道路勘測第七章定線

1、道路勘測第七章定線第一頁，共119頁。2.定線方法：紙上定線和直接定線（1）紙上定線：適用于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高或地形、地物復(fù)雜的路線。定線過程是先在大比例尺地形圖上室內(nèi)定線，然后把紙上路線敷設(shè)到地面上。 （2）直接定線：適用于標(biāo)準(zhǔn)較低或地形、地物簡單的路線。是在現(xiàn)場直接定出路線中線的過程。第二頁，共119頁。第一節(jié) 紙上定線一、紙上定線的工作步驟紙上定線：在大比例尺（一般以1：10001：2000為宜）地形圖上確定道路中線的位置的過程。（一）平原、微丘區(qū)定錢步驟 1定導(dǎo)向點 在選線布局確定的控制點之間，根據(jù)路線布設(shè)要點，通過分析比較可穿越、應(yīng)趨就和該繞避的點和活動范圍，建立一些中間導(dǎo)向點。第三頁，共1

2、19頁。2試定路線導(dǎo)線參照導(dǎo)向點，試穿出一系列直線、交匯出交點，作為初定的路線導(dǎo)線。3初定平曲線讀取交點坐標(biāo)計算或直接量測轉(zhuǎn)角和交點間距，初定圓曲線半徑和緩和曲線長度，計算曲線要素。4定線檢查技術(shù)指標(biāo)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；平曲線線位是否合適。不滿足則調(diào)整交點位置或圓曲線半徑或緩和曲線長度，直至滿足為止。第四頁，共119頁。（二）山嶺、重丘區(qū)定線步驟1.定導(dǎo)向線（1）分析地形，找出各種可能的走法。第五頁，共119頁。B第六頁，共119頁。（2）求平距a，定坡度線。第七頁，共119頁。（3）確定中間控制點，分段調(diào)整縱坡，定導(dǎo)向線。第八頁，共119頁。（4） 平面試線：穿直線：按照“照顧多數(shù)，保證重點”

3、的原則綜合考慮平面線形設(shè)計的要求，穿線交點，初定路線導(dǎo)線（初定出交點）。敷設(shè)曲線：按路中線計劃通過部位選取且注明各彎道的圓曲線半徑，緩和曲線長度等。第九頁，共119頁。第十頁，共119頁。2.修正導(dǎo)向線（1）點繪縱斷面草圖。根據(jù)平面試線確定的道路平面位置，按地形變化特征點量出或讀取樁號及地面標(biāo)高，點繪縱斷面的地面線，參考地面線和前面分段安排的縱坡設(shè)計的理想縱坡，量出或讀取各樁的概略設(shè)計標(biāo)高。第十一頁，共119頁。（2）定修正導(dǎo)向線。目的是用縱斷面修正平面，避免縱向大填大挖。根據(jù)縱斷面設(shè)計的填挖情況，對縱斷面地面高程進(jìn)行修正（挖方過大，降低地面高程；填方大，升高地面高程）。這樣，通過對平面上的部

4、分對應(yīng)路段進(jìn)行平面線位調(diào)整，便得到一條具有理想縱坡、中線上不填不挖得折線，稱為修正導(dǎo)向線。第十二頁，共119頁。第十三頁，共119頁。第十四頁，共119頁。（3）定二次修正導(dǎo)向線。目的是用橫斷面最佳位置修正平面，避免橫向填挖過大。對修正導(dǎo)向線各點繪制橫斷面圖，用路基模板逐點找出最經(jīng)濟(jì)或起控制作用的最佳中線位置及其可移動范圍，如圖7-3中的、。根據(jù)最佳位置的性質(zhì)分別用不同符號點回到平面圖上，這些點的連線是具有理想縱坡、橫向位置最佳的折線，稱為二次修正導(dǎo)向線（小比例尺地形圖上顯示不出最佳位置時可不做）。第十五頁，共119頁。3.定線定線必須按照二次修正導(dǎo)向線上各特征點的性質(zhì)和可活動范圍，經(jīng)過反復(fù)試

5、線才能定出滿足標(biāo)準(zhǔn)、平縱線形都較合理的中線，最終定出交點位置（一般由交點坐標(biāo)控制）。紙上定線的具體操作一般有直線型定線方法和曲線型定線方法第十六頁，共119頁。二、直線型定線方法直線型定線方法是根據(jù)控制點或?qū)蚓€和相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，試穿出一系列與地形相適應(yīng)的直線作為基本線形單元，然后在兩直線轉(zhuǎn)折處用曲線予以連接的定線方法。一般適用于平原、微丘地形。（一）路線標(biāo)定為標(biāo)定路線需根據(jù)選定的圓曲線半徑及緩和曲線計算平曲線要素、曲線主點樁等。若需要計算逐樁坐標(biāo)時，則應(yīng)采集各交點的坐標(biāo)。通常交點坐標(biāo)的采集方法有兩種：第十七頁，共119頁。1.直接采集法在繪有網(wǎng)格的地形圖上直接讀取各交點坐標(biāo)。適用于交點前后直

