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第6章道路工程測(cè)量6.1概述6.2道路的初測(cè)
6.3道路的定測(cè)6.4圓曲線的測(cè)設(shè)6.5緩和曲線的測(cè)設(shè)6.6綜合曲線詳細(xì)測(cè)設(shè)6.7復(fù)曲線的測(cè)設(shè)6.8豎曲線的測(cè)設(shè)6.9道路施工測(cè)量6.10管道施工測(cè)量6.1概述
公路測(cè)量又稱公路勘測(cè),業(yè)務(wù)包括勘察與測(cè)量,依據(jù)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的高低和地形復(fù)雜的程度,公路勘測(cè)分為可行性研究、初測(cè)、定測(cè)三個(gè)階段。
1.可行性研究可行性研究主要是針對(duì)路線方案比較明確、或修建任務(wù)比較急、或技術(shù)等級(jí)較低的公路,在現(xiàn)場(chǎng)參照?qǐng)D上設(shè)計(jì)方案,在現(xiàn)場(chǎng)一次定測(cè)。2.定測(cè):方案選定后,進(jìn)入技術(shù)設(shè)計(jì)階段,為技術(shù)設(shè)計(jì)階段所進(jìn)行的中線測(cè)量、縱橫斷面測(cè)量等詳細(xì)測(cè)量,稱為定測(cè)。任務(wù):進(jìn)行中線測(cè)量縱斷面和橫斷面測(cè)量局部地區(qū)的大比例尺地形圖的測(cè)繪等作用:為路線縱坡設(shè)計(jì),工程土石方量計(jì)算等道路的技術(shù)設(shè)計(jì)提供詳細(xì)的測(cè)量資料。
1.初測(cè):為公路的初步設(shè)計(jì)提供帶狀地形圖和有關(guān)資料的踏勘測(cè)量,稱為初測(cè)。任務(wù):(1)在指定的范圍內(nèi)布設(shè)導(dǎo)線;
(2)測(cè)量各方案的帶狀地形圖和縱斷面圖;
(3)收集沿線水文,地質(zhì)等相關(guān)資料。作用:為紙上定線、編制比較方案、初步設(shè)計(jì)提供依據(jù)。2.初測(cè)和定測(cè)作法:
1.繪制縱橫坐標(biāo)軸
◆橫坐標(biāo)軸表示水平距離,比例與地形圖比例尺同。
◆縱坐標(biāo)軸表示高程,高程比例一般比水平比例大
510倍。2.作斷面圖◆從A沿AB直線,量與各等高線交點(diǎn)的水平距離標(biāo)于橫軸;◆取各點(diǎn)的高程為縱坐標(biāo),標(biāo)點(diǎn)位;◆圓滑連接各點(diǎn),即為AB線處的斷面圖。6.1.2地形圖在勘測(cè)設(shè)計(jì)中的作用例1:繪制地形斷面圖P271圖9-12根據(jù)地形圖繪制斷面圖水平距離從A沿AB直線量取二.確定匯水范圍二.選最短距離
6.2道路的初測(cè)初步測(cè)量又稱踏勘測(cè)量,簡(jiǎn)稱初測(cè),根據(jù)已經(jīng)批準(zhǔn)的計(jì)劃任務(wù)書和視察報(bào)告,對(duì)擬定的幾條路線方案進(jìn)行初測(cè),初測(cè)階段的測(cè)量工作有導(dǎo)線測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量和地形測(cè)量。6.2.1導(dǎo)線測(cè)量:
初測(cè)導(dǎo)線的選點(diǎn)工作是在插大旗的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。導(dǎo)線點(diǎn)的位置應(yīng)滿足以下幾項(xiàng)要求:(1)盡量接近線路通過的位置。大橋及復(fù)雜中橋和隧道口附近,嚴(yán)重地質(zhì)不良地段以及越嶺啞口地點(diǎn),均應(yīng)設(shè)點(diǎn)。(2)地層穩(wěn)固,便于保存。(3)視野開闊,測(cè)繪方便。(4)點(diǎn)間的距離以不小于50m且不大于400m為宜。(5)在大河兩岸及重要地物附近,都應(yīng)設(shè)置導(dǎo)線點(diǎn)。(6)當(dāng)導(dǎo)線邊比較長(zhǎng)時(shí)。應(yīng)在導(dǎo)線邊上加設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn),以方便測(cè)圖。導(dǎo)線利用全站儀觀測(cè),水平角觀測(cè)一個(gè)測(cè)回,一般觀測(cè)左、右角以便檢核。公路勘測(cè)中要求上、下半測(cè)回角值相差:高速及一級(jí)公路為±20″,二級(jí)及以下公路為±60″。導(dǎo)線邊用全站儀往返觀測(cè)。2023/2/46.2.2公路水準(zhǔn)測(cè)量
公路水準(zhǔn)測(cè)量的任務(wù)是沿著線路設(shè)立水準(zhǔn)點(diǎn),測(cè)定各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程,并在此基礎(chǔ)上測(cè)定導(dǎo)線點(diǎn)和樁點(diǎn)的高程。前者稱為基平測(cè)量,后者稱為中平測(cè)量。
基平測(cè)量1.水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)
水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在道路中線經(jīng)過的地方兩側(cè)50~100m左右,地基穩(wěn)固,易于引測(cè)、不受路線施工影響的地方。根據(jù)不同的需要和用途,可設(shè)置永久性水準(zhǔn)點(diǎn)和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)。永久性水準(zhǔn)點(diǎn):埋設(shè)標(biāo)石,也可設(shè)在永久性建筑物上或用金屬標(biāo)志嵌在基巖上。在路線的起點(diǎn)和終點(diǎn)、大橋兩岸、隧道兩端等位置應(yīng)設(shè)置永久性水準(zhǔn)點(diǎn),路線較長(zhǎng)應(yīng)每隔25~30公里測(cè)設(shè)一點(diǎn)。臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn):一般是埋設(shè)大木樁,頂面釘入鐵釘作為標(biāo)志。布設(shè)密度:山區(qū)每隔0.5~1公里設(shè)置一個(gè),在平原區(qū)和微丘陵區(qū)每隔1~2公里設(shè)置一個(gè)。在一般的中、小橋附近和工程集中的地段均應(yīng)設(shè)置臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)。沿路線方向布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高程控制測(cè)量稱基平測(cè)量
