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完整版测绘工程桥梁工程施工测量方法研究毕业论文
毕业论文
桥梁工程施工测量方法研究
MeasurementMethodofBridgeConstruction
长春工程学院
摘要
桥梁本数据来源于XX地图，最终结果以XX地图数据为准。
工程测量是一项专业性很强，带有普遍性的工作。
我们在实际测量工作中，建立了一整套符合桥梁工程需要的工程测量内容、程序和技术要求。
其它工程项目可以按本文所述的套路进行工程测量工作，但也要按各类工程的特点和要求采取不同的施测方案，做好桥梁工程测量。
本文主要结合工程实例，论述桥梁工程在各个阶段的主要任务，根据不同任务期间和施工精度、施工环境不同，采取不同的测量方法，达到施工组织设计的要求，以保质保量完成桥梁的施工任务。
关键词
控制测量；桩基础；施工放样；变形测量
Abstract
Bridgeengineeringsurveyisalinewiththebridgeprojectneedstomeasurethecontent，proceduresandtechnicalrequirements.Otherprojectscanbecarriedoutaccordingtoroutineengineeringsurveyworkdescribedinthisarticle，butalsobythecharacteristicsofvariousprojectsandrequiredifferentSurveyingprogram，goodbridgeengineeringmeasurements.
Inthispaper，combinedwithengineeringexamples，discussesthemaintaskofbridgeprojectsinvariousstages，accordingtothedifferenttasksduringtheconstructionandprecision，differentconstructionenvironment，takeadifferentmeasurementmethods，toconstructiondesignrequirementstothequalityandquantitytocompletethetaskofbridgeconstruction.
Keywords
Controlsurvey;Pilefoundation;Setting-outsurvey;Deformationsurvey
1绪论1
1.1研究的背景和意义1
1.2国内外研究现状1
1.3本文研究的主要内容2
1.4技术路线3
2桥梁施工测量方法研究3
2.1平面控制网的布设3
2.2高程控制网的布设5
2.3桥梁基础测量方法研究6
2.4承台放样方法研究8
2.5桥墩、台测量放样9
2.6支座垫石测量10
2.7梁的安装测量定位11
2.8工程竣工阶段的测量12
2.9整理施工测量材料13
3工程实例分析14
3.1基本测量和精度要求14
3.2控制阶段的测量方法15
3.3桥梁中期的放样19
4结论与展望22
4.1结论22
4.2展望22
参考文献24
致谢25
1绪论
1.1研究的背景和意义
改革开放以来，城市建设不断扩大，各种大型建筑物和构筑物的建设工程，特种精密建设工程不断增多，对工程测量不断提出新任务，新课题，新要求，与此同时，也使得工程建设取得优异成就。
由于交通压力及社会节奏的变快桥梁施工成为了城市建设和缓解交通压力的一个重要途径。
而测量任务则是桥梁施工中重要的一部分，它贯穿整个桥梁施工全过程，如出现放样、操平工作上的错误，给工程造成的负面影响是非常严重的，轻则返工，重则报废。
为此，认真踏实的工作作风，过硬的测量理论知识，丰富的测量经验对于每一个测量人员来说尤为重要。
