修建鐵路特大橋的控制測量方案設計

修建鐵路特大橋的控制測量方案設計1前言xx線既有504Kxx特大橋由于受到大洪水沖擊而變成一座危橋，嚴重影響行車安全。鐵道部決定建新橋取代舊橋。新橋橋位選在既有橋下游側(cè)。江南岸新橋橋臺距既有橋大約為75M，江北岸橋臺距既有橋大約100M。橋跨結(jié)構(gòu)設計為13*32M預應力砼梁+6*64M下承式鋼桁梁＋5*32M預應力砼梁，橋全長990.25M。在新橋修建過程中從基礎到上部每一步都需時刻跟蹤測量，測量工作概括起來有：橋軸線長度測量、施工控制測量、墩臺中心的定位、墩臺細部放樣以及梁部放樣等?？刂茰y量的作用在于控制全局，保證各墩臺軸線之間的相互位置具有必要的精度，以便能順利地架設橋跨；從技術(shù)上而言，它的作用在于控制測量誤差的傳遞和積累。下面針對該橋的施工控制測量進行詳細論述。2高程控制測量高程控制測量是在河流兩岸建立若干個統(tǒng)一高程系統(tǒng)的水準點，作為施工放樣的高程依據(jù)。本橋設計給定兩個水準點，分別位于既有橋南北兩岸的兩個橋臺上，經(jīng)復測核實同設計標高一致。只要分別從這兩個水準點向兩岸適當位置引測兩個施工水準點。即可滿足施工需要。水準點間聯(lián)測采用三等水準測量，閉合差限值12。當實際的高程閉合差在容許值以內(nèi)時，可把閉合差分配到各測段的高差上。經(jīng)過平差計算的施工水準點，用于鋼圍堰下沉標高、鉆孔樁鋼護筒頂面標高、墩臺基礎底面標高、承臺頂面標高、下部墩身標高等各項標高控制。采取就近的原則，哪個墩臺離哪個施工水準點近就用那個水準點。墩臺頂或墩帽頂標高控制，是利用列車間隔時間把水準點從既有橋橋面上引到與新橋要測標高的墩臺距離最近的既有橋橋墩頂面上，做為施工水準點，進行高程測量。待施工完一個或幾個橋墩后，在它們的頂面上引測施工水準點以此控制其它橋墩頂面標高。3橋位控制測量橋位控制測量的目的，主要是建立平面控制網(wǎng)、點，給出橋軸線的長度和方向，以滿足架設橋跨的需要；提供放樣墩、臺中心位置的數(shù)據(jù)，以滿足墩、臺中心定位和細部放樣的要求。3．1橋軸線長度所需精度的估算在選定的橋梁中線上，于橋頭兩端埋設兩個控制點，兩控制點間的連線稱為橋軸線。由于墩、臺定位時主要以這兩點為依據(jù)，所以橋軸線長度的精度直接影響墩、臺定位的精度。為了保證墩、臺定位的精度要求，首先需要估算出橋軸線長度需要的精度，以便合理地擬定測量方案。在《新建鐵路工程測量規(guī)范》（TB10101-99）中第6.6.1條列出了橋軸線長度測量的精度的估算公式。xx線新建504Kxx特大橋由18孔L=32m預應力鋼筋砼梁和6孔L=64m下承式簡支鋼桁梁組成。應采用鋼筋砼梁公式和短跨（L≤64m）簡支鋼桁梁公式，按和差函數(shù)的中誤差公式計算橋軸線長度的估算精度。經(jīng)計算得橋軸線中誤差為=√302+18.12=35mm橋軸線相對中誤差：/D=35/990250=1/28293接近1／30000查《新建鐵路工程測量規(guī)范》中“表6.6.4控制三角網(wǎng)等級和精度”，確定平面控制測量等級為五等。為了保證墩、臺定位的準確性，將控制網(wǎng)等級提高到四等，據(jù)此即可組織平面控制測量。3．2布設平面控制網(wǎng)新建504Kxx特大橋跨江修建，橋長980.17米，江面寬850m。上游不足100米是既有橋，下游南岸150米處和北岸50米處是泰來縣交通局設置的公路渡江碼頭。地形比較狹窄，通視條件較差，布設平面控制網(wǎng)困難重重。經(jīng)過多次勘測和反復研究決定全橋采用單三角鎖和大地四邊形控制如圖所示。其中AC邊為橋軸線。各點位置描述如下：A位于抗戰(zhàn)紀念碑西側(cè)，位于0＃臺附近B位于xx江心島上，既有線西側(cè)，標高139.0m（施工水位137.0m）C位于江橋北岸沙灘上，距離JD100之ZH點9.068mD位于江橋北岸土坡上，位于C點東北方向E位于江橋南岸渡江碼頭附近，位于A點東南方向3．3控制樁的埋設和保護平面控制網(wǎng)由五個控制樁構(gòu)成。這五點必須保證位置不錯動，不受凍脹及春融的影響。根據(jù)當?shù)刈畲髢鼋Y(jié)深度2.1m，現(xiàn)場采用埋置2.5m長木枕，周邊灌注砼的辦法制作永久性控制樁。在枕木頂面中心釘入道釘，道釘頂帽用鐵鋸割出十字星做點。樁位附近插設小紅旗，便于尋找。3．