公路中線測(cè)量的方式與方法實(shí)用教案

1、8-2路線(lxin)交點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)的測(cè)設(shè) 一、交點(diǎn)的測(cè)設(shè) 公路路線(lxin)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為交點(diǎn)，用JD表示。對(duì)于一般低等級(jí)的公路，通常采用一次定測(cè)的方法直接放線，在現(xiàn)場標(biāo)定交點(diǎn)位置。對(duì)于高等級(jí)的公路或地形復(fù)雜的地段，需在帶狀地形圖上進(jìn)行紙上定線，然后把紙上定好的路線(lxin)放到路面上，一般采用穿線交點(diǎn)法和撥角放線法標(biāo)定交點(diǎn)位置。 第1頁/共41頁第一頁，共42頁。 二、轉(zhuǎn)點(diǎn)的測(cè)設(shè) 在相鄰交點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)或不通視的情況(qngkung)下，需在其連線上測(cè)設(shè)一些供放線、交點(diǎn)、測(cè)角、量距時(shí)照準(zhǔn)之用的點(diǎn)，這樣的點(diǎn)稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)，其測(cè)設(shè)方法如下。如圖8-10所示，JD1、JD2為相鄰不通視的交點(diǎn)，ZD為初定轉(zhuǎn)

2、點(diǎn)，現(xiàn)欲在不移動(dòng)交點(diǎn)的條件下精確定出轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD，具體方法是這樣的：將經(jīng)緯儀安置于ZD，后視JD1，用正倒鏡分中法得JD2，用視距法測(cè)定前后交點(diǎn)與ZD的視距分別為D1、D2。如果JD2與JD2的偏差為f，則ZD應(yīng)橫移的距離e可用下式計(jì)算：第2頁/共41頁第二頁，共42頁。 按計(jì)算值e移動(dòng)ZD定出ZD，然后將儀器移至ZD，檢查ZD是否位于(wiy)兩交點(diǎn)之連線上，如果偏差在容許范圍內(nèi)，則ZD可作為JD5與JD6間的轉(zhuǎn)點(diǎn)。 fDDDe211第3頁/共41頁第三頁，共42頁。8-3路線轉(zhuǎn)角的測(cè)定和里程(lchng)樁的設(shè)置 一、路線轉(zhuǎn)角的測(cè)定 1 路線右角的觀測(cè) 按路線的前進(jìn)方向，以路線為界，在路線右側(cè)

3、(yu c)的水平角稱為右角，如圖8-11中所示的12。在中線測(cè)量中，一般是采用測(cè)回法測(cè)定。上、下兩個(gè)半測(cè)回所測(cè)角值的不符值視公路等級(jí)而定：高速公路、一級(jí)公路為20；二級(jí)及二級(jí)以下的公路為60。如在容許范圍內(nèi)，可取兩個(gè)半測(cè)回的平均值作為最后結(jié)果。 第4頁/共41頁第四頁，共42頁。 2轉(zhuǎn)角(zhunjio)的計(jì)算 當(dāng)右角測(cè)定以后，根據(jù)值計(jì)算路線交點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角(zhunjio)。當(dāng)180時(shí)為右轉(zhuǎn)角(zhunjio)（路線向右轉(zhuǎn)）。當(dāng)180時(shí)為左轉(zhuǎn)角(zhunjio)（路線向左轉(zhuǎn) ） ， 左 轉(zhuǎn) 角 ( z h u n j i o ) 和 右 轉(zhuǎn) 角(zhunjio)按下式計(jì)算： 右=180 180

