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1、卢曹康,公路、铁路工程测量,第十章 线路测量 10.1 线路勘测概述,铁路、公路设计,线路勘测,一.初测,二.定测,10.2 中线测量一.线路的组成形式,线路中线由直线和平曲线组成；平曲线有缓和曲线、圆曲线；平曲线的作用是改变路线方向；圆曲线是具有一定曲率半径的圆弧；缓和曲线是在直线与圆曲线之间加设的，曲率半径由无穷大逐渐变化为圆曲线半径的曲线。,10.2 中线测量一.线路的组成形式,直线,直线,直线,交点,交点,圆曲线,圆曲线,缓和曲线,缓和曲线,中线测量：就是通过直线和曲线的测设，将道路的中线具体地测设到地面上去，并测出其里程。,10.2 中线测量二.放线定交点,交点：就是路线的转折点。放
2、线：按照地形图上定出的线路与初测导线间的距离和角度关系，把纸上定出的线路测设到地面上，称为放线。,放线方法,10.2 中线测量二.放线定交点,（一）准备放线资料,纸上定线,导线,支距点,？,？,（四）定交点,（二）放支距,（三）穿线,（五）转向角的测定,极坐标法定点,极坐标法定点,10.2 中线测量三.中线测量,中线测量的主要任务是把纸上的线路测设到地面上，并用木桩固定不来。,中线测量,中桩一要标定中线位置，二要标志出线路的里程.,中线桩,10.2 中线测量三.中线测量,控制桩,里程桩的设置：整桩与加桩,10.3 线路高程测量一.线路水准点高程测量,（一）水准点的布设一般地段2km一个；复杂地
3、段1km一个；长度在300m以上的桥梁两端、500m 以上的隧道两端均应设置水准点。水准应设置在线路100m以内。（二）水准点高程测量高程测量两次的结果的闭合差：,10.3 线路高程测量二.线路水准测量（线路纵断面测量）,视线高程后视点高程后视读数中桩高程视线高程中视读数转点高程视线高程前视读数,10.3 线路高程测量三.线路纵断面图绘制,线路纵断面图是沿线路中心线的垂直剖面图。它将线路中线经过之处的起伏、地质情况以及各设计资料以图示法表示出来。纵断面图主要包括以下几项内容：1.连续里程 5.设计坡度 2.线路平面 6.路肩设计标高 3.加桩 7.工程地质特征 4.地面标高,大学P230,10
4、.3 线路高程测量三.线路纵断面图绘制,10.4 线路横断面测量一.横断面测量的宽度和密度,二.横断面方向的测定 1.直线地段：可用经纬仪或方向架测定。2.曲线地段：横断面方向应与测点处的切线方向垂直。三.横断面测量的方法 1.经纬仪视距法 2.经纬仪斜距法 3.水准仪法四.横断面图的绘制,10.5 线路施工测量一.线路复测,复测与定测结果不符值的允许范围：1.水平角：40；2.距离：1/1500；3.转点的横向差：每100m距离为5mm，当超过400m，以20mm为限；4.水准点高程闭合差：10mm；5.里程桩高程：10mm.,10.5 线路施工测量二.控制桩的保护,1.线路的每一线段上，至
5、少应对3个控制桩设置护桩；2.每个控制点应有不少于2条交会线，在每条交会线上，至少有3个护桩；3.两交会方向的交角，最好在90 左右，不得小于30；4.测设护桩时，瞄准选好的方向，由远及近进行护桩的钉设；5.护桩钉设完成后应绘制草图，以便日后查找；6.为了长期保存，控制桩和护桩一般用混凝土把桩固定起来。,路基放样是在地面上定出路基位置，使路堤或路堑按设计的填高、挖深、宽度和边坡坡度施工。,10.5 线路施工测量 三.路基边桩放样,路基放样主要是放边桩。,路基边桩放样,10.6 线路的竣工测量,在路基土石方工程完工之后，铺轨之前应当进行线路竣工测量。一.中线测量中线控制桩应固桩二.高程测量埋设永
6、久性水准点，间距不大于2km；中桩高程按复测法进行，路基高程与设计高程之差不应超过5cm.三.横断面测量深度与宽度与设计值之差不大于5cm；路堤护道宽度误差不大于10cm.,第十一章 曲线测量,曲线的组成:,11.1 圆曲线要素计算和主点测设一.圆曲线的主点,曲线上的主要点：JD、ZY、QZ、YZ；,二.圆曲线要素计算,1.T：切线长,2.L：曲线长,3.E：外矢距,4.：转向角,圆曲线主要素,5.R：圆曲线半径,、R：为计算圆曲线的必要资料。,T,T,L,E,R,o,切线长：,T,T,L,E,R,o,11.1 圆曲线要素计算和主点测设二.圆曲线要素计算,曲线长：,外距：,切曲差：,11.1
