道路勘测设计 第6章 定线sppt课件.ppt 101页

2021/8/7第六章定线 2021/8/71、定义：定线是按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的“路线带”（或叫定线走廊）的范围内，结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三面的合理安排，确定井通常实地定出道路中线的确切位置的过程。2、公路定线的影响因素：（1）技术标准；（2）现场条件（地形、地质、地物等）；（3）国家政策、社会影响；（4）工程经济；（5）道路美学以及其它因素。3、定线方法（1）直接定线：适用于标准较低的路线。（2）纸上定线：适用于技术标准高的、地形、地物复杂的路线。（3）自动化定线：目前通用采用的方法，借助航测电子图及计算机进行，可以大范围研究地形及环境，适用于各种条件的道路的设计第七章定线 2021/8/7一、纸上定线的工作步二、实地放线第一节纸上定线 2021/8/7一、纸上定线的工作步骤纸上定线：在大比例尺（一般以1：1000为宜）地形图上确定道路中线的位置的方法。（一）平原、微丘区定线步骤1、定导向点在选线布局确定的控制点之间，根据平原、微丘区路线布设要点，确定可穿越、应避就和该避绕的点及范围，建立中间控制点。2、试定路线导线参照导向点，试穿出一系列直线、交汇处交点，作为初定的路线导线。3、初定平曲线读取交点坐标，计算转角和交点间距，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素。4、定线检查各技术指标是否满足《标准》要求，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径、缓和曲线长度，直至满足为止。 2021/8/7（二）山岭、重丘区定线步骤1、定导向线（1）确定路线方案:分析地形，找出各种可能的走法。 2021/8/7（2）定匀坡线根据等高线间距h及选用的平均坡度i均，计算等高线间的平距：a=h/i均图6-1匀坡线示意图AaB54321250260 2021/8/7定匀坡线 2021/8/7（3）定导向线a.连接各匀坡线点，分析匀坡线，利用地形、避让地物或不良地质情况，找出应穿或应避让的中间控制点。（如B、C点）b.分段调整纵坡试定匀坡线，定导向线。（在AB、BC、CD间分别定匀坡线） 2021/8/7 2021/8/72、修正导向线（1）平面试线穿线；参照导向线，按照“照顾多数，保证重点”的原则，综合考虑平面线形设计的要求，然后用“以点连线，以线交点”的方法，平面试线。敷设曲线:定平曲线,推求各桩里程。 2021/8/7（2）设计理想纵坡推求各桩高程，参照前面分段安排的纵坡设计理想纵断面，读出各桩号概略设计标高 JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=.A、点地面线，标控制点 JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=.B、试坡：根据地形起伏情况及控制点、“经济点”等，初拟纵坡线。试坡应以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”。要点为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。 JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls=C、调整：按平纵配合要求及《标准》执行情况等进行检查调整。调整方法：有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。 D、核对：根据调整后的坡度线，选择有控制意义的横断面，如高填深挖、挡土墙等，在纵断面图上读出填挖高度，进行“戴帽子”，检查是否有填挖过大、坡脚落空等问题。JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls= E、定坡：确定变坡点位置及变坡点高程或纵坡度。