4、 左=180 180 第5頁/共41頁第五頁，共42頁。 3分角線方向(fngxing)的標(biāo)定 由于測(cè)設(shè)平曲線的需要，測(cè)角組同時(shí)要在路線設(shè)置曲線的一側(cè)把分角線的方向(fngxing)標(biāo)定出來，在右角測(cè)定后，如圖所示，測(cè)定后，儀器處于盤 右 ， 瞄 準(zhǔn) 前 視 Z D 的 狀 態(tài) ， 設(shè) 此 時(shí) 水 平 盤 的 讀 數(shù) 為 ， 則 分 角 線 方 向(fngxing)值（即瞄準(zhǔn)分角線方向(fngxing)時(shí)水平度盤讀數(shù)）應(yīng)為： 2第6頁/共41頁第六頁，共42頁。 4測(cè)定后視方向的視距 在中線測(cè)量中，為防止丈量距離時(shí)的錯(cuò)誤，要求測(cè)角組還要用視距測(cè)量的方法（或測(cè)距儀、全站儀）測(cè)定兩交點(diǎn)（轉(zhuǎn)點(diǎn)）間的

5、距離，作為中樁組量距時(shí)校核(xio h)用。 5磁方位角的觀測(cè)與推算 為了保證測(cè)角的精度，測(cè)角組還需進(jìn)行路線角度閉合差的校核(xio h)，當(dāng)路線導(dǎo)線與高級(jí)控制點(diǎn)連接時(shí)，可按附合導(dǎo)線的計(jì)算方法計(jì)算角度閉合差，如在限差內(nèi)，則可進(jìn)行閉合差的調(diào)整。當(dāng)路線無法與高級(jí)控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)時(shí)，一般來說應(yīng)每天作業(yè)開始與收工時(shí)，測(cè)磁方位角至少一次，以便與推算的磁方位角核對(duì)（按式8-4）其誤差不得超過2，超過限差，要查明原因及時(shí)糾正，若符合要求，則可繼續(xù)測(cè)下去。 Ai=A0+右左 式中： A0起始導(dǎo)線邊的磁方位角； 右計(jì)算導(dǎo)線邊以前所有右轉(zhuǎn)角之和； 左計(jì)算導(dǎo)線邊以前所有左轉(zhuǎn)角之和； 第7頁/共41頁第七頁，共42頁。二、

6、里程(lchng)樁的設(shè)置 為了確定路線中線(zhngxin)的位置和路線的長度，滿足縱、橫斷面測(cè)量的需要以及為以后路線施工放樣打下基礎(chǔ)，必須由路線的起點(diǎn)開始每隔一段距離釘設(shè)木樁標(biāo)志，稱為里程樁。里程樁亦稱中樁，樁點(diǎn)表示路線中線(zhngxin)的具體位置。 里程樁分為整樁和加樁兩種。 1 整樁 在直線上和曲線上，其樁距按規(guī)定的要求而設(shè)。它的里程樁號(hào)均為整數(shù)，且為要求樁距的整倍數(shù)。 當(dāng)量距每至百米及千米時(shí)，要釘設(shè)百米樁及公里樁。 2加樁 加樁又分為地形加樁、地物加樁、曲線加樁、地質(zhì)加樁、斷鏈加樁和行政區(qū)域加樁等。第8頁/共41頁第八頁，共42頁。樁位標(biāo)志(biozh)示意圖 第9頁/共41頁第

7、九頁，共42頁。8-4 圓曲線(qxin)測(cè)設(shè) 圓曲線又稱單曲線，是由一定半徑的圓弧構(gòu)成，它是路線彎道中最基本的平曲線形式。 一、圓曲線的主點(diǎn)測(cè)設(shè) 設(shè)在交點(diǎn)JD處相鄰(xin ln)兩直線邊與半徑為R的圓曲線相切，其切點(diǎn)ZY和YZ稱為曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)；分角線與曲線相交的交點(diǎn)QZ稱為曲線中點(diǎn)，如圖所示，它們統(tǒng)稱為圓曲線主點(diǎn)，其位置是根據(jù)曲線要素確定的。 第10頁/共41頁第十頁，共42頁。第11頁/共41頁第十一頁，共42頁。 1圓曲線要素 單圓曲線有下列六個(gè)要素： a-偏角（又稱轉(zhuǎn)折角）是用經(jīng)緯儀在交點(diǎn)處測(cè)得； R-圓曲線半徑，是根據(jù)工程要求結(jié)合( jih)地形條件選定的。 a與R確定曲線形狀

