线路施工测量毕业设计.doc

石家庄铁路职业技术学院毕 业 设 计 线路施工测量系 部: 测绘工程系 专业名称: 工程测量专业 指导教师: 指导教师: 姓 名: 学 号: 二0一三 年 六 月毕 业 设 计 （论文）评 定 表姓名宋园京学号201008016054存档号1381013054系别测绘工程系专业工程测量技术班 级81013毕业论文（设计题目）线路施工测量指导教师评语：签名： 年 月 日答辩委员会意见：签名： 年 月 日 备注：石家庄铁路职业技术学院毕业设计（论文）任务书学 生姓 名宋园京学 号201008016054班级81013指导教师姓 名陈敬周职 称讲师系部测绘工程系陈冉丽讲师毕业设计（论文）题目线路施工测量毕业设计（论文）要求：1.毕业设计题目来源明确，设计内容切合实际；2.毕业设计要求条理清楚，观念明确；3.毕业设计严禁抄袭，引用文献必须注明来源；4.毕业设计排版必须标准格式；5.毕业设计必须按计划时间完成，打印。完成期限和主要措施：2013.4.214.30 论文选题，拟定设计（论文）计划2013.5.015.15 整理资料，收集文献，编写提纲2013.5.165.23 准备初稿，排版2013.5.246.02 撰写论文，定稿2013.6.036.10 打印、投交论文为答辩作准备主要参考文献：1. 李孟山,工程测量.西安：西安地图出版社，2004:1421612. 李孟山,张文彦,工程测量概论.西安：西安地图出版社，20043.工程测量实用程序说明。指导教师签名： 年 月 日诚 信 承 诺本人慎重承诺和声明：我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，在本人的毕业论文中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果，未篡改研究数据，如有违规行为发生，我愿承担一切责任，接受学校的处理。承诺人： 2013年 5月 20日摘 要工测量是工程师的眼睛，贯穿于整个工程建设的始终。从控制、路线、路基施工、桥涵等线路中线的放样、桥梁的施工，测量都起到了举足轻重的作用。本设计主要讲述了圆曲线、缓和曲线的测设，对缓和曲线的切线角、主店元素的计算进行了详细介绍。其中还讲述了坐标转换的应用，并且对逐桩坐标计算的步骤也做了详细的说明。介绍了圆曲线主点测设及详细测设。由于个人能力有限，本设计难免有不足之处，希望老师多提宝贵意见和建议。关键词：圆曲线 ;缓和曲线;坐标转换;逐桩坐标 目 录第一章 圆曲线主点测设11.1内容摘要11.2圆曲线主点测设11.3主点里程的计算11.4主点的测设21.5圆曲线的详细测设3第二章 缓和曲线的测设62.1缓和曲线的切线角公式62.2缓和曲线主点元素的计算及测设72.3圆曲线加缓和曲线的详细测设9第三章 坐标转换的应用11第四章 逐桩坐标计算步骤144.1已知条件144.2逐桩坐标计算步骤144.3转轴法计算中线点位坐标19参考文献25致 谢26第一章 圆曲线主点测设1.1内容摘要圆曲线是具有一定曲率半径的圆弧线，其测设一般分两步进行。先测设对圆曲线起控制作用的主点桩，即圆曲线的起点（ZY）、中点（QZ）和终点（YZ）；然后在主点桩之间进行加密，按规定桩距测设圆曲线的其它各点，称之为圆曲线的详细测设。1.2圆曲线主点测设设交点JD的转角为，圆曲线半径为R，则圆曲线的测设元素可按下列公式计算：图1-1 1.3主点里程的计算交点JD的里程是由中线丈量中得到，根据交点的里程和圆曲线测设元素，即可推算圆曲线上各主点的里程并加以校核。直圆点（ZY）里程=JD里程-T 曲中点（QZ）里程=ZY里程+L/2 圆直点（YZ）里程=QZ里程+L/2为了避免计算错误，可用下列公式检验：YZ里程=JD里程+T-D （注意：圆曲线终点里程YZ应为圆曲线起点里程ZY加上圆曲线长L，而不是交点里程加切线长T，即YZ里程JD里程+T。因为在路线转折处道路中线的实际位置应为曲线位置，而非切线位置。）【算例】已知JD6的桩号为K5+178.64，偏角为=39º27´（右偏），设计圆曲线半径为R=120m，求各测设元素及主点编号。