学位论文四级公路标准设计和施工放样.docx
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学位论文四级公路标准设计和施工放样
题目：
四级公路标准设计和施工放样
摘要
测量的工作包括内业和外业，本文主要阐述外业的内容，即施工放线。
测量放样工作应遵循从整体到局部的原则，先进行控制测量，再进行细部放样测量。
通过控制测量，建立起平面控制点和高程控制点与工程构造物特征点之间的平面位置和高程的几何联系。
为使学生理解消化课堂教学测量放样的内容，巩固和加深课堂所学的理论知识，熟练掌握施工放样的流程，本论文主要介绍了施工放样数据计算以及在各个路线段和结构物中施工放样的方法，所以保证了学生在施工放样各个流程有一个准确的认识和工作。
关键词：
施工放样数据计算流程
Abstract
Measurementofworkincludedwithintheindustryandoutsidetheindustry,thisarticlefocusesonFieldcontent,namelyconstructionline.MeasurementLoftingshallfollowfromtheprincipleofthewholetothepart,makingcontrolledmeasurements,thensettingoutsurveyindetail.Bycontrollingthemeasurement,establishmentofplanecontrolpointsandheightbetweenlocusofcontrolandprojectstructurefeaturesofthegeometricrelationofpositionandaltitude.TomakestudentsunderstandthedigestivecontentsofclassroomteachinginmeasurementLofting,consolidateanddeepentheoreticalknowledgelearnedintheclassroom,masterthelayoutprocess,thispapermainlyintroducestheconstructionsurveydataaswellasvariousroadsectionsandstructuresinconstructionsurveymethodensuresthatstudentsinthesettingoutofprocessaaccurateperceptionandwork.
Keywords:
constructionLoftingcalculationprocedure
一.绪论……………………………………………………………………………………………………6
1.1论文研究的背景……………………………………………………………………………………6
1.2研究的目的和意义…………………………………………………………………………………6
1.3研究的内容…………………………………………………………………………………………6
1.4研究的技术路线和方法……………………………………………………………………………7
二.设计资料概况…………………………………………………………………………………………7
2.1数据采集……………………………………………………………………………………………7
2.2地形图的绘制………………………………………………………………………………………10
2.3线路设计……………………………………………………………………………………………11
2.3.1线路平面布置…………………………………………………………………………………11
2.3.2纵断面布置……………………………………………………………………………………11
2.3.3横断面布置……………………………………………………………………………………11
2.3.4结构物设置……………………………………………………………………………………11
三.施工放样的数据计算…………………………………………………………………………………11
3.1中桩坐标的理论计算………………………………………………………………………………11
3.1.1计算导线点的坐标……………………………………………………………………………11
3.1.2未设缓和曲线上计算中桩坐标………………………………………………………………12
3.1.3设置了缓和曲线上计算中桩坐标……………………………………………………………13
3.1.4直线段上计算中桩坐标………………………………………………………………………14
3.2中桩坐标软件计算…………………………………………………………………………………18
3.2.1直线段上计算中桩坐标………………………………………………………………………18
3.2.2曲线段上计算中桩坐标………………………………………………………………………19
3.3边桩坐标的计算……………………………………………………………………………………20
3.3.1直线段上的边桩计算…………………………………………………………………………20
