实用工测公路工程测量PPT课件

2. 两阶勘测第1页/共79页13.2 公路踏勘选线及中线测量第2页/共79页第3页/共79页13.2.2 中线测量的任务复曲线回头曲线圆曲线缓和曲线段圆曲线反向曲线第4页/共79页中线测量的工作包括：测设公路各交点（JD）、量距和钉桩、测量路线各偏角（）及测设曲线等。如下图所示。圆曲线圆曲线缓和曲线缓和曲线RL右转角左转角JD1JD2K0+000交点交点第5页/共79页 13.2.3交点与转点的测设第6页/共79页1.交点的测设 如下图所示，在一些有固定建筑物的地区，可根据设计交点与建筑物的位置在地形图上事先量出交点到建筑物的距离，在现场用距离交会法或直角坐标法测设出交点的实际位置。(1)根据与已有地物的关系测设交点JD15D1D2D3第7页/共79页 (2)根据导线点的坐标和交点的设计坐标测设交点按导线点的已知坐标和交点的设计坐标，事先算出有关测设数据，按极坐标法，角度交会法或距离交会法测设交点，如下图，首先计算出A8到JD16之间的距离D，以及夹角，然后用极坐标法测设交点D16。JD16DA8A7A9第8页/共79页（3）穿线放线法测设交点 当线路主点不能直接测设出、且定测中线离初测导线不远时，常采用此方法。 () 放点放点常用的方法有极坐标法和支距法。极坐标法放点支距法放点12345l1l2l31236745l4l5第9页/共79页()穿线穿线123AB()交点dbABCDJDca第10页/共79页2.转点的测设 (1) 在两交点间设转点 JD5，JD6为相邻而互不通视的交点，ZD为初定转点。为检查ZD是否在两交点的连线上，先将经纬仪安置于目估的转点ZD上，以正、倒镜分中延长直线的方法在JD6点附近标fbaae式中：a、b距离可直接丈量或用视距测出 ZDZDZD出JD6，丈量出JD6-JD6=f，如f超过允许偏离范围，则须将测站ZD横向移动至ZD点，移动量e： 第11页/共79页(2)延长线上设转点 当在互不通视的两交点JD7、JD8的延长线上设立转点ZD时，可先将经纬仪安置于目估的转点ZD上，分别用正、倒镜照准DJ7，并以相同竖盘位置俯视JD8，得两点后取其中点得JD8。若JD8与DJ8点重合，或偏差值f在容许fbaaeJD8ZDZDJD8ZD范围之内，即可将ZD点作为转点。否则应丈量出JD8-JD8=f，将测站ZD横向移动至ZD点，移动量e可按下式计算：第12页/共79页13.2.4 路线转角的测量 右右180 在路线的转折处，为了设置曲线通常需要测定转角。所谓转角，就是指路线由一个方向偏转至另一方向时，偏转后的方向与原来方向间的夹角，以表示。如下图，偏转后的方向位于原来方向右侧时，称为右偏角，如9；偏转后的方向位于原来方向左侧时，称为左偏角，如10。 当180时，为左偏角，路钱向左转： JD8 JD9JD10JD11910910180右左第13页/共79页第14页/共79页13.2.5 中线里程桩的设置 第15页/共79页2.5cm交点桩百米桩加桩JD 3+135.88K 5+200ZY 5+278.6240cm6cm40cm6cm6cm第16页/共79页 3. 里程桩的埋设 里程桩一般用木质桩。木质桩分扁桩和方桩。方桩一般长40cm，断面为66cm。起控制作用的交点桩、转点桩及一些重要的地物加桩(如桥，隧位置桩)，以及曲线主点桩，均应采用方桩。一般方桩钉至桩顶露出地面约2cm，桩顶钉以中心钉表示点位。 扁桩一般长30cm40cm，断面为2.56cm。用来标示其余的里程。标志桩(扁桩)应打入地下深1525cm，露出地面以上部分515cm，以便书写桩号。用于中桩的，书写桩号一面应面向路线起点方向。