大跨度鋼桁梁軌道控制網的測量方法

2023-06-09 08:11:51

專利名稱：大跨度鋼桁梁軌道控制網的測量方法
技術領域：
本發明涉及高速鐵路大跨度鋼桁梁軌道控制網CPIII的測量方法。
背景技術：
在高速鐵路建設中由於跨越大江大河的需要，對於常見的混凝土簡支梁由於跨徑過小、施工難度大而無法適用，因此在高鐵建設中通常採用大跨度連續鋼桁梁橋型，即主橋為跨度大於1000米的鋼桁梁結構，兩端接鋼筋混凝土簡支梁的橋型。受鋼桁架結構形式限制，線路左右線無法通視而相對獨立，並且由於主橋跨度大，鋼桁架結構受溫度、荷載及外界因素影響很大，對於混凝土簡支梁上常用的精密控制網測量方法在鋼桁梁上並不適用， 如何在鋼桁架主橋上設置精密控制網，使其精度滿足高鐵施工要求，一直是高速鐵路精密控制網測量的盲區，目前也沒有很好地解決這一問題的相關方法的公開報導。

發明內容
本發明的是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種大跨度鋼桁梁軌道控制網的測量方法，是為高速鐵路大跨度鋼桁梁主橋建立精密測量控制網提供精度高、實用性強，能夠滿足高速鐵路施工測量方法。本發明為解決技術問題採用如下技術方案本發明大跨度鋼桁梁軌道控制網的測量方法的特點是對於兩端為鋼筋混凝土簡支梁，中部主橋是跨度不小於1000米的鋼桁梁的橋型，在所述鋼桁梁上有左線和右線相互獨立，以兩端簡支梁上固有的CPII點為測量時平面坐標起算點，以線下分別處在主橋兩端的固有水準點為高程起算點，所述鋼桁梁軌道控制網CPIII按如下過程進行測量a、布設並測量線路平面控制網CPII 在鋼桁梁每一固定支座的正上方，分別位於左線內側防撞牆和右線內側防撞牆的牆頂部固定設置左線CPII點和右線CPII點；以兩端簡支梁上的固有的CPII點為起算點，採用附合線路的測量方法，以單導線形式按照三等導線精度分別測得鋼桁梁上左線CPII點和右線CPII點與起算點簡支梁上 CPII點之間的點位關係，利用導線平差方法分別獲得各左線CPII點和右線CPII點的平面坐標；b、布設並測量軌道控制網CPIII所述軌道控制網CPIII中的各CPIII點採用縱向間隔、橫向對稱、左線和右線獨立建網的方法進行布設；所述縱向間隔布設是指在每一橋墩位置處以及在相鄰橋墩之間的位置處間隔布設，並且避開跨中位置；所述橫向對稱布設是指左線和右線上對應位置處的各CPIII點是處在同一斷面位置上；所述左線和右線獨立建網是指在左線和右線上，各CPIII點是沿線在左線外側防撞牆、左線內側防撞牆、右線外側防撞牆和右線內側防撞牆的牆頂部呈列布設，分別形成左線網和右線網；對於所述左線網和右線網按以下方式獨立測量各CPIII點在確定環境下的基準平面坐標以步驟a所獲得的各左線CPII點、各右線CPII點以及簡支梁上已知的各CPII點為基準點，沿線按高鐵CPIII測量方法依次測得各CPIII點與各基準點之間的邊角關係，經過平差方法分別獲得各CPIII點的平面坐標；對於所述左線網和右線網按以下方式獨立測量各CPIII點的高程以線下主橋兩端的兩個固有水準點為高程起算點，採用矩形環單程水準網的方法，利用Dmi03水準儀測量得到各CPIII點與高程起算點的高差，利用所述高差，經過平差得到各CPIII點的高程；C、對於所得到的各CPIII點的平面坐標在實際施工中按以下方法進行坐標修正在某一現場環境下，對於實際測量得到左線CPII點或右線CPII點與鋼桁梁的梁端伸縮縫處CPIII點之間距離Ll ；利用左線CPII點或右線CPII點與所述梁端伸縮縫處CPIII點的坐標值計算得出在確定環境下的兩點之間的距離L2 ；則，固定支座處與所述梁端伸縮縫處之間在確定環境與現場環境下的變形量為 L1-L2 ；令固定支座與所述梁端伸縮縫之間各CPIII點到固定支座處左線CPII點或右線 CPII點(Ib)的距離為Li ；按距離線性分配原理，計算得出各CPIII點的變形量為(Li/Ll)*(Ll_L2)；根據各CPIII點的變形量對步驟b中得到的確定環境下的CPIII點坐標進行坐標修正，獲得現場環境下的使用坐標。與已有技術相比，本發明有益效果體現在1、本發明中線路左線右線分別獨立建網測量，克服了左線右線無法通視的問題， 為大跨度鋼桁梁精密控制網的建立提供了一個可行的方案，使得大跨度鋼桁梁精密控制網的建立成為可能。2、本發明針對鋼桁架結構易受環境因素影響產生變形的特性，本發明中在測量基礎上，根據現場環境情況，對既有坐標進行坐標修正，使得鋼桁架變形對坐標精度的影響大大減小。3、本發明為大跨度鋼桁梁測量控制網的建立提供了一個可行的方案，其建網精度可以滿足高鐵施工要求。


圖1為本發明中鋼桁梁斷面圖；圖2為本發明中CPII點位布置及測量示意圖；圖3為本發明中CPIII點位布置圖；圖4為本發明中CPIII平面測量示意圖；圖5為本發明中CPIII高程測量示意圖中標號1為CPII點；Ia為左線CPII點；Ib為右線CPII點；2為CPIII點；3為固定支座；如為左線內側防撞牆；4b為右線內側防撞牆；如為左線外側防撞牆；4d為右線外側防撞牆；5為簡支梁；6為固有水準點；7為鋼桁梁。
具體實施例方式本實施例中大跨度鋼桁梁軌道控制網的測量方法是對於兩端為鋼筋混凝土簡支梁5，中部主橋是跨度不小於1000米的鋼桁梁7的橋型，在鋼桁梁7上有左線和右線相互獨立，以兩端簡支梁5上固有的CPII點1為測量時平面坐標起算點，以線下分別處在主橋兩端的固有水準點6為高程起算點，鋼桁梁軌道控制網CPIII按如下過程進行測量a、布設並測量線路平面控制網CPII 參見圖1，在鋼桁梁7的每一固定支座3的正上方，分別位於左線內側防撞牆如和右線內側防撞牆4b的牆頂部固定設置左線CPII點Ia和右線CPII點Ib ；參見圖2，以兩端簡支梁5上的固有的CPII點1為起算點，採用附合線路的測量方法，以單導線形式按照三等導線精度分別測得鋼桁梁上左線CPII點Ia和右線CPII點Ib 與起算點簡支梁上CPII點1之間的點位關係，利用導線平差方法分別獲得各左線CPII點 Ia和右線CPII點Ib的平面坐標；由於左線和右線相互無法通視，在使用附合線路導線測量時，左線和右線必須分開測設，測量時採用高精度智能全站儀配合精密稜鏡施測。b、布設並測量軌道控制網CPIII 參見圖3，軌道控制網CPIII中的各CPIII點2採用縱向間隔、橫向對稱、左線和右線獨立建網的方法進行布設；縱向間隔布設是指在每一橋墩位置處以及在相鄰橋墩之間的位置處間隔布設，且由於鋼桁梁7的跨度較大，受溫度及荷載影響，跨中位置變形很大，對於CPIII點2的布設避開跨中位置；橫向對稱布設是指左線和右線上對應位置處的各CPIII點2是處在同一斷面位置上以便於CPIII成對測設；左線和右線獨立建網是指在左線和右線上，各CPIII點2是沿線在左線外側防撞牆4c、左線內側防撞牆4a、右線外側防撞牆4d和右線內側防撞牆4b的牆頂部呈列布設，分別形成左線網和右線網；對於左線網和右線網按以下方式獨立測量各CPIII點2在確定環境下的基準平面坐標參見圖4，以步驟a所獲得的各左線CPII點la、各右線CPII點Ib以及簡支梁5 上已知的各CPII點1為基準點，沿線按高鐵CPIII測量方法依次測得各CPIII點2與各基準點之間的邊角關係，經過平差方法分別獲得各CPIII點2的平面坐標。