13橋梁測量

1、測量學(xué) 第十三章,橋 梁 施 工 測 量本 章 要 點(diǎn)1、橋梁控制測量； （重點(diǎn)）2、橋梁墩臺中心定位及軸線測設(shè)；（難點(diǎn)）3、橋梁細(xì)部放樣。 （重點(diǎn)）,2,本 章 提 要  橋梁施工測量是線路施工測量的重要內(nèi)容之一。本章主要介紹了橋梁施工控制測量的基本概念及作用，包括平面和高程控制測量；橋梁墩、臺中心的定位、墩臺細(xì)部放樣及梁部放樣。,3,目 錄,第一節(jié)

2、 橋軸線長度的 確定及控制測量第二節(jié) 橋梁墩、臺中 心定位及軸線測設(shè)第三節(jié) 橋梁細(xì)部放樣,4,橋梁是道路工程的重要組成部分。 橋梁：有鐵路橋梁、公路橋梁、鐵路公路兩用橋梁以及陸地上的立交橋和高架道路。橋梁按其軸線長度分類：一般分為特大型橋（＞500 m）、大型橋（100～500 m）、中型橋（30～100 m）和小型橋（＜30 m）四類。橋梁測量工作內(nèi)容：勘測

3、選址、地形測量、施工測量、竣工測量、變形觀測。,§ 13-1 橋軸線長度的確定及控制測量,,5,橋梁施工階段的測量工作: （本章主要討論） 橋軸線長度測量；橋梁控制測量；墩臺定位及軸線測設(shè)；墩臺細(xì)部放樣及梁部放樣等。另外，還要按規(guī)范要求等級進(jìn)行水準(zhǔn)測量。對于小型橋一般不進(jìn)行控制測量。 鐵路橋梁，梁部構(gòu)件一般都在工廠制造，在現(xiàn)場進(jìn)行拼接和安裝，這就對測量工作提出了十分嚴(yán)格的要求。,6,一、橋軸線長度所需精度

4、估算橋軸線——在選定的橋梁中線上，于橋頭兩端埋設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)，兩控制點(diǎn)間的連線稱~.為了保證墩、臺定位的精度要求，首先需要估算出橋軸線長度需要的精度，以便合理地?cái)M定測量方案。估算公式：在現(xiàn)行的《測規(guī)》中，根據(jù)梁的結(jié)構(gòu)形式、施工過程中可能產(chǎn)生的誤差，推導(dǎo)出估算公式。1.鋼筋混凝土簡支梁:式中mL—橋軸線（兩橋臺間）長度 L 的中誤差（mm）； ?D—墩中心的點(diǎn)位放樣限差（±10mm）；

5、 N—跨數(shù)。,,（13-1）,7,2.鋼板梁及短跨（l≤64m）簡支鋼桁梁:單跨：,,（13-2）,,,3.連續(xù)梁及長跨（l>64m）簡支鋼桁梁單聯(lián)（跨）：,,（13-5）,,,8,橋軸線長度測量方法直線橋或曲線橋的橋軸線長度可用光電測距儀或鋼卷尺直接測定。如果精度需要時(shí)或?qū)τ趶?fù)雜特大橋，則應(yīng)布置三角網(wǎng)或小三角網(wǎng)，進(jìn)行平面控制測量，這時(shí)橋軸線長度的精度估算還應(yīng)考慮利用三角點(diǎn)交會墩位的誤差影響。,9,二、橋梁平面控制測量,橋

6、梁平面控制測量的目的：是測定橋軸線長度并據(jù)以進(jìn)行墩、臺位置的放樣；同時(shí)，也可用于施工過程中的變形監(jiān)測。平面控制網(wǎng)布設(shè)形式：根據(jù)橋梁跨越的河寬及地形條件，平面控制網(wǎng)多布設(shè)成如圖13-1所示的形式。,圖13-1,10,控制網(wǎng)：可采用測角網(wǎng)、測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)。采用測角網(wǎng)時(shí)宜測定兩條基線，如圖13-1中的雙線所示；測邊網(wǎng)是測量所有的邊長而不測角度；邊角網(wǎng)則是邊長和角度都測。一般說來，在邊、角精度互相匹配的條件下，邊角網(wǎng)的精度較高。布設(shè)要求：

