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1、公路测量方案8.1 交点转点转角及里程桩的测设一、道路工程测量概述分为:路线勘测设计测量(route reconnaissance and design survey)和道路施工测量(road construction survey)。(一)勘测设计测量(route reconnaissance and design survey)分为:初测(preliminary survey)和定测(location survey)。1、初测内容:控制测量(control survey)、测带状地形图(topographical map of a zone)和纵断面图(profile)、收集沿线地质水文资
2、料、作纸上定线或现场定线,编制比较方案,为初步设计提供依据。2、定测内容:在选定设计方案的路线上进行路线中线测量(center line survey)、测纵断面图(profile)、横断面图(cross-section profile)及桥涵、路线交叉、沿线设施、环境保护等测量和资料调查,为施工图设计提供资料。(二)道路施工测量(road construction survey)按照设计图纸恢复道路中线、测设路基边桩和竖曲线、工程竣工验收测量。本章主要论述中线测量和纵、横断面测量。二、中线测量(center line survey) 1、平面线型:由直线和曲线(基本形式有:圆曲线、缓和曲线)
3、组成。2、概念:通过直线和曲线的测设,将道路中心线的平面位置测设到地面上,并测出其里程。即测设直线上、圆曲线上或缓和曲线上中桩。三、 交点JD(intersecting point)的测设(一)定义:路线的转折点,即两个方向直线的交点,用JD来表示。(二)方法:1等级较低公路:现场标定2高等级公路:图上定线实地放线。(三)实地放线的方法分类1 放点穿线法放直线点穿线定交点(1)放点可用支距法(垂直于导线边的距离)、导线相交法及极坐标法进行。如下图:1、2、4、6点用支距法;3点用导线相交法;5点用极坐标法(2)穿线如图,定出一条尽可能多的穿过或靠近直线上点P1、P2、P3的直线AB。(3)定交
4、点将穿出的直线延长,得交点JD。正倒镜分中法:l 在B点架仪,盘左瞄准A,倒镜定a1,b1点;盘右瞄准A点,倒镜定a2,b2点;取a1、 a2点中点a, b1、b2点的中点b。l 同理可定出CD 方向可定出c、d两点。(骑马桩)。l 将线段ab、cd相交,得交点JD。2 拨角放线法极坐标法如图,在利用导线点或已测设的JD,计算测设元素(,S)拨角,量边,定出JD 位置。四、转点ZD(turning point)的测设1、定义:当相邻两交点互不通视时,需要在其连线测设一些供放线、交点、测角、量距时照准之用的点。2、分为:在两交点间测设转点、在两交点延长线上测设转点。 (1)在两交点间测设转点:1
5、、在JD5、JD6的大致中间位置ZD架仪。瞄准JD5,用正倒镜分中法定出JD6。2、测量出a、b距离。3、计算e值,在实地量取e值,得ZD点。有:4、在ZD点架仪,检查三点在一直线上。(2)在两交点延长线上测设转点:如图,有:五、转角(turning angle)和分角线的测设(一)定义:指路线由一个方向偏向另一个方向时,偏转后的方向与原方向的夹角。当偏转后的方向在原方向的左侧,称为左转角;反之为右转角。(二)转角的测定(如图)当左 180时,为右转角,有:y=左-180当左180时,为左转角,有:z=180-左当右180时,为左转角,有:z=右- 180 (三)若角度的2个方向值为a、b,则
6、分角线方向c=(a+b)/2 六、里程桩(mileage peg)的设置又称中桩,表示该桩至路线起点的水平距离。如:K7+814.19表示该桩距路线起点的里程为7814.19m。分为整桩和加桩。1、整桩。一般每隔20m或50m设一个。2、加桩分为地形加桩、地物加桩、人工结构物加桩、工程地质加桩、曲线加桩和断链加桩。(如:改K1+100=K1+080,长链20m。)8.2单圆曲线(circle curve)的测设圆曲线测设的传统方法:主点测设详细测设一、主点(major point)的测设1曲线要素的计算(已知转角及半径R)切线长 ; 曲线长 外距 ; 切曲差 2主点的测设(1)主点里程的计算Z
7、Y里程=JD里程-T; YZ里程=ZY里程+LQZ里程=YZ里程-L/2; JD里程=QZ里程+D/2 (用于校核)(2)测设步骤:a. JDi架仪,照准JDi-1,量取T,得ZY点;照准JDi+1,量取T,得YZ点。b. 在分角线方向量取E,得QZ点。二、单圆曲线详细测设有整桩号法和整桩距法。一般采用整桩号法。1 切线支距法(tangent off-set method)(1)以ZY或YZ为坐标原点,切线为X轴,过原点的半径为Y轴,建立坐标系。(2)计算出各桩点坐标后,再用方向架、钢尺去丈量。特点:测点误差不积累;宜以QZ 为界,将曲线分两部分进行测设。例题:设某单圆曲线偏角=3401200
8、,R=200m,主点桩号为ZY:K4+906.90,QZ: K4+966.59 ,YZ: K5+026.28,按每20m一个桩号的整桩号法,计算各桩的切线支距法坐标。(一)主点测设元素计算61.53m;=119.38m;=9.25m;=3.68m。(二)主点里程计算ZY=K4+906.90;QZ=K4+966.59;YZ=K5+026.28;JD= K4+968.43(检查)(三)切线支距法(整桩号)各桩要素的计算表注:表中曲线长。 2 偏角法(method of deflection angle)分为:长弦偏角法、短弦偏角法。(1)长弦偏角法1)计算曲线上各桩点至ZY或YZ的弦线长ci及其与
9、切线的偏角i。2)再分别架仪于ZY或YZ点,拨角、量边。特点:测点误差不积累;宜以QZ 为界,将曲线分两部分进行测设。(2)短弦偏角法。 与长弦偏角法相比:1)偏角i相同。2)计算曲线上各桩点间弦线长ci3)架仪于ZY或YZ点,拨角、依次在各桩点上在量边,相交后得中桩点。3 此外还有极坐标法(polar coordinate method)、弦线支距法、弦线偏距法。例题:偏角法详细测设单圆曲线(注:此题作为实习课测设内容)已知圆曲线的R=200m,交点JDi里程为K10+110.88m,试按每10m一个整桩号,来阐述该圆曲线的主点及偏角法整桩号详细测设的步骤。解:(一)主点测设元素计算26.3
10、3m;=52.36m;=1.73m;=0.3m。(二)主点里程计算ZY=K10+84.55;QZ=K10+110.73;YZ=K10+136.91;JD= K10+110.88(检查)(三)偏角法(整桩号)各桩要素的计算表注:;8.3 缓和曲线(spiral)的测设一概念及基本公式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。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
11、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-TH;HY=ZH+ls;QZ=ZH+LH/2;HZ=ZH+LH;YH=HZ-ls(2)测设方法。(见例题)例题:如下图,设某公路的交点桩号为K0+518.66,右转角y=1801836,圆曲线半径R=100m,缓和曲线长ls=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=K0+497
12、.54;HY=K0+507.54;QZ=K0+518.52;HZ=K0+539.50;YH=K0+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
13、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b0,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。8.4 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
14、点(bench mark)的设置。(1) 位置:埋设在距中线50100m,且不易破坏之处。(2) 设置密度:相隔0.5km1km山区相隔1km2km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+510-6D)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:二级及以下公路:。其记录格式见表。(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。(见图)8.5 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,