道路勘测第七章定线课件.ppt

第七章 定线,1.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，确定并通常实地定出道路中线的确切位置的过程。,2.定线方法：纸上定线和直接定线（1）纸上定线：适用于技术标准高或地形、地物复杂的路线。定线过程是先在大比例尺地形图上室内定线，然后把纸上路线敷设到地面上。（2）直接定线：适用于标准较低或地形、地物简单的路线。是在现场直接定出路线中线的过程。,第一节 纸上定线,一、纸上定线的工作步骤纸上定线：在大比例尺（一般以1：10001：2000为宜）地形图上确定道路中线的位置的过程。（一）平原、微丘区定钱步骤 1定导向点 在选线布局确定的控制点之间，根据路线布设要点，通过分析比较可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，建立一些中间导向点。,2试定路线导线参照导向点，试穿出一系列直线、交汇出交点，作为初定的路线导线。3初定平曲线读取交点坐标计算或直接量测转角和交点间距，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素。4定线检查技术指标是否满足标准要求；平曲线线位是否合适。不满足则调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。,（二）山岭、重丘区定线步骤,1.定导向线（1）分析地形，找出各种可能的走法。,B,（2）求平距a，定坡度线。,（3）确定中间控制点，分段调整纵坡，定导向线。,（4）平面试线：穿直线：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，穿线交点，初定路线导线（初定出交点）。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。,2.修正导向线（1）点绘纵断面草图。根据平面试线确定的道路平面位置，按地形变化特征点量出或读取桩号及地面标高，点绘纵断面的地面线，参考地面线和前面分段安排的纵坡设计的理想纵坡，量出或读取各桩的概略设计标高。,（2）定修正导向线。目的是用纵断面修正平面，避免纵向大填大挖。根据纵断面设计的填挖情况，对纵断面地面高程进行修正（挖方过大，降低地面高程；填方大，升高地面高程）。这样，通过对平面上的部分对应路段进行平面线位调整，便得到一条具有理想纵坡、中线上不填不挖得折线，称为修正导向线。,（3）定二次修正导向线。目的是用横断面最佳位置修正平面，避免横向填挖过大。对修正导向线各点绘制横断面图，用路基模板逐点找出最经济或起控制作用的最佳中线位置及其可移动范围，如图7-3中的、。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（小比例尺地形图上显示不出最佳位置时可不做）。,3.定线定线必须按照二次修正导向线上各特征点的性质和可活动范围，经过反复试线才能定出满足标准、平纵线形都较合理的中线，最终定出交点位置（一般由交点坐标控制）。纸上定线的具体操作一般有直线型定线方法和曲线型定线方法,二、直线型定线方法,直线型定线方法是根据控制点或导向线和相应的技术指标，试穿出一系列与地形相适应的直线作为基本线形单元，然后在两直线转折处用曲线予以连接的定线方法。一般适用于平原、微丘地形。（一）路线标定为标定路线需根据选定的圆曲线半径及缓和曲线计算平曲线要素、曲线主点桩等。若需要计算逐桩坐标时，则应采集各交点的坐标。通常交点坐标的采集方法有两种：,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交点坐标在相邻两条边各取2个点坐标，再用相邻直线相交的解析法计算交点坐标。适用于交点前后直线方向和位置限制较严的情况。,已知交点前直线上两点：（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：,（二）曲线设置,根据定出的直线和交点确定圆曲线半径和缓和曲线长。一般经过试算和反算的办法确定。1.单交点法（1）根据切线长T反算半径R测算转角和控制切线长T，根据缓和曲线的要求试定Ls计算半径R。,（2）已知外距E反算半径R根据转角、控制外距E和试定的Ls计算半径R,2.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。已知基线长AB，转交A和B，试定的LS，计算半径R,（1）虚交点计算公式（2）双交点计算公式：,3.复曲线（两圆曲线直接衔接）如图，曲线两端缓和曲线Ls1和Ls2，为使两圆曲线在公切点GQ直接衔接，则内移值p1=p2=p，则,若R1R2，一般应先选定Ls2和R2，则按下式计算R1和Ls1,4.