7、 圖形簡單、圖形強(qiáng)度良好，地質(zhì)條件穩(wěn)定，視野開闊，便于交會墩位，其交會角不大于120° 或小于30° ?；€應(yīng)與橋梁中線近似垂直，其長度宜為橋軸線的0.7倍，困難時(shí)也不應(yīng)小于其0.5倍。橋的軸線作為三角網(wǎng)的一個(gè)邊，并與基線一端相連。如不可能，也應(yīng)將橋軸線的兩個(gè)端點(diǎn)納入網(wǎng)內(nèi)。如圖13-1（d）。曲線橋至少有一個(gè)軸線控制點(diǎn)為橋控網(wǎng)的控制點(diǎn)；在控制點(diǎn)上要埋設(shè)標(biāo)石及刻有“+”字的金屬中心標(biāo)志。如果兼作高程控制

8、點(diǎn)用，則中心標(biāo)志宜做成頂部為半球狀。,11,橋梁控制網(wǎng)分為五個(gè)等級，它們分別對測邊和測角的精度有所規(guī)定，如表13-1所示。 表13-1 測邊和測角的精度規(guī)定,,12,基線精度：測角網(wǎng)—橋軸線長度及各個(gè)邊長都是根據(jù)基線及角度推算的，為保證軸線有可靠的精度，基線精度要高于橋軸線精度2～3倍 (見表13-1) 。測邊網(wǎng)或邊角網(wǎng)—邊長是直接測定的，所以不受或少受測角誤差的影響，測邊的精度與橋軸

9、線要求的精度相當(dāng)即可。坐標(biāo)系：直線橋以橋軸線作為x軸，曲直線橋以切線作為x軸，橋軸線始端控制點(diǎn)的里程作為該點(diǎn)的x值。插點(diǎn)：在施工時(shí)如因機(jī)具、材料等遮擋視線，無法利用主網(wǎng)的點(diǎn)進(jìn)行施工放樣時(shí)，可以根據(jù)主網(wǎng)兩個(gè)以上的點(diǎn)將控制點(diǎn)加密。這些加密點(diǎn)稱為插點(diǎn)。插點(diǎn)的觀測方法與主網(wǎng)相同，但在平差計(jì)算時(shí)，主網(wǎng)上點(diǎn)的坐標(biāo)不得變更。,13,三、高程控制測量,在橋梁的施工階段，為了作為放樣的高程依據(jù)，應(yīng)建立高程控制網(wǎng)，即在河流兩岸建立若干個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，這些水

10、準(zhǔn)基點(diǎn)除用于施工外，也可作為以后變形觀測的高程基準(zhǔn)點(diǎn)。水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)： 數(shù)量視河寬及橋的大小而異。一般小橋可只布設(shè)一個(gè)；在200m以內(nèi)的大、中橋，宜在兩岸各設(shè)一個(gè)；當(dāng)橋長超過200m時(shí)，由于兩岸連測不便，為了在高程變化時(shí)易于檢查，則每岸至少設(shè)置兩個(gè)。水準(zhǔn)基點(diǎn)是永久性的，必須十分穩(wěn)固。除了它的位置要求便于保護(hù)外，根據(jù)地質(zhì)條件，可采用混凝土標(biāo)石、鋼管標(biāo)石、管柱標(biāo)石或鉆孔標(biāo)石。在標(biāo)石上方嵌以凸出半球狀的銅質(zhì)或不銹鋼標(biāo)志。施工水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)：為

11、了方便施工，也可在附近設(shè)立施工水準(zhǔn)點(diǎn)，由于其使用時(shí)間較短，在結(jié)構(gòu)上可以簡化，但要求使用方便，也要相對穩(wěn)定，且在施工時(shí)不致破壞。,14,高程系統(tǒng)：橋梁水準(zhǔn)點(diǎn)與線路水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)采用同一高程系。水準(zhǔn)測量的等級：由橋軸線長短據(jù)《測規(guī)》而定。從國家水準(zhǔn)點(diǎn)引測的精度：可用三等水準(zhǔn)進(jìn)行測量。 跨河水準(zhǔn)測量：當(dāng)跨河距離大于200m時(shí)，宜采用過河水準(zhǔn)法連測兩岸的水準(zhǔn)點(diǎn)?？绾狱c(diǎn)間的距離小于800m時(shí)，可采用三等水準(zhǔn)，大于800m時(shí)則采用二等水準(zhǔn)進(jìn)行測

12、量。,15,§13-2橋梁墩、臺中心定位及軸線測設(shè),在橋梁施工測量中，最主要的工作是: 測設(shè)出墩、臺的中心位置和它的縱橫軸線。其測設(shè)數(shù)據(jù)由控制點(diǎn)坐標(biāo)和墩、臺中心的設(shè)計(jì)位置計(jì)算,若是曲線橋還需橋梁偏角、偏距及墩距等原始資料。測設(shè)方法則視河寬、水深及墩位的情況，可采用直接測設(shè)或角度交會的方法。墩、臺中心位置定出以后，還要測設(shè)出墩、臺的縱橫軸線，以固定墩臺方向，同時(shí)它也是墩臺施工中細(xì)部放樣的依據(jù)。,,16,一、直線橋的墩、臺中

