大跨徑橋梁平面控制網(wǎng)的研究與應(yīng)用

周玖利

摘 要：文章以雙達(dá)臥龍溝特大橋?yàn)楸尘?，對大跨徑橋梁平面控制網(wǎng)的布設(shè)測設(shè)和大跨徑橋梁平面控制網(wǎng)的精度進(jìn)行了詳細(xì)的分析，尋求一種控制點(diǎn)密度適當(dāng)、圖形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的平面控制網(wǎng)，且其布設(shè)形式和精度等級都能滿足大跨徑橋梁的精度要求，可為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞：控制網(wǎng) 測量技術(shù) 平差計(jì)算

隨著西部大開發(fā)節(jié)奏的加快，高速公路的建設(shè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。尤其在我國西部地區(qū)高速公路的建設(shè)中，跨谷、跨河類的大跨徑橋梁在公路建造中的應(yīng)用也越來越廣，對西部大開發(fā)交通事業(yè)以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，因此，在大跨徑橋梁建設(shè)中，控制網(wǎng)平面坐標(biāo)測定的工作就尤為重要，平面坐標(biāo)與高程控制測量合成形成控制網(wǎng)，控制網(wǎng)的精準(zhǔn)是工程施工中各項(xiàng)測量工作的基礎(chǔ)，其精度直接影響到工程進(jìn)度和工程質(zhì)量。由于雙達(dá)臥龍溝平面控制網(wǎng)布設(shè)難度高、效率低、地形復(fù)雜等特點(diǎn)，常規(guī)的導(dǎo)線測量方法滿足不了平面控制網(wǎng)的精度要求，并且當(dāng)控制網(wǎng)的精度比較低時(shí)，而施工中對結(jié)構(gòu)的控制要求精度比較高，由此怎么設(shè)法提高控制網(wǎng)的精度成為了工程中的一個(gè)重難點(diǎn)。基于此，文章對大跨徑橋梁的平面控制網(wǎng)作具體分析，以網(wǎng)形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、簡單為出發(fā)點(diǎn)，用“一點(diǎn)一方向”配合“大地四邊形”的方法解決了地形復(fù)雜大跨徑橋梁的平面控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度、精度不高等問題。

1.項(xiàng)目背景

文章主要以甘肅雙城至達(dá)里加公路工程建設(shè)項(xiàng)目為例，項(xiàng)目中的臥龍溝3#特大橋?yàn)榉蛛x式橋梁，引橋采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，主橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)剛構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)采用分離式承臺、柱式墩、空心薄壁墩。橋址區(qū)地貌屬基巖中山區(qū)，位于臨夏縣麻尼寺溝鄉(xiāng)境內(nèi)，橋址跨越S310省道及臥龍溝溝谷。橋址處溝谷呈寬“U”型。谷深相對高差較大，最大約190m。橋址處溝底較寬闊，溝底為采石場或林地；橋軸線與該溝基本正交。橋面平均高度為70m，最大高163m，橋長978m。

左線：2×40m+ （75+3×140+75） m+ 8×40m=970m ，全橋長978m；

右線：2×40m+ （75+3×140+75） m + 9×4 0 m =1 0 1 0 m，全橋長1018m。

2.大跨徑橋梁平面控制網(wǎng)的布設(shè)與數(shù)據(jù)采集

2.1控制網(wǎng)的選點(diǎn)與埋設(shè)

控制網(wǎng)中點(diǎn)位的選定是一項(xiàng)非常重要的工作，《公路勘測規(guī)范》（JTGC10-2007）規(guī)定：規(guī)定中指出平面控制網(wǎng)四等及四等以上相鄰控制點(diǎn)之間的距離不小于500m，一、二級平面控制網(wǎng)中相鄰控制點(diǎn)之間的點(diǎn)位距離在平原、微丘區(qū)不小于200m，山嶺、重丘區(qū)不小于100m，最大距離小于等于平均邊長的2倍；路線平面控制點(diǎn)距路線中心線的距離應(yīng)大于50m，宜小于300m，每一個(gè)控制點(diǎn)位至少應(yīng)有一相鄰點(diǎn)通視。特大型構(gòu)造物每一端頭應(yīng)埋設(shè)2個(gè)以上平面控制點(diǎn)。在符合規(guī)范要求的前提下，控制點(diǎn)位置的選擇可以從以下幾方面考慮：首先，能在保證控制點(diǎn)穩(wěn)定性的前提下，直接就近選在施工現(xiàn)場四周，既保證施工應(yīng)用過程中的方便性，又可以減少控制點(diǎn)的傳遞過程中造成的傳遞誤差，工程質(zhì)量也容易控制。其次，由于施工時(shí)段長影響，控制點(diǎn)點(diǎn)位經(jīng)常在施工過程中遭到破壞或位移。因此控制點(diǎn)的維護(hù)保養(yǎng)問題也是一個(gè)必須考慮的問題。另外，控制網(wǎng)不單單是為施工服務(wù)的，同時(shí)也是運(yùn)營期間監(jiān)測的依據(jù)。假如控制點(diǎn)點(diǎn)位在施工結(jié)束后都被破壞了，則又要重新布設(shè)一套監(jiān)測控制網(wǎng)，增加控制網(wǎng)成本。

