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        橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)研究

        2012-08-15 00:52:53王正祥
        科技傳播 2012年3期
        關(guān)鍵詞:建網(wǎng)橋型三角網(wǎng)

        王正祥

        山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司,山西太原 030012

        一般而言,設(shè)計(jì)和建立橋梁施工控制網(wǎng)的目的是為了對(duì)待建橋梁的各個(gè)架構(gòu)進(jìn)行施工放樣,并在橋梁施工項(xiàng)目完成以后進(jìn)行竣工測(cè)量與變形監(jiān)測(cè)。從這一層面來說,橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)質(zhì)量直接決定著整個(gè)建設(shè)工程項(xiàng)目的質(zhì)量。因此,為確保橋梁施工建設(shè)的進(jìn)度和質(zhì)量,就必須根據(jù)施工工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)規(guī)則,對(duì)橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行認(rèn)真的研究,同時(shí)還要充分考慮到橋梁施工控制網(wǎng)的有效性、準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

        1 橋梁施工控制網(wǎng)的選擇

        隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,工程測(cè)量?jī)x器的使用也有了很大的進(jìn)步,測(cè)量方法更是日新月異。近年來,高精度全站儀和GPS技術(shù)在道路橋梁施工中的應(yīng)用越來越廣泛,使得橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)也變得日益靈活。目前來看,橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)方法主要有兩種:第一種仍然是傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)方法,第二種則是利用現(xiàn)代新科技GPS技術(shù)建立的控制網(wǎng)。兩種方法各具特色,且在許多大型工程建設(shè)項(xiàng)目中得以展現(xiàn)功效。

        傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)方法具有直觀可靠、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格以及建網(wǎng)技術(shù)比較成熟等特點(diǎn),但該方法對(duì)整體精度的要求比較高,不符合我國當(dāng)前一般工程測(cè)繪單位外業(yè)隊(duì)伍水平之現(xiàn)狀。因此,工作人員的素質(zhì)及工作效率低業(yè)已成為傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)法的最大缺點(diǎn);利用GPS 技術(shù)設(shè)計(jì)的控制網(wǎng)可以大大縮短作業(yè)時(shí)間,不但能夠在較短的時(shí)間內(nèi)在較少人力資源消耗的情況下完成施工觀測(cè)工作,而且觀測(cè)工作基本上不受天氣環(huán)境的限制,這也正好彌補(bǔ)了傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)方法的不足。基于此,筆者認(rèn)為:較之于傳統(tǒng)模式下的三角網(wǎng)建網(wǎng)方法,利用GPS 技術(shù)設(shè)計(jì)的控制網(wǎng)更具有現(xiàn)實(shí)使用價(jià)值。

        2 橋梁施工的控制網(wǎng)精度設(shè)計(jì)

        從實(shí)踐來看,由于單純根據(jù)橋長(zhǎng)而設(shè)計(jì)的橋梁施工控制網(wǎng)忽略了一個(gè)關(guān)鍵問題,即不同的橋型、橋式對(duì)施工控制網(wǎng)的精度要求存在著一定的差異性。因此,選擇該種方法來設(shè)計(jì)橋梁施工的控制網(wǎng),顯然其精度缺乏科學(xué)合理性。基于以上對(duì)GPS 控制網(wǎng)的分析和選擇,筆者認(rèn)為,應(yīng)在對(duì)橋型和橋臺(tái)放樣進(jìn)行綜合考慮的基礎(chǔ)上,確定橋梁施工控制網(wǎng)精度的設(shè)計(jì)思路。

        第一,根據(jù)施工橋型確定設(shè)計(jì)精度。該方法是在保證橋梁的精確架設(shè)基礎(chǔ)上,根據(jù)施工橋梁橋型進(jìn)而估算出橋梁架設(shè)的誤差。它是利用公式:mS/S<mL/(2L)來確定橋梁控制網(wǎng)中橋軸線邊的相對(duì)精度(公式中的mS 代表邊長(zhǎng)觀測(cè)值中的誤差;S代表橋軸線的邊長(zhǎng);mL代表橋軸線長(zhǎng)度誤差;L 代表橋的長(zhǎng)度);

        第二,根據(jù)施工橋臺(tái)放樣確定設(shè)計(jì)精度。通過對(duì)施工橋臺(tái)放樣確定控制網(wǎng)設(shè)計(jì)精度的方法,主要目的是為了計(jì)算出控制網(wǎng)中最弱邊長(zhǎng)的相對(duì)誤差。它的計(jì)算公式是:mS/S≤0.4√2M/S(M代表橋梁施工中放樣精度要求最高的幾何位置中心的容許誤差);