13、心定位,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(shè)計(jì)里程及橋軸線起點(diǎn)的里程，如圖13-2所示，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、臺中心的位置的方法：直接測距法或交會法。,圖13-2 直線橋墩臺,,17,1.直接測距法,這種方法適用于無水或淺水河道。如圖13-2（1）用檢定過的鋼尺測設(shè)：根據(jù)計(jì)算出的距離，從橋軸線的一個(gè)端點(diǎn)開始，逐個(gè)測設(shè)出墩、臺中心，并附合于橋軸線的另一個(gè)端點(diǎn)上。若在限差范圍之內(nèi)，則

14、依各端距離的長短按比例調(diào)整已測設(shè)出的距離。在調(diào)整好的位置上釘一小釘，即為測設(shè)的點(diǎn)位。（2）用光電測距儀測設(shè)：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，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、臺中心位置。為了減少移動反光鏡的次數(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、臺中心的位置。,18,2.角度交會法,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

15、用角度交會法。坐標(biāo)系: 如圖13-3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)出交會角α、β。,圖13-3,19,其中：pol 為直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)的換算功能；W 為極角的存儲區(qū)，W<0時(shí)，加360°賦于方位角。同理可求出交會角β。當(dāng)然也可以根據(jù)正

16、弦定理或其它方法求得。,利用坐標(biāo)反算公式即可推導(dǎo)出交會角α、β。如利用計(jì)算器的坐標(biāo)換算功能，則α的計(jì)算過程更為簡捷。以CASIO fx-4500P為例：,20,測設(shè)： 在C、D點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀，分別自CA及DA測設(shè)出交會角α、β，則兩方向的交點(diǎn)即為墩心E點(diǎn)的位置。為了檢核精度及避免錯誤，通常還利用橋軸線AB方向，用三個(gè)方向交會出E點(diǎn)。 示誤三角形：由于測量誤差的影響，三個(gè)方向一般不交于一點(diǎn)，而形成一如圖示的三角形E1、E2、E&

17、#39;，該三角形稱~。 檢核：示誤三角形的最大邊長，在建筑墩臺基礎(chǔ)時(shí)不應(yīng)大于25mm，墩身時(shí)不應(yīng)大于15mm。 墩中心E 的點(diǎn)位： 如果在限差范圍內(nèi)， 則將交會點(diǎn)E'投影至 橋軸軸線上，作為 墩中心E的點(diǎn)位。,圖13-3,21,隨著工程的進(jìn)展，需要經(jīng)常進(jìn)行交會定位。為了工作方便，提高效率，通常都是在交會方向的延長線上設(shè)置標(biāo)志，以后交會時(shí)可不再測設(shè)角度，而直接瞄準(zhǔn)該標(biāo)志即可。 當(dāng)橋墩

18、筑出水面以后，即可在墩上架設(shè)反光鏡，利用光電測距儀，以直接測距法定出墩中心的位置。,22,二、 曲線橋的墩、臺中心定位,曲線橋墩、臺中心定位的測量工作有：曲線線路復(fù)測、橋軸線控制樁的測設(shè)、控制測量、墩臺中心及墩臺軸線的測設(shè)。曲線橋上線路中線是曲線1 ? -2 ? -3?-4 ? ，每跨梁中心線的連線是折線1-2-3-4，兩者不能完全吻合，如圖13-4所示。,圖13-4曲線橋墩臺,,23,曲線橋的幾個(gè)術(shù)語:橋梁工作線：各跨梁的中線聯(lián)結(jié)

19、起來的折線1-2-3-4 … -K。墩、臺中心： 位于橋梁工作線轉(zhuǎn)折角的頂點(diǎn)上(1、2、3…K)，所謂墩臺定位，就是測設(shè)這些轉(zhuǎn)折角頂點(diǎn)的位置。橋墩偏距：墩、臺中心與線路中心的距離E,(1-1’,2-2’ , 3-3’等。 偏距E一般是以梁長為弦線的中矢值的一半，這是鐵路橋梁的常用布置方法，稱為平分中矢布置。橋梁偏角α ： 相鄰兩梁跨工作線構(gòu)成的偏角稱為~ 。橋墩交點(diǎn)距(中心距)Li ：橋梁工作線每段折線的

