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1、兰州资源环境职业技术学院教师授课教案学习情境学习情境二：桥梁工程施工测量任务名称任务四：桥梁施工控制网的布设授课时间年 月 日第 周授课教师授课班级授课时数8学时授课方法学训教学内容1. 根据初拟方案，进行现场踏勘，根据不同地形特点和实际情况，进行控制网的布设，选点埋点；2. 桥梁平面控制测量；3. 桥梁高程控制测量；知识目标1.认识控制网的布设形式，熟悉控制网布设的特点；2.掌握桥梁施工平面控制网精度要求、加密和复测；3.学习平面控制网坐标系统；4.学习水准测量，掌握水准点的布设和测量规范；5.掌握跨河水准测量。技能目标1.现场踏勘之后，能够；能够独立的对现场进行选点埋点；2.根据需要收集与
2、桥梁施工测量相关的已有的测量资料；3.布设桥梁控制网，掌握水准测量；教学重点和 难 点1.控制网的布设；2.技术设计的依据及原则； 3.技术设计书的编写。导入新课 1.相关项目技术设计书范文；巩固复习 1.技术设计基本原则； 2.技术设计书编写内容；布置作业根据设计书的技术要求确定出桥梁施工控制网教学效果分析教学步骤、教学内容和教学方法备 注一、咨询【参考资料】技术设计书编写原则规范、相似桥梁施工测量设计书实例等。【工程资料分析】黄河公路大桥, 是国家重点高速公路工程跨越黄河的特大型桥梁, 设计桥长7000 多米, 桥宽34.5m, 双向六车道。桥型分三部分: 主桥1为跨度125 m 的斜拉桥
3、, 主桥2为跨度为50 m 的T 型桥梁,引桥为跨度35 m 的组合箱梁桥。测区位于黄河中下游平原地区,由南向北横跨黄河, 东距某国道黄河大桥约5km, 地理位置为东经114、北纬34, 测区属于平原地区, 黄河由西向东从测区中央流过, 黄河两岸各有一条东西向黄河大堤,大堤两侧有树木,通视困难,滩区则通视良好。【任务内容及要求】1 收集所需图纸资料和测区已有的测量控制点资料，现场踏勘。选点埋点，进行控制网的布设。2 桥梁平面控制测量，首先建立GPS首级平面控制网，在进行导线测量，对其GPS控制网进行加密。3 桥梁高程控制测量，采用水准测量和光电三角高程测量。掌握跨河 水准测量。【相关知识】一、
4、桥梁施工控制网概述桥梁施工控制网分为施工平面控制网和施工高程控制网两部分。 在建立控制网时，既要考虑三角网本身的精度，即图形强度，又要考虑以后施工的需要。所以，在布网之前应对桥梁的设计方案、施工方法、施工机具及场地布置、桥址地形及周围的环境条件、精度要求等方面进行研究，然后在桥址地形团图上拟订布网方案，在现场选定点位。点位应选在施工范围以外，且不能位于淹没或土质松软的地区。 控制网应力求满足下列要求：(1)图形应具有足够的强度，使测得的桥轴线(桥的中心线)长度的精度能满足施工要求，并能利用这些三角点以足够的精度放样桥墩。当主网的三角点数目不能满足施工需要时，能方便地增设插点。在满足精度和施工要
5、求的前提下，图形应力求简单。(2)为使控制网与桥轴线连接起来，在河流两岸的桥轴线上应各设个三角点，三角点离桥台的设计位置不应太远，以保证桥台的放样精度。放样桥墩时，仪器可安置在桥轴线上的三角点上进行交会，以减小横向误差。 (3)控制网的边长一般在0.51.5倍河宽的范围内变动。由于控制网的边长较短，可直接丈量控制网的一条边作为基线。基线长度不宜小于桥轴线长度的0.7倍，一般应在两岸各设一条，以提高三条线的精度及增加检核条件。通常丈量两条基线边，两岸各一条。基线场地应选在土质坚实、地势平坦的地段。 (4)三角点均应选在地势较高、土质坚实稳定、便于长期保存的地方，而且三角点间的通视条件良好。尽可能
6、避免旁折光和地面折光的影响，尽量不造标。 (5)桥梁施工的高程控制点即水准点，每岸至少埋设3个，并与国家水准点联测。水准点应采用永久性的固定标石，也可利用平面控制点的标石。同岸的3个水准点，其中两个应埋设在施工范围以外，以免受到破坏；另一个应埋没在施工区内，以便直接将高程传递到所需要的地方。同时还应在每一个桥台、桥墩附近设立一个临时施工水准点。二、桥梁施工平面控制网 1.桥梁施工平面控制网的布设形式测量仪器的更新、测量方法的改进，特别是高精度全站仪和GPS的普及，给桥梁平面控制网的布设带来很大的灵活性，也使网形趋于简单化。建立桥梁施工平面控制网的方法较多，根据桥梁的大小、精度要求和地形条件，桥
7、梁施工平面控制网的网形布设有以下几种形式：桥渡两岸，当一岸较为平坦，另一岸较为陡峻时，可布设为双三角形，如图4-1（a）；当两岸均较为平坦时，可布设为大地四边形，如图4-1（b）。这两种网形适用于桥长较短且需要交会的水中墩台数量不多的情况。对于大型、特大桥可采用如图4-1（c）、（d）所示的双大地四边形。这种网形图形强度高，控制点数量多，不但有利于提高精度，而且便于墩台中心测设。我国在长江上修建的基座大桥，大多采用这种网形。图4-1(e)为利用江河中的沙洲建立控制网的情况。 特大型桥通常有较长的引桥，因此可将桥梁施工平面控制网再向两端延伸，增加几个点构成多个大地四边形网或者从桥轴线点引测敷设一
