铁路工程曲线放线及题解

. .第一节 纸上定线在大比例地图上确定道路中线的位置。不同地区采用不同的方法，着重点不同。平原地区：纵坡易于满足，平面线形易布设。山岭重丘地区：纵坡成为首要问题。一定导向线1 在大比例地图上，选定主要控制点。2 确定平均坡度，i=h/a，反算a=h/i.在登高线间画出各点的位置，A a b .D.3 对初步的方案作调整，明显有问题的地方进展调整。确定出导向线。二修正导向线1 参照导向线进展试线，确定各曲线半径。绘制纵断面图。桩号地面标高纵断面图中心线2 在试线的横断面方向点出与设计标高一样的点子，这些点的连线为理想纵坡，不填不挖的道路中线，为折线，称为修正导向线。3 在修正导向线上，作横断面图，找出各断面的最正确中线位置及可移动范围，将其联结起来为横断面最正确，具有理想纵坡的折线，称为二次修正导线。具体 1 拟定线路方案2 图上放坡3 作导向线，放坡点的连线，对明显有问题的地方进展调整，连线为导向线。4 修正导向线和平面试线根据平面线形设计的要求，结合横坡变化情况，确定必须通过的点和适当照顾的点及可以不考虑的点，这些点的连线为修正导向线。采用以点连线，以线交点的方式定出平面试线，量出转角，在图上敷出曲线。计算出各桩号的标高。5 作二次修正导向线和平面定线在试线的各桩号，横断面左、右方向点出与设计高程相应的点。这些点的连线为具有理想纵坡、中线高程不填不挖的经济线，又成为一个折线为二次修正导向线。根据平面线形要求，修正后再定出中线，是一个比拟理想的中线。这个过程可以重复屡次进展。三定线定线是反复分析研究的二次修正导向线上各特制点的性质和可活动范围的根底上，反复试线才能得到满足的结果。具体作法：1 直线形法：传统方法选作出与较大地形相一致的直线，然后用曲线把它们联结起来的作法，适合于平原微丘地形。2曲线形法先用一系列的圆弧把各个困难点、控制较严格的点进展拟合，然后把这些圆弧用缓和曲线及直线联结起来。适用于山岭重丘区的定线。四设计纵断面量出线路穿过每一等高线处的桩号及高程。绘制路面地面线的纵断面。根据地形图把作出控制点的标高分别轻重标注在图上作为控制点，然后设计纵向坡度设计线。此时应考虑原来的理想纵坡、公路技术标准要求及平纵配合等问题。第二节 纸上定线操作方法一 直线型定线方法直线为根本单元，转折处插入曲线，每一个线段的方向可参考导向线。确定之后根据转角、圆曲线半径和缓和曲线长度确定曲线要素，计算曲线交点桩号、加点桩号、逐桩里程及坐标。数据正确与否与交点的精度有关。1直接采集：在网格地形图上量取交点的坐标。一般只能估到米。2推算交点坐标二 曲线型定线方法根据地形地物条件，设置适宜的圆曲线，然后把这些圆曲线用缓和曲线连接起来。1 定线步骤 1确定路线的概略位置。2把路线分解为含有圆和直线的错落数学单元。选取最接近的圆曲线半径为设计半径。要考虑公路设计有关标准的要求。3将分解后的圆弧和直线各采两个适宜的点确定其坐标，从而确定其位置，通过试算用缓和曲线把它们联结起来。2 确定盘旋线参数参数A确实定是曲线型定线方法的重要一环。1盘旋曲线尺法盘旋曲线尺法：米制，1：1000比例，外形为S形，图7-3 a) 一个曲线要素A代表一把盘旋曲线尺b) 有错误c有错误d没有错误2盘旋曲线表法1单位盘旋曲线表 A=1时的各要素值乘以实际A。2整参数A盘旋曲线表。 A，R 各种组合。预先计算各种组合下的曲线要素表以供选择使用。3近似计算方法两种情况：S型，卵型 算出A后，用R/3 AR验算，不满足时调整R1或R2或D再进展验算。S型曲线由双缓曲线组成，一般取一样的A。不同A时计算复杂，很少采用。4解析计算方法1)直-曲相连 圆心坐标 直曲线间距D 盘旋线参数A及长度Ls2两反向曲线连接 计算间距 推倒盘旋线参数3两同向曲线相连曲线型定线的核心是确定参数A值。上述四种方法中，盘旋曲线尺法最简单直观，可用于规划阶段式绘图使用，精度不高。解析计算法，精度高，计算复杂，适合于精细定线，一般用计算机辅助进展。第三节 实地放线将图纸上定好的路线敷设到地面上。供详细测量和施工之用。常用的有：穿线交点法，拨角法，直接定交点法，坐标法等。一 穿线交点法道路调查规划设计前施测地形，作出控制导线，即水准点的位置。1 支距法 1从图上量支距垂直于导线的距离为支距。2放支距将量得的支距放在实际地形中。3穿线交点放出的各点用花杆固定，看是否在同一条直线上，相互关系是否合理，与图上的各种关系是否一致，确认无误后，在交点，转点定桩标定路线。2 解析法用坐标计算图纸上路线与导线的关系，在实际地形中敷设。