2.基平測(cè)量方法基平測(cè)量首先應(yīng)將起始水準(zhǔn)點(diǎn)與附近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行連測(cè),以獲得絕對(duì)高程。在沿線其它水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量過程中,凡能與附近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行連測(cè)的均應(yīng)連測(cè),以便獲得更多的檢查條件。如果路線附近沒有國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn),可假定起始水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。水準(zhǔn)點(diǎn)高程的測(cè)定,公路上通常采用一臺(tái)水準(zhǔn)儀往、返觀測(cè)或同時(shí)用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀同向(或?qū)ο?進(jìn)行觀測(cè)。往、返測(cè)或兩臺(tái)儀器所測(cè)高差的不符值不得超過下列允許值:式中:L——水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度,以公里為單位,適用于平地。
n——測(cè)站數(shù),適用于山地。
中平測(cè)量
中平測(cè)量又名中樁抄平,即測(cè)量路線中樁的地面高程。中平測(cè)量是以基平測(cè)量提供的水準(zhǔn)點(diǎn)為基礎(chǔ),以相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)為一測(cè)段,從一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā),逐個(gè)施測(cè)中樁的地面高程,閉合在下一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)上,形成附合水準(zhǔn)路線。其允許誤差為:式中:L——水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度。
n——測(cè)站數(shù)。1.中平測(cè)量及要求在一定距離內(nèi)設(shè)置用于傳遞地面高程的轉(zhuǎn)點(diǎn),每?jī)赊D(zhuǎn)點(diǎn)間所觀測(cè)的中樁,稱為中間點(diǎn)。由于轉(zhuǎn)點(diǎn)起傳遞高程作用,觀測(cè)時(shí)應(yīng)先觀測(cè)轉(zhuǎn)點(diǎn),后觀測(cè)中間點(diǎn)。轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)至毫米,視線長(zhǎng)度一般不應(yīng)超過150米,標(biāo)尺應(yīng)立于尺墊、穩(wěn)固的樁頂或堅(jiān)石上;中間點(diǎn)的高程通常采用視線高法求得,讀數(shù)可至厘米,視線長(zhǎng)度也可適當(dāng)放長(zhǎng),標(biāo)尺立于緊靠樁邊的地面上。如圖,水準(zhǔn)儀置于測(cè)站Ⅰ,后視水準(zhǔn)點(diǎn)BM1,前視轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1,將觀測(cè)結(jié)果分別記入表中的“后視”和“前視”欄內(nèi),然后,依次觀測(cè)BM1和TP1間的各個(gè)中樁(K0+000~K0+060),將讀數(shù)分別記入“中視”欄內(nèi)。2.施測(cè)方法ⅠBM1TP1TP2K0+000K0+020K0+040K0+060K0+080K0+100K0+120K0+140Ⅱ
中平測(cè)量記錄表測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)(m)視線高程高程備注后視中視前視1BM12.126138.340136.214BM1=136.214K0+0001.23137.11
+0201.87136.47
+0400.85137.49
+0601.74136.60TP11.378136.9622TP11.653138.615136.962+0601.86136.76+0802.35136.27+1001.42137.20TP22.220136.395后視點(diǎn)高程+后視讀數(shù)136.214+2.126
中平測(cè)量一般可使用S3級(jí)水準(zhǔn)議,采用單程。水準(zhǔn)路線應(yīng)起、閉于基平測(cè)量中所測(cè)位置的水準(zhǔn)點(diǎn)上。閉合限差為±50(mm)(L為相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)之間的路線長(zhǎng)度,以km計(jì)),在加樁較密時(shí),可采用間視法。在困難地區(qū),加樁點(diǎn)的高程路線可起、閉于基平測(cè)量中測(cè)定過高程的導(dǎo)線點(diǎn)上,其路線長(zhǎng)度一般不宜大于2km。6.2.3地形測(cè)量
公路勘測(cè)中的地形測(cè)量,主要是以導(dǎo)線點(diǎn)為依據(jù),測(cè)繪線路數(shù)字帶狀地形圖。數(shù)字帶狀地形圖比例尺多數(shù)采用1:2000和1:1000,測(cè)繪寬度為導(dǎo)線兩側(cè)各100~200m。對(duì)于地物、地貌簡(jiǎn)單的平坦地區(qū),比例只可采用1:5000,但測(cè)繪寬度每側(cè)不應(yīng)小于250m。對(duì)于地形復(fù)雜或是需要設(shè)計(jì)大型構(gòu)筑物地段,應(yīng)測(cè)繪專項(xiàng)工程地形圖,比例尺采用1:500~l:1000,測(cè)繪范圍視設(shè)計(jì)需要而定。地形測(cè)量中盡量利用導(dǎo)線點(diǎn)做測(cè)站,必要時(shí)設(shè)置支點(diǎn),困難地區(qū)可設(shè)置第二支點(diǎn)。一般采用全站儀數(shù)字測(cè)圖的方法。地形點(diǎn)的分布及密度應(yīng)能反映出地形的變化,以滿足正確內(nèi)插等高線的需要。若地面橫坡大于1:3時(shí),地形點(diǎn)的圖上間距一般不大于圖上15mm;地面橫向坡度小于1:3時(shí),地形點(diǎn)的圖上間距一般不大于圖上20mm。6.2.4初測(cè)后應(yīng)提交的資料初測(cè)后應(yīng)提交的測(cè)量資料(1)線路(包括比較線路)的數(shù)字帶狀地形圖及重點(diǎn)工程地段的數(shù)字地形圖;(2)橫斷面圖,比例尺為1:200;(3)各種測(cè)量表格;如各種測(cè)量記錄本,水準(zhǔn)點(diǎn)高程誤差配賦表,導(dǎo)線坐標(biāo)計(jì)算表。初步勘測(cè)的說明書(1)線路勘測(cè)的說明書;(2)選用方案和比較方案的平面圖,比例尺為1:10000或1:2000;(3)選用方案和比較方案的縱斷面圖,比例尺橫向1:10000,豎向1:1000;(4)有關(guān)調(diào)查資料。6.3道路的定測(cè)