7、圆曲线要素计算和主点测设三.圆曲线主点里程和主点测设,（一）圆曲线的里程计算,（二）曲线上主要点的测设：略,例：111 112,11.1 圆曲线要素计算和主点测设 四.圆曲线上详细点的测设,曲线上对桩距的要求桩距为L0 与圆曲线半径R 有关，一般规定如下：,11.1 圆曲线要素计算和主点测设四.圆曲线上详细点的测设,（一）偏角法原理：根据偏角 和弦长C 交会出曲线点。,R,zy,L：弧长,弦长C 的计算：,（1）按整桩距法：如 C 20m；,（2）计算公式：,（二）长弦偏角法测设圆曲线在测设时已知曲线点的里程，即测设的曲线长Li，即可进行放样参数计算。,11.1 圆曲线要素计算和主点测设四.圆
8、曲线上详细点的测设,ZY,Xi,Yi,JD,i,30-X3,11.1 圆曲线要素计算和主点测设四.圆曲线上详细点的测设,（三）切线支距法测设圆曲线（直角坐标法）曲线点的测设坐标按下式计算：,X1,X2,X3,ZY,Y3,y1,10,10-X1,10,10,20-X2,y2,y3,y1,X,测设方法：,20,30,11.2加缓和曲线后曲线的基本要素计算和主点设置,R,一.加缓和曲线后曲线的变化,ZH,HZ,（一）缓和曲线的作用（二）加缓和曲线后产生的三个参数,P,HY,YH,QZ,R+P,m=X0-Rsin,T,(X0、y0),X,y,l 0,l y,（二）加缓和曲线后产生的三个参数,此项可忽略
9、不计,l y,二.加缓和曲线后的曲线要素计算,R,ZH,HZ,P,HY,YH,QZ,R+P,m=X0-Rsin,T,(X0、y0),X,y,l 0,1.切线长：T,2.曲线全长：L,3.外矢距：E,4.切曲差：q,三.曲线上主要点的里程计算和测设,（二）曲线主要点的测设缓和圆点与圆缓点的坐标计算公式：,（一）曲线主要点的里程计算P154,T,ZH,x0,HY,Y0,QZ,YH,HZ,O,R,四.加缓和曲线后的详细测设（一）切线支距法（直角坐标法）,以直缓点ZH或缓直点HZ为坐标原点，以切线为x轴，过原点的半径（垂直于切线）为Y轴，利用缓和曲线和圆曲线上各点的x、y坐标由两端向中间测设曲线。,1
10、.缓和曲线部分 在缓和曲线范围内，测设点的坐标可按缓和曲线的参数方程式计算：,ZH,x,X0,Y0,HY,Y,2.圆曲线部分在圆曲线范围内，测设点的坐标可按下式计算：,四.加缓和曲线后的详细测设（一）切线支距法（直角坐标法）,X,R,四.加缓和曲线后的详细测设（二）偏角法,缓和曲线上各点，可将经纬仪置于ZH或HZ点进行测设。,x,HY（YH）,Y,推导：,四.加缓和曲线后的详细测设,（四）长弦偏角法测设曲线,曲线上任意一点的弦长C及偏角可按下式计算：,（三）仪器安置在ZH/HZ和HY/YH点的测设方法：略,11.3 困难地区曲线的测设方法,一.交点不能安置仪器或切线方向受阻时,(一)设置两个副
11、交点,ZH,HZ,JD,-JD2B,-JD1A,a,O,b,QZ,T,T,根据转角和选定的半径R，计算切线长T和曲线长L，再由a、b、T，计算辅助点A、B至曲线ZH点和HZ点的距离t1和t2。,R,/4,中点QZ测设：,由ZH、HZ沿切线方向量取T，得M、N点，再沿M、N方向量取T,定出QZ。,二.曲线起点或终点不能安置仪器,ZH,HZ,HY,YH,JD,A,详见P159,三.偏角法遇障碍物时曲线的测设,（二）圆曲线测设遇障碍物时方法1,（二）圆曲线测设遇障碍物时方法2,三.偏角法遇障碍物时曲线的测设,（二）缓和曲线测设遇障碍时,11.4 极坐标测设曲线,11.4 极坐标测设曲线,一.测设原理
12、,测设曲线点P：计算B、P点坐标；计算B、P点距离DBP及坐标方位角BP；3.计算测设P点方向的角p。,11.4 极坐标测设曲线,二.测站坐标计算：,S1,2.计算测站B在ZH点坐标系中的坐标：,1.测量S1与1,11.4 极坐标测设曲线,三.曲线点坐标计算：,S1,P点为要测设的曲线点，可按切线支距法公式求得XB 及yB.,四.测设资料计算,11.4 极坐标测设曲线,五.测设方法：,S1,DBP,11.5 长大曲线和回头曲线的测设,一.长大曲线的测设,将长大曲线分成三段,11.5 长大曲线和回头曲线的测设,（一）曲线要素计算,一.长大曲线的测设,11.5 长大曲线和回头曲线的测设,二.回头曲
