大跨度管桁架鋼結(jié)構(gòu)安裝測(cè)量控制技術(shù)

1、大跨度管桁架鋼結(jié)構(gòu)安裝近幾年來(lái)，隨著我國(guó)建筑市場(chǎng)的發(fā)展以及建筑水平的提高，大跨度空 間鋼結(jié)構(gòu)建筑逐步增多，鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量方法與精度至關(guān)重要，直接影響到鋼結(jié) 構(gòu)施工質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。一、大跨度鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量的一般技術(shù)特征：(1) 內(nèi)容復(fù)雜多樣：包括主拱鋼結(jié)構(gòu)三維坐標(biāo)檢測(cè)、主拱鋼結(jié)構(gòu)變形監(jiān) 測(cè)、軌道梁三維坐標(biāo)檢測(cè)及鋼構(gòu)件的地面拼裝測(cè)量、吊裝監(jiān)控測(cè)量和安裝后 的坐標(biāo)監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)任務(wù)均需要因地制宜采取合適的測(cè)量技術(shù)方案。(2) 測(cè)量精度要求高、技術(shù)難度大：地面控制測(cè)量、鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量的點(diǎn)位 中誤差等精度指標(biāo)一般為毫米級(jí)；鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量目標(biāo)多為鋼結(jié)構(gòu)中心，無(wú)法直 接測(cè)量，需采用“過(guò)渡”方式測(cè)量。(3) 測(cè)量工期緊：施工項(xiàng)目

2、多為政府標(biāo)志性工程，其工期往往緊迫。而 鋼結(jié)構(gòu)施工單位為了減少施工人員窩工現(xiàn)象，常要求測(cè)繪人員在短期內(nèi)超常 規(guī)完成測(cè)量任務(wù)。測(cè)量方案設(shè)計(jì)、方案試驗(yàn)、測(cè)量和 施工幾乎同步進(jìn)行。(4) 測(cè)量環(huán)境惡劣：由于鋼結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，高空作業(yè)危險(xiǎn)，施工期間腳 手架林立，塵土飛揚(yáng)，通視條件不好，且易造成控制點(diǎn)破壞，以上諸因素造成現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)條件很差。二、精密三維控制網(wǎng)測(cè)量：為滿足高精度的鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量必須首先建立精密 三維控制網(wǎng)，三維控制網(wǎng)的預(yù)設(shè)精度根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量精度要求進(jìn)行估算平面控制網(wǎng)布設(shè)主要原則：（1）平面控制網(wǎng)根據(jù)需要一般分兩級(jí)布網(wǎng)，首級(jí)網(wǎng)以三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)、方格網(wǎng)為主建立邊角網(wǎng)，次級(jí)網(wǎng)在首級(jí)網(wǎng)基礎(chǔ)上插點(diǎn)或插網(wǎng)加密

3、；（2）平面控制網(wǎng)多以土建控制點(diǎn)為起算點(diǎn)，因其精度難以滿足毫米級(jí)的鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量需要，必須根據(jù)檢測(cè)邊長(zhǎng)對(duì)起算點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行必要的修正而布設(shè)獨(dú) 立控制網(wǎng);（3）在盡量保證網(wǎng)形結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，控制點(diǎn)因地制宜地選擇在地面穩(wěn)定、便于保存和易于觀測(cè)的地方；(4)控制網(wǎng)的點(diǎn)位初步確定后,應(yīng)進(jìn)行控制網(wǎng)精度的模擬估算,通過(guò)對(duì)邊角數(shù)、測(cè)回?cái)?shù)增刪等手段，使控制網(wǎng)各點(diǎn)滿足預(yù)設(shè)點(diǎn)位精度。平面控制測(cè)量必須有效減弱對(duì)中誤差的影響，采用強(qiáng)制歸心裝置或是使 用激光跟蹤儀。場(chǎng)地限制或時(shí)間不允許時(shí)，選用對(duì)中性能良好的全站儀和覘 標(biāo)牌觀測(cè)，或采用精度相當(dāng)高的激光跟蹤儀，探卡AT401激光跟蹤儀，有效 的測(cè)量距離是120m測(cè)量精度能達(dá)到微