20、長度L (如L1,L2,L3)?？缌洪g隙2a：相鄰兩跨梁的端點(diǎn)在橋梁上（曲線內(nèi)側(cè)）要留一間隙（熱脹冷縮）；2a >10cm,24,2、曲線橋墩、臺放樣 E、α、L在設(shè)計(jì)圖中都已經(jīng)給出，結(jié)合這些資料即可測設(shè)橋墩、臺中心位置（1、2 … K）。曲線上的橋梁是線路組成的一部分，故要使橋梁與曲線正確的聯(lián)結(jié)在一起， 曲線橋測設(shè)的精度要求較高，需要用精確的方法重新測定曲線轉(zhuǎn)向角，重新計(jì)算曲線綜合要素，精密地測設(shè)曲線

21、主點(diǎn)，需對線路進(jìn)行復(fù)測。由于橋軸線的精度要求較高，要設(shè)置橋軸線控制點(diǎn)（樁）。曲線橋墩、臺點(diǎn)位的測設(shè)精要求較高，距離和角度要精密測設(shè)，在測設(shè)過程中一定要多方檢核。,25,1）曲線線路復(fù)測和橋軸線控制樁的測設(shè): 在橋軸線的兩端測設(shè)出兩個(gè)控制點(diǎn)，以作為墩、臺測設(shè)和檢核的依據(jù)。兩個(gè)控制點(diǎn)測設(shè)精度同樣要滿足估算出的精度要求。在測設(shè)之前，首先要從線路平面圖上弄清橋梁在曲線上的位置及墩臺的里程。 A、復(fù)測

22、：對原線路上的曲線控制點(diǎn)以精密的方法進(jìn)行測設(shè)。 檢查切線上的線路控制點(diǎn)ZD.JD.ZH.HZ要位于相應(yīng)的直線上；精測轉(zhuǎn)向角?，計(jì)算綜合要素， 精測切線距離T； (兩控制樁從兩條切線測設(shè))； 注:兩控制樁從一條切線測設(shè)時(shí),只精測一條切線不精測?.B、測設(shè)控制樁A、B：據(jù)切線方向用切線支距法進(jìn)行；在圖上先設(shè)計(jì)好點(diǎn)位，把A、B兩點(diǎn)在切線坐標(biāo)系內(nèi)的x.y算出； 精確地將橋軸線上的控制樁A、B測設(shè)出來，打樁釘釘。,26,

23、2）墩臺中心的測設(shè)： 根據(jù)控制樁A、B及給出的設(shè)計(jì)資料進(jìn)行墩、臺的定位。 根據(jù)條件，也是采用直接測距法或交會法。 A、直接測距法 （適用于干旱河溝）導(dǎo)線法：由于墩中心距Li及橋梁偏角αi是已知的，可以從控制點(diǎn)A開始，逐個(gè)測設(shè)出角度(αi)及距離(Li)，即直接定出各墩、臺中心的位置，最后再附合到另外一個(gè)控制點(diǎn)B上，以檢核測設(shè)精度。(偏角應(yīng)以J2經(jīng)緯儀測設(shè)兩測回)。長弦偏角法（極坐標(biāo)法）：,27,長弦偏角法（極坐標(biāo)法）

24、：用測距儀測距較方便。橋軸線控制樁A、B及各墩、臺中心點(diǎn)1、2、3在切線坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)是可以求得的，故可反算出控制點(diǎn)A至墩、臺中心的距離Di及其與切線方向間的夾角? i 。架儀器于控制點(diǎn)A，后視JD 配盤0，撥出偏角? i ，再在此方向上測設(shè)出Di ，如圖13-5所示，即得墩、臺中心的位置,圖13-5,該方法特點(diǎn)：是獨(dú)立測設(shè)，各點(diǎn)不受前一點(diǎn)測設(shè)誤差的影響；但在某一點(diǎn)上發(fā)生錯誤或有粗差也難于發(fā)現(xiàn)。所以一定要對各個(gè)墩臺中心距進(jìn)行檢核測量

25、，可檢核相鄰墩臺中心間距，若誤差在2cm以內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為成果是可靠的。,28,B、角度交會法 當(dāng)橋墩位于水中，無法架設(shè)儀器及反光鏡時(shí)，宜采用交會法。 墩位坐標(biāo)系: 與控制網(wǎng)的坐標(biāo)系必須一致，才能進(jìn)行交會數(shù)據(jù)的計(jì)算。如果兩者不一致時(shí)，則須先進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。 x軸：橋梁所在曲線的一條切線；原點(diǎn)：以ZH(HZ)或位于直線上的控制點(diǎn)(如A點(diǎn))。墩中心位置: 在三方向交會時(shí)，當(dāng)示誤三角形的邊長在容許范圍內(nèi)時(shí)，可取其重心作為墩中心位置。

