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按照测量理论,从上述计算式可求得三维坐标法放样精度为:
Mx2=MD2·sin2Z·cos2α+D2·cos2Z·cos2α·M2Z/ρ2+D2·sin2Z·sin2α·M2α/ρ2
MY2=MD2·sin2Z·sin2α+D2·cos2Z·sin2α·M2Z/ρ2+D2·sin2Z·cos2α·M2α/ρ2
MH2=MD2·cos2Z+D2·sin2Z·M2Z/ρ2
根据有关文献的理论分析,采用精度为MZ=Mα=3″、MD=3+3ppm的全站仪,当测站至放样点的距离小于280m时,Mx、MY、MH的精度可高于±5mm。
为了验证上述理论分析,探讨实际可能达到的精度,在实施放样之前和放样过程中,对放样点的测量精度进行了试验和检测,在测站至放样点约90~120m时,求得放样点的平面位置精度MP±2mm;同时对放样点高程的实测精度也进行了检测。根据与等级水准测量精度的高差进行比较,在高差约43m时,三维坐标与水准测量的高差互差为2mm。
前述理论分析和实际检测说明,三维坐标法放样在平面位置和高程方面是能够满足精度要求的。
2.2 三维坐标法的实施
在利用三维坐标法放样塔柱各节段时,通常是直接测定该段截面相应轮廓点的平面坐标。有些情况下,例如横梁各点、塔柱变截面段与塔冠,以及某些预埋件位置,除了测定轮廓点的平面坐标之外,还需同时测定其高程。为此在放样之前应结合施工场地条件、施工进度,按事先拟定的测量方案,以桥梁施工控制网为依据,加密放样测站点。在选择测站点位置时,除了保证满足放样精度要求之外,还应考虑通视条件、放样方便和数据准备时计算简单等因素。
按照上述原则,在南塔柱施工中,尽量利用地形,选择了在岸侧沿桥轴线布置加密站点的方案,并先后进行了5次加密,其布置示意图如图1所示。加密观测方案采用边长交会、边角交会、边角网等形成,最后用严密平差软件进行平差,加密点精度列于表1。与此同时,采用几何水准方法测量高程。从表1可以看出,测站点具有很高的精度,完全可以满足放样的精度要求。
单位:mm 表1
点 位 C D H C1 C3 C5
MX 1.1 0.7 1.3 1.1 1.5 1.4
MY 0.4 0.5 0.6 0.6 1.8 0.8
上述测站点的布置,完全满足了施工的要求。从点位布置还可以看出,这些点位基本上远离塔施工的安全禁区,确保了仪器和人身的安全,避免了施工干扰。
在现场进行放样时,按照三维坐标法的原理,其测量放样方案如图3所示。一般是在一个测站上,以桥轴线方向为基准,以固定点为后视方向进行定向,依次在塔柱轮廓点1-4、7-10等角点处立镜,在测站上架设全站仪,照准相应轮廓点处的反射棱镜,仪器立即显示出各点的三维坐标。
在塔柱每节段放线前,先在劲性骨架上焊接固定轮廓点、线的专用角钢或铁板,通过施测坐标,再调整立镜点位置,放出立模控制点线。
在一般情况下,1~4、7~10各点能直接测量坐标。个别情况下因爬架、脚手架等杆件影响通视时,可通过棱镜杆的长度调整,或在局部范围内进行偏距测量等方法解决各点的通视问题。
3 结束语
施工测量的实践表明,由于利用了较先进的测量仪器(全站仪),采取了上述测量作业方法,一个5~6人的测量组,不仅及时满足了塔柱、横梁、支撑等施工的需要,而且还完成了塔吊、电梯等附属设备的调校工作,体现三维坐标法具有明显的作业效率。
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