第1章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2工程概况 2
1.3钢索塔的特点 4
1.4南京长江三桥钢索塔结构形式 4
1.5南京长江三桥钢索塔施工的测控流程及解决的关键技术 8
第2章 钢塔节段制造 12
2.1概述 12
2.2钢索塔节段制造的工艺流程 14
2.2.1节段制造的工艺流程 14
2.2.2节段加工板单元和块体的划分 14
2.2.3节段制作收缩量的预留 14
2.3塔柱节段的加工制造 16
2.3.1板单元件制造及组拼 16
2.3.2块体组装 18
2.3.3节段箱体组装 19
2.4钢锚箱制造及定位组装 24
2.4.1锚箱制造的技术难点 25
2.4.2工艺流程 25
2.4.3锚箱定位组装 26
2.4.4锚箱焊接变形约束方法 26
2.4.5锚箱定位难点的技术处理方法 27
2.5横梁节段制造 29
2.5.1单元的对接 30
2.5.2横梁组装 30
2.5.3装饰段组装 31
第3章 钢节段端面机加工及精密测量 33
3.1概述 33
3.2节段端面机加工流程及技术难题 34
3.2.1节段端面机加工流程及精度要求 34
3.2.2节段端面加工的主要技术难题 35
3.3端面机加工的关键设备 36
3.3.1 Tracker Ⅲ型激光跟踪测量系统 36
3.3.2端面机加工专用铣床 38
3.3.3数控液压支撑定位系统 39
3.4影响API测量精度的主要因素及减弱对策 40
3.4.1振动 40
3.4.2测量环境温度变化 40
3.4.3仪器初始化 40
3.4.4转站 41
3.4.5仪器摆放位置 42
3.4.6测量数据处理 43
3.4.7测量精度试验 43
3.4.8机床导轨的检测 43
3.4.9其他因素 43
3.5端面机加工及检测的API测量划线技术 44
3.5.1节段端面机加工前API测量划线 44
3.5.2端面机加工后的轴线重划和测控特征点标注 46
3.5.3节段端面机加工找正及定位 47
3.5.4划线和加工中节段状态的控制 48
3.5.5机加工精度检测 49
第4章 塔柱节段立式匹配检测 52
4.1概述 52
4.2节段立式匹配检测流程及精度要求 52
4.3立式匹配的关键工艺技术 54
4.4立式匹配检测及标志线刻画 55
4.4.1垂直度及轴线偏移量检测 55
4.4.2金属接触率测量方法 57
4.4.3温度的测量 59
4.4.4对位线刻画及临时匹配设置 60
4.5带横梁节段与横梁水平预拼装 60
4.5.1工艺流程 60
4.5.2匹配预拼及检测 61
4.5.3节段与横梁预拼装工艺要点 62
4.5.4横梁装饰段试装 63
4.6多节段水平预拼装 63
4.7节段拼装测控特征点标定及测量 64
4.7.1测控特征点的标注方法 65
4.7.2微型控制网建立 66
4.7.3立式匹配施测 66
4.7.4坐标系统的转换 67
4.8专用无基座手持棱镜的研制 68
4.8.1专用手持棱镜设计原理 68
4.8.2比对法测定棱镜常数 69
4.8.3棱镜的可靠性检验 70
第5章 钢索塔制造精度管理 72
5.1概述 72
5.2钢塔累积精度管理的内容及流程 73
5.3二维模拟装配精度管理方法 74
5.3.1精度管理参照系的确定 74
5.3.2轴线偏移累积误差计算方法 75
5.4三维模拟装配精度管理方法 80
5.4.1塔柱坐标系的确定 80
5.4.2立式匹配所测的轴线偏差 81
5.4.3完成装配过程 82
5.5钢塔累积精度管理系统的应用 82
5.5.1累积精度管理结果指导钢塔节段的加工 82
5.5.2用精度累积管理结果指导钢塔节段的立式匹配 83
5.5.3累积精度管理系统应用结果 83
5.6三维仿真与累积精度管理系统 84
5.6.1南京长江三桥钢塔制造精度标准及要点 84
5.6.2钢塔柱加工和预拼装中应用的数学模型及其应用 87
5.6.3钢塔柱垂直度的累积精度管理方法 90
5.6.4应用计算机三维仿真分析实现钢塔柱预拼装的方法 95
5.7三维仿形分析计算与实体预拼的结果比较 99
第6章 大跨度桥梁施工控制网的设计与建立 109
6.1桥梁施工平面控制网 109
6.1.1平面控制网的布设形式 109
6.1.2桥梁施工平面控制网精度设计 111
6.1.3控制网基准设计 114
6.1.4网形设计与选点埋石 116
6.1.5桥梁控制网观测设计与实施 118
6.1.6数据处理方法 118
