道路工程测量(1)

工程测量学何亮云二○一一年十月第一部分绪论第二部分道路工程测量第三部分施工控制网的布设第四部分施工放样方法和精度分析第五部分控制测量的观测与计算第六部分隧道测量第七部分变形测量概述第八部分现代测量方法第二部分道路工程测量第一章公路带状图的测绘一、纸上选线□□□二、控制测量1、点位的等级要求2、选点的特殊要求三、地形测量1、按规定比例尺测绘地形图一般按1：1000、1：2000或1：500比例尺测绘地形图2、地形测量的方法1）、常规的测量方法2）、现代测绘方法3）、断面测量方法2、对地形图的特殊要求1）、已有道路、桥梁和水域2）、植被的要求3）、地形图整饰的要求第二章公路中线测量第一节交点和转点的测设一、交点的测设公路的平面线型，一般多为直线和曲线构成。中线测量就是通过直线和曲线的测设，将公路中线具体地测设到地面上去，1、穿线交点法这种方法是利用图上就近的测图导线点与纸上定线之间的角度和距离关系，作为测设数据，通过地面同名导线点或地物，把中线的直线段独立地测设到地面上去，然后将相邻直线延长相交，写出地面交点桩的位置。测设程序如下：放点常用的方法有支距法和极坐标法，放点时先在图上引出临时点到导线边的垂线，垂足为导线点，用比例尺量取支距L，并绘出放样示意图；然后在现场上以相应导线点为垂足，用方向架写出垂线方向，用皮尺量出支距，用花杆即可标定出临时点在地面上的位置。也可采用极坐标法放点。在图上选取临时性的点位多个，放点时先在图上用量角器和比例尺量出各极角和极距，然后在地面上以相应的导线点为极点，用经纬仪拨角，写出临时点的方向，用皮尺量出极距，即可在地面上写出各临时点的相应位置。穿线由于量测量仪器、测设数据和放点操作存在误差，地图中同一直线上各点的放于场面后，一般都不在同一直线上。为了检查和比较，一条直线通常要放出三个以上的临时点。经过比较和选择，最后应写出一条尽可能多的穿过或靠近临时点的直线。这项工作称为穿线，可用目测法或经纬仪进行。交点相邻两条直线在地面上确定后，当通视良好时，即可直接延长直线进行交会定点。当ZD1、ZD2、JD通视时，应置经纬仪于ZD2处，盘左瞄准后视点ZD1，倒转望远镜、在视线方向于交点JD的概略位置后打下两桩（称骑马桩），沿视线方向用铅笔在桩顶上分别标出a1、b1两点，然后盘右瞄准ZD1，按盘左的方法在桩面上标出两点。取其平均位置作为待定的点，钉好铁钉。在相邻的直线上可以定出另外一方向上的两点，这两条直线的交点即待定的交点。2、拨角放线法在室内，首先根据纸上定线的交点坐标，反算出相邻直线的长度、方位角和转角；然后在野外将仪器置于中线起点或已知定的交点上，拨出转角，测设有关距离，依次测出各交点位置。这种方法，外业工作迅速，但拨角放线的次数愈多，误差累积也愈大。故每隔一定距离应将测设的中线与初测导线或测图导线联测，联测闭合差的限差与初测导线相同，当角度闭合差与距离相对闭合差在限差以内时，应调整闭合差。最后使交点位置符合纸上定线的要求。二、转点的测设定线测量中，当相邻两交点互不通视时，需要在其连线或延长线上，测定一点或数点，以供交点测角、量距或延长直线时瞄准之用。这样的点称为转点，其测设方法如下：1、在交点之间设转点如有两交点JD1、JD2互不通视，在其两点之间找一与这两点相互通视的点，架设经纬仪，先用经纬仪瞄准其中一点如JD1，再纵转望远镜，在JD2的附近处找出一点，量出该点与JD2之间的距离，再依据比例调整经纬的位置，直到当用经纬仪瞄准JD1纵转望远镜后能瞄准JD2为止。2、在交点的延长线上设转点在交点JD1、JD2的延长上找一能看见JD1、JD2的点，瞄准JD1点在JD2处找出一点，量取该点与JD2之间的距离，再依据比例调整经纬仪的位置，直到经纬仪瞄准JD1后能看到JD2为止，经纬仪所在位置的这一点即为待设置的转点。