4控制網(wǎng)外業(yè)測量在控制樁設置好后，進行外業(yè)邊角測量。為了滿足精度要求，應考慮江面空氣濕度大，早晨霧氣大，以及大氣折光影響，選擇出最佳測量時間，測量時用索佳全站儀觀測，采用光標對點。要求測邊精度1／100000。角度測量采用全圓方向觀測法以各方向讀數(shù)差值求角值，測角精度達2.5″以內(nèi)。全圓方向觀測采用六個測回，取其加極平均數(shù)。數(shù)據(jù)收集如下：α1＝18o44′31.8″β1＝10o28′14″α2＝94o38′58″β2＝56o08′34″α3＝11o53′00″β3＝17o19′30″α4＝39o22′9.5″β4＝111o25′15.7″α5＝52o17′6.5″β5＝95o59′59.5″γ＝31o42′50.5″AB＝450.675mBC=678.201mAC=852.620mAE=244.220mAD=991.212mCE=1027.227mCD=329.872mDE=1104.066m3.5控制網(wǎng)內(nèi)業(yè)平差計算平差的任務是修正角度觀測值，滿足圖形條件和基線條件。近似平差一般分兩步進行：（1）角度閉合差的計算和調(diào)整（2）邊長閉合差的計算和調(diào)整。3.5.1單三角鎖平差已知：α5＝52o17′6.5″β5＝95o59′59.5″γ＝31o42′50.5″基線邊BC=678.201mAC=852.620m∑β測＝α5＋β5＋γ＝52o17′6.5″＋95o59′59.5″＋31o42′50.5″＝179o59′56.5″角度閉合差fβ=∑β測-∑β理=179o59′56.5″-180o=-3.5″按相反符號平均分配到各角中，則各角第一次改正值為：α5＝52o17′7.5″β5＝96o00′01″γ＝31o42′51.5″第一次改正后正弦值對數(shù)：lgsinα5＝9.898214lgsinβ5＝9.997614已知邊長對數(shù)為lgAC－lgBC=2.930756－2.831358=0.099397lgsinα5－lgsinβ5=9.898214－9.997614=-0.099400lgsinα5－lgsinβ5+lgAC－lgBC=-3正弦對數(shù)1″之差△α5=1.63△β5=-0.22△α5+△β5=1.41第二次角度改正值Uα=3/1.41=2Uβ=-3/1.41=-2則α5=52°17′7.5″+2″=52°17′9.5″β5=96°00′01″－2″＝95°59′59″γ=31°42′51.5″邊長推算:AB/sinγ=AC/sinβ5AB=sinγ·AC/sinβ5AB=sin31°42′51.5″×852.620/sin95°59′59″=450.677m實測450.675m,邊長閉合差2mm3.5.2大地四邊形近似平差已知:α1＝18o44′31.8″β1＝10o28′14″α2＝94o38′58″β2＝56o08′34″α3＝11o53′00″β3＝17o19′30″α4＝39o22′9.5″β4＝111o25′15.7″角度閉合差為:f1=∑α+∑β－360o=+13″f2=α1+β1－α3－β3＝＋16″f3=α3+β2－α2－β3=+7″按二級小三角fβ容=2mβ√nPRODUCT(89)=±40″則第一次改正數(shù):Vα1=Vβ1=-?1/8－?2/4=-5.6″Vα2=Vβ2=－?1/8－?3/4=-3.4″Vα3=Vβ3=－?1/8+?2/4=2.4″Vα4=Vβ4=－?1/8+?3/4=0.1″由此得各角第一次改正后的角值α1＝18o44′26.2″β1＝10o28′8.4″α2＝94o38′54.6″β2＝56o08′30.6″α3＝11o53′2.4″β3＝17o19′32.4″α4＝39o22′9.6″β4＝111o25′15.8″各角第一次改正后的正弦對數(shù)如下：lgsinα1=9.506889lgsinβ1=9.259363lgsinα2=9.998569lgsinβ2=9.919297lgsinα3=9.313726lgsinβ3=9.473928lgsinα4=9.802306lgsinβ4=9.968913正弦對數(shù)1″之差：△α1=+6.21△β1=+11.39△α2=-0.17△β2=+1.41△α3=+10.0△β3=+6.75△α4=+2.57△β4=-0.83合計∑=∑△α+∑△β=37.33∑lgsinα=8.621