線路施工測(cè)量畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 線路施工測(cè)量系 部: 測(cè)繪工程系 專業(yè)名稱: 工程測(cè)量專業(yè) 指導(dǎo)教師: 指導(dǎo)教師: 姓 名: 學(xué) 號(hào): 二0一三 年 六 月畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文）評(píng) 定 表姓名宋園京學(xué)號(hào)201008016054存檔號(hào)1381013054系別測(cè)繪工程系專業(yè)工程測(cè)量技術(shù)班 級(jí)81013畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)題目）線路施工測(cè)量指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：簽名： 年 月 日答辯委員會(huì)意見：簽名： 年 月 日 備注：石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué) 生姓 名宋園京學(xué) 號(hào)201008016054班級(jí)81013指導(dǎo)教師姓 名陳敬周職 稱講師系部測(cè)繪工程系陳冉麗講師畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目線路施

2、工測(cè)量畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：1. 李孟山,工程測(cè)量.西安：西安地圖出版社，2004:1421612. 李孟山,張文彥,工程測(cè)量概論.西安：西安地圖出版社，20043.工程測(cè)量實(shí)用程序說明。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日本人慎重承諾和聲明：我承諾在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）活動(dòng)中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中未剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，未篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。摘 要工測(cè)量是工程師的眼睛，貫穿于整個(gè)工程建設(shè)的始終。從控制、路線、路基施工、橋涵等線路中線的放樣、橋梁的施工，測(cè)量都起到了舉足輕重的作用。本設(shè)計(jì)主要講述了圓曲線、緩和曲線的測(cè)設(shè)

3、，對(duì)緩和曲線的切線角、主店元素的計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)介紹。其中還講述了坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用，并且對(duì)逐樁坐標(biāo)計(jì)算的步驟也做了詳細(xì)的說明。介紹了圓曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)及詳細(xì)測(cè)設(shè)。由于個(gè)人能力有限，本設(shè)計(jì)難免有不足之處，希望老師多提寶貴意見和建議。關(guān)鍵詞：圓曲線 ;緩和曲線;坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;逐樁坐標(biāo) 目 錄第一章 圓曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)11.1內(nèi)容摘要11.2圓曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)11.3主點(diǎn)里程的計(jì)算11.4主點(diǎn)的測(cè)設(shè)21.5圓曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)3第二章 緩和曲線的測(cè)設(shè)62.1緩和曲線的切線角公式62.2緩和曲線主點(diǎn)元素的計(jì)算及測(cè)設(shè)72.3圓曲線加緩和曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)9第三章 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用11第四章 逐樁坐標(biāo)計(jì)算步驟144.1已知條件144.

4、2逐樁坐標(biāo)計(jì)算步驟144.3轉(zhuǎn)軸法計(jì)算中線點(diǎn)位坐標(biāo)19參考文獻(xiàn)25致 謝26第一章 圓曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)1.1內(nèi)容摘要1.2圓曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)設(shè)交點(diǎn)JD的轉(zhuǎn)角為，圓曲線半徑為R，則圓曲線的測(cè)設(shè)元素可按下列公式計(jì)算：圖1-1 1.3主點(diǎn)里程的計(jì)算【算例】圖1-1 1.4主點(diǎn)的測(cè)設(shè)測(cè)設(shè)曲線的起點(diǎn)（ZY）與終點(diǎn)（YZ）圖1-2 1.5圓曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)1.圓曲線測(cè)設(shè)的基本要求2.圓曲線詳細(xì)測(cè)設(shè)的方法主點(diǎn)名稱 樁 號(hào) 各樁至ZY或YZ的曲線長(zhǎng)XY各點(diǎn)間弦長(zhǎng)ZYK8+720.560.00 0000.009.437309.449.380.899.9874019.4418.953.733.87QZK8+743.8723

5、.3122.475.346.1375017.1816.842.929.987607.187.160.517.17YZK8+767.180.00 00第二章 緩和曲線的測(cè)設(shè)為了行車更安全、舒適，常要求在曲線和直線之間設(shè)置一段半徑由無窮大逐漸變化到圓曲線半徑的曲線，這種曲線我們稱之為緩和曲線。國(guó)內(nèi)外目前基本采用回旋曲線的一部分作為緩和曲線。對(duì)于某一緩和曲線我們已知的數(shù)據(jù)有1)路線的轉(zhuǎn)角2)根據(jù)公路的等級(jí)和地形狀況確定的圓曲線半徑R；3)緩和曲線的長(zhǎng)度，可根據(jù)公路的等級(jí)和地形情況依下表查得；4)曲線加樁的整樁間距和交點(diǎn)JD的里程。2.1緩和曲線的切線角公式緩和曲線上任意一點(diǎn)P的切線與曲線起點(diǎn)ZH的切

