西南交大工程测量学精品课程课件c13

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1、第十三章 桥梁测量,建设一座桥梁，需要进行各种测量工作，其中包括：勘测、施工测量、竣工测量等；在施工过程中及竣工通车后，还要进行变形观测工作。根据不同的桥梁类型和不同的施工方法，测量的工作内容和测量方法也有所不同。桥梁的测量工作概括起来有：桥轴线长度测量；施工控制测量；墩、台中心的定位；墩、台细部放样及梁部放样等。 近代的施工方法，日益走向工厂化和拼装化，梁部构件一般都在工厂制造，在现场进行拼接和安装，这就对测量工作提出了十分严格的要求。 桥轴线长度所需精度的估算 桥梁的平面和高程控制测量 桥梁墩、台中心的测设 墩台纵、横轴线的测设 桥梁施工测量,桥轴线长度所需精度的估算,在选定的桥梁中线上，

2、于桥头两端埋设两个控制点，两控制点间的连线称为桥轴线。由于墩、台定位时主要以这两点为依据，所以桥轴线长度的精度直接影响墩、台定位的精度。为了保证墩、台定位的精度要求，首先需要估算出桥轴线长度需要的精度，以便合理地拟定测量方案。 在现行的铁路测量技术规则中，根据梁的结构形式、施工过程中可能产生的误差，推导出了如下的估算公式：,钢筋混凝土简支梁 钢板梁及短跨（ 64m）简支钢珩梁 单跨： 多跨等跨： 多跨不等跨： 连续梁及长跨（ 64m）简支钢珩梁 单联（跨）： 多联（跨）等联（跨）： 多联（跨）不等联（跨）：,式中 单跨长度中误差； 桥轴线（两桥台间）长度中误差； 梁长； N联（跨）数； n每联

3、（跨）节间数； 墩中心的点位放样限差（设为10mm）； 节间拼装限差（2mm）； 固定支座安装限差（7mm）； 1/5000梁长制造限差。,桥梁的平面和高程控制测量,平面控制网的布设及测量 高程控制点的布设及测量,平面控制网的布设及测量,建立平面控制网的目的是测定桥轴线长度和据以进行墩、台位置的放样；同时，也可用于施工过程中的变形监测。对于跨越无水河道的直线小桥，桥轴线长度可以直接测定，墩、台位置也可直接利用桥轴线的两个控制点测设，无需建立平面控制网。但跨越有水河道的大型桥梁，墩、台无法直接定位，则必须建立平面控制网。,根据桥梁跨越的河宽及地形条件，平面控制网多布设成如下图所示的形式。,平面控

4、制网的布设及测量,选择控制点时，应尽可能使桥的轴线作为三角网的一个边，以利于提高桥轴线的精度。如不可能，也应将桥轴线的两个端点纳入网内，以间接求算桥轴线长度，如图131(d)。 对于控制点的要求，除了图形刚强外，还要求地质条件稳定，视野开阔，便于交会墩位，其交会角不致太大或太小。 在控制点上要埋设标石及刻有“十”字的金属中心标志。如果兼作高程控制点使用，则中心标志宜做成顶部为半球状。 控制网可采用测角网、测边网或边角网。采用测角网时宜测定两条基线，如图131的双线所示。过去测量基线是采用因瓦线尺或经过检定的钢卷尺，现在已被光电测距仪取代。测边网是测量所有的边长而不测角度；边角网则是边长和角度都

5、测。一般来说，在边、角精度互相匹配的条件下，边角网的精度较高。,在铁路测量技术规则里，按照桥轴线的精度要求，将三角网的精度分为五个等级，它们分别对测边和测角的精度规定如下表所示。,平面控制网的布设及测量,上述规定是对测角网而言，由于桥轴线长度及各个边长都是根据基线及角度推算的，为保证桥轴线有可靠的精度，基线精度要高于桥轴线精度23倍。如果采用测边网或边角网，由于边长是直接测定的，所以不受或少受测角误差的影响，测边的精度与桥轴线要求的精度相当即可。 由于桥梁三角网一般都是独立的，没有坐标及方向的约束条件，所以平差时都按自由网处理。它所采用的坐标系，一般是以桥轴线作为X轴，而桥轴线始端控制点的里程