定測(cè)的主要任務(wù)是把圖紙上初步設(shè)計(jì)的公路測(cè)設(shè)到實(shí)地,井要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況,對(duì)不能按原設(shè)計(jì)之處作局部的調(diào)整。另外,在定測(cè)階段還要為下一步施工設(shè)計(jì)準(zhǔn)備必要的資料。定測(cè)的具體工作如下:(1)定線測(cè)量,將批準(zhǔn)了的初步設(shè)計(jì)的中線移設(shè)于實(shí)地上的測(cè)量工作,也稱放線。(2)中線測(cè)量,在中線上設(shè)置標(biāo)樁并量距,包括在路線轉(zhuǎn)向處放樣曲線。(3)縱斷面高程測(cè)量,測(cè)量中線上諸標(biāo)樁的高程,利用這些高程與已量距離,測(cè)繪縱斷面圖。(4)橫斷面測(cè)量。6.3.1定線測(cè)量1、穿線放線法穿線放線法也叫支距定線法,其基本原理是根據(jù)初測(cè)導(dǎo)線和初步設(shè)計(jì)的線路中的相對(duì)位置,圖解出放樣的數(shù)據(jù),然后將紙上的線路中心放樣到實(shí)地。相鄰兩直線延長(zhǎng)相交得路線的交點(diǎn)(或稱轉(zhuǎn)向點(diǎn)),其點(diǎn)位用JD表示。具體測(cè)設(shè)步驟如下。1、量支距圖6-1為初步設(shè)計(jì)后略去等高線和地物的帶狀平面圖。C47、C48、…、C52為初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn),JD14,JD15,JD16為設(shè)計(jì)線路中心的交點(diǎn)。所謂支距,就是從各導(dǎo)線點(diǎn)作垂直于導(dǎo)線邊的直線,交線路中心線于47、48、…、52等點(diǎn),這一段垂線長(zhǎng)度稱為支距,如d47、d48、…d52等。然后以相應(yīng)的比例尺在圖上量出各點(diǎn)的支距長(zhǎng)度,便得出支距法放樣的數(shù)據(jù)。2、放支距采用支距法放線時(shí),將經(jīng)緯儀安置在相應(yīng)的導(dǎo)線上,例如導(dǎo)線點(diǎn)C47上,以導(dǎo)線點(diǎn)C48定向,撥直角,在視線方向上量取該點(diǎn)上的支距長(zhǎng)度d47,定出線路中心線上的47號(hào)點(diǎn),同法逐一放出48、49、…各點(diǎn)。為了檢查放樣工作,每一條直線邊上至少放樣三個(gè)點(diǎn)。圖6-1穿線放線法
3、穿線由于原測(cè)導(dǎo)線、圖解支距和放樣的誤差影響,同一條直線段上的各點(diǎn)放樣出來以后,一般不可能在同一條直線上。由于線路本身的要求,必須將它們調(diào)整到同一直線上,這項(xiàng)工作為穿線。如圖6-2所示,50、51、52為支距法放樣出的中心線標(biāo)點(diǎn),由于圖解數(shù)據(jù)和測(cè)設(shè)工作的誤差,使測(cè)設(shè)的這些點(diǎn)位不嚴(yán)格在一條直線上,可用經(jīng)緯儀或全站儀視準(zhǔn)法,定出一條直線,使之盡可能靠近這些測(cè)設(shè)點(diǎn),該項(xiàng)工作稱為穿線,根據(jù)穿線的結(jié)果得到中線直線段上的A、B點(diǎn)(稱為轉(zhuǎn)點(diǎn))。圖6-2穿線4、測(cè)設(shè)交點(diǎn)當(dāng)相鄰兩條直線在實(shí)地放出后,就要定出線路中心的交點(diǎn)。交點(diǎn)是線路中線的重要控制點(diǎn),是放樣曲線主點(diǎn)和推算各點(diǎn)里程的依據(jù)。如圖6-3所示。測(cè)設(shè)交點(diǎn)時(shí),可先在49號(hào)點(diǎn)上安置經(jīng)緯儀或全站儀,以48號(hào)點(diǎn)定向,用正倒鏡分中的辦法,在48~49直線上設(shè)立兩個(gè)木樁a和b,使a、b分別位于51~50延長(zhǎng)線的兩側(cè),稱為騎馬樁,釘上小釘,并在其間拉一細(xì)線。然后安置儀器于50號(hào)點(diǎn)延長(zhǎng)51—50直線,在儀器視線與騎馬樁間的細(xì)線相交處釘交點(diǎn)樁,并釘上小釘,表示點(diǎn)位。同時(shí)在樁的頂面用紅油漆寫明交點(diǎn)號(hào)數(shù)。為了尋找點(diǎn)位及標(biāo)記里程方便,在曲線外側(cè),距交點(diǎn)樁30cm處,釘一標(biāo)志樁,面向交點(diǎn)樁的一面應(yīng)寫明交點(diǎn)及定測(cè)的里程。穿線、交點(diǎn)工作完成后,考慮到中線測(cè)定和其他工程勘測(cè)的需要,還要用正倒鏡分中法在定測(cè)的線路中心線上,于地勢(shì)較高處設(shè)置線路中心線標(biāo)樁,習(xí)慣上稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。轉(zhuǎn)點(diǎn)樁距離約為400m,在平坦地區(qū)可延長(zhǎng)至500m。若采用電磁波測(cè)距時(shí),轉(zhuǎn)點(diǎn)間距離視其他專業(yè)的需要而定,在大橋和隧道的兩端以及重點(diǎn)構(gòu)筑物工程地段則必須設(shè)置。設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí),正倒鏡分中法定點(diǎn)較差在5~20m之間。5、測(cè)交角β中樁交點(diǎn)以后,就可測(cè)定兩直線的交角(如圖6-4所示)?!豆房睖y(cè)規(guī)范》規(guī)定:高速公路、一級(jí)公路應(yīng)使用不低于DJ6級(jí)經(jīng)緯儀,采用方向觀測(cè)法測(cè)量右測(cè)角β一測(cè)回。兩半測(cè)回間應(yīng)變動(dòng)度盤位置,角值相差的限差在±20″以內(nèi)取平均值,取位至1″;二級(jí)及二級(jí)以下公路角值相差的限差在±60″以內(nèi)取平均值,取位至30″。偏角(亦稱轉(zhuǎn)向角)α按下式計(jì)算推算的偏角α取至10″,當(dāng)β右<180°,推算的偏角α為右轉(zhuǎn)角,反之為左轉(zhuǎn)角。圖6-3測(cè)設(shè)交點(diǎn)圖6-4路線轉(zhuǎn)角的定義
2、撥角定線法:首先根據(jù)導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)和交點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo),用坐標(biāo)反算方法計(jì)算出測(cè)設(shè)數(shù)據(jù),用極坐標(biāo)法、距離交會(huì)法或角度交會(huì)法測(cè)設(shè)交點(diǎn)。如圖6-5所示,撥角放線時(shí)先標(biāo)定分段放線的起點(diǎn)JD13。這時(shí)可將經(jīng)緯儀置于C45點(diǎn)上,以C46定向,撥β0角,量取水平距離L0,即可放樣JD13。然后遷儀器于JD13,以C45點(diǎn)定方向,撥β角,量取L1定JD14。同法放樣其余各交點(diǎn)。為了減小撥角放線的誤差積累,每隔5km將放樣的交點(diǎn)與初測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)聯(lián)測(cè),求出交點(diǎn)的實(shí)際坐標(biāo)(或設(shè)計(jì)坐標(biāo))進(jìn)行比較,求得閉合差。圖6-5撥角定線
若方向和坐標(biāo)閉合差超過±1/2000,則應(yīng)查明原因,改正放樣的點(diǎn)位。若閉合差在允許的范圍以內(nèi),對(duì)前面已經(jīng)放樣的點(diǎn)位常常不加改正,而是按聯(lián)測(cè)所得的實(shí)際坐標(biāo)推算后面交點(diǎn)的放樣數(shù)據(jù),繼續(xù)定向。3導(dǎo)線法:
當(dāng)交點(diǎn)位于陡壁、深溝、河流及建筑物內(nèi)時(shí),人往往無法到達(dá),不能將交點(diǎn)標(biāo)定于實(shí)地。這種情況稱為虛交,此時(shí)可采用全站儀導(dǎo)線法、全站儀自由設(shè)站法或用GPS-RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的方法進(jìn)行。4.轉(zhuǎn)點(diǎn)的測(cè)設(shè)
