《道路工程》第7章道路定线课件.ppt
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1、 道路勘测设计 四川大学建环学院 主讲教师:向安田本章主要内容:本章主要内容:一、纸上定线一、纸上定线二、纸上定线的操作方法二、纸上定线的操作方法二、实地放线二、实地放线三、直接定线三、直接定线第七章道路定线第七章道路定线一、纸上定线一、纸上定线定义:定义:在选线布局完成后的路线带(路线走廊)内在选线布局完成后的路线带(路线走廊)内根据既定的技术标准和路线方案,结合地形、地质条根据既定的技术标准和路线方案,结合地形、地质条件,从平、纵、横三方面综合考虑,定出具体合理的件,从平、纵、横三方面综合考虑,定出具体合理的路线。公路定线质量在很大程度上取决于采用的定线路线。公路定线质量在很大程度上取决于
2、采用的定线方法。方法。意义:意义:定线是公路设计过程中很关键的一步。它不定线是公路设计过程中很关键的一步。它不仅要解决工程、经济方面的问题,而且还要解决如何仅要解决工程、经济方面的问题,而且还要解决如何使公路与周围环境相配合,以及公路本身线形的美观使公路与周围环境相配合,以及公路本身线形的美观等问题。等问题。分类:分类:常用有纸上定线和直接定线两种方法。常用有纸上定线和直接定线两种方法。一、纸上定线一、纸上定线适用情况:适用情况:技术标准高、地形地物复杂的路线必须使用技术标准高、地形地物复杂的路线必须使用“纸上定线纸上定线”,然后把纸上路线敷设在地面上。,然后把纸上路线敷设在地面上。是在大比例
3、尺是在大比例尺(一般以一般以1 1:10001000为宜为宜)地形图上确地形图上确定道路中线的位置。定道路中线的位置。(一一)定导向线定导向线 1 1在大比例尺地形图上,仔细研究路线布局阶段在大比例尺地形图上,仔细研究路线布局阶段选定的主要控制点间的地形、地质情况,选择有利地形选定的主要控制点间的地形、地质情况,选择有利地形如平缓、顺直的山坡、开阔的侧沟、利于回头的地点等,如平缓、顺直的山坡、开阔的侧沟、利于回头的地点等,拟定路线各种可能的走向方案。拟定路线各种可能的走向方案。2 2根据等高线间距根据等高线间距h h及选用的平均纵坡及选用的平均纵坡i ia a(5.0%-5.0%-5.5%5.
4、5%,视地形曲折程度而定,视地形曲折程度而定),计算出等高线间平距,计算出等高线间平距a a,使两脚规的开度等于使两脚规的开度等于a(a(比例尺与地形图同比例尺与地形图同)。从某一段。从某一段初拟线路起点初拟线路起点A A开始,沿各拟定走法在等高线上依次截开始,沿各拟定走法在等高线上依次截取取a a、b b、c c等点,如最后一点的位置和标高均接近初等点,如最后一点的位置和标高均接近初拟线路终点拟线路终点D D时,说明这个方案能够成立。否则,修改时,说明这个方案能够成立。否则,修改走法或调整走法或调整ia,重新试验至方案成立为止。,重新试验至方案成立为止。基本步骤:基本步骤:3 3连接连接Aa
5、bc.Aabc.D D各点,分析研究这条折线在利用地各点,分析研究这条折线在利用地形和避让地物,以及工程艰巨方面的情况,从而选择出形和避让地物,以及工程艰巨方面的情况,从而选择出应穿或应避的特征点作为中间控制点。然后再分段仿照应穿或应避的特征点作为中间控制点。然后再分段仿照上法截取上法截取AaAab bc c诸点,连接成折线,示出路线将行经诸点,连接成折线,示出路线将行经的部位,称为的部位,称为“导向线导向线”。ihl(二二)修正导向线修正导向线 1 1参照导向线定平面试线,注明平曲线半径,量参照导向线定平面试线,注明平曲线半径,量出地形变化特征点桩号及地面标高,绘制纵断面图,出地形变化特征点
