《土木工程测量》第12章路线测量0.ppt
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1、第十二章 线路测量 (127 Slides),土木工程测量课件,中南大学土木建筑学院道路工程系,121 线路测量基本任务与内容,一、基本概念 在线型工程建设中,如铁路、公路、输电线、供水、供气、输油等工程中所进行的测量,称为线路工程测量,简称线路测量 基本内容 1根据规划设计要求,在选用中小比例尺地形图上确定规划线路的走向及相应控制点位。 2根据图上的设计在实地标出线型工程的基本走向,沿着基本走向进行必要的控制测量(平面控制和高程控制) 3结合线型工程的需要,沿着线型工程的基本走向进行带状图或平面图的测绘。,4根据规划设计的线路把路线点位测设到实地中。 5测量线型工程的基本走向的地面点位高程,
2、绘制线路基本走向的纵断面图。根据线型工程的需要绘制横断面图。 6按线型工程的详细设计进行施工测量。 铁路和公路是社会经济发展的重要交通线路。铁路和公路的工程测量贯穿于交通线路工程从规划、勘测设计、施工到运营管理各阶段。本书以交通线路为基础,重点介绍道路线路测量的技术原理和方法。,二、基本过程,1、规划选线 图上选线 根据主管部门提出的某一交通线路建设的基本思想,利用中比例尺(1:50001:50000)的地形图,在图上选取线路方案。 实地考察 根据图上选线的多种方案,进行野外实地视察、踏勘、调查,收集线路沿途的实际情况,进一步掌握道路沿线的实际资料。补充图上选线的不足。 有关的控制点; 了解沿
3、途的工程地质情况; 查清规划线路所经过的新建筑物及交通交叉位置; 了解有关土石建筑材料情况。 方案论证比较 即根据图上选线和实地考察的全部资料,结合主管部门的意见进行方案论证,确定规划线路的基本方案。,2勘测设计,勘测设计是在规划线路上进行线路勘测与设计的整个过程。 初测 即在所定的规划线路上进行的勘测工作。主要技术工作内容有:控制测量和带状地形图的测量,目的为交通线路提供完整的控制基准及详细的地形资料。 1)控制测量:即平面控制测量和高程控制测量。在中比例尺地形图上已经有了的交通规划线路,在实地也有了规划线路的基本走向。平面控制测量和高程控制测量在实地相应规划线路上进行。 平面控制测量:可以
4、是导线测量,也可以是三角测量。 高程控制测量:在规划线路沿线及桥梁,隧道工程规划地段进行高程测量,为交通线路勘测设计建立满足要求的高程控制点,提供可靠的高程值。,导线测量中应注意的问题, 沿规划线路布设控制点,控制点之间的距离一般应在50m500m之间; 布设的导线两端(两端间隔30km)应与国家点联测; 未能与国家控制点联测的导线测量,应在导线两端测量真方位角; 导线角度按两半测回观测。 两化改正:首先应将导线测量成果改化到大地水准面上,然后再改化到高斯平面上,才能与大地点坐标进行比较检核,为此要进行导线的两化改正。 特别是当导线处于海拔较高或位于投影带的边缘时,必须进行两化改正。 坐标换带
5、:初测导线与国家大地点联测,有时两已知点会处于两个投影带中必须先将邻带的坐标换算为同一带的坐标才能进行检核,这项工作简称坐标换带。,距离改化公式,导线地面距离S改化到大地水准面上S0 再改化到高斯平面上,两次改化后的坐标增量总和计算公式,换带计算,将6带点坐标换算到相邻6带的坐标 查表并使用下面公式计算 当y1大于60km时,使用下面公式,2)带状地形测量:在已经建立的平面控制和高程控制基础上沿规划中线进行地形测量,按一般地形图测绘的技术要求测绘带状地形图,带状宽度100m300m。应注意测绘各种管线和原有的路桥与规划线路的关系,加测穿越规划线路的管线的净空高或负高。 规划道路沿线的桥梁隧道应
6、测绘大比例尺的工点地形图。 初测得到规划线路的大比例尺带状地形图是纸上定线设计最重要的基础图件。 纸上定线:在带状地形图上确定线路中线直线段及交点位置,表明线路中线直线段连接曲线的有关参数。, 定测 1)线路中线测量:将纸上定线设计的道路中线(直线段及曲线)放样于实地; 2)线路的纵、横断面测量:为线路纵坡设计、路基路面设计提供详细高程资料。 两阶段设计:纸上定线设计和纵坡设计、路基路面设计是伴随着初测和定测两阶段设计实现的。 一阶段设计:一般是一次性提供公路施工的整套设计方案,作为与之相配合的勘测工作是一次性的定测,亦即上述的初测、定测的连续性测量过程。 线路工程的施工放样 根据设计的图纸及
