测量学教案.pptx

,2020年1月27日星期一,普通工程测量,13.1,公路测量概述,公路测量又称公路勘测，业务包括勘察与测量，依据公路技术标准的高低和地形复杂的程度，公路勘测分一阶段勘测与两阶勘测。,1.,一阶段勘测,一阶段勘测主要是针对路线方案比较明确、或修建任务比较急、或技术等级较低的公路，在现场参照图上设计方案，在现场一次定测。,2.,定测：方案选定后，进入技术设计阶段，为技术设计阶段所进 行的中线测量、纵横断面测量等详细测量，称为定测。,任务：进行中线测量,纵断面和横断面测量,局部地区的大比例尺地形图的测绘等,作用：为路线纵坡设计，工程土石方量计算等道路的技术设计提供详细的测量资料。,1.,初测：为公路的初步设计提供带状地形图和有关资料的踏 勘测量，称为初测。,任务：,(1),在指定的范围内布设导线；,(2),测量各方案的带状地形图和纵断面图；,(3),收集沿线水文，地质等相关资料。,作用：为纸上定线、编制比较方案、初步设计提供依据。,2.,两阶勘测,14.2,公路踏勘选线及中线测量,14.2.1,公路踏勘选线,公路选线应考虑地区经济发展近期的要求，也要顾及今后发展的需要，通过图上与实地踏勘选线，达到工程造价最低，线路最优。,1.,图上选线,收集中、小比例尺的地形图，在图上选定一条或几条较为合理的路线。,2.,实地踏勘选线,在图上选线的基础上，沿图上选择的路线进行实地踏查。根据公路建设目的、等级，结合线路地质地形条件，确定一条最经济、最合理的路线。,选线工作是一项政策性很强的工作，既要充分利用地形地物，节约用地，少占农田，保护历史文物等，又要考虑今后发展的需要。,(1),平原微丘区路线,，应处理好线路与农田水利、道路、村庄和其他建筑物的关系，路线应短捷、舒顺，并注意整体线形的协调和连续性。,(2),越岭路线,，应选择好垭口和坡面，需要展线时，应充分利用自然坡面展线，不得已时可用回头展线。,(3),沿河线,，应根据河岸两侧自然条件、农田、水利、居民点分布和洪水淹没等情况，确定应走的河岸及跨河换岸的位置；调查洪水位，合理控制线路高程。,(4),山腰线,，应布设于地形、地质、水文情况良好的一侧山坡，并应通过纵坡调整，避开支沟发育、剥蚀严重的“鸡瓜”地形和悬岩陡坡。,(5),山脊线,，应对分水岭各垭口进行放坡试线，确定垭口控制点，尽量利用平顺、开阔的山脊布线；如需沿分水岭侧面布设时，应按山腰线的要求处理。,对于低等级公路，一般采用一阶段勘测，现场选线，在路线转折处打交点桩，编号冠以,JD,，即,JD1,、,JD2,、,JD3,、,。高等级公路采用两阶段勘测，选线由工程师执行，路线转折处插大旗。,中线测量是把公路的中心线（中线）标定在实地上。从平面上看，公路一般由直线和各种曲线组成，如下图所示。,14.2.2,中线测量,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。,路线的转折点称为交点,以,JD,表示,。,当两相邻转折点之间距离较长或通视条件较差时，则要在其连线或延长线上增设一点（或数点），以传递方向，此增设点称为,转点,，以,ZD,表示。,13.2.1,交点与转点的测设,道路经规划设计后，其起点、转折点及终点,(,统称为线路主点,),的设计位置均已标注在总平面图上。中线在路转折处要测设曲线，以使线路顺适，行车安全。中线测量的任务就是按给定的设计位置，将这些主点测设于实地，并用木桩进行标定。,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,JD,15,D,1,D,2,D,3,(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,A,8,到,JD,16,之间的距离,D,，以及夹角,，然后用极坐标法测设交点,D,16,。,JD,16,D,A,8,A,7,A,9,(a),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,1,2,3,4,5,l,1,l,2,l,3,1,2,3,6,7,4,5,l,4,l,5,(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,。