6、線方向和位置限制不嚴(yán)的情況。2.定前后直線間接推算交點坐標(biāo)在相鄰兩條邊各取2個點坐標(biāo)，再用相鄰直線相交的解析法計算交點坐標(biāo)。適用于交點前后直線方向和位置限制較嚴(yán)的情況。第十八頁，共119頁。已知交點前直線上兩點：（x1，y1）和（x2，y2），交點后直線上兩點：（x3，y3）和（x4，y4），則交點坐標(biāo)（x,y）為：第十九頁，共119頁。（二）曲線設(shè)置根據(jù)定出的直線和交點確定圓曲線半徑和緩和曲線長。一般經(jīng)過試算和反算的辦法確定。1.單交點法（1）根據(jù)切線長T反算半徑R測算轉(zhuǎn)角和控制切線長T，根據(jù)緩和曲線的要求試定Ls計算半徑R。第二十頁，共119頁。（2）已知外距E反算半徑R根據(jù)轉(zhuǎn)角、控制外距

7、E和試定的Ls計算半徑R第二十一頁，共119頁。2.雙交點曲線雙交點曲線實際上是虛交點曲線的特例。雙交點適用于轉(zhuǎn)角較大、交點過遠(yuǎn)或交點處難以安置儀器的情況，直接定線常采用這種曲線。而紙上定線一般采用較少，只有當(dāng)設(shè)置回頭曲線或因交點過遠(yuǎn)和難以安置儀器而使實地放線困難時方采用。已知基線長AB，轉(zhuǎn)交A和B，試定的LS，計算半徑R第二十二頁，共119頁。第二十三頁，共119頁。（1）虛交點計算公式（2）雙交點計算公式：第二十四頁，共119頁。3.復(fù)曲線（兩圓曲線直接銜接）如圖，曲線兩端緩和曲線Ls1和Ls2，為使兩圓曲線在公切點GQ直接銜接，則內(nèi)移值p1=p2=p，則第二十五頁，共119頁。若R1R2

8、，一般應(yīng)先選定Ls2和R2，則按下式計算R1和Ls1第二十六頁，共119頁。4.回頭曲線回頭曲線的圓曲線半徑R和緩和曲線Ls一般為已知，可參照雙交點設(shè)置回頭曲線。則基線長AB為求得AB后，平行移動T1或T2或二者同時移動保持A和B不變，使JD1A和JD1B間的距離等于AB，則回頭曲線位置確定。第二十七頁，共119頁。（三）坐標(biāo)計算1.路線轉(zhuǎn)角、交點間距、曲線要素及主點樁計算 設(shè)起點坐標(biāo)為JD0（X0，Y0），第i個交點坐標(biāo)為（Xi，Yi），i=1，2，n，則坐標(biāo)增量：交點間距：象限角：第二十八頁，共119頁。計算方位角A：轉(zhuǎn)角如果i0，路線為右偏；如果i0，路線為左偏。第二十九頁，共119頁。

9、2.直線上中樁坐標(biāo)計算 如圖7-6，設(shè)交點坐標(biāo)為JD（XJ，YJ），交點相鄰直線的方位角分別為A1和A2，則ZH（或ZY）點坐標(biāo)：HZ（或YZ）點坐標(biāo)：第三十頁，共119頁。設(shè)直線上加樁里程為L，ZH、HZ表示曲線起、終點里程，則前直線上任一點坐標(biāo)（LZH）：后直線上任一點坐標(biāo)（LHZ）：第三十一頁，共119頁。3.單曲線內(nèi)中樁坐標(biāo)計算1）不設(shè)緩和曲線的單曲線圓曲線起、終點坐標(biāo)分別為ZY（Xzy，Yzy）、YZ（Xyz，Yyz）則圓曲線上坐標(biāo)為：第三十二頁，共119頁。2）設(shè)緩和曲線的單曲線緩和曲線上任一點的切線橫距（1）第一緩和曲線（ZHHY）任一點坐標(biāo)第三十三頁，共119頁。（2）圓曲線內(nèi)

