道路路线计算

道路路线计算主要内容2路线计算资料准备3平曲线要素计算4桩号编排及坐标计算6路线透视三维模型建立5纵断面及横断面计算1路线计算的主要内容7道路工程CAD技术8习题与作业重点重点自学自学重点了解了解了解1路线计算的主要内容平面设计计算纵断面设计计算横断面设计计算竖曲线要素计算设计高程计算填挖高度计算横向净距计算填挖面积计算用地宽度与面积计算路基土石方计算路基设计表平曲线要素计算主点桩号计算主点坐标、逐桩坐标计算曲线超高计算曲线加宽计算路线计算1)电子地形图目前道路设计必须采用电子地形图，其比例为：1:500,1:1000,1:2000。1、设计方便1)室内路线选线、定线，方案调整；2)坐标点取、距离量测、方位确定等；２、计算机出图方便图形绘制、修改，与路线叠加等；３、资料保存方便档案存储、重复利用方便；2路线计算资料准备(1)2路线计算资料准备(2)2)道路路线技术指标①总体技术指标●道路等级及计算行车速度公路:高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路；城市道路：快速路、主干路、次干路、支路；其它道路：林区道路、厂矿道路。计算行车速度：公路(20km/h-120km/h)；城市道路(20km/h-80km/h)；●车道数、行车道宽度及路基宽度单车道宽度:3.75m(80-120km/h);3.5m(40-60km/h);3.0-3.25m(20-30km/h)行车道数量:4、６、８(高速公路)；4(一级公路)；2(二级公路、三级公路)公路路基宽度=行车道宽度+路肩宽度;含中间带、变速车道、爬坡车道、应急停车带宽度等。●用地范围、道路红线公路用地范围:路堤两侧排水沟外缘、路堑坡顶截水沟外边缘以外不小于１米(高速公路、一级公路为3米，二级公路为2米)的土地为公路用地范围；城市道路红线：包括道路两侧绿化带在内的道路宽度，40米－60米；2路线计算资料准备(3)②平面技术指标●圆曲线最小半径一般最小半径、极限最小半径、不设超高最小半径。●平曲线最小长度缓和曲线长度、最小平曲线长度●最大直线长度20V(一般);70s(V≥60km/h);●最小直线长度反向曲线之间的最小直线长度2V(m)，同向曲线之间的最小距离6V(m)。V的单位:km/h。V=120km/h(高速公路)R一般最小=1000m;R极限最小=650m;R不设超高=5500m(i≤2.0%),7500m(i2.0%)V=80km/h(城市快速路)L平曲线最小=140m，Lc圆曲线最小=70m,Ls缓和曲线最小=70m（取５m、10m的倍数)V=120km/h(高速公路)L最长直线=2400m；2333.3mV=120km/h(高速公路)反向曲线:L最短直线=240m同向曲线:L最短直线=720m2)道路路线技术指标2路线计算资料准备(4)①导线点坐标(x,y)采用导线法进行平曲线设计：导线点的坐标(x,y)②平曲线类型●基本型：简单型、对称型、不对称型；●其它类型：可由基本类型组合得到。③平曲线要素包括曲线半径R、缓和曲线长度Ls、切线长度T、外矢距E、曲线长度L,不同类型的平曲线基本参数需要确定的个数不同，一般只需要其中的两个即可。④调整目标可调整的平曲线基本参数，如曲线半径R、缓和曲线长度Ls、切线长度等T，或直线之间的目标距离（如满足同向或反向曲线之间的最短距离）。