道路與橋梁的施工放樣.ppt

第十章 道路與橋梁的施工放樣,10-1 導(dǎo)線復(fù)測與恢復(fù)中線測量 10-2 公路豎曲線的測設(shè) 10-3 路基、路面的施工測量 10-4 橋梁施工測量,10-1導(dǎo)線復(fù)測與恢復(fù)中線測量,一、導(dǎo)線復(fù)測 以下兩種情況均屬于導(dǎo)線復(fù)測的范疇： 施工前進行復(fù)測核對； 導(dǎo)線點過稀，施工時不便使用，或?qū)Ь€點在施工范圍內(nèi)，可能遭到破壞。 導(dǎo)線復(fù)測的實質(zhì)就是導(dǎo)線測量，具體作業(yè)方法見第五章第二節(jié)。 精度要求： 角度閉合差16n1/2 （n是測站數(shù)） 距離相對閉合差1/10000,二、恢復(fù)中線測量 恢復(fù)中線測量分傳統(tǒng)法和全站儀任意設(shè)站法兩種。 （一）傳統(tǒng)法 直線和圓曲線測設(shè)見第九章第二節(jié)、第三節(jié)。 有緩和曲線的圓曲線測設(shè) 緩和曲線的作用： 車輛從直線段進入圓曲線或從大半徑駛?cè)胄“霃降膱A曲線時，所產(chǎn)生的離心力對行車安全及車輛的使用壽命都不利。因此在公路建設(shè)中，把圓曲線線部分的路面修建成向內(nèi)側(cè)傾斜的單向坡（即超高）。為了逐漸過渡到設(shè)計超高或加寬的部分而加設(shè)的曲線稱為緩和曲線。,有緩和曲線的圓曲線應(yīng)用公式,超高值計算公式： h0 = 11.8 v2 / R h0_超高值，m R 圓曲線半徑，m v 汽車的規(guī)定時速，km/h 我國公路設(shè)置的緩和曲線常采用回旋曲線。 回旋曲線的特點：曲線上任一點的曲率半徑R與該點至曲線起點的曲線長成反比。即 R= c / li c = Rli 當(dāng)li= l0 時，緩和曲線的半徑R = R，此時緩和曲線半徑的變化率 c = Rl0 c曲線半徑變化率，為常數(shù) l0緩和曲線長度 R圓曲線半徑,有緩和曲線的圓曲線元素計算,當(dāng)圓曲線兩端加入緩和曲線后，圓曲線應(yīng)內(nèi)移一段距離，才能使緩和曲線與直線銜接。 內(nèi)移圓曲線有兩種方法：移動圓心，縮短半徑。我國一般采用內(nèi)移圓心法。 圓曲線的圓心O1沿著圓心角的平分線移至O2，則 O1O2 = psec(/2) p為曲線的移動量,切線長T= m+(R+p)tg /2 曲線長L= R(-20)/180+2l0 外矢距E= (R+p) sec(/2)-R 切曲差q= 2T - L m加入緩和曲線后切線增長值，稱為切垂距 p 圓曲線移動量，稱為內(nèi)移距 0緩和曲線角度 (緩和曲線起點切線與終點切線的交角) 公路中線的轉(zhuǎn)折角 R圓曲線半徑 m、p、 0稱為緩和曲線常數(shù)，其計算公式如下： m = l0 / 2 - l03 / 240R2 p = l02 / 24R 0 = l0 / 2R,曲線主點里程的計算,ZH=JD-T HY=ZH+L0 QZ=ZH+L /2 YH=HY+L HZ=ZH+L L為圓曲線長度，其值為：L = R(-20) 直緩點（ZH）直線與緩和曲線的連接點 緩圓點（HY）緩和曲線與圓曲線的連接點 曲中點（QZ）曲線的中點 圓緩點（YH）圓曲線與緩和曲線的連接點 緩直點（HZ）緩和曲線與直線的連接點,緩和曲線的圓曲線上中樁的坐標(biāo)計算,建立直角坐標(biāo)系：以ZH點為原點，過ZH點的緩和曲線切線為x軸，ZH點上緩和曲線的半徑為y軸。 