2.5cm40cm6cm40cm6cm6cm第17页/共79页13.3.1 主点测设元素的计算LTJSecRRSecRERLRT2)12(21802tan切曲差外矢距曲线长切线长曲线长L外矢距2交点ETJDT圆直点YZ曲中点QZ切线长圆心 O曲线半径RZY直圆点切线长转角第18页/共79页13.3.2 圆曲线主点里程的计算 第19页/共79页曲线长L外矢距2交点ETJDT圆直点YZ曲中点QZ切线长圆心 O曲线半径RZY直圆点切线长转角39 2712082.62m3437.75L39 27120(sec1)7.48m2E2 43.025 82.6243.44mJ 39 27120 tan43.03m2T 切线长曲线长外矢距切曲差第20页/共79页13.3.3 圆曲线主点的测设圆曲线主点的测设 1. 测设曲线的起点（ZY）与终点（YZ） 将经纬仪安置于交点JD桩上，分别以路线方向定向，自JD点起分别向后、向前沿切线方向量出切线长T，即得曲线的起点和终点。 2. 测设曲线的中点（QZ） 后视曲线的终点，测设角度 得分角线方向，沿此方向从交点JD桩开始，量取外矢距E,即得曲线的中点QZ。o180 -2JDZYYZQZ交点切线长 T(圆直点)(直圆点)(曲中点)切线长TE第21页/共79页13.4 13.4 圆曲线细部测设 在一般情况下，当地形条件较好、曲线长度不超过40米时，只要测设出曲线的三个主点即能满足工程施工的要求。但当地形变化复杂、曲线较长或半径较小时，就要在曲线上每隔一定的距离测设一个加桩，以便把曲线的形状和位置详细地表示出来，这个过程称为曲线的细部测设。 公路中线测量中加桩一般采用整桩号法，即将曲线上靠近曲线起点（ZY）的第一个桩的桩号凑成整数桩号，然后按整桩距l0向曲线的终点（YZ）连续设桩。由于地形条件、精度要求和使用仪器的不同，细部点的测设主要有以下几种方法。第22页/共79页13.4.1 切线支距法（直角坐标法） 切线支距法是以曲线的起点（ZY）或终点（YZ）为坐标原点，通过曲线上该点的切线为X轴，以过原点的半径方向为Y轴，建立直角坐标系，从而测定各加桩点的方法。如下图所示。ZYQZJDYZOP1P2P3P4ZYP1OYZP3P2QZP4JDRXYRy2x2N22第23页/共79页 曲线上某点Pi的坐标可依据曲线起点至该点的弧长 li计算。设曲线的半径为R，li所对的圆心角ji ，则计算公式为 ： 180sin1cos(13-9)iiiiiilRxRyRjjj 为了保证测设的精度，避免y值（垂线）过长。曲线分两部分测设，即由曲线的起点和终点向中点各测设曲线的一半。 【例2】已知JD的桩号为K8+745.72，偏角为R=532520，设计圆曲线半径为R=50m，取整桩距为10m。根据公式计算或查“圆曲线函数表”可知主点测设元素为：T=25.16m，L=46.62m，E=5.97m，J=3.70m。 XZYP1OYZP3P2QZP4JDYRy2x2N22第24页/共79页第25页/共79页 测设时，将圆曲线以曲中点（QZ）为界分成两部分进行。 （1） 根据曲线加桩的详细计算资料，用钢尺从ZY点（或YZ点）向JD方向量取x1、x2等横距，得垂足N1、N2等点，用测钎作标记。 （2） 在各垂足点N1、N2等处，依次用方向架（或经纬仪）定出ZY点（或YZ点）切线的垂线，分别沿垂线方向量取y1、y2等纵距，即得曲线上各加桩点Pi。 （3） 检验方法：用上述方法测定各桩后，丈量各桩之间的弦长进行校核。如不符或超过容许范围，应查明原因，予以纠正。 此法适合于地势比较平坦开阔的地区。使用的仪器工具简单，而且它所测定的各点位是相互独立的，测量误差不会积累，是一种较精密的方法。测设时要注意垂线y不宜过长，垂线愈长，测设垂线的误差就愈大。测设步骤：第26页/共79页13.4.2 偏角法（极坐标法） 偏角法是一种类似于极坐标的放样方法。它是利用曲线起点（或终点）的切线与某一段弦之间的弦切角i（称为偏角）以及弦长Ci来确定Pi点的位置的一种方法。