综合项目工程测量专业课程设计.doc

工程测量课程设计

桥梁平面控制网设计
1. 概述
以矿大北门桥为原型，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，控制点自选。
桥梁平面控制网分两级布设。首级控制网重要控制桥轴线；为了满足施工中放样每个桥墩需要，在首级控制网下要加设一定差点或插网，构成第二级控制。由于放样墩台精度规定较高，故第二级控制网精度应不低于首级网。
2. 桥轴线长度精度与桥梁墩台定位精度拟定
（1）桥轴线长度精度
设计该大桥钢梁长度为100m,而由5个20m长节间所构成。《铁路钢桥制造规则》规定：钢桁梁节间长度制造容许误差为±2mm；两节间拼装孔距误差为±0.5mm；每一节间制造和拼装误差为
（普通取2 mm）对n节间拼装一跨或一联桁式钢梁，长度误差涉及拼装误差 L和支座安装容许误差（7mm）长度拼装误差 持续梁，长跨
每跨（联）钢梁安装后容许误差为：
对于钢板梁及短跨（≤64m）简支钢桁梁、钢筋混凝土梁与预应力混凝土梁等.
长度拼装误差按规范取为:±L/5000
每跨（联）钢梁安装后容许误差为：±8.3mm
有14跨，则全长极限误差为：±31.1mm
取1/2极限误差为中误差，则全桥轴线长相对中误差为：md/D=ΔD/2D =1/90032
由此，便可依照《测规》“控制测边网级别和精度”规定来选取施测测边网级别。
三角网级别
测角中误差（’’）
桥轴线相对中误差
最弱边相对中误差
基线相对中误差
一等
0.7
1:175000
1:150000
1:400000
二等
1.0
1:125000
1:100000
1:300000
三等
1.8
1:75000
1:60000
1:00
四等
2.5
1:50000
1:40000
1:100000
五等
4.0
1:30000
1:25000
1:75000
本网按二级别精度规定布网施测。
桥梁墩台中心放样精度规定
桥墩中心位置偏移，将为架设导致困难，并且会使墩上支座位置偏移，变化桥墩应力，影响墩台使用寿命和行车安全。因而，建立控制网不但要保证桥轴线长度有必要精度，并且要保证墩台中心定位精度。
工程上对放样桥墩位置规定是：钢梁墩台中心在桥轴线方向位置中误差不应不不大于1.5cm～2.0cm。
依照“控制点误差对放样点位不发生明显影响”原则，当规定控制网点误差影响仅占总误差1/10时，对控制网精度规定分析如下：
设M为放样后所得点位总误差；
为控制点误差引起点位误差；
为放样过程中所产生点位误差
则：
式中：，将上式展开为级数，并略去高次项，则有：

若控制点误差影响仅使总误差增长1/10，上式括号中第二项应为0.1，既得：

由上式解出代入（☆）中得：

由此可见，当控制点误差所引起放样误差为总误差0.4倍时，则使放样点位总误差仅增长1/10，即控制点误差对放样点位不发生明显影响，同步易知。
当前，若考虑以桥墩台中心在桥轴线方向位置中误差不不不大于2.0cm作为研究控制网必要精度起算数据，由（☆）计算，规定。此即为放样墩台中心时控制网误差影响应满足规定。由此算出放样精度应达到规定是
。

测距重要技术规定
测距仪精度级别
每公里测距中误差mD（mm）
Ⅰ级
mD≤5
mD=±（a+b·D）
Ⅱ级
5＜mD≤10
Ⅲ级
10＜mD≤20
3. 控制网设计及优化

网形及精度登记表

项目
单位
数据
备注
平面已知点数
个
2

平面未知点数
个
8

方向观测设站数
站
0

方向观测总数
个
0

边长观测数
条
21

最大边长
m
1542.897
4－3
最小边长
m
224.359
8－6
验后平面单位权中误差

验后测角中误差
"

最大平面点位中误差
mm
7.98
点名：7
最大平面相邻点间误差
mm
8.50
5－2
最大方位角误差
"

