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本章教学内容的课时安排: 纸上定线 1 课时 实地定线 0.5课时 定线的解析计算方法 0.5课时 教学目标 1、理解定线的基本原理; 2、掌握纸上定线、实地定线的设计方法。 3、了解定线的解析计算方法 。 引子 定义: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,具体定出道路中线的确切位置的过程。 定线方法: 直接(实地)定线:适用于标准较低的路线。 纸上定线:适用于技术标准高的、地形、地物复杂的路线。,第七章 道路定线方法,纸上定线:在大比例尺(一般以1:5001:2000为宜)地形图上确定道路中线的位置的过程。 越岭线纸上定线 的方法: (一)定导向线 1确定路线方案。 2纸上放坡(绘均坡线) 3定导向线。,第一节 纸上定线,等高线间平距:a = h/i平均,B,确定路线方案,绘均坡线,定导向线,(二)修正导向线,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。 设计纵坡:沿路线中线在图上地形纵横向变化处敷设加桩,标出地面标高,再点汇纵断面地面线,按照纵坡要求、土石方平衡、路基稳定等设计纵坡。,(二)修正导向线,1点绘纵断面草图。 2纵断面修正导向线。根据纵断面设计填挖情况,对纵断面高程进行修正(挖方过大,降低高程;填方大,升高高程),在平面对对应路段进行平面线位调整,称为修正导向线。,3横断面修正导向线(横断面校核),(三)定线 为了更经济合理定出路线,将纵断面上量出的各桩的设计高度在平面“试线”的相应各桩号的横断面左右方向上点出与上述设计高程相等的点,这些点既具有理想纵坡,横断面中心高程又不挖不填的经济线。但这时又是转折多的折线,在此基础上根据平面线形要求做修正后再定中线。获得较为理想的线形。 多次试线才能获得理想的线形。 经过几次修正导向线后,最终确定出满足标准、平纵线形都比较合理的路线导线,最终定出交点位置(一般由交点坐标控制)。,定 线,第二节 实地放线,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,延伸这些直线支出交点,构成路线导线。 1支距法,2解析法,拨角放线:根据纸上路线在平面图上的位置与导线的关系,用坐标计算每一条线的距离、方向、转向角和各控制柱的里程,按照资料直接拨角量距。,二、拨角法,三、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。,1. 采用统一的坐标系统对路线导线进行坐标计算(计算导线点坐标)。 2. 实测地形图,进行纸上定线后,计算路线中线上各桩号的坐标(逐桩坐标)。 3. 按路线逐桩坐标表进行实地放线。 4. 采用极坐标法进行坐标放线。(即拨角测距法,至少需要两个导线点,采用全站仪)。,四、坐标法,适用情况,1.线位明确 2.路线等级不高的阶段测设。,基本步骤,1.分段安排路线根据选线结果定出控制点,逐段确定路线方案。 2.放坡 3.调整坡度线产生导向线(二次修正导线) 4.穿线交点,定出交角点(打木桩) 5.测角:测偏角测视距打转点 6.中桩:曲线设计中桩丈量钉桩曲线敷设 7.水准测量 8.横断面测量,第三节 实地定线,分段安排路线,根据选线结果定出控制点,逐段确定路线方案,拟订路线轮廓方案。,放坡,控制坡度 按平均坡度放坡5.05.5%。对整个路线起控制作用。 放真坡:按真实纵断面放坡。 放坡 工具花杆、手水准。10=1.75% 30=5.25% 2052=5%,i1,i2,h2,h1,放坡原理,放坡步骤,手水准定好角度-指挥另一人跑-插旗-得到导向线,放坡应注意几个问题,放坡者要有距离的概念和实地测定距离的能力。 测距法: a目估法 b用手水准读视距 c用花杆量距 d步测 放坡者要有线型的概念 a合成坡 b沟、山嘴的跨越 要根据地形、地质情况,长短坡、大小坡结合。,调整坡度线产生导向线,穿线交点,穿线交点,定出交角点,测角,打中桩,水准测量,纵断面设计,横断面测量,道路中线坐标定线法,X,Y,P(Xp,Yp),x,y,道路中线坐标定线法,缓和曲线1: P点为ZH,圆曲线: P点为HY点,缓和曲线2: P点为HZ,定线方法:直线型定线方法 曲线型定线方法 一、直线型定线方法 1交点坐标确定: (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。,第四节 定线的解析计算方法,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:,(2)定前后直线间接推算交点坐标,2交点间距、偏角交角计算,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:,计算方位角:,如果DX0,,公路偏角:,如果i0,路线为右偏; 如果i0,路线为左偏。