8、的基本要素，根據(jù)它們可計(jì)算以下四個(gè)要素，由圖可以看出： 切線長 曲線長2tgRT180RL第12頁/共41頁第十二頁，共42頁。 外矩 切曲差 D=2T-L 2.主點(diǎn)里計(jì)算 交點(diǎn)JD的里程已由中線丈量時(shí)獲得。由于中線并不經(jīng)過交點(diǎn)，故曲線中點(diǎn)(zhn din)QZ和終點(diǎn)YZ的里程，必須由起點(diǎn)ZY的里程沿曲線長度推算，其算式如下： 起點(diǎn)ZY樁號(hào)=交點(diǎn)JD樁號(hào)切線長 終點(diǎn)YZ樁號(hào)=起點(diǎn)ZY樁號(hào)+曲線長 中點(diǎn)(zhn din)QZ樁號(hào)=終點(diǎn)YZ樁號(hào)曲線長 交點(diǎn)JD樁號(hào)=中點(diǎn)(zhn din)QZ樁號(hào)+切曲差（校核）) 12(secRE第13頁/共41頁第十三頁，共42頁。 3主點(diǎn)測(cè)設(shè) 從交點(diǎn)沿后視方向

9、，量取切線長T，可得曲線起點(diǎn)ZY。沿前視方向量取切線長T，可得曲線終點(diǎn)YZ。最后沿分角線方向量最取外距E，即得曲線中點(diǎn)QZ。主點(diǎn)上控制樁，在測(cè)設(shè)時(shí)應(yīng)進(jìn)行校核，并保證一定(ydng)的精度。 第14頁/共41頁第十四頁，共42頁。 例1 1：設(shè)某交點(diǎn)JDJD里程(lchng)(lchng)為K2+968.43K2+968.43，圓曲線半徑R=200mR=200m，測(cè)得其偏角為34341212，計(jì)算各要素和各主點(diǎn)樁號(hào)。 1. 1.計(jì)算各曲線要素。 T=200T=200tg17tg1706=61.53 (m)06=61.53 (m) 119.38 (m)119.38 (m) E=200(sec17E

10、=200(sec1706-1)=9.25(m)06-1)=9.25(m) D=2D=261.53-119.38=3.68 (m)61.53-119.38=3.68 (m) 第15頁/共41頁第十五頁，共42頁。 2計(jì)算(j sun)各主點(diǎn)的樁號(hào)。 JD K2+968.43 ）T 61.53 ZY K2+906.90 +)L 119.38 YZ K3+026.28 )L/2 59.69 QZ K2+966.59 +)D/2 1.84 JD K2+968.43 （計(jì)算(j sun)無誤）第16頁/共41頁第十六頁，共42頁。二、圓曲線(qxin)(qxin)的詳細(xì)測(cè)設(shè) 圓曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)方法很多，可

11、根據(jù)地形情況。工程要求，測(cè)設(shè)精度等靈活采用。下面介紹切線支距法和偏角法。 1切線支距法 這種方法是以曲線起點(diǎn)YZ或終點(diǎn)ZY為坐標(biāo)(zubio)原點(diǎn)，以切線為X軸，以過原點(diǎn)的半徑為Y軸，根據(jù)曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)(zubio)（X，Y）進(jìn)行測(cè)設(shè)，故又稱直角坐標(biāo)(zubio)法。 如圖所示，設(shè)P1、P2為曲線上的待測(cè)點(diǎn)，為它們的樁距（弧長），其所對(duì)的圓心角為，由圖可以看出 ：第17頁/共41頁第十七頁，共42頁。180,)cos1 (sinRlRyRx式中第18頁/共41頁第十八頁，共42頁。 測(cè)設(shè)時(shí)，為了避免支距y過大，一般由曲線兩端向中間設(shè)置，其步驟如下：首先沿切線方向(fngxing)，由ZY或Y