486∑lgsinβ=8.621502Ws=∑lgsinα－∑lgsinβ=-16即邊長條件各角第二次改正數(shù)為Vα″=-ws÷∑=-(-16÷37.33)=+0.4″Vβ″=+ws÷∑=+(-16÷37.33)=-0.4″由此得各角第二次改正后的角值：α1=18o44′26.6″β1=10o28′8.0″α2=94o38′55″β2=56o08′30.2″α3=11o53′2.8″β3=17o19′32.0″α4=39o22′10.0″β4=111o25′15.4″4墩臺中心的定位墩臺定位的目的，就是按設計圖要求，把墩臺的平面和高程位置正確地放樣到施工實地上去。所以墩臺定位是橋梁施工中一項極重要的技術(shù)工作，必須嚴肅認真地做好，保證橋位正確無誤。墩、臺定位的原始資料是在設計圖上給出的，因而首先需要對資料進行仔細校核，然后根據(jù)控制網(wǎng)或橋軸線長度資料計算出放樣數(shù)據(jù)，并據(jù)以進行定位放樣。4.1位于陸地上0#—1#墩臺測設0#—1#墩臺位于陸地上，0#臺尾里程DK503+874.09，胸墻里程DK503+880.27，1#墩中心里程DK503+913.03，橋軸線A點里程DK503+888.677。置鏡橋軸線A點，前視C點，測距24.353m，得1#墩左線中心點；倒鏡后，測距8.397m，得0#臺胸墻中心；測距16.447m，得0#臺尾位置。4.2位于江中2#—20#墩測設2#—20#墩位于江中，測設各墩中心點采用交會法施測，各墩施測角度及邊長如下：2#墩DK5503+8888.6677DβEEγ齊齊哈哈爾四四平C311o42′51.55″FFADK5504+7741.3338DK503+8888.6677αααBB2#墩里程：DK5503+9945.773由B點施測，在△BBCF中，已知BC=6678.2201m∠BCF==31o442′51.5″CF=DK5004+7441.3338－DK5003+9445.733=7955.6088m由余弦定理，得得X=BF=√6678.22012+7955.6022－2×6778.2001×7995.6008comm31°442′51.5″=4188.2411m由正弦定理siinα/7955.6088=sin331°422′51.5″/4188.2411得α=89°47′′59″由D點施測Y=DF=√9991.22122+57..05322－2×9991.2112×577.0533com118°444′26.6″=937.3663m由正弦定理siinβ/57..053==sin118°444′26.6″/9377.3633得β=1°07′113.8″由E點施測Z=EF=√11027..22722+7955.60882－2×10027.2227×7795.6608coos10°°28′8″=284.3553m由正弦定理siinγ/7955.6088=sinn10°228′8.0″/2844.3533得γ=30°33′′24″其他各墩計算方方法同上4.3曲線上21＃墩－24＃臺左右右線中心測測設21＃墩－24＃臺臺位于＝4o00′20″,R=30000m，L=900m，T＝149.991m，L=2999.733m的曲線線上。由于于這幾個墩墩臺位于淺淺灘陸地上上，所以各各墩臺左右右中心放樣樣可采用導導線法施測測：即根據(jù)據(jù)已知的墩墩中心距LL、偏角α（設計圖圖上已給出出）逐墩左左右心安置置經(jīng)緯儀測測設出已知知的偏角α，然后在在定出的方方向上測出出已知的墩墩中心距，即即可得到各各墩臺左右右中心的位位置。5結(jié)束束語橋位控制網(wǎng)內(nèi)業(yè)業(yè)計算完成成后，為了了檢驗其精精確度，用用四臺經(jīng)緯緯儀對水邊邊橋墩左線線中心和主主河道與江江岔河道之之間淤積沙沙灘上橋墩墩左線中心心進行交會會。置鏡BB前視C，置鏡D前視A，置鏡E前視C，三方交交會形成的的示誤三角角形的最大大邊長為99mm。全全站儀置于于橋軸線上上A點，前視視C點，直接接測設出的的墩位中心心與示誤三三角形的重重心最大誤誤差3mmm。這兩項項數(shù)據(jù)均小小于允許限限值，充分分證實了橋橋位控制網(wǎng)網(wǎng)的可靠性性。經(jīng)過檢驗的橋位位控制網(wǎng)在在施工生產(chǎn)產(chǎn)中發(fā)揮了了重要作用用，為水中中鋼圍堰下下沉、鉆孔孔樁鋼護筒筒插打、墩墩臺模板