6、作为该点的X值。这样，桥梁墩台的设计里程即为该点的X坐标值，可以便于以后施工放样的数据计算。 在施工时如因机具、材料等遮挡视线，无法利用主网的点进行施工放样时，可以根据主网两个以上的点将控制点加密。这些加密点称为插点。插点的观测方法与主网相同，但在平差计算时，主网上点的坐标不得变更。,高程控制点的布设及测量,在桥梁的施工阶段，为了作为放样的高程依据，应建立高程控制，即在河流两岸建立若干个水准基点。这些水准基点除用于施工外，也可作为以后变形观测的高程基准点。 水准基点布设的数量视河宽及桥的大小而异。一般小桥可只布设一个；在200m以内的大、中桥，宜在两岸各布设一个；当桥长超过200m时，由于两岸

7、连测不便，为了在高程变化时易于检查，则每岸至少设置两个。 水准基点是永久性的，必须十分稳固。除了它的位置要求便于保护外，根据地质条件，可采用混凝土标石、钢管标石、管柱标石或钻孔标石。在标石上方嵌以凸出半球状的铜质或不锈钢标志。 为了方便施工，也可在附近设立施工水准点，由于其使用时间较短，在结构上可以简化，但要求使用方便，也要相对稳定，且在施工时不致破坏。 桥梁水准点与线路水准点应采用同一高程系统。与线路水准点连测的精度不需要很高，当包括引桥在内的桥长小于500m时，可用四等水准连测，大于500m时可用三等水准进行测量。但桥梁本身的施工水准网，则宜用较高精度，因为它是直接影响桥梁各部放样精度的。

8、 当跨河距离大于200m时，宜采用过河水准法连测两岸的水准点。跨河点间的距离小于800m时，可采用三等水准，大于800m时则采用二等水准进行测量。,桥梁墩、台中心的测设,在桥梁墩、台的施工过程中，首要的是测设出墩、台的中心位置，其测设数据是根据控制点坐标和设计的墩、台中心位置计算出来的。分直线桥和曲线桥两种形式。,直线桥的墩、台中心测设,直线桥的墩、台中心位置都位于桥轴线的方向上。墩、台中心的设计里程及桥轴线起点的里程是已知的，如图132所示，相邻两点的里程相减即可求得它们之间的距离。根据地形条件，可采用直接测距法或交会法测设出墩、台中心的位置。,直接测距法,这种方法使用于无水或浅水河道。根据

9、计算出的距离，从桥轴线的一个端点开始，用检定过的钢尺逐段测设出墩、台中心，并附合于桥轴线的另一个端点上。如在限差范围之内，则依据各段距离的长短按比例调整已测设出的距离。在调整好的位置上订一个小钉，即为测设的点位。 如用光电测距仪测设，则在桥轴线起点或终点架设仪器，并照准另一个端点。在桥轴线方向上设置反光镜，并前后移动，直至测出的距离与设计距离相符，则该点即为要测设的墩、台中心位置。为了减少移动反光镜的次数，在测出的距离与设计距离相差不多时，可用小钢尺测出其差数，以定出墩、台中心的位置。,交会法,当桥墩位于水中，无法丈量距离及安置反光镜时，则采用角度交会法。 如图133所示，A、C、D位控制网的

10、三角点，且A为桥轴线的端点，E为墩中心位置。在控制测量中 、 、 、 已经求出，为已知值。AE的距离 可根据两点里程求出， 也为已知。则 、也可以根据A、C、D、E的已知坐标求出。 在C、D点上架设经纬仪，分别自CA及DA测设出及角，则两方向的交点即为E点的位置。,交会法,交会法,为了检核精度及避免错误，通常都用三个方向交会，即同时利用桥轴线AB的方向。 由于测量误差的影响，三个方向不交于一点，而形成如图134所示的三角形，这个三角形称为示误三角形。示误三角形的最大边长，在建筑墩、台下部时不应大于25mm，上部时不应大于15mm。如果在限差范围内，则将交会点E投影至桥轴线上，作为墩中心的点位。

11、 随着工程的进展，需要经常进行交会定位。为了工作方便，提高效率，通常都是在交会方向的延长线上设立标志，如图135所示。在以后交会时即不再测设角度，而是直接照准标志即可。 当桥墩筑出水面以后，即可在墩上架设反光镜，利用光电测距仪，以直接测距法定出墩中心的位置。,曲线桥的墩、台中心测设,在直线桥上，桥梁和线路的中线都是直的，两者完全重合。但在曲线桥上则不然，曲线桥的中线是曲线，而每跨桥梁却是直的，所以桥梁中线与线路中线基本构成了符合的折线，这种折线称为桥梁工作线，如图136所示。墩、台中心即位于折线的交点上，曲线桥的墩、台中心测设，就是测设工作线的交点。,曲线桥的墩、台中心测设,设计桥梁时，为使列