此方法较难，在地形复杂，直线较长，精度要求高时用此法。1计算夹角两个交点的坐标JDA (XA,YA) ,JDB (XB,YB)计算JDAJDB 的方位角，计算导线1导线2的方位角，计算两条直线的夹角。2计算距离3放线 由导2和导1及L得M点。 由M点，由a得JDA 和JDB 直线。 在JDAJDB 线上定桩得两个交点位置。二 拨角法根据纸上路线在平面图上的位置与导线的关系，用坐标计算每一条线的距离、方向、转角和各里程控制桩的里程。按照这些资料放线，不穿点作业。1 内业计算1计算路线起点于导线的关系，象限角，夹角。2外业放线根据内业计算资料，依夹角、距离等将路线敷设到实际地形中。精度取决于原始资料是否准确和放线误差三 直接定交点法根据纸上路线与地貌、地物的关系来定线。例如：从图上量取交点与河岸、房屋等的距离，然后依一样的对应关系敷设在实际地形上。没有上述条件时，可参考地形地质情况结合现场定线。利弊：穿线交点法：费时多、来自图解、准确度不高。拨角法：存在累积误差、较准确。直接定交点法：来自图解，准确度差。三法都只用于道路导线的敷设，曲线局部仍应用传统方法。四 坐标法建立一个贯穿道路全线的坐标系，根据路线地理位置和几何关系计算出道路中线上各桩点的统一坐标。然后根据逐桩坐标放线。问题的关键是计算。一直线型定线方法1 路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算i点和i-1点坐标注意：象限角，方位角，转角的关系。2 直线上中桩坐标由曲线要素T反算直线上的坐标其他直线段上的情况：改变T值在交点前：T+2H-L在交点后：T+L-HZL 为所求坐标的桩号里程3 单曲线内中桩坐标1不设缓和曲线的单曲线2设缓和曲线的单曲线缓和曲线上任意一点的坐标由R*LS=A2 r*l=A2 得到 ZHHY段 圆曲线上任意点 由HYYH的方向计算由YHHY的方向计算第二缓和曲线段4 复曲线坐标计算两个圆曲线之间插入缓和曲线，曲线不是从零开场，而是截取1/R11/R2这一段作为缓和曲线。根据盘旋线几何关系推算曲线上点的坐标。这里不详细讲，可参考有关书籍二曲线型定线法坐标计算仍是直线、圆曲线和盘旋线组成的，计算内容为各线形单元的衔接点的坐标和线形单元上任意点的坐标。 直线与圆曲线的连接 两反向曲线的连接 同向曲线的连接三实地放线通过上述计算，可编制逐桩坐标表，根据实地与控制导线可将路线敷设到地面上。1 极坐标放线法方位角、坐标，可计算夹角a和距离P，然后放线。2 坐标放线使用现代化的自动测量仪器计算测放。第四节 直接定线不在纸上定线，直接在地面上定线，只适用于低等级道路。仍是从安排纵坡开场。一 工作步骤一分段安排路线。粗定控制点，拟定路线轮廓方案。二放坡，定导向线。现场纵坡设计，使用手水准，见何景华教材，P197选用一定的坡度符合“标准要求，不可用极限坡度，4人平均纵坡为宜 找出坡度点，插坡度旗，坡度点的连线为导向线。考虑坡度折减，曲线半径。山沟等处跨越，坡度要放缓。三修正导向线中线在横断放向适宜位置的移动修正导向线四穿线交点修正导向线为直线，尽量照顾向上导线的各点，截弯取直，使平纵横结合恰当。反复进展试插确定。五曲线插设1 单交点法适用于交点不大，地形受限不严的条件。 由前后直线定出交点，测量夹角。 按实际情况允许的E或T反算半径R。 取5或10的倍数的半径R，计算曲线要素。 粗略定线，检查是否适宜。一般情况下，只取3点，即ZY、QZ、YZ。不够的情况下，用X2=2Ry y=X2/2R 计算。2 虚交点法据此计算T1，T2 ，实地定出A1， M1 ，A2 ，A3各点。3 曲线起终点法由A2 到A1 ，那么A1D=A2DA1，A2 为起终点位置。曲线半径R几何关系得到P点。4 回头曲线插法 根据导向线插出前后切线的位置和方向线，选定主曲线的大概位置。 是否设辅助曲线及大概位置。可以看出回头曲线的大致形状。 确定圆中心。 以圆为定心画圆弧，确定A、V点。 检查最小横距。 核查。记录特征地点，对填挖等的意见，供业内使用。六纵断面设计在根本上确定平面线形后进展，担负平纵线形配合的主要任务。二 直接定线与纸上定线的比拟直接定线法的弱点： 研究利用地形不彻底，视野受限制。 平纵线形配合难以彻底解决。平面设计现场 纵断面设计室内纸上定线：定线过程的中间步骤，有明显优越性，问题是需要大比例地形图路基土石方数量计算路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线方案比拟中，路基土石方数量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一。