道路与桥梁的施工放样电子教案.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十章 道路与桥梁的施工放样,10-1 导线复测与恢复中线测量,10-2 公路竖曲线的测设,10-3 路基、路面的施工测量,10-4 桥梁施工测量,10-1导线复测与恢复中线测量,一、导线复测,以下两种情况均属于导线复测的范畴：,施工前进行复测核对；,导线点过稀，施工时不便使用，或导线点在施工范围内，可能遭到破坏。,导线复测的实质就是导线测量，具体作业方法见第五章第二节。,精度要求：,角度闭合差,16n,1/2,（,n,是测站数）,距离相对闭合差,1/10000,二、恢复中线测量,恢复中线测量分,传统法,和,全站仪任意设站法,两种。,（一）传统法,直线和圆曲线测设见第九章第二节、第三节。,有缓和曲线的圆曲线测设,缓和曲线的作用：,车辆从直线段进入圆曲线或从大半径驶入小半径的圆曲线时，所产生的离心力对行车安全及车辆的使用寿命都不利。因此在公路建设中，把圆曲线线部分的路面修建成向内侧倾斜的单向坡（即超高）。为了逐渐过渡到设计超高或加宽的部分而加设的曲线称为缓和曲线。,有缓和曲线的圆曲线元素计算,当圆曲线两端加入缓和曲线后，圆曲线应内移一段距离，才能使缓和曲线与直线衔接。,内移圆曲线有两种方法：,移动圆心,，,缩短半径,。我国一般采用,内移圆心法,。,圆曲线的圆心,O,1,沿着圆心角的平分线移至,O,2,，,则,O,1,O,2,=,p,sec(/2),p,为曲线的移动量,切线长T=m+(R+p),tg,/2,曲线长L=,R(,-2,0,)/180+2,l,0,外矢距E=(R+p),sec(/2)-R,切曲差q=2T-L,m加入缓和曲线后切线增长值，称为切垂距,p 圆曲线移动量，称为内移距,0,缓和曲线角度 (缓和曲线起点切线与终点切线的交角),公路中线的转折角,R圆曲线半径,m,、,p,、,0,称为,缓和曲线常数,，其计算公式如下：,m=,l,0,/2-,l,0,3,/240R,2,p=,l,0,2,/24R,0,=,l,0,/2R,曲线主点里程的计算,ZH=JD-T,HY=ZH+L,0,QZ=ZH+L,/2,YH=HY+L,HZ=ZH+L,L,为圆曲线长度，其值为：,L=,R(-2,0,),直缓点（,ZH,）,直线与缓和曲线的连接点,缓圆点（,HY,）,缓和曲线与圆曲线的连接点,曲中点（,QZ,）,曲线的中点,圆缓点（,YH,）,圆曲线与缓和曲线的连接点,缓直点（,HZ,）,缓和曲线与直线的连接点,缓和曲线的圆曲线上中桩的坐标计算,建立直角坐标系：,以,ZH,点为原点，过,ZH,点的缓和曲线切线为,x,轴，,ZH,点上缓和曲线的半径为,y,轴。,缓和曲线终点（,HY,）,的坐标公式：,x,0,=,l,0,-,l,0,3,/40R,2,y,0,=,l,0,2,/6R,带有缓和曲线的,圆曲线主点,的测设,1.,在JD点安置经纬仪,定出两切,线方向,自JD点起,沿切线方向分,别量取T,的长度，即得,ZH,点、,HZ,点；,2.,以HZ点为零方向，测设水平,角（180）2，可得外,矢距的方向，沿此方向，从JD,量外矢矩E,，即得,QZ,点；,3.,从ZH、HZ两点分别沿切线方,向测设x,0,得HY,1,点、YH,1,点，过,这两点分别作垂线，在垂线方,向上丈量y,0,，即得,HY,、,YH,点。,偏角法测设,缓和曲线,部分,把缓和曲线长度,l,0,分成 n 等份。,各点的,弦长,以弧长,l,0,/,n 代替；,各点的,偏角,的计算：,1,=,0,/3n,2,i,=i,2,1,0,缓和曲线角度,i 1，2，3，n,测设方法同圆曲线,（第九章第三节）,偏角法测设,圆曲线,部分,圆,曲线的偏角计算与第九章第,三节所述方法相同。,测设方法：,1,、,安置经纬仪于,HY,点，,照准,切线,方向，水平度盘置零。（切线方向,与,ZHHY,方向延长线夹角为,0,0,）。,2,、,松开照准部，拨偏角,1,，,沿视,线方向自,HY,点量取弦长,C,1,得曲线,上第一点，打一木桩并标注桩号。,3,、,拨偏角,2,，,从第一点量取弦长,C,与视线相交得第二点。