4、米。為有效減小大氣折光，通常選擇不同時(shí)段取平均值或陰天氣候減弱折光 差對(duì)測(cè)角影響，測(cè)距應(yīng)進(jìn)行棱鏡常數(shù)、溫度和氣壓的改正。高程控制網(wǎng)一般與 平面網(wǎng)點(diǎn)重合（或部分點(diǎn)重合）布設(shè)，以土建高程點(diǎn)為起算點(diǎn)，構(gòu)成結(jié)點(diǎn)水 準(zhǔn)網(wǎng)或附合水準(zhǔn)路線，按二等水準(zhǔn)觀測(cè)要求 測(cè)量。當(dāng)兩高程控制點(diǎn)間落差過(guò)大時(shí)，以及在對(duì)高空鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行高程測(cè)量過(guò)程 中，我們廣泛采用“全站儀水準(zhǔn)”方式進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)高程測(cè)量，能有效消除儀 器高、棱鏡高量取帶來(lái)的厘米級(jí)誤差，作業(yè)方法簡(jiǎn)介如下：在需傳遞高程的兩點(diǎn)（A、B）中間位置架設(shè)全站儀，后視點(diǎn)A設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志（為短棱鏡桿或棱鏡片，高度為I）；全站儀后視A測(cè)量斜距S1和垂直角A1,則全站儀中心（0）高程為

5、Ho= Ha+I Six SinAl;將觀測(cè)標(biāo)志從A點(diǎn)移到B點(diǎn)安置，全站儀前視測(cè)量斜距S2和垂直角A2,貝卩B點(diǎn)高程為：Hb= H0+ S2x SinA2 I ;綜合（2）、（3）后，B 點(diǎn)高程簡(jiǎn)化為：Hb= Ha Six SinAl + S2xSinA2；為提高精度和檢核需要，采用后視觀測(cè)兩個(gè)高程點(diǎn)，獲取兩組高程后取中數(shù)的方法。經(jīng)大量數(shù)據(jù)比較驗(yàn)證，高程測(cè)量中誤差w 士 2mm （視距在200m以內(nèi)）。三、鋼結(jié)構(gòu)坐標(biāo)檢測(cè)技術(shù)方案：鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量一般要求觀測(cè)圓柱中心、圓球中心或節(jié)點(diǎn)（即多個(gè)鋼構(gòu)件交點(diǎn)）的三維坐標(biāo)，必須根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的幾何、重力等特性將測(cè)量點(diǎn)“引出”到鋼結(jié)構(gòu)表面等可測(cè)區(qū)域形成若干過(guò)渡點(diǎn)，觀

6、測(cè)過(guò)渡點(diǎn)坐標(biāo)后，再參照鋼構(gòu)件的幾何尺寸（如半徑、截面中心距等）推算岀測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)。由于鋼結(jié)構(gòu)觀測(cè)多為高空目標(biāo)，為避免高空設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志帶來(lái)人身安全隱患，因此采用免棱鏡全站儀、不設(shè)觀測(cè)標(biāo)志的“非接觸式”測(cè)量技術(shù)方案或是采用激光跟蹤儀，用反射球接觸待測(cè)物體的表面來(lái)定位。四、桁架就位控制：根據(jù)定位軸線引測(cè)下弦桿標(biāo)高，將下弦桿的標(biāo)高及定位尺寸誤差調(diào)整在控制范圍內(nèi)。在桁架吊裝前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，在定出桁架下 弦支撐點(diǎn)空間位置，并打好標(biāo)記，吊裝時(shí)按照標(biāo)注就位。五、鋼結(jié)構(gòu)測(cè)量方法：屋面鋼結(jié)構(gòu)的安裝測(cè)量是一項(xiàng)非常重要的測(cè)量工作，如何采用先進(jìn)的測(cè) 量技術(shù)將結(jié)構(gòu)體按照設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確無(wú)誤地安裝就位，將直接關(guān)系到工程的

