10第十章桥梁工程测量

第十章桥梁工程测量第十章桥梁工程测量主要内容桥梁结构基本知识桥址选线测量桥梁施工控制测量桥墩台基础的施工放样大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量大型斜拉桥索道精密定位测量桥梁施工和运营期的变形监测重点桥梁勘测、施工及运营阶段的测量工作大型桥梁高塔施工测量10.1桥梁结构基本知识1）桥梁基本术语荷载：桥梁所承受的重力（竖直的）或外力（竖直的或水平的）。承重结构：起承受重力作用的部分。上部结构：桥面与承重结构的统称，也称作跨越结构或桥跨结构。桥墩：支撑承重结构的支承物，岸边的支承物兼挡墙称作桥台。下部结构：桥墩与桥台的统称，也称作支承结构。桥轴线：桥渡的中心线，桥轴线两岸控制桩的距离称为桥轴线长度。桥墩桥Bridge上部结构Superstructure下部结构Substructure附属设施Accessory支座墩台基础Foundation桥墩Pier桥台Abutment(桥面与承重结构的统称)10.1桥梁结构基本知识（续1）2）上部结构承重结构是梁的叫主梁，主梁可以用钢（钢板梁、钢箱梁、钢桁梁）、钢筋混凝土（跨度不大时）或预应力混凝土做成。承重结构是拱的叫做主拱（多于一片拱时称拱肋）；承重结构是悬索的叫做主索或大缆。桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥。桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥。10.1桥梁结构基本知识（续2）3）下部结构桥梁的下部结构通常就由支座、墩台、基础三个部分组成；上、下部结构之间保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造，叫做支座。（活动支座、固定支座）；桥墩与桥台一般用石砌筑或混凝土灌筑而成，在旱地上有时可用钢做成；承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基。沉井与沉桩统称深基础。拱桥的主要类型下承式拱桥中承式拱桥上承式拱桥拱桥古代拱桥:拱轴曲线造型的千变万化，其中最具有代表意义的是建于公元595-605年的赵州桥（如图1所示，跨径L=37m）10.2.1桥址平面地形测绘测绘范围：一般应满足设计桥梁孔径、桥头路堤和导流建筑物和施工场地的需要，个别情况下应满足水工模型试验之用。测绘内容：测绘地形、地物、地貌、线路导线、中线、既有线中线、桥梁和导流建筑物平面、桥头控制桩、水准基点、农田分类及边界、历史最高洪水泛滥线、水流方向等。10.2桥址选线测量（1）测量方法：•陆上地形测量•水下地形（直接法、简易断面索法、迂回测深法、三船并进法、悬空断面索，绞索拉船）绘制桥址平面地形图•桥址平面地形图一般为比例尺1∶500～1∶500010.2桥址选线测量10.2.2桥址纵断面及辅助断面测量①桥址纵断面②辅助断面10.2桥址选线测量10.2.2.1桥址纵断面•1．测绘范围①两岸应测宽度根据路肩高程而定，以满足在图上足够布置全部桥孔及导流堤的需要为原则，包括导流堤在桥址中线上的投影长度，并能设计桥头填土；②如桥址纵断面兼作水文断面，并用以进行流量计算，则应测至岸边高出最高水位或设计水位至少1.0m，泛滥很宽的河流应视具体情况而定，但必须满足流量计算的要求。③如两岸或一岸为山地时（包括高架桥），以在图上能正确决定桥址及台尾附属工程为原则。④特大桥及大中桥两岸应埋设桥址控制桩作为桥址定测和施工复测的依据，其位置不受洪水淹没，必要时应设立护桩或中线方向桩。10.2桥址选线测量10.2.2.1桥址纵断面•2．测量方法及精度尽量在线路中线测量，按要求一次完成。如线路中线加桩不足，可根据中线桩在地形变化处加密。测点距离：在山区不得大于5m，平坦地区不得大于20～40m。加桩高程施测误差不得大于±0.1m，与水准点闭合差的限差为±50√L（L以km计）•3．绘制桥址纵断面图绘制桥址纵断面图测绘比例尺为1∶200～1∶500，特长桥可采用1∶1000。