1、在交点之间设转点2、在交点的延长线上设转点第二节转角测定和里程桩的设置一、转角测定转角双称为偏角，是线路由一个方向偏转另一方向时，偏转后的方向与原方向的夹角；常用a表示。转角有左右之分，偏转后的方向位于原方向左则，移左偏；位于原方向右侧的称为右偏。在路线测量中，通常是观测路线的右角，（1）右角的观测采用D6经纬仪以测回法观测一测回，两个半测回角度差的不符值视公路的等级而定，一般不超过1′在允许值范围内，取两半测回的平均值。β180°时α＝180°－ββ180°时α＝β－180°一、转角测定转角双称为偏角，是线路由一个方向偏转另一方向时，偏转后的方向与原方向的夹角；常用a表示。转角有左右之分，偏转后的方向位于原方向左则，移左偏；位于原方向右侧的称为右偏。在路线测量中，通常是观测路线的右角，根据曲线测设的的需要，在右角测定后，要求在不变动测站水平度盘位置的情况下，定出B角的分角线，设测角时，后视方向的水平盘读数为a，前视方向的读数为b，则分角线方向的水平读数c应为：c=(a+b)/2在实际中，无论设置左角还是右角，均按该式计算c值。为了保证角度观测精度，还须进行角度闭合差的检核，检核方法视具体情况而定。当路线绐终点与高级控制点联系时，应按导线测量的要求进行闭合差的分配，若不与高级控制点联系，则每隔一段距离，观测一次真方位角，来检核角度闭合差。二、里程桩的设置在路线交点、转点及转折角测定后，即可进行实地量距，设置里程桩、标定中线位置。桩上写上桩号，表达该点到中线起点的距离。如某桩距起点的距离为1235.78m，则桩号为k1+235.78.一些点的名称：交点JD转点ZD圆曲线起点直圆点ZY圆曲线中点曲中点QZ圆曲线终点圆直点YZ公切点GQ第一缓和曲线起点直缓点ZH第一缓和曲线终点缓圆点HY第二缓和曲线起点圆缓点YH第二缓和曲线终点缓直点HZ第三节圆曲线主点的测设圆曲线又称为单曲线，是由一定半径的圆弧线构成，圆曲线的测设一般分两步进行，先测设曲线的主点，即曲线的起点、中点和终点。然后在主点间进行加密，按规定桩距测设曲线的其它各点。这项工作称为曲线的详细测设第三节圆曲线主点的测设一、圆曲线测设元素测设数据的准备，　　　）　　　　　　　　　　（－＝切曲差　（超距）　）（　　　　　　　外矢距　　　　　　）　　（　　　　　　　＝曲线长　　　　　　）（　　　　　　　　　＝切线长　　　　　　4L2TD3)12(secE218012RTRRLtg二、主点的测设1里程的计算圆曲线主点的里程是根据交点的里程推算的，直接从曲线测设用中可以查得。ZY里程＝JD里程－TYZ里程＝ZY里程＋LQZ里程＝YZ－L/2JD里程＝QZ里程＋D/2(校核）2、主点的测设置经纬仪于交点上，望远镜照准一方向线的交点，量取切线长T，得曲线的起点ZY点，插一测钎。然后丈量ZY最近一个直线桩的距离，如果两桩号之差等于这段距离或相差在容许的范围内，即可用方桩在测钎处打下罚ZY点，否则应查基原因，以保证的正确性，设置望远镜照准前一方向线的交点或转点，往返量取切线长T，得曲线终点，打下YZ桩，最后沿分角线方向量取E得曲线的中点，打下QZ点桩。节四节圆曲线的详细测设一、切线支距法切线支距亦称直角坐标法，它是以曲线起点（ZY）或曲线终点（YZ）为原点，以两端切线为x轴，过原点的曲线半径为y轴，利用曲线上各点上各点坐标x、y设置曲线。一般采用整桩法设桩，即按规定的弧长l0(20、10或5m），桩距为整数，桩号多为零数设桩。设li为待测点到原点间的弧长，为所对的圆心角，R为曲线半径。待定点的坐标应按下式计算：φili)cos1(sin　　　　　　　iiRyiRxi　　180Rlii作业：`1、用于公路带状地形图测量中的控制点与一般的地形图测绘所布设的控制点比较有什么区别？2、公路带状图的地形测量与城市规划用地形测量有什么不同点？3、什么是转点，如何在不通视的两个交点之间布设转点？试叙述布设过程。