当前位置:文档之家› 缓和曲线的坐标公式及推导

缓和曲线的坐标公式及推导

第一章缓和曲线的坐标公式如图1-1所示,其坐标系是以缓和曲线起点ZH为原点O,以切线为x轴,以过原点的曲线半径为y轴。

若原点O至P点的缓和曲线长度为,过P点切线与x轴的交角为β(即半径由∞变至的中心角)。

若P有微小变化至P′时,则增长,(x,y)增长(),则有以下关系,图 1-1得,(2-1)由公式(常数)得知,故有则将上式代入(1-1)式中,得即(2-2)以及的关系代入上式得即以代入上式得(2-3)上式即为缓和曲线上任一点直角坐标(x,y)的计算公式。

缓和曲线上任一点P的切线与x轴的交角,称为缓和曲线螺旋角,或称缓和曲线角。

其计算可由前面公式得(弧度)(2-4)若将代入(2-4)及(2-3)式中,则有以下结果:(2-5)上式即为缓和曲线终点HZ(ZH)的坐标及螺旋角的计算公式。

第二章圆曲线要素及计算公式如图2-1所示,两相邻直线偏角(线路转向角)为,选定其图 2-1连接曲线圆曲线的半径为R,这样,圆曲线和两直线段的切点位置ZY点、YZ点便被确定下来,我们称为对圆曲线相对位置起控制作用的直圆点ZY、圆直点YZ 和曲中点QZ为圆曲线三主要点。

我们称R、α以及具体体现三主要点几何位置的切线长T、曲线长L、外矢距E和切曲差(切线长和曲线长之差)D为曲线6要素。

只要知道了曲线6要素,便可于实地测放出圆曲线。

现将圆曲线的元素列下::转向角(实地测出)R:曲率半径(设计给出)T:切线长(计算得出)L:曲线长(计算得出)D:切曲差(计算得出)偏角是在线路祥测时测放出的,圆曲线半径R是在设计中根据线路的等级以及现场地形条件等因素选定的,其余要素可根据以下公式计算:第三章偏角法测设介绍偏角法是一种极坐标标定点位的方法,它是用偏角和弦长来测设圆曲线细部。

如图3-1所示,1,2…,,…,n为设计之详测点,邻点间距均为c,弦长c所对应的圆心角为。

当放样至详测点时,可在ZY点置镜,后视JD方向,拨出偏角,再自-1点量距C和拨出的视线方向交会,即得出点。

图 3-1若弦长c所对应的弧长为C′,可根据弦切角等于其所对应圆心角之半求出各点的偏角:实际作业中,有时为了测量和施工的方便,一般要求圆曲线详测点的里程尾数为选定弧长C′的整数倍。

但ZY点、YZ点及QZ的里程尾数却不一定为C′的整数倍,这样在曲线的两端则出现小于C′的分弦。

第四章圆曲线要素计算及测设根据提供资料,=40º20′(右),R=100米,转角点JD的桩号为K3+135.12,用偏角法测设各桩点(规定桩距为20米)。

切线长:曲线长:外矢距:切曲差:经计算,T=36.73L=70.40 E=6.53根据JD的桩号为K3+135.12,则:JD桩号K3+135.12-) T 36.73ZY桩号 K3+098.39+) L 70.40YZ桩号 K3+098.39-) L/2 35.20QZ桩号 K3+133.59+) D/2 1.53JD桩号 K3+135.12 所以,经计算交点的里程与校核计算相符。

第一节仪器安置在ZY点上的施测法一、在ZY点上施测法11.计算根据转折角和半径R及交点桩计算三主点的桩号为:ZY: K3+098.39; QZ :K3+133.59 ;YZ: K3+168.79。

因ZY点的里程为3+098.39,在曲线上,它前面最近的整里程为3+100.00,所以起始弧长=(3+100)-(3+098.39)=1.61(m)。

又因点YZ点的里程为3+168.79,在曲线上,它后面最近的里程为3+160.00,弧长=(3+168.79)-(3+160.00)=8.79(m)。

现将计算的偏角值到列表如表4-1,供测设时使用。

为检查计算有无错误,可与总偏角核对。

本次研究课题中的总偏表 4-1角为=20º10′00″,与计算之总偏角20º10′05″相差05″,这是因为偏角表计算至秒为止,秒后数值四舍五入所造成的误差,与测量精度无影响,属容许误差。

2、施测方法:如图4-1所示,将仪器安置在ZY点上,全站仪显示对准0º0′0″,后视JD,然后旋转望远镜,拨至第一桩点K3+100.00的偏角0º27′40″,从ZY点起沿此方向量出第一段曲线长 1.61米相应的弦长,定出第一桩点。