大跨徑橋梁的建設(shè)周期比較長，對控制點(diǎn)使用頻率較高，因此在進(jìn)行控制網(wǎng)點(diǎn)的埋設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮施工場地布設(shè)，結(jié)合控制網(wǎng)范圍的地形地質(zhì)情況，臥龍溝特大橋的控制網(wǎng)布設(shè)為單大地四邊形結(jié)構(gòu)，大地四邊形是三角網(wǎng)的一種，由4個(gè)控制點(diǎn)組成，由于橋梁墩位附近一般受施工環(huán)境影響較大，采用大地四邊形布網(wǎng)形式便于形成一個(gè)相對獨(dú)立的局部控制網(wǎng)，即兩面山腰各2個(gè)點(diǎn)，共4個(gè)點(diǎn)，均做成強(qiáng)制歸心觀測墩，便于控制點(diǎn)的使用，控制網(wǎng)的建立既保證了臥龍溝大橋測量控制精度，也實(shí)現(xiàn)了與兩側(cè)橋梁的順接。

2.2控制網(wǎng)的測設(shè)

在原有的全線導(dǎo)線點(diǎn)的基礎(chǔ)上增加控制點(diǎn)，布設(shè)成簡要的大地四邊形網(wǎng)，再按照大地四邊形網(wǎng)加測兩對角線以提高圖形強(qiáng)度，再按三角網(wǎng)施測。三角測量中三角形網(wǎng)布設(shè)成連續(xù)三角形，同時(shí)向各方向擴(kuò)展而構(gòu)成網(wǎng)狀，優(yōu)點(diǎn)為點(diǎn)位分布均勻、各點(diǎn)之間牽制性強(qiáng)、圖形強(qiáng)度較高。

因臥龍溝特大橋墩柱高為154m，跨徑140m，對施工控制網(wǎng)精度的要求較高。相鄰橋墩、跨度的相對精度是橋梁施工過程中對測量施工放樣精度的主要要求。現(xiàn)今由于測量儀器的發(fā)展，橋梁放樣多數(shù)采用高精度全站儀在施工控制點(diǎn)上建站，利用儀器極坐標(biāo)法直接放出位置，規(guī)范要求的橋梁允許偏差值可作為橋梁控制網(wǎng)精度確定的基礎(chǔ)。

本論文介紹了臥龍溝特大橋控制網(wǎng)采用局部加強(qiáng) “一點(diǎn)一方向”配合“雙三角鎖”進(jìn)行測量。SD4、SD5為全線控制網(wǎng)中的2個(gè)點(diǎn)，現(xiàn)以SD4為已知點(diǎn)，SD4-SD5的方位角已知（一點(diǎn)一方向）。根據(jù)四邊形的基本原理，增設(shè)SD4-1、SD5-1兩個(gè)點(diǎn)，與原有SD4、SD5構(gòu)成大地四邊形。

3.大跨徑橋梁平面控制網(wǎng)的精度分析

3.1大跨徑橋梁測量技術(shù)要求

嚴(yán)格按照《公路勘測規(guī)范》（JTGC10-2007）中對橋梁跨徑長度要求進(jìn)行控制網(wǎng)等級的選取及對三角測量規(guī)范要求進(jìn)行選取，如表1和表2所示。

3.2大地四邊形的平差計(jì)算

滿足三個(gè)圖形條件（只有三個(gè)圖形條件是獨(dú)立的）及一個(gè)邊長條件（及條件））是大地四邊形的進(jìn)本幾何條件，進(jìn)行平差計(jì)算和精度評定。

通過輔助計(jì)算如下式：

由式（3）可看出，當(dāng)控制點(diǎn)本身造成的誤差為總誤差的0.4倍時(shí)，由此會(huì)使得放樣點(diǎn)的總誤差可增加10%，這一誤差影響較小可忽略不計(jì)。由此在確定了所要求放樣點(diǎn)的的總誤差后，就可以用式（3）確定所需施工控制網(wǎng)的精度。

以規(guī)范規(guī)定的橋梁中軸線中心誤差為15mm作為確定施工控制網(wǎng)的精度。根據(jù)式（3）有：

按此方法計(jì)算，對于跨徑3×140m長的橋梁，三角網(wǎng)沿橋梁軸線方向的基線精度為5mm/570m=1/114000。

通過平差計(jì)算求得控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差如下：SD5的點(diǎn)位中誤差為3mm；SD5-1的點(diǎn)位中誤差為4mm；SD4-1的點(diǎn)位中誤差為5mm。

因此，經(jīng)過分析以上相關(guān)論證，得出結(jié)論，通過一點(diǎn)一方向配合大地四邊測的控制網(wǎng)的精度滿足規(guī)范要求，可以在地形復(fù)雜的大跨徑橋梁平面控制網(wǎng)中進(jìn)行應(yīng)用。

4.結(jié)束語

綜上所述，在大跨徑橋梁平面控制網(wǎng)的布設(shè)與測設(shè)中，通過在現(xiàn)有控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上增設(shè)控制點(diǎn)點(diǎn)位，構(gòu)成簡單的大地四邊形，用“一點(diǎn)一方向”配合“大地四邊形”，有效地提高了大跨徑橋梁的平面控制網(wǎng)圖形強(qiáng)度和精度，這種方法可行性強(qiáng)，且圖形強(qiáng)度和精度較高，能滿足規(guī)范對精度的要求，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

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