6.1.7平面控制网的加密 124
6.1.8平面控制网的复测 125
6.2桥梁施工高程控制网 125
6.3大跨度桥梁首级平面工程控制网设计精度分析 127
6.4南京长江三桥首级施工控制网设计与建立 131
6.4.1引言 131
6.4.2控制网坐标系统 134
6.4.3控制网的精度设计 135
6.4.4控制网的测量 138
6.4.5控制网平差计算 141
6.4.6控制网平差精度统计 143
第7章 精密高程传递测量 145
7.1概述 145
7.2三角高程测量的基本理论 145
7.2.1归化至过仪器中心水准面的计算公式 145
7.2.2归化至椭球体面上的计算公式 147
7.2.3用高斯平面上的距离计算高差的公式 149
7.2.4用倾斜距离计算高差的公式 149
7.2.5将竖直角和斜距归化至标志中心的计算公式 150
7.2.6垂线偏差的影响 152
7.3近地面大气折光的特点 154
7.3.1近地面大气变化的特点 154
7.3.2大气的垂直稳定度 156
7.3.3大气折射率与折光系数 158
7.4大气折光系数K的测定 161
7.4.1测定气象元素以估计K值 161
7.4.2以精密水准及三角高程计算K 164
7.4.3双目标法估算折光系数 165
7.4.4三种方法的评价 169
7.5三角高程大气折光误差及处理 170
7.5.1三角高程测量对向观测的精度 170
7.5.2中间法高程测量的精度 172
7.5.3大气垂直折光差ΔK 173
7.6精密跨江高程施测 175
7.6.1跨江高程传递的测设 175
7.6.2折光的影响分析 179
7.6.3折光方差的试验 179
7.6.4实测结果 181
7.7夜间大气垂直折光变化规律的研究 181
7.7.1试验方法 182
7.7.2精度估算 183
7.7.3试验数据分析 184
7.7.4在钢索塔拼装测控中的应用 186
第8章 钢索塔拼装架设精密测控 188
8.1钢索塔基础大型双壁钢套箱施工测量技术 188
8.1.1引言 188
8.1.2钢套箱初步定位 189
8.1.3浮动状态下大型双壁钢套箱接高测量 191
8.1.4钢套箱上口轴线对称特征点的找寻方法 193
8.1.5钢护筒下放和钢套箱精确就位的施工测控 193
8.2索塔上部结构施工的总体精度要求和控制系统 194
8.2.1上部结构施工的总体精度要求 195
8.2.2上部结构施工的总体控制系统 195
8.3钢-混结合段安装测控技术 199
8.3.1钢-混结合段的结构形式 199
8.3.2钢-混结合段定位精度要求 200
8.3.3钢-混结合段定位专用控制网的建立 201
8.3.4钢-混结合段定位 205
8.4钢塔柱架设测控技术 215
8.4.1钢索塔架设施工的技术标准及工艺流程 215
8.4.2钢索塔节段安装内外控结合技术 217
8.4.3全站仪精密三维坐标法精度分析 219
8.4.4 T1节段架设 224
8.4.5 T2～T21段拼装测量 229
8.4.6钢塔柱安装线形控制 231
8.5钢索塔架设的精度管理和质量评定 233
8.5.1钢索塔架设的精度管理 233
8.5.2钢索塔拼装测量的质量评定 236
第9章 测量机器人自动监测系统开发 245
9.1概述 245
9.1.1 TCA2003测量机器人简介 246
9.1.2 ATR原理 247
9.1.3 LOCK功能 248
9.1.4多种测量模式 249
9.2 ATR自动识别系统的测角精度研究 250
9.2.1室内试验 250
9.2.2实地试验 251
9.2.3全天候观测测试 253
9.2.4试验结论 255
9.3 ATR三维观测精度研究 255
9.3.1变形监测网概况及观测方案 255
9.3.2 ATR测量精度分析 257
9.3.3可靠性检验 259
9.3.4作业效率分析 260
9.3.5研究结论 261
9.4系统开发环境 261
9.4.1 GeoBasic简介 261
9.4.2 GeoCOM接口技术 262
9.4.3程序开发过程 265
9.5系统开发目标、组成和软件的模块设计 266
9.5.1系统开发目标 266
9.5.2监测系统的组成 267
9.5.3系统功能模块 268
9.6系统观测数据的气象改正方法 271
9.6.1气象模型法 272
9.6.2差分改正法 272
9.7视场多目标（棱镜）的处理方法 273
9.8数据分析 274
9.9结语 275
主要参考文献 276