在橋梁工作實(shí)踐中，為了保證橋梁各部結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，更好地掌握和控制工程施工數(shù)量，測量人員需要不斷地放樣、檢查、監(jiān)控各部結(jié)構(gòu)施工，內(nèi)、外業(yè)工作量極大。施工放樣的精度又關(guān)系著橋梁施工的質(zhì)量和進(jìn)度。近些年來，工程施工大多已采用項(xiàng)目法管理，人員精簡，工程規(guī)模又越來越大，如何在保證測量精度的前提下，提高施工測量放樣效率就顯得十分重要和有其現(xiàn)實(shí)意義。 選擇合適的測量放樣方法，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹?fù)核習(xí)慣，建立嚴(yán)格的測量工作制度會(huì)取得事半功倍的效果。 橋梁工程中施工放樣一般包括：已知距離的放樣、已知水平角的放樣、已知高程的放樣和平面點(diǎn)位的放樣。前兩者的放樣基本上是平面點(diǎn)位放樣中的一部分，或就是其的另一種形式：兩個(gè)點(diǎn)確定一條線段。已知高程的放樣可以采用幾何水準(zhǔn)法，也可使用三角高程法，最好采用兩種方法互相復(fù)核。 施工放樣須遵循先整體、后局部的原則，先放樣精度高的點(diǎn)，復(fù)核正確后，可以繼續(xù)放樣其他點(diǎn)，也可以利用先放樣的點(diǎn)，再放樣精度低一些的點(diǎn)。 橋梁點(diǎn)位放樣常用的放樣方法有坐標(biāo)放樣法和極坐標(biāo)放樣法。極坐標(biāo)法進(jìn)行放樣，就是置鏡一控制點(diǎn)，后視另一控制點(diǎn)，輸入放樣點(diǎn)坐標(biāo)或調(diào)整好方位角后輸入距離，即可放樣出預(yù)定點(diǎn)位，并采用置鏡另一控制點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，同時(shí)可實(shí)測相鄰兩工作線偏角和相鄰墩臺(tái)的交點(diǎn)距進(jìn)一步檢核。長度差值在 10mm 限差以內(nèi)，撥角檢測的橫向偏差在 2~3mm 內(nèi)時(shí)可以為定位正確，其誤差可在鄰近放樣點(diǎn)內(nèi)作適當(dāng)調(diào)整。坐標(biāo)放樣法實(shí)際上是將計(jì)算公式固化到全站儀中，通過電子讀數(shù)，直接帶入公式計(jì)算得到坐標(biāo)。在實(shí)踐中，因放樣前不知點(diǎn)位和坐標(biāo)系在場地的走向，反而不如極坐標(biāo)法來的方便和快捷。 X 軸和 y 軸偏差值的調(diào)整不如在指定方向上一定距離的移動(dòng)來的方便和迅速。全站儀既可以使用坐標(biāo)放樣法，也可以使用極坐標(biāo)放樣法，顯示的差異在于顯示模式的不同，但預(yù)先準(zhǔn)備的放樣數(shù)據(jù)是不一樣的，分別是坐標(biāo)和方位角（極角）加距離（極距）。這兩種方法可以使用全站儀進(jìn)行，也可使用經(jīng)緯儀配合測距儀使用，后者在現(xiàn)場使用可編程的計(jì)算器中預(yù)見編好的程序，一樣方便。 利用極坐標(biāo)法或坐標(biāo)法進(jìn)行施工測量 , 可以解決了某些墩臺(tái)軸線護(hù)樁難以測設(shè)的問題 , 加快了外業(yè)工作速度 , 減少了外業(yè)工作的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí) , 這種方法還可以將整個(gè)大橋的所有墩位納入同一個(gè)整體網(wǎng)中 , 避免了個(gè)別墩位發(fā)生偏移的可能性 , 實(shí)踐表明 , 此方法是一種行之有效的施工測量方法。 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（ JTJ 041-200 ）的 3.2.1 條要求：橋墩中心線在橋軸線方向上的位置中誤差不應(yīng)大于± 15mm 。根據(jù)橋梁長度的不同，其相對中誤差也不一樣。平面控制網(wǎng)的測量等級(jí)按橋長的不同分為五個(gè)級(jí)別的測量等級(jí)。
