第10章道桥隧工程测量

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第10章道桥隧工程测量
§10-2 道路中线测量
• 道路中线的平面几何线型由直线和曲线组成。中线测量 工作主要包括：测设中线上各交点(JD)和转点(ZD)、量距 和钉桩、测量交点上的偏角、测设圆曲线和缓和曲线的主 点(直圆ZY,曲中QZ,圆直YZ,圆缓YH,缓圆HY)和细部点等。
•ZY— 直线和圆曲线连接点 •QZ— 圆曲线的中点 •YZ— 圆曲线和直线连接点 •YH— 圆曲线和缓和曲线连接点 •HY— 缓和曲线和圆曲线连接点
•曲线独立坐标与大地坐标的变换：
•式中：Xi Yi为大地坐标, Xo Yo为ZH或HZ点坐标, xi yi 为
•
独立坐标系坐标。
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第10章道桥隧工程测量
五.缓和曲线利用AutoCAD计算与绘图
•在AutoCAD系统软件中，用Visual-LISP语言编制“具
有缓和曲线的圆曲线计算程序”(E-CURVE.LSP )，有计
y(m)
5599.38 5606.66 5624.18 5636.60 5643.06 5662.76 5678.27
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第10章道桥隧工程测量
§10-4 道路缓和曲线的测设
一. 缓和曲线计算
•车辆在平面线型为圆曲线的公路或铁路上行驶，会产生 离心力,正比于车速,反比于曲线的半径。离心力影响行车 安全，须用公路外侧超高或铁路 •外轨超高使车辆向曲线内 •侧倾斜来抵消这 •种离心力。超高 •不应突然产生， •因此需要在直线 •段与曲线段之间 •插入一段“缓和 •曲线“作为过渡。
算、绘图和数据文件输出功能，其框图如下：
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•*原程序在本书CD-ROM
•“7.工程测量LISP程序及应用”
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具有缓和曲线的圆曲线计算程序(E-CURVE.LSP）
执行程序时的数据输入对话框
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具有缓和曲线的圆曲线计算程序(E-CURVE.LSP）
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(二) 圆曲线细部点测设的极坐标法
•计算各细部点坐标,置全站仪 •于控制点,用极坐标法测设 •点位是功效最高的方法。
•主点和细部点 •坐标计算方法： •1.按交点坐标 •和圆曲线元素 •计算曲线主点 •坐标； •2.按圆曲线起 •点坐标根据偏 •角Δ和长弦 C •计算Pi点坐标。
•上图的圆曲线和缓和曲线组成一组反向曲线段
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山区道路的反向曲线段
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•一.路线的交点和转点测设
•交点— 路线的相邻直线段的相交之点。是详细测设道
路
•
中线的控制点。在初测的带状地形图上进行纸
上
•
定线，设计交点的位置，然后实地测设。
•最后定出转折角 •的分角线方向
•
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•
•路线前进方向
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三. 里程桩的设置
里程桩的作用：
标定路线中线的位置,注明类别和离起点的距离； (例: JD 3+135.12 — 交点,离起点3135.12m)
测量路线纵、横断面的依据； 便于计算工程量。
•距离为50m整数的整桩
•（用极坐标法测设 — 方向,距离）
•1.曲线起点(ZY)的测设
•经纬仪安置在JD点,后视相邻交点,按视线方向 测设切线长T，即为ZY点。
•2.曲线终点(YZ)的测设
•经纬仪前视相邻交点,按视线方向测设切线长T, 即为YZ点。
•3.曲线中点(QZ)的测设
•测设路线转折角的分角线方向(曲线中点方向),
•d •JD•b
•B •a
•c •C
骑马桩, 定出c,d两点,
拉上细线；在两条细 •A 线相交处打下木桩 ,
并钉以小钉, 得到交 点JD。 PPT文档演模板
•D
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二. 路线转折角的测定
•在路线的交点上，应根据交点前、后的转点测定路线
的转折角。通常测定路线前进方向的右角β，用DJ2或 DJ6级经纬仪观测一个测回。按β角计算出路线交点处 的偏角α，当β＜180°时，为右偏角（路线向右转 折），当β＞180°时，为左偏角（路线向左转折）。
根据导线点测设路线交点