10.2桥址选线测量10.2.2.2辅助断面•线路走行于陡峻的山坡地段，为了防止桥址线路纵断面在设计中发生墩台基础有落空现象，可根据实际需要加测上、下游平行于桥址线路纵断面的辅助断面，间距一般为3～5m。该项断面与资料应与桥址线路纵断面合并绘制，其中桥址线路纵断面用实线表示，上、下游断面用虚线表示，并注明与线路纵断面的距离。•对于小桥，为了正确布置陡坡建筑物，上、下游可加测顺沟方向河床纵断面，上游应连接原沟心，下游也应连接原沟心或接至有出路之处。当需要计算水深，判断水流状态或考虑蓄水情况时，应加测河床纵坡和下游原沟槽有代表性横断面。10.2桥址选线测量10.2.3既有桥梁丈量•需进行技术改造的大中桥或修建第二线桥与既有桥有关联时，则既有大中桥应进行丈量、挖探基础，内容包括上、下部结构尺寸、墩台中心线与线路中心线的关系、各部位高程、结构病害和病害部位等。•既有桥墩台需要加高在0.4m以内，或运营情况良好，与增建第二线桥无影响时，其基础部分可不进行挖探。•确定原式利用的或经调查研究确定报废的既有桥，只丈量主要尺寸，绘制轮廓尺寸图，注明中心里程和主要部分高程。10.2桥址选线测量10.2.3既有桥梁丈量•桩基、沉井及气压沉箱等深基础既有桥应尽量了解其确实类型、顶部尺寸及埋置深度，不进行挖探。•小桥需丈量主要尺寸，需改建检算和对增建第二线桥有影响时，应挖探基础，以取得基础埋置深度及襟边尺寸等有关资料。•需改建或加固的桥梁缺少所需的隐蔽部分尺寸或控制新旧桥梁线间距的基础尺寸时，应进行必要的开挖和丈量。同一线路同类型的桥梁，可选择有代表性的进行开挖和丈量。10.2桥址选线测量10.3.1概述桥梁控制测量的目的：在勘测阶段，主要是为了测量桥址平面图，并根据水文、地质资料，选定符合计划任务书的桥址进行定测；在施工阶段，主要是为保证桥轴线长度放样和桥梁墩台定位的精度要求。•以下主要讲施工阶段的控制测量。10.3桥梁施工控制测量（1）10.3.1概述桥梁控制网的布设特点：①桥梁平面控制网通常分两级布设；②首级控制网主要控制桥的轴线；③为了满足施工中放样每个桥墩的需要，在首级网下需要加设一定数量的插点或插网，构第二级控制；④由于放样桥墩的精度要求较高，故第二级控制网的精度应不低于首级网。10.3桥梁施工控制测量10.3.2桥轴线长度和桥梁墩台定位必要精度的确定•桥梁控制网是为保证桥轴线的放样、桥梁墩台中心定位和轴线测设的精度而布设。因此，首先要知道桥轴线长度、墩台中心定位精度要求的计算方法。10.3桥梁施工控制测量10.3.2.1根据桥梁跨越结构的架设误差确定桥轴线长度需要的精度在钢梁架设过程中，它的最后长度误差来源于①杆件加工装配时的误差②安装支座的误差。10.3桥梁施工控制测量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，每一节间的制造和拼装误差为：（一般取2mm）对n节间拼装的一跨或一联桁式钢梁，长度误差包括拼装误差ΔL和支座安装容许误差δa)连续梁及长跨（＞64m）简支钢桁梁长度拼装误差每跨（联）钢梁安装后的容许误差为：10.3桥梁施工控制测量2222dLnl)7(mm一般10.3桥梁施工控制测量b)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：每跨（联）钢梁安装后的容许误差为：设桥梁全长有N跨（联）取1/2的极限误差为中误差，则全桥轴线长的相对中误差为：2DmDDD5000LL•例：某桥桥长1800m，共11孔，为连续梁，节间长度为18m。主桥共3孔为一联，孔长为180m+216m+180m，桥北也是3孔为一联，共两联，两联的孔长均为162m+162m+162m。南桥共一联2孔，孔长为126m+126m。计算测定该桥轴线长度应具有的精度。