11第11章-桥梁工程测量课件.ppt
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- 11 桥梁工程 测量 课件
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1、2022-4-241第第 十一十一 章章 桥梁工程测量主要内容:主要内容:1、桥梁施工控制网的精度和布设2、悬索桥基准索股的垂度测量3、悬索桥的索塔变形监测4、连续刚构桥悬臂箱梁的挠度变形监测5、长悬臂箱梁标高的温度影响2022-4-242重点重点 桥梁施工控制网必须达到的精度分析 悬索桥基准索股的垂度测量 施工中索塔变形监测 连续刚构桥悬臂箱梁的挠度测量 长悬臂箱梁在施工期间温度变化对箱梁标高的影响。2022-4-243难点难点 悬索桥索塔在施工期的变形监测 连续刚构桥悬臂箱梁的挠度测量和温度影响分析2022-4-244 桥梁是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物2022-4-245 桥
2、梁的分类 按长度分特大桥、大桥和中小桥2022-4-246特大桥(grand bridge)是指多孔跨径总长大于1000m或单孔跨径大于150m的桥梁,桥长大于500m以上的桥。 2022-4-247桥梁发展的现状 造型新颖、结构复杂、桥梁长、跨度大、桥塔高、施工难的斜拉桥、悬索桥、拱桥、连续钢构桥是桥梁的方向发展。 目前,我国长江上的桥梁就接近100座,高速铁路中的桥梁段可高达百分之五十,城市中的高架桥路比比皆是,桥梁工程已成为工程测量的重要组成部分。2022-4-248 桥梁测量做什么? 桥梁工程的测量工作包括桥址陆地与水下地形测绘、水文测量、桥梁施工控制网测量、施工放样、竣工测量以及施工
3、与运行期间的变形监测或健康检查。2022-4-2492022-4-24101 1 根据根据具体桥梁的桥式桥型估算桥轴线的具体桥梁的桥式桥型估算桥轴线的中误中误差差 (简支梁桥和预制梁桥)每一跨的梁长制造误差桥梁施工控制网精度计算方法桥梁施工控制网精度计算方法2222121,21111()()()()2222SLLLNmm mmddd是桥轴线长度中误差其中12,Nddd2022-4-24112 2 按墩台定位精度来确定桥梁施工控制网精度按墩台定位精度来确定桥梁施工控制网精度设容许误差是M,桥梁施工控制网最弱点坐标中误差为 ,最弱边中误差为 。桥梁施工控制网精度计算方法桥梁施工控制网精度计算方法,
4、xym mSm0.40.4xymMmMSmM2022-4-24123 3 按按桥长确定桥梁施工控制网的必要桥长确定桥梁施工控制网的必要精度精度 可按照桥梁总长或桥中单跨的最大长度确定桥梁施工平面控制网的必要精度,只适合一般的大桥和中小桥梁桥梁施工控制网精度计算方法桥梁施工控制网精度计算方法2022-4-2413独立坐标系统:独立坐标系统:1 1 以桥梁墩、台顶面平均高程面作为基准面2 2 以桥轴线设计的坐标方位角作为起算方位角3 3 以一个稳定的桥位点或勘测控制点作为起始点建建网优势:网优势:1 长度变形可忽略不计2 桥梁墩台的设计坐标直接可用于施工放样桥梁施工控制网布设方法桥梁施工控制网布设
5、方法2022-4-2414建立方法:建立方法:1 1 在桥轴线上和两侧应布设控制点2 2 特大型和大型桥梁应首选卫星定位技术建立GNSS网 大型桥梁和中小型桥梁采用全站仪建立边角控制网3 3 GNSS网和边角网必须有足够的多余观测,一个点上应有三条边相交,采用强制对中装置2.2桥梁施工控制网布设方法桥梁施工控制网布设方法2022-4-2415桥梁高程控制测量的作用统一本桥高程基准面;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。 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