6、桩号及地面标高,绘制纵断面图,参考地面线设计理想纵坡,量各桩的概略设计标高。参考地面线设计理想纵坡,量各桩的概略设计标高。2 2在平面试线各桩的横断方向上点出与概略设计在平面试线各桩的横断方向上点出与概略设计标高相应的点子,这些点子的连线是具有理想纵坡,标高相应的点子,这些点子的连线是具有理想纵坡,不填不挖的折线,称为修正导向线。不填不挖的折线,称为修正导向线。3 3在修正导向线各点的横断图上,用路基模板逐在修正导向线各点的横断图上,用路基模板逐点找出最经济的或起控制作用的最佳路基中线位置及点找出最经济的或起控制作用的最佳路基中线位置及其可以活动的范围,根据最佳位置点的性质分别用不其可以活动的
7、范围,根据最佳位置点的性质分别用不同符号点在平面图上,这些点的连线是一条有理想纵同符号点在平面图上,这些点的连线是一条有理想纵坡、横断面上位置最佳的平面折线,称为二次修正导坡、横断面上位置最佳的平面折线,称为二次修正导向线。向线。横断面最佳位置:横断面最佳位置:1.1.修正导向线;修正导向线;2.2.最合适的路基中最合适的路基中线位置;线位置;3.3.路线可以左右移路线可以左右移动的范围。动的范围。纸上定线应该既符合该级路规定的几何标准,又能纸上定线应该既符合该级路规定的几何标准,又能充分适应当地地形,避开了尽可能多的障碍物。为充分适应当地地形,避开了尽可能多的障碍物。为此定线必须在分析研究二
8、次修正导向线上各特征点此定线必须在分析研究二次修正导向线上各特征点的性质和可活动范围的基础上,反复试线才能得到的性质和可活动范围的基础上,反复试线才能得到满意的结果。满意的结果。(三三)定线定线纸上定线的具体操作有两种做法:纸上定线的具体操作有两种做法:(1 1)直线型法)直线型法(传统法传统法)利用导向线各点的可活动性、按照照顾多数,利用导向线各点的可活动性、按照照顾多数,注意重点的原则,掌握与该路等级相应的几何标注意重点的原则,掌握与该路等级相应的几何标准,先用直线尺试穿出与较大地形相适应的一系准,先用直线尺试穿出与较大地形相适应的一系列直线作为线路基本单元,然后用适当的曲线把列直线作为线
9、路基本单元,然后用适当的曲线把相邻直线转折处连接起来。相邻直线转折处连接起来。(2 2)曲线型法)曲线型法 根据导向线上各点控制性宽严程度,参照根据导向线上各点控制性宽严程度,参照设计道路标准的要求,先用一系列圆弧去拟设计道路标准的要求,先用一系列圆弧去拟合控制较严的地段或部位、然后把这些圆弧合控制较严的地段或部位、然后把这些圆弧用适当的缓和曲线连接起来。也可以根据需用适当的缓和曲线连接起来。也可以根据需要插设适当的直线段,形成以曲线为主的连要插设适当的直线段,形成以曲线为主的连续线形。续线形。二、纸上定线的操作方法二、纸上定线的操作方法 (一)、直线型定线方法(一)、直线型定线方法路线上每一
10、线段的具体方向:平原微丘区应以布局路线上每一线段的具体方向:平原微丘区应以布局定下的控制点为依据,山岭重丘区应参照定线初期定下的控制点为依据,山岭重丘区应参照定线初期选定的导向线试定,路线的最终方案是要经多方面选定的导向线试定,路线的最终方案是要经多方面的分析比较才确定下来的。的分析比较才确定下来的。道路中线确定后,为标定路线,需要根据选定的圆道路中线确定后,为标定路线,需要根据选定的圆曲线半径及缓和曲线计算平曲线要素、曲线主桩点曲线半径及缓和曲线计算平曲线要素、曲线主桩点及加桩里程、远桩坐标等。这些数据是否正确依赖及加桩里程、远桩坐标等。这些数据是否正确依赖于交点坐标采集的精度。于交点坐标采