測量精度高于放樣精度，在放樣后，需更換基站點(diǎn)和后視點(diǎn)對放樣點(diǎn)進(jìn)行測量，檢核放樣點(diǎn)位。 極坐標(biāo)放樣法各個(gè)階段的誤差對放樣點(diǎn)位的影響值可以按如下方法分別計(jì)算（采用測角精度 2” ，測距精度 3mm +2ppm 的全站儀）： 1、 控制網(wǎng)點(diǎn)位中誤差對放樣點(diǎn)位的影響值 m1 。 設(shè)測站 A 的點(diǎn)位中誤差為 mxA 、 myA 。若不考慮 mxA 、 myA 的互協(xié)差，則其對放樣點(diǎn)位的影響值為： 2、 用全站儀測設(shè)角度，主要誤差來源包括儀器的對中誤差 mr 和角度測設(shè)中誤差 m β。由于主要平面控制點(diǎn)一般采用強(qiáng)制對中，故對點(diǎn)精度可以取± 1.0mm ，加上角度測設(shè)中誤差 m β對放樣點(diǎn)位的影響，可按下式計(jì)算： 式中：ρ ”: 以秒為單位的角度； m β：單位為秒； L ：為測站點(diǎn)到放樣的水平距離。 3、 放樣距離 L 的測量誤差對放樣點(diǎn)位的影響值，通常采用全站儀的標(biāo)稱精度（ amm+bppm ， 1ppm=1mm/km ）來計(jì)算距離放樣誤差對放樣點(diǎn)位的影響，具體計(jì)算公式如下： 式中： a--------- 固定誤差， mm ； b--------- 比例誤差系數(shù)，以 10-6 為單位或以 ppm （百萬分率）代替 10-6 ； L--------- 距離值， km 。 當(dāng)空氣溫度測定精確到 1 ℃，大氣壓測量精確到 300Pa ，相對濕度測定精確到 20% ，則距離測量的精度可達(dá)到 3mm +2ppm ，因此取 a=3 ， b=2 代入③式計(jì)算此項(xiàng)影響。 綜上所分析，根據(jù)測量誤差傳播定律，放樣點(diǎn)的點(diǎn)位誤差可按下式計(jì)算： 由式④可知放樣點(diǎn)離開測站點(diǎn)愈遠(yuǎn)，則放樣的誤差愈大，根據(jù)一般橋梁放樣最大邊長 700m 及最不利因素，可推算平面點(diǎn)位總誤差 m 總。 m 總 = 因此采用常見的測角精度 2” ，測距精度 3mm +2ppm 的全站儀按最不利因素考慮都可以滿足公路規(guī)范要求：橋墩中心線在橋軸線方向上的位置中誤差不應(yīng)大于± 15mm 。如需更高精度，可以提高測量控制網(wǎng)精度（減少測站的點(diǎn)位中誤差和提高起始邊的精度）和使用更高精度的測量儀器。 在同樣測量設(shè)備和測量條件下，坐標(biāo)法與極坐標(biāo)法只是計(jì)算公式的差異，精度基本上與極坐標(biāo)法一致。 1、 控制網(wǎng)點(diǎn)位中誤差對放樣點(diǎn)位的影響值 m1 。 設(shè)測站 A 的點(diǎn)位中誤差為 mxA 、 myA 。若不考慮 mxA 、 myA 的互協(xié)差，則其對放樣點(diǎn)位的影響值為： 2、 用全站儀測設(shè)角度，主要誤差來源包括儀器的對中誤差 mr 和角度測設(shè)中誤差 m β。由于主要平面控制點(diǎn)一般采用強(qiáng)制對中，故對點(diǎn)精度可以取± 1.0mm ，加上角度測設(shè)中誤差 m β對放樣點(diǎn)位的影響，可按下式計(jì)算： 式中：ρ ”: 以秒為單位的角度； m β：單位為秒； L ：為測站點(diǎn)到放樣的水平距離。 3、 放樣距離 L 的測量誤差對放樣點(diǎn)位的影響值，通常采用全站儀的標(biāo)稱精度（ amm+bppm ， 1ppm=1mm/km ）來計(jì)算距離放樣誤差對放樣點(diǎn)位的影響，具體計(jì)算公式如下： 式中： a--------- 固定誤差， mm ； b--------- 比例誤差系數(shù)，以 10-6 為單位或以 ppm （百萬分率）代替 10-6 ； L--------- 距離值， km 。 