6、線所組成的夾角為，稱為緩和曲線的切線角。緩和曲線切線角實(shí)際上等于曲線起點(diǎn)ZH至曲線上任一點(diǎn)P之間的弧長(zhǎng)所對(duì)圓心角。如下圖所示。在P點(diǎn)取一微分弧dl，它所對(duì)應(yīng)的圓心角為d，則：積分得：當(dāng)l=lh時(shí)，緩和曲線全長(zhǎng)所對(duì)的切線角稱為緩和曲線角，以h表示。圖2-1 以緩和曲線起點(diǎn)ZH為原點(diǎn)，以過該點(diǎn)的切線為x軸，垂直于切線的方向?yàn)閥軸。則任一點(diǎn)P的坐標(biāo)為:稱為緩和曲線的參數(shù)方程當(dāng)l=lh時(shí)，即得緩和曲線的終點(diǎn)坐標(biāo)值：2.2緩和曲線主點(diǎn)元素的計(jì)算及測(cè)設(shè)圓曲線的內(nèi)移和切線的增長(zhǎng)在圓曲線和直線之間增設(shè)緩和曲線后，整個(gè)曲線發(fā)生了變化，為了保證緩和曲線和直線相切，圓曲線應(yīng)均勻地向圓心方向內(nèi)移一段距離p，稱為圓曲線

7、內(nèi)移值。同時(shí)切線也應(yīng)相應(yīng)地增長(zhǎng)q，稱為切線的增長(zhǎng)值。在公路建設(shè)中，一般采用圓心不動(dòng)，圓曲線半徑減少p值的方法，即使減小后的半徑等于所選定的圓曲線半徑，也 就是插入緩和曲線前的半徑為R+p，插入緩和曲線后的圓曲線半徑為R。增加的緩和曲線的一半弧長(zhǎng)位于直線段內(nèi)，另一半則位于圓曲線段內(nèi)。圓曲線內(nèi)移值p為： 圖2-2切線的增長(zhǎng)值q為：緩和曲線主點(diǎn)元素以及里程的推算緩和曲線主元素的計(jì)算：切線長(zhǎng)：主曲線（圓曲線部分）長(zhǎng)：曲線全長(zhǎng)：外矢距：切曲差：緩和曲線主點(diǎn)里程的計(jì)算直緩點(diǎn)ZH里程：ZH里程=交點(diǎn)JD里程-切線長(zhǎng)Th 緩圓點(diǎn)HY里程：HY里程=直緩點(diǎn)ZH里程+緩和曲線長(zhǎng)h 曲中點(diǎn)QZ里程：QZ里程=緩圓點(diǎn)

8、HY里程+主曲線長(zhǎng)Ly/2 圓緩點(diǎn)YH里程：YH里程=曲中點(diǎn)QZ里程+主曲線長(zhǎng)Ly/2緩直點(diǎn)HZ里程：HZ里程=圓緩點(diǎn)YH里程+緩和曲線長(zhǎng)h 為了檢查計(jì)算的正確性，可用可用下式計(jì)算HZ里程： HZ里程=JD里程+切線長(zhǎng)Th-切曲差Dh 【算例】已知R=500m,l0=6Om,=28°3620，ZH點(diǎn)里程為33+424.67,求綜合要素及主點(diǎn)的里程。1）綜合要素計(jì)算，根據(jù)式上式，計(jì)算得：T=157.56mL=309.64mE0=16.31mq=2T-L=5.47m2）主點(diǎn)里程計(jì)算已知：ZH點(diǎn)里程為33+424.67，則有：（核）主點(diǎn)測(cè)設(shè)步驟（以例題說明）a.經(jīng)緯儀安置在直緩點(diǎn)ZH上，瞄

9、準(zhǔn)JD方向，沿視線方向量取切線長(zhǎng)Th=157.58米，即得直緩點(diǎn)JD。b.將儀器置于交點(diǎn)上，以ZH點(diǎn)為后視方向，撥角(180º-)/2，即分角線方向，沿此方向量取外矢距E0=16.31m米，即得曲中點(diǎn)QZ，樁號(hào)K33+579.49c.）再將經(jīng)緯儀瞄準(zhǔn)緩直點(diǎn)HZ方向，沿視線方向量取切線長(zhǎng)T=157.56m米，即得緩直點(diǎn)HZ，樁號(hào)K33+734.31d.以ZH點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以ZH-JD為切線方向建立直角坐標(biāo)系的x軸，垂直方向?yàn)閥軸，用切線支距法量取Xh， Yh得緩圓點(diǎn)HY, 樁號(hào)為K33+484.67e.同理，以HZ點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以HZ-JD為切線方向建立直角坐標(biāo)系的x軸，垂直方向?yàn)閥軸

