大跨钢桁梁柔性拱桥测量控制网布设

大跨钢桁梁柔性拱桥测量控制网布设

马敬贵

中交一公局第五工程有限五公司北京市100000

摘要：灌河特大桥是连盐铁路线的控制性工程，灌河特大桥主桥采用钢桁梁柔性拱设计，跨度大、技术含量高、施工难度大，对于主桥测量控制，更是重中之重，本文主要阐述灌河主桥控制网的设计及实施过程。

关键词：灌河主桥、控制网、布设及实施

1.概述

连盐铁路灌河特大桥全长10.7km，主桥全长470m，为（120+228+120）m三跨连续钢桁柔性拱桥，双线铁路，线间距4.4米，边跨为平行桁梁，中跨为刚性梁柔性拱桁梁。柔性拱肋按圆曲线布置。见图1。

本桥控制测量高程需满足二等水准测量规范要求，平面需满足四等控制测量规范要求

2.平面控制测量

对于灌河特大桥的平面控制测量，由于灌河的特殊性，造成南北两岸布设控制点不可能做到布点均匀、控制点间距大致相等，几何图形不是太理想，对GPS静态结算精度有一定的影响，鉴于此，在GPS静态控制测量的基础上，再利用徕卡TS09（精度1秒）全站仪进行四等导线测量是必要的，然后进行严密平差，和GPS静态解算成果进行比较，最终确定控制点成果值。

2.1控制点点位的选定

原则上灌河南北两岸每岸应布设不少于4个控制点，而且沿桥轴线往左右两侧对称分布，但依据现场地形灌河北岸不具备这样的地形条件，灌河北岸左右数木成林，又恰逢夏季，枝叶茂盛，虽然GPS控制点不需要通视，但对于GPS接受卫星信号非常不利，因为定位卫星信号本身是很微弱的，为了保证接收机能够正常工作及观测成果的可靠性，考虑以后会经常使用全站仪对控制网进行加密或扩展的需要，所以每个点至少应与一个以上的相邻点通视。

2.2平面控制网形式的选择

桥梁控制网的形式有很多种，包括GPS网、导线网、边角网等，对于大型和特大型的桥梁施工平面控制网，自20世纪80年代以来已广泛采用的边角网或测边网的形式，并安自由网严密平差，控制网在两岸轴线上都设有控制点，但全站仪、GPS卫星定位技术普及后，施工通常采用坐标放样和检测，在桥轴线设有控制点的优势已不明显，因此在首级控制网布设时，可以不必把控制点设在桥梁轴线上。控制点的布设尽可能的为以后便于施工放样，且能长期稳定而不受施工干扰。故本桥平面控制测量采用GPS卫星定位技术和高精度全站仪（1秒）控制测量相结合的测量方案。

2.3平面控制网精度等级确定及测量仪器的选择

根据铁路工程测量规范要求，本桥平面控制等级为GPS静态测量为四等，导线测量为四等，约束点间的边长相对中误差1/100000，最弱边相对误差为1/70000，固定误差≦5mm，比例误差系数≦2mm，卫星定位测量技术以其精度高、速度快、全天候、操作简便、人工参与计算少而著称，而全站仪虽然精度高，但人工参与多，包括外业测量和内业计算，所需时间也较长，故本桥平面控制网首选GPS卫星定位测量技术。所用仪器为中海达双频V8系列，坐标系为1954年北京坐标系，满足测区内投影长度变形不大于2.5cm/km的要求，采用统一的高斯投影3度带平面直角坐标系统，投影分带为中央子午线119度45分，高程采用1985国家高程基准（72.2604），控制网的精度等级为四等。测量过程严格按《全球定位系统（GPS）测量规范》进行。外业操作采用4台GPS接收机在灌河北岸、南岸进行同时、同步观测，每人负责一台GPS接收机，严格按外业记录手薄进行现场记录，包括控制点名、仪器编号、仪器高、观测起止时间等信息记录完整。卫星高度截止角15度（为了减弱对流层对定位精度的影响，由于随着卫星高度的降低，对流层影响越显著，测量误差也随之增大，所以卫星高度角一般都规定大于或等于15度），观测时段不小于70分钟，采样间隔10s，同时观测有效卫星数≧5颗。外业测量结束后，利用后处理软件进行数据结算，

经过解算平差结果来看，约束点间的边长相对中误差1/177871，最弱边相对误差为1/70071，平差计算结果满足铁路工程测量规范GPS四等控制等级精度要求，网评差结果合格。

2.5徕卡TS09全站仪四等闭合导线测量

全站仪测量严格按四等导线技术要求进行，测角中误差不大于2.5"，测距相对中误差1/100000，方位角闭合差±5√n，导线全长相对闭合差1/40000，盘左盘右进行四个测回

经过实测计算分析比较GPS静态控制测量达到全站仪控制精度，通过坐标较差检核，对较差较小，复核限差要求的，取两次测量的平均值作为实测坐标，不符合限差要求的，（由于桥梁施工测量主要用全站仪来实施）取全站仪所测计算值作为控制数据。

3.高程控制测量

3.1高程系统

灌河主桥高程系统采用1985年国家高程基准，起算数据为72.2604

3.2水准点的布设及测量仪器选择

灌河主桥两岸水准点的布置与埋设是与平面控制网的选点埋设同步进行的，灌河南北两岸的水准测量路线，组成一个统一的水准网，也就是说河两岸高程系统必须是统一的。每岸水准点不少于3个，测量仪器采用天宝Dini03电子水准仪，测量精度为每公里往返高差中误差0.3mm，配合3m铟瓦条码水准尺。电子水准仪操作简便、精度高、自动读数、自动记录，能够实现内外业一体化，测量速度比一般光学水准仪提高一倍之多，对于桥梁高精度高程要求很容易达到，测量之前，要对仪器进行自检，主要包括圆水准器的检查、仪器I角（水准管轴）的检查，DS1水准仪I角不超过15秒，DS3水准仪I角不超过20秒。灌河主桥高程控制网按二等水准测量精度要求进行往返测量，具体测量成果：实测高差差-0.045，理论高差-0.043，偏差为-0.002mm，允许偏差±5.3mm，满足二等水准规范测量精度要求

3.3跨灌河水准测量

跨灌河的水准测量，由于水面距离超过200m，采用1秒精度徕卡TS06全站仪进行三角高程测量，由于大气折光的影响，竖直角采用对向观测，并且在最短的时间内完成对向观测，因为大气遮光系数的变化在较短的时间内变化是较小的，所以测量现场配备车辆，测完南岸马上把仪器搬至北岸进行对向观测，即刻进行对向观测可以很好地抵消大气遮光的影响。

结束语

灌河特大桥是新建铁路连云港至盐城线重点控制性工程，现是国内三跨跨度最大的钢桁梁柔性拱梁大桥，技术含量高，施工难度大，对于平面控制测量和高程测量精度要求高，因此，控制网的布设合理、数据精确，解算精度满足规范要求是建设好灌河特大桥的基础和有力保障，采用GPS静态控制测量结合徕卡1秒全站仪进行四等导线测量，对高精度控制测量具有重要意义

参考文献：

[1]《工程测量规范》GB50026—2007、《铁路工程测量规范》TB10101、J961-2009《灌河特大桥施工设计图纸》连盐施（特）15-I、《土木工程施工测量》胡伍生、沙庆林