最大边长误差
mm
6.00
6－7
最大边长比例误差

1/78907
8－6

高程已知点数
个
0

高程未知点数
个
0

高差观测数
段
0

验后高程单位权中误差
mm

最大高程中误差
mm

最大高程相邻点间误差
mm

优化设计模仿控制点成果表

点名
坐标
高程
( m )
备注
X( m )
Y( m )
A
1980.000
65.000

B
230.000
560.000

1
1973.297
-232.560

2
1760.140
195.094

3
1760.140
-111.905

4
223.801
30.199

5
483.879
606.662

6
351.159
299.662

7
1698.472
-357.237

8
133.980
355.968

优化设计模仿数据精度表

测站
照准点
方位角中
误差(")
边长中误
差(mm)
边长相对
中误差
A
1

3.08
1/96774
A
2

2.70
1/94733
1
3

2.86
1/85549
1
7

3.07
1/98372
3
2

3.18
1/96456
3
6

4.21
1/ 35万
3
7

2.95
1/85676
3
A

2.98
1/94615
6
2

5.37
1/ 26万
6
5

3.23
1/ 10万
6
B

2.95
1/97410
6
7

6.00
1/ 25万
5
B

2.74
1/94255
5
2

4.28
1/ 31万
5
3

5.67
1/ 26万
4
6

3.04
1/97882
4
7

5.96
1/ 26万
4
3

5.98
1/ 26万
8
B

2.80
1/80392
8
6

2.84
1/78907
8
4

3.16
1/ 11万
点位误差

点名
坐标误差
误差椭圆参数
高程中误
差(mm)
Mx(mm)
My(mm)
M(mm)
A(mm)
B(mm)
F(度 分)
1
5.13
3.07
5.98
5.13
3.07
1 45

2
3.76
4.94
6.21
5.60
2.69
57 36

3
3.68
4.06
5.48
4.60
2.98
128 09

4
7.00
3.62
7.88
7.01
3.60
176 38

5
2.87
5.23
5.97
5.31
2.74
101 01

6
4.33
3.27
5.43
4.56
2.95
24 07

7
6.18
5.05
7.98
7.05
3.74
145 25

8
4.44
3.11
5.42
4.64
2.80
158 20

点间误差

起点名
终点名
纵横向误差
误差椭圆参数
高程点间
误差(mm)
纵向(mm)
横向(mm)
M(mm)
A(mm)
B(mm)
F(度 分)
A
1
3.08
5.12
5.98
5.13
3.07
1 45

A
2
2.70
5.60
6.21
5.60
2.69
57 36

1
3
2.86
4.77
5.57
4.77
2.86
59 54

1
7
3.07
5.87
6.62
5.87
3.07
115 49

3
2
3.18
5.49
6.35
5.56
3.07
10 23

3
6
4.21
5.33
6.80
5.33
4.21
73 20

3
7
2.95
5.25
6.02
5.28
2.90
158 46

3
A
2.98
4.60
5.48
4.60
2.98
128 09

6
2
5.37
6.16
8.17
7.26
3.76
47 40

6
5
3.23
5.46
6.34
5.49
3.16
148 29

6
B
2.95
4.56
5.43
4.56
2.95
24 07

6
7
6.00
5.50
8.13
6.42
4.99
119 17

5
B
2.74
5.31
5.97
5.31
2.74
101 01

5
2
4.28
7.34
8.50
7.35
4.26
75 28

5
3
5.67
5.48
7.88
6.88
3.86
107 25

4
6
3.04
5.57
6.35
5.60
2.98
162 20

4
7
5.96
5.78
8.30
6.04
5.70
135 29

4
3
5.98
5.18
7.91
6.14
4.99
17 55

8
B
2.80
4.64
5.42
4.64
2.80
158 20

8
6
2.84
4.28
5.13
4.28
2.83
70 26

8
4
3.16
6.13
6.90
6.15
3.12
10 10

4. 控制网优化设计总结
桥轴线相对边长中误差1/ 76万远远不大于1/90032,故桥轴线相对边长中误差满足设计规定；
控制点点位误差（最大点）7.98mm不大于8mm，故控制网点位误差满足设计规定；
控制网采用三角控制网，测量采用测边观测方案；
测距仪器精度应满足2mm±4Dppm.

5. 墩台放样

测设墩台中心办法有直接丈量法，偏角法，导线法，极坐标法及前方交会法。在测设之前，应对用法测设精度进行估算，在测设时应按照估算设计观测方案进行，最惯用办法是极坐标法和交会法。
（一）极坐标法

极坐标法放样
1. 计算放样数据
=
=

2. 用经纬仪测设，用钢尺测设D，得P点设计位置。
为了防止错误，最佳用两台全站仪在两个测站上同步按极坐标法测设该墩台位置（如果条件容许时，则迁站到另一控制点上同法测设），所得两个墩台中心距离偏差容许值应不不不大于2cm，取两点连线中心墩台中心。同法可测设其她墩台中心。
对于直线桥梁，由于定向点为对岸桥轴线上点，这时只需在该方向上放样出测站到墩台中心距离既得墩台位置中心。也可在此外控制点上设站作检查。
（二）交会法
前方交会法应在三个方向上进行，按照对定位精度估算，交会角应以接近90°为宜。
测设前应依照三个测站点和测设墩台中心点坐标，分别计算出测设要素，如图中测设T2时，测设元素是，和角（对直线桥角不必计算）
理论上三个交会方向应交会于一点，由于不可避免地存在误差，事实上这三个方向会形成一种示误三角形。对于直线桥梁，如果示误三角形在桥轴线方向边长不不不大于2cm，最大边长不不不大于3cm，则取在桥轴线上投影位置E作为墩中心位置。对于曲线桥，如果示误三角形最大边长不不不大于2.5cm，则取三角形重心作为墩中心位置。