,(b),穿线,穿线,1,2,3,A,B,(c),交点,d,b,A,B,C,D,JD,c,a,2.,转点的测设,(1),在两交点间设转点,JD,5,，,JD,6,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,JD,6,点附近标,式中：,a,、,b,距离可直接丈量或用视距测出,ZD,ZD,ZD,出,JD,6,，丈量出,JD,6,-JD,6,=,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,：,(2),延长线上设转点,当在互不通视的两交点,JD,7,、,JD,8,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,DJ,7,，并以相同竖盘位置俯视,JD,8,，得两点后取其中点得,JD,8,。若,JD,8,与,DJ,8,点重合，或偏差值,f,在容许,范围之内，即可,JD,8,ZD,ZD,JD,8,ZD,将,ZD,点作为转点。否则应丈量出,JD,8,-JD,8,=,f,，将测站,ZD,横向移动至,ZD,点，移动量,e,可按下式计算：,13.2.2,路线转角的测量,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，称为右转角，如,R,；偏转后的方向位于原来方向左侧时，称为左转角，如,L,。,当,180,时，为左转角，路钱向左转：,当,180,时，为右转角，路线向右：,转角通常采用,J,6,型经纬仪，用测回法观测一个测回。两个半测回角值的不符值随公路的等级不同而定，如果符合要求，则取其平均值作为一测回的观测角值。,对于高速公路、一级公路，两半测回间应变动度盘位置，半测回限差为,20,，取位至,1,。二级及二级以下公路半测回限差为,60,，取位至,30,（即,10,舍去，,20,、,30,、,40,取位,30,，,50,进位为,1,）。,转角的观测方法,14.2.4,里程桩的测设,路线中线上设置里程桩的作用是：,(1),标定路线中线的位置的长度；,(2),作为施测路线纵、横断面的依据。,设置里程桩的工作主要是定线、量距和打桩。距离测量可以用钢尺或测距仪。,在公路中线处打桩，以表示该点至路线起点的里程，均称为里程桩。里程桩分为整桩和加桩两种。,是由路线起点开始，每隔,10m,，,20m,，或,50m,的整倍数桩号而设置的里程桩。百米桩、公里桩属于整桩,里程桩,整桩：,加桩,是指沿中线地面起伏突变化处、横向坡度变化处以及天然河沟处等所设置的里程桩。,是指曲线上设置的主点桩，即圆曲线起点（,ZY,）、圆曲线中点（,QZ,）、圆曲线终点（,YZ,）。,是指路线上的转点（,ZD,）桩和交点（,JD,）桩。,路线与其他公路、铁路、渠道、高压线等交叉处、拆迁建筑物处、土壤地质变化处加设的里程桩。,是指沿中线有人工构筑物的地方，如桥梁、涵洞处。,地物加桩：,地形加桩：,曲线加桩：,关系加桩：,每个桩的桩号表示该桩距路线起点的里程。如某加桩距路线起点的距离为,1934.16m,，则其桩号记为,K1+934.16,，如图,a,。,(a)(b)(c),加桩的书写,(d),里程桩尺寸,(e),指示桩尺寸,钉桩时，对于交点桩、转点桩以及距路线起点每隔,500m,处的整桩、公里桩、重要地物加桩以及曲线主点桩，均应打下断面为,6cm,6cm,的方桩（如图,d,），桩顶钉以中心钉，桩顶露出地面约,2cm,，并在其旁边钉一指示桩（如图,e,，为指示交点桩的板桩）。其余里程桩一般使用板桩，一半露出地面，为了后续工组找桩方便，指示桩的背面循环书写,1,10,，并面向后面的里程桩。,14.3,圆曲线主点测设,公路中线由直线、平曲线所组成。当路线由一个方向转到另一个方向时，必须用曲线来连接。曲线的形式较多，其中圆曲线,(,又称单曲线,),是最常用的一种平曲线。,1.,主点测设元素的计算,曲线主点是：,起点（直圆点,ZY,）、中点（曲中点,QZ,）、终点（圆直点,YZ,），如图所示,。,曲线元素是：,2.,圆曲线主点里程的计算,交点的里程由中线丈量求得，由此可以根据交点的里程桩号及圆曲线测设元素推求出圆曲线各主点的里程桩号。其计算公式为：,直圆点（,ZY,）里程,=JD,里程,-T,曲中点（,QZ,）里程,=ZY,里程,+L/2,圆直点（,YZ,）里程,=QZ,里程,+L/2,为了避免计算错误，可用下列公式检验：,YZ,里程,=JD,里程,+T-J,【,例,1】,已知,JD,6,的桩号为,K5+178.64,，偏角为,R,=3927,，设计圆曲线半径为,R=120m,，求各测设元素及主点编号。,JD6,桩号,K5+178.64,-T 43.03,ZY,桩号,K5+135.61,+L/2 41.31,QZ,桩号,K5+176.92,+L/2 41.31,YZ,桩号,K5+218.23,检核计算,:,YZ,桩号,=JD,桩号,+T-J,YZ,桩号,=K5+178.64+43.03-3.44=K5+218.23,切线长,曲线长,外矢距,切曲差,3.,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,。