(1)
在兩交點(diǎn)間設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)
JD5,JD6為相鄰而互不通視的交點(diǎn),ZD′為初定轉(zhuǎn)點(diǎn)。為檢查ZD′是否在兩交點(diǎn)的連線上,先將經(jīng)緯儀安置于目估的轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD′上,以正、倒鏡分中延長(zhǎng)直線的方法在JD6點(diǎn)附近標(biāo)式中:a、b距離可直接丈量或用視距測(cè)出
ZDZDZDˊ出JD6′,丈量出JD6-JD6′=f,如f超過允許偏離范圍,則須將測(cè)站ZD′橫向移動(dòng)至ZD點(diǎn),移動(dòng)量e:
(2)延長(zhǎng)線上設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)
當(dāng)在互不通視的兩交點(diǎn)JD7、JD8的延長(zhǎng)線上設(shè)立轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD時(shí),可先將經(jīng)緯儀安置于目估的轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD′上,分別用正、倒鏡照準(zhǔn)DJ7,并以相同豎盤位置俯視JD8,得兩點(diǎn)后取其中點(diǎn)得JD8′。若JD8′與DJ8點(diǎn)重合,或偏差值f在容許范圍之內(nèi),即可JD8ZDˊZDJD8ZD將ZD′點(diǎn)作為轉(zhuǎn)點(diǎn)。否則應(yīng)丈量出JD8-JD8′=f,將測(cè)站ZD′橫向移動(dòng)至ZD點(diǎn),移動(dòng)量e可按下式計(jì)算:6.3.2中線測(cè)量
圖6-8路線中線中線測(cè)量的工作包括:測(cè)設(shè)公路各交點(diǎn)(JD)、量距和釘樁、測(cè)量路線各偏角()及測(cè)設(shè)曲線等。如下圖所示。6.3.2中線測(cè)量
1里程樁的測(cè)設(shè)路線中線上設(shè)置里程樁的作用是:
(1)標(biāo)定路線中線的位置的長(zhǎng)度;
(2)作為施測(cè)路線縱、橫斷面的依據(jù)。設(shè)置里程樁的工作主要是定線、量距和打樁。距離測(cè)量可以用鋼尺或測(cè)距儀。在公路中線處打樁,以表示該點(diǎn)至路線起點(diǎn)的里程,均稱為里程樁。里程樁分為整樁和加樁兩種。
是由路線起點(diǎn)開始,每隔10m,20m,或50m的整倍數(shù)樁號(hào)而設(shè)置的里程樁。百米樁、公里樁屬于整樁里程樁整樁:加樁是指沿中線地面起伏突變化處、橫向坡度變化處以及天然河溝處等所設(shè)置的里程樁。是指曲線上設(shè)置的主點(diǎn)樁,即圓曲線起點(diǎn)(ZY)、圓曲線中點(diǎn)(QZ)、圓曲線終點(diǎn)(YZ)。是指路線上的轉(zhuǎn)點(diǎn)(ZD)樁和交點(diǎn)(JD)樁。路線與其他公路、鐵路、渠道、高壓線等交叉處、拆遷建筑物處、土壤地質(zhì)變化處加設(shè)的里程樁。是指沿中線有人工構(gòu)筑物的地方,如橋梁、涵洞處。地物加樁:地形加樁:曲線加樁:關(guān)系加樁:每個(gè)樁的樁號(hào)表示該樁距路線起點(diǎn)的里程。如某加樁距路線起點(diǎn)的距離為1934.16m,則其樁號(hào)記為K1+934.16,如圖a。
(a)(b)(c)加樁的書寫(d)里程樁尺寸(e)指示樁尺寸釘樁時(shí),對(duì)于交點(diǎn)樁、轉(zhuǎn)點(diǎn)樁以及距路線起點(diǎn)每隔500m處的整樁、公里樁、重要地物加樁以及曲線主點(diǎn)樁,均應(yīng)打下斷面為6cm×6cm的方樁(如圖d),樁頂釘以中心釘,樁頂露出地面約2cm,并在其旁邊釘一指示樁(如圖e,為指示交點(diǎn)樁的板樁)。其余里程樁一般使用板樁,一半露出地面,為了后續(xù)工組找樁方便,指示樁的背面循環(huán)書寫1~10,,并面向后面的里程樁。2.斷鏈處理中線丈量距離,在正常情況下,整條路線上的里程樁號(hào)應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。但是當(dāng)出現(xiàn)局部改線,或者在事后發(fā)現(xiàn)距離測(cè)量中有錯(cuò)誤,都會(huì)造成里程的不連續(xù),這在線路中稱為“斷鏈”。斷鏈有長(zhǎng)鏈與短鏈之分,當(dāng)原路線記錄樁號(hào)的里程長(zhǎng)于地面實(shí)際里程時(shí)為短鏈,反之則叫長(zhǎng)鏈。出現(xiàn)斷鏈后,要在測(cè)量成果和有關(guān)設(shè)計(jì)文件中注明斷鏈情況,并要在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置斷鏈樁。斷鏈樁要設(shè)置在直線段中的10m整倍數(shù)上,樁上要注明前后里程的關(guān)系及長(zhǎng)(短)多少距離。如圖6-10所示,在K7+550樁至K7+650之間出現(xiàn)斷鏈,所設(shè)置的斷鏈上寫有K7+581.80=K7+600(短18.20m)其中,等號(hào)前面的樁號(hào)為來向里程,等號(hào)后面的樁號(hào)為去向里程。即表明斷鏈與K7+550樁間的距離為31.8m,而K7+650樁的距離是50m。圖6-10斷鏈處理3.水準(zhǔn)測(cè)量
進(jìn)行縱斷面測(cè)量前,先要對(duì)初測(cè)階段設(shè)置的水準(zhǔn)點(diǎn)逐一進(jìn)行檢測(cè),其不符值在±30mm(L為相鄰水準(zhǔn)點(diǎn)間的路線長(zhǎng)度,以km計(jì))以內(nèi)時(shí),采用初測(cè)成果。超過±30mm時(shí),如果是附合水準(zhǔn)路線,則應(yīng)在高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)間進(jìn)行往返測(cè)量,確認(rèn)是初測(cè)中有錯(cuò)或點(diǎn)位被破壞,需要根據(jù)新的資料重新平差,推算其高程。另外,還應(yīng)根據(jù)工程的需要,在部分地段加密或增補(bǔ)水準(zhǔn)點(diǎn),新設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量要求與基平測(cè)量相同??v斷面測(cè)量一般都采用間視水準(zhǔn)測(cè)量的方法,間視點(diǎn)的標(biāo)尺讀數(shù)需要讀到cm,路線水準(zhǔn)閉合差不應(yīng)超過±50mm.mm。
在縱斷面測(cè)量中,當(dāng)線路穿過架空線路或跨越涵管時(shí),除了要測(cè)出中線與它們相交處(一般都已設(shè)置了加樁)的地面高程外,還應(yīng)測(cè)出架空線路至地面的最小凈空和涵管內(nèi)徑等,這些參數(shù)還需要注記在縱斷面圖上。線路跨越河流時(shí),應(yīng)進(jìn)行水深和水位測(cè)量,以便在縱斷面圖上反映河床的斷面形狀及水位。4橫斷面的測(cè)量1)橫斷面測(cè)量方法