图1-1 JD6桩号 K5+178.64-T 43.03ZY桩号 K5+135.61+L/2 41.31QZ桩号 K5+176.92+L/2 41.31YZ桩号 K5+218.23检核计算: YZ桩号=JD桩号+T-D YZ桩号=K5+178.64+43.03-3.44=K5+218.231.4主点的测设测设曲线的起点（ZY）与终点（YZ）将经纬仪安置于交点JD桩上，分别以路线方向定向，自JD点起分别向后、向前沿切线方向量出切线长T，即得曲线的起点和终点。测设曲线的中点（QZ）后视曲线的终点，测设角度得分角线方向，沿此方向从交点JD桩开始，量取外矢距E,即得曲线的中点QZ。图1-2 1.5圆曲线的详细测设1.圆曲线测设的基本要求应按曲线上中桩桩距的规定进行加桩，即进行圆曲线的详细测设。中线测量中一般均采用整桩号法。（1）整桩号法：将曲线上靠近曲线起点的第一个桩凑成为l0倍数的整桩号，然后按桩距l0连续向曲线终点设桩。这样设置的桩均为整桩号。（2）整桩距法：从曲线起点和终点开始，分别以桩距l0连续向曲线中点设桩，或从曲线的起点，按桩距l0设桩至终点。（3）对中桩量距精度及桩位限差应符合规定；曲线测量闭合差也应符合规定2.圆曲线详细测设的方法在一般情况下，当地形条件较好、曲线长度不超过40米时，只要测设出曲线的三个主点即能满足工程施工的要求。但当地形变化复杂、曲线较长或半径较小时，就要在曲线上每隔一定的距离测设一个加桩，以便把曲线的形状和位置详细地表示出来，这个过程称为曲线的细部测设。公路中线测量中加桩一般采用整桩号法，即将曲线上靠近曲线起点（ZY）的第一个桩的桩号凑成整数桩号，然后按整桩距l0向曲线的终点（YZ）连续设桩。由于地形条件、精度要求和使用仪器的不同，细部点的测设主要有以下几种方法。（1）切线支距法建立直角坐标：以圆曲线的起点ZY或终点YZ为坐标原点，以切线为x轴，过原点的半径方向为y轴。曲线上各点坐标x、y计算：设Pi为曲线上欲测设的点位，该点至ZY点或YZ点的弧长为li，i为li所对的圆心角，R为圆曲线半径，则Pi的坐标：图1-4 图1-3 ；（）【算例】已知JD的桩号为K8+745.72，偏角为=53º25´20"（右偏），设计圆曲线半径为R=50m，取整桩距为10m。根据公式计算或查“圆曲线函数表”可知主点测设元素为：T=25.16m，L=46.62m，E=5.97m，D=3.70m。主点名称 桩 号 各桩至ZY或YZ的曲线长XY各点间弦长ZYK8+720.560.00 0000.009.437309.449.380.899.9874019.4418.953.733.87QZK8+743.8723.3122.475.346.1375017.1816.842.929.987607.187.160.517.17YZK8+767.180.00 00注意：我们通常将圆曲线以QZ为中点分两部分计算，两次计算附和到QZ一次可以检验我们计算的正误！测设步骤：测设时，将圆曲线以曲中点（QZ）为界分成两部分进行。a.根据曲线加桩的详细计算资料，用钢尺从ZY点（或YZ点）向JD方向量取x1、x2等横距，得垂足N1、N2等点，用测钎作标记。b.在各垂足点N1、N2等处，依次用方向架（或经纬仪）定出ZY点（或YZ点）切线的垂线，分别沿垂线方向量取y1、y2等纵距，即得曲线上各加桩点Pi。c.检验方法：用上述方法测定各桩后，丈量各桩之间的弦长进行校核。如不符或超过容许范围，应查明原因，予以纠正。此法适合于地势比较平坦开阔的地区。使用的仪器工具简单，而且它所测定的各点位是相互独立的，测量误差不会积累，是一种较精密的方法。测设时要注意垂线y不宜过长，垂线愈长，测设垂线的误差就愈大。第二章 缓和曲线的测设为了行车更安全、舒适，常要求在曲线和直线之间设置一段半径由无穷大逐渐变化到圆曲线半径的曲线，这种曲线我们称之为缓和曲线。国内外目前基本采用回旋曲线的一部分作为缓和曲线。对于某一缓和曲线我们已知的数据有1)路线的转角2)根据公路的等级和地形状况确定的圆曲线半径R；3)缓和曲线的长度，可根据公路的等级和地形情况依下表查得；4)曲线加桩的整桩间距和交点JD的里程。2.1缓和曲线的切线角公式缓和曲线上任意一点P的切线与曲线起点ZH的切线所组成的夹角为，称为缓和曲线的切线角。缓和曲线切线角实际上等于曲线起点ZH至曲线上任一点P之间的弧长所对圆心角。如下图所示。在P点取一微分弧dl，它所对应的圆心角为d，则：积分得：当l=lh时，缓和曲线全长所对的切线角称为缓和曲线角，以h表示。图2-1 以缓和曲线起点ZH为原点，以过该点的切线为x轴，垂直于切线的方向为y轴。