採用智能全站儀施測，由於鋼桁梁7受溫度等外界因素影響，較易產生變形，測量應選擇在夜間氣象條件穩定的情況下進行，測量時應對測量儀器進行實時溫度氣壓改正。對於左線網和右線網按以下方式獨立測量各CPIII點2的高程參見圖5，以線下主橋兩端的兩個固有水準點6為高程起算點，採用矩形環單程水準網的方法，利用Dmi03水準儀測量得到各CPIII點2與高程起算點的高差，利用高差，經過平差得到各CPIII點2的高程。採用高精度電子水準儀配套銦瓦尺進行測量。c、對於所得到的各CPIII點的平面坐標在實際施工中按以下方法進行坐標修正在某一現場環境下，對於實際測量得到左線CPII點Ia或右線CPII點Ib與鋼桁梁端伸縮縫處CPIII點2之間距離Ll ；利用左線CPII點Ia或右線CPII點Ib與梁端伸縮縫處CPIII點2的坐標值計算得出在確定環境下的兩點之間的距離L2 ；則，固定支座處與梁端伸縮縫處之間在確定環境與現場環境下的變形量為 L1-L2 ；令固定支座與梁端伸縮縫之間各CPIII點2到固定支座處左線CPII點Ia或右線CPII點Ib的距離為Li ；按距離線性分配原理，計算得出各CPIII點2的變形量為(Li/Ll)*(Ll_L2)；根據各CPIII點2的變形量對步驟b中得到的確定環境下的CPIII點(2)坐標進行坐標修正，獲得現場環境下的使用坐標。以下舉例說明在不同環境條件下的CPIII點2的變形量計算在確定環境下根據步驟a、步驟b測量得到左線CPII點Ia的坐標為(0，0)，梁端伸縮縫處CPIII點2的坐標為(500，0)，則根據二者坐標可計算出在確定環境下的兩點之間的距離L2為500米；在某一現場環境下實際測量得到左線CPII點Ia或右線CPII點Ib與鋼桁梁端伸縮縫處CPIII點2之間距離Ll為500. 01米;固定支座處與梁端伸縮縫處之間在確定環境與現場環境下的變形量為L1_L2 = 0. 01 米在固定支座處與梁端伸縮縫處之間某一 CPIII點2距離固定支座距離為Li = 300 米,則這一 CPIII 點 2 的變形量為(Li/Ll)*(Ll-L2) = (300/500) *0· 01 = 0. 006 米。將這一 CPIII點2的變形量0. 006米通過數學方法加入到其在確定環境下的坐標中，得到在現場環境下的使用坐標。
權利要求
1.大跨度鋼桁梁軌道控制網的測量方法，其特徵是對於兩端為鋼筋混凝土簡支梁 (5)，中部主橋是跨度不小於1000米的鋼桁梁(7)的橋型，在所述鋼桁梁(7)上有左線和右線相互獨立，以兩端簡支梁(5)上固有的CPII點(1)為測量時平面坐標起算點，以線下分別處在主橋兩端的固有水準點(6)為高程起算點，所述鋼桁梁軌道控制網CPIII按如下過程進行測量a、布設並測量線路平面控制網CPII在鋼桁梁(7)每一固定支座(3)的正上方，分別位於左線內側防撞牆Ga)和右線內側防撞牆Gb)的牆頂部固定設置左線CPII點(Ia)和右線CPII點(Ib)；以兩端簡支梁(5)上的固有的CPII點(1)為起算點，採用附合線路的測量方法，以單導線形式按照三等導線精度分別測得鋼桁梁⑵上左線CPII點(Ia)和右線CPII點(Ib) 