1.標(biāo)桿皮尺法
左側(cè)中樁右側(cè)
0.8
-1.9
-1.6
-1.411.513.28.67.9
K2+120-1.1
-0.9
-1.2
0.44.86.312.74.4K2+120CDBA7.98.613.211.51.41.61.90.8
2)水準(zhǔn)儀皮尺法在橫斷面測(cè)量精度要求比較高,橫斷面方向坡度變化不太大的情況下,可用水準(zhǔn)儀測(cè)量橫斷面測(cè)量高程。
施測(cè)時(shí),在適當(dāng)?shù)奈恢冒仓盟疁?zhǔn)儀,后視立于中樁上的水準(zhǔn)尺,讀取后視讀數(shù),求得視線高程,再前視橫斷面方向上,立于各坡度變化點(diǎn)上的水準(zhǔn)尺,取得前視讀數(shù),一般前、后視讀數(shù)精確至厘米即可。用視線高程減去各前視讀數(shù),即得各點(diǎn)的地面高程。
中樁至各坡度變化點(diǎn)的水平距離可用鋼尺或皮尺量出,精度至分米。
3)經(jīng)緯儀視距法為測(cè)定橫斷面方向上坡度變化點(diǎn),安置經(jīng)緯儀于中樁上,用經(jīng)緯儀直接定出橫斷面方向,然后用視距法測(cè)出各地形變化點(diǎn)至測(cè)站(中樁)的距離和高差。由于使用了經(jīng)緯儀,不用直接量距,減輕了外業(yè)工作量,因而適用于地形困難,山坡陡峻地段的大型斷面。5.橫斷面圖的繪制
和縱斷面一樣,橫斷面圖也是繪制在毫米方格紙上。為了計(jì)算面積時(shí)較簡(jiǎn)便,橫斷面圖的距離和高差采用相同的比例尺,通常為1︰100或1︰200。繪圖時(shí),先在適當(dāng)?shù)奈恢脴?biāo)出中樁,注明樁號(hào)。然后,由中樁開始,分左、右兩側(cè)按距離和高程逐一展繪各坡度變化點(diǎn),用直線把相鄰點(diǎn)連接起來,即繪出橫斷面的地面線,然后適當(dāng)?shù)貥?biāo)注有關(guān)的地物或數(shù)據(jù)等,如圖所示。橫斷面圖的繪制K2+1206.4圓曲線主點(diǎn)測(cè)設(shè)公路中線由直線、平曲線所組成。當(dāng)路線由一個(gè)方向轉(zhuǎn)到另一個(gè)方向時(shí),必須用曲線來連接。曲線的形式較多,其中圓曲線(又稱單曲線)是最常用的一種平曲線。
1.主點(diǎn)測(cè)設(shè)元素的計(jì)算
曲線主點(diǎn)是:起點(diǎn)(直圓點(diǎn)ZY)、中點(diǎn)(曲中點(diǎn)QZ)、終點(diǎn)(圓直點(diǎn)YZ),如圖所示。曲線元素是:2.圓曲線主點(diǎn)里程的計(jì)算
交點(diǎn)的里程由中線丈量求得,由此可以根據(jù)交點(diǎn)的里程樁號(hào)及圓曲線測(cè)設(shè)元素推求出圓曲線各主點(diǎn)的里程樁號(hào)。其計(jì)算公式為:直圓點(diǎn)(ZY)里程=JD里程-T
曲中點(diǎn)(QZ)里程=ZY里程+L/2
圓直點(diǎn)(YZ)里程=QZ里程+L/2
為了避免計(jì)算錯(cuò)誤,可用下列公式檢驗(yàn):
YZ里程=JD里程+T-J【例1】已知JD6的樁號(hào)為K5+178.64,偏角為ΔR=39o27′,設(shè)計(jì)圓曲線半徑為R=120m,求各測(cè)設(shè)元素及主點(diǎn)編號(hào)。
JD6樁號(hào)K5+178.64-T43.03ZY樁號(hào)K5+135.61+L/241.31QZ樁號(hào)K5+176.92+L/241.31YZ樁號(hào)K5+218.23
檢核計(jì)算:YZ樁號(hào)=JD樁號(hào)+T-JYZ樁號(hào)=K5+178.64+43.03-3.44=K5+218.23
切線長(zhǎng)曲線長(zhǎng)外矢距切曲差3.圓曲線主點(diǎn)的測(cè)設(shè)
(1)測(cè)設(shè)曲線的起點(diǎn)(ZY)與終點(diǎn)(YZ)將經(jīng)緯儀安置于交點(diǎn)JD樁上,分別以路線方向定向,自JD點(diǎn)起分別向后、向前沿切線方向量出切線長(zhǎng)T,即得曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)。
(2)測(cè)設(shè)曲線的中點(diǎn)(QZ)后視曲線的終點(diǎn),測(cè)設(shè)角度得分角線方向,沿此方向從交點(diǎn)JD樁開始,量取外矢距E,即得曲線的中點(diǎn)QZ。JDZYYZQZ交點(diǎn)切線長(zhǎng)TΔ(圓直點(diǎn))(直圓點(diǎn))(曲中點(diǎn))切線長(zhǎng)TE14.4圓曲線細(xì)部測(cè)設(shè)
在一般情況下,當(dāng)?shù)匦螚l件較好、曲線長(zhǎng)度不超過40米時(shí),只要測(cè)設(shè)出曲線的三個(gè)主點(diǎn)即能滿足工程施工的要求。但當(dāng)?shù)匦巫兓瘡?fù)雜、曲線較長(zhǎng)或半徑較小時(shí),就要在曲線上每隔一定的距離測(cè)設(shè)一個(gè)加樁,以便把曲線的形狀和位置詳細(xì)地表示出來,這個(gè)過程稱為曲線的細(xì)部測(cè)設(shè)。公路中線測(cè)量中加樁一般采用整樁號(hào)法,即將曲線上靠近曲線起點(diǎn)(ZY)的第一個(gè)樁的樁號(hào)湊成整數(shù)樁號(hào),然后按整樁距l(xiāng)0向曲線的終點(diǎn)(YZ)連續(xù)設(shè)樁。由于地形條件、精度要求和使用儀器的不同,細(xì)部點(diǎn)的測(cè)設(shè)主要有以下幾種方法。13.4.1切線支距法(直角坐標(biāo)法)
切線支距法是以曲線的起點(diǎn)(ZY)或終點(diǎn)(YZ)為坐標(biāo)原點(diǎn),通過曲線上該點(diǎn)的切線為X軸,以過原點(diǎn)的半徑方向?yàn)閅軸,建立直角坐標(biāo)系,從而測(cè)定各加樁點(diǎn)的方法。如下圖所示。ZYQZJDYZOP1P2P3P4ZYP1OYZP3P2QZP4JDRXYRy2x2N2φ2曲線上某點(diǎn)Pi的坐標(biāo)可依據(jù)曲線起點(diǎn)至該點(diǎn)的弧長(zhǎng)li計(jì)算。設(shè)曲線的半徑為R,li所對(duì)的圓心角ji
,則計(jì)算公式為:
為了保證測(cè)設(shè)的精度,避免y值(垂線)過長(zhǎng)。曲線分兩部分測(cè)設(shè),即由曲線的起點(diǎn)和終點(diǎn)向中點(diǎn)各測(cè)設(shè)曲線的一半。
【例2】已知JD的樁號(hào)為K8+745.72,轉(zhuǎn)角為ΔR=53o25′20",設(shè)計(jì)圓曲線半徑為R=50m,取整樁距為10m。根據(jù)公式計(jì)算或查“圓曲線函數(shù)表”可知主點(diǎn)測(cè)設(shè)元素為:T=25.16m,L=46.62m,E=5.97m,J=3.70m。
XZYP1OYZP3P2QZP4JDYRy2x2N2φ2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+720.560.000.000.009.43+7309.449.380.899.98+74019.4418.953.733.87QZK8+743.8723.31
22.47
5.34
