土木工程测量---测量教案14章_路线施工测量备课讲稿.ppt

《土木工程测量---测量教案14章_路线施工测量备课讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程测量---测量教案14章_路线施工测量备课讲稿.ppt（157页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、土木工程测量-测量教案14章_路线施工测量 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望某中桩距离路线起点的水平距离为1086.586m桩位在路线整体式路基K1+086.586桩位在路线分离式路基左线ZK1+086.586桩位在路线分离式路基右线YK1+086.586桩位在互通式立交B匝道BK1+086.586。(1)路线平曲线测设内容 正算桩号计算中/边桩位置。反算全站仪测定边桩坐标计算中线垂足点桩号/坐标。(2)路线竖曲线测设内容 桩号计算中桩设计高程 标准

2、横断面图纸计算超高横坡,边桩设计高程。(3)桥墩桩基测设内容设计图纸已给出每个桥墩桩基的测量坐标平曲线图纸,桥墩桩基大样图,墩台中心设计数据计算复核每个桥墩桩基的设计坐标确认图纸给出的桥墩桩基测量坐标无误后才能进行施工放样。上述三类计算工作均可由fx-5800P程序QH2-7T实现。卜鱼沟大桥平曲线设计图卜鱼沟大桥墩台桩基大样图,墩台中心数据桩基设计坐标表。14.1 路线中线测量将路线设计中心线测设到实地路线中线直线、圆曲线、缓和曲线径相连接而成工作内容：测设中线交点JD，转点ZD测量交点转角，测设曲线。公路勘测规范规定公路测量符号，采用汉语拼音字母或英文字母国内招标汉语拼音字母引进外资或为国

3、际招标项目英文字母。一条公路宜使用一种符号。1)路线交点和转点的测设 纸上定线完成后，将图上设计路线交点标定到实地。当相邻两交点互不通视或直线较长时需要在其连线上测定一个或几个转点ZD以便在交点测量转角时作为照准目标。直线上一般每隔200300m设一转点ZD，路线与其它道路交叉处及路线上需设置桥、涵等构筑物处，也应设置转点ZD。用CASS打开路线数字地形图dwg格式文件在图上绘制并编辑好转点ZD的位置执行下拉菜单“工程应用指定点生成数据文件”命令将图上采集的转点坐标存入坐标文件再将坐标文件上载到全站仪内存供野外放样转点使用。重庆市涪(陵)丰(都)高速公路A1标段JD18数字地形图2)路线转角的

4、测定路线转折处需要精确测定交点转角。转角是路线由一个方向偏转至另一个方向时偏转后方向与原方向间的水平夹角。偏转后方向位于原方向右侧右转角R0偏转后方向位于原方向左侧左转角L0fx-5800P能对直角坐标、极坐标表示的复数进行计算。(1)直角坐标表示法格式a+bi，i2=-1，按 键输入i a复数实部(Real Part)b复数虚部(Imaginary Part)当字母变量B存储了复数时ReP(B)复数变量B实部,按 键输入ReP(ImP(B)复数变量B虚部,按 键输入ImP(复数几何意义复平面点高斯平面直角坐标系纵轴x实数轴横轴y虚数轴象限顺时针编号。(2)极坐标表示法格式r，按 键输入r复数

5、模(Absolute value)复数辐角(Argument)当字母变量B存储了复数时Abs(B)复数变量B的模按 键,或按 键输入Abs(Arg(B)复数变量B的辐角,按 键输入Arg(辐角取值范围0o180o与Pol函数算出辐角的几何意义完全相同。2)单圆平曲线坐标正算(1)曲线要素计算切线长T曲线长L外距E切曲差J(2)主点桩号的计算设JD桩号为ZJD，则曲线主点ZY，QZ，YZ桩号(3)主点中边桩坐标的计算设JDn坐标复数zJDn相邻后交点JDn-1坐标复数zJDn-1JDn-1JDn的辐角=Arg(zJDnzJDn-1)辐角0时,JDn-1JDn 方位角(n-1)n=辐角0，左转角0