,JD,ZY,YZ,QZ,交点,切线长,T,(,圆直点,),(,直圆点,),(,曲中点,),切线长,T,E,14.4,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,l,0,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。,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。,ZY,QZ,JD,YZ,O,P,1,P,2,P,3,P,4,ZY,P,1,O,YZ,P,3,P,2,QZ,P,4,JD,R,X,Y,R,y,2,x,2,N,2,2,曲线上某点,P,i,的坐标可依据曲线起点至该点的弧长,l,i,计算。设曲线的半径为,R,，,l,i,所对的圆心角,j,i,，则计算公式为：,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,，转角为,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,。,X,ZY,P1,O,YZ,P,3,P,2,QZ,P,4,JD,Y,R,y,2,x,2,N,2,2,主点名称,桩 号,各桩至,ZY,或,YZ,的曲线长,X,Y,各点间弦长,ZY,K8+720.56,0.00,0.00,0.00,9.43,+730,9.44,9.38,0.89,9.98,+740,19.44,18.95,3.73,3.87,QZ,K8+743.87,23.31,22.47,5.34,6.13,+750,17.18,16.84,2.92,9.98,+760,7.18,7.16,0.51,7.17,YZ,K8+767.18,0.00,0.00,0.00,切线支距法测设圆曲线细部表,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,x,1,、,x,2,等横距，得垂足,N,1,、,N,2,等点，用测钎作标记。,（,2,）在各垂足点,N,1,、,N,2,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,y,1,、,y,2,等纵距，即得曲线上各加桩点,P,i,。,（,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：,14.4.2,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,C,i,来确定,P,i,点的位置的一种方法。,图中,l,1,为,ZY,点至,P,1,点为首段分弧，测设,P,1,点的数据可从图中得出。弧长,l,1,所对的圆心角,j,1,可由下面的公式计算：,故,首段分弧,圆周角为,圆周角：,弦长：,C,1,=2Rsin,1,P,4,点至,ZY,点为尾段分弧,弧长为,l,2,，圆心角为,j,2,，,圆周角为,2,。同理可知：,圆周角：,弦长：,C,2,=2Rsin,2,圆曲线中间部分，相邻两点间为整弧,l,0,，整弧,l,0,所对的圆心角均为,j,，相应的圆周角均为,，即,圆周角：弦长：,C=2Rsin,YZ,点：,故各细部点的偏角：,P,1,点：,1,P,2,点：,P,3,点：,【,例,3】,已知,JD,的桩号为,K5+135.22,，偏角为,R,=402110,，设圆曲线半径为,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,。,主点,名称,桩 号,曲线长,(m),圆周角,累计偏角,弦长,(m),ZY,K5+098.47,1.53,0 26 18,0 00 00,1.53,+100,0 26 18,20.00,5 43 46,19.97,+120,6 10 04,13.68,3 55 08,13.67,QZ,K5+133.68,10 05 12,6.32,1 48 38,6.32,+140,11 53 50,20.00,5 43 46,19.97,+160,17 37 36,8.90,2 32 59,8.90,YZ,K5+168.90,20 10 35,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,C,1,（,1.53,米）钉桩，则得曲线上第一点,P,l,（,K5+100,）的位置。