12、车运行时梁的两侧受力均匀，桥梁工作线应尽量接近线路中线，所以梁的布置应使工作线的转折点向线路中线外侧移动一段距离E，这段距离称为“桥墩偏距”。偏距E一般是以梁长为弦线的中矢的一半。相邻梁跨工作线构成的偏角称为“桥梁偏角”；每段折线的长度L称为“桥墩中心距”。E、L在设计图中都已经给出，根据给出的E、L即可测设墩位。 在曲线桥上测设墩位与直线桥相同，也要在桥轴线的两端测设出控制点，以作为墩、台测设和检核的依据。测设的精度同样要求满足估算出的精度要求。,曲线桥的墩、台中心测设,控制点在线路中线上的位置，可能一端在直线上，而另一端在曲线上（图137），也可能两端都位于曲线上（图138）。与直线不同的

13、是曲线上的桥轴线控制桩不能预先设置在线路中线上，再沿曲线测出两控制桩间的长度，而是根据曲线长度，以要求的精度用直角坐标法测设出来。用直角坐标法测设时，是以曲线的切线作为x轴。为保证测设桥轴线的精度，则必须以更高的精度测量切线的长度，同时也要精密地测出转向角,曲线桥的墩、台中心测设,测设控制桩时，如果一端在直线上，而另一端在曲线上（图137），则先在切线方向上设出A点，测出A至转点ZD53的距离，则可求得A点的里程。测设B点时，应先在桥台以外适宜的距离处，选择B点的里程，求出它与ZH（或HZ）点里程之差，即得曲线长度，据此，可算出B点在曲线坐标系内的x、y值。ZH及A的里程都是已知的，则A至ZH

14、的距离可以求出。这段距离与B点的x坐标之和，即为A点至B点在切线上的垂足ZD5-4的距离。从A沿切线方向精密地测设出ZD5-4,再在该点垂直于切线的方向上设出y，即得B点的位置。 在设出桥轴线的控制点以后，即可据以进行墩、台中心的测设。根据条件，也是采用直接测距法或交会法。,直接测距法,在墩、台中心处可以架设仪器时，宜采用这种方法。 由于墩中心距L及桥梁偏角是已知的，可以从控制点开始，逐个测设出角 度及距离，即直接定出各墩、台中心的位置，最后再符合到另外一个控制点上，以检核测设精度。这种方法称为导线法。 利用光电测距仪测设时，为了避免误差的积累，可采用长弦偏角法，或称极坐标法。 由于控制点及个

15、墩、台中心点在曲线坐标系内的坐标是可以求得的，故可据以算出控制点至墩、台中心的距离及其与切线方向的夹角。自切线方向开始设出，再在此方向上设出，如图13-9所示，即得墩、台中心的位置。此种方法因各点是独立测设的，不受前一点测设误差的影响。但在某一点上发生错误或有粗差也难于发现，所以一定要对各个墩中心距进行检核测量。,交会法,当墩位于水中，无法架设仪器及反光镜时，宜采用交会法。 由于这种方法是利用控制网点交会墩位，所以墩位坐标系与控制网的坐标系必须一致，才能进行交会数据的计算。如果两者不一致时，则须先进行坐标转换。 为了具体起见，现举例说明交会数据的计算及交会方法。,交会法,在图13-10中，A、

16、B、C、D为控制点，E为桥墩中心。在A点进行交会时，要算出自AB、AD作为起始方向的角度 及 。 控制点及墩位的坐标是已知的，可据以算出AE的坐标方位角 在控制网资料中，已知AB的坐标方位角为 ，AD的坐标方位角为 ，则 同法可求出在B、C、D各点交会时的角值。 在A点交会时，可以AB或AD作为起始方向，设出相应的角值，即得AE方向，在交会时，一般需用三个方向，当示误三角形的边长在容许范围内时，取其重心作为墩中心位置。,墩台纵、横轴线的测设,为了进行墩、台施工的细部放样，需要测设其纵、横轴线。所谓纵轴线是指过墩、台中心平行与线路方向的轴线，而横轴线是指过墩、台中心垂直于线路方向的轴线；桥台的横轴线是指桥台的胸墙线。 直线桥墩、台的纵轴线与线路中线的方向重合，在墩、台中心架设仪器，自线路中线方向测设90角，即为横轴线的方向（图13-11）。,