6、右偏角R；180j点位于直线线元走向左边当pj180j点位于直线线元走向右边。(2)圆曲线元坐标反算原理圆曲线元起点桩号Zs，中桩坐标复数zs=xs+ysi走向方位角s，圆曲线半径R则圆心点C坐标垂足点p坐标sp的弦长及弦切角 垂足点p的桩号与走向方位角j点边距dj=RdCj 交点转角0j位于圆曲线元走向左边边距dj0边距dj0j位于圆曲线元走向右边边距dj0j位于圆曲线元走向左边。例14-1 设全站仪已安置在导线点D27，试用QH2-7T程序计算加桩K48+230，K47+930，K48+610的中、边桩坐标及其坐标放样数据，左右边距均为13m；计算三个边桩点坐标反算结果。解 编写与输入JD

7、40的数据库子程序文件JD4048289.346Z:3166738.289+460008.909iB-7o23o55oQ 0E:2800R:0F 3165997.973+459733.202iU 35+2SDimZ Return编辑QH2-7T主程序将正数第10行数据库子程序名修改为JD40 执行QH2-7T程序，计算曲线要素与主点数据按 键进入REG模式，察看2个主点桩号，中桩坐标ZH=HY=ZY，YH=HZ=YZ屏幕显示“MODE4Stop!”时按 键，停止程序并进入REG模式察看程序算出的4个主点桩号与中桩坐标程序按“第一缓和曲线+圆曲线+第二缓和曲线”基本型平曲线设计，单圆曲线是基本型

8、平曲线在第一缓曲参数A1=0，第二缓曲参数A2=0的特例基本型平曲线有ZH，HY，YH，HZ等4个主点4个主点的桩号与中桩坐标顺序存储在统计串列List X，List Y，List Freq的14行。坐标正算及其全站仪放样重复执行QH2-7T程序,计算加桩K48+230的中边桩坐标 不计算极坐标放样数据的坐标反算 重复执行QH2-7T程序,计算12号边桩坐标反算QH2-7T程序将基本型平曲线的第一缓和曲线、圆曲线、第二缓和曲线的线元号分别定义为1，2，3号线元ZH点后的夹直线定义为-1号线元HZ点前的夹直线定义为4号线元显示的垂点桩号复数，例如p PEG(m)+ni=48305.1280+2.

9、0000ip PEG(m)+ni=48017.97341.0000i其实部为垂点桩号，虚部为垂点所在线元号。14.3 交点法非对称基本型平曲线的计算与测设 可以将直线看作曲率半径为的圆曲线在直线与半径为R的圆曲线径相连接处曲率半径有突变，由此带来离心力的突变。R较大时，离心力突变一般不对行车安全构成不利影响R较小时，离心力的突变将使快速行驶的车辆在进入或离开圆曲线时，偏离原车道，侵入邻近车道从而影响行车安全。解决该问题的方法在圆曲线段设置超高或在直线与圆曲线之间增设缓和曲线或同时设置超高与缓和曲线。公路路线设计规范规定高速公路、一、二、三级公路的直线同小于不设超高的圆曲线最小半径径相连接处应设

10、置缓和曲线。称由“第一缓和曲线+圆曲线+第二缓和曲线”组成的路线交点曲线基本型平曲线 1)缓和曲线方程缓和曲线几何意义曲线上任意点的曲率半径与该点至曲线起点ZH的曲线长l成反比A缓和曲线参数在缓和曲线终点HY，缓和曲线长为Lh，曲率半径为R求得缓和曲线参数缓和曲线方程的另一种形式缓和曲线几何意义解释缓和曲线起点ZH，l=0，得缓和曲线曲率半径=直线曲率半径缓和曲线终点HY，l=Lh，得=R缓和曲线曲率半径=圆曲线半径。缓和曲线作用使路线曲率半径由逐渐R。设缓和曲线上任意点j的曲率半径其偏离纵轴y的角度为j点计算偏角微分弧长dl缓和曲线微分方程积分，得偏角公式2)缓和曲线切线支距坐标微分弧长dl

