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土木工程測(cè)量(電子教材)饒?jiān)苿倵顒χ谱髌胀ǜ叩仍盒M聊竟こ虒?zhuān)業(yè)新編系列教材中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)審定武漢理工大學(xué)出版社12線(xiàn)路測(cè)量12.1概述呈線(xiàn)形的建設(shè)工程稱(chēng)為線(xiàn)路工程,其中心線(xiàn)(簡(jiǎn)稱(chēng)為中線(xiàn))稱(chēng)為線(xiàn)路。
線(xiàn)路工程包括公路、鐵路、管道、輸電線(xiàn)等。線(xiàn)路工程在勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工各階段所進(jìn)行的測(cè)量工作,稱(chēng)為線(xiàn)路測(cè)量,主要包括線(xiàn)路勘測(cè)設(shè)計(jì)測(cè)量和線(xiàn)路施工測(cè)量。12.1.1線(xiàn)路勘測(cè)設(shè)計(jì)測(cè)量線(xiàn)路勘測(cè)設(shè)計(jì)測(cè)量分為初測(cè)和定測(cè)兩個(gè)階段。為初步設(shè)計(jì)提
供圖件和數(shù)據(jù)所進(jìn)行的測(cè)量工作稱(chēng)為初測(cè);為施工圖設(shè)計(jì)提供
圖件和數(shù)據(jù)所進(jìn)行的測(cè)量工作稱(chēng)為定測(cè)。
(1)初測(cè)和初步設(shè)計(jì)①收集工程項(xiàng)目區(qū)域各比例尺地形圖、平面圖、斷面圖、沿線(xiàn)
水文地質(zhì)及控制點(diǎn)資料。②在地形圖上規(guī)劃或確定線(xiàn)路走向,編制比較方案初步設(shè)計(jì),
測(cè)繪帶狀地形圖或平面圖,為初步設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)。(2)定測(cè)和施工設(shè)計(jì)①根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案在實(shí)地標(biāo)定線(xiàn)路基本走向,并沿基本走
向進(jìn)行平面與高程控制測(cè)量。②中線(xiàn)測(cè)量,包括線(xiàn)路起止點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、曲線(xiàn)主點(diǎn)和線(xiàn)路中心
里程樁、加樁等。③縱橫斷面測(cè)量,繪制縱橫斷面圖。④施工測(cè)量和變形監(jiān)測(cè);竣工測(cè)量,編制竣工平面圖和斷面圖。12.1.2
線(xiàn)路施工測(cè)量全線(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)完成后,根據(jù)施工圖及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工測(cè)量,包括恢復(fù)中線(xiàn)、施工放樣、服務(wù)設(shè)施和環(huán)境保護(hù)等測(cè)量,以及施工變形監(jiān)測(cè)等;工程竣工后進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)量,編制竣工圖。
12.2中線(xiàn)測(cè)量將圖紙上線(xiàn)路測(cè)設(shè)到實(shí)地上的工作,稱(chēng)為中線(xiàn)測(cè)量。它是依據(jù)初測(cè)導(dǎo)線(xiàn)點(diǎn)把線(xiàn)路的中心線(xiàn)(中線(xiàn))標(biāo)定在地上,并測(cè)出其里程。主要內(nèi)容:測(cè)設(shè)中線(xiàn)各交點(diǎn)(JD)和轉(zhuǎn)點(diǎn)(ZD)、測(cè)距和釘設(shè)中樁、測(cè)量線(xiàn)路轉(zhuǎn)角α,曲線(xiàn)放樣。
12.2.1交點(diǎn)的放樣定義:路線(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn),即兩個(gè)方向直線(xiàn)的交點(diǎn),用JD來(lái)表示。方法:1.等級(jí)較低公路:現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定中樁。2.高等級(jí)公路:測(cè)地形圖——圖上定線(xiàn)——實(shí)地放線(xiàn)。
12.2.2轉(zhuǎn)點(diǎn)放樣(1)兩交點(diǎn)間設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)當(dāng)兩交點(diǎn)間距離較遠(yuǎn)但尚能通視或已有轉(zhuǎn)點(diǎn)需要加密時(shí),可
采用經(jīng)緯儀直接定線(xiàn)或經(jīng)緯儀正倒鏡分中法測(cè)設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)。(2)當(dāng)相鄰兩交點(diǎn)互不通視時(shí),可采用下列方法測(cè)設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)。12.2.3路線(xiàn)轉(zhuǎn)向角的測(cè)定路線(xiàn)轉(zhuǎn)角的測(cè)定:在路線(xiàn)交點(diǎn)上,應(yīng)根據(jù)交點(diǎn)前、后的轉(zhuǎn)點(diǎn)測(cè)定路線(xiàn)的轉(zhuǎn)角。《公路勘測(cè)規(guī)范》規(guī)定:高速公路、一級(jí)公路應(yīng)使用精度不低于DJ6級(jí)經(jīng)緯儀,采用方向觀測(cè)法測(cè)量右測(cè)角一測(cè)回。