10、任一點坐標(biāo)由HYYH時由YHHY時第三十四頁，共119頁。（3）第二緩和曲線（HZYH）內(nèi)任一點坐標(biāo)第三十五頁，共119頁。單曲線內(nèi)中樁坐標(biāo)公式推導(dǎo)帶緩和曲線計算圖示ZHHZPP第三十六頁，共119頁。ZYYZ不帶緩和曲線計算圖示第三十七頁，共119頁。不設(shè)緩和曲線的單曲線設(shè)ZY（XZY,YZY），圓曲線上任一點Q（X,Y），弦切角為該弦方位角為該弦長為式中：公路轉(zhuǎn)向系數(shù)，右偏=1，左偏=-1。第三十八頁，共119頁。則：第三十九頁，共119頁。設(shè)緩和曲線的單曲線1. 以第一緩和曲線（ZHHY）任意點坐標(biāo)計算緩和曲線上任一點P的弦偏角為該點的切線方向與JD方向的交角為因此：第四十頁，共119頁

11、。該點的切線橫距為則該弦線長為該弦線方位角為式中：公路轉(zhuǎn)向系數(shù)，右偏=1，左偏=-1。第四十一頁，共119頁。則緩和曲線上任一點P的坐標(biāo)為第四十二頁，共119頁。2.圓曲線內(nèi)任意點Q的坐標(biāo)（1）由HYYH時弦長方位角為則該點坐標(biāo)為第四十三頁，共119頁。（2）由YHHY時弦長方位角為則該點坐標(biāo)為第四十四頁，共119頁。3.第二緩和曲線（HZYH）內(nèi)任意點坐標(biāo)緩和曲線上任一點P的弦偏角為該點的切線方向與JD方向的交角為因此：第四十五頁，共119頁。則該弦線長為該弦線方位角為則緩和曲線上任一點P的坐標(biāo)為第四十六頁，共119頁。4.復(fù)曲線坐標(biāo)計算（卵形曲線）復(fù)曲線中間有設(shè)緩和曲線和不設(shè)緩和曲線兩種情

12、況，設(shè)緩和曲線時即構(gòu)成卵形曲線。它是指兩個同向圓曲線由一段緩和曲線連接起來構(gòu)成的復(fù)曲線。第四十七頁，共119頁。設(shè)計方法：切線長度控制曲線半徑法（直線型定線）由圓曲線位置控制設(shè)計法（曲線型定線） 由切線長度控制設(shè)計時，可按兩同向曲線不設(shè)緩和曲線在公切點處直接相接的思想進(jìn)行設(shè)計（公切線即為兩交點的連線）。兩曲線應(yīng)滿足第四十八頁，共119頁。M第四十九頁，共119頁。1）復(fù)曲線中間緩和曲線LF上任一點坐標(biāo) 復(fù)曲線中間有緩和曲線，該緩和曲線仍然采用回旋線，但它的曲率不是從零開始，而是截取曲率為1/R11/R2的一段作為緩和曲線。 如圖，緩和曲線AB的長度為LF，A、B點的曲率半徑分別為R1、R2，M

13、為緩和曲線AB上曲率為零的點，AB段內(nèi)任意點的坐標(biāo)從M點推算。第五十頁，共119頁?；匦€參數(shù)：必須檢查參數(shù)A是否在規(guī)定范圍R2/2AR2時：回旋線起點M位于YH1后方。 YH1切線方位角：由YH1坐標(biāo)推算M坐標(biāo)：YH1的坐標(biāo)由（7-14）計算得到M點切線方位角： 第五十三頁，共119頁。M點坐標(biāo)：式中：x,y中間緩和曲線R1處切線支距值； 中間緩和曲線R1處弦角，l1 曲率半徑為R1處的緩和曲線長度， 第五十四頁，共119頁。（2）當(dāng)R1R2時，用式（7-13）計算LF上任意點坐標(biāo)； 當(dāng)R1R2時，用式（7-16）計算。式中的l應(yīng)為中間緩和曲線上計算點至M點的曲線長， 相應(yīng)換成 。2）復(fù)曲線