6、工高程控制点在精度要求低于三等时,也可用三角高程建立。2.3桥梁高程控制网布设方法桥梁高程控制网布设方法2022-4-2416高程控制网的建立高程控制网的建立跨河水准测量 规范规定:当一、二等水准路线跨越江河、峡谷、湖泊、洼地等障碍物的视线长度在l00m以内时,可用一般观测方法进行施测,但在测站上应变换一次仪器高度,观测两次的高差之差应不超过1.5mm,取用两次观测的中数。若视线长度超过100m时,则应根据视线长度和仪器设备等情况,选用特殊的方法进行观测。2.3桥梁高程控制网布设方法桥梁高程控制网布设方法跨河水准的必要性跨河水准的必要性 仪器角误差:由于跨越障碍物的视线较长,使观测时前后视线不
7、能相等读数所得高差中包含有较大的i角误差影响 大气垂直折光:随着视线增长,以及地面覆盖物、水面情况和视线离水面的高度等因素的不同而不同,同时还随空气温度的变化而变化,因而也就随着时间而变化; 水准标尺上的分划看不清:视线长度的增大难以精确照准水准标尺分划和无法读数。 跨河水准测量1)水准路线的选择2)施测方法(1) 光学测微法 视线小于500m图5-272)施测方法(2)倾斜螺旋法 500m2km(3)经纬仪倾角法 500m3km2022-4-2421主要内容:主要内容:1 悬索桥的简介悬索桥的简介2 桥梁施工控制网的精度桥梁施工控制网的精度和布设和布设3 悬索桥基准索股的垂度测量4 悬索桥的
8、索塔变形监测2022-4-2422典型悬索桥典型悬索桥虎门大桥2022-4-2423 典型悬索桥典型悬索桥汕头海湾大桥2022-4-2424典型悬索桥典型悬索桥江阴长江大桥2022-4-2425典型悬索桥典型悬索桥美国三藩市金门桥悬索桥特点1 跨度大2 灵活,适合大风和地震区的需要3 坚固性不强4 不宜作为重型铁路桥梁5 塔架的地基必须非常大和相当昂贵6 悬索桥的悬索锈蚀后不容易更换2022-4-24262022-4-2427悬索桥构造悬索桥构造 2.1 主缆2022-4-2428 2.2 基准索股线性的决定因素1 悬索桥两端锚碇索股出口点的标高2 两索塔上两主鞍座顶的标高3 中跨和两边跨跨中
9、基准索股的垂度决定2022-4-2429 2.3垂度测量的内容、要求和方法内容:1 基准索股的绝对垂度 2 一般索股的相对垂度测量要求:1 基准索股东、西边跨的垂度限差 2 中跨的垂度限差 3 上下游基准索股相对高差的误差 4 一般索股相对基准索股的高差误差方法:三角高程测量法2022-4-24302.4 基于单向大气折光系数改正的垂度测量 K的计算方法:1 根据单向三角高程测量高差与跨河水准测 量高差的比较2 同时对向三角高程测量的方法得到2022-4-24312.5 垂度测量设计选点和布网原则:1 高程控制点尽量少而精2 视线尽可能高于水面3测站点到观测点距离尽可能近2022-4-2432
10、2.6 垂度调整u绝对垂度调节:根据实际垂度测量的结果和监控单位提供的设计垂度数据进行调整u相对垂度调节:根据水位连通器原理,在中、边跨的跨中各铺设一条 透明塑料软管,连接上下游的基准索股,两端竖管顶面在索股同一位置上,利用钢板尺,测量水管内液面距索股跨中点顶面的高度2022-4-24331 日照温差影响2 猫道施工3 索股牵引4 钢箱梁吊装2022-4-2434主要原因2022-4-2435u影响方式:影响方式:阳面的混凝土膨胀,阴面的混凝 土收缩u监测目的:监测目的:掌握索塔静态变形的大小和规律,获取变形最小的时间段,此时段内在塔顶放样索塔的几何轴线,测量两锚跨和中跨的跨径,同时还在此时段
11、内测量索塔顶监测点的基准坐标,作为以后不同工况下索塔变形量计算的依据2022-4-24362022-4-2437u理想状态:索塔塔顶两侧水平力相等u实际情况: 锚跨和中跨猫道索荷载不同 受猫道索张拉力误差和应力测试误差u结果:主塔会在顺桥向方向变形u监测主要目的:监测索塔在猫道施工阶段的变形大小和方向,为猫道索力控制和垂度调整提供依据2022-4-24382022-4-2439理想状态:使索股作用在索塔两侧的水平力 相等监测时间: 1 在索股牵引过程中(动态监测) 2 在索股垂度调整阶段(静态监测)2022-4-24402022-4-2441变形原因: 1 钢箱梁吊装过程中钢箱梁自重 2 悬索