緩和曲線終點（HY）的坐標(biāo)公式： x0 = l0 - l03 / 40R2 y0 = l02 / 6R,帶有緩和曲線的圓曲線主點的測設(shè),1. 在JD點安置經(jīng)緯儀,定出兩切 線方向,自JD點起,沿切線方向分 別量取T 的長度，即得ZH點、 HZ點； 2. 以HZ點為零方向，測設(shè)水平 角（180）2，可得外 矢距的方向，沿此方向，從JD 量外矢矩E ，即得QZ點； 3. 從ZH、HZ兩點分別沿切線方 向測設(shè)x0得HY1點、YH1點，過 這兩點分別作垂線，在垂線方 向上丈量y0，即得HY、YH點。,偏角法測設(shè)緩和曲線部分,把緩和曲線長度 l0 分成 n 等份。 各點的弦長以弧長 l0 / n 代替； 各點的偏角的計算： 1 =0/3n2 i = i2 1 0 緩和曲線角度 i 1，2，3， ，n 測設(shè)方法同圓曲線 （第九章第三節(jié)）,偏角法測設(shè)圓曲線部分,圓曲線的偏角計算與第九章第 三節(jié)所述方法相同。 測設(shè)方法： 1、安置經(jīng)緯儀于HY點，照準(zhǔn)切線 方向，水平度盤置零。（切線方向 與ZHHY方向延長線夾角為0 0 ）。 2、松開照準(zhǔn)部，撥偏角1，沿視 線方向自HY點量取弦長C1得曲線 上第一點，打一木樁并標(biāo)注樁號。 3、撥偏角2，從第一點量取弦長 C與視線相交得第二點。 4、同法可測出其余各點。,（二）全站儀任意設(shè)站法,1、中線恢復(fù)測量： 如圖，因有障礙物，在A、B導(dǎo)線點無法測設(shè)出公路中線上的里程樁（如D 點）或控制樁（如JD點）。 可在通視良好的地方選 一點C，利用支導(dǎo)線測 量方法測出C點坐標(biāo)， 然后在C點設(shè)站，根 據(jù)D點、JD點坐標(biāo)即 可測設(shè)出D點和JD點。,2、公路中線樁坐標(biāo)的計算 1）直線段中線樁的坐標(biāo)計算 已知JDi（xi，yi）、JDj （xj，yj），直線段方位角為0 則任一點D的坐標(biāo)為：xD= xJDi+Lcos0 yD= yJDi+Lsin0 LD點樁號與JDi樁號的里程之差,2）只有圓曲線段的坐標(biāo)計算 圓曲線上任一點D的坐標(biāo)為： L圓曲線上D點 樁號與直圓點樁號 的里程之差 R圓曲線的半徑,3）帶有緩和曲線的圓曲線段的坐標(biāo)計算 （1）緩和曲線部分，任一點D的坐標(biāo)為： L D點樁號與ZH點樁號的里程之差 L0 緩和曲線的長度 R 圓曲線半徑 緩和曲線切線的方位角 （2）圓曲線部分，任一點 i 的坐標(biāo)為：,10-2公路豎曲線的測設(shè),公路建設(shè)中，當(dāng)不同坡度的兩坡段相交時，就出現(xiàn)了變坡點，為保證車輛安全、平穩(wěn)地通過變坡點，須用豎曲線將兩坡段連接起來。 凸形豎曲線變坡點在曲線的上方 凹形豎曲線變坡點在曲線的下方 豎曲線可用圓曲線或二次拋物線。