13、线的测设,11.5 长大曲线和回头曲线的测设,二.回头曲线的测设,小结：圆曲线测设方,第十四章 桥梁测量,P202,14.1 桥梁控制测量,桥梁控制测量的目的：保证桥轴线长度放样和桥梁墩台定位的精度要求。桥梁控制网：桥梁施工控制网。桥梁控制网的特点：(1)控制范围小，点位密度大，精度要求高；(2)控制点使用频繁；(3)受施工干扰大；(4)桥梁平面控制网的平网控制通常分为两级布设。第一级控制网主要控制桥轴线，在第一级控制网内加密控制点、网，构成第二节控制网，用以控制墩台中心定位。,一.桥轴线长度和桥梁墩台定位必要精度的确定,桥轴线：桥渡的中心线。桥轴线长度：桥轴线两岸控制桩的距离。桥梁长度误差来
14、源于两部分，一是杆件加工装配时的误差，二是安装支座的误差。长试验误差L：对于短跨（64m）的钢筋混凝土梁与预应力混凝土梁，其长度拼装误差L按规范取为：L/5000；L为梁长。安装支座误差：目前一般取 7mm。,一.桥轴线长度和桥梁墩台定位必要精度的确定,梁安装后每跨（联）的容许误差为：,设桥梁全有N 跨（联），其全长的极限误差对于等跨情况有：,对于不等跨时：,取1/2的极限误差为中误差，则全桥轴线长的相对中误差为：,二.桥梁控制网的建立,（一）平面控制网的布设及测量平面控制网的布设形式：,二.桥梁控制网的建立,精密导线网,（一）平面控制网的布设及测量平面控制网的布设形式：,在河流两岸的桥轴线上
15、各设立一个控制点，并在桥轴线上、下海游沿岸布设最有利交会桥墩的精密导线点，同时增加上、下游过江测距，使导线闭合于桥轴线上的控制点。,二.桥梁控制网的建立,节点及插入点,（一）平面控制网的布设及测量平面控制网的布设形式：,插入点一般由三个或四个方向交会测定，为保证插入点的精度，在网中和插入点都要设站观测，同时插入点的测量要以主网相同的精度进行。当插入点位于两岸主要边上时，称为节点。,二.桥梁控制网的建立,引桥控制网,（一）平面控制网的布设及测量平面控制网的布设形式：,大桥、特大桥正桥两端一般都要通过引桥与线路衔接，因此在正桥控控制网下需布设引桥控制网（附网）。引桥的控制主要是桥轴线方向和长度的控
16、制。引桥控制网应与主网同时布设，布设时路线交点必须是附网中的一个控制点。,精密导线,桥轴线延长线,二.桥梁控制网的建立,1.选点、造标和埋石2.水平角测量3.距离测量(测距仪),（一）平面控制网的布设及测量平面控制测量的外业工作,二.桥梁控制网的建立,（二）高程控制网的布设及测量桥梁水准测量分为一、二、三等。当桥长300m时，即采用三等水准测量。当桥长300m以上时，即采用二等水准测量。当桥长1000m以上时，两岸的水准连测(即跨河水准)，即采用一等水准测量。,二.桥梁控制网的建立,（二）高程控制网的布设及测量,二.桥梁控制网的建立,跨河水准测量布设形式与要求,（二）高程控制网的布设及测量,1
17、4.2 桥梁墩、台中心的测设,一.直线桥的墩、台中心测设,(一)直接测法,35.217,32.75,64.75,32.75,30.475,DK11+533.927,+569.144,+601.894,+666.644,+699.394,DK11+729.869,B,直线桥的墩、台位于桥轴线的方向上。墩、台的设计时里程是已知的。他们之间的距离可以用相邻两点的里程相减而得。根据计算出的距离，从桥轴线的一个端点开始，用钢尺(测距仪)遂段测设出墩、台中心，并符合到桥轴线的另一个端点上。,14.2 桥梁墩、台中心的测设,(二)交会法,一.直线桥的墩、台中心测设,A,B,C,D,E,d2,d1,LE,A、
18、C、D为控制网的三角点，且A为桥轴线的端点，E为墩中心位置，在控制测量中交会角、和距离d1、d2可根据坐标反算求出，为已知值。AE的距离LE可根据里程求出，也为已知，则：,14.2 桥梁墩、台中心的测设,二.曲线桥的墩、台中心测设,线路中心线,桥梁中心线,折线/工作线,折线交点-墩台中心,桥 墩偏距,桥梁偏角,折线长度/桥墩中心距,E、L在设计图中都已给出，据已知的E、L即可进行墩位测设。,14.2 桥梁墩、台中心的测设,曲线桥墩位测设和直线桥一样，要在桥轴线的两端测设出控制点，以作为墩、台测设和检验的依据。,二.曲线桥的墩、台中心测设,A、B为控制点,如何进行曲线桥墩、台测设？如何校核测设数