6.13+75017.1816.842.929.98+7607.187.160.517.17YZK8+767.180.000.000.00切線支距法測(cè)設(shè)圓曲線細(xì)部表測(cè)設(shè)時(shí),將圓曲線以曲中點(diǎn)(QZ)為界分成兩部分進(jìn)行。(1)根據(jù)曲線加樁的詳細(xì)計(jì)算資料,用鋼尺從ZY點(diǎn)(或YZ點(diǎn))向JD方向量取x1、x2…等橫距,得垂足N1、N2…等點(diǎn),用測(cè)釬作標(biāo)記。(2)在各垂足點(diǎn)N1、N2…等處,依次用方向架(或經(jīng)緯儀)定出ZY點(diǎn)(或YZ點(diǎn))切線的垂線,分別沿垂線方向量取y1、y2…等縱距,即得曲線上各加樁點(diǎn)Pi。(3)檢驗(yàn)方法:用上述方法測(cè)定各樁后,丈量各樁之間的弦長(zhǎng)進(jìn)行校核。如不符或超過容許范圍,應(yīng)查明原因,予以糾正。此法適合于地勢(shì)比較平坦開闊的地區(qū)。使用的儀器工具簡(jiǎn)單,而且它所測(cè)定的各點(diǎn)位是相互獨(dú)立的,測(cè)量誤差不會(huì)積累,是一種較精密的方法。測(cè)設(shè)時(shí)要注意垂線y不宜過長(zhǎng),垂線愈長(zhǎng),測(cè)設(shè)垂線的誤差就愈大。測(cè)設(shè)步驟:14.4.2偏角法(極坐標(biāo)法)偏角法是一種類似于極坐標(biāo)的放樣方法。它是利用曲線起點(diǎn)(或終點(diǎn))的切線與某一段弦之間的弦切角δi(稱為偏角)以及弦長(zhǎng)Ci來確定Pi點(diǎn)的位置的一種方法。圖中l(wèi)1
為ZY點(diǎn)至P1點(diǎn)為首段分弧,測(cè)設(shè)P1點(diǎn)的數(shù)據(jù)可從圖中得出?;¢L(zhǎng)l1所對(duì)的圓心角j1
可由下面的公式計(jì)算:
故首段分弧圓周角為圓周角:
弦長(zhǎng):C1=2Rsinδ1
P4點(diǎn)至ZY點(diǎn)為尾段分弧,弧長(zhǎng)為l2,圓心角為j2,圓周角為δ2。同理可知:圓周角:弦長(zhǎng):C2=2RsinΔ2
圓曲線中間部分,相鄰兩點(diǎn)間為整弧l0,整弧l0所對(duì)的圓心角均為j,相應(yīng)的圓周角均為δ,即
圓周角:弦長(zhǎng):C=2Rsinδ
YZ點(diǎn):
………………故各細(xì)部點(diǎn)的偏角:P1點(diǎn):Δ1
P2點(diǎn):P3點(diǎn):【例3】已知JD的樁號(hào)為K5+135.22,偏角為ΔR=40o21′10",設(shè)圓曲線半徑為R=100m,取整樁距為20m。根據(jù)公式計(jì)算可知主點(diǎn)測(cè)設(shè)元素為:T=36.75m,L=70.43m,E=6.54m,J=3.07m。
主點(diǎn)名稱樁號(hào)曲線長(zhǎng)(m)圓周角δ°′"累計(jì)偏角Δ°′"弦長(zhǎng)(m)ZYK5+098.471.5302618000001.53+1000261820.005434619.97+1206100413.683550813.67QZK5+133.681005126.32148386.32005434619.97+1601737368.90232598.90YZK5+168.90201035偏角法測(cè)設(shè)步驟
(1)將經(jīng)緯儀安置于曲線起點(diǎn)ZY(或終點(diǎn)YZ)上,以度盤0o00′00"照準(zhǔn)路線的交點(diǎn)JD。(2)轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部,正撥(按順時(shí)針方法)測(cè)設(shè)Δ1角(0o26′18"),由測(cè)站點(diǎn)沿視線方向量弦長(zhǎng)C1(1.53米)釘樁,則得曲線上第一點(diǎn)Pl(K5+100)的位置。(3)然后測(cè)設(shè)P2(K5+120)點(diǎn)之累計(jì)偏角Δ2(6o10′04"),將鋼尺端零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)Pl點(diǎn),以鋼尺讀數(shù)為C(19.97米)處交于視線方向,即距離與方向相交,則定出曲線上第二點(diǎn)P2點(diǎn)。依此類推,定出其它中間各點(diǎn),并釘以木樁。(4)最后,測(cè)設(shè)至曲線終點(diǎn),視線應(yīng)恰好通過曲線終點(diǎn)YZ。Pn-1點(diǎn)至曲線終點(diǎn)的弦長(zhǎng)應(yīng)為C2(8.90米),測(cè)設(shè)得出的曲線終點(diǎn)點(diǎn)位與原定終點(diǎn)點(diǎn)位之差,其縱向閉合差不應(yīng)超過±L/1000(L為曲線長(zhǎng)),橫向誤差不應(yīng)超過±10cm,否則應(yīng)進(jìn)行檢查,改正或重測(cè)。14.4.3極坐標(biāo)法
當(dāng)用光電測(cè)距儀或全站儀測(cè)設(shè)圓曲線時(shí),由于其測(cè)設(shè)距離受地形條件限制較小,精度高、速度快,可以采用極坐標(biāo)法直接、獨(dú)立地測(cè)設(shè)各點(diǎn),因此,正在逐漸地被廣泛使用。14.5復(fù)合曲線與反向曲線的測(cè)設(shè)14.5.1復(fù)曲線的測(cè)設(shè)
復(fù)曲線是由兩個(gè)或兩個(gè)以上互相銜接的同向單曲線(主要是圓曲線)所組成的曲線(如右圖所示。這種曲線,通常是在地形條件比較復(fù)雜地段,一個(gè)單曲線不能適合地形的情況下采用。
JDa、JDb為相鄰兩交點(diǎn),AB為公切線,GQ為主曲線和副曲線相銜接的公切點(diǎn),它將公切線分為T1和T2兩段。其中主曲線切線長(zhǎng)T1可根據(jù)給定的半徑R1和測(cè)定的轉(zhuǎn)角Δ1正算得出,則副曲線切線長(zhǎng)T2=DAB-T1,然后以T2和轉(zhuǎn)角Δ2依公式反算求出R2。
14.5.2反向曲線的測(cè)設(shè)
反曲線是由兩個(gè)方向相反的圓曲線組成的(如下圖)。在反曲線中,由于兩個(gè)圓曲線方向相反,為了行車的方便和安全,一般情況下,均在前后兩段曲線之間加設(shè)一過渡直線段,并且長(zhǎng)度不小于20m。
14.6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。
直緩點(diǎn)緩圓點(diǎn)曲中點(diǎn)圓緩點(diǎn)緩直點(diǎn)α1ZHHYQZYHHZρ=∞ρ=∞ρ=Rρ=Rρ=R緩和曲線長(zhǎng)度的規(guī)定對(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Δ;(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。
公路按等級(jí)與地形規(guī)定緩和曲線的長(zhǎng)度公路等級(jí)高速公路一二三四地形平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘平原微丘山嶺重丘緩和曲線長(zhǎng)度(m)10070855070355025352014.6.1緩和曲線的特征及曲線方程
1.回旋曲線的特征和方程回旋曲線的幾何特征是:曲線上任何一點(diǎn)的曲率半徑ρ與該點(diǎn)到曲線起點(diǎn)的長(zhǎng)度l成反比。即:式中c為比例參數(shù)。我國(guó)公路設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定c=0.035v3,v是設(shè)計(jì)的行車速度,以km/h計(jì)。C=ρl=Rl