再拨至第二桩点K3+120.00的偏角6º11′26″,从第一桩点量出第二段曲线长20米相应的弦长,交出第二桩点。

依此法逐一测设曲线间所有各桩点。

图 4-1核对方法:用偏角法测至YZ点,如与预先测得YZ点位置相同,则说明施测之曲线正确。

二、在ZY点上施测法2置仪器于ZY点上,也可用曲线内第一整桩点作为累计偏角的起始点进行施测。

1、计算同前所计算,第一段曲线长为1.61米,相应的偏角为0º27′40″,现将计算的偏角值到列表如表4-2。

表 4-2检查方法按总偏角核对,该课题的总偏角为=20º10′00″,与计算之总偏角19º42′25″+0º27′40″=20º10′05″相差05″,属容许误差。

2、施测方法将仪器安置在ZY点上,全站仪显示对准359º32′20″后视JD,然后旋转望远镜,拨角度0º27′40″则全站仪显示对在0º0′0″上,从ZY点起沿此方向量出第一段曲线长 1.61米相应的弦长,定出第一桩点。

再拨至第二桩点K3+120.00的偏角5º43′46″,从第一桩点量出第二段曲线长20米相应的弦长,交出第二桩点。

依此法逐一测设曲线间所有各桩点。

核对方法同前。

此法优点是第一桩点后各桩点,特别是查桩点的偏角查算简单。

第二节全站仪安置在QZ点上施测法一、全站仪安置在QZ点上施测法1此法以QZ点为计算起点,算出各桩点偏角。

1、计算现将计算的偏角值到列表如表4-3,供测设时使用。

表 4-3检查方法按核对时,此时=10º05′00″,ZY偏角为360º00′00″-349º54′58″=10º05′02″,YZ偏角为10º05′03″,属容许误差。

2、施测方法如图4-2,将仪器安置在QZ点上,全站仪显示对准270º00′00″后视JD,然后旋转望远镜,拨角度0º00′00″,此方向即为QZ点之切线方向,然后根据计算之各桩点偏角值与各桩点间曲线长度,自QZ点起分别向ZY和YZ两个方向同前述方法依次测设曲线间各桩点。

核对方法:用偏角法测至ZY、YZ点,如与预先测得ZY、YZ点位置相符,则说明正确。

图 4-2二、全站仪安置在QZ点上施测法2置仪器与QZ点上,也可用ZY点作为计算起点进行施测。

1、计算现将计算的偏角值到列表如表4-4,供测设时使用。

检查方法按总偏角核对,总偏角=20º10′00″,与计算之总偏角200º10′05″-180º00′00″=20º10′05″,差05″,属容许误差。

2、施测方法表 4-4将仪器安置在QZ点上,全站仪显示对准00º00′00″后视ZY点。

根据计算之各桩点偏角值与各桩点间曲线长度,同前述方法逐个测点QZ点前半个曲线的各桩点后,将全站仪显示对在QZ点的偏角10º05′02″上,然后倒镜,再依次测设QZ点后半个曲线间的各桩点。

核对方法:用偏角法测至YZ点,如与预先测得YZ点位置相符,则说明正确。

三、将全站仪安置在YZ点亦可施测,其方法与置仪器在YZ点相同,但偏角方向相反,施测时要用反拨偏角值,360º减去其弦切角方向为偏角值。

第三节全其它施测法如果前述方法不宜测定曲线全部桩点,则可将全站仪安置在曲线上任意适当的桩点进行施测。

如图4-3所示,若仪器在K3+120点,将全站仪显示对准00º00′00″或对准K3+100点的偏角00º27′40″,倒镜后视ZY点或后视K3+100点,并固定下盘,反转望远镜为正镜,是全站仪显示对准K3+133.59的偏角10º05′02″上,亦可定出K3+133.59点。

同法依次测设曲线间其它各桩点。

图 4-3平曲线主点名称及缩写表§11-4 圆曲线测设摘要内容: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。

讲课重点:圆曲线测设元素的计算、测设。

讲课难点:圆曲线详细测设的方法。

讲授重点内容提要:一、圆曲线测设元素的计算设交点JD的转角为α,圆曲线半径为R,则圆曲线的测设元素可按下列公式计算:⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎬⎫-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-===LT D R E R L R T 212sec1802tan 切曲差距外曲线长切线长απαα二、圆曲线主点测设 1.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。

⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫+=-=+=-=)(/校核里程里程里程里程里程里程里程里程22DQZ JD L YZ QZ L ZY YZ T JD ZY (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。

)2.主点的测设 定向、量距。

§11-3 路线转角的测定和里程桩设置摘要内容:转角是指交点处后视线的延长线与前视线的夹角,以α表示,转角有左右之分。

位于延长线右侧的,为右转角y α;位于延长线左侧的,为左转角。

转角可直接测量或测量交点坐标反算。

z里程桩的设置是标定道路中线具体位置的工作。

讲课重点:转角概念、里程桩类型讲课难点:中桩的设置桩距及精度要求。

讲授重点内容提要:一、路线转角的测定1.转角:是指交点处后视线的延长线与前视线的夹角,以α表示。

(说明:转角有左右之分,位于延长线右侧的,为右转角αy;位于延长线左侧的,为左转角αz。

在路线测量中,转角通常是通过观测路线右角β计算求得。

当右角β<180º时,为右转角αy=180º-β当右角β>180º时,为左转角αz=β-180º。

相关主题