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第11章道路 桥梁施工测量 11 1 道路 线路 测量 线路在勘测设计阶段的测量工作 称为线路测量 1 初测对线路方案研究中有价值的几条线路或某一条线路 结合现场的实际情况 在实地进行选点 标出线路方向 在此基础上进行导线测量 水准测量和带状地形图测绘 称为初测 2 定测把已批准的初步设计所选的线路方案 利用带状地形图上的初测导线和设计图上的线路的几何关系 将选定的线路测设到实地上去 称为定测 它包括中线测量 曲线测设 纵横断面测量和局部地形测绘 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 1 道路 线路 测量 3 里程从线路起点沿线路经过的长度 称为里程 把里程表示为整公里数 不足整公里米数的形式以区别线路上不同的点 称为里程桩号 例如 K4 100 里程桩分整桩和加桩 整桩是由线路起点开始 每隔20m或50m设置一桩 加桩分地形加桩 地物加桩 曲线加桩和关系加桩 图11 1 b c 其中关系加桩是指线路上的转点 ZD 和交点 JD 桩 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 1 道路 线路 测量 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 2 中线测量 中线测量是通过直线和曲线的测设 将道路中心线具体测设到地面上 它包括 中线各交点 JD 和转点 ZD 测设 量距和钉桩 测量路线各偏角 测设圆曲线等 1 交点和转点测设交点可根据与地物关系测设 也可根据与导线点关系用极坐标法 交会法 支距法等确定 转点可采用经纬仪直接定线或经纬仪正倒镜分布法测设 2 转折角 偏角 测定采用J6经纬仪观测一测回 半测回之差应不超过 40 偏角有左 右之分 偏转后方向位于原方向左侧称为左偏角 左 反之为右偏角 右 一般观测路线右角 如图11 2 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 2 中线测量 则 右 180 3 左 4 180 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 3 圆曲线测设 线路由一个方向转到另一个方向 若用圆曲线连接 则可根据线路偏角 圆曲线半径R计算测设数据进行放样 测设分两步进行 先测设圆曲线的三个主点 直圆点ZY 曲中点QZ和圆直点YZ 再详细测设圆曲线上按规定桩距各副点 中桩点 圆曲线如下图所示 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 3 圆曲线测设 1 圆曲线的主要元素及计算公式 切线长T R tan 2 曲线长L R 180 外矢距E R sec 2 1 切曲差D 2T L主点的桩号计算及检核如下 ZY桩号 JD桩号 TQZ桩号 ZY桩号 L 2YZ桩号 QZ桩号 L 2 ZY桩号 LJD桩号 ZY桩号 T D 检核 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 3 圆曲线测设 2 圆曲线的主点的测设过程 在JD点安置经纬仪 对中 整平 用盘左瞄准直圆方向 将水平度盘的读数配到0 00 00 在此方向量取T 定出ZY点 倒转望远镜 转动照准部到度盘读数为 量取T 定出YZ点 继续转动照准部到度盘读数为 180 2 量取E 定出QZ点 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 3 圆曲线测设 3 圆曲线详细 最常用的方法有偏角法 切线支距法 直角坐标法 等1 偏角法 1 偏角计算 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 3 圆曲线测设 i i 2 li 2R i为圆曲线第i个桩点的偏角 i为圆心角 li为 i所对的相应弧长 2 偏角法测设过程 在ZY点安置经纬仪 对中 整平 用盘左瞄准JD 将水平度盘的读数配到0 00 00 转动照准部到度盘读数为 1 从ZY点量取C 定出1点 转动照准部到度盘读数为 i 从第i 1点量取C 与此方向交出第i点 检核 观测者将水平度盘读数放到 4时 应能看到QZ桩 将水平度盘读数放到 2时 应能看到YZ桩 可用 2及ln所对弦长Cn进行检核其闭合差为 半径方向横向应小于 0 1m 切线方向 纵向 应小于 L 1000 L为曲线长 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 3 圆曲线测设 2 切线支距法 直角坐标法 计算如下 1 坐标计算选以ZY原点 其切线指向JD方向为X轴 其垂线指向圆心方向为Y轴 建立局部坐标系 则Xi R sin iYi R 1 cos i 式中 i li R 180 i 1 2 3 2 直角坐标法放样过程 从ZY点沿切线方向量取Xi 自此点沿垂直方向量取Yi 定出1点 重复依次定出i点 检查 用此法测定QZ点与预先测定的QZ点应相符 作为检核 此法适宜于平坦开阔地区 使用工具简单 且测设点位误差不累积等优点 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 3 圆曲线测设 4 圆曲线遇到障碍时的测设当受地形条件限制 在交点和曲线起点不能安置仪器或视线受阻时 圆曲线的测设不能按常规方法进行 可根据现场情况 采用相应的方法 例11 1 已知JD的桩号为K3 576 360 偏角 34 