11、集的精度。直接采集法:即在绘有格网的地形图上读取各交直接采集法:即在绘有格网的地形图上读取各交点坐标,一般只能估读到米。此法适用于交点前点坐标,一般只能估读到米。此法适用于交点前后直线方向和位置限制不严的情况。后直线方向和位置限制不严的情况。定前后直线间接推算交点坐标:当交点前后直线方定前后直线间接推算交点坐标:当交点前后直线方向及位置受限制较严时,可先固定前后直线向及位置受限制较严时,可先固定前后直线(即在直即在直线上读取两个点的坐标线上读取两个点的坐标),再用相邻直线相交的解析,再用相邻直线相交的解析法计算交点坐标。法计算交点坐标。通常交点坐标采集有两种办法:通常交点坐标采集有两种办法:交
12、点前直线上两点:(交点前直线上两点:(x1,y1)和()和(x2,y2),),交点后直线上两点:(交点后直线上两点:(x3,y3)和()和(x4,y4),),则交点坐标(则交点坐标(x,y)为:)为:11121313211)(yxxkykkyyxkxkx12121xxyyk34342xxyyk(a)定前后直线间接推算交点坐标)定前后直线间接推算交点坐标(二)曲线型定线法(二)曲线型定线法 1 1定线步骤定线步骤 (1)(1)在地形图上根据路线布局所确定的定线走在地形图上根据路线布局所确定的定线走廊和限制较严的控制点,徒手画出线形顺适、平缓廊和限制较严的控制点,徒手画出线形顺适、平缓并与地形相适
13、应的路线概略位置。并与地形相适应的路线概略位置。(2)(2)选用直尺和不同半径的圆曲线弯尺拟合徒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(圆弧和手画线,把该画线分解成规则的数学单元(圆弧和直线),形成一个圆弧和直线组成的具有错位直线),形成一个圆弧和直线组成的具有错位(即即设缓和曲线后圆曲线的内移值设缓和曲线后圆曲线的内移值)的间断线形。选取的间断线形。选取最接近徒手画线并符合该级道路线形设计要求的圆最接近徒手画线并符合该级道路线形设计要求的圆曲线半径作为设计半径。曲线半径作为设计半径。(3)(3)在每一被分解后的圆弧或直线上各采集两个点在每一被分解后的圆弧或直
14、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,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平面线形。成一条以曲线为主的连续平面线形。2 2确定回旋线参数确定回旋线参数 回旋线参数的确定是曲线型定线法重要的一回旋线参数的确定是曲线型定线法重要的一环。常用方法有:环。常用方法有:回旋曲线尺法、回旋曲线尺法、回旋曲线表法、回旋曲线表法、公式试算法公式试算法解析法等。解析法等。选用不同参数值的曲线尺去逼近相邻线形单元,选用不同参数值的曲线尺去逼近相邻线形单元,从而定出
15、从而定出A A值。回旋曲线尺除用于直线与圆的连接、值。回旋曲线尺除用于直线与圆的连接、S S型、卵型曲线外,还可以使回旋曲线尺组合来,用型、卵型曲线外,还可以使回旋曲线尺组合来,用于其他复杂的组合线形。于其他复杂的组合线形。(2)(2)用整参数用整参数A A回旋曲线表回旋曲线表 此类的要素值都是按整参数此类的要素值都是按整参数A A,以不同的整数,以不同的整数半径半径R R为自变量计算出来的。这种回旋线表实际上为自变量计算出来的。这种回旋线表实际上是回旋曲线尺的数字化表示,用途是相同的。是回旋曲线尺的数字化表示,用途是相同的。(3)3)近似计算法近似计算法直线与圆曲线间用缓和曲线连接:直线与圆