回头曲线回头曲线的圆曲线半径R和缓和曲线Ls一般为已知，可参照双交点设置回头曲线。则基线长AB为,求得AB后，平行移动T1或T2或二者同时移动保持A和B不变，使JD1A和JD1B间的距离等于AB，则回头曲线位置确定。,（三）坐标计算,1.路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算 设起点坐标为JD0（X0，Y0），第i个交点坐标为（Xi，Yi），i=1，2，n，则坐标增量：交点间距：象限角：,计算方位角A：转角如果i0，路线为右偏；如果i0，路线为左偏。,2.直线上中桩坐标计算 如图7-6，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，则ZH（或ZY）点坐标：HZ（或YZ）点坐标：,设直线上加桩里程为L，ZH、HZ表示曲线起、终点里程，则前直线上任一点坐标（LZH）：后直线上任一点坐标（LHZ）：,3.单曲线内中桩坐标计算1）不设缓和曲线的单曲线圆曲线起、终点坐标分别为ZY（Xzy，Yzy）、YZ（Xyz，Yyz）则圆曲线上坐标为：,2）设缓和曲线的单曲线缓和曲线上任一点的切线横距（1）第一缓和曲线（ZHHY）任一点坐标,（2）圆曲线内任一点坐标由HYYH时由YHHY时,（3）第二缓和曲线（HZYH）内任一点坐标,单曲线内中桩坐标公式推导,带缓和曲线计算图示,不带缓和曲线计算图示,不设缓和曲线的单曲线,设ZY（XZY,YZY），圆曲线上任一点Q（X,Y），弦切角为该弦方位角为该弦长为式中：公路转向系数，右偏=1，左偏=-1。,则：,设缓和曲线的单曲线,1.以第一缓和曲线（ZHHY）任意点坐标计算缓和曲线上任一点P的弦偏角为该点的切线方向与JD方向的交角为因此：,该点的切线横距为则该弦线长为该弦线方位角为式中：公路转向系数，右偏=1，左偏=-1。,则缓和曲线上任一点P的坐标为,2.圆曲线内任意点Q的坐标（1）由HYYH时弦长方位角为则该点坐标为,（2）由YHHY时弦长方位角为则该点坐标为,3.第二缓和曲线（HZYH）内任意点坐标缓和曲线上任一点P的弦偏角为该点的切线方向与JD方向的交角为因此：,则该弦线长为该弦线方位角为则缓和曲线上任一点P的坐标为,4.复曲线坐标计算（卵形曲线）复曲线中间有设缓和曲线和不设缓和曲线两种情况，设缓和曲线时即构成卵形曲线。它是指两个同向圆曲线由一段缓和曲线连接起来构成的复曲线。,设计方法：切线长度控制曲线半径法（直线型定线）由圆曲线位置控制设计法（曲线型定线）由切线长度控制设计时，可按两同向曲线不设缓和曲线在公切点处直接相接的思想进行设计（公切线即为两交点的连线）。两曲线应满足,1）复曲线中间缓和曲线LF上任一点坐标 复曲线中间有缓和曲线，该缓和曲线仍然采用回旋线，但它的曲率不是从零开始，而是截取曲率为1/R11/R2的一段作为缓和曲线。如图，缓和曲线AB的长度为LF，A、B点的曲率半径分别为R1、R2，M为缓和曲线AB上曲率为零的点，AB段内任意点的坐标从M点推算。,回旋线参数：必须检查参数A是否在规定范围R2/2AR2。中间缓和曲线段长度LF：中间缓和曲线段内移值PF：,卵型曲线要素及主点里程桩号计算切线长度：圆曲线长度：曲线总长度LH：主点里程桩号计算：（由JD1桩号起算）,（1）当R1R2时：回旋线起点M位于YH1后方。YH1切线方位角：由YH1坐标推算M坐标：YH1的坐标由（7-14）计算得到M点切线方位角：,M点坐标：式中：x,y中间缓和曲线R1处切线支距值；中间缓和曲线R1处弦角，l1 曲率半径为R1处的缓和曲线长度，,（2）当R1R2时：回旋线起点M位于HY2点前方。由YH1坐标推算M坐标：M点切线方位角：,M点坐标：式中：l2曲率半径为R1处的缓和曲线长度，,（3）LF内任意点坐标计算出M点的坐标及切线方位角后，当R1R2时，用式（7-13）计算LF上任意点坐标；当R1R2时，用式（7-16）计算。式中的l应为中间缓和曲线上计算点至M点的曲线长，相应换成。2）复曲线内LF段以外任意点坐标按公式（7-12）（7-16）计算。,三、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。当相邻圆曲线之间相距较远时，可插设适当的直线段。,（一）定线步骤,（1）参照导向线或控制点，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）用直尺和不同半径的圆曲线弯尺拟合徒手线位，形成一条由圆弧和直线组成的具有错位的间断线形。（3）在圆弧和直线上各采集两点坐标固定位置。通过试定或试算，用合适的缓和曲线将它们顺滑连接，形成一条以曲线为主的连续面线形。