一、横断面面积计算路基填挖的断面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。一积距法如图5-34，将断面按单位横宽划分为假设干个梯形与三角形条块，每个小条块的面积近似为： Fi=bhi那么横断面面积：当b=1m，那么F在数值上就等于各小条块平均高度之和hi二坐标法如图5-35，断面图上各转折点坐标(xi, yi)，那么断面面积为：此外，计算横断面面积还有几何图形法、数方格法、求积仪法等。 二、土石方数量计算假设相邻断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，那么可假定两断面之间为一棱柱体图5-36，其体积的计算公式为：式中：V体积，即土石方数量m3；F1、F2分别为两相邻断面的面积m2；L相邻断面之间的距离m。假设F1、F2相差甚大，那么与棱台更为接近。计算公式为：第二种方法的精度较高，应尽量采用。用上述方法计算的土石方体积中，是包含了路面体积的。假设所设计的纵断面有填有挖且根本平衡，那么填方断面中多计的路面面积与挖方断面中少计的路面面积相互抵消，其总体积与实施体积相差不大。但假设路基是以填方为主或是以挖方为主，那么最好是在计算断面面积时将路面局部计入。第三节 圆曲线一、圆曲线的几何要素优点:易于与地形适应,可循环性好,线形美观,易于测设.缺点:占地多、平安性差，与汽车行驶轨迹不符.四级公路不设缓和曲线,其它等级公路设缓和曲线。J = 2T - L 校正数或称超距二、圆曲线半径一公式计算公式 向内超过为+ih ,向外超高为-ih 。为横向力系数。1.横向力系数：汽车行驶横向稳定性值越大越不利，表现在：1行车平安： h横向摩阻力系数h值：枯燥路面 0.40.8 ；潮湿路面 0.250.4；结冰、积雪路面 0.2以下光滑的冰面0.06左右2操纵困难偏角超过5o ,操纵困难。3燃料与轮耗横向力系数 燃耗% 轮耗%0 100 1000.1 110 2200.2 120 3904行车舒适性3000时，AR/3五、缓和曲线的省略以下情况可不设缓和曲线1. 圆曲线半径大于或等于表3-8“不设超高的最小半径；2. 同向圆曲线之间，小圆半径大于或等于“不设超高最小半径；3. 同向圆曲线之间，小圆半径小于“不设超高最小半径且满足一下条件之一：1大、小圆缓和曲线内移值之差小于0.1米；2V80km/h时，R1/R21.5;(3) V80km/h时，R1/R22.0参考书:何景华内移量以0.20m为界，由得出R=0.144V2为不设缓和曲线的临界半径。1 平面线形三要素指的是什么？说明各要素的特点。平面线形三要素是指直线、圆曲线和缓和曲线。直线：曲率为零或直径为无限大圆曲线：曲率为常数或直径为常数缓和曲线：曲率为变数或直径为变数2 简述平曲线与竖曲线结合时应注意哪些问题？1平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；2平曲线与竖曲线大小应保持均衡；3暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线组合是合理、悦目的；4应防止凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合，小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠；防止在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部插入小半径的平曲线。全站型电子速测仪简称全站仪，它是一种可以同时进展角度水平角、竖直角测量、距离斜距、平距、高差测量和数据处理，由机械、光学、电子元件组合而成的测量仪器。由于只需一次安置，仪器便可以完成测站上所有的测量工作，故被称为“全站仪。全站仪上半局部包含有测量的四大光电系统，即水平角测量系统、竖直角测量系统、水平补偿系统和测距系统。通过键盘可以输入操作指令、数据和设置参数。以上各系统通过I/O接口接入总线与微处理机联系起来。微处理机CPU是全站仪的核心部件，主要有存放器系列缓冲存放器、数据存放器、指令存放器、运算器和控制器组成。微处理机的主要功能是根据键盘指令启动仪器进展测量工作，执行测量过程中的检核和数据传输、处理、显示、储存等工作，保证整个光电测量工作有条不紊地进展。