,4,、,同法可测出其余各点。,（二）全站仪任意设站法,1、中线恢复测量,：,如图，因有障碍物，在A、B导线点无法测设出公路中线上的里程桩（如D,点）或控制桩（如JD点）。,可在通视良好的地方选,一点C，利用支导线测,量方法测出C点坐标，,然后在C点设站，根,据D点、JD点坐标即,可测设出D点和JD点。,2、公路中线桩坐标的计算,1）直线段中线桩的坐标计算,已知JD,i,（x,i,，y,i,）、JD,j,（x,j,，y,j,），直线段方位角为,0,则任一点D的坐标为：x,D,=x,JDi,+L,cos,0,y,D,=y,JDi,+L,sin,0,LD点桩号与JD,i,桩号的里程之差,2）只有圆曲线段的坐标计算,圆曲线上任一点D的坐标为：,L圆曲线上D点,桩号与直圆点桩号,的里程之差,R圆曲线的半径,3）带有缓和曲线的圆曲线段的坐标计算,（1）,缓和曲线,部分，任一点D的坐标为：,L,D点桩号与ZH点桩号的里程之差,L,0,缓和曲线的长度,R,圆曲线半径,缓和曲线切线的方位角,（2）,圆曲线,部分，任一点 i 的坐标为：,10-2公路竖曲线的测设,公路建设中，当不同坡度的两坡段相交时，就出现了,变坡点,，为保证车辆安全、平稳地通过变坡点，须用,竖曲线,将两坡段连接起来。,凸形竖曲线,变坡点在曲线的上方,凹形竖曲线,变坡点在曲线的下方,竖曲线可用,圆曲线,或,二次抛物线,。（我国一般采用圆曲线）,竖曲线元素的计算,相邻两纵坡的坡度为,i,1,、,i,2,，由于公路纵坡的允许值不大，故可认为,变坡角,=,i,1,-,i,2,切线长T,=R(,i,1,-,i,2,)/2,曲线长L,=2T,外矢距E,=T,2,/2R,竖曲线半径,R,的,选用原则,：,在不过分增加工程量的情况下，宜选用较大的竖曲线半径；,前后两纵坡的代数差较小时，更应选用大半径的竖曲线；,当遇地形限制或其他特殊困难时，才能选用极小的半径；,选用竖曲线时，应以获得最佳的视觉效果为标准。,各等级公路竖曲线半径和最小半径长度见下表：,单位：米,各等级公路竖曲线半径和最小长度,竖曲线的测设,计算竖曲线元素,T,、,L,和,E,。,推算竖曲线上各点的桩号：,曲线起点桩号,=,变坡点桩号,-T,曲线终点桩号,=,曲线起点桩号,+L,根据竖曲线上细部点距曲线起点（或终点）的弧长，求相应的,y,值，按下式计算各点高程：,H,i,=,H,坡,y,i,（,凹形竖曲线取“,+”,，凸形竖曲线取“,-”,）,H,i,竖曲线细部点,i,的高程,H,坡,细部点,i,的坡段高程,从变坡点沿路线方向向前或向后丈量切线长,T,，,分别得竖曲线的起点和终点。,由竖曲线起点（或终点）起，沿切线方向每隔,5m,在地面上标定一木桩。,测设各个细部点的高程，并在相应点的木桩上注明地面高程与竖曲线设计高程之差（即填或挖的高度）。,10-3路基、路面的施工测量,典,型,路,基,不同等级公路的路面,：,高速公路、一级公路,用中央隔离带分为对向行驶的四车道，当交通量加大时，车道数可按双数增加；,二、三级公路,保证汽车正常运行的同时，允许自行车、拖拉机和行人通行，对向行驶双车道；,四级公路,一般采用,3.5m,的单车道路面和,6.5m,的路基，当交通量较大时，可采用,6.0m,的双车道和,7.0m,的路基。,路基边桩的放样,路基放线,根据设计断面图和各中桩的填挖高度，把路基两旁的边坡与原地面的交点在地面上标定出来，作为路基的施工依据。常用的放样方法有两种：,利用横断面图放样边桩,1,）,先在横断面图上量出路基的坡脚点或坡顶点与中桩的水平距离。,2,）,然后用皮尺沿横断面方向在实地量出水平距离，并钉上木桩。,3,）,同法放样出各断面的坡脚点和坡顶点，将这些边桩连起来便是路基施工开挖或填方线。,1）平坦地面的路基边桩放样,如图：路堤坡脚至中桩的距离,D,左,=D,右,=B/2+m,H,解析法放样路基边桩,如图：路堑坡顶至中桩的距离,D,左,=D,右,=B/2+m,H,B路基设计宽度，m,B1路基宽与两侧边沟的总和，m,m边坡设计坡率,H路基设计填挖量,m,根据计算的距离，沿横断面方向自中心桩向两侧分别量D,左,、D,右,，钉出路基边桩。