11、在切线支距坐标系ZHxy的投影(1)切线支距坐标的积分公式 可用fx-5800P的积分函数计算设缓和曲线参数A存储在字母变量Aj点的缓和曲线长l存储在字母变量L，函数程序语句Rad:(cos(X22A2),0,L)U(sin(X22A2),0,L)V:Deg 积分函数的自变量只能是字母变量X积分表达式含三角函数时，应设置角度单位为弧度Rad完成积分计算后，应恢复角度单位为十进制度Deg。(2)切线支距坐标的级数展开形式将l=Lh代入，得HY点的切线支距坐标3)曲线要素(1)圆曲线内移值p与切线增量q在直线与圆曲线之间插入缓和曲线时在参数为A1的第一缓和曲线端应将原有圆曲线向内移动距离p1圆曲线

12、内移值才能使圆曲线与第一缓和曲线衔接这时，切线增长了距离q1切线增量此时，在参数为A2的第二缓和曲线端圆曲线内移值p2，切线增量q2第一缓和曲线端圆曲线内移值p1，切线增量q1公式第二缓和曲线端圆曲线内移值p2，切线增量q2公式因级数公式忽略了三角函数展开式的高次项它们只适用于最大计算偏角h50的缓和曲线而积分公式适用于任意偏角的缓和曲线。(2)切线长入、第二缓和曲线长HY，YH点的计算偏角切线方程解切线方程得4)主点桩号曲线长切曲差外距5个主点桩号5)主点与加桩的中桩坐标(1)ZH点与HZ点的中桩坐标设由JDn-1与JDn的坐标算出的JDn-1JDn-的方位角ZH点的走向方位角与中桩坐标复数

13、 HZ点的走向方位角与中桩坐标复数(2)加桩位于第一缓和曲线段的中桩坐标以ZH点为基准，ZHj的曲线长lj=ZjZZH算出加桩j的切线支距坐标zj=xj+yjiZHj弦长及其弦切角ZHj弦长的方位角及j点走向方位角 j点中桩坐标复数将lj=lHY代入，求得HY点的中桩坐标与走向方位角。(3)加桩位于圆曲线段的中桩坐标以HY点为基准，HYj的曲线长lj=ZjZHYHYj点的弦切角与弦长 HYj点弦长的方位角与j点走向方位角j点中桩坐标复数当lj=ly/2时，j点=QZ点；当lj=ly时，j点=YH点。(4)加桩位于第二缓和曲线段的中桩坐标以YH点为基准YH点Lh2，zYH=xYH+yYHi加桩j

14、lj=ZHZZj，zj=xj+yjijYH弦长及其弦切角YHj弦切角 YHj弦长方位角，j点走向方位角j 点中桩坐标复数弦长YHj 弦切角YH-j计算原理(5)缓和曲线线元坐标反算原理缓和曲线积分曲线边桩点j在缓和曲线垂足点p的桩号与中桩坐标无法一次解算出传统方法是使用牛顿法或二分法迭代解算迭代计算次数n与缓和曲线长Lh及迭代计算误差有关当Lh=200m，=0.001m时，n=18。本书介绍拟合圆弧法取=0.001m时，最多只需计算2次即可。缓和曲线拟合圆弧的曲率半径设任意非完整缓和曲线起点半径Rs，原点线长ls终点半径Re，原点线长le缓和曲线长Lh=lels由式(14-23)得缓和曲线中点

15、Lh/2的曲率半径R为当Rs或Re时代入可得R=2RR圆曲线半径。结论：完整缓和曲线中点的曲率半径R为其小半径R的2倍。第一缓和曲线以ZH点和HY点为端点R为半径作圆弧对于第二缓和曲线以YH点和HZ点为端点以R为半径作圆弧该圆弧缓和曲线的拟合圆弧，简称拟合圆弧。拟合圆弧圆心O坐标ZH-HY弦长中点m坐标zm=(zZH+zHY)/2直线mO长度及方位角圆心O坐标复数 垂足点p应满足的条件垂线jp的点斜式方程将p点坐标代入方程化简，得缓和曲线垂线方程残差 垂足点p初始桩号及改正数边桩j在拟合圆弧上的垂足点p坐标ZHp弦长的弦切角ZHp的拟合圆弧长缓和曲线垂足点p(0)初始桩号偏角改正数与线长改正数