12、桥的中跨钢箱梁荷载与边跨钢箱梁荷 载不对称解决办法: 预偏主鞍座后逐步顶推主鞍座2022-4-2442主鞍座2022-4-2443顶推过程:1 在吊装前预偏主鞍座,向两岸侧方向预偏2 东、西塔同时向中跨方向顶推主鞍座,使主 鞍座中心相对塔中心移动3 吊装钢箱梁,重复第二步2022-4-2444变形监测目的:1 监测钢箱梁吊装过程中的索塔动态变形量, 确定起吊速度和施工安全2 监测索塔的累计变形量,确定顶推主鞍座的 时间及顶推量的大小2022-4-2445变形量二维变形量一维1 日照温差影响2 猫道施工3 索股牵引4 钢箱梁吊装2022-4-2446距离差监测法1 场地布设A、B基准点,B、C监
13、测点2022-4-2447距离差监测法2 观测量 两台全站仪同时测量,架设于A点和C点 A测站的全站仪重复测量AB间的水平距离 C测站上的全站仪重复测量BC和CD间的水平距 离2022-4-2448距离差监测法3 变形量计算与观测数据的检核1) 首先在空缆和裸塔状态测定 AB、BC和CD 间 的距离,作为索塔变形监测的基准值2)不同施工阶段AB和CD的距离观测值 西塔位移值: 东塔位移值:当 索塔向河侧位移,反之向岸侧位移。000,ABBCCDSSS,iiABCDSS0iiABABSSS0iiCDCDSSS0iS2022-4-2449距离差监测法优点1) 索塔的位移变形值为同一段距离的两次观测
14、 值之差,系统误差和部分偶然误差大部分可 抵消,该法可监测2mm的索塔变形2)由于基准点 和 之间的距离为固定值 可作为每一次索塔变形监测外业观测数据是 否可靠的检核公式000iiiABBCCDABBCCDSSSSSSS1 日照温差影响的索塔静态变形监测2 猫道施工阶段的索塔变形监测3 索股牵引阶段的索塔变形监测4 钢箱梁吊装阶段的索塔变形监测5 索塔变形的距离差监测法2022-4-2450 索塔封顶后上部构造施工前,应该对索塔塔顶在日照温差作用下的静态变形进行监测。高度大于150m的塔状混凝土建筑物,由于日照方向的影响,阳面的混凝土温度比阴面混凝土温度高,该温差将导致阳面的混凝土膨胀,而阴面
15、的混凝土收缩,使索塔顶部产生无外力作用下的扭转变形,随着一天中时间推移,日照的方向在周期性地变化,因此这种扭转变形在一日24h内呈周期性变化。 2022-4-2451 通过对日照温差影响的索塔静态变形监测,可以掌握索塔静态变形的大小和规律,从而获知索塔在一日中变形最小的时间段,并在此时段内在塔顶放样索塔的几何轴线,测量两锚跨和中跨的跨径,作为主鞍座安装定位和主缆施工线型计算的基准,同时还在此时段内测量索塔顶监测点的基准坐标,作为以后不同工况下索塔变形量计算的依据,因此可以该项索塔的变形监测,是悬索桥上部构造施工施工测量监控工作的基础。2022-4-2452 索塔封顶及主鞍座安装就位后,进入悬索
16、桥猫道施工阶段。在此之前,索塔处于无外力作用的空缆和裸塔状态,一旦索塔被挂上猫道索,塔顶即受到猫道索锚跨和中跨方向的水平力作用,当作用在索塔塔顶两侧水平力不相等时,索塔即会产生顺桥向方向的变形。但是施工中常常很难保证塔顶两侧水平力相等,因此塔顶必然会产生变形。2022-4-2453 该阶段索塔变形监测的目的,是监测索塔在猫道施工阶段的变形大小和方向,为猫道索力控制和垂度调整提供依据,直接为施工控制服务,是悬索桥上部构造施工测量监控的内容之一。2022-4-2454 猫道施工后进入索股牵引和主缆施工阶段。在索股牵引过程中,索塔在卷扬机牵引力和索股荷载的作用下,也会产生顺桥方向的动态水平位移变形。
17、当索股牵引到位后,通过调整索力和垂度以及鞍座的预偏,使索股作用在索塔两侧的水平力相等,从而达到在主缆施工阶段索塔尽可能不偏位的要求。 2022-4-2455 此阶段索塔变形监测的特点,是既有索股牵引过程中的索塔动态变形监测,又有索股垂度调整时的静态变形监测,而且变形值是水平位移,但变形方向只能是顺桥向方向。2022-4-2456 主缆竣工及索夹、吊索安装后,进入悬索桥上部构造施工的最后一个施工阶段,即桥面钢箱梁吊装阶段。在钢箱梁吊装过程中,由于悬索桥每一块标准钢箱梁重量均在250t左右,所以钢箱梁的荷载通过吊索和主缆最终作用在索塔上,从而使索塔产生变形;此外,由于悬索桥的中跨钢箱梁荷载与边跨钢
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