桥梁施工测量知识

桥梁施工测量

1测量内容

桥梁按其轴线长度一般分为小型桥(小于30 m)、中型桥(30～100 m)、大型桥(100～500 m)、特大型桥(大于500 m);按平面形状可分为直线桥和曲线桥;按结构形式可分为简支梁桥、联系梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。对于不同长度、不同类型的桥梁，桥梁施工测量的内容和方法也有所不同。

桥梁施工测量是把图纸上所设计的结构物的位置、形状、大小和高低，在实地进行标定，作为施工的依据。在桥梁施工的整个过程中都需要通过施工测量来保证施工质量。施工测量的任务是精确地放样桥墩桥台的位置和跨越结构的各个部分，并随时检查施工质量。一般来讲，对于中小型桥，可直接丈量桥台与桥墩之间的距离来进行放样，或者利用桥址勘测阶段的测量控制作为放样的依据;对于大桥或特大桥来说，用勘察阶段的测量控制来进行放样一般不能满足要求，因而必须建立平面和高程控制网，作为放样工作的依据。概括起来，桥梁施工阶段的测量工作主要包括：桥轴线长度测量、平面控制测量、高程控制测量、桥址地形及纵断面测量、墩台中心定位、墩台基础及其细部放样等。

2桥梁控制测量

平面控制测量和高程控制测量是桥梁施工控制网测量的两个组成部分。桥梁控制测量的目的是确保桥梁轴线、墩台位置在平面和高程位置上符合设计的精度要求。按观测要素不同可以将桥梁控制网布设成三角网、边角网、精密导线网、GPS网等，其中主要采用的布设形式为三角网。常用的三种桥梁三角网图形为：双三角形、大地四边形和双大地四边形。

桥梁高程控制测量有两个作用：一是统一桥梁高程基准面;二是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。桥梁高程测量一般采用水准测量的方法。水准点应埋设在桥址附近的安全稳定、便于观测之处，桥址两岸至少各设一个水准点。水准点的高程一般采用国家水准点高程，如相距太远，联测有困难时，可引用桥位附近其他单位的水准点，亦可使用假定高程。跨河水准测量必须按照有关国家水准测量规范的规定，采用精密水准测量方法进行观测。

3墩台中心定位

在桥梁施工测量中，测设墩、台中心位置的工作称为桥梁墩、台定位。桥梁的墩、台定位所依据的原始资料为桥址轴线控制桩的里程和桥梁墩、台的设计里程。根据里程可以算出它们之间的距离，由此定出墩台的中心位置。

4地形测量

桥梁工程的地形测量有桥址地形图的测量、河床地形测量、桥轴线纵断面图的测量。桥址地形图的测量为桥梁设计提供1：2 000～1：500的工点地形图。河床地形图测量为桥梁设计提供河道水下地形图。河床地形测量又称为水下地形测量，其点位平面位置测量用经纬仪交会法、极坐标法和GPS技术等.河床深度测量方法有简单的铅锤法、回声探测法。桥轴线纵断面测量，在原理上与河床地形测量相同，不同的是沿桥轴线方向测量河床的平面距离及高程，最后沿桥轴线方向绘出桥轴线纵断面图。

1.桥梁施工阶段的测量工作主要有（ ABD ）

A.施工控制测量

B.桥轴线长度测量；墩台中心定位

C.桥址选址勘测

D.墩台细部放样及梁部放样

解析：桥梁施工阶段的测量工作主要包括：桥轴线长度测量、平面控制测量、高程控制测量、桥址地形及纵断面测量、墩台中心定位、墩台基础及其细部放样等

2.桥梁控制网精度确定应考虑（CD ）

A.控制点点位精度尽可能均匀

B.点位精度尽可能高

C.满足桥轴线长度测量精度要求

D.满足墩台放样精度要求

3.曲线桥的墩、台中心位于（ C ）

A.曲线外侧切线上

B.曲线内侧弦线上

C.桥梁工作线交点上

D. 以梁长为弦长的弦与曲线交点上

解析：曲线桥梁设计中，桥墩的中心选在桥梁工作线的转折点上，其纵轴线位于工作线转折角的角平分线上，横轴线与纵轴线垂直。

4.在特大桥梁平面控制测量中，最优的方法应该是（ C ）。

A．三角网 B．光电导线环

C．GPS D．边角网

梁和桥台在曲线上的布置形式

桥梁位于曲线上，线路中线为具有一定半径的圆曲线或缓和曲线，而预制梁的中线为直线，这就要求梁中线必须随着线路中线的弯曲形成与线路曲线基本相符的连续折线，如图2-1-1所示。这条连续折线称为曲线桥梁的工作线，其顶点为相邻两梁中线的交点，相邻两交点之间的水平距离，称为交点距，亦称墩中心距或跨距，以L表示。

图2-1-1

在曲线桥上，桥梁工作线为折线，线路中线为曲线，两者并不重合，列车通过时，桥梁必然承受偏心荷载。为了使桥梁承受较小的偏心荷载，桥梁设计中，每孔梁中心线的两个端点并不位于线路中心线上，而必须将梁的中线向曲线外侧移动一段距离。根据跨长及曲线半径，梁中线向曲线外侧所移动的距离，可以等于以梁长为弦线的中矢值，此布置方式称为切线布置，如图2-1-2（a）所示；也可以等于该中矢值的一半，称为平分中矢布置，如图2-1-2（b）所示。两种布置形式比较，平分中矢布置较为有利，铁路曲线桥基本上都采用这种布置形式。