则任一点P的坐标为:称为缓和曲线的参数方程当l=lh时，即得缓和曲线的终点坐标值：2.2缓和曲线主点元素的计算及测设圆曲线的内移和切线的增长在圆曲线和直线之间增设缓和曲线后，整个曲线发生了变化，为了保证缓和曲线和直线相切，圆曲线应均匀地向圆心方向内移一段距离p，称为圆曲线内移值。同时切线也应相应地增长q，称为切线的增长值。在公路建设中，一般采用圆心不动，圆曲线半径减少p值的方法，即使减小后的半径等于所选定的圆曲线半径，也 就是插入缓和曲线前的半径为R+p，插入缓和曲线后的圆曲线半径为R。增加的缓和曲线的一半弧长位于直线段内，另一半则位于圆曲线段内。圆曲线内移值p为： 图2-2切线的增长值q为：缓和曲线主点元素以及里程的推算缓和曲线主元素的计算：切线长：主曲线（圆曲线部分）长：曲线全长：外矢距：切曲差：缓和曲线主点里程的计算直缓点ZH里程：ZH里程=交点JD里程-切线长Th 缓圆点HY里程：HY里程=直缓点ZH里程+缓和曲线长h 曲中点QZ里程：QZ里程=缓圆点HY里程+主曲线长Ly/2 圆缓点YH里程：YH里程=曲中点QZ里程+主曲线长Ly/2缓直点HZ里程：HZ里程=圆缓点YH里程+缓和曲线长h 为了检查计算的正确性，可用可用下式计算HZ里程： HZ里程=JD里程+切线长Th-切曲差Dh 【算例】已知R=500m,l0=6Om,=28°3620，ZH点里程为33+424.67,求综合要素及主点的里程。1）综合要素计算，根据式上式，计算得：T=157.56mL=309.64mE0=16.31mq=2T-L=5.47m2）主点里程计算已知：ZH点里程为33+424.67，则有：（核）主点测设步骤（以例题说明）a.经纬仪安置在直缓点ZH上，瞄准JD方向，沿视线方向量取切线长Th=157.58米，即得直缓点JD。b.将仪器置于交点上，以ZH点为后视方向，拨角(180º-)/2，即分角线方向，沿此方向量取外矢距E0=16.31m米，即得曲中点QZ，桩号K33+579.49c.）再将经纬仪瞄准缓直点HZ方向，沿视线方向量取切线长T=157.56m米，即得缓直点HZ，桩号K33+734.31d.以ZH点为坐标原点，以ZH-JD为切线方向建立直角坐标系的x轴，垂直方向为y轴，用切线支距法量取Xh， Yh得缓圆点HY, 桩号为K33+484.67e.同理，以HZ点为坐标原点，以HZ-JD为切线方向建立直角坐标系的x轴，垂直方向为y轴，用切线支距法量取Xh，Yh得圆缓点YH, 桩号K33+674.31f.在测设出的各主点上钉木桩，并钉一小钉作为标心。2.3圆曲线加缓和曲线的详细测设(1)切线支距法测设圆曲线加缓和曲线切线支距法测设圆曲线加缓和曲线的实质是直角坐标法测设点位。1)计算公式在缓和曲线部分，用公式（10-7）计算测设点的坐标：图2-3在圆曲线部分，由图10-16知:式中li为曲线点i的曲线长。2)测设方法与切线支距法测设圆曲线的方法相同。支距法的优点是方法简单，误差不积累；缺点是不能发现中间点的测量错误。故适用于平坦地区，而不适用于山区。第三章 坐标转换的应用在公路施工测量中经常会遇到大桥位于直线段上，并且桥梁中心线与桥墩台中心线夹角为90º的情况。在施工放样的过程中，测量员经常需要花费大量的时间作重复计算，才能算出点位的坐标。如承台边线，墩台帽边缘线，支座线，梁板外边缘线，护栏线及护筒和模板检测等。尤其是在检测模板时，测量员需花费大量时间，用来计算和整理资料。通过简单的坐标转换，不需进行繁琐的计算直接通过点位的桩号和横向尺寸来确定该点的平面位置。这将很大程度上减轻了测量员的工作负担，提高了工作效率，起到事半功倍的效果。已知条件：在国家坐标系中ZH点、P点坐标分别为ZH（Xzh ,Yzh）P（XP ,YP） 图3-1 在施工独立坐标系中ZH（Xzh ,Yzh）,P（Xp ,Yp）图3-2 如何确定P点坐标图3-3 将上式代入下面公式，得到P点在施工独立坐标系中的坐标。图3-4 第四章 逐桩坐标计算步骤高等级公路、铁路的测设通常要用全站仪测设中线，利用全站仪测设中线就必须知道线路中线的点位坐标。下面就有关计算原理进行说明4.1已知条件设计文件所给已知条件：交点坐标及里程、曲线半径、缓和曲线长、转向角地面上的已知条件：导线点坐标及高程、导线控制点的实地位置。4.2逐桩坐标计算步骤（一）由转向角、半径、缓和曲线长利用公式 计算曲线要素（二）由交点里程、切线长T 和曲线长L计算曲线主点里程（三）ZH点和HZ点坐标计算如图图4-1 （1）ZH点坐标计算由的坐标反算的坐标方位角；计算ZH点坐标：（2）HZ点坐标计算由的坐标反算的坐标方位角；计算ZH点坐标（四）逐桩坐标计算方法对于线路逐桩坐标计算常用的方法主要有构造导线法和转轴计算法。