【大学课件】铁路及公路线路测量PPT(P80).ppt
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1、1,第十二章,铁路及公路线路测量本 章 要 点1、新线初测;(重点)2、新线定测;(难点)3、线路施工测量。(重点),2,本 章 提 要,本章主要介绍铁路及公路线路测量的内容和方法。介绍铁路测量中的新线初测、定测。详细讨论在新线初测中如何进行导线测量、高程测量和带状地形图的测绘 详细讨论在定测中怎样进行线路中线测量、线路高程及纵横断面测量,介绍公路线路的测量工作。,3,目 录,121 铁路线路测量概述 4 122 新线初测 8 123 新线定测 29 12-4 线路施工测量 69 12-6 公路线路测量 12-7 公路施工测量,4,121 铁路线路测量概述,线路测量:是指铁路、公路、管道等线状
2、构筑物在勘测、设计和施工等阶段中所进行的各种测量工作。1、铁路线路勘测的目的是:为铁路的设计搜集所需资料(地形图、水文、地质、气象、地震等方面的资料)。2、新建铁路建设不同阶段的测量工作:(1)初步方案研究阶段 为初步方案研究阶段提供中、小比例尺地形图,设计人员根据线路等级、限制坡度、牵引种类、运输能力等重要技术标准在图上选线,并提出多个方案(如1:5地形图上选线)。,5,选线:经过室内研究、分析和对比,在线路的起、终点之间找出在平面上直而短,在立面上坡度小的线路位置,以保证所选线路和工程在经济上合理、技术上可行。(2)初步设计阶段进行初测 初测的主要任务:是为初步设计提供详细的地面资料大比例
3、尺带状地形图(多个方案的)。初步设计主要任务:在提供的带状地形图上选定线路中心线的位置,经过经济、技术比较推荐一个最佳方案;同时要确定线路的主要技术标准,如线路等级、限制坡度、最小半径等。(3)施工图设计阶段进行定测 定测主要任务:将选定的线路中线测设到地面上去,进行线路的纵断面和横断面测量;对个别工程还要测绘大比例尺的工点地形图。,6,施工图设计是根据定测所取得的资料,对线路的高低位置、路基、和路堑的断面、桥涵、隧道、车站、档土墙等做出设计,并提供工程数量和施工图预算。(3)在施工阶段施工测量 施工测量的内容:复测;施工控制测量;施工测量;峻工测量等。,7,122 新线初测,线路初测工作内容
4、:选点插旗(插大旗)导线测量(为地形图做平面控制,定测放线的依据)高程测量:建立线路高程控制点和进行图根高程控制。测绘带状地形图。,8,一、选点插旗(插大旗),将在中、小比例尺地形图上设计的线路位置大概地在地面上标定出转折点的位置和线路的走向,并打桩插旗标定点位,为导线测量及各专业调查指出行进方向。大旗点的选定,一方面要考虑线路的基本方向,另一方面要考虑到导线测量、地形测量的要求,因为一般情况下,大旗点亦为导线点,故要顾及便于测角、量距及地形测绘。,9,二、导线测量,(一)导线点的布设 初测导线是测绘线路带状地形图和定测放线的基础,导线的选点工作是在插大旗的基础上进行的。导线点的位置应满足以下
5、几项要求:1.尽量接近线路通过的位置。大桥及复杂中桥和隧道口附近、严重地质不良地段以及越岭垭口地点,均应设点;2.地层稳固、便于保存;3.视野开阔、测绘方便;4.点间的距离以不短于50米、不大于400米为宜。采用电磁波测距仪测距时,导线点之间的距离不受限制。为测图应用方便,应在导线边上加设转点,转点间的距离应不大于400米。导线点转点应钉设控制桩和标志桩。,10,(二)导线的施测,.水平角测量及其精度:水平角观测:按测规规定进行,使用J2或J6经纬仪,用测回法测角,两半测回之间要变动度盘位置,角度较差在15(J2)或30(J6)以内时,取平均数作为观测结果。.导线边长的量测与精度 导线边长的量
