道路纵坡设计标高采集算法及程序.pdf

2 0 0 7 年第8 期 西部探矿工程 1 6 7 道路纵坡设计标高采集算法及程序 杨晓冬1 刘连旺1 雍壮志2 1 广西电力勘察设计研究院 广西南 75 3 0 0 2 3 2 桂林水利电力设计院 广西桂林5 4 1 0 0 4 摘要 当前道路设计与施工大多采用图纸文件的形式来传递设计信息 还没有达到无纸交换的程 度 这样在道路施工过程中仍需按照纵坡设计线计算大量的中线放样标高 给出了计算机自动采集此 标高的算法及程序 关键词 竖曲线 坡道标高 中图分类号 U 4 1 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 5 7 1 6 2 0 0 7 0 8 一0 1 6 7 珈4 l 中线上任意点设计标高数据采集算法 纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的 见 图1 为编程的需要 我们可以把纵断面设计线 分解为首尾连接的折线一坡道线 图2 中实线部 分 和附加的竖曲线改正 图2 中虚线部分 两部 分 图1 纵断面设计线 图2 坡道线与竖曲线 1 1 坡道线变坡点 折线段部分 标高计算 图2 中h 0 h 分别为变坡点的高程 m K I 加 K I 以 m 分别为变坡点的里程 d 也分别为坡长 m i i 4 分别为坡度值 变坡点的里程及标高计算公式如下 K L I K I 加 了牟K I 以 1 而1 1 2 K I l L K I 习 4 1 1 0 2 一K I 以 芦 警 1 盖 2 h h oq 一 尘与 i 1 蠡 2 h 2h 呈 i 2 4 1 1 0 2 h 3 h 2 声 窖 i 3 1 蠡 2 在坡段K I 棚 一K I 中任意点P 的高程值 h p h o 目标点里程 K I 加 i 其它坡段同上述计算方法类似 1 2 坡道标高 折线段部分 计算机算法 万方数据 1 6 8 西部探矿工程2 0 0 7 年第8 期 建立数据库一表 该表中每一条记录 折线元 的字 段为 起点里程 终点里程 起点高程 终点高程 起点半 径R 终点半径R 2 起点W l 终点W 2 坡长d 坡度l 其中 起点W l 一 本记录的坡度 一 前一记录的 坡度 终点W 2 下一记录的坡度 一 本记录的坡度 输入任意点里程桩后程序按照以下方式运行 第一步 以起点里程 终点里程字段为标志定位任 意点所在的记录 折线元 位置 第二步 利用该折线元的参数计算任意点标高 算 法如下 设I 为任意点距该折线元起点的距离 那么 I 一任意点的里程一该折线元起点的里程 h 任意点 该折线元起点的高程 I 该折线元坡度 1 3 竖曲线部分标高改正值的计算 纵断面上两个坡度的转折处 为了减缓冲击和保证 行车视距 用一段曲线来缓和 称为竖曲线 竖曲线的 形式可采用抛物线或圆曲线 但在设计和计算上因抛物 线比圆曲线更为方便而广为采用 由于在纵断面上只计水平距离和竖直高度 斜线不 计角度而计坡度 因竖曲线的切线长与曲线长是以其在 水平面上的投影长度计 切线支距是竖直的高程差 相 邻两坡度线的交角用坡度差表示 如图3 所示 在x o y 坐标系中设变坡点相邻两纵坡 坡度分别为i 和i z 它们的代数差用0 0 i z i 表示 即 当O i l 为 时 表示凹形竖曲线 为 一 时 表示 凸形竖曲线 图3 竖曲线要素示意图 1 3 1 用二次抛物线作为竖曲线的基本方程式 在图示x o y 坐标系下 二次抛物线一般方程为 y 去x 2 i x 对竖曲线上任一点P 其斜率为 i p d 一k X I t 1 当x 一0 时 i i x I 时 i 一丧 i 12 i 2 则 k 上一上 