7、有关数据放样道路的边桩、边坡、路面及其它的有关点位,保证交通线路工程建设的顺利进行。,道路建设的准则 “精心勘测、精心设计、精心施工”,122 线路中线的直线测量,一、线路平面组成和平面位置的标志 为了保持线路的圆顺,在改变方向的两相邻直线间须用曲线连接起来,这种曲线称平面曲线。 平面曲线有两种形式,即圆曲线和缓和曲线。,中桩:在地面上标定线路的位置,是将一系列的木桩标定在线路的中心线上 线路控制桩:对线路位置起控制作用的桩 交点桩:JD 转点桩:ZD 方桩:45cm,桩顶应与地面齐平,并钉一小钉表示它精确的点位 标志桩: 加柱 里程:中桩沿线路至线路起点的距离,它是沿线路中线计量,以km为单
8、位。 里程为整百米的称百米桩,里程为整公里的称公里桩,二、中线直线段测量,线路中线测量是线路定测阶段的主要工作,它的任务是把在带状地形图上设计好的线路中线测设到地面上,并用木桩标定出来。 基本任务:把中线上直线部分的控制桩(JD、ZD)测设到地面,以标定中线直线部分的位置,又称放线测量。 方法:拨角法、支距法和极坐标法三种。可根据地形条件、仪器设备及纸上定线与初测导线距离的远近等情况,选择一种或几种交替使用。,1、拨角法放线,基本思想 根据纸上定线交点的坐标,预先在内业计算出两相邻交点间的距离及直线的转向角,然后根据计算资料在现场放出各个交点,定出中线位置,拨角放线工作程序 计算放线资料 实地
9、放线 联测与放线误差调整, 计算放线资料,导线点坐标已知 JD坐标图上量取 反算边长及坐标方位角 计算转向角:相邻两直线段的坐标方位角之差,即为各交点的转向角 根据计算出的转向角、直线段长度和设计的曲线半径、缓和曲线长,计算曲线要素及曲线主点的里程,初测导线点,(2)实地放线 首先置镜于初测导线点c0上,后视c1,盘左、盘右拨角,分中后定出c0JD0方向 在此方向上量出S ,定出JD0点 然后依次在JD0、 JD1上安置经纬仪,根据相应的转向角和直线段长度,定出JD1、JD2交点。 在测设距离的同时,可以钉出直线上的中线桩(公里桩、百米桩、加桩)和曲线主点桩。,=ac0JD0 - ac0c1,
10、、联测与放线误差的调整 优:速度较快,缺:放线误差累积 “测规”规定中线每隔5l0 km,应与初测导线(或航测外控点、GPS点) 联测一次,且闭合差应满足下表要求 当闭合差超限时,找出原因并纠正已测设的点位,n=闭合环中线上置镜点和初测导线点的点数之和,实 例,联测数据 联测坐标计算,距离闭合差 角度闭合差 精度评定 联测环总数=9; 联测总长度=4130 m,放线精度合格!,2、支距法放线,使用范围:当初测导线与纸上定线相距较近时使用。 基本思想 以导线点为基础,独立测设出中线的各直线段 直线延伸,以定出交点(JD) 优点 因独立放点,故误差不会积累 缺点 放线程序繁琐 工作程序 准备放线资
11、料(计算) 放点(每一直线上不能少于三个点) 穿线 交点,支距法放点穿线延长直线交点, 准备放线资料 从导线点出发作某一边成特殊角的直线与线上中线相交,图上量距量角。 为了检核和保证放线位置的精度,测规规定每一直线段上不能少于三个点,且互相通视。, 实地放线 放点(极坐标法) 测出临时支距点:不打桩,用花杆(测钎)标识。 穿线(取平均位置) 用经纬仪将相应的各临时支距点调整到同一直线上的工作。 方法1:是将经纬仪安置于一个较高的临时点上,照准最远处的一个转点(ZD),若中间各点偏离视线方向不大,则可将各点移动,标定在视线方向上,并打桩钉上小钉; 方法2:是将经纬仪安置于某临时支点附近,使其前、
12、后大多数点均在仪器正、倒镜视线所指直线方向附近,以此视线作为直线段的方向,在此方向上钉出若干个直线转点桩ZD。,延长直线 为了得到相邻两直线段的交点,一般采用盘左、盘右分中定点法来延长直线。如下图所示。 要求:前、后视线长度不能相差太大,且后视距离不能太短;对点和设点尽量采用垂球,若距离较远时,亦可用测钎或标杆,但要尽量照准其底部。,分中法延长直线, 交点 将经纬仪安置在直线I的转点ZD上,延长直线I,估计在与直线相交处的前后打下a、b木桩,并在桩顶钉一小钉,拉上细线,此两桩称骑马桩。然后用经纬仪将直线延长,在视线与骑马桩上的细线相交处打下方木桩,然后悬吊垂球沿细线移动,当垂球线与直线的视线方