當(dāng)空氣溫度測定精確到 1 ℃，大氣壓測量精確到 300Pa ，相對濕度測定精確到 20% ，則距離測量的精度可達(dá)到 3mm +2ppm ，因此取 a=3 ， b=2 代入③式計(jì)算此項(xiàng)影響。 綜上所分析，根據(jù)測量誤差傳播定律，放樣點(diǎn)的點(diǎn)位誤差可按下式計(jì)算： 由式④可知放樣點(diǎn)離開測站點(diǎn)愈遠(yuǎn)，則放樣的誤差愈大，根據(jù)一般橋梁放樣最大邊長 700m 及最不利因素，可推算平面點(diǎn)位總誤差 m 總。 m 總 = 因此采用常見的測角精度 2” ，測距精度 3mm +2ppm 的全站儀按最不利因素考慮都可以滿足公路規(guī)范要求：橋墩中心線在橋軸線方向上的位置中誤差不應(yīng)大于± 15mm 。如需更高精度，可以提高測量控制網(wǎng)精度（減少測站的點(diǎn)位中誤差和提高起始邊的精度）和使用更高精度的測量儀器。 在同樣測量設(shè)備和測量條件下，坐標(biāo)法與極坐標(biāo)法只是計(jì)算公式的差異，精度基本上與極坐標(biāo)法一致。 兩點(diǎn)方向交會(huì)法的定位方法及精度作簡單的分析。 假設(shè)現(xiàn)有兩已知點(diǎn) A 、 B ，須定位待定點(diǎn) C 。（如下圖） C 點(diǎn)坐標(biāo)已知，先進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算，用余切公式 ： 反算出∠ A 、∠ B 的值，或直接用坐標(biāo)反算公式，算出邊 AC 、 BC 的方位角。在外業(yè)實(shí)際操作中，在兩已知點(diǎn)同時(shí)架設(shè)經(jīng)緯儀，相互后視定向，然后將經(jīng)緯儀分別旋轉(zhuǎn)∠ A 、∠ B ，或?qū)⒔?jīng)緯儀撥至邊 AC 、 BC 的方位角，此時(shí)兩經(jīng)緯儀視線的交點(diǎn)就是待定點(diǎn) C 。 方向交會(huì)法的定位誤差與待定點(diǎn) C 相對于已知點(diǎn) A 、 B 的位置有關(guān)。根據(jù)計(jì)算待定點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算過程來分析定位精度，（從兩已知點(diǎn) A 、 B 及夾角∠ A 、∠ B 來計(jì)算待定點(diǎn) C 的坐標(biāo)，與已知待定點(diǎn) C 的坐標(biāo)反求出夾角∠ A 、∠ B 再在現(xiàn)場定出待定點(diǎn) C ，其計(jì)算原理與公式是一樣的。所以放樣與求待定點(diǎn)的精度求算是一樣的。）已知 AB 的邊長 S 及∠ A 、∠ B 的值，先求 AC 的長度 b 及坐標(biāo)方位角 α AC , 然后按坐標(biāo)正算公式求 C 點(diǎn)的坐標(biāo)，即 式中 b 、 α AP 不是直接觀測值，可由下式計(jì)算 將（ b ）式代入（ a ）式并對∠ A 、∠ B 取微分并轉(zhuǎn)為中誤差為 : 現(xiàn)在就上式分析待定點(diǎn)相對于已知點(diǎn)的位置不同時(shí)，交會(huì)待定點(diǎn)的精度變化情況。分兩種情況加以分析。 第一種待定點(diǎn)在過 A 、 B 、 C 三點(diǎn)所作圓的圓周上，此時(shí)所有在圓周上交會(huì)點(diǎn)的交會(huì)角均相等，即點(diǎn)位中誤差公式中分母不變， mc 的大小只與分子有關(guān)，將其求導(dǎo)分析后得知，在 AB 已知邊 S 和測角中誤差 m 一定的條件下，當(dāng)∠ A= ∠ B 時(shí)，交會(huì)角∠ C ＜ 90 °時(shí)， mc 最大；交會(huì)角∠ C ＞ 90 °時(shí)， mc 最小；交會(huì)角∠ C=90 °時(shí)， C 點(diǎn)在圓周上的任何位置 mc 值都不變。 