（我國一般采用圓曲線）,豎曲線元素的計算,相鄰兩縱坡的坡度為i1、i2，由于公路縱坡的允許值不大，故可認(rèn)為 變坡角= i1 - i2 切線長T = R(i1 - i2 ) / 2 曲線長L = 2T 外矢距E = T2 / 2R,豎曲線半徑R的選用原則： 在不過分增加工程量的情況下，宜選用較大的豎曲線半徑； 前后兩縱坡的代數(shù)差較小時，更應(yīng)選用大半徑的豎曲線； 當(dāng)遇地形限制或其他特殊困難時，才能選用極小的半徑； 選用豎曲線時，應(yīng)以獲得最佳的視覺效果為標(biāo)準(zhǔn)。 各等級公路豎曲線半徑和最小半徑長度見下表：,單位：米,各等級公路豎曲線半徑和最小長度,豎曲線的測設(shè),計算豎曲線元素T、L和E。 推算豎曲線上各點的樁號： 曲線起點樁號 = 變坡點樁號 - T 曲線終點樁號 = 曲線起點樁號 + L 根據(jù)豎曲線上細(xì)部點距曲線起點（或終點）的弧長，求相應(yīng)的 y值，按下式計算各點高程： Hi = H坡 yi （凹形豎曲線取“+”，凸形豎曲線取“-”） Hi豎曲線細(xì)部點i的高程 H坡細(xì)部點i的坡段高程 從變坡點沿路線方向向前或向后丈量切線長T，分別得豎曲線的起點和終點。 由豎曲線起點（或終點）起，沿切線方向每隔5m在地面上標(biāo)定一木樁。 測設(shè)各個細(xì)部點的高程，并在相應(yīng)點的木樁上注明地面高程與豎曲線設(shè)計高程之差（即填或挖的高度）。,10-3路基、路面的施工測量,典 型 路 基,不同等級公路的路面： 高速公路、一級公路 用中央隔離帶分為對向行駛的四車道，當(dāng)交通量加大時，車道數(shù)可按雙數(shù)增加； 二、三級公路 保證汽車正常運行的同時，允許自行車、拖拉機和行人通行，對向行駛雙車道； 四級公路 一般采用3.5m的單車道路面和6.5m的路基，當(dāng)交通量較大時，可采用6.0m的雙車道和7.0m的路基。,路基邊樁的放樣,路基放線根據(jù)設(shè)計斷面圖和各中樁的填挖高度，把路基兩旁的邊坡與原地面的交點在地面上標(biāo)定出來，作為路基的施工依據(jù)。常用的放樣方法有兩種： 利用橫斷面圖放樣邊樁 1）先在橫斷面圖上量出路基的坡腳點或坡頂點與中樁的水平距離。 2）然后用皮尺沿橫斷面方向在實地量出水平距離，并釘上木樁。 3）同法放樣出各斷面的坡腳點和坡頂點，將這些邊樁連起來便是路基施工開挖或填方線。,1）平坦地面的路基邊樁放樣 如圖：路堤坡腳至中樁的距離 D左= D右= B/2 + mH,解析法放樣路基邊樁,如圖：路塹坡頂至中樁的距離 D左= D右= B/2 + mH,B路基設(shè)計寬度，m B1路基寬與兩側(cè)邊溝的總和，m m邊坡設(shè)計坡率 H路基設(shè)計填挖量,m 根據(jù)計算的距離，沿橫斷面方向自中心樁向兩側(cè)分別量D左、D右，釘出路基邊樁。,2）傾斜地面的路基邊樁放樣 如右圖所示： D左 = B/2 + m(H + h左) D右 = B/2 + m(H - h右) h左、h右是隨著D左、D右變化而 變化，由于左右邊樁位置待定，故 h左、h右均是未知的，因而無法直 接放出?？裳刂鴻M斷面方向采用逐 點接近的方法測設(shè)邊樁。 例10-1：已知B=10m，H=3.5m，路堤邊坡 m=1.5，通過計算說明逐點接近測設(shè)邊樁的方法。 解：確定左邊樁的位置。