精度要求（1）变坡点桩号：一般要调整到10m的整桩号（2）坡度值：精确到小数点两位，即0.00%（3）变坡点高程：精确到小数点三位，即0.000（4）中桩高程：精确到小数点两位，即0.00JD5R=Ls=JD6R=Ls=JD5R=Ls= 2021/8/7（3）一次修正导向线目的:是用纵断面修正平面，避免大填大挖在平面试线各桩的横断方向上点处与概略设计标高相应的点，这些点的连线是具有理想纵坡、中线上不填不挖的折线，称为一次修正导向线。 2021/8/7 2021/8/7图6-3横断面最佳位置（4）二次修正导向线目的：是用横断面最佳位置修正平面，保证路基稳定对修正导向线各点绘制横断面图，逐点找出最经济或起控制作用的最佳中线位置及其可以动范围。根据最佳位置的性质分别用不同符号点回到平面图上，这些点的连线是具有理想纵坡，横向位置最佳的折线，称为二次修正导向线。 2021/8/73、定线（1）标定线位方法：（1）直线型定线方法（2）曲线型定线方法定线是在导向线、一次修正导向线及二次修正导向线的基础上，标定出路中线的确切位置。（2）敷设曲线：按路中线计划通过部位选取且注明各弯道的圆曲线半径，缓和曲线长度等。（3）平面图绘制 2021/8/7 2021/8/74、设计纵断面（按第三章的要求及规定）量出路线穿过每一等高线出的桩号和高程，绘制路线地面线，再根据纵断面设计要求，设计纵断面。 2021/8/7纵断面设计方法与步骤盘点1．准备工作：（1）应收集有关设计资料：①里程桩号和地面高程；②平面设计成果；③沿线地质资料等。（2）点绘地面线，填写有关内容。2．标注控制点位置所谓控制点，是指影响路线纵坡设计的高程控制点。如：①路线起、终点；②越岭哑口；③重要桥涵；④最小填土高度；⑤最大挖深；⑥沿溪线的洪水位；⑦隧道进出口；⑧平面交叉和立体交叉点；⑨铁路道口；⑩城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。山区道路的“经济点”或“挖方点”等。3．试坡：根据地形起伏情况及控制点、“经济点”等，初拟纵坡线。试坡应以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”。要点为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。4．调整：按平纵配合要求及《标准》执行情况等进行检查调整。调整方法：有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。5．核对：根据调整后的坡度线，选择有控制意义的横断面，如高填深挖、挡土墙等，在纵断面图上读出填挖高度，进行“戴帽子”，检查是否有填挖过大、坡脚落空等问题。6．定坡：确定变坡点位置及变坡点高程或纵坡度。精度要求（1）变坡点桩号：一般要调整到10m的整桩号（2）坡度值：精确到小数点两位即0.00%（3）变坡点高程：精确到小数点三位，即0.000（4）中桩高程：精确到小数点两位，即0.007、设置竖曲线：确定竖曲线半径、计算竖曲线要素 2021/8/7 2021/8/7山岭、重丘区定线步骤盘点1、定导向线（1）确定路线方案:分析地形，找出各种可能的走法。（2）定匀坡线根据等高线间距h及选用的平均坡度i均，计算等高线间的平距：a=h/i均（3）定导向线连接各匀坡线点，分析匀坡线，利用地形、避让地物或不良地质情况，找出应穿或应避让的中间控制点。而后分段调整纵坡试定匀坡线，定导向线。2、修正导向线（1）平面试线（2）设计理想纵坡（3）一次修正导向线（目的是用纵断面修正平面，避免大填大挖）（4）二次修正导向线（目的是用横断面最佳位置修正平面，保证路线稳定）3、定线（1）标定线位的方法：（1）直线型定线方法（2）曲线型定线方法（2）插设曲线，推算里程（3）平面图绘制4、设计纵断面按第三章纵断面设计要求完成 2021/8/7二、纸上定线操作方法（一）直线型定线法1、穿直线、定交点（1）穿线交点：在修正导向线点之间找出应过、应避的点位，按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，穿出一系列直线，然后延长直线交出交点，初定路线导线。（2）交点坐标确定1）直接采集法在绘有网格的地形图上直接读取各交点坐标。适用于交点前后直线方向和位置限制不严的情况。2）定前后直线间接推算法在相邻两条边各取2个点坐标，再用相邻直线相交的解析法计算交点坐标。 