为保证工程施工过程的质量与安全，根据需要（地形、桥梁用途与形式、施工组织与要求），建立不同形式的施工控制网，作为施工放样的基础；之后根据施工要求，采用放样方法，将图纸设计结构内容放样到施工实地；为确保安全与稳定，施工结束之后，需定期对桥梁结构和位移、倾斜以及摆动等情况进行观测。
桥梁工程施工中的测量是在桥梁工程规划、勘测设计、施工建造和运营管理的各个阶段进行的测量。
所属工程测量领域，工程测量（engineeringsurvey）在测绘界，人们把工程建设中的所有测绘工作统称为工程测量。
研究范围即为桥梁测量，桥梁测量指在桥梁勘测设计、施工和运营各阶段中所进行的测量工作。
1.2国内外研究现状
20世纪30年代，桥梁的建设大多数使用传统的经纬仪和钢尺，200英尺、300英尺和500英尺的导线都需要手工布设，利用丈量的方法来粗略的计算桥身长度、桥墩位置等；20世纪60年代，具有千分尺的高精度经纬仪逐渐取代了传统经纬仪，这套系统至少需要三个人来测量，其中一人负责操作经纬仪，另外两个人使用钢尺进行测量，这使得桥梁的点位精度得到了很大提高，安全性也变得更好；20世纪70年代中期，普遍使用电子测距仪（EDM），电子测距仪的使用使得大型桥梁建设突飞猛进，更好的把点位精度提到最高；等到20世纪晚期，电子测距仪激光技术与经纬仪的望远镜实现一体化，出现了全站仪技术，可以说，全站仪是桥梁测量施工必不可少的仪器，及角度测量与距离测量于一身，使得桥梁工程测量变得简易且高效，单独一人就可以完成测量工作，手持棱镜的同时遥控操纵全站仪，随着自动化和无棱镜技术的发展，测量员可以不使用棱镜直接测量物体表面。
GPS相对定位技术已经在测绘、交通、城建、国土资源管理等各个领域得到了广泛的应用。
它的平面相对定位精度已经完全能够满足工程的需要。
结合GPS定位测量的各个优点，将GPS相对定位技术引入特大型桥梁控制网的测量和基础放样，无论对GPS本身的发展还是对特大型桥梁测量控制都具有极为重要的意义。
现在GPS卫星定位技术已经逐步用于建立桥梁施工平面控制网，并可方便的用于桥梁施工平面控制网的复测、基础施工放样和对大桥进行监测。
摆在我们面前的任务是：
大力促进桥梁工程测量技术方法与手段的更新换代，积极推动新技术的推广与应用，充分利用GPS技术，GIS技术、数字化测绘技术、摄影测量技术、RS技术、3S集成技术以及大地测量先进技术设备，使传统桥梁工程测量向数字化、自动化、网络化和社会化方向发展；同时加强相关学科的研究，不断拓宽桥梁工程测量服务新领域，开拓桥梁工程测量发展新局面，以推动我国桥梁工程测量技术的进步。
1.3本文研究的主要内容
（1）主要从桥梁施工流程中论述工程测量在各个阶段的任务和对于不同任务阶段所使用的方法。
（2）通过对整个桥梁施工的总结，发现测量在其中的主要作用和重要性。
（3）结合实例分析，实际工程中各个阶段所使用的测量方法和其中的局限性。
1.4技术路线
图1-1技术路线图
2桥梁施工测量方法研究
2.1平面控制网的布设
在布网方法上，桥梁平面控制网可以按照常规地面测量方法布设，也可以采用GPS技术布网。
常规方法布设时基本网形一般布设成三角形和四边形，并以跨江正桥部分为主。
应用较多的有双三角形。
大地四边形、双大地四边形以及三角形与四边形结合的多边形。
按观测要素不同，桥梁控制网可布设成测角网、边角网、精密导线网等。
2.1.1测角网
过去由于测距技术的落后，只观测控制网的水平角，称为测角网。
为了达到高精度，一般要提高测角的精度。
另外由于测角网中至少应有一条起算边，为了检核，通常每岸各设一条高精度基线，过去常采用高精度的因瓦线尺丈量；现在可采用高精度的测距仪、全站仪测量。
随着电子技术的发展，测距仪、全站仪的使用已相当普及，而且可以以较少的工作量获取相对高的精度，可以布设成测边网和边角网，因此测角网目前在桥梁控制中已不多见。
2.1.2导线网