,2）倾斜地面的路基边桩放样,如右图所示：,D,左,=B/2+m(H+h,左,),D,右,=B/2+m(H-h,右,),h,左,、,h,右,是随着,D,左,、,D,右,变化而,变化，由于左右边桩位置待定，故,h,左,、,h,右,均是未知的，因而无法直,接放出。可沿着横断面方向采用逐,点接近的方法测设边桩。,例,10-1,：,已知,B=10m,，,H=3.5m,，,路堤边坡,m=1.5,，,通过计算说明逐点接近测设边桩的方法。,解,：确定左边桩的位置。地面坡度约,0.5,，可以算出,D,左,=0.510+1.5(3.5+5 0.5)=14.0m,。,先假定左侧边桩距中心桩的距离为,D,左,=14.0m,，,用水准仪测量,14.0m,处的高差,h,=3.20m,。,将,h,代入,公式,D,左,=B/2+m(H+h,左,)=15.05m,。因,D,左,D,左,，,说明假定的边桩位置较近，应该更远一些。,然后再假定,D,左,=14.5m,，测得,14.0m,处高差为,2.833m,，同法,算得,D,左,=14.5m,。,因,D,左,=D,左,，,说明假定值与计算结果相符，该点即为路堤下侧的边桩点位。同法可放出路堤上侧边桩的点位。,如图所示：,D,左,=B,1,/2+m(H-h,左,),D,右,=B,1,/2+m(H+h,右,),例10-2,：已知路堑的挖方深度,H=5.0m，m=1.0，B,1,=12.0m。,用逐点接近法放样路堑的开挖,边桩。,解,：,1）根据横断面图，先确定下侧（左侧）路边桩的概略距离D,左,。,2）设D,左,=9.2m，用水准仪测得9.2m处的高差h,左,=2.14m，,代入公式D,左,=B,1,/2+m(H-h,左,)=8.86m。因D,左,D,左,说明假定的边桩位置较远，应该更近一些。,3）再假设D,左,=,9.0m，测得9.0m处的高差h,左,=2.0m，,同法算D,左,=9.0m。,4）因D,左,=D,左,，,说明假定值与计算结果相符，该点即为路堑左侧（下侧）的边桩 点位。,路基边坡的放样,1、用麻绳竹竿放样边坡,1）,当路堤不高时，采用一次挂绳法。如下图所示：,2）,当路堤较高时，可选用分层挂线法，每层挂线前应标定公路中线位置，并将每层的面用水准仪抄平，方可挂线。如下图所示：,2、用固定边坡架放样边坡,。如右图所示。开挖路堑时，在坡顶外侧即开口处固定边坡架。,路面的放样,(一)路槽的放样,1、,从最近的水准点出发，用水准仪测出各桩的路基设计标高，然后在路基的中线上每隔一定的间距设立高程桩（如M），使各桩顶高程等于,路面,的设计标高。,2、,由高程桩M沿横断面方向左、右各量路槽宽度的一半，钉出路槽边桩A、B，使其桩顶标高等于,路面,的设计标高。,3、,在A、B、M桩旁边各挖一小坑，在坑中钉一木桩，使桩顶高程符合,路槽底,的设计标高，这样就可以开挖了。,(二)路拱的放样,路拱,在保证行车平稳的情况下，为有利于路面排水，使路中间按一定的曲线形式（抛物线、圆曲线）进行加高，并向两侧倾斜而形成的拱状。,1、抛物线形式的路拱放样,路拱的抛物线方程为：,y,=4,f,x,2,/,B,2,，其中,f,=,B,i,0,/2(,i,0,为横坡坡度),放样：从中桩沿横断面方向，左、右分别量取x,1,、x,2,、x,3,分别打桩，,使桩顶高为y,1,、y,2,、y,3,。,2、圆弧路拱的放样,圆弧路拱,在两个斜面中间用圆弧连接的路拱。,圆曲线长L=2,i,0,R,一般情况下L=2.0m，则圆曲线的半径R=1/,i,0,外矢距E=,i,0,/2 拱矢高,f,=B,i,0,/2,R圆弧半径，,f,拱矢高，B外矢距，,i,0,路面的横坡度,先将路拱做成模板，用模板进行放样即可。,桥梁施工测量主要包括：,桥梁施工控制测量,墩台定位,墩台施工细部放样,竣工后变形观测,10-4桥梁施工测量,厦门海沧大桥,安徽芜湖长江大桥,1、,在桥址处标定控制桩A、B的位置。,2、,用经纬仪定线，把桥轴线AB在地面上标定出来。,3、,用测距仪或检定过的钢尺按精密量距法，测量出各桥台、桥墩的位置。,（量距相对误差1：5000）,中、小桥梁的桥台、桥墩的放样（,直接丈量法,）,大桥、特大桥的施工测量(间接丈量法),对于河道较宽、桥跨度较大的桥梁，一般用三角测量或导线测量来布设控制网，其中三角测量用得较普遍。