,（,3,）然后测设,P,2,（,K5+120,）点之累计偏角,2,（,61004,），将钢尺端零点对准,P,l,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,P,2,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,。,P,n-1,点至曲线终点的弦长应为,C,2,（,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,L,1000(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。,14.4.3,极坐标法,当用光电测距仪或全站仪测设圆曲线时，由于其测设距离受地形条件限制较小，精度高、速度快，可以采用极坐标法直接、独立地测设各点，因此，正在逐渐地被广泛使用。,14.5,复合曲线与反向曲线的测设,14.5.1,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,。,JD,a,、,JD,b,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,T,1,和,T,2,两段。其中主曲线切线长,T,1,可根据给定的半径,R,1,和测定的转角,1,正算得出，则副曲线切线长,T,2,=D,AB,-T,1,然后以,T,2,和转角,2,依公式反算求出,R,2,。,14.5.2,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,20m,。,14.6,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,1,ZH,HY,QZ,YH,HZ,=,=,=R,=R,=R,缓和曲线长度的规定,对于某一缓和曲线我们已知的数据有：,(,1),路线的转角,；,(2),根据公路的等级和地形状况确定的圆曲线半径,R,；,(3),缓和曲线的长度，可根据公路的等级和地形情况依下表查得；,(4),曲线加桩的整桩间距和交点,JD,的里程。,公路按等级与地形规定缓和曲线的长度,公路,等级,高速公路,一,二,三,四,地 形,平原,微,丘,山,岭,重,丘,平原,微,丘,山,岭,重,丘,平原,微,丘,山,岭,重,丘,平原,微,丘,山,岭,重,丘,平原,微,丘,山,岭,重,丘,缓和曲线长度,(m),100,70,85,50,70,35,50,25,35,20,14.6.1,缓和曲线的特征及曲线方程,1.,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=0.035,v,3,，,v,是设计的行车速度，以,km/h,计。,C=,l,=R,l,h,=0.035,v,3,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：,2.,缓和曲线的切线角公式,缓和曲线上任意一点,P,的切线与曲线起点,ZH,的切线所组成的夹角为,，,称为缓和曲线的切线角。缓和曲线切线角,实际上等于曲线起点,ZH,至曲线上任一点,P,之间的弧长所对圆心角,。如下图所示。在,P,点取一微分弧,d,l,，它所对应的圆心角为,d,，则：,当,l,=,l,h,时，缓和曲线全长所对的切线角称为缓和曲线角，以,h,表示。,l,=R,l,h,圆曲线,HY,ZH,=,P,Y,X,=R,h,d,dx,dy,h,d,h,以缓和曲线起点,ZH,为原点，以过该点的切线为,x,轴，垂直于切线的方向为,y,轴。则任一点,P,的坐标为,:,当,l,=,l,h,时，即得缓和曲线的终点坐标值：,称为缓和曲线的参数方程,14.6.2,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。,JD,O,R,ZH,HZ,QZ,HY,YH,q,q,h,p,T,h,E,h,L,y,-2,h,h,h,在公路建设中，一般采用圆心不动，圆曲线半径减少,p,值的方法，即使减小后的半径等于所选定的圆曲线半径，也就是插入缓和曲线前的半径为,R+p,，插入缓和曲线后的圆曲线半径为,R,。增加的缓和曲线的一半弧长位于直线段内，另一半则位于圆曲线段内。如图所示。