浅谈城市桥梁测量控制

　　摘要：着眼于探讨城市高架桥平面控制测量定位技术在施工中的实际应用，根据武汉市二环线实例，并结合卡西欧FX-5800计算器近年来普遍应用于工程测量工作中,编制曲线任意里程中边桩正反算程序，并演算实例，可提高计算准确率和工作效率。
　　关键词：全站仪，附合导线，FX-5800
　　随着公路建设的发展，桥梁也越来越多，测量放样的准确性是保证桥梁质量和进度的一个重要因素，而桥梁在合拢时出现左右偏差，上下错位的现象屡见不鲜，如何保证桥位的准确性，根据这几年的研究提出以下建议，供同行参考。
　　一、放样测量的技术准备
　　1．测量仪器的准备
　　在公路测量中用得最多的仪器是全站仪，它本省就具有集经纬仪，电子测距仪等功能为一体的测量仪器，而且具有测设坐标和计算方位角的功能。在使用前应检查2C值和电子测距的精度，如果发现测量时2C值偏大或2C值不稳定，或使用电子测距时发现往返测量时差值偏大，这些结果都说明该仪器性能不稳定，需要重新校核或修理。这些简易的检查和校核方法对于测量工程人员来说都应掌握，因为仪器在搬运过程中会有意外碰撞，而且电子仪器太久不使用也会有类似情况，所以全站仪放在仓库每个月都要调试几次。
　　2.控制导线的布设
　　控制点加密应注意：(1)在施工范围内要设定一个足以方便控制的控制网，这个网能覆盖整个桥梁施工区域，尽量在测量时架在加密点上，采用点对点的方法，不要随意采用支点，因为支点的精度无法保证。(2)加密点精度要高。相对精度为1/100000的导线比精度为1/20000的导线出的差错少些，因为导线精度越低，产生系统误差的可能性越大，虽然它们的精度都超过了一级要求，但由于全站仪的使用对于角度和距离测量的精度已大大提高，要提高导线的精度比较容易。
　　3.加密的导线点一般应与附近的高级控制点进行联测，构成附和导线。联测一方面可以获得必要的起始数据既各点之间的夹角和距离，另一方面可对观测的数据进行校核。结合武汉市二环线工程在城市主干道上，交通情况复杂，施工难度大。针对复杂的施工条件和现场的实际条件，将点布设于附近居民楼顶，一方面通视条件良好，安全，易保护，另一方面方便桥面施工测量放样。
　　4.熟悉规范和图纸
　　熟悉规范是测量最基本要求，测量规范和桥梁施工规范是测量精度控制的指南。设计图纸是设计目的和意图的表现，熟悉设计才能准确计算关键点的坐标。
　　5.导线控制计算过程
　　（1）如下例如图1所示附和导线，观测时先置仪器于A点，后视B点，观测∠BAP1左夹角，并测得A点到B点和A到P1的平面距离，同理在P1点的时候观测∠AP1P2左夹角，并测P1点到A点和P1点到P2点距离，一直侧到∠P3EF，附和到高级控制点EF.
