面點位（G2點）中誤差為5.579mm小于控制點誤差所引起的容許點位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進行優(yōu)化設計:減少未知控制點或減少測回數(shù)。8.3次級控制網布設方案三在次級控制網布設方案一的基礎上，減少加密控制點

39、個數(shù)。由八個加密控制點減為四個?？刂凭W設計圖如圖8-11。圖8-11 次級控制網設計方案圖同前，點擊“計算”可得次級控制網的優(yōu)化數(shù)據。點位誤差表見圖8-12圖8-12 點位誤差表數(shù)據分析： 最大點位誤差 G1'=G12+12+32=6.812mm (包括首級控制點的點位誤差)。最大平面點位（G2點）中誤差為5.579mm小于控制點誤差所引起的容許點位誤差8mm。在滿足精度要求的情況下可進行優(yōu)化設計:減少未知控制點或減少測回數(shù)。8.4三種方案比較以上三種方案均滿足施工控制網的要求，三種方案加密控制網點位誤差基本相同。其中方案3的精度最高，且工作量較少。9 高程控制網優(yōu)化設計高程控制網作用

40、：統(tǒng)一本橋高程基準面；在橋址附近設立基本高程控制點和施工高程控制點，以滿足施工中高程放樣和監(jiān)測橋梁墩臺垂直變形的需要。 建立高程控制網方法： 水準測量，三角高程測量，GPS水準測量。注：1.各水準點應沿橋軸線兩側以400m左右的間距均勻布設，并構成連續(xù)水準環(huán)。水準點應與相鄰的線路水準點聯(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，由于過河距離較長，用水準儀在水準尺上讀數(shù)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)、地球曲率及大氣折光的影響都會增加。此時，可以采用過河水準測量的方法或光電測距三角高程測量方法。（3）為了更好地消除儀器角的誤差

41、影響和折光影響，最好用兩架同型號的儀器在兩岸同時進行觀測。傳統(tǒng)跨河方法的場地一般布設成平行四邊形、等腰梯形或大地四邊形，GPS跨河法的應布設為直線型跨河場地的布設中需要充分考慮有利于減弱大氣折光、電磁場及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(fā)熱源的地方設置立尺點。2）必須保證觀測視線距離水面及其他地面障礙物的高度，盡可能選在地勢較高處進行跨河測量。3）應選擇土質堅固的地面或基礎穩(wěn)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(wěn)定性。立尺點標志須穩(wěn)固可靠，當儀器安置在土質地面時，應加設儀器腳樁。4）橋梁工程

42、跨河水準測量應采用雙線觀測，并通過岸上水準聯(lián)測形成跨河水準閉合環(huán)，以確保跨河水準測量成果的精度及可靠性。9.1觀測與計算跨河水準觀測作業(yè)前應按規(guī)范要求進行覘牌或標燈的設計制作、儀器檢校，觀測過程中必須嚴格遵守操作規(guī)程，采取有效措施，如選擇有利觀測時間、兩岸遠標尺同步觀測(必須嚴格執(zhí)行)、儀器標尺正確安置、覘牌準確對位并無滑移、盡可能地縮短一測回觀測時間等等，以提高測量精度。觀測成果應按規(guī)定要求進行限差驗算和成果取舍，并評定測量精度。當跨越障礙的距離很大（500m以上甚至12km）時，光學測微器法的照準和讀數(shù)精度就會受到限制，在這種情況下，必須采用其他方法來解決向對岸水準標尺的照準和讀數(shù)問題。目

43、前所采用的是“傾斜螺旋法”。圖9-2 圖9-3所謂傾斜螺旋法，就是用水準儀的傾斜螺旋使視線傾斜地照準對岸水準標尺（一般叫遠尺）上特制覘板的標志線（用于傾斜螺旋法的覘板上有4條標志線），利用視線的傾角和標志線之間的已知距離來間接求出水平視線在對岸水準標尺上的精確讀數(shù)。視線的傾角可用傾斜螺旋分劃鼓的轉動格數(shù)（指傾斜螺旋有分劃鼓的儀器，如N3精密水準儀）或用水準器氣泡偏離中央位置的格數(shù)（指水準器管面上有分劃的儀器，如Ni 004精密水準儀）來確定。用于傾斜螺旋法的覘板，一般有4條標志線或兩條標志線，覘板中央也有小窗口和覘板指標線，借覘板指標線可以讀取水準標尺上的讀數(shù)，如圖2、圖3所示。根據實驗，當儀