,圆曲线内移值,p,为：,切线的增长值,q,为：,JD,O,R,ZH,HZ,QZ,HY,YH,q,q,h,p,T,h,E,h,L,y,-2,h,h,h,2.,缓和曲线主点元素以及里程的推算,(1),缓和曲线主元素的计算：,切线长：,主曲线（圆曲线部分）长：,曲线全长：,外矢距：,切曲差：,圆曲线半径,R,和缓和曲线的长度,l,h,是根据公路的等级和地形状况确定的；路线的转角,是实际测量得到的。,（,2,）缓和曲线主点里程的计算,直缓点,ZH,里程：,ZH,里程,=,交点,JD,里程,-,切线长,T,h,缓圆点,HY,里程：,HY,里程,=,直缓点,ZH,里程,+,缓和曲线长,h,曲中点,QZ,里程：,QZ,里程,=,缓圆点,HY,里程,+,主曲线长,L,y,/2,圆缓点,YH,里程：,YH,里程,=,曲中点,QZ,里程,+,主曲线长,L,y,/2,缓直点,HZ,里程：,HZ,里程,=,圆缓点,YH,里程,+,缓和曲线长,h,为了检查计算的正确性，可用,可用下式计算,HZ,里程：,HZ,里程,=JD,里程,+,切线长,T,h,-,切曲差,J,h,【,例,5】,某一高速公路的设计行车速度为,120km/h,，已知某一交点,JD,8,的里程桩号为,K9+658.86,，转角为,=201826,，半径为,R=600m,，试计算曲线测设的主元素和曲线主点里程。,按规范规定得知，对于高速公路我们可以取缓和曲线的长度,l,h,=100m,。,（,1,）计算缓和曲线的要素,计算缓和曲线角：,计算缓和曲线终点坐标：,计算切线增长值：,计算曲线内移值：,（,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：,上述缓和曲线主元素计算可列下表计算更便捷。,缓和曲线测设记录计算表,（,3,）计算缓和曲线各主点的里程,JD,8,的桩号为,K9+658.86,，按缓和曲线主点里程的计算公式得：,JD,8,桩号,K9+658.86,-T,h,157.58,直缓点,ZH,里程,ZH,桩号,K9+501.28,+,l,h,100.00,缓圆点,HY,里程,HY,桩号,K9+601.28,+L,y,/2 56.33,曲中点,QZ,里程,QZ,桩号,K9+657.61,+,L,y,/2 56.33,圆缓点,YH,里程,YH,桩号,K9+713.94,+,l,h,100.00,缓直点,HZ,里程,HZ,桩号,K9+813.94,检核：,HZ,桩号,=JD,桩号,+,T,h,-,J,h,=K9+658.86+157.58-,2.5=K9+813.94,(,校核无误,),3.,主点测设步骤（以例,5,说明）,（,1,）经纬仪安置在交点,DJ,8,上，瞄准直缓点,ZH,方向，沿视线方向量取切线长,T,h,=157.58m,，即得直缓点,ZH,，桩号,K9+501.28,。,（,2,）仪器不动，以,ZH,点为后视方向，拨角,(180-)/2,，即分角线方向，沿此方向量取外矢距,E,h,=10.25m,，即得曲中点,QZ,，桩号,K9+657.55,。,（,3,）再将经纬仪瞄准缓直点,HZ,方向，沿视线方向量取切线长,T,h,=157.58m,，即得缓直点,HZ,，桩号,K9+813.83,。,（,4,）以,ZH,点为坐标原点，以,ZH-JD,8,为切线方向建立直角坐标系的,x,轴，垂直方向为,y,轴，用切线支距法量取,X,h,=99.93m,，,Y,h,=2.78m,，得缓圆点,HY,桩号为,K9+601.28,。,（,5,）同理，以,HZ,点为坐标原点，以,HZ-JD,8,为切线方向建立直角坐标系的,x,轴，垂直方向为,y,轴，用切线支距法量取,X,h,=99.93m,，,Y,h,=2.78m,，得圆缓点,YH,桩号,K9+713.83,。,（,6,）在测设出的各主点上钉木桩，并钉一小钉作为标心。,14.6.3,带有缓和曲线的详细测设,1.,切线支距法（直角坐标法）,切线支距法是以缓和曲线的起点,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。缓和曲线和圆曲线的各点坐标，均按同一坐标系统计算，但分别采用不同的计算公式，如图所示。,在缓和曲线段任一点,i,的坐标按下式计算。,式中,l,i,为缓和曲线上任一点,i,至曲线起点或终点的曲线长。,ZH,O,HY,h,JD,方向,j,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（,ZH),，因此原坐标必须相应地加,q,、,p,值，即,l,为圆曲线上任一点至,HY,点或,YH,点的曲线长，,l,h,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。