,（二）确定回旋线参数,确定回旋线参数A值是采用曲线型定线法的关键。确定A值有回旋曲线尺法、回旋曲线表法、近似计算法、解析法。1.回旋曲线尺法,2.近似计算法回旋线参数A的近似计算公式为：,S形曲线换算半径卵形曲线换算半径 计算出A值后，检查是否满足AAmin或R/3AR的要求；不满足时可调整圆弧位置，重新计算A值，直到满意为止。S形曲线是由两条回旋线构成的，为了计算简便宜采用等参数A的回旋线；对于两个不等参数的s形曲线计算比较复杂，一般很少使用,3.解析计算法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。要求设计缓和曲线LS连接圆曲线并与直线D1D2相切。,（1）圆心坐标M（xm，ym）C1C2两点之间距离：,（2）圆心到直线的距离D 直线D1D2斜率：,（3）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。或者：由回旋线的几何关系得：可采用牛顿求根法解出LS,并计算参数A,2）两反向曲线连接（S型）两曲线间距D：,建立方程：用牛顿求根法可解出A1，A2,或者：,3）两同向曲线连接（卵型）建立方程：用牛顿求根 法可解出A。,1）单曲线计算方法：,由两段缓和曲线把圆曲线与两条直线连接起来。,（三）坐标计算,（1）曲线主点坐标计算：ZH、HZ点到圆心M的方位角：,ZH、HZ点坐标：,圆心M到HY、YH的方位角：,HY、YH的坐标：,（2）曲线主点里程桩号计算：,平曲线长度,设前直线上点（x1,y1）的里程桩号为Lcz，,HY=ZH+Ls1，HZ=ZH+L，YH=HZ-Ls2,（2）曲线主点里程桩号计算：,平曲线长度,设前直线上点（x1,y1）的里程桩号为Lcz，,HY=ZH+Ls1，HZ=ZH+L，YH=HZ-Ls2,（3）曲线上任意点坐标计算：（方法同前）,习题：,两直线上分别有两个点的坐标为：D1(10203.65，,20328.62)、D2(10526.08,20665.11)和D3(10837.56,20733.76)、D4(11324.71,20692.14)。拟设计一个半径为265m的圆曲线与其连接，圆心坐标为（10803.16,20472.29）。其中D1点桩号为K23+125.62。要求计算确定两段缓和曲线长度并计算曲线主点里程桩号。,2）S型曲线计算方法,已知两圆心坐标为M1(xm1，ym1)，M2(xm2，ym2)，半径R1，R2（反向），计算确定缓和曲线长度Ls1、Ls2。,(1)线形元素连接点坐标计算,公切点D2坐标计算：,D2点的坐标：,圆心M1到公切点D2的方位角：,，,公切点D2坐标计算：,D2点的坐标：,圆心M1到公切点D2的方位角：,圆心M2到公切点D2的方位角：,可通过两种方式解决：设定D2为公切点，移动M2的位置；调整Ls2的参数A2。移动圆心M2的位置时：,如果回旋线参数A计算不准确，则由M1和M2计算出的D2坐标不相等，即D2不是公切点。,缓和曲线与圆连接点D1、D3的坐标计算：（公式同前）,（2）主点里程桩号计算：（方法同前）（3）曲线上任意点坐标计算：（方法同前）,3）卵型曲线计算方法,已知两圆心坐标为M1(xm1，ym1)，M2(xm2，ym2)，半径R1，R2（同向），计算确定缓和曲线长度Ls1、Ls2。,(1)线形元素连接点坐标计算,5.卵型曲线计算方法,如果xM2 xM1，=+180。,则衔接点D1和D2坐标计算公式为：（i=1，2）,从小圆过渡到大圆时方位角：R1R2,从大圆过渡到小圆时方位角：R1R2,（2）中间缓和曲线坐标计算,必须检查参数A是否在规定范围R2/2AR2。中间缓和曲线段长度LF计算：衔接点D1处缓和曲线长度为lD1，D2点缓和曲线长度为lD2，,按近似计算公式 回旋线参数：,中间缓和曲线起点M坐标计算：,由D1坐标推算M坐标：,当R1R2时：D1点切线方位角：,M点切线方位角：,中间缓和曲线起点M坐标计算：,由D1坐标推算M坐标：,当R1R2时：回旋线起点M位于D1点后方。D1点切线方位角：,M点切线方位角：,M点坐标：,式中：x,y缓和曲线终点切线支距值；缓和曲线终点弦角，,中间缓和曲线起点M坐标计算：,当R1R2时：回旋线起点M位于D2点前方。由D1坐标推算M坐标：,M点切线方位角：,M点坐标：,当计算出中间缓和曲线起点坐标及方位角后，即可据此计算缓和曲线上任意点坐标。,（3）卵型曲线与两边线的连接计算：,从两条直线上分别选取两个点，采集坐标，标定两直线。同时必须确定第一条边上一点的里程桩号，作为推算该路段里程桩号的基点。分别计算卵型曲线连接两直线的缓和曲线长度及参数；计算出两段缓和曲线的pi、qi、i值；分别计算第一圆曲线R1的ZH、HY点坐标，第二圆曲线R2的YH、HZ点坐标。