16、dl的关系边距方向p(0)j的归零方位角边距方向p(0)j的偏角改正数与线长改正数dl的关系dl的解例14-2 福建永安至宁化高速公路(闽赣界)A7合同段JD48的曲线设计图，试将F17与F18两个导线点坐标预先输入到Mat F矩阵，以F18为测站点，应用QH2-7T程序计算加桩K55+915，K56+163，K56+755的中、边桩坐标及其坐标放样数据左右边距均为12.25m；计算图14-17内表所示三个边桩点的坐标反算结果。解 编写与输入JD48的数据库子程序文件JD4856355.607Z:2898119.67+497973.145iB 41o52o30.7o 444.9719E:110

17、0R:469.0416F 2898363.52+498824.711iU 35+2SDimZ Return编辑QH2-7T主程序将正数第10行数据库子程序名修改为JD48按 键进入COMP模式，按 键进入矩阵列表菜单按 键移动光标到Mat F矩阵行按 键定义Mat F矩阵为2行2列将F17与F18导线点坐标输入矩阵单元。执行QH2-7T程序，计算曲线要素与主点数据按 键进入REG模式，察看4个主点桩号中桩坐标ZH,HY,YH,HZ 坐标正算及其全站仪放样重复执行QH2-7T程序,计算加桩K55+915的中边桩坐标 不计算极坐标放样数据的坐标反算 重复执行QH2-7T程序,计算1号边桩坐标反算1

18、4.4 断链计算局部改线或其它原因造成路线桩号不连续的现象。桩号不连续中桩断链桩设计图纸应在断链桩处标明它的老(后)、新(前)桩号与断链值格式为后桩号=前桩号，断链值=后桩号前桩号。断链值0长链。短链空桩区K26+490.358K26+520,宽度=短链值长链重桩区长链桩后重桩区K53+563.478K53+570.416长链桩前重桩区K53+570.416K53+563.478后、前重桩区间的总宽度=两倍长链值。1)坐标正算的桩号处理短链空桩区K26+490.358K26+520短链空桩区内的桩号在实际路线中不存在。坐标正算，用户输入加桩号位于空桩区间时程序不能计算并提示用户重复输入新的加桩

19、号。长链重桩区K53+563.478K53+570.416 坐标正算，用户输入加桩号位于重桩区时提示在后重桩区(BACK)或前(FRONT)重桩区选择以路线走向为前进方向。调用SUB2-7A子程序将设计桩号连续桩号后计算。2)坐标反算的桩号处理坐标反算求出的桩号为连续桩号调用SUB2-79子程序将连续桩号设计桩号显示。3)短链计算案例 例14-3 试用QH2-7T程序计算图14-19所示短链加桩K26+510，K26+480，K26+530的中桩坐标。解 编写与输入JD19的数据库子程序文件JD1926699.7973Z:92940.857+86840.935iB-45o35o58.1oQ 2

20、79.2848E:600R:279.2848F 92914.9692+86524.3103iU 1D 35+2SDimZ 26490.358List X5:26520List Y5 Return 编辑QH2-7T主程序将正数第10行数据库子程序名修改为JD19 执行QH2-7T程序，计算曲线要素与主点数据按 键进入REG模式，察看4个主点桩号中桩坐标ZH,HY,YH,HZ短链桩数据List X5,List Y5,List Freq5 执行QH2-7T程序，坐标正算4)长链计算案例 例14-4 试用QH2-7T程序计算图14-20所示长链重桩区加桩K53+566的中桩坐标。解 编写与输入JD44

21、的数据库子程序文件JD4453225.5324Z:681771.709+505360.386iB 29o59o48.75oQ 424.64E:1092.843R:376.9212F 682078.7648+505145.5161iU 1D 35+2SDimZ 53570.416List X5:53563.478List Y5 Return编辑QH2-7T主程序将正数第10行数据库子程序名修改为JD44 执行QH2-7T程序，计算曲线要素与主点数据按 键进入REG模式，察看4个主点桩号中桩坐标ZH,HY,YH,HZ长链桩数据List X5,List Y5,List Freq5 执行QH2-7T程

