基于免棱镜全站仪的桥梁拱圈线形测量方法及精度分析

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1、54桥梁结构城市道桥与防洪2014年1月第1期基于免棱镜全站仪的桥梁拱圈线形测量方法及精度分析索俊锋1,2，刘冬冬，冯关萍，孙磊，杨兰(1．西北民族大学，甘肃兰州730124；2．兰州大学，甘肃兰州730000)摘要：为了解决既有桥梁检测时拱圈线形测量的难题，提出了一种基于免棱镜全站仪ca由设站测量拱圈线形的新方法，并给出了详细的操作步骤；推导了基于免棱镜全站仪的桥梁拱圈线形测量坐标的公式；根据误差传播定律，对和z轴向坐标进行精度分析；通过EXCEL编程实现自由设站测量坐标到桥梁轴线坐标转换，有利于计算横向和竖向变

2、形量以及绘制桥梁立面图。将该方法用于甘肃榆中青城桥梁的拱圈轴向测量，其变形和百分表实测结果保持一致，满足桥梁检测精度要求，表明该方法是桥梁拱圈线形测量的一种好方法。关键词：桥梁工程；索梁锚固区；局部应力；光弹试验中图分类号：TU198~．2文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)Ol一0054—05求技术高，在建筑密集区无法施测等缺点。而免棱0前言镜全站仪则不需棱镜作为合作目标，发射的激光近年来，随着危旧桥梁数量的不断加大、桥梁束经自然表面反射后就可以进行测距，是免棱镜事故的频频发生，对其进行检测评估

3、与维修加固测距技术与传统全站仪的结合，实现了“所瞄即所已迫在眉睫【”。拱桥是我国常用的一种桥梁型式I2_。测”。自由设站法无需建立控制网，选择有利观测既有拱桥在动荷载和周围环境长期作用下，拱圈地形架设仪器，即可测出待测点的坐标。在免棱镜(拱肋)的竖向轴线不可避免地要发生基础沉降、混全站仪自由设站法中采用一次性同时测设，用控凝土破损渗水L3j、上拱和下挠变化【4l。拱轴线竖向形制点直接施测碎部点，测设精度也大大提高。基于状的变化直接影响拱圈内力及截面应力的分布，此，本文提出一种桥梁检测的新方法。因此，在桥梁检测中准确

4、测定拱桥拱圈(拱肋)的1基于免棱镜全站仪自由设站法的检测方法竖向线形，是拱桥病害检测和评定的基础。由于建设年代久远，大部分旧桥存在图纸资1．1桥梁检测方法料缺失和不全现象。工程技术人员在进行加固改(1)仪器设备、人员素质要求造施工时需要桥梁结构尺寸等相关参数，这就需考虑到拱轴线竖向形变的检测是一种精度要要恢复旧桥的几何尺寸。桥梁拱圈线形测量的传求较高的变形监测，在实际检测中采用经过年检统方法是悬垂法【。利用挑杆挂尺配合脚手架量取合格的全站仪，主要技术指标满足：测角精度不其高度，再配合钢卷尺量取变形值，利用立面几何大

5、于2”，角度最小读数为1”，免棱镜测距精度为关系绘制立面图。但现场测量存在的问题是所获±f3mm+2X10×D1，测距范围为：1—2200m，免得的测量数据少、费用高、精度低，效率低，遇到桥棱镜激光测距为350in。梁跨径很大、超高桥、桥下有水等则无能为力，不变形监测对测量人员的要求较高，为了能精能满足实际立面图测绘需要【s-61。另一种方法是采确地反应桥梁的变形情况，要求施测人员熟练操用近景摄影测量，利用三维激光扫描仪获取同名作仪器，精通{贝4量相关理论，能够针对不同的工程像点结算桥梁立面特征点坐标。这种方法优点

6、在特点采用不同的观测方法及观测程序，并能对施于获取立面信息丰富，不用接触构筑物，精度高测过程中出现的问题进行分析解决。等，但是投入仪器昂贵，数据量大，且内业结算要(2)基准点、观测点的布设收稿日期：2013—09—09在桥梁的一侧适当位置布设一基准点，并做基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目好标志。基准点的点位应选择在使测量中目标面(ZYZ2012086)；西北民族大学2013年国家大学生创新创业训练计划项目(2013107420261与视准线保持垂直关系最有有利，当受条件限制作者简介：索俊锋(1976一)

7、，男，陕西丹凤人，副教授，从事工使其垂直有困难时，应尽量保证激光入射角不大程测量、变形监测、3S应用和土地利用变化的教学及研究工作。2014年1月第1期城市道桥与防洪桥梁结构55于30。[7I8]，并保证基准点距最近观测点的距离大进行计算距离为1001TI以内时平面点位中误差于1．5～2倍观测点距桥墩底部的高差【9'蚓。为避免为±3．0mm。可见，当％一定时，mp随S的大小而瞄准拱圈边缘影响测量精度lll1，在桥梁拱轴线的变化。当‰、m取值一定时，若采用同一种测量仪L／2、L／4等特征点布设观测点，并根据需要进行加

8、器，m随s的增大而明显增大，适当控制s的大小密『12】。为检测桥面的形变，在桥面相应位置也应布有助于提高测点的点位精度；如果采用仪器不同，设观测点。即慨、ms不同，m在s相同时有明显不同，S较小(3)检测原理时差异较小，S变大时差异显著，应根据具体测量为提高桥梁拱圈轴线点的测量精度，采用正对象选择满足精度要求的测量仪器Il31。倒镜取中法观测。在选择好的基准