QZJDORTCCCC1P1P2P3JD方向(a)(b)C2OP11+2ZYYZZYYZ2j11j1jjjj2113=12=1+CP4第27页/共79页11180(13-10)lRj故首段分弧圆周角为圆周角： 弦长： C1=2Rsin1 j902111Rl圆周角： 弦长： C2=2Rsin2 j902222RlCCC1P1P2P3JD方向C2O1+2ZYYZ2j1jjjj23=12=1+CP4第28页/共79页j902Rl YZ点： 用于检核222121jjjnnYZP1点： 1jj1122 P2点：jj222113P3点：ZY12=1+3=1+2C1P1P2P3Pn-1YZJD方向C2C3Cn-1第29页/共79页【例3】已知JD的桩号为K5+135.22，偏角为=402110（右偏），设计圆曲线半径为R=100m，取整桩距为20m。根据公式计算可知主点测设元素为：T=36.75m，L=70.43m，E=6.54m，J=3.07m。 第30页/共79页偏角法测设步骤 （1） 将经纬仪安置于曲线起点ZY(或终点YZ)上，以度盘00000照准路线的交点JD。 （2） 转动照准部，正拨（按顺时针方法）测设1角（02618），由测站点沿视线方向量弦长C1（1.53米）钉桩，则得曲线上第一点Pl（K5+100）的位置。 （3） 然后测设P2（K5+120）点之累计偏角2（61004），将钢尺端零点对准Pl点，以钢尺读数为C（19.97米）处交于视线方向，即距离与方向相交，则定出曲线上第二点P2点。依此类推，定出其它中间各点，并钉以木桩。 （4） 最后，测设至曲线终点，视线应恰好通过曲线终点YZ。Pn-1点至曲线终点的弦长应为C2（8.90米），测设得出的曲线终点点位与原定终点点位之差，其纵向闭合差不应超过L1000(L为曲线长)，横向误差不应超过10cm，否则应进行检查，改正或重测。第31页/共79页13.4.3 极坐标法 ZY12=1+ 3=1+2 C1P1P2P3Pn-1YZJD方向C2C3Cn-1第32页/共79页13.5 13.5 复合曲线与反向曲线的测设13.5.1 复曲线的测设 复曲线是由两个或两个以上互相衔接的同向单曲线（主要是圆曲线）所组成的曲线（如右图所示。这种曲线，通常是在地形条件比较复杂地段，一个单曲线不能适合地形的情况下采用。 JDa、JDb为相邻两交点，AB为公切线，GQ为主曲线和副曲线相衔接的公切点，它将公切线分为T1和T2两段。其中主曲线切线长T1可根据给定的半径R1和测定的转角1正算得出，则副曲线切线长T2=DAB-T1,然后以T2和转角2依公式反算求出R2。 ZYYZA(JDa)B(JDb)GQT1T1T2T2R2R1O1O212第33页/共79页13.6.2 反向曲线的测设 反曲线是由两个方向相反的圆曲线组成的（如下图）。在反曲线中，由于两个圆曲线方向相反，为了行车的方便和安全，一般情况下，均在前后两段曲线之间加设一过渡直线段，并且长度不小于20米。 JD1JD2R1R2O1O2ZY1ZY2YZ2YZ1直线长度12第34页/共79页13.7 13.7 缓和曲线的测设 为了行车更安全、舒适，常要求在曲线和直线之间设置一段半径由无穷大逐渐变化到圆曲线半径的曲线，这种曲线我们称之为缓和曲线。国内外目前基本采用回旋曲线的一部分作为缓和曲线。 直缓点缓圆点曲中点圆缓点缓直点1ZHHYQZYHHZ=R=R=R第35页/共79页缓和曲线长度的规定第36页/共79页13.7.1 缓和曲线的特征及曲线方程 (13 15)cl1. 回旋曲线的特征和方程回旋曲线的几何特征是：曲线上任何一点的曲率半径与该点到曲线起点的长度l成反比。即：式中c为比例参数。我国公路设计规范规定c=0.035v3，v是设计的行车速度，以km/h计。C=l=R l h=0.035v3 在缓和曲线的起点l =0，则=。在缓和曲线的终点（与圆曲线衔接处），缓和曲线的全长为l h ，缓和曲线的半径等于圆曲线的半径，即：=R。