桥梁高程控制网设计与优化
1.对于大型桥梁高程控制必要采用高精度水准测量。如果桥梁轴线长度非常大，高程控制测量还必要采用跨河水准办法联测两岸控制点高程。
为了以便桥墩高程放样，在距水准点较远状况下，应增设施工水准点。水准路线需要跨越较宽河流时，需用跨河水准测量特殊观测办法。
图中A、B为仪器站，C、D为立尺点，规定跨河视线基本相等，岸上视线AC、BD基本上不不大于10m并相等。
2.网型设计
高程控制网由9个点构成。S1，S2为已知水准点1-7为选用未知点。点位所有位于施工影响范畴外稳定位置，周边视野开阔无障碍物,。便于使用。本工程采用已有二等水准控制点S1 作为起算点。

3．高程控制规范
水准测量级别和测量精度（mm）
水准测量级别
每公里高差中数中误差
二
<=1.0
三
<=3.0
四
<=5.0
五
<=7.5

水准测量级别合用范畴
跨河距离m
800<=S<=
S<800
跨河水准测量
二等
三等
网中水准基点间联测
三等
网起算高程引测
三等

4.高程控制网精度拟定
工程上对方样桥墩顶面高程规定是：放样两相邻桥墩顶面设计高程时高差误差不不不大于厘米，现已厘米作为桥梁工程高程放样精度规定来推算施工高程控制网必要精度。
设M为高程放样点放样后高程总误差，其中为控制点高程误差引起放样点高程误差，为放样过程中产生误差引起放样点高程误差，则有：
M==
很显然，将上式二次项展开略去高次项，则有，
M=（1+）
若使上式中=0.1，即控制点高程误差影响仅占放样高程总误差10%，则有
得 =0.4M
可以拟定高程控制网中最弱水准点高程误差应不大于，取两倍中误差为准许误差，则最弱点高程中误差应不大于。
设计桥梁高程控制网中最弱点距高程起算点测段数不超过4，设每一段高差测量中误差为，则最弱点高程中误差为
=，可得
=/=
由以上可拟定该桥施工高程控制网应按国家水准测量规范中II等水准测量精度指标（每公里高差中数偶尔中误差）进行观测方案设计和施测。
依照计算高程控制网每测段高差中误差不大于毫米，可拟定按二等水准观测，仪器选用DS1水准仪，观测规定如下：
级别
视距m

先后视距差m

先后视距合计差m
基辅分划差
mm
基辅所测高差之差mm
视线离地面最低高度m
检测间歇点之差mm
二
<=50
<=1.0
<=3.0
<=0.5
<=0.7
0.5
<=1.0
跨河水准路线长为1400m左右，不不大于800m，因此跨河水准应采用三等水准测量，采用微倾螺旋法。观测顺序如下图，
图中I1，I2为仪器站，b1，b2为立尺站。
6. 控制网精度估算

高程已知点数
个
2

高程未知点数
个
7

高差观测数
段
9

验后高程单位权中误差
mm

最大高程中误差
mm
1.51
点名：6
最大高程相邻点间误差
mm
1.71
6－7

点位误差

点名
坐标误差
误差椭圆参数
高程中误
差(mm)
Mx(mm)
My(mm)
M(mm)
A(mm)
B(mm)
F(度 分)
1

0.92
2

1.27
3

1.15
4

0.92
5

1.27
6

1.51
7

1.01

点间误差

起点名
终点名
纵横向误差
误差椭圆参数
高程点间
误差(mm)
纵向(mm)
横向(mm)
M(mm)
A(mm)
B(mm)
F(度 分)
S1
1

0.92
1
2

0.92
2
3

1.61
3
S2

1.15
S2
4

0.92
4
5

0.92
5
6

0.92
6
7

1.71
7
S1

1.01
可知最大高程中误差为1.51mm<2mm，因此设计方案可行，采用三等水准测量。

实习总结
这次设计在总体思路上与去年大地测量课程设计是同样，只是去年计算用是MATLAB软件计算矩阵，人工列出矩阵，费时费力，今年用控制测量与优化软件省去了大量人工计算，优化同样也能在软件上简朴完毕，这启示咱们要多运用当代化先进技术去完毕任务，不但省时省力并且精度高避免因人工列矩阵浮现错误。