19、据的正确性？,答：根据圆曲线的参数和ZY点的坐标，桥墩、桥台中心的里程号，设计偏距可以计算出相应桥墩、桥台中心的坐标和横向方位角，这样就可以根据桥墩、桥台的大样图进行放样。用计算出的各桥墩、桥台中心坐标，可以计算出相邻墩台中心间的距离和偏角，与设计图上提供的L、进行校核。,1.自然条件的变化，即桥墩台地基的工程性质、水文地质、土壤的物理性质及地震等。(1)开挖基础时，由于去掉表土，改变了基岩的原始受力状况，因而产生回弹是，即比原始状况升高；(2)在建墩台时，随着工程的进展，基础的受力逐渐增加，因而基础会逐渐下沉；(3)由于基础的地质条件不同，会使墩台产生不均匀的下沉，影响墩台的倾斜和位移；(4
20、)由于温度和水位的季节的和周期性变化以及水流方向的变化，桥梁将产生规律性变形；(5)由于洪水、流冰、浮运木材的袭击及在偶然情况下船只的碰撞也会使墩台发生倾斜和位移。,14.3 桥梁变形观测一.桥梁变形产生的因素：,2.与桥梁本身相联系的原因。作用在桥梁 上部结构的静荷载与作用在墩台的静荷载，墩台与梁的结构形式以及动荷载(车辆通过时的震动、风力等)的作用。3.勘测、设计、施工以及营运管理不善，也会使桥梁产生额外的变形。,14.3 桥梁变形观测一.桥梁变形产生的因素：,桥梁变形按其类型来区分。可分为静态变形和动态变形两种。静态变形：是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值，它只是时间的函数。动
21、态变形：是指在外力影响下而产生的变形，它是以外力为函来表示的对时间的变化，其观测结果是表示桥梁在某个时刻的瞬时变形。桥梁墩台的变形一般来说是静态变形，而桥梁结构的挠度变形则是动态变形。,14.3 桥梁变形观测二.桥梁变形的类型：,1.观测任务桥梁变形观测的任务就是对桥梁墩台的静态变形和对桥梁结构的挠度进行周期性的重复观测，求得其在两个周期间的变化值和瞬时变化值。,14.3 桥梁变形观测三.桥梁变形观测的任务与内容：,2.观测内容对桥梁墩台的静态变形观测，即对各墩台在空间位置(桥台上观测点的三维坐标)变化的观测，包括两个方面：(1)各墩台的垂直位移观测(沉降观测)。其中包括各墩台沿水流方向(或垂
22、直于桥轴线方向)和沿桥轴线方向的倾斜观测。(2)各墩台的水平位移观测。其中各墩台在上、下游的水平位移称为横向位移观测；各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测。两者中，以横向位移观测更为重要。,14.3 桥梁变形观测三.桥梁变形观测的任务与内容：,14.3 桥梁变形观测三.桥梁变形观测的任务与内容：,横向位移观测,纵向位移观测,墩台水平位移观测,1.大地控制测量方法垂直位移观测采用精密水准测量和精密跨河水准测量。横向位移中，对直线型桥梁一般采用基准线法观测，而对天曲线型桥梁则采用前方交会或导线测量方法。纵向位移观测采用测距仪等，挠度观测采用水准测量方法。2.特殊测量方法倾斜测量和激光直
23、测量。3.地面立体摄影测量方法,14.3 桥梁变形观测四.桥梁变形观测的方法：,(一)桥梁变形观测网的布设变形观测网包括控制点和观测点两部分。1.控制点又分为基准点和工作点。基准点是网中位于桥梁承压范围之外，被视为稳定不动的点；工作基点全部位于承压区之内，用以直接测定观测点变形。2.观测点是布设在桥梁墩台选定的位置上测量点。,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,(一)桥梁变形观测网的布设由基准点和工作基点一起构成的网称为绝对网或基准网，通过基准网的观测，可以确定工作基点相对基准点的空间位置。工作基点和观测点组成的网，称为相对网，用以测定观测点相对于工作基点的相对变形。,14.3 桥梁变形
