朝阳大桥工程网的作用及布设分析_付小虎.pdf

江西建材规划设计与勘察1082023年1 月作者简介：付小虎（1977-），男，江西抚州人，本科，高级工程师，主要研究方向为工程测量和管理。朝阳大桥工程网的作用及布设分析付小虎 南昌市测绘勘察研究院有限公司，江西 南昌 330038摘 要：近些年来，我国大跨度桥梁施工工艺的改进对测量工作提出了快速、高精度的要求，而 GPS技术的出现与应用为满足施工要求提供了有利的条件。文中结合南昌朝阳大桥工程控制网项目，介绍了建立朝阳大桥平面和高程控制网的方法和要求，并通过测量数据验证了该方案的可行性，保证了朝阳大桥的施工安全，为开展类似项目积累了宝贵的经验。关键词：GPS；基线向量；控制网；投影；跨河水准测量中图分类号：U448文献标志码：A文章编号：1006-2890（2023）01-0108-03The Establishment of Chaoyang Bridge Project NetworkFu Xiaohu Nanchang Surveying and Mapping Research Institute Co.Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330038Abstract:In recent years,the improvement of construction technology of Chinese long-span bridge has put forward the requirement of fast and high precision measurement work,and the emergence and application of GPS technology has provided favorable conditions to meet the construction requirements.Based on the project of establishing control network of Nanchang Chaoyang Bridge,this paper introduces the methods and requirements of establishing control network of plane and elevation of Chaoyang Bridge,and verifies the feasibility and reliability of the scheme through the measurement data,which ensures the construction safety of Chaoyang Bridge and has accumulated valuable experience for carrying out similar projects.Key words:GPS;Baseline vector;Control network;Projection;Cross-river leveling0 引言朝阳大桥工程控制网的作用主要为桥墩放样、主梁架设及其他附属引桥等施工的定位和大桥运营后实时监测1。因此，在施工前，必须在桥址地区建立统一的施工控制基准。一般来讲，桥址地区在规划、勘测、设计阶段已经有测量控制，但是控制网的精度、点位密度和点位位置都难以满足施工放样及定位要求。而且，有时为了满足施工测量时的精度及某些特殊要求，如长度改正及归算，一般情况下，应保证施工时所测的边长投影变形小于2mm，对桥梁工程控制网的坐标系统及投影面等还会有特殊要求，因此朝阳大桥工程控制网采用大桥工程坐标系及投影面；另一方面，桥梁工程控制网的作用是满足对桥梁施工的整体控制，必须直接控制桥轴线位置。因此，必须确保点位稳定，且应尽量可利用其直接进行放样、定位工作。1 工程概况朝阳大桥横跨赣江，北距南昌大桥约2.5km，南距生米大桥约3.5km，连接南昌市红角洲片区与朝阳洲片区，大桥西接前湖大道，东接九洲大道。南昌朝阳大桥是根据城市总体规划设计要求拟建的重大建设项目，工程投资大，建设周期长，对社会和经济发展都具有深远的影响。受朝阳大桥工程指挥部委托，我院承担了大桥三等平面和高程控制网布设任务，控制网成果精度优良，为大桥施工和运营后的监测提供可靠的控制点和基准点。2 朝阳大桥三等工程网的建立2.1 朝阳大桥工程网平面坐标系和投影面的选择桥梁控制网坐标系选择原则为，在桥梁平面控制网的建立过程中一般采用独立坐标系统，其坐标轴选用平行或者垂直于桥轴线的方向2，其坐标的原点选择在施工工地外西南的角上，也可以用坐标来计算出桥横轴上的两点长度。但是在曲线的桥梁上，一般选择平行或者垂直横轴线点的切线方向，投影面一般选在桥墩顶的平面上3。南昌市城建坐标系统参数包括，中央子午线：东经115度30 分；投影面高程：参考椭球；参考椭球：克拉索夫斯基椭球；投影方式：高斯克吕格投影。因朝阳大桥所在地距中央子午线（115 度30 分）经差约20 分，为控制投影长度变形值不大于2.5cm/km,工程网平面坐标系统采用大桥所在地中央子午线为东经115 度50 分的高斯正形投影任意带（1.5 度带）的平面直角坐标系统；投影面采用朝阳大桥所在地平均高程为24m（56 黄海高程系）的工程面。2.2 朝阳大桥布网方案（1）桥轴线点4-542、4-543 采用 RTK精确定位，作为平面控制网点。（2）分别在桥轴线的点上、下各布设一点，以控制及恢复轴线，并保证与第三点通视，便于观测。江西建材规划设计与勘察1092023年1 月图1 朝阳大桥工程 GPS平面控制网示意图2.3 观测及基线数据处理GPS测量采用5台leica SR530双频接收机进行观测，同步观测时间不小于60min。采用leica SKIpro2.5进行基线自动解算，并找出了可能存在粗差的基线且已进行了剔除；经检验，基线解算完成后，成果精度优良。