计算机在大桥施工测量中的应用
1. 引 言 某大桥，全桥长约 1100m,桩号从 K0+927.6 至 K2+010.86,除 2、4 号墩外，采用群桩基础（每墩 8 根钻孔桩，共 152 根），上部结构主跨为两跨 80m 中 承式拱，其余十八跨为 45m 刚架拱。对施工测量来 说，特点是放样点高（尤其是两跨中承拱 30m 以上、 控制线长，尤其是拱的施工放样需进行大量的测量 （放样）及数据计算工作，所以，数据的计算和处理 十分繁重，也正式本工程测量工作的关键所在。 而计算机技术与数字化测量仪器的发展，又为 测量数据的处理提供了有利的硬件条件。通过在实 际工作不断地摸索，本人将袖珍计算机与全站仪二 合为一，实现了放样数据的自动计算、放样检核，及 数据的记录、查询等功能。 2. 数据、软硬件设备基础 2.1 全桥控制网的布设及精度要求： 规范要求施工误差不大于 1cm，由于相对误差 = 相对精度 * 边长 则有 1 *1000=1cm,全站仪导线既简单实 100，000 用且精度完全可以达到这个要求，所以，在控制网基本图形上决定采用导线。 在方向测量方法上，两方向采用盘左盘右的测回法，测两测回；三方向以上采用全圆测回法测两 回。距离测量采取往返各测 2~3 次，取平均。距离的气象修正等由全站仪自动进行，不过，要注意仪器的 ppm 常数值，下面是 ppm 的计算方法： ppm=287.6-( 0.2904*p（mb） ) 1+0.003661*t（.C） 其中，1mb=0.75mmHgC=0.56*(F-32) setC 设置为：当气温等于 +15℃（+59F），气压 等于 1013 毫巴（760mm 汞高）时气象改 在实际施工当中，由于设计单位只提供了桥轴 线及其坐标方位，而本地又找不到可用的国家控制 点，因此只好以桥轴线为已知边布设了一条沿桥轴 方向绕走桥两侧的闭合导线。在首次控制网布设后 经平差，相对精度达 30 万分之一。 2.2 硬件设备的配备： 全站仪：SOKKI∧SET2cⅡ, 就目前常见仪器而 言,该仪器性能价格比最优, 袖珍计算机:SHARP PC-E500+256K ram 另外, 还各需一条连接 SET (数据输出口)与 E500(15 min 通讯口)的通讯电缆,及台式微机、台 式微机与 Ｅ500 的通讯电缆等. 2.3 软件环境及其中主要功能简介: 以 PC-E500 的 BASIC 语言为环境,编制应用程 序. 程序编集大桥施工测量所需要的几何要素、墩 台的编号和桩号、所有基线和及基点的数据等等于 一身,并具备查阅 / 修改相应数据的功能.操作者 只需正确选择基线,然后输入墩台号、桩的编号或 某一桩号等,即可算出放样数据(包括桥面设计标 高),并在计算机的辅助下,进行测量放样工作. 3 功能块的设计及相应数学模式 3.1 联机通讯的准备工作 通讯电缆可自制,也可向销售商购买,当然自 制电缆成本要低得很多. 电缆一头接 SET 的“DATA OUT”口,另一头接 E500 的 15min 通讯口.接下来是
①计算公式的推导 其坐标系是以拱脚下缘为原点，以两拱脚下缘 点连线为 XZ 轴，斜置坡度为桥面坡度，即 a 角，如 图示： OXY 坐标系的坐标为放样坐标 （真正的水平、 铅垂坐标系）。 O XZ YZ 为相对于正拱放置（无斜坡度）时的坐 标系，相对 OXY 轴转动 a 角。
坐标换算关系为：
X 与 Y 对应关系的推算： 将（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，并舍去负根,即有： XZ＝ -B+ !B2-4AC 2A 将之代入方程式（1），求出 YZ＝-XZ2/90+XZ/2 最后将 XZ、YZ 值代入坐标转换公式，即得放样 高度 Y 值： Y＝XZ·sina+YZ·cosa ②全站仪相关功能的是使用 这里用到 SET2e 的“对边测量”，即在不搬动仪 器的情况下，测量起始点与任意一个其它点间的斜 距、水平距和高差的功能。“起始点”即最后一次测 量水平 / 斜距或高差的点。与对边测量相应的双向 通讯命令是“Eg”,计算机向 SET2c 发出该命令后， SET2c 进行对边测量（预先对准棱镜），测量完成后 即以下面的格式向计算机输出数据： Eg—0000, -299, 123.450, 123.456, -1.234[, SUM] CR.LF a b c d e f 其中，a）数据识别码；b)4 位的换算单位状态码，全部为零表示全部 是公制单位； c）ppm 常数； d)该测量点与起始点间的斜距； e)该测量点与起始点间的水平距； f)该测量点与起始点间的高差。 在计算机这边，则以 INPUT＃ 文件号，变量 1， 变量 2，变量 6 的命令接收数据，然后进行计算对 比，输出实测值与设计值的差值。 3.4.6.3 程序的编制 5 OPEN“1200，8，1，A，L，＆H1A，N，N”AS＃1 ‘起始点（底模中线处起拱线）的.程控测量’ 50 PRINT ﹟1，“Ec” 55 INPUT ﹟ 1，C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 ‘进行起拱线标高的检查计算’ ‘任意点（底模中线）的检测（对边测量 ）’ 80 PRINT ﹟1,“Eg” 85 INPUT ﹟1, G1, G2, G3, G4, G5, G6 ‘将 G5 赋值于 X ‘预拱度(DY)及设计高度(Y)计算 100 DY ＝D*SIN (X/45*180):A ＝SIN A (N) /90:B＝COS A(N)-SIN A(N)*0.5:C＝-X 110 XZ ＝(-B+SQR (B*B-4*A*C))/A*0.5:YZ ＝ -XZ*XZ/90+XZ/2 120 Y＝XZ* SIN A(N) + YZ* COS A(N) ‘将 Y 与 G6(加起拱线标高偏差值改正)对比, 输出对比的结果 4 结束语 在该大桥施工的实际工作中,通过将全站仪与 袖珍计算机的结合使用,避免了许多因人为失误造 成的差错,取得了良好的使用效果。值得注意的是 计算机程序的计算正确性虽极高,但其计算的原始 数据仍是人工输入的,而往往差错就出于此。所以 程序应用者不但需要熟悉程序的运作，更要仔细地 看懂设计图纸，给程序找出正确的原始数据。最新 出现的索佳系列速测仪已实现了全站仪与微机的 一体化，给测量应用提供了良好的开发环境。现代 化的测量手段，将会是”计算机辅助测量(CAS)”。
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