工程測量課程設(shè)計--橋梁控制網(wǎng)、橋墩、橋臺施工放樣技術(shù)設(shè)計

1、<p>　　橋梁控制網(wǎng)、橋墩、橋臺施工放樣</p><p><b>　　技術(shù)設(shè)計</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計要求2</b></p><p>　　二、荊岳長江大橋工程簡介2</p><p

2、><b>　　1、工程概況2</b></p><p>　　2、主橋設(shè)計采用的關(guān)鍵技術(shù)3</p><p>　　三、設(shè)計參考規(guī)范和要求3</p><p><b>　　1、參考規(guī)范3</b></p><p>　　2、橋梁施工平面控制網(wǎng)建立的原則：4</p><p>

3、　　四、平面控制網(wǎng)的設(shè)計6</p><p>　　1、觀測方法的選擇6</p><p>　　1）三角網(wǎng)控制測量6</p><p>　　2）GPS控制網(wǎng)測量6</p><p>　　3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理8</p><p>　　五、高程測量施工方法9</p><p>　　1、高程控制網(wǎng)布設(shè)9&

4、lt;/p><p>　　2、高程控制網(wǎng)測量9</p><p>　　六、橋墩、橋臺放樣10</p><p>　　七、后期橋墩橋臺變形監(jiān)測11</p><p><b>　　一、設(shè)計要求</b></p><p>　　設(shè)計確定荊岳長江大橋橋梁平面、高程控制網(wǎng)以及控制網(wǎng)必要精度。平面控制網(wǎng)中確定對橋軸線、

5、橋墩、橋臺的施工放樣設(shè)計，制定高程控制網(wǎng)觀測、橋臺橋墩放樣方案。</p><p>　　二、荊岳長江大橋工程簡介</p><p><b>　　1、工程概況</b></p><p>　　荊岳長江大橋采用斜拉橋設(shè)計，以減少橋墩數(shù)量，方便船只航行。大橋南、北索塔高度分別為224.5米和265.5米，6月7日，北索塔順利封頂。接近80層樓高的南索塔封頂后

6、，標(biāo)志著大橋即將轉(zhuǎn)入橋面施工階段。</p><p>　　大橋工程的可行性研究報告由國家發(fā)展和改革委員會以發(fā)改交運[2006]724號《國家發(fā)展改革委關(guān)于荊岳長江公路大橋可行性研究的批復(fù)》文件批復(fù)；交通部以交公路發(fā)[2006]449號《關(guān)于荊岳長江公路大橋初步設(shè)計的批復(fù)》批準(zhǔn)了初步設(shè)計。 </p><p>　　項目起自湖北省監(jiān)利縣白螺鎮(zhèn)王李村，跨長江后止于湖南省岳陽市云溪區(qū)道仁磯鎮(zhèn)大鼓山，建

7、設(shè)總里程5.419公里，其中長江大橋總長4302.5米，設(shè)白螺互通式立交和收費管理養(yǎng)護分中心一處。 </p><p>　　大橋主體工程為跨南汊深泓主橋和跨北汊灘橋：主橋為主跨816米混合梁斜拉橋，跨度布置為（100+298）m+816m+（80+2×75）m，橋塔為H型，南塔高224.5m，北塔高267m；北灘橋為100 m＋5×154m+100m七孔預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁橋。</p>

8、<p>　　2、主橋設(shè)計采用的關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　1）.鋼—混凝土混合主梁及其結(jié)合段、超寬度分離式邊箱砼主梁、最大索力8900kN最大長度443米的斜拉索及其減震技術(shù)、267米高主塔及主塔鋼錨梁、北塔基礎(chǔ)直徑33m的雙鋼圍堰施工，南塔基礎(chǔ)在揉皺破碎的地基上。 </p><p>　　2）．北灘橋主跨154米聯(lián)長970米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的抗裂和耐久性技術(shù)。 </p