6、测方法已在第4章中叙及,量测时,初测导线边长的精度按测规(见表12-1)要求进行。,导线点的编号:自起点顺序编写,点号之前冠以“C”字。如“5”,则表示5号初测导线点。假定该点离开线路起点的距离为2 570.55米,则应写为CK2+570.55。“CK”,表示初测里程,C是“初”字汉语拼音的声母。现在我国铁路测量的桩点代号除惯用的外,均采用汉语拼音系统。,11,表12-1 导线测量边长限差,12,(三)导线的联测与检核,1、概述 1)联测:为了确定初测导线的方位,检验导线水平角及边长的量测精度,测规规定:导线的起、终点及每隔30公里的点,应与国家大地点(三角点、导线点、级军控点)或其他不低于四
7、等的大地点、GPS点进行联测。当与国家平面控制点联测困难时,应在导线的起点、终点和不远于30公里的导线点上用天文测量方法(太阳高度法)或用陀螺经纬仪,测定导线边的真北方位角,以控制角度误差的积累。,13,图12-1,如图12-1所示,在导线点A上测得的A1边的真北方位角为AN,在导线点B上测得的BC边的真北方位角为AK,它们分别是根据A点和B点上的真北方向测定的。,14,推算BC边的坐标方位角:(12-1)BC边上的计算真方位角AK(12-2)式中 子午线收敛角;A、B两点的平均纬度;AA点的经度;BB点的经度;(当B点在A点之东时,取正号;反之,取负号。),15,角度闭合差为:对于只有方向控
8、制的导线,方位角的闭合差不得超过(n为折角的个数)。若线路导线已与国家平面控制点联测构成附合导线时,其方位角的闭合差不应超过。注意:在与国家控制点联测进行检核时,要检查控制点与检核线路的起算点是否处于同一投影带内,否则应先换带计算,然后进行检核计算。,(12-3),16,2、导线的两化改正,当初测导线与国家控制点联测进行坐标检核时,应首先将导线测量成果(地球自然表面)化算到大地水准面上,然后再归化到高斯投影面上,才能与国家控制点坐标进行比较检核,这项工作称为导线的两化改正。1)将坐标增量的总和改化至大地水准面上。计算公式为(12-4)2)将大地水准面上的坐标增量的总和化算至高斯投影面上。(式1
9、2-5),17,3、坐标换带计算,初测导线与国家控制点联测时,有时导线点与联测的国家控制点会处于两个投影带中,因而必须先将邻带的坐标换算为同一带的坐标才能进行检核,这项工作简称。它包括6带与6带的坐标互换、6带与3带的坐标互换等。坐标换带公式法:基本公式分严密公式和近似公式。坐标换带表:有六度带高斯、克吕格坐标换带表和 三度带高斯、克吕格坐标换带表两种。每种表又根据换带计算的精度要求不同,分为表和表(“简表”)。使用严密公式换带时,用表查取常数进行计算,其结果的最大误差不超过1mm;当采用近似公式换带时,用简表进行计算,其结果精度不超过1m。按测规要求,线路测量的坐标换带用表。现有专用换带计算
10、软件可供换带计算使用。,18,三、高程测量,初测阶段高程测量的任务及目的:水准点高程测量:设置沿线水准基点,建立高程控制系统;中桩高程测量:测量中桩(导线桩、加桩地形和地质显著变化处所钉设的桩橛)高程,为测图建立高程控制系统。高程系统:1985年国家高程基准方法:,19,(一)水准点高程测量,水准点设置:以“BM”字头顺序编号水准点应沿线路布设,做到方便实用,利于保存。一般地段每隔约2km设置-个水准点,工程复杂地段每隔约1km就应设置一个水准点。水准点最好设在距线路中心线l00m范围内。,水准点宜设在基岩上、坚固稳定的建筑物上或埋设混凝土桩 联测:应与国家水准点或相当于国家等级水准点联测;路
11、线长度应不远于30km联测一次,形成附合水准路线,以检验测量成果并进行闭合差调整。,20,1、水准测量方法,水准点水准测量精度:按五等水准测量要求,其限差如表12-4所列。表中R为测段长度,L为附合路线长度,F为环线长度,单位为km。水准仪精度指标:不应低于S3级;所用的水准尺,宜使用整体式板尺,其分划线应经过检定,每米平均分划线真长与名义长度之差,不得超过0.5mm。,表12-4,水准测量方法:采用一组往返或两台水准仪并测的方法。尺读数估至mm,高差较差不符值在允许范围(表)内时,取其平均值。,21,(1)测量应在成象清晰、稳定的时间内进行;(2)前、后视距离应尽量相等,如一个测站因条件限制