导线网为当今目前工程测量控制网最为常见的一种布网方式，其中包括单一导线和具有一个或者多个结点的导线网。
网中的观测数据位角度和边长。
导线网与三角网相比，有以下几点优点：
（1）网中各点上的方向数比较少，在去除结点之外，则只有两个方向，所以受通视限制小，更加容易选点，而且可以适当降低觇标告诉。
（2）导线网的灵活性更强，选点时可根据具体环境随时改变。
（3）网中的边长是直接测设出来的，精度较为均匀。
精密导线是符合在GPS网上的多结点闭合导线、附和导线或单导线，这是有关规范对精密导线布设网的整体要求。
桥梁控制网除了采用三角网和边角网的形式外，还可选择布设精密导线的方案。
例如，在河流两岸的桥轴线上各设立一个控制点，并在桥轴线上、下游沿岸布设最有利交会桥墩的精密导线点，同时增加上下游过江测距，使导线闭合于桥轴线上的控制点。
这种布网形式图形简单，可避免远点交会桥墩时交会精度差的情况。
也不需要增加节点和插入点，因此简化了桥梁控制网的测量工作，但其只适用于中小桥梁，对于大型桥梁最好采用三角网形式。
2.1.3GPS网
静态测量布网也有很多形式，主要有单基准站（星形网）式的布网。
主要是以一台借手机作为基准站，在某个测量上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，没到一点就进行观测，流动的接收机之间一般不要求同步，这样，流动的接收机每观测一个时段，就与基准站间测得一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为中心的星形。
一般情况下，对大型桥梁工程的GPS平面控制网的布设之前，首先要对平面控制网的布设要求和精度估算作分析和研究，由此根据实地情况来制定布网方案和观测方法。
网型根据起算点分布情况和大桥建设的特点，常采用以桥轴线为重心，长短边结合的布网方式；控制点标志设置多采用深桩强制对中观测墩与普通标石相结合的方式；GPS观测采用了高精度GPS大地测量模式等技术手段和作业措施；之后对平面控制网的数据进行处理，主要对基线解算和网平差这两部分进行了详细的分析和讨论，常规测量数据与GPS数据联合平差，在GPS平面控制测量中，实现了在高精度工程控制网中利用常规测量数据对GPS数据进行了尺度比检核、并将常规测量数据与GPS数据联合平差计算。
通过在平差软件中加入方差检验、合理定出不同观测值的权，克服了GPS数据与常规测量数据互不兼容性。
2.1.4加密点的布设
布设时要打上木桩，直到木桩稳固为止，并再木桩顶面精确放出桩位中心坐标后，桩上钉上小钉子。
一些跨江的大型桥梁，由于桥长较长，平面控制网的边长要满足一定的要求，主网点往往不能满足交会墩位的需要，这样在布设主网时，应考虑增设加密点。
加密点可采用插入点形式，一般由三个或四个方向交会测定，为保证插入点的精度，在主网中点和插入点都要设站观测，同时插入点的测量要以主网相同的精度进行。
当插入点位于两岸主网的一条边上时，称为节点，节点只需测量它到主网桥轴线上的控制点间的距离，即可被确定。
加密控制点的设立，可以使施工时交会墩台中心观测边长缩短，交会图形更为合理，减少交会定点误差，为经常性交会放样提供方便的控制点。
2.2高程控制网的布设
高程控制网的建立通常方法是水准测量。
高程控制网的主要形式是水准网。
桥梁高程控制点由基本水准点组成，基本水准点既为桥梁高程施工放样之用，也为桥梁墩台变形观测使用。
水准点的选点与埋设工作，一般都与平面控制网的选点与埋石工作同步进行，水准点应该包括水准基点和工作点。
水准基点是整个桥梁施工过程中的高程基准，因此，在选择水准点时应注意其隐蔽性、稳定性和方便性。
即水准基点应选择在不知被破坏的地方同时要特别避开地质不良、过往车辆影响和易受其他震动影响的地方。
此外还应在注意其不受桥梁和线路施工的影响，又要考虑其便于施工应用。
在埋石时应该尽量埋设在基岩上。