36 右偏 设计圆曲线半径R 200m 计算圆曲线测设元素及主点里程 解 圆曲线测设元素T 200 tan17 18 62 293mL 200 34 36 180 120 77mE 200 1 cos17 18 1 9 477mD 124 58 120 777 3 809mZY里程 桩号 JD T K3 511 067QZ里程 桩号 ZY L 2 K3 571 455YZ里程 桩号 QZ L 2 K3 631 844检核 JD里程 桩号 YZ T D K3 576 360 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 为了保障车辆行驶安全 在直线与圆曲线之间加入一段半径由 逐渐变化到R的曲线 这种曲线称为缓和曲线 目前常用的缓和曲线多为螺旋线 它有一个特性 曲率半径 与曲线长度l成反比 若缓和曲线长度为l0 与它相连的圆曲线半径为R 则数学表达式为 l R l0 c c为常数 目前我国公路采用c 0 035V3 V为车速 单位为km h 铁路采用c 0 09808V3 则公路缓和曲线的长度为l0 0 035V3 R 铁路缓和曲线的长度为 l0 0 09808V3 R 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 1 带有缓和曲线的圆曲线的主点及主元素的计算带有缓和曲线的圆曲线的主点有直缓点ZH 缓圆点HY 曲中点QZ 圆缓点YH 缓直点HZ 带有缓和曲线的圆曲线的主元素及计算公式 切线长TH R p tan 2 q或TH Rtan 2 ptan 2 q T t 曲线长LH R 2 0 180 2l0或LH R 180 l0 L l0 外矢距EH R p sec 2 R或EH Rsec 2 R psec 2 E e切曲差DH 2TH LH切线加长q l0 2 l03 240R2 l0 2圆曲线相对切线内移量p l02 24R 缓和曲线角 0 l0 2R 180 式中 为线路转向角 q p 0缓和曲线参数 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 2 带有缓和曲线的圆曲线的主点桩号计算及检核直圆点ZH桩号 JD桩号 TH缓圆点HY桩号 ZH桩号 l0曲中点QZ桩号 HY桩号 L 2圆缓点YH桩号 QZ桩号 L 2 HY桩号 L ZH桩号 l0 L缓直点HZ桩号 YH桩号 l0 ZH桩号 LH检核JD桩号 ZY桩号 TH DH 检核 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 3 带有缓和曲线的圆曲线的主点的测设过程 1 在JD点安置经纬仪 对中 整平 用盘左瞄准直圆方向 将水平度盘的读数配到0 00 00 在此方向量取TH 定出ZH点 2 从JD沿切线方向量取TH XO 然后再从此点沿切线垂直方向量取YO 定出HY点 3 倒转望远镜 转动照准部到度盘读数为 量取TH 定出HZ点 4 从JD沿切线方向量取TH XHY 然后再从此点沿切线垂直方向量取YHY 定出YH点 5 继续转动照准部到度盘读数为 180 2 量取EH 定出QZ点 注 xo l0 l03 40R2 yo l02 6R 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 4 偏角法测设带有缓和曲线的曲线的详细测设1 偏角法计算 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 由图11 7知 考虑到 很小 因此可得 l2 6Rl0 上式表明偏角 与曲线长度的平方l2成正比 因此 可以得出 i 1 li2 l12HY点的总偏角 0 l02 6Rl0 l0 6R 0 3若用整桩距进行测设时 l2 2l1 l3 l1 由此可得 1 l12 l02 0 2 22 1 n n2 1 0 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 缓和曲线的偏角法测设过程 在ZH点安置经纬仪 对中 整平 用盘左瞄准JD 将水平度盘的读数配到0 00 00 转动照准部到度盘读数为 1 从ZH点量取分段弦长C 定出1点 转动照准部到度盘读数为 i 从第i 1点量取分段弦长C 与此方向交出第i点 检核 观测者将水平度盘读数放到 0 3时 应能看到HY桩 另一半缓和曲线在HZ点上按同样方法测设 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 圆曲线偏角法测设过程 在HY点安置经纬仪 对中 整平 后视ZH点 配置水平度盘读数为b0 当路线右转时 将水平度盘的读数改配为360 b0 转动照准部使水平度盘读数为0 00 00 此时望远镜照准的方向为HY的切线方向 倒转望远镜 按照圆曲线偏角法进行测设 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 4 缓和曲线的测设 5 切线支距法测设缓和曲线如图11 8所示 只计算曲线上测设坐标数据 在缓和曲线段上各点坐标 xi li li5 40R2L02 yi li3 6RL0 在圆曲线段上各点坐标 xi R sin i q x qyi R 1 cos i p y p式中 li为缓和曲线第i点弧长 l0为缓和曲线长度 R为圆曲线半径 q p为缓和曲线参数 i为圆曲线第i点弧长所对圆心角 而其测设方法同圆曲线切线支距法相同 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 5 纵横断面测量 1 