12、,造成前后视距离相差较大,则应在以后的测站中予以补偿;(3)一般情况下,视线长度不应大于150m。但在跨越河流、深谷时,视线长度可增长至200m,宜采用以下跨河水准测量方法:,注意事项:,22,跨河水准测量方法:如图12-3,在河(谷)两侧大致等高处设置转点A、B及置镜点C、D,并使AC BD=1520m。往测程序:1)C点置镜,先测A点读数a1,后测B点读数b1,测完B点后,应尽快渡河(越谷),hAB=h1=a1-b1;2)D点置镜,先测A点读数a2(在观测A点时不许再调焦)。后测B点读数b2,hAB=h2=a2 b2;取均值hAB,返测程序:与往测相反。往返测得的两转点高程不符值在限差范围
13、以内时,取用平均值。,图12-3,23,2、光电测距三角高程测量,可与平面导线测量合并进行,即导线边长测量、水准点高程测量和中桩高程测量一次完成。初测导线的导线点应作为高程转点,高程转点间或转点与水准点间的距离和竖直角必须往返观测,斜距应加气象改正,高差可不加球气差改正,最后采用往返观测的平均值。在测量时应尽可能缩短往返测量的时间间隔:往返观测的平均高差可以削减大地折光系数K对高差的影响,但无法完全抵消。力求使往返测在同一气象条件(温度、湿度及大气压力等)下完成,使K值的变化达到最小。,24,水准点光电测距三角高程应满足表12-5的要求;水准点的设置要求、闭合限差及检测极限,应符合水准测量要求
14、(表12-4)。表12-5水准点光电测距三角高程测量技术要求,当竖直角大于20或边长小于200m时,应增加测回数以提高观测精度。,25,(二)中桩高程测量,1、水准测量方法中桩水准测量在水准点水准测量完成后进行。所用水准仪应不低于S10级。从已经设置的水准基点开始,沿导线进行中桩水准测量,最后附合于相邻的另一个水准点上,形成附合水准路线,限差要求见表12-6。中桩水准测量应把导线点做为高程转点,高程取位至mm;中桩高程取位至cm。,表12-6 中桩高程测量限差(mm),26,中桩高程测量也可用光电测距三角高程测量进行,是与导线边长测量、水准点高程测量同时完成的。为满足往返测“宜在同一气象条件下
15、完成”的要求,要尽可能地缩短往返测的间隔时间;光电测距三角高程测量时,只须单向测量即可。考虑到上述两种情况,中桩高程测量宜在水准点高程测量的返测后进行。中桩光电测距三角高程测量应满足表12-7的要求。其中距离和竖直角可单向正镜观测两次(两次之间应改变反射镜高度),也可单向观测一测回。两次或半测回之差在限差以内时取平均值。,2、光电测距三角高程测量,27,若单独进行中桩光电测距三角高程测量时,其高程路线应起闭于水准点。把导线点作为高程转点,高程转点间的竖直角,可用中丝法往返观测一测回,中桩高程测量应满足表126要求。,28,四、地形测量,在导线测量、高程测量完成后进行:按勘测设计的要求,须沿初测
16、导线测绘比例尺为1:5001:10000 的带状地形图。地形测量是以导线作为平面控制、已知高程的导线点及水准点作为高程控制进行的。有关地形测量的原理、方法等,详见第7章。,29,123新线定测,主要测量工作:线路中线测量、线路纵断面测量及线路横断面测量。一、线路中线测量纸上定线:初测完成后,在初测的带状地形图上设计,定出线路中线。中线测量:是把在带状地形图上设计好的线路中线,结合现场具体条件,测设于实地,并用木桩标定.(主要工作)中线测量步骤:分放线和中桩测设两步进行。放线:把纸上定线所确定的交点间的直线测设于地面上;定出JD,ZD。中桩测设:根据已定出的JD,ZD详细测设直线、曲线;(实地进
17、行丈量距离、测量转向角)并按规定钉设中线桩(公里桩、百米桩、加桩)。,30,(一)放线,放线常用的方法:拨角法放线:放线速度快,但误差传递积累。(常用)支距法放线:误差不积累,无检核;极坐标法放线:放线速度快,误差不积累;具体采用什么方法,可根据线路经过地区的地形条件、纸上定线与初测导线的相互位置、初测图纸的精度以及测量所用的仪器设备精度而定。1、拨角法放线 根据图纸上定线的JD 坐标,预先在室内计算出每条直线线段的长度D及其坐标方位角,进而计算出转向角;到现场置仪器于交点JD,拨转向角、量距D,放出中线并检核。拨角法放线步骤:计算放线资料、实地放线、调整误差。,31,(1)计算放线资料,计算