在覆盖层比较浅时，可采用深挖基坑或者用地质钻孔的方法使之埋设在基岩上；在覆盖较深时，应尽量采用加设桩基以增加埋石的稳定性。
水准基点除了考虑，其在桥梁施工期间使用之外，要尽量可能做到在桥梁施工完毕交付运营后等长期用作桥梁沉降观测只用。
施工过程中，单靠水准基点，是难以满足施工放样需要的，因此，在靠近桥墩附近再设置水准点，也叫工作基点。
然而这些点一般不单独埋石，而是利用平面控制网的导线点或者三角点的标志作为水准点。
采用强制对中观测墩时则是将水准标志埋石设在观测墩旁边的混凝土中。
如果测区有河流经过，那么跨河水准测量时桥梁施工高程控制网测设工作中十分重要的一环。
这是因为桥梁施工要求其两岸的高程系统必须统一的。
同时，桥梁施工高程精度要求高，因此，即使两岸附近都有国家或其他部门的高程等级水准点资料，也必须进行高精度的跨河水准测量使其与两岸自设水准点一起组成统一的高精度高程控制网。
一般观测程序：
近尺观测，盘左：
读取离水平视线最近的刻画线的度数，照准该刻画线的上下沿各1次并读数；盘右：
照准刻画线的上下沿各1次读数。
1次盘左和盘右观测组成近尺1组，每测回近尺观测1组。
远尺觇标观测，盘左：
照准上下标志线各2次并读数；盘右：
照准上下标志线各2次并读数；1次盘左和盘右同时对向观测组成1组远尺观测，每测回远尺观测8组。
一测回内，第一次照准对岸觇标调焦清晰后再读数，本测回内物镜不得再次调焦。
每测回观测完成后，间歇15min，重新整平仪器进行下一测回观测。
一个时段结束后，两岸仪器及水准尺相互对调；若各项观测限差超限及时重测或补测。
2.3桥梁基础测量方法研究
由于基础要承载桥面的压力，所以桥梁基础可以说是桥梁工程的最重要的部分。
按照桥梁的结构和施工现场的土质环境不同，桥梁的基础有明显的分类，常见的基础有：
明挖基础、桩基础、沉箱基础、管柱基础等。
明挖基础也被称为扩大基础，主要由大石块或者是混凝土砌筑而成，此类基础的填埋深度浇其他基础浅，所以也叫浅基础。
在基础开挖前，要首先根据基底尺寸，开挖深度、放坡情况等计算出原地面的开挖边线，然后根据墩台中心及其纵横轴线即可放出基坑的边线。
当基坑开挖到设计标高后，应进行基底平整或基底处理，再在基底上放出墩台中心及其纵横轴线，作为安装模板、灌注混凝土基础及墩身的依据。
注意基坑底部尺寸应根据实际情况较设计尺寸每边增加50-100cm的富余量，以便于支撑、排水与立模板。
明挖基础是桥梁墩、台基础常用的一种形式。
它是在墩、台位置处先挖基坑，将坑底整平以后，然后在坑内砌筑或灌注基础及墩、台身。
当基础及墩、台身修出地面后，再用土回填基坑。
视土质情况，坑壁可挖成垂直的或倾斜的。
在进行基坑放样时，根据墩、台纵横轴线及基坑的长度和宽度测设出它的边线。
如果开挖基坑时，坑边要求具有一定的坡度，还应放样基坑的开挖边界线。
放样边坡界线时，应根据坑底与地表的高差及坑壁坡度计算出它至坑边的距离。
在设置边坡桩时，所用的方法与路基边坡的放样相同，可以根据试探法求出，也可以用测出的断面用图解法求出。
在地面上钉出边坡桩后，根据边坡桩撤出灰线，依灰线可进行基坑开挖。
当基坑开挖到设计标高以后，应将坑底整平，必要时还应夯实，然后安装模板。
进行基础及墩、台身的模板放样时，可将经纬仪安置在轴线上较远的一个护桩上，以另一个护桩定向，这时经纬仪的视线即为轴线方向。
安装模板时，使模板中心线与视线重合即可。
当模板的位置在地平面以下时，也可以用经纬仪在基础的两边临时放样两个点，根据这两点，用线绳及垂球来指挥模板的安装工作。
桩基础也是桥梁墩、台基础常用的一种形式，其测量工作主要有：
测设桩基础的纵横轴线、测设各桩的中心位置、测定桩的倾斜度和深度以及承台横板的放样等。
桩基础纵横轴线可按前面所述的方法测设。
每个钻孔桩或挖孔桩的深度用不小于4kg的重锤及测绳测定，打人桩的打人深度则根据桩的长度推算。
在钻孔过程中测定钻孔导杆的倾斜度，用以测定孔的倾斜度，并利用调整设备进行校正，使孔倾斜度不超过施工规范要求。