7、質(zhì) 量和進(jìn)度。以下分別介紹地腳螺栓的埋設(shè)及結(jié)構(gòu)體的安裝測(cè)量。1. 地腳螺栓的埋設(shè)：、平面位置測(cè)量：在場(chǎng)地平面控制網(wǎng)上用高精度全站儀（或經(jīng)緯儀） 以極坐標(biāo)方法確定出每根柱子的法線（縱向中心線），距離采用全站儀測(cè)距， 定出地腳螺栓的中心，然后過(guò)中心點(diǎn)做垂線，定出橫向中心線。定位線相對(duì)精 度為1/40000 ,定位方向線的測(cè)角中誤差為士 5,對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的縱向距離誤 差為士 1.5mm相鄰兩點(diǎn)間的橫向距 離誤差為土 2.0mm。、施測(cè)方法：在下部混凝土中預(yù)埋與地腳螺栓定位板面同高度的角鋼 架子，縱橫雙向中心線均投測(cè)在架子上，并用紅色三角標(biāo)識(shí)，將其與定位板上 縱橫柱定位軸線比較，根據(jù)偏差情況，調(diào)整定位板

8、，使得定位板的縱橫軸線與 投測(cè)的軸線完全重合為止。定位板上的縱橫軸線，與設(shè)計(jì)位置的允許誤差為 3mm在混凝土澆筑完畢后初凝前，應(yīng)再次檢測(cè)定位板上的中心線，如發(fā)現(xiàn)偏 差應(yīng)即刻校正，直至符合精度要求為止。、標(biāo)高測(cè)量方法：地腳螺栓標(biāo)高測(cè)量采用NA2水準(zhǔn)儀從高程控制點(diǎn)直 接引測(cè)到輔助安裝的角鋼架子上，用紅油漆作好標(biāo)記，根據(jù)引測(cè)的標(biāo)高點(diǎn), 調(diào)整定位板的高度到設(shè)計(jì)位置，標(biāo)高測(cè)量的允許誤差為lmm。2. 結(jié)構(gòu)體安裝測(cè)量：鋼結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中，由于受結(jié)構(gòu)、腳手架的影響，測(cè)量 視線會(huì)受到相當(dāng)程度的阻擋。解決方法：一是在施工場(chǎng)地上定出鋼結(jié)構(gòu)主要 受力構(gòu)件的平面投影，用激光鉛直儀將主要的點(diǎn)位（方向）投射到施工面上;二是

9、搭設(shè)兩到三個(gè)高出屋頂結(jié)構(gòu)的觀測(cè)平臺(tái)，用高精度全站儀三維坐標(biāo)測(cè)量 進(jìn)行控制。安裝時(shí)，先用激光鉛直儀或經(jīng)緯儀控制鋼結(jié)構(gòu)的概略位置。然后 用全站儀控制其精確位置。事先在鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)上，粘貼全站儀專用不干膠 反光標(biāo)靶。照準(zhǔn)標(biāo)靶后，用坐標(biāo)放樣模式從全站儀中調(diào)出（事先由計(jì)算機(jī)輸入 的）該節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，全站儀自動(dòng)計(jì)算出該點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)和實(shí)際坐標(biāo)與安裝 位置的差值，進(jìn)行安裝 過(guò)程的調(diào)控；三是使用高精度的激光跟蹤儀（探卡 AT401）,測(cè)距半徑為120米，精度為10卩m把儀器安置在穩(wěn)定、通視的地方， 利用反射球直接進(jìn)行測(cè)量，并完成最終安裝的測(cè)量控制。六、管桁架和交線桁架的安裝：大門管桁架和交線桁架實(shí)行分段安裝，

10、首 先利用全站儀和各點(diǎn)的控制坐標(biāo)測(cè)設(shè)支座的定位軸線，根據(jù)定位軸線安 裝第一段桁架，然后進(jìn)行桁架的對(duì)接測(cè)量。1.激光跟蹤儀的測(cè)量方法：測(cè)量人員用三腳架支起激光跟蹤儀，并用標(biāo)靶反射圓球進(jìn)行控制點(diǎn)的校 正，校正完以后。用標(biāo)靶反射圓球接觸待對(duì)接鋼結(jié)構(gòu)表面。激光跟蹤儀投射光 束，標(biāo)靶反射圓球?qū)⑵浞瓷浠?，?jì)算并記錄點(diǎn)的位置，實(shí)時(shí)報(bào)告標(biāo)靶反射圓球 即測(cè)量點(diǎn)的3D位置。利用激光跟蹤儀可以很方便的測(cè)量出對(duì)接點(diǎn)的3維坐標(biāo)， 測(cè)量精度高，效率快。2.全站儀配合水準(zhǔn)儀的測(cè)量方法：、桁架標(biāo)高控制：a.標(biāo)高控制點(diǎn)的設(shè)置：A點(diǎn)，桁架與柱的連接處桁架的上弦中心線上；b.塔架上部桁架上弦中心線上；C點(diǎn)，塔架上部桁架上弦中心線上