3.3.2缓和曲线段边桩坐标计算……………………………………………………………………21
3.3.3圆曲线上的边桩坐标计算……………………………………………………………………21
四.施工放样………………………………………………………………………………………………24
4.1路基放样工作内容…………………………………………………………………………………24
4.2放样工具……………………………………………………………………………………………25
4.3施工放样基本方法…………………………………………………………………………………25
4.3.1直线段距离放样………………………………………………………………………………25
4.3.2已知高程的放样………………………………………………………………………………26
4.3.3平面点位的放样………………………………………………………………………………27
4.3.4全站仪的放样…………………………………………………………………………………29
4.3.5GPS的放样……………………………………………………………………………………31
4.4公路中线的施工放样………………………………………………………………………………33
4.4.1用导线控制点恢复中线………………………………………………………………………34
4.4.2用路线控制桩恢复中线………………………………………………………………………34
4.5路基横断面的施工放样……………………………………………………………………………35
4.5.1路基边桩放样的一般要求……………………………………………………………………36
4.5.2路基横断面的放样方法………………………………………………………………………36
4.5.2.1路基的边桩放样…………………………………………………………………………36
4.5.2.2路基边坡的放样…………………………………………………………………………39
4.6结构物的放样………………………………………………………………………………………40
4.6.1挡土墙的放样…………………………………………………………………………………40
五．总结……………………………………………………………………………………………………42
致谢…………………………………………………………………………………………………………44
参考文献……………………………………………………………………………………………………45
第1章绪论
1.1论文研究的背景
本次的论文研究背景是依据大学专业课程，道路勘测设计、工程测量等内容而定的具有代表性，全面检测所学知识的结业性选题。
工程的设计与施工放样是贯穿了整个施工的过程，放样的方法和精度对道路桥梁的工程质量和进度起着一个十分重要的作用，建立合适的控制网，选择合适的放样方法，使测量快速准确。
所以为使学生理解消化课堂教学测量放样的内容，巩固和加深课堂所学的理论知识，熟练掌握施工放样的流程和各类仪器的使用，提高自身独立思考分析问题和解决问题的能力，从而发表次论文。
1.2研究的目的和意义
毕业设计是实践性教学的重要环节。
强化对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养收集资料和调查研究的能力，方案必选和论证的能力，理论分析与设计运算能力。
它培养学生综合运用所学知识编制设计书的能力，使我们熟练掌握公路的设计过程，掌握资料的收集和分析、相关规范的选择和运用，掌握公路一般技术指标的确定、路线的布置和计算、设计方案的选择、成果图的绘制以及设计文本的编制全过程。
本次的设计论文也是在测量的施工放样以及仪器的使用、测量各个过程的计算方法有一个准确的认识和清楚。
另外对培养学生独立思考问题和解决问题的能力，为今后工作做好技术储备，使我们能在今后的工作中，更好的读懂图纸上的设计意图，发现施工放样存在问题并做出正确的解决方案。
1.3研究的内容
⑴道路选线：
原道路线形的弊端、新道路线路选线。
⑵平曲线设计：
直线、圆曲线、缓和曲线的设计和组合、相关要素的计算和检核、超高和加宽的设计、平面图的绘制等。
⑶纵断面设计：
竖曲线的设计、相关要素的确定、纵断面图的绘制等；
⑷横断面设计：
横断面的设计、横断面相关组成部分的确定、横断面图的绘制。
⑸路线的施工放样：
①理论计算：
中桩、边桩、开挖。
②软件计算：
中桩、边桩、开挖。
③放样方法：
全站仪、GPS、水准仪、经纬仪。
⑹涵洞与挡土墙的测量放样以及开挖回填和注意事项。
1.4研究的技术路线和方法
⑴需要收集的资料及工具：
《崇州三郎镇欢喜村1:
2000地形图》、相关的勘测资料、计算机、CAD软件、公路设计相关书籍资料、公路工程各类规范等等。
⑵具体设计步骤
1）在《崇州三郎镇欢喜村1:
2000地形图》中进行选线，考虑多方因素与规范，确定平曲线走向。
2）根据线形要求，对照规范要求等确定各个平曲线的半径、长度等要素，在地形图上绘出图形并进行改进、完善。
3）将设计好的线形进行比较，选出最优设计方案。
4）对推荐的线形进行各元素的计算、检核，并算出各个主点里程及其坐标。
5）在地形图上绘出具体的平曲线图。
6）根据规范要求以及地形条件，确定出最合适的竖曲线半径、缓和段长度，并列成表格。