與起算點簡支梁上CPII點(1)之間的點位關係，利用導線平差方法分別獲得各左線CPII 點(Ia)和右線CPII點(Ib)的平面坐標；b、布設並測量軌道控制網CPIII所述軌道控制網CPIII中的各CPIII點(2)採用縱向間隔、橫向對稱、左線和右線獨立建網的方法進行布設；所述縱向間隔布設是指在每一橋墩位置處以及在相鄰橋墩之間的位置處間隔布設，並且避開跨中位置；所述橫向對稱布設是指左線和右線上對應位置處的各CPIII點( 是處在同一斷面位置上；所述左線和右線獨立建網是指在左線和右線上，各CPIII點(2)是沿線在左線外側防撞牆(4c)、左線內側防撞牆( )、右線外側防撞牆Gd)和右線內側防撞牆Gb)的牆頂部呈列布設，分別形成左線網和右線網；對於所述左線網和右線網按以下方式獨立測量各CPIII點( 在確定環境下的基準平面坐標以步驟a所獲得的各左線CPII點(la)、各右線CPII點(Ib)以及簡支梁(5)上已知的各CPII點(1)為基準點，沿線按高鐵CPIII測量方法依次測得各CPIII點( 與各基準點之間的邊角關係，經過平差方法分別獲得各CPIII點( 的平面坐標；對於所述左線網和右線網按以下方式獨立測量各CPIII點O)的高程 以線下主橋兩端的兩個固有水準點(6)為高程起算點，採用矩形環單程水準網的方法，利用Dmi03水準儀測量得到各CPIII點(2)與高程起算點的高差，利用所述高差，經過平差得到各CPIII點O)的高程；C、對於所得到的各CPIII點(2)的平面坐標在實際施工中按以下方法進行坐標修正 在某一現場環境下，對於實際測量得到左線CPII點(Ia)或右線CPII點(Ib)與鋼桁梁(7)的梁端伸縮縫處CPIII點⑵之間距離Ll ；利用左線CPII點(Ia)或右線CPII點(Ib)與所述梁端伸縮縫處CPIII點(2)的坐標值計算得出在確定環境下的兩點之間的距離L2 ；貝U，固定支座處與所述梁端伸縮縫處之間在確定環境與現場環境下的變形量為 L1-L2 ；令固定支座與所述梁端伸縮縫之間各CPIII點( 到固定支座處左線CPII點(Ia)或右線CPII點(Ib)的距離為Li ；按距離線性分配原理，計算得出各CPIII點(2)的變形量為(Li/Ll)*(Ll-L2)； 根據各CPIII點O)的變形量對步驟b中得到的確定環境下的CPIII點( 坐標進行坐標修正，獲得現場環境下的使用坐標。
全文摘要
本發明公開了一種大跨度鋼桁梁軌道控制網的測量方法，其特徵是對於兩端為鋼筋混凝土簡支梁，中部主橋是跨度不小於1000米的鋼桁梁的橋型，在鋼桁梁上有左線和右線相互獨立，以兩端簡支梁上固有的CPII點為測量時平面坐標起算點，以線下分別處在主橋兩端的固有水準點為高程起算點，鋼桁梁軌道控制網CPIII的測量是將線路左線和右線分別獨立建網，以克服左線右線無法通視的問題；在測量基礎上，根據現場環境情況對既有坐標進行坐標修正，使得鋼桁架變形對坐標精度的影響大大減小，本發明為大跨度鋼桁梁測量控制網的建立提供了一個可行的方案，其建網精度可以滿足高鐵施工要求。
文檔編號E01B35/00GK102493296SQ20111037954
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者劉曉東, 張杰勝, 李文成, 梁超, 阮仁義 申請人:中鐵四局集團第一工程有限公司