9、><p>　　3）．高地震烈度區(qū)特大型主橋和北灘橋的抗震技術(shù)。 </p><p>　　4）．鋼橋環(huán)氧瀝青砼橋面鋪裝技術(shù)。 </p><p>　　5）．長江三峽工程蓄水對橋位河段的水文分析和對水域內(nèi)橋梁施工的影響。</p><p>　　三、設(shè)計參考規(guī)范和要求</p><p><b>　　1、參考規(guī)范</b&g

10、t;</p><p>　　1）.《工程測量規(guī)范》（GB50026－2007）；</p><p>　　2）.《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）；</p><p>　　3）.《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ071-9）；</p><p>　　4）.《國家一二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》(GB12897-91)</p><

11、;p>　　5）.《公路勘測規(guī)范》(JTJ061-99)</p><p>　　6）.《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GB/18314-2009)</p><p>　　2、橋梁施工平面控制網(wǎng)建立的原則：</p><p>　　1 ）橋梁施工平面控制網(wǎng)，宜布設(shè)成自由網(wǎng)，并根據(jù)線路測量控制點定位。</p><p>　　2） 控制網(wǎng)可采用GPS

12、 網(wǎng)、三角形網(wǎng)和導(dǎo)線網(wǎng)等形式。</p><p>　　3） 控制網(wǎng)的邊長，宜為主橋軸線長度的0．5-1．5 倍。</p><p>　　4） 當(dāng)控制網(wǎng)跨越江河時，每岸不少于3 點，其中軸線上每岸宜布設(shè)2 點。</p><p>　　表3-1 平面控制測量等級 </p><p>　　表3-2 橋梁施工控制網(wǎng)等級的選

13、擇 </p><p>　　注：1 為橋的總長 </p><p>　　2 l 為跨越的寬度指橋梁所跨越的江、河、峽谷的寬度。</p><p>　　表3-3 水準(zhǔn)測量的主要技術(shù)要求</p><p>　　注：1.成帶節(jié)點的水準(zhǔn)網(wǎng)時，節(jié)點之間或節(jié)點與已知點之間的路線長度，不應(yīng)大于表中規(guī)定的0.7倍。</p><p&g

14、t;　　2.L為往返段附合或閉合環(huán)的水準(zhǔn)路線長度，km。n為測站數(shù)。</p><p>　　四、平面控制網(wǎng)的設(shè)計</p><p><b>　　1、觀測方法的選擇</b></p><p><b>　　1）三角網(wǎng)控制測量</b></p><p>　　橋梁平面控制以往主要采用三角網(wǎng)，三角網(wǎng)可以用于測定橋軸線

15、長度，并可以為交會墩臺位置提供平面控制點。目前，由于測距儀和全站儀的日益普及，橋梁平面控制網(wǎng)大多采用測邊網(wǎng)或邊角同測網(wǎng)。在建立橋梁平面控制網(wǎng)時，既要考慮三角網(wǎng)本身的精度（即圖形強度），又要考慮后繼施工的需要，所以在布網(wǎng)之前應(yīng)對橋梁的設(shè)計方案、施工方法、施工機具及場地布置、橋址地形及周圍的環(huán)境條件、測設(shè)精度要求等方面內(nèi)容進行認(rèn)真研究，然后在橋址地形圖上擬定布網(wǎng)方案，再到現(xiàn)場按照下列基本要求選定點位。網(wǎng)形應(yīng)具有足夠的強度，使測得的橋軸線尺度

16、精度能夠滿足施工要求，并能利用這些三角點，以足夠的精度用前方交會法為橋墩放樣。當(dāng)主網(wǎng)的三角點數(shù)目不能滿足施工需要時，要求能方便地增設(shè)插點，這一點在初擬網(wǎng)形時應(yīng)有所考慮。在滿足精度和施工要求的前提下，網(wǎng)形應(yīng)力求簡單。</p><p>　　2）GPS控制網(wǎng)測量</p><p>　　為了更加方便地進行控制測量現(xiàn)在一般選用GPS控制網(wǎng)。GPS平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計通過GPS測量獲得的是GPS基線向量