• 导线沿道路中 •线布设，可按邻 •近的导线点用极 •坐标法测设交点。
•导线点
•导线
•穿线法测设路线交点 •交点
• 测设的转点不严格在一条直线上。用目估法或经纬 仪视准法定出一条直线，使尽可能靠近这些测设点，这
一工作称为穿线。 •测设点P1P2P3P4不在一直线上
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• 表10-2 圆曲线细部点坐标计算(按偏角和长弦)
曲线里程桩号
ZY 3+091.05 P1 3+100 P2 3+120 QZ 3+133.29 P3 3+140 P4 3+160 YZ 3+175.52
偏角
0°00’00” 2°08’12” 6°54’41” 10°05’00” 11°41’10” 16°27’39” 20°10’00”
水准测量,两端附合于基平水准点)
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•（三）全站仪路线纵断面测量
• 在道路工程测量中，应用全站仪的三维坐标测量和测 设的方法，在测设道路中桩的同时，测定其高程，并自 动记录这些点的桩号和三维坐标等。这些数据可与计算 机联机通讯，实现路线测量的自动化和路线纵断面图的 机助成图。
• 道路中线不经过交点,圆曲线中点和终点的桩号必须从 圆曲线起点的桩号沿曲线的长度推算而得。而交点桩的里 程已由中线测量获得,因此可根据交点的里程桩号及圆曲 线测设元素计算出各主点的里程桩号。
•桩号计算：
•计算检核： •YZ 桩号 = JD 桩号+T-J
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一. 圆曲线主点的测设
•（四）纵断面图的绘制及施工量计算
• 纵断面图是以中桩的里程为横坐标、以其高程为纵坐 标而绘制的。常用的里程比例尺有1∶5000、l∶2000 和 l∶1000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倍或20倍。例如里程比例尺用 1∶1000时，则高程比例尺取1∶100 或 l∶50。
•
•
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第10章道桥隧工程测量
•根据弦切角为同弧所对圆心角之半：
•同弧所对的弦长为：
•根据弦切角和弦长,以切线为起始方向,用极坐标法测设Pi
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• 表10-1 圆曲线细部点偏角法测设数据(R=120m)
曲线里程桩号
相邻桩点弧长 (m)
偏角△
弦长C (m)
测设外矢距E,即为QZ点
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二. 圆曲线的细部点测设
•（一）偏角法(曲线上的细部点为应设置的里程桩)
•偏角法测设数据计算:(偏角即弦切角) •细部点P1P2P3P4(整桩),l0整桩间弧长(整弧),l1 ln+1(非整弧) 所对圆心角分别为 φ0 φ1 φn+1：
•地物加桩(涵洞)
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•曲线主点桩(ZY) •方桩(标明点位) •扁桩(指明方桩第所10章在道桥和隧工性程测量
§10-3 道路圆曲线的测设
一. 圆曲线主点测设
主点测设元素的计算: •切线长
•曲线长
•外矢距
•曲切差
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•根据主点元素测设圆曲线 第10章道桥隧工程测量
主点桩号的计算
相邻桩点弦长 c (m)
ZY 3+091.05 P1 3+100 P2 3+120 P3 3+140 P4 3+160 YZ 3+175.52
8.95 20.00 20.00 20.00 15.52
0°00’00” 2°08’12” 6°54’41” 11°41’10” 16°27’39” 20°10’00”
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高速公路的圆曲线两端必须设置缓和曲线 使外侧超高均匀地增加
•曲 线 部 分 的 路 基 横 断 面
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第10章道桥隧工程测量
（一）缓和曲线的理论
•圆曲线半径 R •缓和曲线半径 r = ∞ → R •缓和曲线弧长 l i •缓和曲线全长 l S •任意常数C
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•缓和曲线 第10章道桥隧工程测量
缓和曲线点和圆曲线点的独立坐标系坐标
•缓和曲线点坐标：
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第10章道桥隧工程测量
•HY点坐标：
•切垂距： •内移距： •圆曲线点坐标：
