道路工程测量5 [图片]

  

一、概念及基本公式 　　1、概念 　　为缓和行车方向的突变和离心力的突然产生与消失，需要在直线（超高为 0 ）与圆曲线（超高为 h ）之间插入一段曲率半径由无穷大逐渐变化至圆曲线半径的过渡曲线（使超高由 0 变为 h ），此曲线为缓和曲线。主要有回旋线、三次抛物线及双纽线等。 　　2、回旋型缓和曲线基本公式 　　　　 　　——缓和曲线全长。 　　（1）切线角公式 　　　　　　 　　——缓和曲线长 所对应的中心角。 　　（2）缓和曲线角公式 　　　　　　 　　——缓和曲线全长 所对应的中心角亦称缓和曲线角。 　　（3）缓和曲线的参数方程 　　　　 　　（4）圆曲线终点的坐标 　　　　 二、主点的测设 　　1、测设元素的计算 　　（1）内移距 p 和切线增长 q 的计算 　　　　　　 （2）切线长 　　曲线长 ，其中圆曲线长 。 　　外距 ；切曲差 　　2、主点的测设 　　（1）里程的计算 　　ZH=JD-T H ； HY=ZH+l s ； QZ=ZH+L H /2 ； HZ=ZH+L H ； YH=HZ-l s 　　（2）测设方法。 ( 见例题 ) 　　例题： 如下图，设某公路的交点桩号为 K10+518.66 ，右转角 α y = 18°18'36 " ，圆曲线半径 R= 100m ，缓和曲线长 l s = 10m ，试测设主点桩。（作为实习课内容） 解：（一）计算测设元素 　　p= 0.04m ； q= 5.00m ； 　　 　　； 　　 （二）计算里程 　　ZH=K10+497.54 ； HY=K10+507.54 ； QZ=K10+518.52 ； HZ=K10+539.50 ； YH=K10+529.50 （三）主点测设 　　1、架仪 JDi ，后视 JDi-1 ，量取 TH ，得 ZH 点；后视 JDi+1 ，量取 TH ，得 HZ 点；在分角线方向量取 EH ，得 QZ 点。 　　2、分别在 ZH 、HZ 点架仪，后视 JDi 方向，量取 x0 ，再在此方向垂直方向上量取 y0 ，得 HY 和 YH 点。 三、带有缓和曲线的圆曲线详细测设 　　1、切线支距法 (tangent off-set method) 　　（1）当点位于缓和曲线上，有： 　　 　　（2）当点位于圆曲线上，有： 　　 　　其中， ， 为点到坐标原点的曲线长。 　　2、偏角法 (method of deflection angle) （整桩距、短弦偏角法） 　　（1）当点位于缓和曲线上，有： 　　； 　　距离：用曲线长 l 来代替弦长。放样出第 1 点后，放样第 2 点时，用偏角和距离 l 交会得到。 　　（2）当点位于圆曲线上 　　方法：架仪 HY ( 或 YH) ，后视 ZH( 或 HZ) ，拨角 b 0 ，即找到了切线方向，再按单圆曲线偏角法进行。 　　 　　此外还有极坐标法、弦线支距法、长弦偏角法。 § 9.4 路线纵断面测量 (route profile survey) 目的 ——测定线路中桩处的高程，绘制纵断面图 (profile) ，为线路设计提供基础资料。 工作步骤 ——“先基平 (principal leveling) 后中平 (profile leveling) ” 一、基平测量 (principal leveling) 　　1、水准点 (bench mark) 的设置。 　　（1）位置：埋设在距中线 50-100m ，且不易破坏之处。 　　（2）设置密度： 　　相隔 0.5km-1km ——山区　　　　相隔 1km-2km ——平原区 　　每隔 5km 、路线起终点、重要工程处，设永久性水准点。 　　2、基平测量的方法 　　（1）路线——附合水准路线。 　　（2）仪器 　　水准仪——不低于 DS3 精度 　　全站仪——竖直角观测精度不大于 ，标称精度不低于（ 5+5 × 10 -6 D ） mm 　　（3）测量要求 　　水准测量——一般按三、四等水准测量规范进行。如：要进行往返测，闭合差不超过 mm 　　三角高程测量——一般按全站仪电磁波三角高程测量（四等）规范进行。 二、中平测量 (profile leveling) 　　1、定义： 　　在基平测量后提供的水准点高程的基础上，测定各个中桩的高程。 　　2、方法： 　　（1）水准仪法 　　从一个水准点出发，按普通水准测量的要求，用“视线高法”测出该测段内所有中桩地面高程，最后附合到另一个水准点上。 　　