,ZH,O,HY,h,JD,方向,j,式中：,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,C,i,，,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(,x,i,、,y,i,),来进行计算。,由于弦长,C,是逐步增加的，且距离较大，所以一般可以采用光电测距仪或全站仪进行测设，将仪器安置在,ZH,点或,HZ,点，以度盘,00000,照准路线的交点,JD,。转,动照准部，依次测设,i,角和相应的弦长,C,i,钉桩，即可分别得到曲线上各点。,ZH,JD,方向,HY,P,C,i,i,14.7,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，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。,14.7.1,基平测量,1.,水准点的布设,水准点应选在道路中线经过的地方两侧,50,100m,左右，地基稳固，易于引测、不受路线施工影响的地方。根据不同的需要和用途，可设置,永久性水准点,和,临时性水准点,。,永久性水准点：,埋设标石，也可设在永久性建筑物上或用金属标志嵌在基岩上。在路线的起点和终点、大桥两岸、,隧道两端等位置应设置永久性水准点,，路线较长应每隔,25,30,公里测设一点。,临时水准点：,一般是埋设大木桩，顶面钉入铁钉作为标志。布设密度：山区每隔,0.5,1,公里设置一个，在平原区和微丘陵区每隔,1,2,公里设置一个。在一般的中、小桥附近和工程集中的地段均应设置临时性水准点。,沿路线方向布设水准点进行高程控制测量称基平测量,2.,基平测量方法,基平测量首先应将起始水准点与附近国家水准点进行连测，以获得绝对高程。在沿线其它水准点的测量过程中，凡能与附近国家水准点进行连测的均应连测，以便获得更多的检查条件。如果路线附近没有国家水准点，可假定起始水准点的高程。,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：,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。,14.7.2,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：,式中：,L,水准路线长度。,n,测站数。,1.,中平测量及要求,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。,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+000,K0+060,），将读数分别记入“中视”栏内。,2.,施测方法,BM,1,TP,1,TP,2,K0+000,K0+020,K0+040,K0+060,K0+080,K0+100,K0+120,K0+140,中平测量记录表,测站,测 点,水准尺读数,(m),视线高程,高程,备注,后视,中视,前视,1,BM1,2.126,138.340,136.214,BM1,=136.214,K0+000,1.23,137.11,+020,1.87,136.47,+040,0.85,137.49,+060,1.74,136.60,TP1,1.378,136.962,2,TP1,1.653,138.615,136.962,+060,1.86,136.76,+080,2.35,136.27,+100,1.42,137.20,TP2,2.220,136.395,后视点高程,+,后视读数,136.214+2.126,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,70,72,74,76,80,78,82,84,3+100,3+110,3+160,3+200,3+220,3+240,3+285,3+300,3+320,3+350,3+358,3+380,3+080,3+040,3+132,3+180,3+255,3+000,3+370,75.68,74.98,79.50,80.02,78.60,78.73,80.40,81.98,81.56,79.12,79.20,78.83,80.52,80.52,79.14,77.22,77.78,77.83,77.06,3.5,%,74.78,81.08,180,78.28,2.0,%,140,0,%,60,76.18,77.58,78.28,78.63,79.40,80.38,80.68,80.28,79.88,78.88,78.98,79.58,78.28,78.28,78.28,78.28,0.90,1.20,1.92,1.74,0.03,0.67,0.02,0.90,0.88,1.16,0.68,0.75,1.54,1.64,0.86,1.06,0.50,0.45,1.22,BM,5,高程,35.348,3+040,右,4.5,米,R=2000 