2 抛物线上任一点的曲率半径为 R 一 1 爱 2 3 1 2 噩 式中 毫 i 鬟一击 代人上式得 R k 1 i 2 3 2 因为I 介于i 与i 之间 且i i 2 均很小 故i 2 可略 去不计 则 R K 一导 3 D 将式 2 和式 3 代人式 1 得二次抛物线竖曲线 基本方程式为 y 瓦0 t lx 2 T 1 x 或y 舂x 2 i l x瓦xT 1 1 x 或掠r 十1 1 x 式中 c 一坡差 I 一竖曲线长度 m R 竖曲线半径 m 卜竖曲线上任意点与竖曲线起点或终点的水 平距离 m 1 3 2 竖曲线诸要素计算公式 竖曲线长度I 或竖曲线半径R I 产R a 或R 一詈 竖曲线切线长 因为T T I T 2 则T L 譬 竖曲线上任意点竖距h h P Q y 一y Q 一孤X z 十1 1 x i l x 一豢 4 当 为 时 h 为 为 一 时 h 为 一 1 3 3 竖曲线上标高改正值算法 使用1 2 节建立的数据库一表 输人任意点里程桩 后程序按照以下方式运行 第一步 定位任意点所在的记录 折线元 第二步 利用该折线元的参数计算任意点竖曲线上 标高改正值 h 算法如下 1 如果 起点半径 O 那么 如果 终点里程 一 任意点里程 一I 擎lc t I 那么 x 等I 1 1 2I I o 万方数据 1 1 5 壶聋 否则A h 0 结束判断 2 如果 终点半径 o 那么 如果 任意点里程 一 起点里程 一I 孚I 1 ll 那么 x 娶I t 1 1I I l l 一索文 否则 A h O 结束判断 3 如果 终点半径 o 且 起点半径 o 那 么 如果 终点里程 一 任意点里程 I 万R 2l 毗I 那 么 x 一娶I t 2I I h 一去f 否则如果 任意点里程 一 起点里程 一I 虿R 1I l 那么 x 一娶I 1 1I I h 一索X 2 否则A h 0 结束判断 2 中线上任意点设计标高数据采集程序运算框图及案 例 2 1 程序运算框图 见图4 2 2 程序计算案例 案例1 按表I 纵坡设计参数计算各桩的设计高 程值 表I 纵坡设计线参数表 坡度 丝篓 型 堡盐壹堡里堡壁坚些垡兰丝竖竺1 01 0 01 9 9 3 8k l 0 0 01 0 0 0 3 1 0 0 8 0 0 5 1 5 0 1 5 0 0 31 0 0 7 0 0 4 5 1 5 0 1 8 0 0 1 兰翌 一一 一 一 l 沿测量方向依次输入纵坡设计参数 I 上 l 建立数据库一表 字段 各折线首尾半径 坡度差 高程及里程 坡长及坡度1 l 输入里程桩 I I 识别各桩号所在记录元位置 Y e s 调用子程序 臣堕堕塑固 l 图4 程序运算框图 图sT 作选项窗口 n 0 改正为零 第一步 启动程序显示图5 操作界面 第二步 单击坡度线录入按钮 显示图6 操作界面 第三步 按顺序输入表1 中纵坡设计线参数后返回 工作选项窗口 第四步 单击里程桩录入按钮 显示图7 操作界面 逐桩输人目标点里程桩号后返回图5 操作界面 单击中 桩高程按钮即生成数据文件 显示图8 计算结果界面 参考文献 1 孙家驷 道路设计资料集 E 2 路线测设 北京 人民交通 万方数据 1 7 0 西部探矿工程 2 0 0 7 年第8 期 图6 纵坡设计线参数录入窗口 图7 目标点录入窗口 图8 中线标高成果表 出版社 2 0 0 1 2 刘伯莹 姚祖康 公路设计工程师手册E M 北京 人民交 通出版社 2 0 0 2 3 刘培文 公路施工测量技术 M 北京 人民交通出版社 2 0 0 3 E 4 3 樊为民 V i s u a lB a s i c 程序设计教程 M 北京 中国电力出 版社 2 0 0 2 5 顾孝烈 测量电算程序设计 