角值相差的限差在±20″以?xún)?nèi)取平均值,取位至1″;二級(jí)及二級(jí)以下公路角值相差的限差在±60″以?xún)?nèi)取平均值,取位至30″。按右測(cè)角計(jì)算路線(xiàn)轉(zhuǎn)角α?xí)r,當(dāng)<180°時(shí)為右轉(zhuǎn)角,表示路線(xiàn)向右偏轉(zhuǎn);>180°時(shí)為左轉(zhuǎn)角,表示路線(xiàn)向左偏轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式為:在β角測(cè)定后,定出其分角線(xiàn)方向C,在此方向上釘臨時(shí)樁,以便日后測(cè)設(shè)線(xiàn)路曲線(xiàn)的中點(diǎn),如圖12-5(b)所示。12.2.4中樁設(shè)置與測(cè)量為滿(mǎn)足線(xiàn)路設(shè)計(jì)和施工的需要,線(xiàn)路交點(diǎn)放樣之后,還需沿線(xiàn)路中線(xiàn)以一定距離在地面上設(shè)置一些樁來(lái)標(biāo)定中線(xiàn)位置和里程,這項(xiàng)工作稱(chēng)為中樁測(cè)量。作用:標(biāo)定路線(xiàn)中線(xiàn)的位置和長(zhǎng)度,施測(cè)路線(xiàn)縱橫斷面的依據(jù)。工作內(nèi)容:定線(xiàn)、量距與打樁。中樁分為控制樁、整樁和加樁,均稱(chēng)為里程樁??刂茦妒蔷€(xiàn)路的骨干點(diǎn)。它包括線(xiàn)路的起點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、曲線(xiàn)主點(diǎn)和橋梁與隧道的端點(diǎn)等,目前采用的控制樁符號(hào)以漢語(yǔ)拼音標(biāo)識(shí)為主,也有英文縮寫(xiě),如表12-2所示。整樁是由線(xiàn)路的起點(diǎn)開(kāi)始,按規(guī)定的樁距l(xiāng)0設(shè)置的中樁。中樁間距l(xiāng)0一般應(yīng)符合表下的規(guī)定。加樁分為地形加樁、地物加樁、曲線(xiàn)加樁和關(guān)系加樁。地形加樁——沿中線(xiàn)地面起伏突變處、橫向坡度變化處以及天然河溝處等所設(shè)置的里程樁。地物加樁——沿中線(xiàn)有人工構(gòu)筑物的地方,如橋梁、涵洞處,路線(xiàn)與其它公路、鐵路、渠道、高壓線(xiàn)等交叉處,拆遷建筑物處,土壤地質(zhì)變化處等加設(shè)的里程樁。曲線(xiàn)加樁——曲線(xiàn)上除主點(diǎn)外設(shè)置的中樁,關(guān)系加樁——路線(xiàn)上表示轉(zhuǎn)點(diǎn)ZD樁和交點(diǎn)JD樁中樁位置的指示樁。樁號(hào)表示該樁距路線(xiàn)起點(diǎn)的里程,所以又稱(chēng)里程樁。樁號(hào)的書(shū)寫(xiě)方式是“千米數(shù)+不足千米的米數(shù)”,其前冠以K,
以及控制樁的點(diǎn)名縮寫(xiě)。線(xiàn)路起點(diǎn)樁號(hào)為K0+000。如圖,K+150表示線(xiàn)路起
點(diǎn)距該樁3150m;
涵K4+752.8表示該涵洞
中心距起點(diǎn)4752.8m。中樁的設(shè)置是由線(xiàn)路起點(diǎn)
開(kāi)始,用經(jīng)緯儀定線(xiàn)。距離測(cè)量可使用全站儀或鋼尺,低等級(jí)
線(xiàn)路亦可用皮尺,邊丈量直線(xiàn)長(zhǎng)度邊設(shè)置。釘樁時(shí),對(duì)于控制樁均打下邊長(zhǎng)為6cm的方樁(或竹片樁),樁頂面釘一小釘表示點(diǎn)位,并在樁一側(cè)處寫(xiě)明樁名和樁號(hào)。12.3圓曲線(xiàn)放樣12.3.1圓曲線(xiàn)主點(diǎn)放樣當(dāng)路線(xiàn)由一個(gè)方向轉(zhuǎn)向另一個(gè)方向時(shí),應(yīng)用曲線(xiàn)連接。圓曲線(xiàn)是最基本的平面曲線(xiàn)。圓曲線(xiàn)半徑根據(jù)地形條件和工程要求選定,根據(jù)轉(zhuǎn)角△和圓曲
線(xiàn)半徑R,可以計(jì)算出其它各測(cè)設(shè)元素值。圓曲線(xiàn)的測(cè)設(shè)分兩步進(jìn)行,先測(cè)設(shè)曲線(xiàn)的主點(diǎn)(ZY、QZ、YZ),
再依據(jù)主點(diǎn)測(cè)設(shè)曲線(xiàn)上每隔一定距離的里程樁,以詳細(xì)標(biāo)定曲線(xiàn)位置。
1)圓曲線(xiàn)主點(diǎn)元素計(jì)算如圖12-7所示,線(xiàn)路在轉(zhuǎn)折點(diǎn)JD處(也稱(chēng)交點(diǎn))改變方向,
轉(zhuǎn)折角為α,現(xiàn)設(shè)置一半徑為R的圓曲線(xiàn)。
圓曲線(xiàn)主點(diǎn)包括圓曲線(xiàn)起點(diǎn)(也稱(chēng)直圓點(diǎn)ZY)、圓曲線(xiàn)中點(diǎn)QZ
和圓曲線(xiàn)終點(diǎn)(也稱(chēng)圓直點(diǎn)YZ)。路線(xiàn)選定后,轉(zhuǎn)折角α為已知角,曲線(xiàn)半徑R是設(shè)計(jì)確定的,也是已知數(shù)。現(xiàn)在要計(jì)算切線(xiàn)長(zhǎng)T、曲線(xiàn)長(zhǎng)L、外矢距E。若T、L、E已知,則圓曲線(xiàn)主點(diǎn)即可確定,為便于校核計(jì)算,還需要計(jì)算切曲差q(也稱(chēng)超距)。T、L、E、稱(chēng)為圓曲線(xiàn)的要素,其計(jì)算公式為:2)主點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算曲線(xiàn)主點(diǎn)ZY,QZ,YZ的樁號(hào),根據(jù)JD樁號(hào)與曲線(xiàn)要素計(jì)算。3)主點(diǎn)放樣將經(jīng)緯儀安置在JD3上,后視ZD或相鄰JD2點(diǎn),自JD3沿視線(xiàn)方向