12、Z開始用卷尺量取x值，得到垂足點(diǎn)；在各垂足點(diǎn)作垂線方向(fngxing)，量取y值，即可定出曲線點(diǎn)P。垂線方向(fngxing)可用方向(fngxing)架或經(jīng)緯儀定出，當(dāng)y值小于1m時(shí)，可目估確定。在測(cè)設(shè)時(shí)，可量所定各點(diǎn)向弦長進(jìn)行校核。 第19頁/共41頁第十九頁，共42頁。 2偏角法 是以曲線起點(diǎn)ZY或終點(diǎn)YZ至曲線任一點(diǎn)Pi的弦線與切線T之間的弦切角（這里稱為偏角）i和弦長ci來確定Pi點(diǎn)的位置。 如圖所示，根據(jù)(gnj)幾何原理，偏角i等于相應(yīng)弧長所對(duì)的圓心角i的一半，即i= 。 2i第20頁/共41頁第二十頁，共42頁。偏角法：第21頁/共41頁第二十一頁，共42頁。8-5 虛交 虛

13、交是指路線的交點(diǎn)（JD）處不能設(shè)樁，更無法安置儀器（如交點(diǎn)落于河中、深谷下，峭壁上或建筑物上等），此時(shí)測(cè)角、量距無法直接按前述方法進(jìn)行。有是交點(diǎn)雖設(shè)樁和安置儀器，但因轉(zhuǎn)角較大(jio d)，交點(diǎn)遠(yuǎn)離曲線，也可做虛交處理。 第22頁/共41頁第二十二頁，共42頁。虛交圖第23頁/共41頁第二十三頁，共42頁。 如圖8-18可知：在由輔助點(diǎn)A、B和虛交點(diǎn)JD構(gòu)成的三角形中，應(yīng)用邊角關(guān)系及正弦定理可得：=A+B 根據(jù)轉(zhuǎn)角(zhunjio)和選定的半徑R，即可算得切線長T和曲線長L，再由a、b、T，計(jì)算輔助點(diǎn)A、B至曲線ZY點(diǎn)和YZ點(diǎn)的距離t1和 t2:： t1=Ta 、 t2=Tbsinsin)18

14、0sin(sinBBABABasinsin)180sin(sinAAABABb第24頁/共41頁第二十四頁，共42頁。 如果計(jì)算(j sun)出的t1、 t2出現(xiàn)負(fù)值，說明曲線的ZY點(diǎn)、YZ點(diǎn)位于輔助點(diǎn)與虛交點(diǎn)之間。根據(jù)t1、 t2即可定出曲線的ZY點(diǎn)和YZ點(diǎn)。A點(diǎn)的里程量出后，曲線主點(diǎn)的里程亦可算出。 曲中點(diǎn)QZ的測(cè)設(shè)，可采用以下方法： 如上圖所示，設(shè)MN為QZ點(diǎn)的切線，則： T=Rtan 測(cè)設(shè)時(shí)由ZY和YZ點(diǎn)分別沿切線量出T得M點(diǎn)和N點(diǎn)，再由M點(diǎn)或N點(diǎn)沿MN或NM方向量出T即得QZ點(diǎn)。 曲線主點(diǎn)定出后，即可用切線支距法或偏角法進(jìn)行曲線詳細(xì)測(cè)設(shè)。 4第25頁/共41頁第二十五頁，共42頁。

15、例：如圖8-18，測(cè)得A=1518，B=1822，AB=54.68m，選定(xun dn)半徑R=300m，A點(diǎn)的里程樁號(hào)為K9+048.53。試計(jì)算測(cè)設(shè)主點(diǎn)的數(shù)據(jù)及主點(diǎn)的里程樁號(hào)。 解：由A=1518=15.3，B=1822=18.367得： =A+B=1518+1822=3340=33.667 根據(jù)=3340，R=300m，計(jì)算T和L： 第26頁/共41頁第二十六頁，共42頁。 T= =300tan =90.77m L=R =30033.667 =176.28m 2tanR2667.33180180sinsinBABa 667.33sin367.18sin68.54m08.31sinsin

