道路勘测第七章 定线.ppt
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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1：1000~1：2000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②、③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α和控制切线长T，根据缓和曲线的要求试定Ls计算半径R2）已知外距E反算半径R 根据转角α、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αA和αB，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R1>R2，一般应先选定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αA和αB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αi>0，路线为右偏； 如果αi<0，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（L≤ZH）：后直线上任一点坐标（L≥HZ）：,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（ZH~HY）任一点坐标,（2）圆曲线内任一点坐标 ①由HY~YH时②由YH~HY时,（3）第二缓和曲线（HZ~YH）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：ξ—公路转向系数，右偏ξ=1，左偏ξ=-1则：,,,设缓和曲线的单曲线,1. 以第一缓和曲线（ZH~HY）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：ξ—公路转向系数，右偏ξ=1，左偏ξ=-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HY~YH时 弦长方位角为则该点坐标为,（2）由YH~HY时 弦长方位角为则该点坐标为,3.第二缓和曲线（HZ~YH）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/R1～1/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R2/2 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R1>R2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；δ—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R1 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A≥Amin或R/3≤A≤R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D1~D2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A1）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。