量取切線(xiàn)長(zhǎng)T(73.59m),樁釘曲線(xiàn)起點(diǎn)ZY;再照準(zhǔn)前方向的ZD或相鄰JD4點(diǎn),沿視線(xiàn)方向量取切線(xiàn)長(zhǎng)
T(73.59m),樁釘曲線(xiàn)
終點(diǎn)YZ;然后沿分角線(xiàn)方向量取
外矢距E(13.11m),樁
釘曲線(xiàn)中點(diǎn)QZ。12.3.2圓曲線(xiàn)詳細(xì)放樣地形變化不大、曲線(xiàn)長(zhǎng)度小于40m時(shí),測(cè)設(shè)曲線(xiàn)的三個(gè)主點(diǎn)已能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工的需要。曲線(xiàn)較長(zhǎng),地形變化大,除了測(cè)定三個(gè)主點(diǎn)以外,還必須行細(xì)部點(diǎn)放樣,即從曲線(xiàn)起點(diǎn)開(kāi)始按規(guī)定樁距l(xiāng)0,沿曲線(xiàn)設(shè)置里程樁?!豆房睖y(cè)規(guī)范》規(guī)定的整樁間距l(xiāng)0為:R>60m,l0=20m;30m<R<60m,l0=10m;R<30m,l0=5m。測(cè)設(shè)曲線(xiàn)整樁和加樁稱(chēng)為圓曲線(xiàn)的詳細(xì)測(cè)設(shè),方法有偏角法、切線(xiàn)支距法和極坐標(biāo)法。(1)整弧和分弧圓曲線(xiàn)上的里程樁可按整樁距法或整樁號(hào)法設(shè)置。整樁距:從起點(diǎn)或終點(diǎn)樁號(hào)開(kāi)始,以整弧l0加密圓曲線(xiàn)上的點(diǎn),加密點(diǎn)樁號(hào)一般均為加樁(即不是整樁)。如:起點(diǎn)ZY:K3+455.16,則K3+475.16,K3+495.16,···整樁號(hào):測(cè)設(shè)曲線(xiàn)起點(diǎn)樁號(hào)一般不為整樁,為了使圓曲線(xiàn)上的樁號(hào)都為整樁,第一個(gè)加密點(diǎn)的樁號(hào)要湊到整數(shù)。因此起點(diǎn)至第一個(gè)加密點(diǎn)的弧長(zhǎng)就不為整數(shù),稱(chēng)第一分弧lA(或l′);最后一個(gè)加密點(diǎn)至終點(diǎn)的弧長(zhǎng)也不是整弧,稱(chēng)第二分弧lB(或l″)。如:起點(diǎn)ZY:K3+455.16,則K3+460,K3+480,K3+500,···,lA=4.84(=460-455.16)。一般放樣采取整樁號(hào)法。
或按下式計(jì)算第i個(gè)細(xì)部點(diǎn):放樣時(shí),將經(jīng)緯儀安置在ZY點(diǎn),后視JD點(diǎn),撥角△1,從ZY點(diǎn)量弦長(zhǎng)C1(即線(xiàn)段ZY-P1),得到細(xì)部點(diǎn)C1;撥角△2,從ZY點(diǎn)量弦長(zhǎng)C2(即線(xiàn)段ZY-P2),得到細(xì)部點(diǎn)P2;同法放樣其余各細(xì)部點(diǎn)。(2)偏角法以曲線(xiàn)起點(diǎn)ZY或終點(diǎn)YZ為測(cè)站,計(jì)算出測(cè)站至曲線(xiàn)任一細(xì)部點(diǎn)的弦切角△,以及相鄰細(xì)部點(diǎn)間的弦長(zhǎng)C(常用弧長(zhǎng)代替),角度與弦長(zhǎng)交會(huì)定點(diǎn)。如圖,采用整樁號(hào)法時(shí),按式前面導(dǎo)出公式計(jì)算每個(gè)細(xì)部點(diǎn)的偏角(不用計(jì)算弦長(zhǎng)):放樣時(shí),將儀器安置在ZY點(diǎn),后視JD點(diǎn),并將水平度盤(pán)讀數(shù)調(diào)整為零,撥角△1,在視線(xiàn)方向放樣距離lA(弦長(zhǎng)C1),定出P1點(diǎn);再撥角△2,鋼尺零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)P1點(diǎn)作為圓心,以距離l0為半徑,擺動(dòng)鋼尺到經(jīng)緯儀視線(xiàn)上,得P2點(diǎn);再撥角△2,鋼尺零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)P2
點(diǎn)作為圓心,以l0為半徑,擺動(dòng)鋼尺到經(jīng)緯儀方向線(xiàn)上,得P3點(diǎn);依此類(lèi)推,放樣其余各點(diǎn)。偏角法與極坐標(biāo)法的異同:
共同點(diǎn):均是計(jì)算測(cè)站至細(xì)部點(diǎn)的弦切角定向。區(qū)別:而極坐標(biāo)法計(jì)算細(xì)部點(diǎn)到測(cè)站的弦長(zhǎng);偏角法計(jì)算的是相鄰細(xì)部點(diǎn)之間的弦長(zhǎng)(或弧長(zhǎng))。對(duì)于長(zhǎng)曲線(xiàn),圓曲線(xiàn)的放樣可分兩部分完成,先將儀器安置于圓曲線(xiàn)起點(diǎn)ZY上后視JD點(diǎn),并將水平度盤(pán)置于零,放樣從ZY點(diǎn)到QZ點(diǎn)這一部分的細(xì)部點(diǎn);再將儀器安置于圓曲線(xiàn)終點(diǎn)YZ后視JD點(diǎn),并將水平度盤(pán)置于零,放樣從到的細(xì)部點(diǎn)。(3)切線(xiàn)支距法(直角坐標(biāo)法)切線(xiàn)支距法亦稱(chēng)直角坐標(biāo)法。以曲線(xiàn)起點(diǎn)ZY(或終點(diǎn)YZ)為施工坐標(biāo)系的原點(diǎn),切線(xiàn)為x軸,過(guò)原點(diǎn)的半徑方向?yàn)閥軸,計(jì)算出曲線(xiàn)細(xì)部點(diǎn)Pi在該坐標(biāo)系中的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)設(shè)。適合于使用鋼尺作為量距工具進(jìn)行測(cè)設(shè)。