上式可写成：Rvlh3035. 0第37页/共79页 2. 缓和曲线的切线角公式=dld180(13 19)2hhlR=hdll dldRll=R l h18022hRll积分得：圆曲线HYZH=PYX=Rhddxdyhdh第38页/共79页32240(1321)6hhhhhlxlRlyR522340(1320)6phphlxlR llyRl第39页/共79页13.7.2 缓和曲线主点元素的计算及测设 1. 圆曲线的内移和切线的增长 在圆曲线和直线之间增设缓和曲线后，整个曲线发生了变化，为了保证缓和曲线和直线相切，圆曲线应均匀地向圆心方向内移一段距离p，称为圆曲线内移值。同时切线也应相应地增长q，称为切线的增长值。JDORZHHZQZHYYHqqhpThEhLy-2hhh第40页/共79页2(1322)24hlpR32(1323)2240hhllRqJDORZHHZQZHYYHqqhpThEhLy-2hhh第41页/共79页2. 缓和曲线主点元素以及里程的推算qpRTh2tan)(180)2(hYRLRpREh2sec)(2(1326)hyhLLlhhhLTJ 2第42页/共79页（2） 缓和曲线主点里程的计算ll第43页/共79页2180100 1804 46292 600hhRl221000.69( )2424600hlpmR332210010050( )22402240600hhllmRq33222210010099.93( )40406001002.78( )66600hhhhhlxlmRlymR第44页/共79页2112.662 100312.66( )hyhLmLl（2）缓和曲线主元素的计算切曲差：外矢距：曲线全长：主曲线（圆曲线部分）长：切线长：20 18 26()tan(600 0.69)tan50 157.58m22hTRpq (2)600(20 182624 4629 )112.66m180180yhLR20 18 26()sec(600 0.69)sec600 10.25m22hERpR 22 157.58312.662.50mhhhJTL缓和曲线测设记录计算表第45页/共79页第46页/共79页3.3.主点测设步骤（以例5 5说明）第47页/共79页13.7.3 13.7.3 带有缓和曲线的详细测设 式中li为缓和曲线上任一点i至曲线起点或终点的曲线长。22540hiiilRllxhiiRlly63ZHOHYhJD方向j第48页/共79页 对于圆曲线段部分，各点的直角坐标仍和以前计算方法一样，但坐标原点已移至缓和曲线起点，因此原坐标必须相应地加q、p值，即180180()2hhlllRRRjl为圆曲线上任一点至HY点或YH点的曲线长，lh为缓和曲线长。 实际工作中，缓和曲线和圆曲线各点的坐标值也可由曲线表查出，曲线设置方法和圆曲线的切线支距法测设方法完全相同。 pRpyyqRqxx)cos1 (sinjjZHOHYhJD方向j式中： 第49页/共79页2.2.偏角法（极坐标法） 以缓和曲线的起点ZH或终点HZ为坐标原点，以过原点的切线为x轴，过原点且垂直于x轴的方向为y轴。曲线上某点P至曲线的起点（ZH点或HZ点）的距离为Ci，P点和原点的连线与坐标轴的x轴之间的夹角为i。它们可以通过切线支距法求出的点的坐标P(xi、yi)来进行计算。221(1337)iiiiiiCxyytgx 弦长偏角ZHJD方向HYPCii第50页/共79页13.8 13.8 高速公路测量简介1.高速公路的选线 第51页/共79页（2)2)高速公路平面线型的形式 高速公路是至少有4车道，设有中央分隔带，全部立交并具有完善的交通安全、管理、服务设施。高速公路的线型要从平、纵、横向三个方面综合设计（平面短捷舒顺、纵面平缓均匀、横面经济稳定），除了要考虑沿线的自然环境、社会环境，自然景观和地形相协调外，还要满足驾驶员视觉和心理等方面的要求，这对行车安全、顺适具有极其重要作用。