4、有一圆曲线的偏角为右偏30°25΄，半径为R=850米，试计算出其主要测设元素？若交点的里程为K200+258.5，侧该曲线的各主点里程为多少？二偏角法这是一种级坐标的定点方法，如下图所示，它是以曲线的起点或终点到曲线任意一待定点p的弦长与切线T之间的弦切角(偏角)和弦长c来确定p点的位置的。根据几何原理，偏角△应等于所对的圆心角φ之半。即RclcnppplpliiBAyzBBAyzAAnnAAAAAAARRnnnnR22i111100A00011003300221124/sin22sin222/)(2/)(22/)(2/)(2/2/2弧弦差弦长终点点点点点偏角法应的圆心角和偏角所对，整弧长、首尾段分弧长他分别为曲线、、和、、lllAA0B0BA0Bn为整弧段个数，测设时，偏角△弦长c,弧弦长δ，均可根据选定的半径R和弧长l，来计算偏角法测设程序如下：1、计算测设数据偏角法测设数据，一般为整桩号法。按规定的弧长l0(20m、10m、或5m)高桩，由于曲线起、终点多为非整桩号，除首尾段的弧长lA、LB、小于整桩外，其余桩距均为l0，设某αy=10°49′00″,R=12000m，主点桩号：ZYK4+408.70，QZK4+521.98，YZK4+635.25，l0=20m，则桩号、弧长和偏角计算如下表2、点位测设将经纬仪置于曲线的起点ZY(A)点，使水平度盘读数为αZY(αzy=360°-△A)，△A为lA所对应的偏角，后视交点JD，转动照准部正拨读数α1=0°00′00″，望远镜读数α2定出Ap2方向。从P1点量出以弧长为l0的弦长c0与Ap2方向相交定出整桩点p2。同法，定出蓁的点位。3、检查曲线终点的闭合差一般不应超过如下的规定：纵向(切线方向)±L/1000（L为曲线长）横向（法线方向）±10cm否则，应查明原因，予以纠正。三、弦线支距法弦线支距法亦称弦纵距法，，如图所示，曲线三主点测定后，以ZY或YZ点为坐标原点，以弦AB为X轴，弦的垂线为Y轴，。设曲线上任意一点p的坐标为x、y，Ap弧长为l,QZ点至弦AB的垂距M称为中央纵距。已知曲线的半径R和圆心角α时，则式中c为弦AB之长，yMyxcxRM2)2/cos1(用弦线支距法测设曲线，通常是以QZ点为界，将曲线分两部分两部分进行。在求得x、y后，便可沿弦线AB量出得x点D；再从D点作AB的垂线，量出纵距y，即可定为曲线上欲测定的桩点p，从ZY或YZ点向QZ点测设完圆曲线后，还需进行曲线闭合差的检核。此法施测简便，在使用切线支距法有困难时，用它从曲线内侧测设较为方便弦线支距法四、弦线偏距法弦线偏距法亦称延弦法，这是一种以距离交会测定曲线的方法，如图所示，测设时把两点所联之弦长一倍，以偏支距d和弦相交会确定曲线桩点位置。测设步骤如下：1、由ZY点沿切线量弦长c定出p1′，从得ZY点量弦长c与由p1′量偏距d1交会得P1点，其中d1下式计算：　对应的圆心角）　　　　　　　　　　的所为弦长　（ccd4/sin212、将Ap1延长一倍到p2′，即使AP1=P1P2=C值，与由p2′量偏距d交会得P2点。且2/sin2cd弦线偏距法第五节困难地段圆曲线的测设曲线测设中，往往因地形复杂，地物障碍等，不能按一般方法进行，必须因地制宜地采用相应方法，才能奏效。以下介绍几种常见情况及其解决方法。一、虚交虚交是指路线中线在实地无法得到的情形，交点JD处不能设桩或安置仪器。如JD落入水中或深谷和建筑物等处；有时公路在山腰的转弯处，路线中线交点悬在空中；点有时转角太大，JD远离曲线或遇地形地物障碍不易到达JD处时。路线中线出现虚交时，圆曲线的主点测设是关健，常采用的方法有基线法、弦线法和导线法1.圆外基线法如图所示，曲线交点落在河里。我们于曲线外侧，在其两切线上分别选择转点A与B，构成圆外基线AB。用经纬仪测出aA，aB，用钢尺丈量AB，并要进行检核，所测角度和距离均不得超过限差规定