　　
　　（2）内业计算
　　角度闭合差的计算和调整
　　
　　
　　（3）坐标增量闭合差的计算
　　由于A、E的坐标为已知，所以从A到E的坐标增量也就已知，即：
　　
　　
　　通过附合导线测量也可以求得A、E间的坐标增量，用、表示由于测量误差故存在坐标增量闭合差：
　　
　　附和导线计算表
　　
　　二、桥位放样
　　1.桥梁下部放样
　　桥梁下部构造是指墩台基础及墩身、墩帽，其施工放样是在实地标定好墩位中心的基础上，根据施工的需要，按照设计图，自下而上分阶段地将桥墩各部位尺寸放样到施工作业面上，属施工过程的细部放样。
　　1.1钢护筒的埋设
　　先要将所在桩心位置放出来，施工队伍根据桩心位置埋设护筒，待其护筒埋设好后在进行桩心的复测工作，避免护筒埋偏并做好护桩，开钻前对钢护筒中心的校核和吊装钢筋笼前桩心的检查等。护筒埋设精度：平面，±5cm，高程,±5cm。
　　1.2承台施工放样
　　用全站仪极坐标法定出承台棱廓线的特征点，供安装模板用。用吊线法和水平尺进行模板安装，安装完毕后，用全站仪检查模板四角顶口坐标，直至达到设计要求。用水准仪进行承台顶部高程放样，其精度按四等水准控制，用红油漆标定相应的高程位置。
　　1.3墩身放样
　　墩身放样时，现在已浇筑的承台上放出墩身棱廓线的特征点，供支摸用（首节模板严格控制平整度），最后用全站仪测出模板顶面的三维坐标，需达到设计和规范要求。
　　1.4支座垫石施工放样及支座安装
　　用全站仪极坐标法定出支座垫石棱廓线的特征点，供安装模板用。安装完毕后，用全站仪检查模板四角顶口坐标，直至达到设计和规范要求。用水准仪以吊钢尺法进行支座高程的放样，用红油漆标定位置。待支座垫石安装完毕，用仪器定出支座安装线供支座定位。
　　2.桥梁上部放样
　　架梁过程中细部放样的重点是精确控制梁的中心和标高，使最终成桥的线形和梁体受力满足设计。对于现浇梁，首先要放出梁的中线，并通过中线控制模板（上腹板、下腹板、翼缘板）的水平位置，同时控制模板标高，使其精确定位。
　　当在桥梁梁体施工时，先将模板铺到大概设计高度并满足底板中桩到两边的设计长度，精确放出桥梁中线和边线并写明桩号，然后根据竖曲线参数和横断面的设计坡度算出设计标高，调整模板高度至计算标高（计算标高=设计标高+预拱度+沉降量）。调整后从新放出中边桩（因为在高程调整过后点位会有所变化），在测量所在点位的计算高度，直到调整到点位和其计算高度相符，上下腹板，翼缘板相同。
　　三、坐标的计算过程
　　在道路桥涵施工过程当中，由于路线曲线变化，特别是复杂线性及立交匝道，如缓和曲线，C型，S型，卵型，回头曲线等。对于测量内业计算将大大增加，如何该快速有效的进行计算，这对我们测量人员来说提高了要求，近些年来可编程计算器已普遍应用于工程测量工作中，卡西欧Fx-5800程序计算器既是其中的一种。它较以前Fx-4500内存上有了大幅度的提高，共有28500个字节，具有体积小，重量轻，携带方便，多行显示，存储量大，快速计算等诸多优点，可满足一般工程测量计算需要。笔者基于Fx-5800计算器编制的任意曲线里程中边桩正反算坐标程序，加入数据库，避免在输入曲线要素过程中出现错误，加快计算速度，现将介绍如下。
　　1.主程序(TYQX)
　　Lbl4："1.SZ=>XY"："2.XY=>SZ"：？N：？S：Prog“SUB0”↙
　　1÷P→C:(P-R)÷(2HPR)→D:180÷∏→E:N=1=>Goto1：Goto2：↙Lbl1:?Z：Abs(S-O)→W：Prog"SUB1"："XS="：X◢"YS="：Y◢F-90→F：“FS=”：F►DMS◢Goto4↙
　　Lbl2：？X：？Y：X→I：Y→J：Prog“SUB2”：O+W→S：“S=”：S◢“Z=”：Z◢Goto4↙
　　2.正算子程序(SUB1)
　　0.1739274226→A：0.3260725774→B：0.0694318442→K：0.3300094782→L：1-L→F：1-K→M：
　　U+W(Acos(G+QEKW(C+KWD))+Bcos(G+QELW(C+LWD))+Bcos(G+QEFW(C+FWD))+Acos(G+QEMW(C+MWD)))→X：V+W(Asin(G+QEKW(C+KWD))+Bsin(G+QELW(C+LWD))+Bsin(G+QEFW(C+FWD))+Asin(G+QEMW(C+MWD)))→Y：G+QEW(C+WD)+90→F：X+Zcos（F）→X：Y+Zsin（F）→Y
　　3.反算子程序(SUB2)
　　G-90→T：Abs((Y-V)cos(T)-(X-U)sin(T))→W：0→Z：Lbl4：Prog"SUB1"：
　　T+QEW(C+WD)→L：(J-Y)cos（L）-(I-X)sin（L）→Z：IFAbs（Z）<1E-6：Then0→Z:Prog"SUB1":(J-Y)÷sin（F）→Z:
　　ElseW+Z→W:Goto4:IfEnd
　　4.SUB0数据库子程序
　　Goto1↙同时保存多个曲线时的指针
　　Lbl1：IFS<***（线元终点里程）:Then***→G（线元起点方位角）:***→O（线元起点里程）:***→U（线元起点X）:***→V（线元起点Y）:***→P（线元起点曲率半径）:***→R（线元终点曲率半径）:***→H（线元起点至终点长度）：0或1、-1→Q：Return:IfEnd↙
　　Lbl1：IFS<***（线元终点里程）:Then***→G（线元起点方位角）:***→O（线元起点里程）:***→U（线元起点X）:***→V（线元起点Y）:***→P（线元起点曲率半径）:***→R（线元终点曲率半径）:***→H（线元起点至终点长度）：0或1、-1→Q：Return:IfEnd
　　……………..