10.3桥梁施工控制测量（1）主桥节间数：（180m+216m+180m）/18=32主桥轴线长度允许误差为：（2）桥北一联节间数：（162+162+162）/18=27桥北轴线长度允许误差为：（3）南桥一联节间数：（126+126）/18=14南桥轴线长度允许误差为：•桥轴线的全长中误差：•桥轴线全长相对中误差：10.3桥梁施工控制测量mm.m313723222主mmN72.177227222北mmN25.10721422南mmmD4.2425.1072.173.1322214700012.121800000118000004.2421k10.3.2.2桥梁墩台中心放样的精度要求桥墩中心位置偏移，将为架设造成困难，而且会使墩上的支座位置偏移，改变桥墩的应力，影响墩台的使用寿命和行车安全。因此，建立控制网不但要保证桥轴线长度有必要的精度，而且要保证墩台中心定位的精度。工程上对放样桥墩的位置要求是：钢梁墩台中心在桥轴线方向的位置中误差不应大于1.5cm～2.0cm。10.3桥梁施工控制测量10.3.2.3平面控制网精度估算建立控制网的目的是满足施工放样桥轴线的架设误差和桥梁墩台定位的精度要求。对于保证桥轴线长度的精度来说，一般桥轴线作为控制网的一条边，只要控制网经施测、平差后求得该边长度的相对误差小于设计要求即可；对于保证桥梁墩台中心定位的精度要求来说，既要考虑控制网本身的精度又要考虑利用建立的控制网点进行施工放样的误差。10.3桥梁施工控制测量10.3桥梁施工控制测量当要求控制网点误差影响仅占总误差的十分之一时，控制网的精度要求（控制点误差对放样点位不发生显著影响原则）式中：m1＜m2，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加1/10，上式括号中第二项应为0.1，即得：上式解出m2代入式（10-8）得：m1=0.4M21222(1)2mMmm（10-8）•若考虑以桥墩中心在桥轴线方向的位置中误差不大于2.0cm作为研究控制网必要精度的起算数据，则要求：m10.4M=0.4×20=8（mm），此即为放样墩台中心时控制网误差的影响应满足的要求。由此算出放样的精度应达到的要求是m20.9M=0.9×20=18（mm）。10.3桥梁施工控制测量10.3.3桥梁平面控制网的建立1、桥梁平面控制网的布设形式按观测要素的不同，桥梁控制网可布设成：三角网边角网精密导线网GPS网等。10.3桥梁施工控制测量10.3.3桥梁平面控制网的建立1、桥梁平面控制网的布设形式2、桥梁平面控制网坐标系和投影面的选择桥梁控制网常采用独立坐标系统，坐标轴采用平行或垂直桥轴线方向，曲线桥梁坐标轴可选为平行或垂直于一岸轴线点（控制点）的切线。若施工控制网与测图控制网发生联系时可进行坐标换算，统一坐标系。桥梁控制网选择桥墩顶平面作为投影面。10.3桥梁施工控制测量10.3.3桥梁平面控制网的建立（续）3、桥梁平面控制测量的外业工作桥梁控制网经设计估算能达到施工放样的精度后，就可以进行控制网的外业测量工作。外业测量工作包括:①实地选点②造标埋石③水平角测量④边长测量等工作10.3桥梁施工控制测量10.3.4桥梁高程控制网的建立桥梁高程控制测量的作用①统一本桥高程基准面；②在桥址附近设立基本高程控制点和施工高程控制点，以满足施工中高程放样和监测桥梁墩台垂直变形的需要。10.3桥梁施工控制测量10.3.4桥梁高程控制网的建立建立高程控制网的常用方法：•为了方便桥墩高程放样，在距水准点较远（一般大于1km）的情况下，应增设施工水准点。施工水准点可布设成附合水准路线。施工高程控制点在精度要求低于三等时，也可用三角高程测量建立。•当水准路线需要跨越较宽的河流或山谷时，需用跨河水准测量特殊的观测方法建立桥梁高程控制。10.3桥梁施工控制测量水准测量三角高程测量。准确地测设桥梁墩台的中心位置和它的纵横轴线，是桥梁施工阶段最主要的工作之一，这个工作称为墩台定位和轴线测设。对于直线桥梁：桩号→对于曲线桥梁：墩台中心坐标→10.4桥墩台基础的施工放样（1）10.4.1曲线桥梁测设资料的计算在曲线桥梁设计中，梁中心线的两端并不位于线路的中心线上，因为那样将使梁的中部线路中心偏向梁的外侧，致使车辆通过时，梁的两侧受力不均匀，因而必须将梁的中线向外侧移动一段距离E