2021/8/7设交点前直线上两点：（x1，y1）和（x2，y2），交点后直线上两点：（x3，y3）和（x4，y4），则交点坐标（x，y）为： 2021/8/72、曲线设置1）单交点曲线（1）已知切线长T反算半径R测出路线转角α和控制切线长T，定出缓和曲线长LS，求圆曲线半径R。解方程可得圆曲线半径R。如需高精度，可取△R、q的更精确值，用牛顿求根法解高次方程求R。 2021/8/7算例1、如图所示，为一段四级路的相邻俩个交点，交点一半径值为200米，要求夹直线长不小于25M，确定R2。133.7830°30′00″20°30′01″JD2JD1解：推算里程：要素计算略，里程推算同基本形曲线。 2021/8/7例2、如图所示，为一段路的相邻俩个交点，R1=200m，缓和曲线长按25m考虑，布置成“S”型曲线，确定R2。134.0m30°30′00″20°30′01″JD2JD1 2021/8/7解：关系式如下： 2021/8/7有：化简得：令：有：因为：令： 2021/8/7由卡尔丹公式有：推算桩号：的里程计算为：里程的推算同基本型曲线的推算。 2021/8/7（2）已知外距E反算半径R解上式方程可得圆曲线半径R 2021/8/71、已知路基宽9M，路基外设置边沟，顶宽1.5M，JD2距离房角12.33M，在不能拆房的条件下，不设缓和曲线圆曲线半径应选择多大？2、已知路基宽9M，路基外设置边沟，顶宽1.5M，JD2距离房角12.33M，在不能拆房的条件下，缓和曲线长50M，圆曲线半径应选择多大？20°30′28″12.33外矩控制确定圆曲线半径布置如图6-1所示。 2021/8/7解答：1、确定半径：（1）不设缓和曲线：（2）设缓和曲线： 2021/8/7推算桩号：1、代入a、b、c，则：2、 2021/8/72）双交点曲线双交点曲线实际上是虚交点曲线的特例。双交点适用于转角较大、交点过远或交点处难以安置仪器(如河中、建筑物或陡坡上)的情况，直接定线常采用这种曲线。而纸上定线一般采用较少，只有当设置回头曲线或因交点过远和难以安置仪器而使实地放线困难时方采用。当然，虚交点曲线也具有这种作用，但从控制线位和推算合适半径考虑，采用双交点曲线反算半径更准确一些。如右图所示，已知基线AB、转角αA、αB，缓和曲线LS，求半径R。 2021/8/7 2021/8/76°40′10″28.834°20′00″JD3BJD3A例题1：如图1所示，不设缓和曲线，确定圆曲线半径。解：推算半径推算里程： 2021/8/7例题2：如图所示，缓和曲线长35m，确定圆曲线半径。4°20′05″JD6B6°40′10"28.85JD6A确定半径： 2021/8/7推算桩号：按两个圆计算则： 2021/8/73）复曲线复曲线有两圆曲线间直接衔接和用缓和曲线段衔接两种情况，其中后者计算复杂，道路路线中使用不多。下面以直接衔接为例介绍曲线设置方法。（1）两圆曲线半径相衔接，公切点不在基线上如图6.5，曲线两端分别设有缓和曲线上LSl和LS2，为使两圆曲线R1和R2在公切点(GQ)直接衔接，两缓和曲线的内移值必须相等，即p1=p2=p。若R10，路线为右偏；如果αi<0，路线为左偏。 2021/8/72）直线上中桩坐标计算：设交点坐标为JD（XJ，YJ），交点相邻直线的方位角分别为A1和A2。HZ（或YZ）点坐标：则ZH（或ZY）点坐标： 2021/8/7直线上加桩里程为L，则前直线上任意点坐标为（LHZ）： 2021/8/73）单曲线内中桩坐标计算（1）不设缓和曲线的单曲线 2021/8/7曲线起终点的坐标可按直线上点的坐标计算方法进行，设其分别为ZY（XZY，YZY）、YZ（XYZ，YYZ），则圆曲线上任一点的坐标为：式中：l——圆曲线内任意点至ZY点的曲线长；R——圆曲线半径；ξ——转角符号，右转为“+”，左转为“-”。 2021/8/7上半支下半支（2）设缓和曲线的单曲线（缓和曲线）： 2021/8/72）设缓和曲线的单曲线缓和曲线上任意点的切线横距：（1）第一缓和曲线（ZH～HY）上任意点的坐标：式中：l——第一缓和曲线内任意点至ZH点的曲线长；ξ——转角符号，右转为“+”，左转为“-”，下同。 2021/8/7（2）第二缓和曲线（HZ～YH）内任意点的坐标：式中：l——第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。 