10、，用切線支距法量取Xh，Yh得圓緩點(diǎn)YH, 樁號(hào)K33+674.31f.在測(cè)設(shè)出的各主點(diǎn)上釘木樁，并釘一小釘作為標(biāo)心。2.3圓曲線加緩和曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)(1)切線支距法測(cè)設(shè)圓曲線加緩和曲線切線支距法測(cè)設(shè)圓曲線加緩和曲線的實(shí)質(zhì)是直角坐標(biāo)法測(cè)設(shè)點(diǎn)位。1)計(jì)算公式在緩和曲線部分，用公式（10-7）計(jì)算測(cè)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)：圖2-3在圓曲線部分，由圖10-16知:式中l(wèi)i為曲線點(diǎn)i的曲線長(zhǎng)。2)測(cè)設(shè)方法與切線支距法測(cè)設(shè)圓曲線的方法相同。支距法的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，誤差不積累；缺點(diǎn)是不能發(fā)現(xiàn)中間點(diǎn)的測(cè)量錯(cuò)誤。故適用于平坦地區(qū)，而不適用于山區(qū)。第三章 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的應(yīng)用在公路施工測(cè)量中經(jīng)常會(huì)遇到大橋位于直線段上，并且橋梁中

11、心線與橋墩臺(tái)中心線夾角為90º的情況。在施工放樣的過程中，測(cè)量員經(jīng)常需要花費(fèi)大量的時(shí)間作重復(fù)計(jì)算，才能算出點(diǎn)位的坐標(biāo)。如承臺(tái)邊線，墩臺(tái)帽邊緣線，支座線，梁板外邊緣線，護(hù)欄線及護(hù)筒和模板檢測(cè)等。尤其是在檢測(cè)模板時(shí)，測(cè)量員需花費(fèi)大量時(shí)間，用來計(jì)算和整理資料。通過簡(jiǎn)單的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，不需進(jìn)行繁瑣的計(jì)算直接通過點(diǎn)位的樁號(hào)和橫向尺寸來確定該點(diǎn)的平面位置。這將很大程度上減輕了測(cè)量員的工作負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，起到事半功倍的效果。已知條件：在國(guó)家坐標(biāo)系中ZH點(diǎn)、P點(diǎn)坐標(biāo)分別為ZH（Xzh ,Yzh）P（XP ,YP） 圖3-1 在施工獨(dú)立坐標(biāo)系中ZH（Xzh ,Yzh）,P（Xp ,Yp）圖3-2 如

12、何確定P點(diǎn)坐標(biāo)圖3-3 將上式代入下面公式，得到P點(diǎn)在施工獨(dú)立坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。圖3-4 第四章 逐樁坐標(biāo)計(jì)算步驟高等級(jí)公路、鐵路的測(cè)設(shè)通常要用全站儀測(cè)設(shè)中線，利用全站儀測(cè)設(shè)中線就必須知道線路中線的點(diǎn)位坐標(biāo)。下面就有關(guān)計(jì)算原理進(jìn)行說明4.1已知條件設(shè)計(jì)文件所給已知條件：交點(diǎn)坐標(biāo)及里程、曲線半徑、緩和曲線長(zhǎng)、轉(zhuǎn)向角地面上的已知條件：導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)及高程、導(dǎo)線控制點(diǎn)的實(shí)地位置。4.2逐樁坐標(biāo)計(jì)算步驟（一）由轉(zhuǎn)向角、半徑、緩和曲線長(zhǎng)利用公式 計(jì)算曲線要素（二）由交點(diǎn)里程、切線長(zhǎng)T 和曲線長(zhǎng)L計(jì)算曲線主點(diǎn)里程（三）ZH點(diǎn)和HZ點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算如圖圖4-1 （1）ZH點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算由的坐標(biāo)反算的坐標(biāo)方位角；計(jì)算ZH點(diǎn)坐