1.构造导线法（1）计算点P在ZHHY上如图利用公式计算P点在ZHxy坐标系下的坐标图4-2 计算ZH到P点的间距d及与ZHJD间的夹角求ZHP的坐标方位角=曲线右偏时取“+”；曲线左偏时取“-”；求P点坐标(2) 计算点P在HYYH圆曲线上解法一：如图图4-3 利用公式计算P点在ZHxy坐标系下的坐标计算ZH到P点的间距d及与ZHJD间的夹角求ZHP的坐标方位角=曲线右偏时取“+”；曲线左偏时取“-”；求P点坐标解法二：由HY点推算P点坐标如图图4-4 求HY点切线方位角求HY到P点的间距d及弦切角求HY到P点的方位角求P点坐标（3）P点在YHHZ缓和曲线上如图 图4-5 求P点在坐标系下的坐标计算HZ到P点的间距d及与HZJD间的夹角求HZP的坐标方位角=曲线右偏时取“-”；曲线左偏时取“+”；求P点坐标4.3转轴法计算中线点位坐标（1）计算点P在ZHHY缓和曲线上如图图4-6 计算P点在ZHxy坐标系下的坐标计算P点在线路坐标下坐标曲线右偏时K=1；曲线左偏时K=-1。（2）P点在HYYH圆曲线上利用公式计算P点在ZHxy坐标系下的坐标计算P点在线路坐标下坐标曲线右偏时K=1；曲线左偏时K=-1。（3）P点在YHHZ缓和曲线上如图图4-7 求P点在坐标系下的坐标计算P点在线路坐标下坐标曲线右偏时K=-1；曲线左偏时K=1。例：某高速公路线路设计数据如下：直线、曲线及转角表交点号交点桩号交点坐标偏角º 曲线要素数值（米）方位角º RloTLX坐标Y坐标5K21+137.0311387.9043359.65438 47 01(左偏)28003201146.1052215.32571 26 356K23+596.5092195.0965764.14526 08 51（右偏）48005501390.2562740.52797 35 267K25+698.2381912.1937887.09215 33 36（左偏）55000751.4561493.663求主点里程？求K22+220、K22+800、K24+900点坐标解：求主点里程ZH点里程=里程T=23596.509-1390.256=K22+206.253HY点里程=ZH点里程+=22206.253+550=K22+756.253YH点里程= ZH点里程+L-=22206.253+2740.527-550=K24+396.780HZ点里程= ZH点里程+L=22206.253+2740.527=K24+946.780 2、求ZH点、HZ点坐标（1）求ZH点点坐标（2）求、HZ点坐标（3）求K22+220点坐标求K22+220点在ZH-xy坐标系下坐标计算K22+220点在线路坐标下坐标，K=1+13.747cos+0.00016sin=1756.818计算K22+800点坐标计算K22+800点在ZHxy坐标系下的坐标计算K22+800点在线路坐标下坐标K=1 则+13.747cos+0.00016sin=1756.818=计算K24+900点坐标K24+900点在缓和曲线上求K24+900点在坐标系下的坐标计算24+900点在线路坐标下坐标K=-1 则=2017.626=7142.219参考文献1. 李孟山,工程测量.西安：西安地图出版社，2004:1421612. 李孟山,张文彦,工程测量概论.西安：西安地图出版社，20043.工程测量实用程序说明。致 谢经过半月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师陈敬周老师。陈老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从外出实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的设计较为复杂烦琐，但是李老师仍然细心地纠正图纸中的错误。除了敬佩陈老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下测量专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。最后感谢学院大学三年来对我的细心栽培。祝母校明天更辉煌。