第二種待定點(diǎn) C 在 AB 連線的垂直平分線上（即對稱交會(huì)），此時(shí)∠ A= ∠ B ，進(jìn)行求導(dǎo)分析后，得 當(dāng)滿足上式時(shí)，求得 mc 的值必將是最小值。求得∠ A= ∠ B=3 5 ° 15 ′ 52 ″，即在交會(huì)角 ∠ C=109 ° 28 ′ 16 ″時(shí) mc 值最小，待定點(diǎn)在這個(gè)位置的精度最高。綜合兩種情況，交會(huì)點(diǎn)的位置最宜與選在與已知點(diǎn)構(gòu)成等腰三角形，且交會(huì)角要大于 90 °，最佳位置為 109 ° ; 當(dāng)交會(huì)角小于 90 °時(shí)，靠近已知點(diǎn)的位置較好，而不宜與已知點(diǎn)構(gòu)成等腰三角形。 以上分析的理論條件下的定位精度情況，在實(shí)際生產(chǎn)中，往往不能達(dá)到這種條件要求，不同的情況下對定位要求也不一樣。譬如在橋梁施工測量中，用方向交會(huì)法定位水中墩時(shí)，分為兩種情況。一種是置鏡點(diǎn)位于同一河岸橋中線上下游兩側(cè)的對稱交會(huì)，另一種是置鏡點(diǎn)位于橋軸線同一側(cè)（即在橋軸線同一側(cè)的兩岸）交會(huì)，這兩種情況下對交會(huì)角的要求是不一樣的。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在第一種情況下，交會(huì)角在 90 °～ 150 °之間比較適宜，在這個(gè)數(shù)值范圍以外，定位誤差會(huì)急劇增大。在第二種情況下，交會(huì)角在 30 °～ 150 °之間應(yīng)該是可行的，但從交會(huì)定點(diǎn)實(shí)際操作而言，交會(huì)角太大或太小，如為 150 °或 30 °時(shí)，因角度平緩或太尖，交會(huì)的示誤三角形可能異常，定點(diǎn)發(fā)生困難。因此交會(huì)角選在 60 °～ 110 °之間比較適宜。 在實(shí)際施工測量中，用方向交會(huì)法定位重要結(jié)構(gòu)位置時(shí)，一般用至少三個(gè)方向交會(huì)，以加強(qiáng)交會(huì)定位的可靠性，由于交會(huì)誤差的存在，在交會(huì)點(diǎn)處，會(huì)形成一個(gè)誤差三角形。只要誤差三角形的邊長不超過規(guī)范要求，就取三角形的中心作為交會(huì)點(diǎn)，同時(shí)要反復(fù)交會(huì)幾次，取其多次交會(huì)的平均作為最后的交會(huì)成果。在測繪儀器急劇發(fā)展的今天，使用交會(huì)法定位已經(jīng)很少，但它還是有其自身的獨(dú)到優(yōu)勢，在有些情況下，還是有它的用武之地。 為確保放樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤，還需養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膹?fù)核習(xí)慣，建立嚴(yán)格的測量工作制度： 1 、測量的內(nèi)外業(yè)必須執(zhí)行閉合制、復(fù)核及檢算制。控制網(wǎng)點(diǎn)平差及其他數(shù)據(jù)應(yīng)由兩組人員獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算，并及時(shí)校核。重要部位的放樣宜采用不同的方法或不同的路線檢核測設(shè)，以確保正確。 結(jié)束語 橋梁結(jié)構(gòu)形式不斷創(chuàng)新，施工現(xiàn)場復(fù)雜多變，構(gòu)筑物精度要求越來越趨向一致，這就要求施工放樣的外業(yè)盡量簡單、減少對現(xiàn)場施工的干擾，放樣點(diǎn)位之間不要有誤差積累，嚴(yán)格復(fù)核，加強(qiáng)放樣后的測量檢核。這就需要在極細(xì)分析對比各種測量放樣方法，進(jìn)行必要的精度分析后，選擇最佳方案，以取得事半功倍之效 |
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