計(jì)算機(jī)在大橋施工測(cè)量中的應(yīng)用

1. 引 言 某大橋，全橋長(zhǎng)約 1100m,樁號(hào)從 K0+927.6 至 K2+010.86,除 2、4 號(hào)墩外，采用群樁基礎(chǔ)（每墩 8 根鉆孔樁，共 152 根），上部結(jié)構(gòu)主跨為兩跨 80m 中 承式拱，其余十八跨為 45m 剛架拱。對(duì)施工測(cè)量來(lái) 說(shuō)，特點(diǎn)是放樣點(diǎn)高（尤其是兩跨中承拱 30m 以上、 控制線長(zhǎng)，尤其是拱的施工放樣需進(jìn)行大量的測(cè)量 （放樣）及數(shù)據(jù)計(jì)算工作，所以，數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理 十分繁重，也正式本工程測(cè)量工作的關(guān)鍵所在。 而計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字化測(cè)量?jī)x器的發(fā)展，又為 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理提供了有利的硬件條件。通過(guò)在實(shí) 際工作不斷地摸索，本人將袖珍計(jì)算機(jī)與全站儀二 合為一，實(shí)現(xiàn)了放樣數(shù)據(jù)的自動(dòng)計(jì)算、放樣檢核，及 數(shù)據(jù)的記錄、查詢等功能。 2. 數(shù)據(jù)、軟硬件設(shè)備基礎(chǔ) 2.1 全橋控制網(wǎng)的布設(shè)及精度要求： 規(guī)范要求施工誤差不大于 1cm，由于相對(duì)誤差 = 相對(duì)精度 * 邊長(zhǎng) 則有    1     *1000=1cm,全站儀導(dǎo)線既簡(jiǎn)單實(shí) 100，000 用且精度完全可以達(dá)到這個(gè)要求，所以，在控制網(wǎng)基本圖形上決定采用導(dǎo)線。 在方向測(cè)量方法上，兩方向采用盤左盤右的測(cè)回法，測(cè)兩測(cè)回；三方向以上采用全圓測(cè)回法測(cè)兩 回。距離測(cè)量采取往返各測(cè) 2~3 次，取平均。距離的氣象修正等由全站儀自動(dòng)進(jìn)行，不過(guò)，要注意儀器的 ppm 常數(shù)值，下面是 ppm 的計(jì)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(shè)置為：當(dāng)氣溫等于 +15℃（+59F），氣壓 等于 1013 毫巴（760mm 汞高）時(shí)氣象改 在實(shí)際施工當(dāng)中，由于設(shè)計(jì)單位只提供了橋軸 線及其坐標(biāo)方位，而本地又找不到可用的國(guó)家控制 點(diǎn)，因此只好以橋軸線為已知邊布設(shè)了一條沿橋軸 方向繞走橋兩側(cè)的閉合導(dǎo)線。在首次控制網(wǎng)布設(shè)后 經(jīng)平差，相對(duì)精度達(dá) 30 萬(wàn)分之一。 2.2 硬件設(shè)備的配備： 全站儀：SOKKI∧SET2cⅡ, 就目前常見(jiàn)儀器而 言,該儀器性能價(jià)格比最優(yōu), 袖珍計(jì)算機(jī):SHARP PC-E500+256K ram 另外, 還各需一條連接 SET (數(shù)據(jù)輸出口)與 E500(15 min 通訊口)的通訊電纜,及臺(tái)式微機(jī)、臺(tái) 式微機(jī)與 Ｅ500 的通訊電纜等. 2.3 軟件環(huán)境及其中主要功能簡(jiǎn)介: 以 PC-E500 的 BASIC 語(yǔ)言為環(huán)境,編制應(yīng)用程 序. 程序編集大橋施工測(cè)量所需要的幾何要素、墩 臺(tái)的編號(hào)和樁號(hào)、所有基線和及基點(diǎn)的數(shù)據(jù)等等于 一身,并具備查閱 / 修改相應(yīng)數(shù)據(jù)的功能.操作者 只需正確選擇基線,然后輸入墩臺(tái)號(hào)、樁的編號(hào)或 某一樁號(hào)等,即可算出放樣數(shù)據(jù)(包括橋面設(shè)計(jì)標(biāo) 高),并在計(jì)算機(jī)的輔助下,進(jìn)行測(cè)量放樣工作. 3 功能塊的設(shè)計(jì)及相應(yīng)數(shù)學(xué)模式 3.1 聯(lián)機(jī)通訊的準(zhǔn)備工作 通訊電纜可自制,也可向銷售商購(gòu)買,當(dāng)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(lái)是
①計(jì)算公式的推導(dǎo) 其坐標(biāo)系是以拱腳下緣為原點(diǎn)，以兩拱腳下緣 點(diǎn)連線為 XZ 軸，斜置坡度為橋面坡度，即 a 角，如 圖示： OXY 坐標(biāo)系的坐標(biāo)為放樣坐標(biāo) （真正的水平、 鉛垂坐標(biāo)系）。 O XZ YZ 為相對(duì)于正拱放置（無(wú)斜坡度）時(shí)的坐 標(biāo)系，相對(duì) OXY 軸轉(zhuǎn)動(dòng) a 角。