2021/8/7上半支：下半支：2）设缓和曲线的单曲线（圆曲线）： 2021/8/7（3）圆曲线内任意点坐标①由HY～YH时l——圆曲线内任意点至HY点的曲线长 2021/8/7（3）圆曲线内任意点坐标②由YH～HY时l——圆曲线内任意点至YH点的曲线长 2021/8/7（二）曲线型定线方法曲线型定线方法是根据导向线和地形条件及相应技术指标，先试定出合适的圆曲线单元，然后将这些圆曲线用适当的直线和缓和曲线连接的定线方法。即与传统的先定直线后定曲线相反的以曲线为主的定线法。1、定线步骤(1)徒手画出线形顺适、平缓并与地形相适应的路线概略位置。(2)选用直尺和不同半径的圆曲线弯尺拟合徒手画线，把该画线分解成规则的数学单元一圆弧和直线。(3)在每一被分解后的圆弧或直线上各采集两个点的坐标，从而将直线和圆固定下来。通过试定或试算，用合适的缓和曲线将固定的线形单元顺滑地连接，形成一条以曲线为主的连续面线形。 2021/8/72、确定回旋线参数回旋线参数A的确定常用方法有：1）回旋曲线尺法回旋线尺法是用不同的A值制作回旋线长度与曲率半径对应关系尺，用其来确定缓和曲线的方法。 2021/8/7回旋线尺法确定缓和曲线参数 2021/8/7式中：D——基本型曲线时的内移值，S型、卵型曲线时为圆弧之间距离；R——基本型为单圆曲线半径，S型、卵型为换算半径。卵型曲线：S型、卵型曲线，回旋线参数A可用下式计算：2）近似计算法S型曲线： 2021/8/7 2021/8/73）解析计算法：要求设计缓和曲线LS连接圆曲线并与直线D1~D2相切。（1）直线与圆曲线连接已知直线上两点D1（xD1，yD1）和D2（xD2，yD2），圆曲线上两点C1（xC1，yC1）和C2（xC2，yC2），圆曲线半径为R。 2021/8/7C1、C2两点之间距离：圆心坐标为：①圆心坐标M（xm，ym）C1M方位角 2021/8/7直线D1D2斜率：②直线到圆曲线的距离D 2021/8/7回旋线参数A及长度Ls圆曲线与直线之间的距离D即曲线内移值p，即p=D。若按回旋线参数A2=RLS设计，则 2021/8/7GQq2q1p1p2（2）两反向曲线连接（S型）两曲线间距D： 2021/8/7用牛顿求根法可解出A1，A2建立方程： 2021/8/7（3）两同向曲线连接（卵型）两圆心间距：q2-q1R1+△R1-R2-△R2建立方程：用牛顿求根法可解出A。 2021/8/7二、实地放线实地放线是将纸上定线和纸上移线定好的路线敷设到地面上，供详细测量和施工之用的作业过程。实地放线的方法主要有：穿线交点法、直接定交点法、坐标法等，可根据路线复杂程度、精度要求、测设仪器设备及地形难易等具体条件选用。（一）穿线交点法穿线交点法是根据平面图上路线与施测地形时敷设的控制导线（以下简称导线）的关系，把纸上路线的每条边逐一而独立地放到实地上去，延伸这些直线支出交点，构成路线导线。穿线交点法又可分为：支距法和解析法。 2021/8/71、支距法适用于：地形不太复杂、路线离开导线不太远的路段。（1）量支距在图上量得纸上路线与控制导线的支距，如图中导1-A、导2-B等。 2021/8/7（2）放支距在现场找出各相应的控制导线点，根据量得的支距用皮尺和方向架定出个点，如图中A、B、C等点，插上旗子。（3）穿线交点由于量距与放线的误差，放出的各点不一定恰好在一条直线上，必须穿直，两相邻直线的交叉点即为路线交点。 2021/8/72、解析法适用于：地形复杂和直线较长，路线位置需要准确控制时。解析法是利用坐标计算纸上路线与控制导线之间的关系进行放线。（1）计算夹角从图上量得路线交点JDA、JDB的坐标，则JDA–JDB的象限角为： 2021/8/7导1～导2的象限角β为已知，则JDA～JDB与到1～导2的夹角为：（2）计算距离JDA～JDB与到1～导2的交点M的坐标（XM，YM）可有下式求得：导2至M的距离： 2021/8/7（3）放线①置经纬仪于导1，后视导2，丈量距离l的M点。②移经纬仪于M，后视导2，转γ角定JDA～JDB方向③延长直线，用骑马桩交点法定出JDA，钉上小钉。（二）拨角法拨角放线：根据纸上路线在平面图上的位置与导线的关系，用坐标计算每一条线的距离、方向、转向角和各控制柱的里程，放线时就按照这些资料直接拨角量距。 