14、內(nèi)LF段以外任意點坐標(biāo)按公式（7-12）（7-16）計算。第五十七頁，共119頁。三、曲線型定線方法 曲線型定線方法是根據(jù)導(dǎo)向線和地形條件及相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，先試定出合適的圓曲線單元，然后將這些圓曲線用適當(dāng)?shù)闹本€和緩和曲線連接的定線方法。當(dāng)相鄰圓曲線之間相距較遠(yuǎn)時，可插設(shè)適當(dāng)?shù)闹本€段。第五十八頁，共119頁。（一）定線步驟（1）參照導(dǎo)向線或控制點，徒手畫出線形順適、平緩并與地形相適應(yīng)的路線概略位置。（2）用直尺和不同半徑的圓曲線彎尺擬合徒手線位，形成一條由圓弧和直線組成的具有錯位的間斷線形。（3）在圓弧和直線上各采集兩點坐標(biāo)固定位置。通過試定或試算，用合適的緩和曲線將它們順滑連接，形成一條以曲線為

15、主的連續(xù)面線形。 第五十九頁，共119頁。（二）確定回旋線參數(shù)確定回旋線參數(shù)A值是采用曲線型定線法的關(guān)鍵。確定A值有回旋曲線尺法、回旋曲線表法、近似計算法、解析法。1.回旋曲線尺法第六十頁，共119頁。第六十一頁，共119頁。2.近似計算法回旋線參數(shù)A的近似計算公式為：第六十二頁，共119頁。S形曲線換算半徑卵形曲線換算半徑 計算出A值后，檢查是否滿足AAmin或R/3AR的要求；不滿足時可調(diào)整圓弧位置，重新計算A值，直到滿意為止。S形曲線是由兩條回旋線構(gòu)成的，為了計算簡便宜采用等參數(shù)A的回旋線；對于兩個不等參數(shù)的s形曲線計算比較復(fù)雜，一般很少使用D第六十三頁，共119頁。3.解析計算法1）直

16、線與圓曲線連接已知直線上兩點D1（xD1，yD1）和D2（xD2，yD2），圓曲線上兩點C1 （xC1，yC1）和C2（xC2，yC2）,圓曲線半徑為R。 要求設(shè)計緩和曲線LS連接圓曲線并與直線D1D2相切。第六十四頁，共119頁。第六十五頁，共119頁。（1）圓心坐標(biāo)M（xm，ym）C1C2兩點之間距離：第六十六頁，共119頁。（2）圓心到直線的距離D 直線D1D2斜率： 第六十七頁，共119頁。（3）回旋線參數(shù)A及長度Ls 圓曲線與直線之間的距離D即曲線內(nèi)移值p，即 p = D?；蛘撸河苫匦€的幾何關(guān)系得：可采用牛頓求根法解出LS,并計算參數(shù)A第六十八頁，共119頁。2）兩反向曲線連接（S

17、型）兩曲線間距D：GQq2q1p1p2第六十九頁，共119頁。建立方程：用牛頓求根法可解出A1，A2第七十頁，共119頁?；蛘撸旱谄呤豁?，共119頁。第七十二頁，共119頁。3）兩同向曲線連接（卵型） 建立方程：用牛頓求根 法可解出A。R1+p1-R2-p2q2-q1第七十三頁，共119頁。1）單曲線計算方法：由兩段緩和曲線把圓曲線與兩條直線連接起來。 （三） 坐標(biāo)計算第七十四頁，共119頁。（1）曲線主點坐標(biāo)計算： ZH、HZ點到圓心M的方位角： ZH、HZ點坐標(biāo)： 第七十五頁，共119頁。圓心M到HY、YH的方位角： HY、YH的坐標(biāo)： 第七十六頁，共119頁。（2）曲線主點里程樁號計算

18、： 平曲線長度 設(shè)前直線上點（x1,y1）的里程樁號為Lcz， HY=ZH+Ls1，HZ=ZH+L，YH=HZ-Ls2第七十七頁，共119頁。（2）曲線主點里程樁號計算： 平曲線長度 設(shè)前直線上點（x1,y1）的里程樁號為Lcz， HY=ZH+Ls1，HZ=ZH+L，YH=HZ-Ls2（3）曲線上任意點坐標(biāo)計算： （方法同前）第七十八頁，共119頁。習(xí)題：兩直線上分別有兩個點的坐標(biāo)為：D1(10203.65，,20328.62)、D2(10526.08,20665.11)和D3(10837.56,20733.76)、D4(11324.71,20692.14)。擬設(shè)計一個半徑為265m的圓曲線與

19、其連接，圓心坐標(biāo)為（10803.16,20472.29）。其中D1點樁號為K23+125.62。要求計算確定兩段緩和曲線長度并計算曲線主點里程樁號。第七十九頁，共119頁。M2(xm2,ym2)M1(xm1,ym1)NDm2）S型曲線計算方法 已知兩圓心坐標(biāo)為M1(xm1，ym1)，M2(xm2，ym2)，半徑R1，R2 （反向），計算確定緩和曲線長度Ls1、Ls2。 R2R1D3D2D1q2q1q1+q221NQ2Q1Qp2p1第八十頁，共119頁。(1)線形元素連接點坐標(biāo)計算第八十一頁，共119頁。公切點D2坐標(biāo)計算： D2點的坐標(biāo)： 圓心M1到公切點D2的方位角： ， LDLD2第八十二