直线缓和曲线缓和曲线缓和曲线圆曲线（a）缓和曲线（b）圆曲线圆曲线缓和曲线（c）缓和曲线（d）大圆曲线小圆曲线（e）缓和曲线缓和曲线缓和曲线缓和曲线直线基本型S型凸型卵型复合型第52页/共79页13.8.2 13.8.2 高速公路对测量的要求第53页/共79页13.9 13.9 路线纵断面水准测量 路线纵断面测量又称路线水准测量。它的任务是根据水准点高程，测量路线各中桩的地面高程，并按一定比例绘制路线纵断面图，为路线纵坡设计和挖填土方计算提供基本资料。 纵断面测量一般分为两步进行： 1.基平测量：沿路线方向设置若干水准点，建立路线的高程控制。 2.中平测量：依据各水准点的高程，分段进行水准测量，测定各中桩的地面高程。 基平测量的精度要求比中平测量高，可按四等或稍低于四等水准的精度要求。中平测量只作单程观测，精度按普通水准要求。第54页/共79页13.9.1 基平测量1. 水准点的布设 沿路线方向布设水准点进行高程控制测量称基平测量第55页/共79页 水准点高程的测定，公路上通常采用一台水准仪往、返观测或同时用两台水准仪同向(或对向)进行观测。往、返测或两台仪器所测高差的不符值不得超过下列允许值：30()(1338)9()hhfLmmfnmm 允允或式中：L水准路线长度，以公里为单位，适用于平地。 n测站数，适用于山地。 第56页/共79页13.9.2 中平测量 中平测量又名中桩抄平，即测量路线中桩的地面高程。中平测量是以基平测量提供的水准点为基础，以相邻两水准点为一测段，从一个水准点出发，逐个施测中桩的地面高程，闭合在下一个水准点上，形成附合水准路线。其允许误差为：50()(1340)12()hhfLmmfnmm 允允或式中：L水准路线长度。 n测站数。1.中平测量及要求 第57页/共79页 在一定距离内设置用于传递地面高程的转点，每两转点间所观测的中桩，称为中间点。 由于转点起传递高程作用，观测时应先观测转点，后观测中间点。转点读数至毫米，视线长度一般不应超过150米，标尺应立于尺垫、稳固的桩顶或坚石上；中间点的高程通常采用视线高法求得，读数可至厘米，视线长度也可适当放长，标尺立于紧靠桩边的地面上。第58页/共79页 如图，水准仪置于测站，后视水准点BM1，前视转点TP1，将观测结果分别记入表中的“后视”和“前视”栏内，然后，依次观测BM1和TP1间的各个中桩（K0+000K0+060），将读数分别记入“中视”栏内。 2.施测方法BM1TP1TP2K0+000K0+020K0+040K0+060K0+080K0+100K0+120K0+140第59页/共79页 中平测量记录表后视点高程+后视读数136.214+2.126第60页/共79页路线纵断面图桩 号坡度与距离设计高程地面高程挖填高度填挖直线与曲线70727476807882843+1003+1103+1603+2003+2203+2403+2853+3003+3203+3503+3583+3803+0803+0403+1323+1803+2553+0003+37075.6874.9879.5080.0278.6078.7380.4081.9881.5679.1279.2078.8380.5280.5279.1477.2277.7877.8377.063.5%74.7881.0818078.282.0%1400%6076.1877.5878.2878.6379.4080.3880.6880.2879.8878.8878.9879.5878.2878.2878.2878.280.901.201.921.740.030.670.020.900.881.160.680.751.541.640.861.060.500.451.22BM5 高程 35.3483+040 右4.5米R=2000 T=27.5 E=0.76R=1000 T=10 E=0.05JD5 =45 12 R=120JD6 第61页/共79页纵断面图绘制的说明： 1. 