16、曲线间用缓和曲线连接:4324DRA 322424DRDRRRLsADA A值算出后,要检查是否满足规范值算出后,要检查是否满足规范要求,不满足时,调整圆弧位置要求,不满足时,调整圆弧位置重新计算入值,直到满意为止。重新计算入值,直到满意为止。2121RRRRRS S型、卵型曲线型、卵型曲线GQp1p2RLsRRRRLsRRLsRLsRLsppD2424112424242212122122212214324DRAS S型曲线:型曲线:卵型曲线:卵型曲线:2121RRRRRRLsRRRRLsRRLsRLsRLsppD2424112424242212121221222122R1R2M1MD4324
17、DRA 4)4)解析计算法解析计算法 解析法是根据几何关系,建立含有参数解析法是根据几何关系,建立含有参数A A的方程的方程式,通过计算精确求解式,通过计算精确求解A A值的过程。以值的过程。以直线与圆曲直线与圆曲线连接为例进行介绍线连接为例进行介绍直线上点直线上点D1(X1,Y1)和)和D2(X2,Y2),圆),圆曲线上点曲线上点A(x1,y1)和)和B(x2,y2),圆曲线),圆曲线半径为半径为R。要求设计缓和曲线要求设计缓和曲线LS连接圆曲线并与直线连接圆曲线并与直线D1D2相相切。切。RAB2arccos 计算圆心坐标计算圆心坐标M M(xmxm,ymym)2121arctanxxyy
18、AB221221)yy()xx(ABABAMAMMAMMRyyRxxsincos11ABAB两点之间距离:两点之间距离:B(x2,y2)A(x1,y1)D2(X2,Y2)D1(X1,Y1)圆与直线间距圆与直线间距D D B(x2,y2)A(x1,y1)D2(X2,Y2)D1(X1,Y1)2121XXYYkRk|)Yy()Xx(k|Dmm2111回旋线参数回旋线参数A A及长度及长度Ls Ls 距离距离D=D=曲线内移值曲线内移值p=Dp=DDRLsp242DRLS244324DRA直线直线D1D2D1D2斜率:斜率:三三.实地放线实地放线 常用方法:常用方法:穿线交点法;穿线交点法;拔角法;拔
19、角法;坐标法等。坐标法等。应根据路线复杂程度和精度要求高低、测设应根据路线复杂程度和精度要求高低、测设仪具设备、地形难易等具体条件选用。仪具设备、地形难易等具体条件选用。实地放线是将纸上定好的路线敷设到地面上,实地放线是将纸上定好的路线敷设到地面上,供详细测量和施工之用。供详细测量和施工之用。穿线交点法是根据平面图上路线与施测地形时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敷设的控制导线(以下简称导线以下简称导线)的关系,把纸的关系,把纸上路线的每条边逐一而独立地放到实地上去,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。延伸这些直线交出交点,构成路线
20、导线。可分为:可分为:支距法支距法 解析法解析法A A)穿线交点法)穿线交点法 1 1支距法支距法 通常所指穿线交点定线,多为此法,适通常所指穿线交点定线,多为此法,适用于地形不太复杂,路线离开导线不远的地用于地形不太复杂,路线离开导线不远的地段。段。量支距:量支距:纸上每条导线边至少应取三个点,并能互纸上每条导线边至少应取三个点,并能互相通视。相通视。放支距:放支距:在现场找出各相应的导线点,根据量得的在现场找出各相应的导线点,根据量得的支距用皮尺和方向架定出各点,插上旗子。支距用皮尺和方向架定出各点,插上旗子。穿线交点:穿线交点:放出的各点,由于误差而不太可能恰好放出的各点,由于误差而不太
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