Pi點(diǎn)的圓心角計(jì)算:細(xì)部點(diǎn)Pi點(diǎn)在施工坐標(biāo)系的坐標(biāo):放樣方法:①用鋼尺沿切線(xiàn)
ZY-JD方向分別放樣距離x1、x2、x3,···并在地面上標(biāo)定出垂足點(diǎn)N1、N2、N3等···,②在垂足N1、N2、N3···等處用經(jīng)緯儀作切線(xiàn)的垂線(xiàn),分別在各
自的垂線(xiàn)上放樣支距y1、y2、y3等,以樁定細(xì)部點(diǎn)P1、P2、P3等。曲線(xiàn)詳細(xì)放樣時(shí),為避免過(guò)長(zhǎng)的距離放樣,通常采用對(duì)稱(chēng)式分別以ZY點(diǎn)和YZ點(diǎn)為起點(diǎn)向QZ點(diǎn)進(jìn)行?!纠?2-1】某線(xiàn)路JD3的里程樁號(hào)為K3+528.75,轉(zhuǎn)角為αy為40°24′,半徑R=200m,計(jì)算的主點(diǎn)元素為:T=73.59m,L=141.02m,E=13.11m,q=6.16m。(1)計(jì)算主點(diǎn)里程;(2)用偏角法和切線(xiàn)支距法進(jìn)行細(xì)部點(diǎn)放樣的數(shù)據(jù)。JD3K3+528.75
-)T
73.59ZYK3+455.16
+)L141.02YZK3+596.18
-)L/270.51QZK3+525.67
+)D/23.08JD3K3+528.75解:(1)主點(diǎn)里程計(jì)算:(2)用偏角法進(jìn)行細(xì)部點(diǎn)放樣數(shù)據(jù)計(jì)算
偏角:整弧
l0=20m,第一分弧lA=4.84m,第二分弧lB=16.18m,根據(jù)⊿i=⊿1+(i-1)⊿
⊿2=⊿1+⊿=3°33ˊ29″
⊿3=⊿1+2⊿=6°25ˊ22″
⊿4=⊿1+3⊿=9°17ˊ16″······(3)用切線(xiàn)支距法進(jìn)行細(xì)部點(diǎn)放樣數(shù)據(jù)計(jì)算
第一分弧lA=4.84m,圓心角:整弧l0=20m,圓心角:
K3+460坐標(biāo):第2點(diǎn)(lA+l0)圓心角:
K3+480
坐標(biāo):
第3點(diǎn)(lA+2·l0)圓心角:K3+500坐標(biāo):第4點(diǎn)(lA+3·l0)圓心角:K3+520坐標(biāo):(4)偏角法放樣方法:如圖,在曲線(xiàn)的起點(diǎn)ZY(或終點(diǎn)YZ)安
置全站儀,以JD定向,放樣角度0°41ˊ36″,視線(xiàn)與相鄰樁間的
弧長(zhǎng)4.84m(lA)
交會(huì)出K3+460點(diǎn);放樣角度3°33ˊ29″,視線(xiàn)與相鄰樁間的弧長(zhǎng)20m(l0)交會(huì)出K3+480點(diǎn);······同法放樣其它點(diǎn)(5)切線(xiàn)支距法(直角坐標(biāo)法)放樣方法:
①
沿切線(xiàn)ZY—JD方向放樣4.84m、24.78m、44.46m、3.71m,
并在地面上標(biāo)定出垂足點(diǎn)N1、N2、N3、N4。
②在垂足N1、N2、N3、N4等
處分別安置經(jīng)緯儀放樣90°,
分別在各自的垂線(xiàn)上
放樣0.06m、1.54m、5.00m、
10.12m,以樁定細(xì)部點(diǎn)K3+460、K3+480、K3+500、
K3+520
細(xì)部點(diǎn)。12.4緩和曲線(xiàn)放樣車(chē)輛從公路直線(xiàn)段駛?cè)肭€(xiàn)段后,會(huì)突然產(chǎn)生離心力,影響行
車(chē)的舒適和安全。為了使離心力漸變而符合車(chē)輛的行駛軌跡,在直線(xiàn)與圓曲線(xiàn)間
或兩圓曲線(xiàn)間設(shè)置一段曲率半徑漸變的曲線(xiàn),這種曲線(xiàn)稱(chēng)為緩
和曲線(xiàn)。12.4.1基本公式在直線(xiàn)與圓曲線(xiàn)間插入一段緩和曲線(xiàn),該緩和曲線(xiàn)起點(diǎn)處的半
徑r=∞,終點(diǎn)處r=R,其特性是曲線(xiàn)上任一點(diǎn)的半徑與該點(diǎn)至起
點(diǎn)的曲線(xiàn)長(zhǎng)L
成反比,即:
c=rl=Rl0式中c--常數(shù),稱(chēng)為曲線(xiàn)半徑變化率;
l0--緩和曲線(xiàn)全長(zhǎng);
r
--任一點(diǎn)處緩和曲線(xiàn)的曲率半徑。
如圖下圖所示,當(dāng)圓曲線(xiàn)兩端加入緩和曲線(xiàn)后,圓曲線(xiàn)應(yīng)內(nèi)移一段距離p,才能使緩和曲線(xiàn)與直線(xiàn)銜接,這時(shí)切線(xiàn)長(zhǎng)相應(yīng)增長(zhǎng)了距離m。內(nèi)移圓曲線(xiàn)可采用移動(dòng)圓心或縮短半徑的方法實(shí)現(xiàn)。我國(guó)在曲線(xiàn)放樣中,一般采用內(nèi)移圓心的方法。
12.4.2緩和曲線(xiàn)主點(diǎn)要素計(jì)算如圖,帶有緩和曲線(xiàn)的主點(diǎn)要素按下列公式計(jì)算:圓曲線(xiàn)內(nèi)移值切線(xiàn)增量值切線(xiàn)長(zhǎng)曲線(xiàn)長(zhǎng)外矢矩切曲差當(dāng)R、l0、α
確定后,即可根據(jù)以上公式計(jì)算曲線(xiàn)要素。其中