3)平面路线设计计算基本资料3平曲线要素计算(1)曲直法积木法拟合法综合法弦切线法闭合导线法端点受限法BP神经网络法圆弧移动法曲线设计法直线设计法实地定线纸上定线直线设计法曲线设计法平曲线设计1)平曲线设计方法3平曲线要素计算(2)α偏转角、R圆曲线半径、Ls1第一缓和曲线长度、Ls2第二缓和曲线长度Ts1第一切线长、Ts2第二切线长、Lc圆曲线长度、L平曲线总长、E外矢距2)平曲线要素3平曲线要素计算(3)三个基本线形元素直线:L基本型复曲线回头曲线简单型:L-R-L对称型:L-Ls-R-Ls-L不对称型:L-Ls1-R-Ls2-LC型:R1-Ls1-Ls2-R2凸型:L-Ls1-Ls2-LS型:反向平曲线连接简单型:L-R1-R2-L正常型:L-Ls1-R1-R2-Ls2-L卵型:L-Ls1-R1-Ls2-R2-Ls3-L复合型:L-Ls1-Ls2…-Lsn-L圆曲线:R缓和曲线:Ls虚交点：转换为单交点平面线形分类L-R1-L-R2-L-R3-L3)平曲线类型HHJDα简单圆曲线：Ls3=Ls4=0，Ls1=Ls2=0,R1=R2≠0对称基本型：Ls3=Ls4=0，Ls1=Ls2≠0,R1=R2≠0不对称基本型：Ls3=Ls4=0，Ls1≠Ls2≠0,R1=R2≠0凸型：Ls3=Ls4=0,Ls1≠0，Ls2≠0，R1=R2=0.0C型：Ls3≠0，Ls4≠0，Ls1=Ls2=0,R1≠0，R2≠0卵型Ls3或Ls4=0,R1≠0，R2≠0,Ls1=Ls2=04)平曲线统一形式3平曲线要素计算(4)统一形式：L-Ls1-R1-Ls3-Ls4-R2-Ls2-L3平曲线要素计算(5)JD1JD2JD3JD4JD5Y474750.000东方向XY北方向X552100.000X554629.240Y476210.257X553934.647Y480149.488X551336.571Y481649.488X551336.571Y484049.488平面坐标系统：X(北方向)；Y(东方向)2400.000O导线之间的距离计算，应注意数据计算的精度(采用双精度数据类型)，一般至少保留到小数点后4位，数据输出时精确到mm(小数点后3位)。5)平面导线数据路线平面导线点坐标数据资料导线长度计算3平曲线要素计算(6)JD1JD2JD3JD4JD5Y474750.000xX552100.000X554629.240Y476210.257X553934.647Y480149.488X551336.571Y481649.488X551336.571Y484049.488yxyxyxyFxj1Fxj2Fxj3Fxj4导线方位角：从北方向顺时针方向旋转到该导线方向的角度。范围：[0，360°)计算方法：采用反正切函数计算，再考虑所在象限。3)导线方位角计算-1ABCDE3平曲线要素计算(7)JD1JD2Y474750.000xX552100.000X554629.240Y476210.257yxyFxj1Fxj2JD3Dx=2529.240Dy=1460.257第一象限ATan(Dy/Dx)=30oFxj1=30oDx=-694.593Dy=3939.231第二象限ATan(Dy/Dx)=-80oFxj2=100oX553934.647Y480149.4883)导线方向角计算-2ABC导线AB导线BC3平曲线要素计算(8)JD3JD4JD5X553934.647Y480149.488X551336.571Y481649.488X551336.571Y484049.488xyxyFxj3Fxj4Dx=-2598.076Dy=1500.000第二象限ATan(Dy/Dx)=-30oFxj3=150oDx=0.000Dy=2400.000第一象限ATan(Dy/Dx)=90oFxj4=90o3)导线方向角计算-3DCE导线CD导线DE3平曲线要素计算(9)JD1JD2JD3JD4JD5①偏转角α：由前一导线方向旋转至本导线方向的角度。逆时针方向为左转（负值），顺时针方向为右转（正值）。Fxj4=90oα2=Fxj2-Fxj1=70oα3=Fxj3-Fxj2=50oα4=Fxj4-Fxj3=-60o②计算方法：本导线方位角与前一导线方位角的代数差。4)平曲线偏转角计算ABCDE3平曲线要素计算(10)①基本型平曲线Ⅰ.不设置缓和曲线（简单基本型）Ⅱ.设置对称缓和曲线（对称基本型）Ⅲ.