坐標(biāo)換算關(guān)系為：

                 

X 與 Y 對(duì)應(yīng)關(guān)系的推算： 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，并舍去負(fù)根,即有： XZ＝ -B+ !B2-4AC    2A 將之代入方程式（1），求出 YZ＝-XZ2/90+XZ/2 最后將 XZ、YZ 值代入坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式，即得放樣 高度 Y 值： Y＝XZ·sina+YZ·cosa ②全站儀相關(guān)功能的是使用 這里用到 SET2e 的“對(duì)邊測(cè)量”，即在不搬動(dòng)儀 器的情況下，測(cè)量起始點(diǎn)與任意一個(gè)其它點(diǎn)間的斜 距、水平距和高差的功能。“起始點(diǎn)”即最后一次測(cè) 量水平 / 斜距或高差的點(diǎn)。與對(duì)邊測(cè)量相應(yīng)的雙向 通訊命令是“Eg”,計(jì)算機(jī)向 SET2c 發(fā)出該命令后， SET2c 進(jìn)行對(duì)邊測(cè)量（預(yù)先對(duì)準(zhǔn)棱鏡），測(cè)量完成后 即以下面的格式向計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)： Eg—0000,    -299,   123.450,   123.456, -1.234[, SUM] CR.LF a    b    c     d     e        f 其中，a）數(shù)據(jù)識(shí)別碼；
b)4 位的換算單位狀態(tài)碼，全部為零表示全部 是公制單位； c）ppm 常數(shù)； d)該測(cè)量點(diǎn)與起始點(diǎn)間的斜距； e)該測(cè)量點(diǎn)與起始點(diǎn)間的水平距； f)該測(cè)量點(diǎn)與起始點(diǎn)間的高差。 在計(jì)算機(jī)這邊，則以 INPUT＃ 文件號(hào)，變量 1， 變量 2，變量 6 的命令接收數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行計(jì)算對(duì) 比，輸出實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值的差值。 3.4.6.3 程序的編制 5 OPEN“1200，8，1，A，L，＆H1A，N，N”AS＃1 ‘起始點(diǎn)（底模中線處起拱線）的.程控測(cè)量’ 50  PRINT ﹟1，“Ec” 55  INPUT ﹟ 1，C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 ‘進(jìn)行起拱線標(biāo)高的檢查計(jì)算’ ‘任意點(diǎn)（底模中線）的檢測(cè)（對(duì)邊測(cè)量 ）’ 80  PRINT ﹟1,“Eg” 85  INPUT ﹟1, G1, G2, G3, G4, G5, G6 ‘將 G5 賦值于 X ‘預(yù)拱度(DY)及設(shè)計(jì)高度(Y)計(jì)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) ‘將 Y 與 G6(加起拱線標(biāo)高偏差值改正)對(duì)比, 輸出對(duì)比的結(jié)果 4    結(jié)束語(yǔ) 在該大橋施工的實(shí)際工作中,通過(guò)將全站儀與 袖珍計(jì)算機(jī)的結(jié)合使用,避免了許多因人為失誤造 成的差錯(cuò),取得了良好的使用效果。值得注意的是 計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算正確性雖極高,但其計(jì)算的原始 數(shù)據(jù)仍是人工輸入的,而往往差錯(cuò)就出于此。所以 程序應(yīng)用者不但需要熟悉程序的運(yùn)作，更要仔細(xì)地 看懂設(shè)計(jì)圖紙，給程序找出正確的原始數(shù)據(jù)。最新 出現(xiàn)的索佳系列速測(cè)儀已實(shí)現(xiàn)了全站儀與微機(jī)的 一體化，給測(cè)量應(yīng)用提供了良好的開(kāi)發(fā)環(huán)境�，F(xiàn)代 化的測(cè)量手段，將會(huì)是”計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量(CAS)”。
             

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