計算機在大橋施工測量中的應用
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，采用群樁基礎（每墩 8 根鉆孔樁，共 152 根），上部結構主跨為兩跨 80m 中 承式拱，其余十八跨為 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）及數據計算工作，所以，數據的計算和處理 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 測量數據的處理提供了有利的硬件條件。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，實現了放樣數據的自動計算、放樣檢核，及 數據的記錄、查詢等功能。 2. 數據、軟硬件設備基礎 2.1 全橋控制網的布設及精度要求： 規范要求施工誤差不大于 1cm，由于相對誤差 = 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采用導線。 在方向測量方法上，兩方向采用盤左盤右的測回法，測兩測回；三方向以上采用全圓測回法測兩 回。距離測量采取往返各測 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=0.75mmHgC=0.56*(F-32) setC 設置為：當氣溫等于 +15℃（+59F），氣壓 等于 1013 毫巴（760mm 汞高）時氣象改 在實際施工當中，由于設計單位只提供了橋軸 線及其坐標方位，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布設了一條沿橋軸 方向繞走橋兩側的閉合導線。在首次控制網布設后 經平差，相對精度達 30 萬分之一。 2.2 硬件設備的配備： 全站儀：SOKKI∧SET2cⅡ, 就目前常見儀器而 言,該儀器性能價格比最優, 袖珍計算機:SHARP PC-E500+256K ram 另外, 還各需一條連接 SET (數據輸出口)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 軟件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. 程序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數據等等于 一身,并具備查閱 / 修改相應數據的功能.操作者 只需正確選擇基線,然后輸入墩臺號、樁的編號或 某一樁號等,即可算出放樣數據(包括橋面設計標 高),并在計算機的輔助下,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 其坐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 坐標系的坐標為放樣坐標 （真正的水平、 鉛垂坐標系）。 O XZ YZ 為相對于正拱放置（無斜坡度）時的坐 標系，相對 OXY 軸轉動 a 角。
坐標換算關系為：
X 與 Y 對應關系的推算： 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 值代入坐標轉換公式，即得放樣 高度 Y 值： Y＝XZ·sina+YZ·cosa ②全站儀相關功能的是使用 這里用到 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”即最后一次測 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 發出該命令后， SET2c 進行對邊測量（預先對準棱鏡），測量完成后 即以下面的格式向計算機輸出數據： Eg—0000, -299, 123.450, 123.456, -1.234[, SUM] CR.LF a b c d e f 其中，a）數據識別碼；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＃ 文件號，變量 1， 變量 2，變量 6 的命令接收數據，然后進行計算對 比，輸出實測值與設計值的差值。 3.4.6.3 程序的編制 5 OPEN“1200，8，1，A，L，＆H1A，N，N”AS＃1 ‘起始點（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 賦值于 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＝-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 計算機程序的計算正確性雖極高,但其計算的原始 數據仍是人工輸入的,而往往差錯就出于此。所以 程序應用者不但需要熟悉程序的運作，更要仔細地 看懂設計圖紙，給程序找出正確的原始數據。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�，F代 化的測量手段，將會是”計算機輔助測量(CAS)”。
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