M 山东省东营 石油大学出 版社 1 9 9 1 6 3 晶辰工作室 V i s u a lB a s i c6 0 中文版使用参考手册 M 北京 电子工业出版社 1 9 9 8 7 曾伟民 邓永刚 V i s u a lB a s i c6 0 高级使用手册E M 北 京 电子工业出版社 1 9 9 9 8 赵松涛 中文版S Q LS e r v e r2 0 0 0 应用及实例集景E M 北 京 人民邮电出版社 2 0 0 2 9 3 周建民 许泓 纵断面设计中竖曲线半径计算方法E J 3 中 南公路工程 2 0 0 1 6 2 6 2 上接第1 6 6 页 6 因设置伸缩装置的桥面板端部处于最薄弱环节 的部位 所以应切实遵守设计规范的规定 在该部位进 行适当的加强设计 7 由于伸缩装置所处的部位和恶劣的环境条件的 影响 应选用构造简单 施工和维修容易的构造 4 设计图纸中应交待说明的要素 工程技术人员在选择伸缩装置之后 为了便于工厂 加工制造和施工单位的准确安装 必须向其提供下列文 件 1 桥梁的横断面图 包括横坡 人行道 安全带 栏杆的位置尺寸等详细设计资料 2 桥梁伸缩缝的结构图 包括伸缩缝长度 伸缩 缝预留槽 预埋锚固钢筋的位置尺寸等详细设计资料 3 考虑到伸缩装置安装时的温度 季节与设计假 定值有所不同 因此 设计图纸中除说明采用的伸缩装 置类型外 还需交待安装时的温度变化范围及若实际温 度 季节等与设计值不同而提出的伸缩量的调整方法和 调整量 如伸缩装置需初始预压 则需交待预压量及其 计算依据 4 对于特殊桥梁 弯 坡 斜 宽桥等 因其常有不 对称的变形 需在设计图纸中作特别说明 以便于工厂 按要求制造和组装定位 参考文献 E l iT J 0 2 1 8 9 公路桥涵设计通用规范 S 2 3T J 0 2 3 8 5 公路钢筋混凝土及应力混凝土桥涵设计规范 E s 3 3 公路桥梁伸缩装置 s 万方数据 道路纵坡设计标高采集算法及程序道路纵坡设计标高采集算法及程序 作者 杨晓冬 刘连旺 雍壮志 作者单位 杨晓冬 刘连旺 广西电力勘察设计研究院 广西 南宁 530023 雍壮志 桂林水利电力设计 院 广西 桂林 541004 刊名 西部探矿工程 英文刊名 WEST CHINA EXPLORATION ENGINEERING 年 卷 期 2007 19 8 参考文献 9条 参考文献 9条 1 顾孝烈 测量电算程序设计 1991 2 樊为民 Visual Basic程序设计教程 2002 3 刘培文 公路施工测量技术 2003 4 周建民 许泓 纵断面设计中竖曲线半径计算方法 期刊论文 中南公路工程 2001 06 5 赵松涛 中文版SQL Server 2000应用及实例集景 2002 6 曾伟民 邓永刚 Visual Basic 6 0高级使用手册 1999 7 晶辰工作室 Visual Basic 6 0中文版使用参考手册 1998 8 刘伯莹 姚祖康 公路设计工程师手册 2002 9 孙家驷 道路设计资料集 E 2路线测设 2001 本文读者也读过 10条 本文读者也读过 10条 1 凌俊强 关于公路隧道设计中纵坡问题的探讨 期刊论文 山西建筑2008 34 22 2 许兆俊 城市轨道交通平 纵断面设计中的调坡调线 期刊论文 铁道标准设计2003 9 3 陈建荣 CHEN Jian rong 浙江省高速公路长上坡路段沥青路面专项设计 期刊论文 筑路机械与施工机械化 2009 26 6 4 李玉文 公路隧道设计纵坡探讨 期刊论文 公路2002 11 5 蒋栋 改进高等级公路纵坡设计的途径 期刊论文 公路交通科技2003 20 3 6 李晓 Li Xiao 茂名住宅采用平坡结合屋顶的优势分析 期刊