17、, 屬于W GS284坐標(biāo)系的三維坐標(biāo)差。而在一般橋梁工程中用的是北京54坐標(biāo)系、西安80坐標(biāo)系,在大跨徑橋梁工程中, 由于實測邊長在投影面上的變形很大, 常采用工程獨立坐標(biāo)系的坐標(biāo), 這樣就存在GPS定位成果的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。常用的轉(zhuǎn)換模型(1)為:</p><p>　　式中R為兩個坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣,Δx0 為兩個坐標(biāo)系的平移參數(shù)向量, m為尺度變化參數(shù)。所以必須明確GPS成果所采用的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù), 即明確

18、GPS控制網(wǎng)的基準(zhǔn)。</p><p>　　大跨徑橋梁GPS平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)。位置基準(zhǔn)一般是由給定的起算點坐標(biāo)確定。方位基準(zhǔn)一般以給定的起算方位值確定, 或由GPS基線向量的方位作為方位基準(zhǔn)。尺度基準(zhǔn)由兩個以上的起算點間的距離確定, 或由GPS基線向量的長度確定。因此大跨徑橋梁GPS平面控制網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計, 實質(zhì)上是確定控制網(wǎng)的位置基準(zhǔn)問題。當(dāng)采用工程獨立坐標(biāo)系時, 應(yīng)獲得以下參數(shù):

19、①工程所采用的參考橢球; ②高斯投影帶的寬度, 及坐標(biāo)系的中央子午線經(jīng)度; ③橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)的加常數(shù); ④坐標(biāo)系的投影面高程及測區(qū)平均高程異常值; ⑤起算點的三維坐標(biāo)。</p><p>　　GPS平面控制網(wǎng)的網(wǎng)形設(shè)計：大跨徑橋梁GPS控制點的布設(shè)GPS平面控制網(wǎng)的所有控制點與橋軸線的里程起算點及橋軸線方向存在著精密的相對關(guān)系。對大跨徑橋梁來說, GPS控制網(wǎng)一般應(yīng)由一個或若干個獨立觀測環(huán)構(gòu)成,以三角形和大地四邊形

20、組成的混合網(wǎng)的形式布設(shè)。由于大跨徑橋梁的實測邊長在投影面上的變形影響不容忽視, 應(yīng)采用工程獨立坐標(biāo)系, 把投影的中央子午線設(shè)定在橋梁中軸線處, 實測邊長歸算至測區(qū)的抵償高程面上。在選定這</p><p>　　些控制點時, 應(yīng)注意下列問題:</p><p>　　1) GPS控制網(wǎng)的控制點必須能控制全橋及與之相關(guān)的重要附屬工程。</p><p>　　2) 橋軸線一般是控

21、制網(wǎng)中的一條邊。</p><p>　　3) 所有控制點都必須選定在開闊、安全、穩(wěn)固的地方, 便于安置GPS接收機和衛(wèi)星信號的接收, 高度角15°以上不能有障礙物阻擋衛(wèi)星信號, 遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射臺和高壓輸電線。</p><p>　　4) GPS控制網(wǎng)的圖形應(yīng)力求簡單、剛強, 以利于提高精度。并應(yīng)保證控制網(wǎng)的擴展和墩臺定位的精度。同時還應(yīng)注意邊長要適中, 各邊長度不宜相差過大。并

22、方便施工定位放樣和減少工作量。</p><p>　　大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計可以用以下四個準(zhǔn)則來評價大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)的質(zhì)量, 即精度、可靠性、靈敏度和費用。大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)采用格拉法倫德(E?Grafarend)的四階段設(shè)計方法進行優(yōu)化設(shè)計。用以下方法來進行觀測方案的優(yōu)化。首先構(gòu)造出大跨徑橋梁GPS控制網(wǎng)的準(zhǔn)則矩陣。準(zhǔn)則矩陣是以一個理想結(jié)構(gòu)來給定控制網(wǎng)位置參數(shù)的協(xié)因數(shù)矩陣。用T K(Taylo