22、序，坐标正算14.5 竖曲线的计算与测设为了行车平稳和满足视距要求路线纵坡变更处应以圆曲线相接竖曲线纵坡变更处变坡点，也即竖交点，用SJD表示竖曲线按其变坡点SJD在曲线的上方或下方分别称为凸形(i1i20)或凹形(i1i20)的两种情形i10，i10凹形竖曲线(i1i20，i10时为升坡，纵坡度0为降坡，横坡度0为升坡。绕各自行车道中线旋转将两侧行车道分别绕各自行车道中线旋转使之各自成为独立的单向超高断面此时中央分隔带两边缘分别升高与降低而成为倾斜断面车道数大于4条的公路可采用。1)超高横坡度渐变方式超高过渡段的起点横坡度is超高过渡段的终点横坡度ie超高过渡段长 LC超高过渡段内任意点j至

23、起点的线长lk=l/LC 01之间的系数。线性渐变方式计算j点超高横坡度的公式三次抛物线渐变方式计算j点超高横坡度的公式路线超高数据及采用的渐变方式在纵断面图的最底一栏给出设计说明文件中也会给出相应的文字说明。超高渐变线为折线线性渐变。超高渐变线为曲线三次抛物线渐变。为比较两种超高横坡度渐变方式计算结果的差异分别用两种方式计算广西河池至都安高速公路3-1标段超高过渡段：K27+420K27+550段左幅的超高横坡度。2)边桩设计高程计算原理依据：中桩设计高程,超高横坡度,横断面设计数据。“设计标高”由竖曲线算出的设计高程。标准横断面图填方边坡与挖方边坡设计数据每级边坡4各设计数据边坡坡率1：n

24、，坡高H，平台宽d，平台横坡度i。挖方边坡数据绘制于路线左幅填方边坡数据绘制于路线右幅并不代表加桩左幅一定是挖方边坡右幅一定是填方边坡应根据实际地形情况选择挖填边坡。土路肩横坡度4%路基超高横坡iL/iR4%时,土路肩横坡度取iL/iR以满足路面排水的需要。3)路基横断面设计数据的输入QH2-7T程序要求将路基横断面设计数据输入到Mat A矩阵3行9列第1行输入路中线分别至左/右土路肩的路基横断面设计数据第2行输入一、二级填方边坡设计数据第3行输入一、二级挖方边坡设计数据Mat A3,9单元输入超高横坡渐变方式系数输入0线性渐变，输入0三次抛物线渐变。边坡坡率n填方(Tian)输入正数,挖方(

25、Wa)输入负数平台横坡度i路中线为基准降坡输入正数，升坡输入负数。4)路基超高横坡度设计数据的输入QH2-7T程序要求将路基超高横坡设计数据输入到Mat B矩阵每行9列,输入3个超高横坡度数据最多定义10行，可输入30个超高横坡度数据。其中1，4，7列应输入设计桩号执行QH2-7T后自动将其变换为连续桩号左/右横坡度iL/iR正负的规定：以路中线为基准降坡输入正数，升坡输入负数。5)中边桩设计高程计算案例例14-5 用QH2-7T程序计算图14-20所示JD44加桩K52+920的中边桩三维坐标用全站仪实测挖方边坡的两个边桩点三维坐标为(682 027.768，505 193.643，289.

26、173)(682 007.808，505 164.297，278.495)计算这两点的设计高程与挖填高差。解 编写与输入JD44的数据库子程序文件JD4453225.5324Z:681771.709+505360.386iB 29o59o48.75oQ 424.64E:1092.843R:376.9212F 682078.7648+505145.5161iU 1D:1S:6C 35+2SDimZ 53570.416List X5:53563.478List Y5 52150+285.467iZ34 53160+288.493iZ35:49000Z36 54600+274.733iZ37 0.7

27、5,4,10.5,1,1,10.5,4,0.75,2.51.1,8,3,1.5,1.3,8,3,1.5,0-0.5,10,-3,1.5,-0.5,10,-3,1.5,0Mat A 52850.763,0,0,52908.514,-2,2,53015.763,-4,453440.414,-4,4,53570.414,2,2,53763.792,2,2Mat B Return绿色数字应输入超高横坡度的设计桩号执行QH2-7T程序后自动将其变换为连续桩号。程序隧道超欠挖功能的使用方法见文献16第2版编辑QH2-7T主程序将正数第10行数据库子程序名修改为JD44 执行QH2-7T程序,平竖曲线主点数