26、交會數(shù)據(jù)的計(jì)算: 與直線橋時(shí)類似，根據(jù)控制點(diǎn)及墩位的坐標(biāo)，通過坐標(biāo)反算出相關(guān)方向的坐標(biāo)方位角，再依此求出相應(yīng)的交會角度。,29,三、墩臺縱、橫軸線的測設(shè) 為了進(jìn)行墩、臺施工的細(xì)部放樣，需要測設(shè)其縱、橫軸線。 縱軸線：過墩、臺中心平行于線路方向的軸線； 橫軸線：過墩、臺中心垂直于線路方向的軸線； 橋臺的橫軸線是指橋臺的胸墻線。,圖13-6 直線橋縱橫軸線,,,,1、直線橋： 墩臺的縱軸線：于線

27、路的中線方向重合，不另測設(shè)。 墩臺的橫軸線：在墩臺中心置鏡,自線路中線方向測設(shè)90°角.,30,2、曲線橋 墩臺縱軸線：位于橋梁偏角?的分角線上， 縱軸線測設(shè)：在墩、臺中心架設(shè)儀器，照準(zhǔn)相鄰的墩、臺 中心，測設(shè)α/2角，即為縱軸線的方向。橫軸線測設(shè)：自縱軸線方向測設(shè)90°角，即為橫軸線方向,,圖13-7,31,3、縱橫軸線的護(hù)樁： 墩、臺中

28、心的定位樁在在基礎(chǔ)施工過程中要被挖掉，實(shí)際上，隨著工程的進(jìn)行，原定位樁常被覆蓋或破壞，但又經(jīng)常需要恢復(fù)以便于指導(dǎo)施工。因而需在施工范圍以外釘設(shè)護(hù)樁，以方便恢復(fù)墩臺中心的位置。 護(hù)樁——在墩臺每側(cè)的縱、橫軸線上，各釘設(shè)至少三個(gè)木樁。 在曲線橋上相近墩臺的護(hù)樁縱橫交錯，使用時(shí)極易弄錯，所以在樁上一定注意要注明墩臺的編號。,32,§ 13-3 橋梁細(xì)部放樣,放樣原則：即先放樣軸線，再依軸線放樣細(xì)部。 就一

29、座橋梁而言，應(yīng)先放樣橋軸線，再依橋軸線放樣墩、臺位置； 就每一個(gè)墩臺而言，應(yīng)先放樣墩臺本身的軸線，再根據(jù)墩臺軸線放樣各個(gè)細(xì)部。 其它各個(gè)細(xì)部也是如此。這就是所謂“先整體，后局部”的測量基本原則。在橋梁的施工放樣：主要有 基礎(chǔ)放樣、墩臺細(xì)部放樣及架 梁時(shí)的測設(shè)工作。,,33,一、中小型橋梁的基礎(chǔ) (最常用的是明挖基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ))1. 明挖基礎(chǔ)：構(gòu)造如圖13-8（a）所示。

30、它是在墩、臺位置處挖出一個(gè)基坑，將坑底平整后，再灌注基礎(chǔ)及墩身。根據(jù)已經(jīng)測設(shè)出的墩中心位置及縱、橫軸線及基坑的長度和寬度，測設(shè)出基坑的邊界線。在開挖基坑時(shí)，根據(jù)基礎(chǔ)周圍地質(zhì)條件坑壁需放有一定的坡度，可根據(jù)基坑深度及坑壁坡度測設(shè)出開挖邊界線。邊坡樁至墩、臺軸線的距離D依下式計(jì)算：D=b/2+h·m+l 式中: b—基礎(chǔ)底邊的長度或?qū)挾龋?h—坑底與地面的高差： m—坑壁坡度系數(shù)的分母。

31、 L—基底每側(cè)加寬度。,圖13-8(a)明挖基礎(chǔ),34,2、樁基礎(chǔ): 構(gòu)造如圖13-8(b)所示，它是在基礎(chǔ)的下部打入基樁，在樁群的上部灌注承臺，使樁和承臺連成一體，再在承臺以上灌筑墩身。 基樁位置的放樣如圖13-9所示，它是以墩、臺縱、橫軸線為坐標(biāo)軸，按設(shè)計(jì)位置用直角坐標(biāo)法測設(shè)；或根據(jù)基樁的坐標(biāo)依極坐標(biāo)的方法置儀器于任一控制點(diǎn)進(jìn)行測設(shè)。后者更適合于斜交橋的情況。在基樁施工完成以后，承臺修筑以前，應(yīng)再次測定其位置，