23、r2Karman)結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造出準(zhǔn)則矩陣Qxx。對于控制網(wǎng)中1 , 2兩點的協(xié)因數(shù)子陣(2) :</p><p><b>　　3）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　為了滿足大跨徑橋梁施工控制網(wǎng)的要求, GPS 平面控制網(wǎng)在外業(yè)觀測質(zhì)量合格后, 內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)處理一般的過程為: ①GPS基線計算; ②在W GS284坐標(biāo)系上進行三維無約束平差; ③在根據(jù)工程獨立坐標(biāo)

24、系定義的測區(qū)局部橢球</p><p>　　上, 進行二維約束平差, 獲得控制點的平差坐標(biāo)。</p><p>　　基于以上三角網(wǎng)和GPS王的優(yōu)缺點優(yōu)點，應(yīng)選用GPS網(wǎng)作為平面控制網(wǎng)。</p><p>　　五、高程測量施工方法</p><p>　　對于大型橋梁高程控制必須采用高精度的水準(zhǔn)測量。如果橋梁軸線長度非常大,高程控制測量還必須采用跨河水準(zhǔn)

25、的方法聯(lián)測兩岸的控制點高程。</p><p>　　測量內(nèi)容主要是采用水準(zhǔn)測量手段布設(shè)和測量大橋施工高程控制網(wǎng)點。</p><p><b>　　1、高程控制網(wǎng)布設(shè)</b></p><p>　　控制點的選點非常重要, 其位置的選取可從以下幾個方面考慮:如能在保證穩(wěn)定性的前提下直接就近施工, 既保證了施工放樣的方便性, 又減少了控制點的傳遞誤差, 提

26、高了工程質(zhì)量。由于施工周期較長,在施工過程中經(jīng)常會發(fā)生控制點被破壞或點位位移等情況,控制點的維護問題也就成了一個必須考慮的重要問題。施工控制網(wǎng)不單單僅為施工服務(wù), 同時還擔(dān)負(fù)著為運營期間提供監(jiān)測依據(jù)的任務(wù), 如果施工結(jié)束后點位被破壞,則需重新布設(shè)一套用于運營期間監(jiān)控的控制網(wǎng),為此既違反經(jīng)濟性原則,也不利于后期大橋的運營監(jiān)控。點位布設(shè)還需充分考慮水準(zhǔn)測量施測的作業(yè)環(huán)境和控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)強度。</p><p><

27、b>　　2、高程控制網(wǎng)測量</b></p><p>　　根據(jù)現(xiàn)場的有利條件將水準(zhǔn)尺固定在岸邊防汛墻側(cè)壁并使水準(zhǔn)尺圓氣泡居中,固定儀器站點在岸邊防汛墻頂,兩岸站點到近尺點距離盡量相等, 根據(jù)水平視線將對岸覘標(biāo)固定在適當(dāng)高度的位置, 并測量站點到對岸覘標(biāo)點的水平距離。為了保證測量精度, 結(jié)合以往經(jīng)驗,分別針對陸地水準(zhǔn)和跨河水準(zhǔn)制定測量方案。</p><p>　　陸地水準(zhǔn)采用1

28、臺TopconDL101C型電子水準(zhǔn)儀( 0. 5mm) 及配套條碼水準(zhǔn)尺按二等水準(zhǔn)測量要求進行。測前進行水準(zhǔn)儀的i 角檢驗和校正, 觀測選擇氣溫變化不大和成像條件較好的天氣,往返觀測各一次, 前后視距采用皮尺量距定位,地面打入水準(zhǔn)釘作臨時轉(zhuǎn)點, 視距基本相等, 視線長度≤ 50m,前后視距差≤1m, 任一測站上前后視距累積差≤3m,視線高度( 下絲讀數(shù))大于等于0.3m。數(shù)據(jù)由儀器自動記錄,內(nèi)業(yè)輸出打印電子水準(zhǔn)觀測手簿。</p&