（1）最弱最小独立环为2-7874-5421-10772-787，其坐标分量Wx=0.006m、Wy=0.033m、Wz=-0.003m，全长闭合差W=0.034m，全长相对闭合差为6.632ppm,环线全长5068.519m，=（1010）+（25.1/3）（25.1/3）1/2=10.6mm，最弱最小独立环最大值为34mm（=63.6mm），符合CJJ/T 8-2011城市测量规范 要求。（2）复测基线的长度较差值最大的基线边为4-5424-469，基线长度为4581.171m，不符值为0.033m，=（1010）+（24.6）（24.6）1/2=13.6mm。复测基线较差最大值为33mm（=38.5mm），符合CJJ/T 8-2011城市测量规范 要求。2.4 平差计算2.4.1 无约束平差在 WGS-84 坐标系中的无约束平差后，基线向量改正数的绝对值均小于35。其中，基线向量改正数的绝对值最大为1-10611-1060，基线长为2060.370m，=（1010）+（22.1）（22.1）1/2=10.8mm。Vx=-12mm3=32.4mmVy=16.6mm3=32.4mmVz=-16.4mm3=32.4mm最大点位误差为4-469，对应的点位误差为0.84cm5cm，符合 CJJ/T 8-2011城市测量规范。2.4.2 约束平差无约束平差合格后，输入西侧轴线点（4-542）理论坐标及根据轴线理论方位角及实测边长反算的东侧轴线点（4-543）坐标作为固定已知坐标值、实测轴线边长作为固定边长、自西向东的轴线理论方位角为固定方位角进行约束平差，将 WGS-84坐标系统的 GPS网点坐标转换至朝阳大桥独立平面坐标系上的坐标。A.最 弱 边 为1-1061DT1001，相 对 中 误 差 为7.3ppm1/80000。B 最弱点为 DT1001，对应的点位误差为0.87cm，其中 X误差：0.60cm、Y误差0.62cm，符合 CJJ/T 8-2011 城市测量规范 要求。2.4.3 边长检测按 CJJ/T 8-2011城市测量规范 三等网边长测量要求，采用徕卡 TC1700 全站仪在网内选定3 条边（4-4524-453；1-10611-1062；1-10662-758）进行了电磁波测距，其中，桥轴线（4-4524-453）实测边长作为 GPS控制网固定边长进行约束，非轴线实测边长（1-10611-1062；1-10662-758）作为GPS控制网的边长检验值，从而进一步提高一等工程平面 GPS控制网的可靠性和精度。结果如表1 所示。表1 边长检测计算表检测边计算边长 S基线测量 SSS/S4-4524-4531568.5371568.5370.0001-10662-7581634.921 1634.915-0.006 261285 1-10611-10622059.729 2059.726-0.003 702591 检测边最大相对误差为1/261285，限差为1/80000 符合CJJ/T 8-2011城市测量规范 要求。3 朝阳大桥三等高程网的建立3.1 图上选点根据我院已有的跨南昌大桥二等水准数据及点位分布情况，按技术设计要求进行图上选点。选定水准点位置及水准测量路线，然后实地踏勘。本次项目共选择15 个水准点（其中7个点与平面点共用一个标石），联测了两个已知点（名门世家JY207-1、省图书馆 JY206-1），水准线路自金融大街名门世家口已知点（JY207-1）出发，横跨南昌大桥，最终闭合至中山西路省图书馆旁的已知点（JY206-1），线路总长31.7km，水准线路图如图2 所示。图2 水准路线示意图3.2 跨河水准测量为保证一江两岸水准基准的统一性，保证大桥两侧施工精度，本项目水准测量跨河段水准采用我院已有南昌大桥直接跨河水准数据，此段数据为南昌大桥维修施工期间自桥面进行的直接过桥的水准测量，于2011 年8 月施测，此段直接跨河水准联测的大桥两侧水准点保存完好,经复测检测发现，测段高差之差不符值符合规范要求，如表2 所示。表2 大桥两侧已测测段检测高差之差不符值测段检测测段高差之差不符值/mm距离/km限差（20）/mm城 II-1（中医学院）JY206-1（省图书馆）94.241JY207-1（名门世家）1-1573 52.431江西建材规划设计与勘察1102023年1 月3.3 精度评定（1）水准路线全长31.7km，水准点间平均边长1.5km左右，均符合规范要求。（2）附合路线闭合差为-4.4mm，满足规范要求。（3）往返测高差不符值最大值为2-7582-787 段，不符值为-4.5mm，满足规范要求。（4）每 km高差中数全中误差为 0.781mm，满足规范要求。（5）每 km高差中数偶然中误差为 1.0mm，满足规范要求。（6）最弱点为城 II-1，高程中误差为 2.19mm，满足规范要求。4 结语综上所述，该三等GPS平面桥梁施工控制网和三等水准桥梁高程控制网建成交付朝阳大桥工程指挥部后，经甲方的检测和使用，一致认为方案合理、精度可靠，完全能满足大桥施工和监理的要求。由于桥梁控制网精度要求高，故在测量过程中应严格按照相应的测量规范进行，在整个项目实施过程中主要有以下几点体会。（1）桥梁GPS施工平面控制网应由三角形或大地四边形组成结构坚强的图形,具有足够多的检核条件。（2）外业观测应选择 PDOP值小、卫星分布合理、数量较多的时间段进行。通常,在中午12301400 这段时间里,电离层较活跃,不利观测,应尽量避开。（3）为了确保桥梁施工控制网质量,一般应使用高精度光电测距仪对 GPS网中适当部位的若干条边进行精密测距,以检核 GPS观测成果。必要时,可将测距边作为尺度基准加入 GPS网中进行约束平差。（4）桥梁施工通常采用以桥轴线为纵轴的桥梁施工坐标系。在进行 GPS网平差和坐标计算时,应建立以过测区中央的经线为中央子午线的坐标系。控制点坐标最终必须投影至桥梁工程平面（即墩顶平均高程平面）上。（5）通过朝阳大桥