44、器距水準標尺為25m時，水準尺分劃線寬以取1mm為宜。仿此，如果跨河寬度為，則覘板標志線的寬度 （9-1） 覘板上、下相距最遠的兩條標志線，也就是標志線1、4的中線之間的距離，以傾斜螺旋轉動一周的范圍（對N3水準儀而言約為100")或不大于氣泡由水準管一端移至另一端的范圍（對Ni 004水準儀而言約為110")為準，一般取80"左右，故 （9-2）式中，為跨河距離。在圖5-28中，覘板的2、3標志線可適當?shù)膶ΨQ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：通過觀測對岸水準標尺上覘板的4條標志線，并根據傾斜螺旋的分劃值

45、來確定標志線之間所張的夾角，然后通過計算的方法求得相當于水平視線在對岸水準標尺上的讀數(shù)，而本岸水平視線在水準標尺上的讀數(shù)可用一般的方法讀取。設在本岸水準標尺上的讀數(shù)為，對岸水準標尺上相當于水平視線的讀數(shù)為，則兩岸立尺點間的高差為（-）。為了求得值，在遠尺上安置覘板，以便對岸儀器照準，如圖9-2所示。圖9-4 圖4中：為覘板標志線1、4間的距離；為覘板標志線2、3間的距離；為水準標尺零點至覘板標志線1的距離；為水準標尺零點至覘板標志線2的距離；為標志線1至儀器水平視線的距離；為標志線2至儀器水平視線的距離。、為儀器照準標志線1、2、3、4的方向線與水平視線的夾角。這些夾角的值根據儀器照準標志線1

46、、2、3、4時傾斜螺旋讀數(shù)與視線水平時傾斜螺旋讀數(shù)之差（格數(shù)），乘以傾斜螺旋分劃鼓的分劃值而求得。圖中為儀器至對岸水準標尺的距離。由于、都是小角，所以按圖4可寫出下列關系式由上兩式可得 （9-3）同理，可得 （9-4）又知 （9-5）則取其平均數(shù)即為儀器水平視線在對岸水準標尺上的讀數(shù)，即 （9-6） 值求出后，即可按一般方法計算兩岸立尺點間的高差。設在本岸水準標尺（近尺）上讀數(shù)為，則高差為 （9-7） 、，可在測前用一級線紋米尺精確測定； 和是由覘板指標線在水準標尺上的讀數(shù)減去覘板標志線1、2的中線至覘板指標線的間距求得。一測回的觀測工作和觀測程序如下：（1）觀測近尺，直接照準水準標尺分劃，用

47、光學測微器讀數(shù)。進行兩次照準并讀數(shù)。（2）觀測遠尺，先轉動光學測微器，使平行玻璃板置于垂直位置，并在觀測過程中保持不動。旋轉傾斜螺旋，由覘板最低的標志線開始，從下至上用楔形絲依次精確照準標志線1、2、3、4，并分別讀取傾斜螺旋分劃鼓讀數(shù)（對于Ni 004水準儀，讀取水準氣泡兩端的讀數(shù)），稱為往測；然后，從上至下依相反次序用楔形絲照準標志線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4條標志線中間（往測時，照準標志線1、2之后；返測時，照準標志線4、3之后），還要旋轉傾斜螺旋，使符合水準氣泡精確符合兩次（往、返測各兩次）并進行傾斜螺旋讀數(shù)，此讀數(shù)就是當視線水