29、gt;<p>　　跨河水準(zhǔn)采用經(jīng)緯儀傾角法, 選用2臺TCA2003全站儀同時對向觀測。測前進行全站儀和水準(zhǔn)尺檢定, 制作60cm×80cm的覘標(biāo), 精確測量覘標(biāo)上下標(biāo)線的間距。外業(yè)施測選擇氣象條件較好的上午日出后1h和下午日落前1h。在具體測量時, 結(jié)合實際情況和精度要求, 制定觀測程序: 近尺觀測, 盤左: 讀取離水平視線最近的刻畫線的讀數(shù),照準(zhǔn)該刻畫線的上下沿各1次并讀數(shù); 盤右: 照準(zhǔn)該刻畫線的上下沿各1

30、次并讀數(shù);1次盤左和盤右觀測組成近尺1組,每測回近尺觀測1組。遠(yuǎn)尺覘標(biāo)觀測, 盤左:照準(zhǔn)上下標(biāo)志線各2次并讀數(shù);盤右: 照準(zhǔn)上下標(biāo)志線各2次并讀數(shù);1次盤左和盤右同時對向觀測組成1組遠(yuǎn)尺觀測, 每測回遠(yuǎn)尺觀測8組。一測回內(nèi),第一次照準(zhǔn)對岸覘標(biāo)調(diào)焦清晰后再讀數(shù),本測回內(nèi)物鏡不得再次調(diào)焦。 每測回觀測完成后,間歇15min,重新整平儀器進行下一測回觀測。一個時段結(jié)束后,兩岸儀器及水準(zhǔn)尺相互對調(diào); 若各項觀測限差超限及時重測或補測。</

31、p><p><b>　　六、橋墩、橋臺放樣</b></p><p>　　承臺、墩身和臺身的細(xì)部放樣，也是以它的縱橫軸線作為依據(jù)。在立模板的外面需預(yù)先畫出它的中心線，然后在縱橫軸線的護樁上架設(shè)經(jīng)緯儀，照準(zhǔn)該鈾線方向上的另一護樁，根據(jù)這一方向校正模板的位置，直至模板中線位于視線的方向上。在施工過程中，經(jīng)常要利用護樁恢復(fù)墩、臺的縱橫軸線，即在墩、臺身一側(cè)的護樁上架設(shè)經(jīng)緯儀，照準(zhǔn)

32、另一側(cè)的護樁。但墩身筑高后，視線被阻，就無法進行，此時，可在墩身尚未阻擋視線以前，將軸線方向用油漆標(biāo)記在已成的墩身上，以后恢復(fù)軸線時可在護樁上架設(shè)儀器，照準(zhǔn)這個標(biāo)志即可。在建造空心墩時，墩身的中心可用ZL自動垂準(zhǔn)儀從基礎(chǔ)的中心點上直接向上投影。當(dāng)墩、臺身砌筑至離頂帽底約30cm處，仍用上述方法定出墩、臺中心及縱橫軸線，以便據(jù)以安裝頂帽的模板，安裝錨栓孔以及綁扎鋼筋。模板立好后，應(yīng)再一次進行復(fù)核，以確保頂帽中心、錨栓孔位置等符合設(shè)計要求。

33、模板位置中心的偏差不得大于1cm，并于模板上標(biāo)出墩頂標(biāo)高，以便控制灌注混凝土的標(biāo)高。當(dāng)混凝土灌注墩帽至頂部時，在墩的縱橫軸線及墩的中心處，應(yīng)埋設(shè)中心標(biāo)志，在縱軸線的兩側(cè)的上下游埋設(shè)兩個水準(zhǔn)點，并測定出中心標(biāo)志的坐標(biāo)和水準(zhǔn)點的高程。這些標(biāo)志不但作為安置支承墊石</p><p>　　七、后期橋墩橋臺變形監(jiān)測</p><p>　　在橋梁的建造過程中及建成營運時，由于開挖、荷載變化、地質(zhì)條件不同、