        實(shí)際上橋梁施工的控制網(wǎng)精度設(shè)計(jì)與確定是一個(gè)比較復(fù)雜的工作,目前仍無法利用一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算公式通用于各種橋梁的計(jì)算。實(shí)踐中,主要是通過以上兩個(gè)公式分別計(jì)算出施工橋軸線邊和最弱邊長(zhǎng)的相對(duì)中誤差允許值,再按照相關(guān)的規(guī)范選擇梁施橋梁控制網(wǎng)的測(cè)量等級(jí)。

        3 橋梁施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)

        當(dāng)選擇了利用GPS 技術(shù)設(shè)計(jì)控制網(wǎng)并進(jìn)行了精度設(shè)計(jì)以后,就需要注意實(shí)際作業(yè)流程中的各種問題。

        3.1 選點(diǎn)與埋石

        控制網(wǎng)的選點(diǎn)非常關(guān)鍵,必須充分考慮三個(gè)方面的問題:控制點(diǎn)位置的選擇要充分考慮到GPS的作業(yè)環(huán)境與控制網(wǎng)圖形的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度;要保證控制網(wǎng)建設(shè)基點(diǎn)的穩(wěn)固性,能夠承載長(zhǎng)期觀測(cè)的任務(wù);要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)控制網(wǎng)建設(shè)基點(diǎn)的長(zhǎng)期維護(hù),保證其正常的工作狀態(tài)。同時(shí),為實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)長(zhǎng)期發(fā)揮功效,一般采用深埋標(biāo)石的方法來滿足橋梁運(yùn)營期間的測(cè)量需要。

        3.2 控制網(wǎng)坐標(biāo)系與投影面的選擇

        在橋梁施工的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)過程中,既要保證橋梁施工控制網(wǎng)與線路測(cè)量所采用的坐標(biāo)系保持一致,又要堅(jiān)持橋梁局部施工控制網(wǎng)變形最小的原則。目前在大型橋梁施工中常采用一種獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng),即以G4 坐標(biāo)為已知坐標(biāo),G4~G7 方位角為已知方位角,以控制點(diǎn)頂面平均高程為投影面高程。這種坐標(biāo)系統(tǒng)完全克服了高斯投影的負(fù)面影響,同時(shí)也大大降低了由于高程面的不同而帶來的投影變形影響程度。

        3.3 控制網(wǎng)基點(diǎn)的維護(hù)

        由于橋梁施工控制網(wǎng)的精度要求比較高,因此要對(duì)其采取一些必要的維護(hù)措施,比如在其周圍加設(shè)護(hù)欄和“請(qǐng)勿靠近”等警示語,尤其要注意重型車輛的通過和大型機(jī)械設(shè)備的運(yùn)作。只有最大限度地保持控制網(wǎng)建設(shè)基點(diǎn)的環(huán)境安全與穩(wěn)定,才能保證橋梁施工建設(shè)的順利進(jìn)行。

        除上述需特別注意的事項(xiàng)外,測(cè)量過程中的質(zhì)量控制也比較重要。比如是否能保證控制網(wǎng)建設(shè)點(diǎn)的穩(wěn)定期、控制點(diǎn)周圍的自然災(zāi)害防御等。

        4 結(jié)論

        總而言之,橋梁施工控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)比較復(fù)雜的工作,對(duì)相關(guān)精度的要求非常高,盡管我們選擇了利用 GPS技術(shù)來設(shè)計(jì)和建立橋梁施工控制網(wǎng),但仍需根據(jù)具體的建設(shè)項(xiàng)目建立科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的控制網(wǎng),進(jìn)而為我國的工程建設(shè)保駕護(hù)航。

        [1]高占云.采用GPS建立橋梁施工平面控制網(wǎng)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2011(18).

        [2]胡菊英,朱良文.MATLAB在橋梁施工控制網(wǎng)平差中的應(yīng)用研究[J].礦山測(cè)量,2011(2).

        [3]吳迪軍.GPS橋梁施工控制網(wǎng)設(shè)計(jì)和施測(cè)方法研究[J].橋梁建設(shè),2009(6).

        [4]朱繼武,羅永權(quán).淺談利用 GPS布設(shè)大型橋梁施工控制網(wǎng)[J].測(cè)繪與空間地理信息,2007(6).

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