為插入緩和曲線(xiàn)后的圓曲線(xiàn)長(zhǎng)度。根據(jù)交點(diǎn)里程和曲線(xiàn)要素,即可按下式計(jì)算主點(diǎn)里程:直緩點(diǎn)緩圓點(diǎn)圓緩點(diǎn)緩直點(diǎn)曲中點(diǎn)計(jì)算檢核12.4.3緩和曲線(xiàn)的直角坐標(biāo)如圖,設(shè)以曲線(xiàn)起點(diǎn)ZH為坐標(biāo)原點(diǎn),過(guò)ZH點(diǎn)的切線(xiàn)為x軸,半徑方向?yàn)閥軸,曲線(xiàn)上任一細(xì)部點(diǎn)P的直角坐標(biāo)為:放樣主點(diǎn)時(shí),ZH、HZ和QZ
的放
樣與圓曲線(xiàn)主點(diǎn)放樣的方法相同。細(xì)部點(diǎn)放樣一般用切線(xiàn)支距法。
12.5基本型平曲線(xiàn)放樣由直線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)及圓曲線(xiàn)組成的線(xiàn)路曲線(xiàn)稱(chēng)為基本型平曲線(xiàn)。
用全站儀進(jìn)行基本型平曲線(xiàn)中線(xiàn)放樣時(shí),需要計(jì)算直線(xiàn)、圓曲
線(xiàn)及緩和曲線(xiàn)上各中樁(逐樁)的坐標(biāo)。如圖,交點(diǎn)JD的坐標(biāo)XJD、YJD已經(jīng)測(cè)定,路線(xiàn)導(dǎo)線(xiàn)的坐標(biāo)方位角A
和邊長(zhǎng)D按坐標(biāo)反算求得。在選定各圓曲線(xiàn)半徑R及緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度l0后,根據(jù)各樁的里程樁號(hào),即可計(jì)算相應(yīng)的中樁坐標(biāo)值X、Y。12.5.1直線(xiàn)上的中樁坐標(biāo)計(jì)算如圖,HZ點(diǎn)(包括路線(xiàn)起點(diǎn))至ZH點(diǎn)為直線(xiàn),樁點(diǎn)的坐標(biāo)按下式計(jì)算:12.5.2緩和曲線(xiàn)上的中樁坐標(biāo)計(jì)算從ZH點(diǎn)至HY點(diǎn)或從YH點(diǎn)至HZ點(diǎn)都是緩和曲線(xiàn)上的點(diǎn)??砂?2.4.3式先算出切線(xiàn)支距法的直角坐標(biāo)x、y,然后通過(guò)坐標(biāo)變換將其轉(zhuǎn)換為測(cè)量坐標(biāo)X、Y。變換公式為:點(diǎn)為直線(xiàn)段的終點(diǎn),亦可按下式計(jì)算:12.5.3圓曲線(xiàn)上的中樁坐標(biāo)計(jì)算從HY點(diǎn)至YH點(diǎn)為圓曲線(xiàn)段。設(shè)圓曲線(xiàn)上有起算數(shù)據(jù)點(diǎn):里程KYHi,坐標(biāo)XHYi、YHYi,切線(xiàn)坐標(biāo)方位角AHYi,圓曲線(xiàn)半徑為R,則圓曲線(xiàn)上樁號(hào)為K的坐標(biāo)(X、Y)為:【例12-2】路線(xiàn)交點(diǎn)JD2的坐標(biāo)為(2588711.270,20478702.880,JD3的坐標(biāo)為(2591069.056,20478662.850),JD4的坐標(biāo)為(2594145.875,20481070.750)。JD3的樁號(hào)為K6+790.306,圓曲線(xiàn)半徑R=2000m,緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)l0=100m。計(jì)算結(jié)果如表12-6所示。(1)計(jì)算路線(xiàn)轉(zhuǎn)角右角
β<180?線(xiàn)路右轉(zhuǎn),(2)計(jì)算曲線(xiàn)放樣元素(3)計(jì)算曲線(xiàn)主點(diǎn)樁號(hào)(4)計(jì)算曲線(xiàn)主點(diǎn)及其中柱(僅列舉部分樁號(hào))坐標(biāo)①點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算②緩和曲線(xiàn)上的中樁坐標(biāo)的計(jì)算如中樁K6+100,l=6100-603.619(ZH樁號(hào))=68.381,代入式(12-16)計(jì)算切線(xiàn)支距坐標(biāo):按式(12-20)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)HY點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算③圓曲線(xiàn)部分的中樁坐標(biāo)計(jì)算如中樁K6+500坐標(biāo)計(jì)算由于一條路線(xiàn)的中樁數(shù)以千計(jì),通常中線(xiàn)逐樁坐標(biāo)需要用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算,并編制中線(xiàn)逐樁坐標(biāo)表。然后采用全站儀坐標(biāo)法
放樣。12.6