13、標(biāo)：（2）HZ點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算由的坐標(biāo)反算的坐標(biāo)方位角；計(jì)算ZH點(diǎn)坐標(biāo)（四）逐樁坐標(biāo)計(jì)算方法對(duì)于線路逐樁坐標(biāo)計(jì)算常用的方法主要有構(gòu)造導(dǎo)線法和轉(zhuǎn)軸計(jì)算法。1.構(gòu)造導(dǎo)線法（1）計(jì)算點(diǎn)P在ZHHY上如圖利用公式計(jì)算P點(diǎn)在ZHxy坐標(biāo)系下的坐標(biāo)圖4-2 計(jì)算ZH到P點(diǎn)的間距d及與ZHJD間的夾角求ZHP的坐標(biāo)方位角=曲線右偏時(shí)取“+”；曲線左偏時(shí)取“-”；求P點(diǎn)坐標(biāo)(2) 計(jì)算點(diǎn)P在HYYH圓曲線上解法一：如圖圖4-3 利用公式計(jì)算P點(diǎn)在ZHxy坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算ZH到P點(diǎn)的間距d及與ZHJD間的夾角求ZHP的坐標(biāo)方位角=曲線右偏時(shí)取“+”；曲線左偏時(shí)取“-”；求P點(diǎn)坐標(biāo)解法二：由HY點(diǎn)推算P點(diǎn)坐標(biāo)如圖圖4

14、-4 求HY點(diǎn)切線方位角求HY到P點(diǎn)的間距d及弦切角求HY到P點(diǎn)的方位角求P點(diǎn)坐標(biāo)（3）P點(diǎn)在YHHZ緩和曲線上如圖 圖4-5 求P點(diǎn)在坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算HZ到P點(diǎn)的間距d及與HZJD間的夾角求HZP的坐標(biāo)方位角=曲線右偏時(shí)取“-”；曲線左偏時(shí)取“+”；求P點(diǎn)坐標(biāo)4.3轉(zhuǎn)軸法計(jì)算中線點(diǎn)位坐標(biāo)（1）計(jì)算點(diǎn)P在ZHHY緩和曲線上如圖圖4-6 計(jì)算P點(diǎn)在ZHxy坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算P點(diǎn)在線路坐標(biāo)下坐標(biāo)曲線右偏時(shí)K=1；曲線左偏時(shí)K=-1。（2）P點(diǎn)在HYYH圓曲線上利用公式計(jì)算P點(diǎn)在ZHxy坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算P點(diǎn)在線路坐標(biāo)下坐標(biāo)曲線右偏時(shí)K=1；曲線左偏時(shí)K=-1。（3）P點(diǎn)在YHHZ緩和曲線上如圖圖

15、4-7 求P點(diǎn)在坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算P點(diǎn)在線路坐標(biāo)下坐標(biāo)曲線右偏時(shí)K=-1；曲線左偏時(shí)K=1。例：某高速公路線路設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：直線、曲線及轉(zhuǎn)角表交點(diǎn)號(hào)交點(diǎn)樁號(hào)交點(diǎn)坐標(biāo)偏角º 曲線要素?cái)?shù)值（米）方位角º RloTLX坐標(biāo)Y坐標(biāo)5K21+137.0311387.9043359.65438 47 01(左偏)28003201146.1052215.32571 26 356K23+596.5092195.0965764.14526 08 51（右偏）48005501390.2562740.52797 35 267K25+698.2381912.1937887.09215 33 36（

16、左偏）55000751.4561493.663求主點(diǎn)里程？求K22+220、K22+800、K24+900點(diǎn)坐標(biāo)解：求主點(diǎn)里程ZH點(diǎn)里程=里程T=23596.509-1390.256=K22+206.253HY點(diǎn)里程=ZH點(diǎn)里程+=22206.253+550=K22+756.253YH點(diǎn)里程= ZH點(diǎn)里程+L-=22206.253+2740.527-550=K24+396.780HZ點(diǎn)里程= ZH點(diǎn)里程+L=22206.253+2740.527=K24+946.780 2、求ZH點(diǎn)、HZ點(diǎn)坐標(biāo)（1）求ZH點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)（2）求、HZ點(diǎn)坐標(biāo)（3）求K22+220點(diǎn)坐標(biāo)求K22+220點(diǎn)在ZH-xy坐標(biāo)

17、系下坐標(biāo)計(jì)算K22+220點(diǎn)在線路坐標(biāo)下坐標(biāo)，K=1+13.747cos+0.00016sin=1756.818計(jì)算K22+800點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算K22+800點(diǎn)在ZHxy坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算K22+800點(diǎn)在線路坐標(biāo)下坐標(biāo)K=1 則+13.747cos+0.00016sin=1756.818=計(jì)算K24+900點(diǎn)坐標(biāo)K24+900點(diǎn)在緩和曲線上求K24+900點(diǎn)在坐標(biāo)系下的坐標(biāo)計(jì)算24+900點(diǎn)在線路坐標(biāo)下坐標(biāo)K=-1 則=2017.626=7142.219參考文獻(xiàn)1. 李孟山,工程測(cè)量.西安：西安地圖出版社，2004:1421612. 李孟山,張文彥,工程測(cè)量概論.西安：西安地圖出版社，20043.工程測(cè)量實(shí)用程序說明。致 謝經(jīng)過半月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我