全站仪精密三维坐标法在钢索塔施工测量中的应用.pdf

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1、第3期矿山测量NO．32011年6月MINESURVEYINGJun．2011doi：10．3969／j．issn．1001—358X．20l1．03．017全站仪精密三维坐标法在钢索塔施工测量中的用孙景领，魏浩瀚(1．南京信息工程大学遥感学院，江苏南京210044；2．南京林业大学土木工程学院，江苏南京210037)摘要：文中介绍了钢索塔架设的精度要求；阐述了全站仪精密三维坐标法的测量方法，并根据桥位区的实际情况及不利观测条件，计算和分析了全站仪三维坐标法的实测精度，并对提高测距精度的措施进行了论述。结果表明该测量方法能满

2、足南京长江三桥钢索塔架设平面控制的要求，但达不到高程控制的精度。关键词：南京长江三桥；三维坐标；钢索塔；精度分析中图分类号：P258文献标识码：B文章编号：1001—358X(2011)03—0053—04南京长江第三大桥是上海至成都国道主干线的重要组成部分，位于南京长江大桥上游约19km处的大胜关。主桥为钢索塔钢箱梁双索面5跨连续斜拉桥，主跨648m，全长1288m。主塔为国内首次采用“人”字形钢结构索塔，高215rn，设4道横梁，其中下塔柱及下横梁为钢筋混凝土结构，下横梁以上部分全为钢结构。除钢混结合段外，每个钢索塔共分

3、为21个节段，每节段长7．7～11．42m，最大吊重不超过l60t，节段间连接采用端面金属接触、M24高强螺栓连接。钢索塔总重约1．2×10t，其概貌及节段划分见图1¨。特大桥钢索塔施工在我国尚属首例，且曲线形钢索塔的现代施工工艺对测量的精度提出了相当高的要求。由于现场恶劣的条件、外界温度、大气、风力等环境的随机影响，给测量带来了诸多难题。当钢索塔的T0段和T1段精密定位后，从T2至r2l钢节段间主要靠金属接触传力，为保证节段间有60％以上的金属接触率，期间不再设线形调整节段，拼装的线形仅能在中、上横梁处通过横梁做微调。因此

4、，从T2节段拼装开始，为避开施工干扰和便于实时测量，采用全站仪精密三维坐标法对钢索塔的线彤进行控制，以确保竣工的钢索塔线形符合设计要求1钢索塔架设精度要求钢索塔在架设过程中，随着拼装节段的不断升图1南京长江三桥钢索塔概貌及节段划分高，根据害构精度逐级递减的原则，平面的拼装精外(±2mm)，T'I段以上各节段的拼装测量精度比度除位于钢索塔底部的T1段精度要求与T0段一致T0段要求低，按1：4000的比例递减，即索塔每升高53第3期矿山测量2011年6月1m，平面定位精度要求降低0．25mm。由于各节段平面位置示意的高度(即长度

5、)为8m左右，因此T2段一T21段的平面定位精度以每节段4-2mm左右的幅度递减。例如，若第节段(i／>2)以前各节段长度均为8nq，二二则该节段的平面定位精度为2+2x(i一1)=±2i(mm)。对于索塔的高程定位精度，T0段绝对高主墩程需满足±2mm的精度，T0段以上各节段的绝对高程不作要求，但是T1段以上各节段上、下游塔段顶面的相对高差要求小于±1．5mm。2全站仪精密三维坐标法精度分析2．1测量方法利用精密三维坐标法进行钢索塔的拼装测量的实质是在钢索塔架设专用平面控制网(如图2)中的控制点上(JM02)架设高精度全站

6、仪TCA2003，后视图3全站仪精密三维坐标法测量不惫图另一控制点(NT04)，测得索塔各节段壁板上测量点目标点之间的竖直角和方位角，i为仪器高，13为棱镜的三维坐标，如图3所示。高，K为测站点到目标点的单向大气折光系数，R为桥地球曲率半径。I轴I线2．2平面定位精度NT04N1102NT06在钢索塔拼装测量的各项误差中，由于控制点均采用强制对中装置，对中误差m可忽略不计；TO段以上各节段的测量标志点在节段加工时均已标定出来，拼装测量时用专用手持棱镜的定位点直接对准作为标志点的洋冲眼，因此标定误差m杯也可以忽略不计。由式(1

7、)根据误差传播定律可求得和l，方向上的坐标中误差为：m=m+sin卢m+c。s卢mP2+D22m：mGOS2~m2+in2flmPJM05所以，平面点位中误差为：m=m+m+m+m。2(2)图2钢黍塔架设专用平面控制网P全站仪精密三维坐标法测得的坐标为：其中式(2)中的各项误差影响如下：X=Xo+Scosctco：X。+Dcosl3(1)控制网点中误差对测量点的影响m，Y=r0+Scosotsin卢=F0+Dsin(1)不考虑控制点点位在x、y方向上的互协方差，z=Z。+Ssino!+s㈣2则其对点位的影响值为：222m1m

8、+mY00a将已知值m2和m。代入上式可得：ZL。mI=1．11mm。其中(X。，ro，Z。)为测站点坐标，S、D分别为测站点和目标点之间的斜距和平距，ot、分别为测站点和(2)方位角观测中误差m对测量点的影响m54第3期孙景领等：全站仪精密三维坐标法在钢索塔施工测量中的应用2011年6月