　　为了便于解读，每增加一个线元增加一行语句，每增加一条曲线增加一个Lbl，每增加一个工程增加一个文件。
　　5.使用说明
　　(1)以道路中线的前进方向（即里程增大的方向）区分左右；当线元往左偏时，
　　Q=-1；当线元往右偏时，Q=1；当线元为直线时，Q=0。
　　(2)当所求点位于中线时，Z=0；当位于中线左铡时，Z取负值；当位于中线中线右侧时，Z取正值。
　　(3)当线元为直线时，其起点、止点的曲率半径为无穷大，以10的45次代替。
　　(4)当线元为圆曲线时，无论其起点、止点与什么线元相接，其曲率半径均等于圆弧的半径。
　　(5)当线元为完整缓和曲线时，起点与直线相接时，曲率半径为无穷大，以10的45次代替；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。止点与直线相接时，曲率半径为无穷大，以10的45次代替；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。
　　(6)当线元为非完整缓和曲线时，起点与直线相接时，曲率半径等于设计规定的
　　值；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。止点与直线相接时，曲率半径等于设计规定的值；与圆曲线相接时，曲率半径等于圆曲线的半径。
　　6.输入与显示说明
　　输入部分：
　　1.SZ=>XY
　　2.XY=>SZ
　　N?选择计算方式，输入1表示进行由里程、边距计算坐标；输入2表示由坐标反算里程和边距。
　　S？正算时所求点的里程，反算时为所求点的近似里程，反算时输入的近似里程不能夸线元，若夸线元的话，需进行第二次反算，并以第一次的结果做为近似里程，否则反算的里程及边距不对，Z？正算时所求点距中线的边距(左侧取负，值右侧取正值，在中线上取零)
　　X？反算时所求点的X坐标
　　Y？反算时所求点的Y坐标
　　显示部分：
　　XS=×××正算时，计算得出的所求点的X坐标
　　YS=×××正算时，计算得出的所求点的Y坐标
　　FS=×××正算时，所求点对应的中线点的切线方位角
　　S=×××反算时，计算得出的所求点的里程
　　Z=×××反算时，计算得出的所求点的边距
　　四、结束语
　　在施工过程中，桥梁的尺寸控制很严，精度要求高，而尺寸控制的关键在测量过程中，要想达到高精度，首先准备工作要充分，这是控制的关键；其次控制误差来源，拒绝产生错误测量。在测量过程中，全站仪配合良好的计算机及程序可发挥出仪器的良好性能，使全站仪发挥最大的功效，提高测量计算的速度和精度及工作效率，操作起来更得心应手。
　　参考文献：
　　【1】工程测量规范（GB50026-2007），中国计划出版社.2008.
　　【2】城市测量规范CJJ8-99，人民交通出版社2003.
　　【3】公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000），人民交通出版社2000.
　　【4】公路工程施工测量人民交通出版社，1999.

《浅谈城市桥梁测量控制》

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