控制网的,布设要求,如下：,控制点应选在便于施工控制及永久保存的地方。,桥轴线应作为控制网的一条边，并与基线一端相连并尽量正交。,基线不小于桥轴线长度的,0.7,倍，困难地段不小于,0.5,倍。,基线一般不少于两条，最好分布于河两岸。,控制网力求简单，网中所有角度应在,30120,之间。,每岸至少埋设三个高程控制点，并与国家水准点联测。,下图的控制网中，图,(a),适用,一般桥梁,，图,(b),、,(c),适用于,大桥或特大桥,。,桥梁控制网的精度确定,根据跨越结构架设的误差确定控制网的精度,例,10-3,：,某大桥为钢梁桥，共有,12,孔，每孔长,120,米，宽,20,米，高,16,米，每孔由,10,节钢架组成，每节的上下弦杆长,12,米，三孔为一联，联与联间的支座中心距为,2,米。问要对该桥建立施工控制网，控制网在桥轴线上的边长相对误差应不低于多少？,(,钢梁验收规范,规定：钢梁构件的长度误差不得超过其设计长度的,1/5000,，支座垫板的安装限差为,5mm,。,),解,：由题意可知全桥联与联之间有,3,个支座，全桥总长为：,D=12120+32.0=1446m,每联的误差主要由支座安装误差和钢梁制造误差决定，,每联的极限误差,为,2,=,1,2,+N,n,(S/5000)+,2,2,=,16.75mm,其中：,1,、,2,支座的安装误差,N,每一联的孔数，,N=3,n,每一孔上下弦杆数，,n=10,S,上下弦杆长，,S=12m,全桥钢梁的架设极限误差,为：,D=,=,33.49mm,，,中误差,m,d,=D/2=16.75mm,全桥钢梁架设的相对中误差,为：,m,d,/D=16.75/1446000=1/90000,因三角测量误差为钢梁架设误差的,1/,所以控制网在桥轴线上的,边长相对中误差,为：,1/90000 (1/)=1/123000,。,根据桥墩放样的允许误差确定控制网的精度,由于放样桥墩时，一般采用高精度仪器，并强制对中或严格对中，所以桥墩位置误差主要由,控制网边长误差,决定。,在桥梁的施工中，一般要求桥墩中心位置在桥轴线方向上的位置中误差,1520mm,。,设,M,为放样后,所得点位的总误差，,m,为控制点所引起的误差。一般情况下认为：,m 0.4M,则当,M=20mm,时，,m0.4M=8mm,。,例如,，当,河宽,S=1000,米时，三角网最弱边的相对中误差为：,m/S=8/1000000=1/125000,。,前方交会法放样桥墩,1、,根据控制网平差后的A、B、C点坐标及桥墩E的设计坐标值，计算出交会角、的数值。,2、,在A点安置经纬仪，以正倒镜分别拨角得两条方向线，取二者的中线E,1,E,2,；,3、,同样在B点安置经纬仪，以正倒镜分别拨 角得两条方向线，取二者的中线E,3,E,1,；,4、,在C点安置经纬仪，以,正倒镜分别照准点D，得,两条方向线，取二者的中,线E,3,E,2,；,5、,三角形E,1,E,2,E,3,即为示,误三角形。若由A、B两点,发出的两条方向线的交点,E,1,不在桥轴线上，且与桥,轴线的距离不大于2cm，,可将E,1,点投影到桥轴线上，,即为桥墩的中心位置。,锥形护坡的施工放样,椭圆形曲线内侧丈量法,锥形护坡面椭圆的长半轴,a=M,H,，,短半轴,b=N,H,。,设,P,点为椭圆上的任意一点，根据椭圆方程得,y=,b,一般情况下把,a,分成,10,等份，令,x,1,=0.1a,，,x,2,=0.2a,，,，,x,10,=a,，,分别求出相应的,y,值,y,1,，,y,2,，,，,y,10,。,丈量方法：,在曲线内侧，沿,ox,方向量出,x,i,各值，然后再沿,oy,方向量取,y,i,值得曲线各点。,椭圆曲线外侧丈量法,在桥梁施工时，有时为了减少回填土的工作量，往往将开挖桥台的弃土堆放在锥形坡内，这样就无法按上述方法丈量，此时可在椭圆曲线的外侧进行丈量。,丈量方法：,在曲线外侧，沿,CD,方向量出,x,i,各值,(CD,平行于,x),，,然后再沿,oy,方向量取,y,i,值得曲线各点,。,课程要求,学问学会问,问题！,