T=27.5 E=0.76,R=1000 T=10 E=0.05,JD,5,=45,12 R=120,JD,6,纵断面图绘制的说明：,2.,纵坡设计，计算设计高程,此项工作必须等横断面图绘好之后，根据各级公路纵坡和坡长的规定，参照实际地形，尽可能使填、挖基本平衡，试拉坡度线。,某点的设计高程起点高程,+,设计坡度,起点至某点的距离,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,。,14.8,横断面的测量,14.8.1,横断面测量方法,1.,标杆皮尺法,左侧,中桩,右侧,0.8,-1.9,-1.6,-1.4,11.5 13.2 8.6 7.9,K2+120,-1.1,-0.9,-1.2,0.4,4.8 6.3 12.7 4.4,K2+120,C,D,B,A,7.9,8.6,13.2,11.5,1.4,1.6,1.9,0.8,2.,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。,施测时，在适当的位置安置水准仪，后视立于中桩上的水准尺，读取后视读数，求得视线高程，再前视横断面方向上，立于各坡度变化点上的水准尺，取得前视读数，一般前、后视读数精确至厘米即可。用视线高程减去各前视读数，即得各点的地面高程。,中桩至各坡度变化点的水平距离可用钢尺或皮尺量出，精度至分米。,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。,由于使用了经纬仪，不用直接量距，减轻了外业工作量，因而适用于地形困难，山坡陡峻地段的大型断面。,14.8.2,横断面图的绘制,和纵断面一样，横断面图也是绘制在毫米方格纸上。为了计算面积时较简便，横断面图的距离和高差采用相同的比例尺，通常为,1100,或,1200,。,绘图时，先在适当的位置标出中桩，注明桩号。然后，由中桩开始，分左、右两侧按距离和高程逐一展绘各坡度变化点，用直线把相邻点连接起来，即绘出横断面的地面线，然后适当地标注有关的地物或数据等，如图所示。,横断面图的绘制,K2+120,14.8.3,路基设计,半填,半挖式,K3+740,A,10.0,A,8.0,T,W,全挖式,K4+120,W,2.84,A,20.0,W,全填式,K3+780,T,2.35,A,20.8,T,全挖式,KYZ3+938.5,W,2.00,A,18.0,W,14.9,公路竖曲线测设,在公路的纵坡变换处，为了行车平稳、改善行车的视距，一般采用圆曲线将两段直线进行连接，这种在竖直面内设置的圆曲线称为竖曲线。竖曲线又有凹形和凸形两种形式，顶点在曲线之上的为凸形竖曲线，顶点在曲线之下的为凹形竖曲线。,坡度转折角,1,=,i,1,-,i,2,，,为正时表示是凸形竖曲线，,为负时表示是凹形竖曲线。像平面曲线一样，竖曲线测设元素计算公式可表示为：,公路竖曲线,凸形竖曲线,1,1,2,凹形竖曲线,3,2,1,算出曲线上各点的高程改正数,，,如图所示，以竖曲线的起点,A,或终点,B,为坐标原点，水平方向为,x,轴，竖方向为,y,轴，建立平面直角坐标系。则竖曲线上任一点,i,距切线的纵距（即标高改正数）的计算公式为：,式中,x,i,为竖曲线上任一点,i,至竖曲线起点,A,或终点,B,的水平距离，即点,i,的桩号与竖曲线起点或终点的桩号之差。,y,i,在凸形竖曲线中取负号，在凹形竖曲线中取正号。,由此可得竖曲线上任一点设计高程的计算公式：,C,A,O,R,E,T,偏角,B,i,i,y,i,x,i,14.10,路线土石方计算,式中：,计算公式：,地面线,路基断面线,土石方数量的计算表,桩号,断面面积,(m,2,),平均断面积,(m,2,),间距,(m),土石方量,(m,3,),填方,挖方,填方,挖方,填方,挖方,K0+000,41.36,31.17,20.0,623.40,+020,20.98,20.0,16.17,4.30,323.40,86.00,+040,11.36,8.60,15.0,7.98,22.74,119.