图2-1-2

桥台在曲线上的布置形式与梁稍有不同，如果将桥台的中心线和与其相邻的梁跨中线布置在同一条直线上，则台尾中心必然偏离到线路中线的外侧，如图2-2-1所示。设其偏距为d，如果d≤10cm 时，则桥台就采用这种布置形式；否则，应旋转桥台，使台前的偏距与相邻梁跨的偏距相同，台尾的偏距为0，如图2-2-2所示。前者布置形式称为直线布置，后者称为折线布置。

当采用折线形式布置桥台时，台尾偏角可能会出现负值，如图2-2-3（a）所示，如果出

现这种情况，则台前和台尾采用相同的偏距，如图2-2-3（b ）所示。

2-2．偏距E 的计算

在曲线桥上，梁的中线由弦线位置，向曲线外侧移动的一段距离称为偏距，并以E 表示。由于曲线半径很大，相邻两跨梁中线的偏转角很小，故可以认为偏距E 就是桥梁工作线各转折点相对线路中线外移的距离。

图2-2-1 图2-2-2

图2-2-3

在圆曲线上，切线布置的梁，其偏距为：

R

L E 82

= （ 1-1） 若为平分中矢布置，其偏距为：

R

L E 162

= （1-2） 在缓和曲线上，切线布置的梁，其偏距为：

28l l R L E i ?= （1-3） 若为平分中矢布置，则偏距为：

216l l R L E i ?= （1-4） 式中，L 为交点距、R 为圆曲线半径、l i 为ZH （或HZ ）至计算点的距离、l 0为缓和曲线长。

曲线桥梁设计中，桥墩的中心选在桥梁工作线的转折点上，其纵轴线位于工作线转折角的角平分线上，横轴线与纵轴线垂直。由偏距的计算公式可以看出，当相邻两孔梁的跨距不等，或虽然跨距相等，但位于缓和曲线上时，所求得的偏距E 值不等，导致相邻两孔梁中线的交点不在两孔梁的正中间，这就造成两孔梁在墩上不能对称放置。为了避免这种情况的发生，规定了当相邻梁跨都小于16m 时，按较小跨度梁的要求计算偏距E 值，而大于20m 时，按较大跨度梁的要求计算偏距E 值。

2-3. 交点距L 的计算

考虑到梁体的制造误差、架设误差、梁在受力后的伸长、温度变化对梁长的影响、墩台施工误差和测量误差等，相邻两跨梁的梁端之间、桥台胸墙线与相邻梁端之间应留有一定的间隙。对于直线桥，梁端之间、梁端与桥台胸墙线之间彼此平行，其间隙称为直线桥的梁缝。对于曲线桥，相邻两跨梁的梁端之间、桥台胸墙线与相邻梁端之间不平行，规定曲线内侧的

间隙不小于一个定值，该定值称为曲线桥的梁缝，如图2-3-1所示。由于梁缝的存在，使得交点距L 并不等于梁的长度L ′。

交点距的计算公式为

F L L 2+'= （1-5）

其中：

222sec 2

cos 2sin 2ααααtg B a B a F ?+?=?+

= 当α 很小时，22 12sec α

α

α

≈≈tg 、，则

2

2α?+≈B a F （1-6） 式中，F 为墩中心至相邻梁端的距离；a 为规定的最小梁缝之半；B 为梁的宽度；α 为工作线转向角。

2-4．桥梁偏角α 的计算

桥梁偏角α 即曲线桥梁工作线的偏转角。桥梁在曲线上的布置，可以看成先将梁布置在线路上，此时相邻两梁中线转向角即为线路偏角；然后将梁向曲线外侧移动以满足受力要求，此时相邻两梁中线转向角即为桥梁偏角。梁向曲线外侧移动后，如果相邻三个交点的偏距值均相等，即梁体是相对平移的，则桥梁偏角的值与线路偏角的值相等；否则，桥梁偏角的值就为线路偏角的值和梁体两端位移不等产生的角值共同组成的。梁体两端位移不等产生的角值称为外移偏角，是由于外移的偏距不等而产生的。由此可见，桥梁偏角实际上是由线路偏角和外移偏角组成的，如图2-4-1所示。设线路偏角为αA ，外移偏角为αE ，则桥梁偏角α为

α = αA + αE （1—7）

图2-4-1

αA =αi- 1-i - αi-i+1 （1-8）

αi- 1-i –小里程向的方位角；αi-i+1–大里程向的方位角；由线路里程坐标反算求出。

αi- 1-i =atn(

11----xi xi yi yi ) (1-9) αi-i+1=atn(xi

xi yi yi -+-+11) (1-10) 桥梁外移偏角公式推算：外移偏角的产生主要是由相邻梁跨偏值E 不同引起，可借用测量学里偏心观测角度规化原理及公式计算。

ρθθφφα)2cos )(11cos )(1()(11+--+--=+-=i i F

i i B F B E E E L E E L ″ 单位为″（1-11） 铁路桥梁设计单个交点处的偏角较小，且E 值近似法线方向，1θ 、2θ近似90°,公式（1-11可简化为：

))(1)(1()(11+--+--=+-=i i F i i B F B E E E L E E L φφα 单位为Rad 弧度 （1-12） 式中，ρ为常值206265 、L B 为后跨梁的交点距、L F 为前跨梁的交点距、E i -1为后交点i -1的偏距、E i 为计算点i 的偏距、E i +1为前交点i -1的偏距。

2-5．采用坐标法计算桥梁偏角α

线路偏角的坐标计算法是利用方位角求差值的方法，即首先计算弦线端点的坐标，然后按坐标反算计算出弦线的坐标方位角，根据坐标方位角求出前一条弦线相对于后一条弦线的偏角，即线路偏角，最后加上外移偏角即得桥梁工作线偏角。