纵断面测量线路的平面位置测设后 采用中平测量方法测出个里程桩 加桩处的高程 一般采用单程水准测量 起闭于基本测量所设水准点 高差闭合差允许值为 50 Lmm 从而绘制表示沿线起伏情况的纵断面图 这个过程称为纵断面测量 其最终目的是便于进行线路纵向坡度 桥涵位置等的设计 表中每一站的各项计算依次按下列公式进行 1 视线高程 后视点高程 后视读数 2 转点高程 视线高程 前视读数 3 中桩高程 视线高程 间视读数 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 5 纵横断面测量 纵断面测量记录表如下 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 5 纵横断面测量 绘制的纵断面图如下 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 5 纵横断面测量 2 横断面测量为满足路基 桥涵等专业设计和土方计算的要求 对线路两侧地形起伏情况进行的测量工作称为横断面测量 以便绘制出横断面图 在线路的百米桩 加桩处都应进行横断面测量 横断面的方向与线路直线垂直或与线路曲线点的切线垂直 宽幅与线路等级工程要求 地形等相关 一般取自中线两侧各10 30m 1 横断面测量的方法常用的有 经纬仪测量横断面 水准仪测量横断面 断面仪测量横断面和比高法测量横断面 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 5 纵横断面测量 2 横断面测量记录如下 表中 分数的分母表示测段水平距离 分子表示测段两端点的高差 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 5 纵横断面测量 3 绘制的横断面图形式如下 根据横断面测量数据 按距离和高程取相同比例尺 通常1 100或1 200 绘制的横断面图 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 6 道路施工测量 道路施工测量主要进行线路中线的恢复 竖曲线 施工控制桩和路基边桩的测设 1 施工控制桩测设可以用与线路中心线平行的平行线法测设 适用于地势平坦地区直线段 还可以切线延长线法控制恢复JD点 如图11 11和11 12 2 路基边桩的位置由两侧边桩至中桩的平距确定常用图解法和解析法 配合横断面来测设 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 6 道路施工测量 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 6 道路施工测量 3 竖曲线测设时 考虑到竖曲线的坡度转折角 较小 可以近似计算 简化公式如下 i1 i2 而tan 2 2 此后 圆曲线的主元素简化计算为 切线长T R i1 i2 2曲线长L R i1 i2 外矢距E T2 2R 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 6 道路施工测量 例11 2 测设凹形竖曲线 已知i1 1 141 i2 1 540 变坡点的桩号为K2 570 高程为76 80m 欲设置半径R 3000m竖曲线 试计算各测设元素及起点 终点桩号及高程 解 T R i1 i2 2 40 21mL R i1 i2 80 43mE T2 2R 0 27m起点桩号 K2 570 40 21 K2 529 79高程H起 76 80 i1 40 21 77 26m终点桩号 K2 570 80 43 K2 610 22高程H终 76 80 i2 40 21 77 42m 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 7 桥梁施工测量 桥梁按其轴线长度分特大型 大于500m长 大型 100 500m 中型 30 100m 小型 8 30m 等四类 不同类型桥梁的施工测量方法及精度要求也不相同 桥梁施工测量的主要内容包括平面控制测量 高程控制测量 墩台定位 墩台基础及顶部放样等 1 小型桥梁施工测量 1 桥梁中线与施工控制桩的测设如图11 14 即书原11 33P198 2 基础施工测量基础开挖梁 根据桥台和桥墩的中心线定出基础开挖边界线 并测设坑壁水平桩作为控制挖深及基础施工掌握高程的依据 基础完工后 应根据桥位控制桩和桥台控制桩用经纬仪在基础上测设出墩 台中心及其互为正交的轴线 以此作为砌筑墩台的依据 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 7 桥梁施工测量 2 中型桥梁施工测量 1 桥梁片面控制测量桥梁平面控制网宜布设三角网 边角网 导线网等 也可布设GPS网 图11 15 原书11 34 为布设三角网的两种形式 2 桥梁高程控制测量在桥梁施工阶段 为建立两岸可靠而统一的高程系统 需要进行两岸间的高程传递 一般采用过渡水准测量的方法 3 方向交会法测设桥墩位置方向交会法是测设桥墩位置的常用方法 如图11 16 DA CA为基线 1 道路 线路 测量2 中线测量3 圆曲线测设4 缓和曲线的测设5 纵横断面测量6 道路施工测量7 桥梁施工测量 11 7 桥梁施工测量 计算公式为 i arctan di sin 1 D1 di cos 1 i arctan di sin 2 D2 di cos 2 为了检核 i i 参照求算 i i的方法计算 i i i arctan D1 sin 1 di D1 cos 1 i arctan D2 sin 2 di D2 cos 2