,交点间距 :,(1)直线段上任一点M(Lcz)的坐标计算方法:,1)以交点坐标计算逐桩坐标,式中:Lm直线段上任一点M到JDi的距离( JDi前直线), Lm=Lcz-JDi (注意:Lm0),直线段上任一点M的计算方位角。,3逐桩坐标计算:,xq=Xn+ lqcos q yq=Yn+ lqsin q,(2)曲线上任意一点Q的坐标计算方法:,q =n-1+ 180 - ,q =n + ,(2)曲线上任意一点Q的坐标计算方法:,q =n-1 + 180-( 上半支曲线) q =n+( 下半支曲线) JDn与Q点连线与缓和曲线切线的夹角。,公路转向系数,右偏=1,左偏=-1。,式中:,(2)曲线上任意一点Q的坐标计算方法:,上半支 下半支,(2)曲线上任意一点Q的坐标计算方法:,上半支 下半支,(2)曲线上任意一点Q的坐标计算方法:,式中:公路转向系数,右偏=1,左偏=-1。,(2)曲线上任意一点Q的坐标计算方法:,2)以圆曲线起、终点为基点计算圆曲线点(Lcz)坐标,设圆曲线起点坐标(xHY,yHY),起始边计算方位角为i-1。 则曲线起点与计算点Lcz间的距离为 : l = Lcz HY 或 l = Lcz ZY 切线方位角:,弦切角:,(1)以起点(ZY、HY)为基点(计算HYYH),计算方位角:,坐标:同后,(2)以终点(YZ、YH)为基点(计算YHHY) 设圆曲线终点坐标(xYH,yYH),计算方位角为i(JDi的前视边计算方位角)。 l = YH Lcz 或 l =YZ Lcz 弦切角:,2)以圆曲线起、终点为基点计算坐标,坐标:,切线方角:,计算方位角:,(1)以第一缓和曲线起点(ZH)坐标计算,3)以缓和曲线起点为基点计算缓和曲线段坐标,缓和曲线弦偏角:,计算方位角:,缓和曲线弦线方位角:,坐 标: (同前) 计算方位角:,(2)以第二缓和曲线起点(HZ)坐标计算,缓和曲线弦线方位角:,3)以缓和曲线起点为基点计算缓和曲线段坐标,4)以缓和曲线起点(ZH、HZ)坐标计算圆曲线点坐标,圆曲线弦角:,计算方位角:,坐标:,弦线方位角:,习题:,已知某二级公路有一弯道,偏角左=235636,半径R=700m,缓和曲线Ls=150。JD=K3+763.39。交点坐标x=65230.56,y=21238.72,起始边方位角为263 1528。 试计算K3+500K4+000每隔50m整桩号及主点里程桩号的坐标及计算方位角(列表计算)。,1定线步骤 (1) 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)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一圆弧和直线。 (3)在每一被分解后的圆弧或直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,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面线形。,二、曲线型定线法坐标计算方法,回旋线参数A的确定常用方法有: 1)回旋曲线尺法,2确定回旋线参数,回旋线参数A的确定常用方法有: 1)回旋曲线尺法,2确定回旋线参数,回旋线参数A的确定常用方法有: 1)回旋曲线尺法,2确定回旋线参数,式中:D圆弧之间距离; R换算半径, S型曲线,卵型曲线:,2)回旋曲线表法 3)近似计算法 S型、卵型曲线,回旋线参数A可用下式计算:,2确定回旋线参数,(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。,4)解析计算法:,要求设计缓和曲线LS连接圆曲线并与直线D1D2相切。,(1)直线与圆曲线连接,圆心坐标M(xm,ym) C1C2两点之间距离:,xm=xC1+Rcosm ym=yC1+Rsinm,圆心到直线的距离D 直线D1D2斜率:,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。 若按回旋线参数A2=RLS设计,则,(2)两反向曲线连接(S型),两曲线间距D:,用牛顿求根法可解出A1,A2,建立方程:,(3)两同向曲线连接(卵型),两圆心间距:,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。,3. 曲线型定线坐标计算方法:,(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
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