桩基础承强模板的放样方法与明挖基础相同。
墩、台身的细部放样，是以其纵横轴线为依据的。
如果墩，台身是用浆砌圬工，则在砌筑每一层时，都要根据纵横轴线来控制它的位置和尺寸。
如果是用混凝土灌注，则需在基础顶面和每一节顶面上都要测出墩、台的中心及其纵横轴线作为下一节立模的依据。
在立模时，在模板的外面需预先画出它的中心线，然后在纵横轴线的护桩上架设经纬仪，照准该轴线方向的另一护桩，根据这一方向校正模板的位置，直至模板中线位于视线的方向上。
当墩、台身砌筑完毕时，测定出墩、台中心及纵横轴线，以便墩、台身施工放样安装墩、台帽的模板，安装锚栓孔，安装钢筋。
横板立好后应再一次进行复核，以确保墩、台帽中心，锚栓孔位置等符合设计要求，并在模板上标出墩、台帽顶面标高，以便灌注。
深井基础是一种比较老的比较常见的基础类型，它的优点就是刚性大，稳定性好，和桩基础相比，在承载相同的情况下变形最小。
沉箱基础主要用于大型桥梁，沉箱基础工程所需施工设备比较复杂，工作人员在高压下工作，安全性和效率都不高，现在桥梁施工较少采用。
管柱基础主要使用于桥梁的一种深基础，管柱外形类似管桩，其主要适用于水文条件比较复杂的环境。
桩基础是工业与民用建筑工程一种常用的基础形式，是深基础的一种。
按材料可分为钢筋混凝土桩、钢桩、木桩等，建筑工程桩基础施工测量的主要任务：
一是把设计总图上的建筑物基础桩位，按设计和施工的要求，准确地测设到拟建区地面上，位桩基础工程施工提供标志，作为指导施工的依据。
二是进行桩基础施工监测。
三是在桩基础施工完成后，为检测施工质量和为地面建筑工程施工提供桩基础材料，需要进行桩基础竣工测量。
基础的具体放样根据施工现场的不同，采取不同的方法，多采用极坐标放养法和坐标放养法。
2.3.1极坐标法进行放样
极坐标就是置镜一控制点，后视另一控制点，输入放样点坐标或调整好方位角后输入距离，即可放样出预定点位，并采用置镜另一控制点点进行复核，同时可实测相邻两工作线偏角和相邻墩台的交点距进一步检核。
长度差值在10mm限差以内，拨角检测的横向偏差在2-3mm内时可以为定位正确，其误差可在邻近放样点内作适当调整。
2.3.2坐标放样法
实际上是将计算公式固化到全站仪中，通过电子读数，直接带入公式计算得到坐标。
在实践中，因放样前不知点位和坐标系在场地的走向，反而不如极坐标法来的方便和快捷。
X轴和y轴偏差值的调整不如在指定方向上一定距离的移动来的方便和迅速。
全站仪既可以使用坐标放样法，也可以使用极坐标放样法，显示的差异在于显示模式的不同，但预先准备的放样数据是不一样的，分别是坐标和方位角（极角）加距离（极距）。
这两种方法可以使用全站仪进行，也可使用经纬仪配合测距仪使用，后者在现场使用可编程的计算器中预见编好的程序，一样方便。
2.3.3GPS-RTK放样方法
随着技术的发展，GPS放样逐渐应用到实际桥梁的施工当中，是工程进度大大提高。
桩基础中心放样可采用GPS-RTK，利用至少3个以上平面控制点进行点校正，点校正后应查看点校正残差，单位校正残差应小于1cm，GPS-RTK使用要符合规范和现场要求。
施工放养前，仪器安置好后RTK应到放样桩基附近的已知点进行测量复核，RTK手持杆水泡居中要使用竹竿支撑，符合精度要小于1cm，才能开始桩基的测量放样。
准备好木桩和小钉子，当桩位中心坐标施测出来后，手持杆水泡居中，放样误差小于1cm，桩位中心坐标放样完毕后应实际丈量桩中心的间距进行复测，确定无误后每根桩位中心都要做出两个以上的保护桩，以便随时校核桩位的正确性。
2.4承台放样方法研究
承台基坑开挖前要在原地面测出高程控制点以指导基坑开挖，当基坑开挖到位后，使用水准仪测出桩基顶面高程，以便破除钻孔灌注桩桩头。
破除桩头后，要对每根成桩的中心位置在进行一次测量，检查成桩中心位置与设计的中心位置是否满足规范要求的小于5cm限差，并做好原始数据记录。