,（3）卵型曲线与两边线的连接计算：,ZH里程桩号由已知里程桩号的导线点（坐标x1,y1）推算：,M1,M2,R2,R1,q1-q2,p2,p1,R1+p1-R2-p2,X,第二节 直接定线,一、直接定线的工作步骤 直接定线是设计人员在实地现场确定道路中线位置的方法。平原微丘区定线步骤与纸上定线相同，不同的是交点坐标或转角及交点间距经实测获得。山岭重丘区定线步骤略有改变，但定线指导原则相同。定线时通常采用带角手水准进行。,山区越岭线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粗定出沿线应穿应避的一系列中间控制点，拟定路线轮廓方案。2.放坡、定导向线现场放匀坡线。仪器：坡度仪或手水准仪、花杆。根据选用的坡度，定出导向线A0A1A2，相当于纸上定线的修正导向线。,3.修正导向线 对路基横断面进行修正得到的连线B0B1B2称为修正导向线，相当于纸上定线的二次修正导向线。4.穿线交点修正导向线是一条具有理想纵坡、横断面位置最佳的一条折线。穿线时尽可能多的靠近或穿过修正导向线上的坡度点，裁弯取直，平、纵、横组合合理，定出交点。,5.插设曲线对于单交点、双交点或虚交点，曲线插设方法与纸上定线相同，P186.1）回头曲线的插设方法（1）根据导向线插出前后切线的方向线，选定主曲线的大概位置。（2）根据地形判定是否需要设辅助曲线及其大概位置和可能采用的半径。（3）确定主曲线圆心位置。,（4）以O为圆心，用选定的半径在曲线起终点附近画圆弧，在弧上选若干个a点，置简单测角仪器于这些点，后视圆心，转900角与前后切线交得若干个V点，最后选择一组满足要求的V和a，用木桩标定。若回头曲线设缓和曲线时，应以R+P为半径画起终点附近的圆弧。回头曲线的插设也可以参照测量学，钟孝顺，聂让主编，P213，推磨法和辐射法。（5）检查上、下线间的最小横距。回头曲线上下线间必须满足的最小横距分别为：,检查时，在上下线最窄处取能包括上下两个路基宽的横断图，计算需要的最小横距Z1或Z2，并量实际距离Z。若ZZ1，横距够用。若Z1ZZ2，须考虑按图（7-24b）的形式，上下路基之间采用挡土墙分隔。若ZZ2，表示路基将部分重叠，需要修改。（6）路线完全插定后，定线人应沿线查对一遍，记录特征地点适宜的填挖高度和对人工构造物的处理意见，供内业设计时参考。6.设计纵断面,二、直接定线的局部移线,（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。,（二）方法步骤1.绘制移线地段的大比例尺（一般用1：2001：500）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。参照这些标记，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.用正切法测算各交点转角，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，量原线各桩移矩，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曲线，重新设计纵坡和竖曲线。,第三节 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。实地放线常用的方法有穿线交点法、直接定交点法、坐标法等。,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，延伸这些直线交出交点，构成路线导线。1.支距法,2.解析法（1）计算夹角（2）计算距离M导2。（3）放线注:可用全站仪直接放出JDA、JDB。,二、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。,四、坐标法,1.极坐标放线法 根坐标放线的基本原理是以控制导线为根据，以角度和距离定点。如图7-24所示，在控制导线点Ti置仪，后视Ti-1（或Ti+1），待放点为P。图a）为采用夹角J的放点，图b)为采用方位角A的放点。只要算出J或A和置仪点Ti到持放点P的距离D，就可在实地放出P点。,2.坐标放线具体操作步骤：（1）在置仪点Ti安置仪器，后视Ti-1点；（2）键人置仪点和后视点坐标Ti（X0，Y0）、Ti-1（Xh,Yh），完成定向工作；（3）键入待放点坐标P（X，Y）；,（4）转动照准部使水平角为000000”，完成待放点P定向；（5）置反射镜于P点方向上，并使面板上显示0.000米时，即为P点的精确点位。重复（3）（5）步，可放出其他中桩位。当改变置仪点的位置后，要重复（1）（5）步。,