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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K164

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ΔK173

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