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第10章道桥隧工程测量
•缓和曲线原素的计算公式：
•切线长
•
•圆曲线长
•外矢距 •曲线全长
•转点— 路线直线段上的点。定线测量中，当相邻两交
点
•
互不通视或直线段较长时，每隔•房20屋0～3O0m设一
••(－)交点转测点设, 以便在交点测量转折角和直线量距时作
•为图上量得与地物的
•• 关系测照设准路和线定交线点的目标。 • (例如用距离交会法)
•交点
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•电线杆
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• 道路工程测量也应遵循“先控制后细部”的原则。道 路工程为线形工程，控制网只沿线路方向布设，是一个长 度达数公里、数十公里甚至数百公里而宽度只有数十米或 数百米的狭长带状控制网，并且需要与国家或城市控制网 联测，以纳入统一的大地坐标系统。
• 传统上用导线布设道路工程的平面控制网，用水准路
线布设高程控制网。全球导航卫星系统（GNSS）技术为
0 8.95 28.88 48.61 68.01 82.74
8.95 19.98 19.98 19.98 15.51
QY 3+133.29
10°05’00” 42.02
•测设方法：经纬仪(或全站仪)置于ZY点,以JD定向,转过
偏角按短弦c(相邻点距离)或长弦C(起点至该点)测设点位
P 。 PPT文档演模板
执行程序后的图形屏幕输出
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•*路线中桩及边桩的坐标输出见书附CD-ROM •“7.工程测量LISP程序及应用”
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§10-5 路线纵横断面测量
一. 路线纵断面测量
（一）基平测量— 高程控制测量（按四等水准测量）
•（二）中平测量— 按桩号依次测定中桩的地面高程(路线
•
道路测量建立控制网提供了新的方法。
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道路GNSS控制网
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•某高速公路中的一段的GNSS控制网 图
第10章道桥隧工程测量
• 为道路工程建立高程控制的路线水准测量称为基平 测量，常用三﹑四等水准测量来建立。GNSS高程测量也
可用于路线测量中的基平测量。
第10章-道桥隧工程测量
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2020/11/27
第10章道桥隧工程测量
§10-1 道路工程测量概述
• 道路工程包括铁路和公路工程。铁路工程分为高速铁 路、主干铁路、地方铁路，道路工程分为联系城市之间的 公路(包括国道和高速公路)、城市道路(包括高架道路地 下铁路)、工矿企业的专用道路以及为农业生产和农民生 活服务的农村道路,由此组成全国道路网。
第10章道桥隧工程测量
路线的相邻直线段(AB,CD)用穿线法定出后,可用延长相交法
测设交点(JD)。
方法：将经纬仪安置于B点，瞄准A点，倒转望远镜，在视线方
向上,接近交点JD的概略位置前、后打下两个桩（称为骑马桩）
采用延长直线的“正倒镜分中法” 在该两桩上定出a，b两点，
并钉以小钉,拉上细线；
将经纬仪搬至C点, 后 视D点,同法在交点概 略位置前,后打下两个
•缓和曲线的 •数学关系式：
•半径与弧 •长成反比
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•8
•r =
第10章道桥隧工程测量
缓和曲线和圆曲线的独立坐标系
•为了求得缓和曲线长度与点位的关系,建立以ZH为原点,
•以切线方向为纵轴的独立坐标系。
• β为缓和曲线上任一点的 切线方位角
•圆曲线
• βo 为HY点的切线方位角, •Β j 为圆曲线点的切线方位 角
•路线勘测一般分为“初测”和“定测”两个阶段。 初测 — 在路线范围内，测绘带状地形图、纵断面图， 收集地质、水文等资料，为初步设计提供依据。
定测 — 在选定设计方案的路线上进行中线测量、纵、 横断面测量、带状地形图测绘。
• 道路经过定测后进行技术设计，它的平面线型、纵坡、 横断面等已有设计数据和图纸，即可进行道路施工。施工 前和施工中，需要恢复中线、测设路基边桩和竖曲线等。 这些测量工作总称为道路施工测量。以下主要介绍道路定 测和施工测量。
方位角α
52°16’30” 54°24’42” 59°11’11” 62°21’30” 63°57’40” 68°44’09” 72°26’30”
弦长C (m)
8.95 28.88 42.02 48.61 68.01 82.74
坐标
x(m)
6821.35 6826.56 6836.15 6840.85 6842.69 6846.02 6846.31