線(xiàn)路縱橫斷面測(cè)量當(dāng)中樁測(cè)設(shè)完成后,要測(cè)定中樁地面高程,然后根據(jù)地面高程繪制線(xiàn)路縱斷面圖,為線(xiàn)路工程縱斷面設(shè)計(jì)、填挖方計(jì)算、土方調(diào)配等提供線(xiàn)路豎面位置圖。為了保證精度和進(jìn)行成果檢核,縱斷面測(cè)量分兩步:沿線(xiàn)建立高程控制點(diǎn),水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量測(cè)定控制點(diǎn)高程;稱(chēng)為基平測(cè)量;中樁高程測(cè)量,用基平測(cè)量的高程控制點(diǎn),分段測(cè)定各里程樁的地面高程,稱(chēng)為中平測(cè)量。12.6.1.1基平測(cè)量《公路勘測(cè)規(guī)范》對(duì)高程控制測(cè)量的規(guī)定公路高程系統(tǒng),宜采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn),同一條公路應(yīng)采用同一個(gè)高程系統(tǒng)。公路高程測(cè)量一般采用水準(zhǔn)測(cè)量或光電測(cè)距三角高程測(cè)量。水準(zhǔn)路線(xiàn)應(yīng)沿公路路線(xiàn)布設(shè),水準(zhǔn)點(diǎn)宜設(shè)于公路中心線(xiàn)兩側(cè)50m~300m范圍之內(nèi),地基穩(wěn)固、易于引測(cè)以及施工時(shí)不易受破壞的地方。高程控制點(diǎn)間距宜為1km~1.5km;路線(xiàn)起點(diǎn)和終點(diǎn)、大橋、隧道口及其它大型構(gòu)造物兩端,應(yīng)增設(shè)高程控制點(diǎn)。四、五等水準(zhǔn)測(cè)量使用光電測(cè)距三角高程測(cè)量時(shí),應(yīng)采用高一級(jí)的水準(zhǔn)測(cè)量聯(lián)測(cè)一定數(shù)量的控制點(diǎn),作為三角高程測(cè)量的起閉依據(jù)。三角高程測(cè)量的視距長(zhǎng)度不得大于1km,豎直角不得超過(guò)15°。高程導(dǎo)線(xiàn)的最大長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)相應(yīng)等級(jí)水準(zhǔn)路線(xiàn)的最大長(zhǎng)度。高差閉合差容許值應(yīng)滿(mǎn)足:12.6.1.2中平測(cè)量中平測(cè)量——以?xún)蓚€(gè)相鄰控制點(diǎn)為一測(cè)段,從一個(gè)控制點(diǎn)出發(fā),逐個(gè)測(cè)定中樁標(biāo)志處的地面標(biāo)高,附合到下一個(gè)控制點(diǎn)上??捎萌歉叱虦y(cè)量或單程支線(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量。相鄰兩轉(zhuǎn)點(diǎn)間觀測(cè)的中樁,稱(chēng)為中間點(diǎn)。中間點(diǎn)不傳遞高程,水準(zhǔn)尺上讀數(shù)至厘米,觀測(cè)時(shí),水準(zhǔn)尺應(yīng)立在緊靠中樁的地面上。中線(xiàn)水準(zhǔn)測(cè)量手簿每站的各項(xiàng)計(jì)算公式①視線(xiàn)高程=后視點(diǎn)高程+后視讀數(shù)②轉(zhuǎn)點(diǎn)高程=視線(xiàn)高程-前視讀數(shù)③中樁高程=視線(xiàn)高程-中視讀數(shù)高差閉合差限差:一級(jí)公路為
二級(jí)以下公路為
高差閉合差在容許范圍內(nèi),即可進(jìn)行中樁地面高程的計(jì)算,但無(wú)須進(jìn)行閉合差調(diào)整,否則重測(cè)。以原計(jì)算的各中樁點(diǎn)高程作為繪制縱斷面圖的數(shù)據(jù)。12.6.1.3線(xiàn)路縱斷面圖的繪制如圖為公路縱斷面圖。以中樁里程為橫坐標(biāo)、其高程為縱坐標(biāo)繪制。里程比例尺有1:5000,1:2000,1:1000。高程比例尺比里程為比例尺的10~20倍。圖的上半部,從左至右繪有貫穿全圖的兩條線(xiàn),細(xì)折線(xiàn)表示中線(xiàn)方向的地面線(xiàn),根據(jù)中平測(cè)量的中樁地面高程繪制;粗折線(xiàn)表示縱坡設(shè)計(jì)線(xiàn),是縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)繪制的。標(biāo)注資料:標(biāo)注有水準(zhǔn)點(diǎn)的位置、編號(hào)和高程;橋涵的類(lèi)型、孔徑、跨數(shù)、長(zhǎng)度、里程樁號(hào)和設(shè)計(jì)水位;豎曲線(xiàn)示意圖及其曲線(xiàn)元素;同其他公路、鐵路交叉點(diǎn)的位置及里程和有關(guān)說(shuō)明等??v斷面圖的繪制步驟如下:①打格制表,填寫(xiě)有關(guān)測(cè)量資料采用透明毫米方格紙,按照選定的里程比例尺和高程比例尺打格制表,填寫(xiě)直線(xiàn)與曲線(xiàn)、里程、地面高程等資料。②繪地面線(xiàn)為了便于繪圖和閱讀,首先要合理選擇縱坐標(biāo)的起始高程位置,使繪出的地面線(xiàn)能位于圖上適當(dāng)位置。在圖上按縱、橫比例尺依次展繪各中樁點(diǎn)位,用直線(xiàn)順序連接相鄰點(diǎn),該折線(xiàn)即為繪出的地面線(xiàn)。③計(jì)算設(shè)計(jì)高程根據(jù)設(shè)計(jì)縱坡和兩點(diǎn)間的水平距離(坡長(zhǎng)),可由一點(diǎn)的高程計(jì)算另一點(diǎn)的高程。設(shè)起算點(diǎn)的高程為H0,設(shè)計(jì)縱坡為i(上坡為正,下坡為負(fù)),推算地面點(diǎn)的高程為HP,推算點(diǎn)至起算點(diǎn)的水平距離為D,則
③計(jì)算各樁的填挖高度同一樁號(hào)的地面高程與設(shè)計(jì)高程之差,稱(chēng)為該樁的填挖高度,正號(hào)為挖土高度,負(fù)號(hào)為填土深度。在圖上,填土高度寫(xiě)在相應(yīng)點(diǎn)的縱坡設(shè)計(jì)線(xiàn)的上面,挖土深度寫(xiě)在相應(yīng)點(diǎn)的縱坡設(shè)計(jì)線(xiàn)的下面。也有在圖中專(zhuān)列一欄注明填挖高度的。地面線(xiàn)與設(shè)計(jì)線(xiàn)的交點(diǎn)為不填不挖的“零點(diǎn)”,零點(diǎn)樁號(hào)可由圖上直接量得。最后,根據(jù)線(xiàn)路縱斷面設(shè)計(jì),在圖上注記有關(guān)資料,如水準(zhǔn)點(diǎn)、橋涵、構(gòu)造物等。12.6.2線(xiàn)路橫斷面測(cè)量橫斷面測(cè)量的任務(wù)是測(cè)定垂直于中線(xiàn)方向中樁兩側(cè)的地面起伏