20、頁，共119頁。公切點D2坐標(biāo)計算： D2點的坐標(biāo)： 圓心M1到公切點D2的方位角： 圓心M2到公切點D2的方位角： 第八十三頁，共119頁。可通過兩種方式解決：設(shè)定D2為公切點， 移動M2的位置； 調(diào)整Ls2的參數(shù)A2。移動圓心M2的位置時： 如果回旋線參數(shù)A計算不準(zhǔn)確，則由M1和M2計算出的D2坐標(biāo)不相等，即D2不是公切點。緩和曲線與圓連接點D1、D3的坐標(biāo)計算： （公式同前） （2）主點里程樁號計算： （方法同前）（3）曲線上任意點坐標(biāo)計算： （方法同前）第八十四頁，共119頁。3）卵型曲線計算方法 已知兩圓心坐標(biāo)為M1(xm1，ym1)，M2(xm2，ym2)，半徑R1，R2 （同向）

21、，計算確定緩和曲線長度Ls1、Ls2。 第八十五頁，共119頁。q2-q1R1+p1-R2-p2XD1D2(1)線形元素連接點坐標(biāo)計算5. 卵型曲線計算方法 如果xM2 xM1 ，=+180。 第八十六頁，共119頁。 則銜接點D1和D2坐標(biāo)計算公式為：（i=1，2） 從小圓過渡到大圓時方位角：R1R2 第八十七頁，共119頁。（2）中間緩和曲線坐標(biāo)計算 必須檢查參數(shù)A是否在規(guī)定范圍R2/2AR2時： D1點切線方位角： M點切線方位角： 第八十九頁，共119頁。中間緩和曲線起點M坐標(biāo)計算 ：由D1坐標(biāo)推算M坐標(biāo)： 當(dāng)R1R2時：回旋線起點M位于D1點后方。 D1點切線方位角： M點切線方位角

22、： M點坐標(biāo)： 式中：x,y緩和曲線終點切線支距值； 緩和曲線終點弦角， 第九十頁，共119頁。中間緩和曲線起點M坐標(biāo)計算 ： 當(dāng)R1Z1，橫距夠用。 若Z1ZZ2，須考慮按圖（7-24b）的形式，上下路基之間采用擋土墻分隔。 若ZZ2，表示路基將部分重疊，需要修改。（6）路線完全插定后，定線人應(yīng)沿線查對一遍，記錄特征地點適宜的填挖高度和對人工構(gòu)造物的處理意見，供內(nèi)業(yè)設(shè)計時參考。6.設(shè)計縱斷面第一百零五頁，共119頁。二、直接定線的局部移線（一）移線條件 1.路線平面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)前后不協(xié)調(diào)，需要調(diào)整交點位置和改變半徑，或室內(nèi)縱斷面定坡后發(fā)現(xiàn)局部地段工程量過大時。 2.路線位置過于靠山使挖方過大，或

23、過于靠外使擋土墻較高時。 3.增加工程量不大，但能顯著提高平、縱線形標(biāo)準(zhǔn)時。第一百零六頁，共119頁。（二）方法步驟1.繪制移線地段的大比例尺（一般用1：2001：500）路線圖，標(biāo)注導(dǎo)線交點和平曲線各樁樁位，如圖7-20中實線所示。2.依據(jù)移線目的，在縱斷面圖上試定出合理縱坡，讀取各樁填挖值。第一百零七頁，共119頁。第一百零八頁，共119頁。第一百零九頁，共119頁。3.根據(jù)各樁的填挖值，用路基模板找出最經(jīng)濟(jì)或控制性的路基中線位置，量出偏離原中線的距離即移距，分別用不同符號點在路線圖上。參照這些標(biāo)記，在保證重點照顧多數(shù)的原則下，經(jīng)多次反復(fù)試定修改，直到定出滿足移線要求、線形合理的移改導(dǎo)線，如圖中虛線所示。4.用正切法測算各交點轉(zhuǎn)角，移線與原線角度要閉合，否則應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，先應(yīng)調(diào)整短邊和角度值小的轉(zhuǎn)角。擬定半徑，計算曲線元素并繪出平曲線。第一百一十頁，共119頁。5.量原線各相鄰樁橫