28、据计算,坐标正算按 键进入REG模式，统计串列14行平曲线主点数据统计串列第5行一个短链桩数据统计串列69行竖曲线主点数据。三维坐标反算程序显示的边桩挖填高差h=实测高程设计高程负数为挖方高差，正数为填方高差移动平距a=边桩边距最近挖方坡顶或填方坡脚边距负数表示远离路中线方向移动正数表示靠近路中线方向移动。14.7 桥墩桩基坐标验算公路工程技术标准对公路桥梁的分类规定桥梁施工图应给出每个桥墩的墩台中心设计桩号,法向偏距,走向偏角每个桩基的测量坐标。施工前，应验算每个桩基的设计坐标与设计坐标相符后才能放样桥墩桩基。下面以205国道江苏淮安西绕城段淮涟三干渠中桥为例介绍使用QH2-7T程序计算桥墩

29、桩基坐标的方法。1)桥墩桩基坐标计算原理图纸给出：j#桥墩墩台中心设计桩号Zj#法向偏距dX，走向偏角桩基与承台/盖梁尺寸在墩台大样图获取。使用QH2-7T程序坐标正算功能由墩台中心设计桩号Zj#算出j#墩台中心走向方位角j#，中桩坐标复数zj#它们是j#墩台桩基坐标计算的基础。1号桩基在墩台中心坐标系XOj#Y的坐标复数Z1=Y1+X1iOj#1号桩基的测量方位角+Y轴偏向走向方位角j#方向左侧时，走向偏角0。j#桥墩存在法向偏距dX时墩台中心Oj#不在路线中线上，测量坐标复数Oj#位于走向方位角j#方向左侧，dX0，取j#桥墩存在法向偏距dX时墩台中心Oj#不在路线中线上，测量坐标复数Oj

30、#位于走向方位角j#方向左侧，dX0，取1号桩基的测量坐标复数2)编写桥墩类号将桥墩桩基完全相同的桥墩合并为同类,编著墩类号。淮涟三干渠中桥有4个桥墩，墩类号编为1，2，30#墩为1类墩，1#，2#墩为2类墩，3#墩为3类墩。3)桩基墩台中心坐标的采集与输入AutoCAD，m为单位，1：1绘制1,2,3类墩桩基大样图执行“UCS/新建(N)命令”鼠标对象捕捉O1点建立XO1Y用户坐标系墩台中心坐标系三类墩桩基关于Y轴对称图形只需为左幅(也可是右幅)三个桩基编写桩基号1，2，3右幅对称桩基号分别为-1，-2，-3执行id命令，对象捕捉1，2，3号桩基点命令行显示的墩台中心坐标输入到Mat D矩阵

31、12行重复上述操作，分别采集2类,3类墩台1，2，3号桩基的墩台中心坐标输入到Mat D矩阵的36行。4)墩台设计数据的输入每个桥墩墩台设计数据有四个墩类号,墩台中心设计桩号,法向偏距,走向偏角。法向偏距以路线走向为基准墩台中心偏离路线走向左侧为负数,右侧为正数走向偏角以路线走向为基准墩台中心坐标系+Y轴偏离路线走向的偏角左偏为负角，右偏为正角输入到Mat E矩阵的36行。墩台设计数据输入到Mat E矩阵最多10行8列可输入0#19#桥墩,共20个墩台的设计数据。Mat D/Mat E矩阵输入方法手动/数据库子程序。淮涟三干渠中桥数据库子程序文件JD1541.0269Z:3727270.063

32、+498355.437iB 10o21o22.02oQ 634.4289E:2300R:634.4289F 3727798.36+498238.765iU 2S 35+2SDimZ 14.559iZ34 250+15.309iZ35:60000Z36 785+14.4iZ37:80000Z38 1600+14.497iZ39-15.612,-9.412,-3.2120,0,0-15.346,-9.546,-3.7460,0,0-15.598,-9.398,-3.1980,0,0Mat D 1,186.346,0,-45,2,215.78,0,-452,245.78,0,-45,3,275.214,0,-45Mat E Return执行QH2-7T程序,计算桥墩桩基坐标QH2-7T程序算出的中桩设计高程位置墩台立面构造图标注本教案最终更新时间2011年6月27日感谢您选用本教材！您对本教案的意见请发送至qh-