h=0.035v3在緩和曲線的起點(diǎn)l=0,則ρ=∞。在緩和曲線的終點(diǎn)(與圓曲線銜接處),緩和曲線的全長(zhǎng)為lh
,緩和曲線的半徑ρ等于圓曲線的半徑,即:ρ=R。上式可寫成:
2.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的切線所組成的夾角為β,β稱為緩和曲線的切線角。緩和曲線切線角β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β。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dβ,則: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βh表示。ρl=Rl
h圓曲線HYZHρ=∞PYXρ=Rρββhddxdyβhβdβh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:當(dāng)l=lh時(shí),即得緩和曲線的終點(diǎn)坐標(biāo)值:稱為緩和曲線的參數(shù)方程14.6.2緩和曲線主點(diǎn)元素的計(jì)算及測(cè)設(shè)
1.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。αJDORZHHZQZHYYHqqhpThEhLyα-2βhβhβh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)。如圖所示。圓曲線內(nèi)移值p為:切線的增長(zhǎng)值q為:αJDORZHHZQZHYYHqqhpThEhLyα-2βhβhβh2.緩和曲線主點(diǎn)元素以及里程的推算(1)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:圓曲線半徑R和緩和曲線的長(zhǎng)度lh是根據(jù)公路的等級(jí)和地形狀況確定的;路線的轉(zhuǎn)角α是實(shí)際測(cè)量得到的。
(2)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)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Jh
【例5】某一高速公路的設(shè)計(jì)行車速度為120km/h,已知某一交點(diǎn)JD8的里程樁號(hào)為K9+658.86,轉(zhuǎn)角為Δ=20o18′26",半徑為R=600m,試計(jì)算曲線測(cè)設(shè)的主元素和曲線主點(diǎn)里程。按規(guī)范規(guī)定得知,對(duì)于高速公路我們可以取緩和曲線的長(zhǎng)度lh=100m。(1)計(jì)算緩和曲線的要素計(jì)算緩和曲線角:計(jì)算緩和曲線終點(diǎn)坐標(biāo):計(jì)算切線增長(zhǎng)值:計(jì)算曲線內(nèi)移值:(2)緩和曲線主元素的計(jì)算切曲差:外矢距:曲線全長(zhǎng):主曲線(圓曲線部分)長(zhǎng):切線長(zhǎng):上述緩和曲線主元素計(jì)算可列下表計(jì)算更便捷。緩和曲線測(cè)設(shè)記錄計(jì)算表(3)計(jì)算緩和曲線各主點(diǎn)的里程JD8的樁號(hào)為K9+658.86,按緩和曲線主點(diǎn)里程的計(jì)算公式得:
JD8樁號(hào)K9+658.86-Th157.58直緩點(diǎn)ZH里程ZH樁號(hào)K9+501.28+lh100.00緩圓點(diǎn)HY里程HY樁號(hào)K9+601.28+Ly/256.33曲中點(diǎn)QZ里程QZ樁號(hào)K9+657.61+Ly/256.33圓緩點(diǎn)YH里程YH樁號(hào)K9+713.94+lh100.00緩直點(diǎn)HZ里程HZ樁號(hào)K9+813.94檢核:HZ樁號(hào)=JD樁號(hào)+Th-Jh=K9+658.86+157.58-2.5=K9+813.94(校核無誤)3.主點(diǎn)測(cè)設(shè)步驟(以例5說明)(1)經(jīng)緯儀安置在交點(diǎn)DJ8上,瞄準(zhǔn)直緩點(diǎn)ZH方向,沿視線方向量取切線長(zhǎng)Th=157.58m,即得直緩點(diǎn)ZH,樁號(hào)K9+501.28。(2)儀器不動(dòng),以ZH點(diǎn)為后視方向,撥角(180o-Δ)/2,即分角線方向,沿此方向量取外矢距Eh=10.25m,即得曲中點(diǎn)QZ,樁號(hào)K9+657.55。(3)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)Th=157.58m,即得緩直點(diǎn)HZ,樁號(hào)K9+813.83。(4)以ZH點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以ZH-JD8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=99.93m,Yh=2.78m,得緩圓點(diǎn)HY,樁號(hào)為K9+601.28。(5)同理,以HZ點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),以HZ-JD8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=99.93m,Yh=2.78m,得圓緩點(diǎn)YH,樁號(hào)K9+713.83。(6)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。
14.6.3帶有緩和曲線的詳細(xì)測(cè)設(shè)
1.切線支距法(直角坐標(biāo)法)切線支距法是以緩和曲線的起點(diǎn)ZH或終點(diǎn)HZ為坐標(biāo)原點(diǎn),以過原點(diǎn)的切線為x軸,過原點(diǎn)且垂直于x軸的方向?yàn)閥軸。緩和曲線和圓曲線的各點(diǎn)坐標(biāo),均按同一坐標(biāo)系統(tǒng)計(jì)算,但分別采用不同的計(jì)算公式,如圖所示。在緩和曲線段任一點(diǎn)i的坐標(biāo)按下式計(jì)算。式中l(wèi)i為緩和曲線上任一點(diǎn)i至曲線起點(diǎn)或終點(diǎn)的曲線長(zhǎng)。ZHOHYβhφJ(rèn)D方向j對(duì)于圓曲線段部分,各點(diǎn)的直角坐標(biāo)仍和以前計(jì)算方法一樣,但坐標(biāo)原點(diǎn)已移至緩和曲線起點(diǎn)(ZH),因此原坐標(biāo)必須相應(yīng)地加q、p值,即l為圓曲線上任一點(diǎn)至HY點(diǎn)或YH點(diǎn)的曲線長(zhǎng),lh為緩和曲線長(zhǎng)。實(shí)際工作中,緩和曲線和圓曲線各點(diǎn)的坐標(biāo)值也可由曲線表查出,曲線設(shè)置方法和圓曲線的切線支距法測(cè)設(shè)方法完全相同。
ZHOHYβhφJ(rèn)D方向j式中:2.偏角法(極坐標(biāo)法)
以緩和曲線的起點(diǎn)ZH或終點(diǎn)HZ為坐標(biāo)原點(diǎn),以過原點(diǎn)的切線為x軸,過原點(diǎn)且垂直于x軸的方向?yàn)閥軸。曲線上某點(diǎn)P至曲線的起點(diǎn)(ZH點(diǎn)或HZ點(diǎn))的距離為Ci,P點(diǎn)和原點(diǎn)的連線與坐標(biāo)軸的x軸之間的夾角為Δi。它們可以通過切線支距法求出的點(diǎn)的坐標(biāo)P(xi、yi)來進(jìn)行計(jì)算。