地面坡度約0.5，可以算出D左=0.510+1.5(3.5+5 0.5)=14.0m。先假定左側(cè)邊樁距中心樁的距離為D左 = 14.0m，用水準(zhǔn)儀測量14.0m處的高差h=3.20m。 將h代入公式D左 = B/2 + m(H + h左)=15.05m。因D左 D左 ，說明假定的邊樁位置較近，應(yīng)該更遠一些 。 然后再假定D左 = 14.5m，測得14.0m處高差為2.833m，同法算得D左=14.5m。 因D左= D左，說明假定值與計算結(jié)果相符，該點即為路堤下側(cè)的邊樁點位。同法可放出路堤上側(cè)邊樁的點位。,如圖所示： D左 = B1/2 + m(H - h左) D右 = B1/2 + m(H + h右) 例10-2：已知路塹的挖方深度 H=5.0m，m=1.0，B1=12.0m。 用逐點接近法放樣路塹的開挖 邊樁。 解：1）根據(jù)橫斷面圖，先確定下側(cè)（左側(cè)）路邊樁的概略距離D左 。 2）設(shè)D左 =9.2m，用水準(zhǔn)儀測得9.2m處的高差h左=2.14m，代入公式D左 = B1/2 + m(H - h左) =8.86m。因D左 D左,說明假定的邊樁位置較遠，應(yīng)該更近一些。 3）再假設(shè)D左= 9.0m，測得9.0m處的高差h左=2.0m，同法算D左 =9.0m。 4）因D左= D左，說明假定值與計算結(jié)果相符，該點即為路塹左側(cè)（下側(cè)）的邊樁 點位。,路基邊坡的放樣,1、用麻繩竹竿放樣邊坡 1）當(dāng)路堤不高時，采用一次掛繩法。如下圖所示：,2）當(dāng)路堤較高時，可選用分層掛線法，每層掛線前應(yīng)標(biāo)定公路中線位置，并將每層的面用水準(zhǔn)儀抄平，方可掛線。如下圖所示：,2、用固定邊坡架放樣邊坡。如右圖所示。開挖路塹時，在坡頂外側(cè)即開口處固定邊坡架。,路面的放樣,(一)路槽的放樣 1、從最近的水準(zhǔn)點出發(fā)，用水準(zhǔn)儀測出各樁的路基設(shè)計標(biāo)高，然后在路基的中線上每隔一定的間距設(shè)立高程樁（如M），使各樁頂高程等于路面的設(shè)計標(biāo)高。 2、由高程樁M沿橫斷面方向左、右各量路槽寬度的一半，釘出路槽邊樁A、B，使其樁頂標(biāo)高等于路面的設(shè)計標(biāo)高。 3、在A、B、M樁旁邊各挖一小坑，在坑中釘一木樁，使樁頂高程符合路槽底的設(shè)計標(biāo)高，這樣就可以開挖了。,(二)路拱的放樣 路拱在保證行車平穩(wěn)的情況下，為有利于路面排水，使路中間按一定的曲線形式（拋物線、圓曲線）進行加高，并向兩側(cè)傾斜而形成的拱狀。 1、拋物線形式的路拱放樣 路拱的拋物線方程為：y = 4 f x2 /B2 ，其中f =B i0 /2(i0為橫坡坡度) 放樣：從中樁沿橫斷面方向，左、右分別量取x1、 x2 、 x3 分別打樁， 使樁頂高為y1、 y2 、 y3。,2、圓弧路拱的放樣 圓弧路拱在兩個斜面中間用圓弧連接的路拱。 圓曲線長L=2 i0 R 一般情況下L=2.0m，則圓曲線的半徑R=1/ i0 外矢距E= i0 /2 拱矢高 f = B i0 /2 R圓弧半徑 ， f 拱矢高， B外矢距， i0路面的橫坡度 先將路拱做成模板，用模板進行放樣即可。