高差闭合差的限差为： 　　高速公路、一级公路： 　　（mm）； 二级及以下公路： 　　(mm)。 　　（2）全站仪法 　　先在 BM1 上测定各转点 TP1 、 TP2 的高程，再在 TP1 、 TP2 上测定各桩点的高程。其原理即为三角高程测量原理。 三、纵断面图的绘制 　　以横坐标为里程，纵坐标为高程。（详见《道路工程制图》课程） § 9.5 路线横断面测量 (route across-profile survey) 目的 ——测定线路各中桩处垂直于中线方向上的地面起伏情况，绘制横断面图，为线路设计提供基础资料。 方法 ——先确定横断面方向，再测定变坡点间的平距及高差。 一、横断面方向的确定 　　1、直线段——采用普通方向架。 　　2、圆曲线段——采用求心方向架。 　　3、缓和曲线段——该点的法线方向。 　　选取缓和曲线上的一点 N ——计算偏角值 δ1 ——后视 N 点，拨角 90°±δ1 。 　　 　　 　　θ12 为 P1 至 P2 点的方位角，可由 P1 、 P2 点的切线支距法坐标求得。 二、横断面的测量方法 （一）要求： 　　按前进方向分成左右侧，分别测量横断面方向上各变坡点至中桩的平距及高差。平距及高差的精度要求一般为 0.1m 。 （二）方法分类： 　　1、花杆皮尺法 　　适用于：山区低等级公路。精度低。 　　2、水准仪法 　　适用于：地形简单地区，精度高。 　　水准仪测高差、皮尺丈量平距。 　　3、经纬仪视距法 　　适用于：地形复杂地区。精度较高。 　　4、全站仪法 　　适用于：地形复杂地区，精度高。 　　用全站仪的斜距测量模式，即可自动显示出平距和高差。 三、横断面图的绘制 　　绘图时一般先将中桩标在图中央，再分左右侧按平距为横轴，高差为纵轴，展出各个变坡点。绘出的横断面图。 § 9.6 全站仪中线测设及断面测量简介 一、基本原理 　　中线测设：计算中桩坐标——全站仪点位放样（极坐标法） 　　纵断面测量：全站仪测量点的高程（电磁波三角高程测量） 　　横断面测量：确定横断面点位——全站仪测量点的高程（电磁波三角高程测量） 二、全站仪点的放样功能 　　1、点位放样原理 　　（1）先在放样点的大致位置立棱镜。 　　（2）对其进行观测， 测出当前棱镜位置的坐标。 　　（3）将当前坐标与放样点的坐标相比较，计算出其差值。距离差值 dD 和角度差 dHR 或纵向差值ΔX 和横向差值ΔY 。 　　（4）根据显示的 dD、dHR 或ΔX 、ΔY ，逐渐找到放样点的位置。 　　2、TOPCON全站仪放样点位的方法 　　具体操作，详见《测量课间实习指导书》。 三、中桩测设的基本程序 　　1、测定线路交点（JD）的（线路统一）坐标 　　（1）图上定出交点。 　　（2）根据沿线布设的（导线）控制点，用全站仪“点的放样”功能，实地测设出交点。 　　（3）根据实地情况进行交点位置的调整。 　　（4）根据沿线布设的（导线）控制点，用全站仪“坐标测量”功能测量出交点（ JD ）的（线路统一）坐标。 　　若测出了交点的两条直线上的 4 个点坐标，可按数学方法计算出交点坐标。 　　2、中桩（线路统一）坐标的计算 　　（1）直线段中桩 　　由交点坐标和桩号里程，按“坐标正算”公式，可计算出各中桩的坐标。 　　（2）曲线段中桩 　　1）计算出曲线上各中桩在切线支距法坐标系中的坐标。 　　2）根据“坐标平移与旋转”公式，将切线支距法坐标转换成线路统一坐标。 　　 　　3、中桩的实地放样 　　架全站仪在（导线）控制点或交点上，利用全站仪“点位放样”功能，放样出各中桩。 四、中桩高程测量（纵断面测量） 　　中桩高程测量是在中桩放样的同时进行的。在中桩位置立棱镜，输入仪器高和棱镜高，即可利用全站仪“三维坐标测量”功能，在（导线）控制点上，测出中桩处的地面高程。 五、横断面测量 　　横断面测量也可在中桩测设、纵断面测量的同时进行。关键在于如何将棱镜立在中桩的横断面方向上。其方法之一是： 　　1、大致横断面方向上的某变坡点 F' 处立棱镜，测出点 F' 的平面坐标。 　　2 、根据测站点 B 及点 F' 的坐标，计算出方位角αBF ，将其与方位角 αBA 相减，得角∠FBA 。 　　3、据中桩 A 处的切线角 φA 及切线支距法的 x 轴的坐标方位角，可得 A 处切线的方位角，进而得到 A 处法线方向的坐标方位角 αAF 。 　　4、由 αAF 和 αAB 可得角∠ BAF 。 　　5、根据角∠FBA 、∠BAF 和边长 DAB ，可计算出 DBF 。