變化狀況。橫斷面測(cè)量的寬度和密度應(yīng)根據(jù)工程需要而定,斷面測(cè)量寬度,
應(yīng)根據(jù)路基寬度、中樁的填挖高度、邊坡大小、地形復(fù)雜程度
和工程要求而定,但必須滿(mǎn)足橫斷面設(shè)計(jì)的需要。一般自中線(xiàn)
向兩側(cè)各測(cè)10~50m。一般在大中橋頭、隧道洞口、擋土墻等重點(diǎn)工段,應(yīng)適當(dāng)加密
斷面。橫斷面測(cè)量應(yīng)逐樁施測(cè),方向與路線(xiàn)中線(xiàn)垂直,曲線(xiàn)路段與測(cè)
點(diǎn)的切線(xiàn)垂直。(1)橫斷面方向的測(cè)定直線(xiàn)橫斷面方向是垂直于中線(xiàn)的方向,一般用簡(jiǎn)易直角方向架測(cè)定,如圖12-16所示,將方向架置于中樁點(diǎn)A上,以其中一方向ab對(duì)準(zhǔn)路線(xiàn)前進(jìn)方向(或后方)某一中樁,另一方向cd即為橫斷面施測(cè)方向。(2)橫斷面測(cè)量方法
①當(dāng)橫斷面測(cè)量精度要求較低時(shí),可采用標(biāo)桿皮尺測(cè)量橫斷面。如圖12-19所示,A、B、C…為橫斷面方向上所選定的變坡點(diǎn),
施測(cè)時(shí),將標(biāo)桿立于A點(diǎn),從中樁地面將皮尺拉平,量出至A
點(diǎn)的平距,皮尺截取標(biāo)桿的高度即為兩點(diǎn)間的高差。同法可測(cè)出A至B、B至
C…各測(cè)段的距離di和高差hi直至所
需寬度為止。
測(cè)量記錄如表12-8所示,按路線(xiàn)前進(jìn)方向分左側(cè)與右側(cè),分表示測(cè)段水平距離di,分子表示測(cè)段高差hi正號(hào)表示上坡,負(fù)號(hào)表示下坡。
③全站儀法全站儀法的操作方法與經(jīng)緯儀視距法相同,區(qū)別在于使用光電測(cè)距的方法。測(cè)量出地形特征點(diǎn)與中樁的平距和高差。在立棱鏡困難的地區(qū),可使用無(wú)棱鏡測(cè)距全站儀。②經(jīng)緯儀視距法經(jīng)緯儀安置在中樁上,照準(zhǔn)橫斷面方向,量取儀器橫軸至中樁地面的高度作為儀器高,用視距測(cè)量的方法測(cè)量出地形特征點(diǎn)與中樁的平距和高差。適用于地形困難、山坡陡峻路線(xiàn)的橫斷面測(cè)量。
(3)橫斷面圖的繪制根據(jù)橫斷面測(cè)量的各點(diǎn)間的平距和高差,在毫米方格紙上繪出各中樁的橫斷面圖。比例尺——1:100或1:200。經(jīng)路基設(shè)計(jì),在透明紙上按與橫斷面圖相同的比例尺分別繪出路塹、路堤和半填半挖的路基設(shè)計(jì)線(xiàn)——標(biāo)準(zhǔn)斷面按縱斷面圖上該中樁的設(shè)計(jì)高程把標(biāo)準(zhǔn)斷面圖套在實(shí)測(cè)的橫斷面圖上——“戴帽子”。圖中粗實(shí)線(xiàn)為半填半挖的路基斷面圖。根據(jù)橫斷面的填、挖面積及相鄰中樁的樁號(hào),算出施工的土、石方量。12.7公路施工測(cè)量12.7.1施工準(zhǔn)備測(cè)量路基開(kāi)工前,測(cè)量工作是施工準(zhǔn)備中的一項(xiàng)重要工作,其內(nèi)容
包括平面與高程控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)、中線(xiàn)恢復(fù)測(cè)量、橫斷面檢查與
補(bǔ)測(cè)、施工控制點(diǎn)加密、施工控制樁的放樣等。12.7.2路基高程路基高程由公路縱斷面線(xiàn)型決定。公路縱斷面線(xiàn)型由坡度線(xiàn)和
豎曲線(xiàn)組成。坡度線(xiàn)即傾斜的直線(xiàn),豎曲線(xiàn)是為了平順兩相鄰
坡度線(xiàn)而設(shè)置,采用拋物線(xiàn)。縱斷面坡度線(xiàn)和豎曲線(xiàn)的長(zhǎng)度是指水平距離,是其對(duì)應(yīng)起點(diǎn)和
終點(diǎn)的里程差。
(1)豎曲線(xiàn)要素的計(jì)算兩相鄰坡度線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為變坡點(diǎn)。設(shè)前后縱坡分別為i1和i2,
它們的差值w=i2-i1,當(dāng)w為“+”時(shí),表示凹形豎曲線(xiàn);當(dāng)w
為“-”時(shí),表示凸形豎曲線(xiàn)。拋物線(xiàn)的基本方程為:式中R為物線(xiàn)頂點(diǎn)的曲率半徑,為設(shè)計(jì)值。如圖12-21所示,設(shè)豎曲線(xiàn)上任意點(diǎn)P到切點(diǎn)A的水平距離為l,到切線(xiàn)的縱距PQ
為h,則有:
曲線(xiàn)長(zhǎng)切線(xiàn)長(zhǎng)外距
如圖12-22所示,拋物線(xiàn)與坡度線(xiàn)的交點(diǎn)稱(chēng)為切點(diǎn)。因w很小,兩切點(diǎn)之間(QD和ZD)的水平距離近似為豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度L,切點(diǎn)到變坡點(diǎn)的水平距離近似為切線(xiàn)長(zhǎng)T。曲線(xiàn)要素計(jì)算公式為:由變坡點(diǎn)(BPD)沿路中線(xiàn)分別向兩邊量水平距離T,即可確定豎曲線(xiàn)的起點(diǎn)(QD)和終點(diǎn)(ZD)。
式中ki——Pi點(diǎn)里程;k切豎——曲線(xiàn)起點(diǎn)(QD)或終點(diǎn)(ZD)里程豎曲線(xiàn)上任意點(diǎn)Pi