8、条光电测距精密导线，导线宜采用闭合环。 对于大型和特大型的桥梁施工平面控制网，自20世纪80年代以来已广泛采用边角网或测边网的形式，并按自由网严密平差。 无论施工平面控制网布设采用何种形式，首先控制网的精度必须满足施工放样的要求。其次控制点应尽可能便于施工放样，且能长期稳定而不受施工的干扰。一般中、小型桥梁控制点采用地面标石，大型或特大型桥梁控制点应采用配有强制对中装置的固定观测墩或金属支架。 2.桥梁控制网精度的确定桥梁施工控制网是放样桥台、桥墩的依据。若将控制网的精度定得过高，虽能满足施工的要求，但控制网施测困难，既费时又费工；控制网的精度过低，很难满足施工的要求。目前常用的确定控制网精度
9、有两种，即按桥式、桥长(上部结构)设计和按桥墩中心点位误差(下部结构)设计。1)按桥式确定控制网的精度按桥式确定控制网精度的方法是根据跨越结构的架设误差(它与桥长、跨度大小及桥式有关)来确定桥梁施工控制网的精度。桥梁跨越结构的形式一般分为简支梁和连续梁。简支梁在一端桥墩上设固定支座，在其余桥墩上设活动支座，如图4-2所示。在钢梁的架设过程中，它的最后长度误差来源于两部分：一是杆件加工装配时的误差；二是安装支座的误差。图4-2 桥梁跨越结构的形式 根据铁路钢桥制造规则的有关规定，钢衍梁节间长度制造容许误差为，两组孔距误差为，则每一节间的制造和拼装误差为。当杆件长16m时，其相对容许误差为 由n根
10、杆件铆接的桁式钢梁的长度误差为 设固定支座安装容许误差为，则每跨钢梁安装后的极限误差为 （4-1） 根据铁路钢轨拼装及架设施工技术规则，值可根据固定支座中心里程的纵向容许偏差大小以及梁长和桥式来确定，目前一般取。由上分析，即可根据各桥跨求得其全长的极限误差 （4-2）式中 N桥的跨数。当等跨时，有 取的极限误差为中误差，则全桥轴线长的相对中误差为表4-1是根据上述铁路规范列举出的以桥式为主结合桥长来确定控制网的精度要求；表4-2是根据公路桥涵施工技术规范列举出的以桥长为主来确定控制网放样的精度。显而易见，铁路规范比公路规范要求高。在实际应用中，尤其是对特大型公路桥，应结合工程需要确定首级网的等
11、级和精度。2)按桥墩放样的容许误差确定平面控制网的精度在桥墩的施工中，从基础至墩台顶部的中心位置要根据施工进度随时放样确定，由于放样的误差使得实际位置与设计位置存在着一定的偏差；根据桥墩设计理论，当桥墩中心偏差在内时，产生的附加力在容许范围内。因此，目前在铁路测量技术规则中，对桥墩支座中心点与设计里程纵向容许偏差作了规定，对于连续梁和跨度大于60m的简支梁，其容许偏差为。表4-1 铁路桥位三角网精度要求等 级测角中误差/()桥轴线相对中误差最弱边相对中误差一0.71/1/二1.01/1/三1.81/750001/60000四2.51/500001/40000五4.01/300001/25000
12、表4-2 公路桥位三角网精度要求 等级桥轴线桩间距离/m测角中误差/()桥轴线相对中误差基 线相对中误差三角形最大闭合差/()二50001.01/1/3.5三200150001.81/700001/7.0四100120002.51/400001/800009.0五50110005.01/200001/4000015.0六20150010.01/100001/2000030.0七20020.01/50001/1000060.0 上述容许偏差，可作为确定桥梁施工控制网必要精度的依据。在桥墩的施工放样过程中，引起桥墩点位误差的因素包括两部分：控制测量过程中的误差和放样测量过程中的误差。它们可用下式表
13、示： （4-3）式中 控制点误差对放样点处产生的影响； 放样误差。 进行控制网的精度设计，就是根据的实际施工条件，按一定的误差分配原则，先确定和的关系，再确定具体的数值大小。 结合桥梁施工的具体情况，在建立施工控制网阶段，一般施工尚未展开，不存在施工干扰，有比较充裕的时间和条件进行多余观测以提高控制网的观测精度；而在施工放样时，现场测量条件差、干扰大、测量速度要求快，测量放样的精度受到限制。因此，控制点误差远小于放样误差。如果取，按式(4-3)可求得：。 当桥墩中心测量精度要求时，。当以此作为控制网的最弱边边长精度要求时，即可根据设计控制网的平均边长(主轴线长度，或河宽)确定施工肋网的相对边长精度要求。例如，南京长江二桥南汉桥要求桥轴线边长相对中误差1/，最弱边边长相对中误差1，起始边边长相对中误差1/。 3.平面控制网的坐标系统 1)国家坐标系 桥梁建设中都要考虑与周边道路的衔接，因此平面控制网应首先选用国家统一坐标系统。但在大型和特大型桥梁建设中，选用国家统一坐标系统时应具备的条件是： (1)桥轴线位于高