,橋梁施工測量主要包括： 橋梁施工控制測量 墩臺定位 墩臺施工細(xì)部放樣 竣工后變形觀測,10-4橋梁施工測量,廈門海滄大橋,安徽蕪湖長江大橋,1、在橋址處標(biāo)定控制樁A、B的位置。 2、用經(jīng)緯儀定線，把橋軸線AB在地面上標(biāo)定出來。 3、用測距儀或檢定過的鋼尺按精密量距法，測量出各橋臺、橋墩的位置。 （量距相對誤差1：5000）,中、小橋梁的橋臺、橋墩的放樣（直接丈量法）,大橋、特大橋的施工測量(間接丈量法),對于河道較寬、橋跨度較大的橋梁，一般用三角測量或?qū)Ь€測量來布設(shè)控制網(wǎng)，其中三角測量用得較普遍。 控制網(wǎng)的布設(shè)要求如下： 控制點應(yīng)選在便于施工控制及永久保存的地方。 橋軸線應(yīng)作為控制網(wǎng)的一條邊，并與基線一端相連并盡量正交。 基線不小于橋軸線長度的0.7倍，困難地段不小于0.5倍。 基線一般不少于兩條，最好分布于河兩岸。 控制網(wǎng)力求簡單，網(wǎng)中所有角度應(yīng)在30120 之間。 每岸至少埋設(shè)三個高程控制點，并與國家水準(zhǔn)點聯(lián)測。 下圖的控制網(wǎng)中，圖(a)適用一般橋梁，圖(b)、(c)適用于大橋或特大橋。,橋梁控制網(wǎng)的精度確定,根據(jù)跨越結(jié)構(gòu)架設(shè)的誤差確定控制網(wǎng)的精度 例10-3：某大橋為鋼梁橋，共有12孔，每孔長120米，寬20米，高16米，每孔由10節(jié)鋼架組成，每節(jié)的上下弦桿長12米，三孔為一聯(lián)，聯(lián)與聯(lián)間的支座中心距為2米。問要對該橋建立施工控制網(wǎng)，控制網(wǎng)在橋軸線上的邊長相對誤差應(yīng)不低于多少？(鋼梁驗收規(guī)范規(guī)定：鋼梁構(gòu)件的長度誤差不得超過其設(shè)計長度的1/5000，支座墊板的安裝限差為 5mm。) 解：由題意可知全橋聯(lián)與聯(lián)之間有3個支座，全橋總長為： D = 12120+32.0 = 1446m 每聯(lián)的誤差主要由支座安裝誤差和鋼梁制造誤差決定，每聯(lián)的極限誤差為 2 =12 + N n (S / 5000) +22 = 16.75mm 其中： 1、2支座的安裝誤差 N 每一聯(lián)的孔數(shù)，N=3 n 每一孔上下弦桿數(shù)，n=10 S 上下弦桿長，S=12m 全橋鋼梁的架設(shè)極限誤差為： D = = 33.49mm，中誤差md = D / 2 = 16.75mm 全橋鋼梁架設(shè)的相對中誤差為：md / D = 16.75 / 1446000=1/90000 因三角測量誤差為鋼梁架設(shè)誤差的1/ ,所以控制網(wǎng)在橋軸線上的邊長相對中誤差為： 1/90000 (1/ ) = 1/123000。,根據(jù)橋墩放樣的允許誤差確定控制網(wǎng)的精度 由于放樣橋墩時，一般采用高精度儀器，并強制對中或嚴(yán)格對中，所以橋墩位置誤差主要由控制網(wǎng)邊長誤差決定。 在橋梁的施工中，一般要求橋墩中心位置在橋軸線方向上的位置中誤差1520mm。 設(shè)M為放樣后所得點位的總誤差，m為控制點所引起的誤差。一般情況下認(rèn)為：m 0.4M 則當(dāng)M=2