16、aABb 667.33sin3 .15sin68.54m03.26第27頁/共41頁第二十七頁，共42頁。 因此(ync)：t1=T-a=90.77-31.08=59.69m t2=T-b=90.77-26.03=64.74m 為測(cè)設(shè)QZ點(diǎn)，計(jì)算T如下： T=Rtan =300tan =44.39m24667.33第28頁/共41頁第二十八頁，共42頁。 計(jì)算主點(diǎn)里程(lchng)如下： A點(diǎn) K9+048.53 ）t1 59.69 ZY K8+988.84 +)L 176.28 YZ K9+165.12 )L/2 88.14 QZ K9+076.98第29頁/共41頁第二十九頁，共42頁。8

17、-6 緩和(hunh)曲線的測(cè)設(shè) 車輛在曲線上行駛，會(huì)產(chǎn)生離心力。由于離心力的作用，車輛將向曲線外側(cè)傾倒，影響車輛的安全行駛和順適。為了(wi le)減少離心力的影響，路面必須在曲線外側(cè)加高，稱為超高。在直線上超高為0，在圓曲線上超高為h，這就需要在直線與圓曲線之間插入一段曲率半徑由無窮大逐漸變化至圓曲線半徑R的曲線，使超高由零逐漸增加到h，同時(shí)實(shí)現(xiàn)曲率半徑的過渡，這段曲線稱為緩和曲線。 緩和曲線可采用回旋線（亦稱為輻射螺旋線），三次拋物線、雙紐線等線型。目前我國公路系統(tǒng)中，均采用回旋線作為緩和曲線。第30頁/共41頁第三十頁，共42頁。一、圓曲線帶有緩和(hunh)(hunh)曲線的主點(diǎn)測(cè)設(shè)

18、 1內(nèi)移值p與切線增值q 如圖所示，在直線與圓曲線之間插入緩和(hunh)曲線時(shí)，必須將原有的圓曲線向內(nèi)移動(dòng)距離p，才能使緩和(hunh)曲線的起點(diǎn)位于直線方向上，這時(shí)切線增長q。公路上一般采用圓心不動(dòng)的平行移動(dòng)方法，即未設(shè)緩和(hunh)曲線時(shí)的圓曲線為FG，其半徑為（R+P）；插入兩段緩和(hunh)曲線AC和BD后，圓曲線向內(nèi)移，其保留部分為CMD，半徑為R，所對(duì)的圓心角為（20）。由圖可知： 第31頁/共41頁第三十一頁，共42頁。緩和(hunh)曲線圖：第32頁/共41頁第三十二頁，共42頁。 p= q= )cos1 (00 Ry0sin0Rx 將上式中cos0、sin0展開為級(jí)數(shù)(

19、j sh)，略去高次項(xiàng)，可得：p= q= Rls242232402Rllss第33頁/共41頁第三十三頁，共42頁。2曲線(qxin)測(cè)設(shè)元素 當(dāng) 測(cè) 得 轉(zhuǎn) 角 ， 圓 曲 線 半 徑 R 和 緩 和 曲 線 s 確 定 后 ， 即 可 按 下 列 公 式(gngsh)計(jì)算曲線測(cè)設(shè)元素。 切線(qixin)長 TH=（R+P）tg +q曲線長 LH= R （ = 2sl 2180)20lsR2180第34頁/共41頁第三十四頁，共42頁。其中圓曲線長Ly=R（ 外距 EH=（R+p）sec -R 切曲差 DH=2TH-LH 3主點(diǎn)測(cè)設(shè)根據(jù)交點(diǎn)的里程和曲線測(cè)設(shè)元素(yun s)，計(jì)算主點(diǎn)里程 直緩點(diǎn) ZH=JDTH 緩圓點(diǎn) HY=ZH+s180)202第35頁/共41頁第三十五頁，共42頁。 圓緩點(diǎn) YH=HY+Ly 緩直點(diǎn) HZ=YH+LS 曲