设置不对称缓和曲线（不对称基本型）②其它类型一般可转换为基本型进行计算JD1JD2JD3JD4JD5R=1600Ls1=0.0Ls2=0.0R=1500Ls1=300Ls2=300R=800Ls1=100Ls2=80简单基本型对称基本型不对称基本型要求熟练掌握三种基本型平曲线要素的计算5)平曲线类型确定3平曲线要素计算(11)④计算结果T=1600Tan(70º/2)=1120.332E=1600/Cos(70º/2)–1600=353.239Lc=1600×70º×Pi/180º=1954.769JD1JD2JD3R=1600Ls1=0Ls2=0Ⅰ已知α、R，求T、E、Lc(L)Ⅱ已知α、T，求R、E、Lc(L)Ⅲ已知α、E，求T、R、Lc(L)Ⅳ已知α、Lc(L)，求R、T、EO⑤一般变化⑥要求熟练掌握各种变化，计算准确、迅速。T=R×Tan(α/2)E=R/Cos(α/2)–RLc=R×αL=Lc③基本计算公式T:圆曲线的切线长;L:平曲线长度①已知条件α(偏转角)②主要计算内容6)简单型平曲线计算3平曲线要素计算(12)①已知条件α=50°(偏转角)R=1500Ls1=300(第一缓和曲线)Ls2=300(第二缓和曲线)②主要计算内容Ts:设置缓和曲线之后的切线长度;L:平曲线长度,关键在于求圆曲线长度;E:外矢距(交点JD与平曲线中点QZ的距离);7)对称基本型平曲线计算O(xo,yo):圆心O点的坐标③基本计算公式ΔR=Ls2/24R-Ls4/2688R3+Ls6/506880R5q=Ls/2–Ls3/240R2+Ls5/3456R4T0=(R+ΔR)Tan(α/2)Ts=T0+qEs=(R+ΔR)/Cos(α/2)–Rβ0=Ls/2Rα0=α–2β0Lc=R*α0L=2Ls+Lc3平曲线要素计算(13)Xo=Xjd+(R+E)*Cos(Ac)Yo=Yjd+(R+E)*Sin(Ac)(Xo,Yo)(Xjd,Yjd)Ap=0.5*(pi–Abs(α))Ac=Fxj2-Sgn(α)*Ap3平曲线要素计算(14)q=149.950ΔR=2.499Ts=850.577Es=157.824β0=0.10(弧度)α0=0.6726646Lc=1008.997L=1608.997④计算结果JD2JD3JD4OR=1500Ls1=300Ls2=300⑥要求及说明Ⅰ.熟练掌握对称基本型平曲线要素的计算方法。Ⅱ.注意计算精度(特别是角度)，一般最终结果应保证精确到1mm（每次计算取小数点后至少４位，角度要更精确)。Ⅲ.注意按计算公式得到的β0的单位为弧度。Ⅳ.计算公式均不要求记忆，但必须会正确运用。⑤特殊情况Ls=0时，为简单基本型。3平曲线要素计算(15)①已知条件②主要计算内容α=60°(偏转角),R=800Ls1=100(第一缓和曲线)Ls2=80(第二缓和曲线)Ts1、Ts2:设置缓和曲线之后的第一、第二切线长度;L:平曲线长度,关键在于求圆曲线长度;E:外矢距(交点JD与平曲线中点QZ的距离);(xo,yo):圆心O点的坐标。T0=(R+ΔR)Tan(α/2)T01=(R+ΔR1)Tan(α/2)对称不对称???∠DOA≠∠DOB8)不对称基本型平曲线计算3平曲线要素计算(16)③计算方法●四点共圆法●解三角形法设圆曲线的圆心为O,平曲线交点为D,如右图所示。已知条件：α,R,Ls1,Ls2求解内容：●切线长度Ts1、Ts2●平曲线长度L=Ls1+Lc+Ls2(主要是圆曲线长Lc)3平曲线要素计算(17)过圆心O点分别作两导线的垂线，垂足分别为A点、B点。则四点OADB共圆(如右图所示)。①确定共圆的四点∠AOB=αOA＝R+ΔR1OB=R+ΔR2q=Ls/2–Ls3/240R2+Ls5/3456R4ΔR=Ls2/24R-Ls4/2688R3+Ls6/506880R5Ts1=T01+q1=AD+q1Ts2=T02+q2=BD+q2如何求解AD、BD?●四点共圆法3平曲线要素计算(18)连接OD,在Rt△OBD中已知边OB,如果已知∠α2，则：BD=OB×Tan(α2)②计算角度连接AB(如右图所示),则有:∠1=∠α2如何求解∠α