18、交点和转点的极坐标:如图12-4为一平面图的局部,图中C0、C1为初测导线点;JD0、JD1为纸上定线交点。初测导线各边的坐标方位角及导线点的坐标均为已知;直接从图纸上量取交点JD0 JD1的坐标,反算各转(交)点间的边长Si及其坐标方位角JDi-JDi+1,计算出各交点的转向角=JDi-JDi+1-JDi-1-JDi计算交点(转点)极坐标、S(相对于导线点)如图12-4及表12-8,由导线点C0 测设中线起点JD0 的极坐标测设数据为:JD0 的转向角:,32,图12-4 拨角放线,33,表128 拨角法放线距离及偏角计算表,34,计算曲线要素及主点里程,根据直线转向角、曲线半径R及缓和曲线
19、长度l0,计算曲线各要素及曲线主要点里程。资料经核对无误后,应填在拨角定线资料表中,供外业中桩测设时使用。(2)现场放线 A、放线:(见表12-8)在C0 点置镜:后视C1点,拨角1430736定出方向,量距145.47m定出JD0。在JD0置镜:后视C0点,倒镜,反拨 1242017(盘左盘右分中法)定出方向,量距558.37定出JD1 依次置镜,根据相应的直线长度s及转向角,顺序定出JD2、JD3 等直线交点。,35,B、测量方法与精度要求,水平角观测:应使用DJ2或DJ6级经纬仪,采用正倒镜分中法测设,在限差范围内时取平均值。边长:可用光电测距仪、钢卷尺测量,精度要求:与初测导线的精度要
20、求相同.(见表12-1)只不过定测时是测设转向角和中线(初测时是量测角度和边长)。在量测中线的同时,按规定应钉设百米桩、公里桩、加桩、曲线主点桩和测设曲线等。,36,37,(3)调整闭合差 拨角法定线的缺点是误差积累。为了保证放线的精度,每隔35km,特殊情况下不大于10km,应与初测导线(或航测控制点、GPS点)联测一次,联测闭合差不应超过以下规定:长度相对闭合差:水平角闭合差:n为测站总数。计算长度相对闭合差时,长度采用初、定测导线闭合环的长度。当闭合差超限时,应查找原因予以改正;当闭合差符合精度要求时,则应按具体情况进行调整。,38,(a)联测:图12-5中B、C及D分别表示纸上定线点J
21、D2、JD3、JD4,M、N表示初测导线点C3、C4,b c是拨角放线后线路中线交点JD2和JD3在现场的实际放出的位置。测量cN边长和水平角1、2,以便求出bc 和c点坐标。,39,(b)计算闭合差,将初测导线点M、N的坐标方位角、N点坐标(由表12-8得)以及测得的cN边长和水平角1、2 填入表12-9中,可求出bc 和c点坐标。角度闭合差:线路中线的理论位置BC的坐标方位角与放线后实际位置bc坐标方位角之差,即:f=bc-BC;f 要小于长度相对闭合差:长度闭合差是线路中线点C的理论位置与实际放出的c点的实测位置之差,f=(fx2+fy2)。其中:fx=xc-xC,fy=yc-yC。长度
22、相对闭合差 f/Di 1/2000,Di 为形成闭合环各边的边长。,40,表12-9 拨角定线闭合差计算表,41,图12-6,(c)调整闭合差 如图12-6,线路中线的理论位置B(JD2)、C(J D3)、D(JD4);放线后实际位置b、c;当各项闭合差均小于限差时,需调整闭合差 即:让放线后d点与理论位置D重合。据bc 和c、D点的坐标,计算出在c点置镜后视b点,测设D点的资料,测设出D点(图12-6),并按前述方法测设后续各点。,42,(1)纸上选点、量距纸上选点:从初测的导线点或导线转点,做初测导线的垂线,把垂线与纸上定线的交点做为定测中线的转点(如图12-7中的ZD4-3、ZD4-4等
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