24、观测五.桥梁变形观测网,(二)垂直位移监测网基准点应尽量选在桥梁承压区之外，但又不宜离桥梁墩台太远，以不远于桥梁墩台1km2km为宜。工作点一般选在桥台上，以做便于观测布设在桥梁墩台上的观测点，测定各桥墩相对于桥台的变形。,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,(二)垂直位移监测网1.垂直位移监测网的基准网布网情况：,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,2.垂直位移监测网的相对网布网情况：,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网(二)垂直位移监测网,主桥墩台上的观测点，应在墩台顶上、下游两端的适宜位置处各埋设一个，以便研究沉降与非均匀沉陷(即倾斜变形)。,单线路,双线路,14.3
25、桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,(二)垂直位移监测网绝对网和相对网联结在一起，构成整个垂直位移的监测网。,绝对网,相对网,(三)水平位移监测网测量水平位移首先要考虑测定桥墩台相对于岸上工作基线点的相对位移。相对位移，对直线型桥梁一般采用基准线法观测，而对天曲线型桥梁则采用前方交会或导线测量方法。,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,(三)水平位移监测网1、基准线法基准线法包括视准线法和激光准直法。基准线法的基本原理是：过线段的两个端点A、B建立一条基准线，测定观测点之对过基准线的铅直面的偏离值li,两个周期观测偏离值之差di便是i点的横向位移观测值。注：观测点必须大致位于基准线附近，偏离
26、值不要超过10mm。,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,(三)水平位移监测网1、基准线法,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,(三)水平位移监测网1、基准线法大型桥梁包括主桥和引桥，可分别布设三条基准线。,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,主桥为（0*下 9*下），引桥为（0005）及（0912）。,(三)水平位移监测网2、前方交会：略3、导线测量法（1）三角网或边角网（2）后方交会法,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,(三)水平位移监测网（3）检核基准线法在墩台面上所布设的基准线的延长线上，选择地基稳定处设置观测墩，以形成检核方向线，用此方向线来检核基准线端点在
27、垂直于基准线方向的位移。,14.3 桥梁变形观测五.桥梁变形观测网,垂直位移观测：就是定期地测量布设在桥台上的观测点相对于基准点的高差，以求得观测点的高程，并将不同时期观测点的高程加以比较，得出墩台的垂直位移直。垂直位移观测之前，首先进行基准点间的观测，即定期测定各基准点之间的高差，从中选择稳定的基准点作为固定的起算点，并按统计检验方法来检验工作基点的稳定性。,14.3 桥梁变形观测六.桥梁垂直位移观测,(一)基准点观测定期测定各基准点之间的高差并在基准点与工作点之间进行联测，称为基准点观测。大型桥梁应按一等水准测量施测，每段往、返测高差之差，按一等水准测量规定，不得超过：,14.3 桥梁变形
28、观测六.桥梁垂直位移观测,(二)观测点观测观测点观测包括引桥观测点观测和水中桥墩观测点的观测。引桥观测点观测按照工作基点的施测方法进行。水中桥墩观测点的观测采用跨河水准测量和跨墩水准测量进行。,14.3 桥梁变形观测六.桥梁垂直位移观测,(一)基准线法横向位移观测1.测小角法测小角法是精密测定基准线方向(或分段基准线方向)与测站到观测点之间的小角。2.活动觇牌法活动觇牌法是利用活动觇牌直接测定观测点偏离值的一种方法。(二)纵向位移观测纵向位移观测是测定直线型桥梁上两桥台、相邻桥墩和桥台之间在桥轴线方向上位移。,14.3 桥梁变形观测七.桥梁水平位移观测,(三)前方交会法测定桥墩台水平位移观测时，通常采用全圆方向观测法进行。观测点的位移值计算可根据两周期观测值的变化直接算出。,14.3 桥梁变形观测七.桥梁水平位移观测,1.校核各项原始记录，检查观测值的计算是否正确并填写各次观测值；2.对各次基点观测的复测数据进行平差计算和基准网稳定分析；3.对观测点进行稳定性分析；4.绘制观测点位移过程线。,14.3 桥梁变形观测八.位移观测数据的处理与分析,
