浅析道路横断面测量中的断面方向

浅析道路横断面测量中的断面方向

0道路横断面测量道路段的测量用于确定道路段两侧垂直于中轴线的相对变化。因此，首先要确定横截面的方向，然后在该方向上确定地球斜坡之间的距离和高差。道路横断面测量是道路工程测量的重要组成部分,所占工作量比重较大。横断面测量的精度与工程计量及道路工程设计息息相关,它将直接影响到投资控制及人工构造物的设计质量。尤其是高等级公路,要求横断面测量宽度一般在50～100m,甚至更宽,因此如何正确把握好横断面方向,显得尤为重要。1旋转轴实际应用横断方向的确定是道路横断测量中至关重要的一环。传统方法是利用“十”字方向架,遇曲线桩时借用“十”字方向架上的定向杆,辅助确定道路横断方向。此工具虽然简单易行,但在曲线上的效果却不太理想。其实施方法与特性有:1)直线段上的测桩,以前后桩为参照,用“十”字方向架确定横断方向,操作简便,效果颇好。2)圆曲线段上的测桩,当前后存在等距中桩时,采用“十”字方向架“分中法”效果较好(如图1所示)。3)圆曲线段上的测桩,当前后存在不等距桩时,采用“十”字方向架附加移动臂,虽然烦琐,但也是可行的。4)对于缓和曲线上的中桩,须计算弦切角,再借助刻度圆盘,拨角确定横断方向(如图2所示),此时在“十”字方向架上配备刻度圆盘,方能适应不同情况需要。此种方式下,能否快速算出弦切角是作业效率的症结,刻度圆盘拨角只能在“度”量级,当施测宽度较大时,将影响道路横断方向的准确性。5)用“十”字方向架定向,定向误差是方向(角度)性的,离中桩距离越远,偏离横断方向越大(如图3所示)。若偏离横断方向的角度为θ,则在横断方向上,距中桩d处的偏距:Y=d·tanθ(1)当取d=50m时,θ=1°,则Y=0.87m;θ=2°,则Y=1.75m;θ=5°,则Y=4.37m。一般情况,用“十”字方向架定向精度能达到1°就相当不错了,同时也说明用目视法确定道路横断方向是不可取的。2横断面新方法的概念2.1计算b-c-b的公式采用手持激光测距仪快速测距的优点,设计一种测定道路横断方向的新方法作为横断测量的配套措施提出。该方法的几何原理,如图4所示。解算思路:1)粗略地在横断方向上,找一试探点A。2)用手持激光测距仪,实测距离SAC、SAB。3)由中线坐标计算获得B点坐标(NB,EB);C点坐标(NC,EC)及过B点的切线方位角αB,则B-C的长度:SBC=√(ΝC-ΝB)2+(EC-EB)2(2)B-C的方位角:SBC=(NC−NB)2+(EC−EB)2−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√(2)B−C的方位角:αBC=arctg(EC-EBΝC-ΝB)(3)中桩B至邻近桩C的弦切角:δ=αBC-αB(4)4)已知3边SAB、SAC、SBC,解△ABC,获取∠CBA与∠BAC的角值。则∠BAD=180°-∠BAC,∠ABD=90°-(∠CBA+δ)。5)已知两角∠BAD、∠ABD的夹边SAB,解△ADB,获取边长SAD、SBD。6)在C-A方向上,用小卷尺量取SAD长度,放样出点D,则B-D为所求横断面方向,SBD可用于检核。要特别指出,快速提供站点B及邻近点C的坐标,以及过B点的切线方位角是本问题的关键所在。只有引入路线“线元”的概念(线元含直线、圆曲线、回旋线等类型),利用路线“线元”数据库表,采用线元积分算法,快速计算桩点的坐标与切线方位角,再借助于应用软件的实时响应,才有实现的可能。2.2同类型线元点前文所述B、C点各自可以是不同类型线元点,也可以是同类型线元点。根据横断面方向试探点A,处于中桩点B的左/右侧及联测桩C的前/后关系,可以分为左前、左后、右前、右后几种情况予以处理,如图5、6、7、8所示。3横截面方向的测量计算示例3.1非线性线型数据的计算以某道路为例,其平面定线图如图9所示,线元数据见表1。3.2确定断裂带的方向计算3.2.1c点的组成和方向测定确定直线桩0+600的横断方向的计算步骤如下:1)联测桩0+620(圆曲线桩),如图10所示。2)测距:SAC=21.35m,SAB=3.75m。3)经解算:过B点切线方位角:αB=10°11′22″;B点的纵坐标NB=10098.422m,横坐标EB=10017.690m;C点的纵坐标NC=10118.094m,横坐标EC=10021.299m;B-C的方位角αBC=10°23′47″;B-C的弦切角δBC=0°12′25″。4)解算△ABC:∠ABC=106°09′37″,∠BAC=64°07′38″。再算出:∠BAD=64°07′38″,∠ABD=16°22′01″。5)解算△ABD:SAD=-1.07m,SBD=3.42m。6)在A-C方向量取SAD=1.07m,标定D点(此时SAD为负,说明A点位于C-D的延长线上,应由A点向A-C方向退回1.07m定出D点),则B-D为横断面方向。3.42m作为检核数据。3.2.2b点的纵坐标和b-c点的弦切角测定缓和曲线桩1+340的横断方向的计算步骤如下:1)联测1+360(圆曲线桩),如图11所示。2)测距:SAC=18.12m,SAB=3.51m3)经解算:过B点切线方位角:αB=47°39′47″;B点的纵坐标NB=10597.844m,横坐标EB=10549.274m;C点的纵坐标NC=10611.665m,横坐标EC=10563.727m;B-C的方位角αBC=46°16′54″;B-C的弦切角δ=1°22′53″。4)解算△ABC:∠ABC=53°18′03″,∠BAC=117°45′51″;再算出:∠BAD=62°14′09″,∠ABD=35°19′04″。5)解算△ABD:SAD=2.05m,SBD=3.13m。6)在C-A的延线方向上,量取SAD=2.05m,标定D点,则B-D为横断面方向。3.13m作为检核数据。3.3横断面测量软件由青蓝横空研究室开发的“公路测量应用软件”,在横断面测量实施过程中操作简便、快捷。该软件安装运行于掌上电脑。现就以该软件为平台对确定横断面方向的解算过程进行介绍。3.3.1构建路段线元数据库表将表1中线元数据的黑体字部分按屏幕提示逐项输入,建立路段数据库表,为全路段横断测量调用,具体操作如图12、13所示。3.3.2采集关联的0缓和曲线桩自动显示数据现以“测定1+340(缓和曲线桩)横断方向(探点A位于中桩之“左前”)的横断测量应用的软件解算为例,具体解算步骤如下:1)当前桩号1+340(缓和曲线桩)已在“横断测量主屏”上选定,此处自动显示在屏幕上。在“提供数据方式”栏击选:⊙手工输入;2)在“联测桩号”栏,选定联测桩号:1+360(圆曲线桩);3)在“AC测距”栏输入18.12(实测值),在“AB测距”栏输入3.51(实测值);4)单击[解算]命令钮,显示结果:SAD=2.05m,SBD=3.13m。同时,在列表框中显示出解算过程数据(见前文3.2.2节中第3步到第6步所列数据)。4中桩间距监测本文介绍了测定道路横断