桥梁控制网布设、优化及桥墩放样.docx

桥梁控制网布设、优化及桥墩放样１、实习要求介绍以矿大北门的桥为原型，假定北门河流宽1.4km，现准备修建一条跨河大桥，桥梁轴线位置自定。围绕这一问题编制控制网设计、优化、桥墩放样的技术方案。要求：（1）掌握桥梁控制网设计原则、方法；（2）设计桥梁平面、高程控制网；（3）确定控制网必要精度、设计桥梁平面、高程控制网并优化，制定控制网观测、桥墩放样方案；（4）编制（名称自取）桥梁施工控制网技术设计书。2.桥梁设计概述北门特大桥全长1800米，为预应力钢筋混凝土连续梁，北岸引桥总长达400米。桥址处河面宽达1400米。在施工阶段，施工控制网的布设，主要是为保证桥轴线长度放样和桥梁墩台定位的精度要求，在施工后阶段，施工控制网还作为对桥梁进行变形观测的基准点。1.控制网的基准设计通过GPS 测量获得的是GPS 基线向量, 属于WGS284坐标系的三维坐标差。而在一般桥梁工程中用的是北京54坐标系、西安80 坐标系[ 1 ] , 在大跨径桥梁工程中, 由于实测边长在投影面上的变形很大, 常采用工程独立坐标系的坐标, 这样就存在GPS 定位成果的坐标转换问题。常用的转换模型(1) 为:x d = (1 + m) x w + Δx0 + Rxw (1)式中R 为两个坐标系的旋转矩阵, Δx0 为两个坐标系的平移参数向量, m 为尺度变化参数。所以必须明确GPS 成果所采用的坐标系统和起算数据, 即明确GPS 控制网的基准。大跨径桥梁GPS 平面控制网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准。位置基准一般是由给定的起算点坐标确定。方位基准一般以给定的起算方位值确定, 或由GPS基线向量的方位作为方位基准。尺度基准由两个以上的起算点间的距离确定, 或由GPS 基线向量的长度确定。因此大跨径桥梁GPS 平面控制网的基准设计, 实质上是确定控制网的位置基准问题。当采用工程独立坐标系时, 应获得以下参数: ①工程所采用的参考椭球; ②高斯投影带的宽度, 及坐标系的中央子午线经度; ③横坐标与纵坐标的加常数; ④坐标系的投影面高程及测区平均高程异常值; ⑤起算点的三维坐标。高程投影面为桥墩顶面所在水准面2.　GPS 平面控制网的网形设计　大跨径桥梁GPS 控制点的布设GPS 平面控制网的所有控制点与桥轴线的里程起算点及桥轴线方向存在着精密的相对关系[ 2 ] 。对大跨径桥梁来说, GPS 控制网一般应由一个或若干个独立观测环构成,以三角形和大地四边形组成的混合网的形式布设。由于大跨径桥梁的实测边长在投影面上的变形影响不容忽视, 应采用工程独立坐标系, 把投影的中央子午线设定在桥梁中轴线处, 实测边长归算至测区的抵偿高程面上。在选定这些控制点时, 应注意下列问题:1) GPS 控制网的控制点必须能控制全桥及与之相关的重要附属工程。2) 桥轴线一般是控制网中的一条边。3) 所有控制点都必须选定在开阔、安全、稳固的地方, 便于安置GPS 接收机和卫星信号的接收, 高度角15°以上不能有障碍物阻挡卫星信号, 远离大功率无线电发射台和高压输电线。4) GPS 控制网的图形应力求简单、刚强, 以利于提高精度。并应保证控制网的扩展和墩台定位的精度。同时还应注意边长要适中, 各边长度不宜相差过大。并方便施工定位放样和减少工作量。3.桥梁精度计算1.桥轴线长相对中误差主网的桥轴线长1500米。（1）主桥为连续梁，每跨100m，其节间限差按规范取为：△l=±2mm，n=1，支座安装误差按规范取为：δ=±7mm。（2）对于预应力混凝土梁，长度拼装误差：每跨梁安装后的容许误差为：△d==7.3mm主桥轴线全长的极限误差：△D=±主桥轴线长的相对中误差（取1/2极限误差）：2大桥北岸引桥为预应力混凝土简支梁北岸引桥全长的极限误差△D=±北岸引桥全长的相对中误差（取1/2极限误差）：施工平面控制网的测量等级应根据以上估算出的必要精度，按下表选定。桥梁施工平面控制测量等级和精度测　量　等　级桥轴线边相对中误差最弱边相对中误差GPS测量三角形网测量导线测量一等————≤1/250 0001/180 000二等————≤1/200 0001/150 000三等二等≤1/150 0001/100 000四等三等三等≤1/100 0001/70 000注：对于桥长小于800m的桥涵，当桥址两岸已有足够数量的CPI、CPII控制点且能满足桥梁施工精度要求时，可直接利用之，无需另行建网。根据以上计算，控制网按三等网精度观测，桥轴线长的相对中误差为1/150000。2 控制网放样所需的点位精度桥梁施工测量，控制点点位精度必须达到或超过放样所需的精度。由于控制点离墩台位置较远（特别是水中墩），放样又在有施工干扰时进行，不大可能增加测量次数来提高精度。因此，控制点误差对放样所引起的误差来说，应小到可以忽