48、平時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)隨跨河視線長度和水準測量的等級不同而異。各組的觀測方法相同。由（1）、（2）的觀測組成上半測回。（3）上半測回結束后，立即搬遷水準標尺和水準儀至對岸進行下半測回觀測。此時，觀測本岸與對岸水準標尺的次序與上半測回相反，觀測方法與上半測回相同。由上、下半測回組成一個測回。從前面所述的觀測方法知道，近尺的讀數(shù)是用光學測微器測定，而照準遠尺的覘板標志線時，只是在傾斜螺旋分劃鼓上進行讀數(shù)，最后通過計算得到相當于視線水平時在水準標尺上的讀數(shù)，并沒有使用光學測微器。因此，必須在遠尺讀數(shù)中預先加上平行玻璃板在垂直位置時的光學測微器讀數(shù)（對于N3為=

49、5mm），然后與近尺讀數(shù)相減得到近、遠尺立尺點的高差，即在岸時，由（-）所得的是立尺點對于立尺點的高差；在岸時由（-）所得的是立尺點對于立尺點的高差。它們的正負號相反，所以一測回的高差中數(shù)為用兩臺儀器在兩岸同時觀測的兩個結果，稱為一個“雙測回”的觀測成果，雙測回的高差觀測值H是取兩臺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 高程控制網必要精度確定工程上對方樣橋墩頂面高程的要求是：放樣兩相鄰橋墩頂面設計高程時高差的誤差不大于-+2厘米，現(xiàn)已-+2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的必要精度。設M為高程放樣點放樣后高程的總誤差，其中m1為控制點

50、高程誤差引起的放樣點高程誤差，m2為放樣過程中產生的誤差引起的放樣點高程誤差，則有： M=-+m12+m22=-+m2(m1/m2)2+1很顯然m2>m1，將上式的二次項展開略去高次項，則有， M=m2（1+m12/2m22）若使上式中m12/2m22=0.1，即控制點高程誤差的影響僅占放樣高程總誤差的10%，則有 m12=0.2m22得 m1=0.4M可以確定高程控制網中最弱水準點的高程誤差應小于0.4*-+2厘米=-+8毫米，取兩倍中誤差為準許誤差，則最弱點的高程中誤差應小于-+4毫米。9.3高程控制網布設方案一高程控制網網型圖如圖9-5。圖9-5 高程控制網型圖單擊“計算方案”所以

51、在設置計算方案的對話框中的單位權中誤差應設為2；測距定權公式中A=2，B=2。圖9-6 設計方案圖同前，點擊“計算”可得高程控制網的優(yōu)化數(shù)據。網型及精度統(tǒng)計表見圖9-7圖9-7 網型及精度統(tǒng)計表優(yōu)化設計模擬控制點成果表見圖9-8圖9-8 優(yōu)化設計模擬控制點成果表點位誤差表見圖9-9圖9-9 點位誤差表點間差表見圖9-10圖9-10點間差表數(shù)據分析：由控制網的圖形可知，由優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表可知最大高程中誤差mm2.18點名：6小于規(guī)范的要求最弱點的高程中誤差應（-+4mm）。在滿足精度要求的情況下可進行優(yōu)化設計:減少水準點的個數(shù)。9.4高程控制網布設方案二在次級控制網布設方案一的基礎上，減少

52、水準點數(shù)(由20減為14)，網型如圖9-11。測角中誤差應設置為2'。以下為控制網優(yōu)化設計數(shù)據。圖9-11 網型設計圖網型及精度統(tǒng)計表見圖9-12圖9-12 網型及精度統(tǒng)計表點位誤差表見圖9-13圖9-13 點位誤差表點間差表見圖9-14圖9-14點間差表數(shù)據分析：由控制網的圖形可知，由優(yōu)化設計模擬數(shù)據精度表可知最大高程中誤差mm1.93點名：6小于規(guī)范的要求最弱點的高程中誤差應（-+4mm）。在滿足精度要求的情況下可進行優(yōu)化設計:減少水準點的個數(shù)。9.5 精度對比以上兩種方案均滿足施工控制網的要求，兩種方案加密控制網點位誤差基本相同。其中方案2的精度相對高點。且方案2減少了水準點數(shù)，減少了工作量并降低了費用。故選用第2個方案。10