11、,C分別在看臺(tái)、高空合適的位置安置水準(zhǔn)儀，并從鋼桁架上懸掛鋼卷尺至貼近地面的地方，鋼卷尺的零點(diǎn)在下邊，并在尺子下 邊配以 拉力范圍內(nèi)的重錘，使鋼尺呈鉛直狀態(tài)d. 在看臺(tái)已知高程點(diǎn)上立尺，利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行讀數(shù)，設(shè)其讀數(shù)為d,鋼尺 上讀數(shù)為C,相同的方法在高空平臺(tái)上讀得懸掛鋼尺的值為b,則可根 據(jù)A點(diǎn)設(shè)計(jì)高程計(jì)算出a的值，當(dāng)高空平臺(tái)上的水準(zhǔn)尺讀數(shù)為a時(shí)， 尺子的零點(diǎn)即為該點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，如圖所示：A點(diǎn)為按設(shè)計(jì)咼程的放樣點(diǎn)B點(diǎn)為看臺(tái)上的已知高程點(diǎn)b、c為鋼卷尺上的讀數(shù)a、d為水準(zhǔn)尺上的讀數(shù)e. 內(nèi)環(huán)桁架的標(biāo)高測(cè)量控制點(diǎn)設(shè)置在塔架上方桁架的上弦中心線上，采用上述同樣的測(cè)量方法可測(cè)得各點(diǎn)的標(biāo)高，以便安裝控

12、制。f. 用此方法放樣的注意事項(xiàng)：首先要保證鋼卷尺的精度，并在實(shí) 測(cè)過(guò)程中加入溫度改正數(shù)，重錘的重量為5kgo另外，要進(jìn)行多次測(cè) 量，取幾次的最或然值。、桁架平面控制：把小棱鏡放在對(duì)接口的地方，利用斜桿整平小棱鏡的水準(zhǔn)氣泡，利用兩 臺(tái)全站儀從不同方向測(cè)量小棱鏡的坐標(biāo)，比對(duì)其偏差，符合要求后，進(jìn)行對(duì) 接口的調(diào)整。反復(fù)調(diào)整對(duì)接口，直至實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)相吻合。、管桁架和交線桁架的技術(shù)指標(biāo)：Jft 1U.3.3爾星(托)架.桁架.架及受壓桿件萋度和 備向彎曲矢高的允許S(mni)項(xiàng)允許偏差h ! 250一江不應(yīng)大于15.0/W30口/ 1000且不應(yīng) 大于10.030m60m/ 1000且不應(yīng) 大于50.01；矢F圏例42.管理人員必須經(jīng)常去現(xiàn)場(chǎng)檢查標(biāo)志保護(hù)情況，如發(fā)現(xiàn)可疑 1113.4度和整律平面宵曲的允項(xiàng)目允許倔井圈例主博結(jié)構(gòu)的整體垂直度10110,且不應(yīng)大于J主體結(jié)構(gòu)的整佯 平面彎曲L/ 1500,且不應(yīng)大T 25-rL -七、測(cè)量資料的管理1.測(cè)量人員在作業(yè)前，應(yīng)詳細(xì)了解作業(yè)要求，正確使用已有 合格 資料，制定、編制經(jīng)濟(jì)合理的測(cè)量方案，并報(bào)業(yè)主（或監(jiān)理）批準(zhǔn)。2測(cè)量控制網(wǎng)的點(diǎn)位歸化改正后，應(yīng)再次檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)無(wú)誤 后, 方可使用。3外業(yè)測(cè)量必須有記錄，記錄格式應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。測(cè)量 記錄必須由測(cè)量人員填寫并簽字，要求字跡、圖線清楚，并與現(xiàn)場(chǎng)