使用RTK或者全站仪极坐标法测量承台底4个角点或测量承台底十字中心线控制点。
使用竹竿支撑RTK手持杆水泡严格居中，平面严格误差控制在5cm以内。
测量完毕后使用钢尺丈量各点间的距离及对角线距离，确定准确无误后，经测量监理确认后以书面技术交底给予现场技术员，之后进行下道工序施工。
承台模板立模后，及时对承台模板进行检查，使用全站仪极坐标法测放承台十字中心线或者各承台角点控制点，使用棱镜支架杆，平面误差控制在3mm以内，用红油漆做标志点在模板上，根据各个点拉线检查模板各个部位几何尺寸。
并测设承台顶面高程，并要在模板上标出承台混凝土顶高程。
高程误差控制在3mm以内，确认无误后方可进行后期工作。
2.5桥墩、台测量放样
在桥梁墩、台施工测量中，最主要的工作是准确地定出桥梁墩、台的中心位置及墩、台的纵横轴线。
测设墩、台中心位置的工作叫墩、台施工定位。
墩、台定位通常都要以桥轴线两岸的控制点及平面控制点为依据，因而要保证墩、台定位的精度，首先要保证桥轴线及平面控制网有足够的精度。
在墩、台定位以后，还要测设出墩、台的纵横轴线，以固定墩、台的方向，同时它也是墩、台细部施工放样的依据。
使用全站仪极坐标法去承台顶面测出墩柱底部角点或十字中心线控制点，模板固定后使用全站仪测量模板顶口平面位置，使用棱镜支架杆，平面测量误差要小于3mm。
使用水准仪测量墩柱顶面的高程，高程测量误差要小于3mm。
当水准仪施测无法满足要求时，使用全站仪三角高程测量的方法测量墩柱顶面高程，要采用全站仪正倒镜法取中值，测量方法及精度符合三角高程测量规范要求。
全站仪对墩柱平面位置放样，每次都必须复核后市角度和距离；水准仪进行墩柱高程放样时每次测量必须依据两个控制点。
测量时保证两个以上测量人员分别放样相互检校，以确保质量。
当桥梁墩、台位于无水河滩上，或水面较窄，用钢尺可以跨越丈量时，可用直接丈量法。
使用的钢尺需经检定，丈量方法与精密量距法相同。
由于是测设已知的长度，所以应根据地形条件将其换算为应设置的斜距，并应进行尺长和温度改正。
为保证测设精度，施加的拉力应与检定标尺时的拉力相同。
墩、台定位所根据的资料为桥轴线控制桩的里程和墩、台中心的设计里程，若为曲线桥梁，其墩、台中心有的位于路线中线上，有的位于路线中线外侧，因此还需要考虑设计资料、曲线要素及主点里程等，直线桥梁的墩、台中心均位于桥轴线方向上，墩、台定位的方法，视河宽、水深及墩、台位置的情况而异。
根据条件一般可采用直接丈量法、电磁波测距法或交会法。
下面以直接丈量法为例进行详细的阐述。
当桥梁墩、台位于无水河滩上，或水面较窄，用钢尺可以跨越丈量时，可用直接丈量法。
使用的钢尺需经检定，丈量方法与精密量距法相同。
由于是测设已知的长度，所以应根据地形条件将其换算为应设置的斜距，并应进行尺长和温度改正。
为保证测设精度，施加的拉力应与检定标尺时的拉力相同。
在测设出的点位上要用大木桩进行标志，在桩上应钉一小钉，以准确的顺序，最好从一端到另一端，并在终端与桥轴线上的控制桩进行校核，按照这种顺序，容易保证每一跨都满足精度要求。
在施工过程中，经常要利用护桩恢复墩、台的纵横轴线，即在墩、台身一侧的护桩上架设经纬仪，照准另一侧的护桩。
但是墩身筑高以后，视线被阻，就无法进行，此时，可在墩身尚未阻挡视线以前，将轴线方向用油漆标记在已成的墩身上，以后恢复轴线时可在护桩上架设仪器，找准即可。
在墩、台帽模板安装到位后应再一次进行复测，确保墩、台帽位置符合设计要求。
模板位置中心的偏差不得大于1cm，并再模板上标出墩顶标高。
当混凝土灌注至墩帽顶部时，在墩的纵横轴线及墩的中心处，可埋设中心标志，在横纵轴线两侧的上下游埋设两个水准点，并测定出中心标志的坐标和水准点的高程，作为大致安装支撑点是的参考数据。
对于支座垫石的位置及高程的确定
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