2021/8/7 2021/8/7（三）直接定交点法在地形平坦，视线开阔，路线受限不十分严，路线位置能根据地面目标明显决定的地区；可依纸上路线和地貌地物的关系，现场直接将交点定出。 2021/8/71.采用统一的坐标系统对路线导线进行坐标计算（计算导线点坐标）。2.实测地形图，进行纸上定线后，计算路线中线上各桩号的坐标（逐桩坐标）。3.按路线逐桩坐标表进行实地放线。4.采用极坐标法进行坐标放线。（即拨角测距法，至少需要两个导线点，采用全站仪）。（四）坐标法DDiDDi-1JDndPθ 2021/8/7第二节直接定线一、直接定线的工作步骤1、分段安排路线在选线布局定下的主要控制点之间,沿拟定方向用试坡方法,逐段粗略定出沿线应穿或应避的一系列中间控制点,使路线方案更加明确. 2021/8/72、放坡，定导向线放坡就是利用手水准仪在现场定出坡度点的作业过程，目的是解决控制点间纵坡合理安排问题，实质上是现场设计纵坡。图6-13方坡定线示意图图6-12手水准 按垭口挖深定AB点，从上向下放坡；其好处在于视野宽，便于选择有利地形通过，而且放到山脚，路线的活动余地较大。 2021/8/73、修正导向线修正导向线－－根据上述坡度线，结合地面横坡考虑路基稳定和工程经济确定出的合适的中线位置。A.地面横坡≤1∶5：中线在坡度点下方，对路基稳定和工程经济影响不大；B.地面横坡=1∶5－1∶2：中线与坡度点重合；C.地面横坡≥1∶2时：中线宜在坡度点上方，以形成全挖的台口式断面为好。 4、穿线交点修正导向线是具有合理纵坡、横断面上位置最佳的一条折线，穿线工作就是根据修正导向线确定平面直线的位置与长度，定出路线导线并考虑平纵组合问题。5、插设曲线在穿线交点确定的路线转折处确定合适的圆曲线半径和缓和曲线长度。6、纵断面设计 2021/8/7二、曲线插设方法——现场确定圆曲线半径R的方法与纸上定线相同。1．单交点外距控制：横断面方向受限；切线长控制：交点间距受限；曲线长控制：小偏角；图单交点曲线插线法 2021/8/7①切基线法：2．虚交点②离、割基线法：按切基线法推定离——增大半径R，根据E值确定。割——减小半径R，根据E值确定。 2021/8/7③曲线起终点法： 2021/8/7大头回头曲线布设：主曲线两条辅助曲线半径确定同虚交点法。3．回头曲线6-20 2021/8/7回头曲线回头曲线横断面检查。6-21 2021/8/7三、直接定线的局部移线接定线因地形复杂、定线人员视野受到限制和可能产生错觉，难免出现个别路段线位不当，利用地形图进行路线的局部移线是有效的办法，直接定线的局部移线也称为纸上移线。（一）移线条件1．路线平面技术标准前后不协调，需要调整交点位置和改变半径，或室内纵断面定坡后发现局部地段工程量过大时。2．路线位置过于靠山使挖方过大，或过于靠外使挡土墙较高时。3．增加工程量不大，但能显著提高平、纵线形标准时。 2021/8/7图6-21纸上移线图 2021/8/7（二）方法步骤1．绘制移线地段的大比例尺(一般用1：200—1：500)路线图，标注导线交点和平曲线各桩桩位，如图7-20中实线所示。2．依据移线目的，在纵断面图上试定出合理纵坡，读取各桩填挖值。3．根据各桩的填挖值，用路基模板在横断面图上找出最经济或控制性的路基中线位置，量出偏离原中线的距离即移距，分别用不同符号点在路线图上。参照这些点，在保证重点照顾多数的原则下，经多次反复试定修改，直到定出满足移线要求、线形合理的移改导线，如图中虚线所示。4．用正切法量算各交点转角，移线与原线角度要闭合，否则应进行调整，先应调整短边和角度值小的转角。拟定半径，计算曲线元素并绘出平曲线。5．量原线各相邻桩横断方向线切割移线的实际长度，推算移线上的桩号，量原线各桩移距，与新老桩号一并记入移距表，算出断链长度，记于接线桩号处。6．按各桩移距，在横断面图上读取新老桩比高，据此用虚线在原纵断面图上点绘出移线的地面线和平面线，重新设计纵坡和数曲线。 2021/8/7四、直接定线于纸上定线的比较（一）纸上定线的特点1、优点：精度高、准确性好。2、缺点：需要较长的周期，并且需要精度较高的大比例尺地形图。（二）直接定线1、优点：速度快、效率高。2、缺点：定线精度差。（三）直接定线的两个根本弱点1、研究地形的不彻底性（地形、地物不熟，视野受限等）；2、平纵配合问题难以彻底解决。