13、向重合时,即可定出交点位置,钉一小钉示之;亦可先将直线I的方向沿细线用铅笔投画在桩顶上,利用垂球移动定出与直线的交点。,交点确定方法,3、极坐标法放线,极坐标放线:是利用光电测距仪或全站仪快速测设点位的一种方法,一般精度较高 经过穿线来确定直线段的位置,= 1242017 S=558.37 m,比 较,支距法:各直线段独立,误差不积累 量距多,受地形条件限制距初测导线点近 拔角法:误差累积,可以检核(1015km,必须检核) 速度快,受地形条件限制少 极坐标法:效益高,精度高(全站仪)检核,三、中线桩的设置,中线测量:依据ZD和JD桩,详细测设中线桩的平面位置。 中线上应钉设公里桩、百米桩和加
14、桩。 直线上中桩间距不宜大于50m;在地形变化处或按设计需要应另设加桩,加桩一般宜设在整米处。 中线距离应用光电测距仪或钢尺往返测量,在限差以内时取平均值。百米桩、加桩的钉设以第一次量距为准。 中桩桩位误差:纵向为 ;横向为10cm。 定测控制桩直线转点、交点、曲线主点桩,一般都须用固桩。固桩可埋设预制混凝土桩或就地灌注混凝土桩,桩顶埋入铁钉。 中桩:板桩,无点位标识。,四、圆曲线测设,线路平面曲线种类 圆曲线(Circular curves):主要用于专用线和行车速度不高的线路上 带有缓和曲线(Transition curves)的圆曲线:干线上均用此种曲线 曲线测设步骤 先测设曲线主点 依
15、据主点详细测设曲线 测设方法:偏角法、切线支距法、极坐标法,直线段,直线段,Road without curves (plane view),Road with a circular curve (plane view),Use of circular road curves :,一、圆曲线要素计算与主点测设,1、圆曲线的主点 JD交点 ZY直圆点 QZ曲中点 YZ圆直点 2、圆曲线要素及其计算 T切线长 L曲线长 圆曲线要素 E0外矢距 a转向角 (a左, a右) R圆曲线半径,设计给定,Basic elements of a circular curve :,PI - point of i
16、ntersection TP1, TP2 - tangent points T - tangent distance LC - long chord L - length of curve M - middle distance E - external distance I - intersection angle R - radius,曲线要素计算公式,3、曲线主点里程计算,4、圆曲线主点的测设,(1)在(JD)上安置经纬仪,瞄准直线方向上,量取切线长T得ZY点与YZ点; (2)将视线转至内角平分线上,沿此方向,从JD量外矢距,用盘左、盘右分中得QZ点。 在ZY、QZ、YZ点均要打方桩,钉
17、上小钉以示点位。,圆曲线详细测设要求,圆曲线详细测设:在两个主点(ZY、YZ)间加测一些曲线点 要求 一般保证曲线上中桩间距为20m 当R800m时,中桩间距可为40m 圆曲线的中桩里程宜为20m的整倍数 在地形变化处或按设计需要应另加设中桩,且加桩宜在整米处,二、偏角法(Deflection-angle method)测设,1偏角法测设曲线的原理 (1)测设原理 偏角法测设原理:方向距离交会法(偏角即为弦切角) 根据偏角和弦长交会出曲线点。, 弧弦差的影响 道路曲线半径一般较大,20m的圆弧长与对应的弦长相差很小,R450m时,弦弧差为2mm,两者的差值在距离丈量的容许误差范围内,因而通常倩
18、况下,可将20m的弦长当作弦长看待;只有当R400m时,测设中才考虑弦弧差的影响。,(3)偏角计算,若测设点间曲线长相等,,2圆曲线详细测设举例,圆曲线详细测设前,曲线主点ZY、QZ、YZ已测设好,因此通常以ZY和YZ作测站,分别测设ZYQZ和YZQZ曲线段,并闭合于QZ作检核。,偏角法测设演示图,Target,Theodolite,P1,d1,P2,s1,d2,s2,T,T,JD,使用经纬仪(Theodolite)和钢卷尺(Steel tape), 以ZY为测站,1)偏角计算 正拨:反拨:, 置经纬仪于ZY点,盘左以00000后视JD; 打开照准部并转动之,当水平度盘读数为10324时制动照
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