的設(shè)計(jì)高程為式中H直——Pi相應(yīng)直坡道上的高程,凹曲線(xiàn)用正號(hào),凸曲線(xiàn)用負(fù)號(hào)。豎曲線(xiàn)里程樁的設(shè)計(jì)高程求出后,即可用水準(zhǔn)儀在各里程樁上放樣其設(shè)計(jì)高程,從而得到豎曲線(xiàn)上各點(diǎn)的位置。豎曲線(xiàn)放樣的實(shí)質(zhì)是在豎曲線(xiàn)范圍內(nèi)的里程樁上放樣出豎曲線(xiàn)的高程。實(shí)際工作中棳豎曲線(xiàn)放樣一般與路面高程樁放樣一起進(jìn)行。【12-2】某縱斷面圖,變坡點(diǎn)1+67.50處高程為48.60,設(shè)置半徑為
R=5000m的凹形豎曲線(xiàn)。i1=-1.114%,i2=+0.154%。求放樣元素、起點(diǎn)和終點(diǎn)里程、曲線(xiàn)上10m間隔的里程樁的設(shè)計(jì)高程?!窘狻壳€(xiàn)要素為12.7.3路基邊樁測(cè)量填方路基稱(chēng)為路堤,挖方路基稱(chēng)為路塹。如圖所示,由于公
路是線(xiàn)狀物,因而路堤邊坡與地面的交線(xiàn)稱(chēng)為坡腳線(xiàn),路塹邊
坡與地面的交線(xiàn)稱(chēng)為開(kāi)口線(xiàn)。設(shè)計(jì)路基的邊坡與地面的交點(diǎn),稱(chēng)為路基邊樁。放樣時(shí),邊
樁的位置由邊樁至中樁的距離來(lái)確定。以上兩式中,B為路基設(shè)計(jì)寬;m為設(shè)計(jì)的邊坡坡度;s為路塹邊溝頂面寬度;hz為路基中樁填挖高度;hs、hx為斜坡上、下側(cè)邊樁與中樁的高差。在邊樁未定出之前則為未知數(shù),因此,實(shí)際工作中采用逐漸趨近法放樣邊樁。如圖12-23(a)所示,路堤邊樁至中樁的距離Ds、Dx
為如圖12-23(b)所示,路塹邊樁至中樁的距離Ds、Dx
為首先參考路基橫斷面圖并根據(jù)地面實(shí)際情況,估計(jì)邊樁位置,然后測(cè)出估計(jì)邊樁與中樁的高差,試算邊樁位置。若計(jì)算與估計(jì)邊樁不符,應(yīng)重復(fù)上述工作,直至計(jì)算值與估計(jì)值基本相符為止。當(dāng)填挖高度很大時(shí),為了防止路基邊坡坍塌,設(shè)計(jì)時(shí)在邊坡一定高度處設(shè)置寬度為d的碎落平臺(tái),計(jì)算D時(shí)也應(yīng)加進(jìn)去。12.7.4路基邊坡控制放樣路基邊樁后,為了使填、挖的邊坡達(dá)到設(shè)計(jì)的坡度要求,還應(yīng)把設(shè)計(jì)邊坡在實(shí)地標(biāo)定出來(lái),以便于施工。如圖12-24(a)所示,O為中樁,A、B為邊樁,由中樁向兩側(cè)量出B/2得C、D兩點(diǎn)。在C、D處豎立竹竿,于竹竿上高度等于中樁填土高h(yuǎn)
的C′、D′處用繩索連接,同時(shí)在C′、D′處用繩索連接到邊樁A、B上,即給出路基邊坡。當(dāng)路堤填土較高時(shí),如圖棻12-24(b)所示,可分層掛線(xiàn)。公路路堤采用分區(qū)逐層(每層約20cm)填土碾壓施工。由于路堤邊沿不利于壓土機(jī)碾壓,因此,都采用超寬(約50cm)方式填土。路堤填好并驗(yàn)收壓實(shí)度和彎沉值之后,還要進(jìn)行拉線(xiàn)削坡整理成形,如圖12-24所示。路基邊坡的控制可采用逐層控制路基寬度的方式收邊,每填一層土(厚度為d),則路基兩側(cè)各向內(nèi)收縮的距離△B=dm。
12.8管道施工測(cè)量12.8.1復(fù)核中線(xiàn)和放樣施工控制樁為保證管道中線(xiàn)的準(zhǔn)確位置,在施工前應(yīng)對(duì)管道設(shè)計(jì)中線(xiàn)的主
點(diǎn)(起、終點(diǎn)及各轉(zhuǎn)折點(diǎn))進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核,對(duì)損壞或丟失的應(yīng)
給予恢復(fù)。在施工中,為了便于恢復(fù)中線(xiàn)和檢查井位置,應(yīng)在引測(cè)方便,易
于保存的地方放樣施工控制樁。管道施工控制樁分中線(xiàn)控制樁和井位控制樁兩類(lèi)。中線(xiàn)控制樁放樣在管道起止點(diǎn)及各轉(zhuǎn)折點(diǎn)處中線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)上,井位控制樁一般設(shè)置
在垂直于管道中線(xiàn)的方向上。
12.8.2槽口放線(xiàn)槽口放線(xiàn)是根據(jù)土質(zhì)狀況、管徑大小、埋設(shè)深度,確定基槽開(kāi)
挖寬度,在地面上定出槽口開(kāi)挖邊線(xiàn)的位置,作為開(kāi)槽的依據(jù)。當(dāng)橫斷面坡度較平緩時(shí),如圖所示,b是槽底寬度,為管節(jié)外徑
與2倍施工工作面寬度之和;m為溝槽邊坡坡度,h為中線(xiàn)挖土深
度,槽口半寬可按下式計(jì)算:基槽開(kāi)挖深度h
還應(yīng)包括管道基礎(chǔ)
的厚度,施測(cè)時(shí)應(yīng)注意。即時(shí)開(kāi)挖時(shí),槽口線(xiàn)應(yīng)用白灰撒定;若開(kāi)挖間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng),應(yīng)用木樁標(biāo)定。
mh2b+==右左DD12.8.3地下管道施工控制標(biāo)志的放樣管道施工測(cè)量的主要任務(wù)是控制管道中線(xiàn)位置和管底設(shè)計(jì)高程,保證管道沿設(shè)計(jì)方向和坡度敷設(shè),所以在開(kāi)槽
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