输入输出设备是与外部设备连接的装置接口，输入输出设备使全站仪能与磁卡和微机等设备交互通讯、传输数据。目前，世界上许多著名的测绘仪器生产厂商均生产有各种型号的全站仪。一、概况 电磁波测距按测程来分，有短程(3km)、中程(315km)和远程(15km)之分。按测距精度来分，有级(5mm)、级(5mm10mm)和级(10mm)。按载波来分，采用微波段的电磁波作为载波的称为微波测距仪；采用光波作为裁波的称为光电测距仪。光电测距仪所使用的光源有激光光源和红外光源(普通光源已淘汰)，采用红外线波段作为载波的称为红外测距仪。由于红外测距仪是以砷化稼(GaAs)发光二极管所发的荧光作为载波源，发出的红外线的强度能随注入电信号的强度而变化，因此它兼有载波源和调制器的双重功能。GaAs发光二极管体积小，亮度高，功耗小，寿命长，且能连续发光，所以红外测距仪获得了更为迅速的开展。本节讨论的就是红外光电测距仪。二、测距原理 欲测定A、B两点间的距离D，安置仪器于A点，安置反射镜于B点。仪器发射的光束由A至B，经反射镜反射后又返回到仪器。设光速c为，如果光束在待测距离D上往返传播的时间。，那么距离D可由下式求出 式中cc。n，c。为真空中的光速值，其值为299792458ms, n为大气折射率，它与测距仪所用光源的波长，测线上的气温t, 气压P和湿度e有关。 测定距离的精度，主要取决于测定时间的精度，例如要求保证lcm的测距精度，时间测定要求准确到6710lls，这是难以做到的。因此，大多采用间接测定法来测定。间接测定的方法有以下两种：1脉冲式测距 由测距仪的发射系统发出光脉冲，经被测目标反射后，再由测距仪的接收系统接收，测出这一光脉冲往返所需时间间隔( )的钟脉冲的个数以求得距离D。由于计数器的频率一殷为300MHz(300106Hz)，测距精度为O.5m，精度较低。 2相位式测距 由测距仪的发射系统发出一种连续的调制光波，测出该调制光波在测线上往返传播所产生的相依移，以测定距离D。红外光电测距仪一般都采用相位测距法。 在砷化镕(GaAs)发光二极管上加了频率为f的交变电压(即注入交变电流)后，它发出的光强就随注入的交变电流呈正弦变化，这种光称为调制光。测距仪在A点发出的调制光在待测距离上传播，经反射镜反射后被接收器所接收，然后用相位计将发射信号与承受信号进展相位比拟，由显示器显出调制光在待测距离往、返传播所引起的相位移。三、全站仪的操作与使用不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的根本操作与使用方法。1.全站仪的根本操作与使用方法1水平角测量1按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。2设置A方向的水平度盘读数为00000。3照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。2距离测量1设置棱镜常数测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进展改正。2设置大气改正值或气温、气压值光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值也可直接输入大气改正值，并对测距结果进展改正。3量仪器高、棱镜高并输入全站仪。4距离测量照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开场，测距完成时显示斜距、平距、高差。全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式MODE键选择不同的测距模式。应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。3坐标测量1设定测站点的三维坐标。2设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。3设置棱镜常数。4设置大气改正值或气温、气压值。5量仪器高、棱镜高并输入全站仪。6照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开场测距并计算显示测点的三维坐标普通水准测量记录日期天气班级小组仪器型号地点观测者记录者测站测点后视读数a前视读数b高差h=a- b高程m备注+-检核- 优选