由于弦長(zhǎng)C是逐步增加的,且距離較大,所以一般可以采用光電測(cè)距儀或全站儀進(jìn)行測(cè)設(shè),將儀器安置在ZH點(diǎn)或HZ點(diǎn),以度盤0o00′00"照準(zhǔn)路線的交點(diǎn)JD。轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部,依次測(cè)設(shè)Δi角和相應(yīng)的弦長(zhǎng)Ci釘樁,即可分別得到曲線上各點(diǎn)。
ZHJD方向HYPCiΔi14.7路線縱斷面水準(zhǔn)測(cè)量
路線縱斷面測(cè)量又稱路線水準(zhǔn)測(cè)量。它的任務(wù)是根據(jù)水準(zhǔn)點(diǎn)高程,測(cè)量路線各中樁的地面高程,并按一定比例繪制路線縱斷面圖,為路線縱坡設(shè)計(jì)和挖填土方計(jì)算提供基本資料??v斷面測(cè)量一般分為兩步進(jìn)行:
1.基平測(cè)量:沿路線方向設(shè)置若干水準(zhǔn)點(diǎn),建立路線的高程控制。
2.中平測(cè)量:依據(jù)各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程,分段進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,測(cè)定各中樁的地面高程?;綔y(cè)量的精度要求比中平測(cè)量高,按四等或稍低于四等水準(zhǔn)的精度要求。中平測(cè)量只作單程觀測(cè),精度按普通水準(zhǔn)要求。14.7.1基平測(cè)量1.水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)
水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)選在道路中線經(jīng)過的地方兩側(cè)50~100m左右,地基穩(wěn)固,易于引測(cè)、不受路線施工影響的地方。根據(jù)不同的需要和用途,可設(shè)置永久性水準(zhǔn)點(diǎn)和臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)。永久性水準(zhǔn)點(diǎn):埋設(shè)標(biāo)石,也可設(shè)在永久性建筑物上或用金屬標(biāo)志嵌在基巖上。在路線的起點(diǎn)和終點(diǎn)、大橋兩岸、隧道兩端等位置應(yīng)設(shè)置永久性水準(zhǔn)點(diǎn),路線較長(zhǎng)應(yīng)每隔25~30公里測(cè)設(shè)一點(diǎn)。臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn):一般是埋設(shè)大木樁,頂面釘入鐵釘作為標(biāo)志。布設(shè)密度:山區(qū)每隔0.5~1公里設(shè)置一個(gè),在平原區(qū)和微丘陵區(qū)每隔1~2公里設(shè)置一個(gè)。在一般的中、小橋附近和工程集中的地段均應(yīng)設(shè)置臨時(shí)性水準(zhǔn)點(diǎn)。沿路線方向布設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行高程控制測(cè)量稱基平測(cè)量
2.基平測(cè)量方法基平測(cè)量首先應(yīng)將起始水準(zhǔn)點(diǎn)與附近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行連測(cè),以獲得絕對(duì)高程。在沿線其它水準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量過程中,凡能與附近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行連測(cè)的均應(yīng)連測(cè),以便獲得更多的檢查條件。如果路線附近沒有國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn),可假定起始水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。水準(zhǔn)點(diǎn)高程的測(cè)定,公路上通常采用一臺(tái)水準(zhǔn)儀往、返觀測(cè)或同時(shí)用兩臺(tái)水準(zhǔn)儀同向(或?qū)ο?進(jìn)行觀測(cè)。往、返測(cè)或兩臺(tái)儀器所測(cè)高差的不符值不得超過下列允許值:式中:L——水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度,以公里為單位,適用于平地。
n——測(cè)站數(shù),適用于山地。
14.7.2中平測(cè)量
中平測(cè)量又名中樁抄平,即測(cè)量路線中樁的地面高程。中平測(cè)量是以基平測(cè)量提供的水準(zhǔn)點(diǎn)為基礎(chǔ),以相鄰兩水準(zhǔn)點(diǎn)為一測(cè)段,從一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā),逐個(gè)施測(cè)中樁的地面高程,閉合在下一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)上,形成附合水準(zhǔn)路線。其允許誤差為:式中:L——水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度。
n——測(cè)站數(shù)。1.中平測(cè)量及要求在一定距離內(nèi)設(shè)置用于傳遞地面高程的轉(zhuǎn)點(diǎn),每?jī)赊D(zhuǎn)點(diǎn)間所觀測(cè)的中樁,稱為中間點(diǎn)。由于轉(zhuǎn)點(diǎn)起傳遞高程作用,觀測(cè)時(shí)應(yīng)先觀測(cè)轉(zhuǎn)點(diǎn),后觀測(cè)中間點(diǎn)。轉(zhuǎn)點(diǎn)讀數(shù)至毫米,視線長(zhǎng)度一般不應(yīng)超過150米,標(biāo)尺應(yīng)立于尺墊、穩(wěn)固的樁頂或堅(jiān)石上;中間點(diǎn)的高程通常采用視線高法求得,讀數(shù)可至厘米,視線長(zhǎng)度也可適當(dāng)放長(zhǎng),標(biāo)尺立于緊靠樁邊的地面上。如圖,水準(zhǔn)儀置于測(cè)站Ⅰ,后視水準(zhǔn)點(diǎn)BM1,前視轉(zhuǎn)點(diǎn)TP1,將觀測(cè)結(jié)果分別記入表中的“后視”和“前視”欄內(nèi),然后,依次觀測(cè)BM1和TP1間的各個(gè)中樁(K0+000~K0+060),將讀數(shù)分別記入“中視”欄內(nèi)。2.施測(cè)方法ⅠBM1TP1TP2K0+000K0+020K0+040K0+060K0+080K0+100K0+120K0+140Ⅱ
中平測(cè)量記錄表測(cè)站測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)(m)視
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