計算機在大橋施工測量中的應用

才智咖 人氣:3.16W
1. 引 言某大橋,全橋長約 1100m,樁號從 K0+927.6 至 K2+010.86,除 2、4 號墩外,採用群樁基礎(每墩 8 根鑽孔樁,共 152 根),上部結構主跨為兩跨 80m 中 承式拱,其餘十八跨為 45m 剛架拱。對施工測量來 說,特點是放樣點高(尤其是兩跨中承拱 30m 以上、 控制線長,尤其是拱的施工放樣需進行大量的測量(放樣)及資料計算工作,所以,資料的計算和處理 十分繁重,也正式本工程測量工作的關鍵所在。而計算機技術與數字化測量儀器的發展,又為 測量資料的處理提供了有利的硬體條件。通過在實 際工作不斷地摸索,本人將袖珍計算機與全站儀二 合為一,實現了放樣資料的自動計算、放樣檢核,及 資料的記錄、查詢等功能。2. 資料、軟硬體裝置基礎2.1 全橋控制網的佈設及精度要求: 規範要求施工誤差不大於 1cm,由於相對誤差= 相對精度 * 邊長則有    1     *1000=1cm,全站儀導線既簡單實100,000用且精度完全可以達到這個要求,所以,在控制網基本圖形上決定採用導線。在方向測量方法上,兩方向採用盤左盤右的測回法,測兩測回;三方向以上採用全圓測回法測兩 回。距離測量採取往返各測 2~3 次,取平均。距離的氣象修正等由全站儀自動進行,不過,要注意儀器的 ppm 常數值,下面是 ppm 的計算方法:ppm=287.6-(  0.2904*p(mb) )1+0.003661*t(.C)其中,1mb=0.75mmHg
C=0.56*(F-32)setC 設定為:當氣溫等於 +15℃(+59F),氣壓 等於 1013 毫巴(760mm 汞高)時氣象改在實際施工當中,由於設計單位只提供了橋軸 線及其座標方位,而本地又找不到可用的國家控制 點,因此只好以橋軸線為已知邊佈設了一條沿橋軸 方向繞走橋兩側的閉合導線。在首次控制網布設後 經平差,相對精度達 30 萬分之一。2.2 硬體裝置的配備: 全站儀:SOKKI∧SET2cⅡ, 就目前常見儀器而言,該儀器效能價格比最優, 袖珍計算機:SHARP PC-E500+256K ram另外, 還各需一條連線 SET (資料輸出口)與 E500(15 min 通訊口)的通訊電纜,及臺式微機、臺 式微機與 E500 的通訊電纜等.2.3 軟體環境及其中主要功能簡介:以 PC-E500 的 BASIC 語言為環境,編制應用程 序.程式編集大橋施工測量所需要的幾何要素、墩 臺的編號和樁號、所有基線和及基點的資料等等於 一身,並具備查閱 / 修改相應資料的功能.操作者 只需正確選擇基線,然後輸入墩臺號、樁的編號或 某一樁號等,即可算出放樣資料(包括橋面設計標 高),並在計算機的輔助下,進行測量放樣工作.3 功能塊的設計及相應數學模式3.1 聯機通訊的準備工作 通訊電纜可自制,也可向銷售商購買,當然自制電纜成本要低得很多. 電纜一頭接 SET 的“DATA OUT”口,另一頭接 E500 的 15min 通訊口.接下來是
①計算公式的推導其座標系是以拱腳下緣為原點,以兩拱腳下緣 點連線為 XZ 軸,斜置坡度為橋面坡度,即 a 角,如 圖示:OXY 座標系的座標為放樣座標 (真正的水平、 鉛垂座標系)。O XZ YZ 為相對於正拱放置(無斜坡度)時的坐 標系,相對 OXY 軸轉動 a 角。

座標換算關係為:

計算機在大橋施工測量中的應用
         

X 與 Y 對應關係的推算: 將(1)式代入(2)式,有

X=XZ·cosa-(-XZ2/90+XZ/2)·sina即(sina/90)XZ2+(cosa-0.5 sina)·XZ-X=0令 A =sina/90,B =cosa-0.5 sina,C =-X 解 一元二次方程,並捨去負根,即有:XZ= -B+ !B2-4AC    2A將之代入方程式(1),求出 YZ=-XZ2/90+XZ/2 最後將 XZ、YZ 值代入座標轉換公式,即得放樣高度 Y 值: Y=XZ·sina+YZ·cosa②全站儀相關功能的是使用這裡用到 SET2e 的“對邊測量”,即在不搬動儀 器的情況下,測量起始點與任意一個其它點間的斜 距、水平距和高差的功能。“起始點”即最後一次測 量水平 / 斜距或高差的點。與對邊測量相應的雙向 通訊命令是“Eg”,計算機向 SET2c 發出該命令後, SET2c 進行對邊測量(預先對準稜鏡),測量完成後 即以下面的格式向計算機輸出資料:Eg—0000,    -299,   123.450,   123.456,-1.234[, SUM]     b    c     d     e        f其中,a)資料識別碼;
b)4 位的換算單位狀態碼,全部為零表示全部是公制單位; c)ppm 常數; d)該測量點與起始點間的斜距; e)該測量點與起始點間的水平距; f)該測量點與起始點間的高差。在計算機這邊,則以 INPUT# 檔案號,變數 1, 變數 2,變數 6 的命令接收資料,然後進行計算對 比,輸出實測值與設計值的差值。 程式的編制5 OPEN“1200,8,1,A,L,&H1A,N,N”AS#1‘起始點(底模中線處起拱線)的.程控測量’50  PRINT ﹟1,“Ec”55  INPUT ﹟ 1,C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8‘進行起拱線標高的檢查計算’‘任意點(底模中線)的檢測(對邊測量 )’80  PRINT ﹟1,“Eg”85  INPUT ﹟1, G1, G2, G3, G4, G5, G6‘將 G5 賦值於 X‘預拱度(DY)及設計高度(Y)計算100 DY =D*SIN   (X/45*180):A =SIN A (N)/90:B=COS A(N)-SIN A(N)*0.5:C=-X110 XZ =(-B+SQR (B*B-4*A*C))/A*0.5:YZ =-XZ*XZ/90+XZ/2120  Y=XZ* SIN A(N) + YZ* COS A(N)‘將 Y 與 G6(加起拱線標高偏差值改正)對比, 輸出對比的結果4    結束語在該大橋施工的實際工作中,通過將全站儀與 袖珍計算機的結合使用,避免了許多因人為失誤造 成的差錯,取得了良好的使用效果。值得注意的是 計算機程式的計算正確性雖極高,但其計算的原始 資料仍是人工輸入的,而往往差錯就出於此。所以 程式應用者不但需要熟悉程式的運作,更要仔細地 看懂設計圖紙,給程式找出正確的原始資料。最新 出現的索佳系列速測儀已實現了全站儀與微機的 一體化,給測量應用提供了良好的開發環境。現代 化的測量手段,將會是”計算機輔助測量(CAS)”。