纵断面图一般采用直角坐标系绘制，横坐标为中桩的里程，纵坐标则表示高程。常用的里程比例尺有15000、12000和11000几种，为了明显地表示地面起伏，一般取高程比例尺比里程比例尺大10或20倍，例如里程比例尺用11000时，高程比例尺则取1100或150。第62页/共79页13.10 13.10 横断面的测量 13.10.1 横断面测量方法 1. 标杆皮尺法 K2+120CDBA7.98.613.211.51.41.61.90.8第63页/共79页 2. 水准仪皮尺法 在横断面测量精度要求比较高，横断面方向坡度变化不太大的情况下，可用水准仪测量横断面测量高程。 3. 经纬仪视距法 为测定横断面方向上坡度变化点，安置经纬仪于中桩上，用经纬仪直接定出横断面方向，然后用视距法测出各地形变化点至测站(中桩)的距离和高差。第64页/共79页13.10.2 横断面图的绘制 横断面图的绘制K2+120第65页/共79页13.10.3 路基设计半填半挖式K3+740A10.0A8.0TW全挖式K4+120W2.84A 20.0W全填式K3+780T 2.35A 20.8T全挖式KYZ3+938.5W 2.00A18.0W第66页/共79页13.11 13.11 公路竖曲线测设 凹形竖曲线凸形竖曲线123iii12第67页/共79页CA ORE T折角 Biiyixi 121221()2()(1341)2TR iiLR iiTER切线长曲线长外矢距第68页/共79页2(1342)2iixyR = (1343)iiiHHy 竖曲线的设计高程切线高程标高改正数CA ORE T偏角 Biiyixi 第69页/共79页13.12 13.12 路线土石方计算lAAVlAAVTTWW)21)21（填挖式中：为两断面距离为第二断面填方面积为第一断面填方面积为第二断面挖方面积为第一断面挖方面积:lAAAATTWW计算公式：地面线路基断面线第70页/共79页土石方数量的计算表 122(1344)AAVD第71页/共79页13.13 13.13 桥梁施工测量 任务：根据桥梁设计的要求和施工详图，将桥梁构造物的平面和高程位置，在实地放样出来，及时地为不同的施工阶段提供准确的设计位置和尺寸，并检查其施工质量。 主要工作包括： 1）建立平面控制网； 2）建立高程控制网； 3）测量桥梁轴线(桥梁中线)的长度、方向，交会放样桥墩、台的中心位置； 4）按主要轴线进行结构物轮廓特征点的细部放样和进行施工观测； 5）进行竣工测量以及桥梁墩台的沉降位移观测。第72页/共79页13.13.2 13.13.2 施工控制网的建立第73页/共79页2. 2. 桥梁三角控制网的布置形式 （a）（b）（c）双三角形大地四边形双大地四边形ABCDBACDBAFEDC第74页/共79页基线边丈量精度要求 第75页/共79页13.13.3 桥梁墩台中心的定位放祥第76页/共79页111111sin(1345)cosAPtgdAP112212sin(1346)cosAPtgdAPABCDd1d21212P1第77页/共79页（2） 现场施测方法 在C、A、D三点各安置一台经纬仪。A点的经纬仪，瞄准B点定出桥梁轴线方向。置于C、D点的仪器则分别以A点为起始方向点，按正倒镜分中法拨出交会角和，从而定出两条方向线，他们与桥梁轴线方向的交点即为桥墩P的位置。 由于误差的影响，三条方向线一般不会交于一点，而是构成一个误差三角形，若误差三角形在桥轴线上的边长在容许范围内（墩底放样为2.5cm，墩顶放样为1.5cm），则取C、D两方向线的交点在桥轴线上的投影P作为桥墩的中心位置。第78页/共79页感谢您的观看。第79页/共79页