7）利用CAD软件绘出设计段路线的纵断面图，根据竖曲线要素表和设计高程等，在纵断面图上绘出设计的竖曲线，并进行修整和完善。
8）根据规范要求以及地形条件，定好设计高程，确定出最合适的四级公路路基面、设计高程、超高级加宽、边坡边沟等，列成表格。
9）利用cad软件绘出设计段路线的横断面图，根据设计好的路基和标高，在横断面图上绘出横断面设计线（注意一定要拟合）。
10）本着经济、合理的原则，调整竖曲线、横断面的设计高程，使得填挖基本平衡或者填挖合理，确定出最好的竖曲线、横断面设计方案。
11）列出平曲线的施工放样方法，并进行比较，尤其要注意仪器的使用、精度的分析等。
12）根据仪器情况和精度要求选择合理的放样方法。
13）列出高程放样的方法，并进行选择。
14）处理数据、设计计算、编制图表、书写文字说明等。
第2章设计资料的概括
2.1数据采集
使用仪器与工具：
全站仪、水准仪、钢卷尺、30m皮条、花杆、丁字尺、水准尺、绘图工具、记录本、油漆等等。
外业勘测、调查记录表：
附表1（导线测量记录表）
测站
盘位
目标
水平度盘读数
（°′″）
半测回角值
（°′″）
一测回角值
（°′″）
边长
（m）
备注
左
右
附表2（导线闭合计算表）
点号
观测角度β（°′″）
角度改正数（″）
改正后角度值（°′″）
坐标方位角α（°′″）
边长（m）
纵坐标增量△x
纵坐标x
横坐标增量△y
横坐标y
计算值
改正数
改正值
计算值
改正数
改正值
附表3（水准测量记录表-基平）
测站
测点
水准尺读数
高差
高程（m）
备注
后视读数a
（m）
前视读数b
（m）
+
—
附表4（水准测量记录表-中平）
水准点号
公里桩百里桩号及其加桩号桩号
水准尺读数
高差
中桩高程
（m）
备注
前视读数
中视读数
后视读数
+
—
附表5（横断面测量记录表）
左侧
桩号
右侧
附表6（中桩放样记录表）
桩号
设计坐标
测量坐标
后视坐标
拔角（°′″）
距离
（m）
备注
X
Y
X
Y
X
Y
附表7（碎步测量记录表）
点号
测站
测站高程
（m）
仪器高程
（m）
后视
棱镜高
（m）
测量坐标
高程
（m）
备注
编号
X
Y
编号
X
Y
X
Y
2.2地形图的绘制
地形图是按一定的比例尺，用规定的符号表示地物，地貌平面位置和高程的正射投影图。
本论文路线地形图是1：
1000的比例尺。
使用数据：
附表7（碎步测量记录表）
附表4（水准测量记录表-中平）
成果：
《四级新建公路地形图》
2.3线路设计
2.3.1线路平面布置
使用数据：
附表4（水准测量记录表-中平）
成果：
《四级新建公路路线平面图》
2.3.2纵断面布置
1桩号里程，地面高程和地面线，设计高程和设计线，施工填挖值。
2设计线的纵坡度和坡长
3竖曲线的平面要素，平曲线资料。
4人工构造物的位置，结构类型以及孔径，涵洞可以只表示位置。
成果：
附图1《四级新建公路纵断面设计》
2.3.3横断面布置
使用数据：
附表5（横断面测量记录表）
附图1《四级新建公路纵断面设计》
成果：
《四级新建公路横断面设计》
参考文献：
《路堤边坡坡度表》《各级公路路基宽度》
2.3.4结构物的设置
K0+260处设置了一个1-ф1.5m钢筋混凝土圆管涵
K0+420处设置了一个1-ф1.5m钢筋混凝土圆管涵
多个路基路面挡土墙
第3章施工放样的数据计算
3.1中桩坐标理论计算
3.1.1计算导线点的坐标
1方位角的确定
Tanβ=｜△y／△x｜
方位角：
Ai=β△y＞0，△x＞0（第一象限）
Ai=180°—β△y＞0，△x＜0（第二象限）
Ai=180°+β△y＜0，△x＜0（第三象限）
Ai=360—β△y＜0，△x＞0（第四象限）
图3.1
2坐标计算
Xi+1=Xi+DcosAi（D为两导线点之间的水平距离）
Yi+1=Yi+DsinAi
3.1.2未设缓和曲线上计算中桩坐标
1圆曲线起点终点坐标计算
图3.2
如图所示，JDi的坐标（XJDi，YJDi）,交点前后直线边的方位角分别是Ai-1、Ai，圆曲线上的半径为R，平曲线切线长为Ti，曲线的起点终点坐标可以以公式计算：
圆曲线上的起点坐标：
XZYi=XJDi-TicosAi-1
YZYi=YJDi-TisinAi-1
圆曲线上的终点坐标：
XZYi=XJDi+TicosAi
YZYi=YJDi+TisinAi
2圆曲线任意点的坐标计算
ZY-QZ段（YZ-QZ段）的坐标计算以曲线起点ZY（曲线终点YZ点）为坐标原点，切线为X′轴，建立直角坐标系。
ZY-QZ曲线段上面的坐标计算
X′=Rsin（l′180／Rπ）
Y′=R-Rcos（l′180／Rπ）
公式中：
l′是表示曲线上面任意一点到ZY（YZ）点的弧长。
ZY-QZ段各点的坐标：
利用上述公式计算出以ZY为坐标原点圆曲段内各个加桩X′、Y′的值，则ZY-QZ段的各个点的坐标：
X=XZYi+X′cosAi-1-Y′sinAi-1
Y=YZYi+X′sinAi-1+Y′cosAi-1
YZ-QZ段各点的坐标：
利用上述公式计算出以YZ为坐标原点圆曲段内各个加桩X′、Y′的值，则QZ-YZ段的各个点的坐标：
X=XZYi-X′cosAi-1-Y′sinAi
Y=YZYi-X′sinAi-1+Y′cosAi
公式中：
ξ是路线转向，左转时ξ=1，右转时ξ=-1以下各式同。
3.1.3设置了缓和曲线上计算中桩坐标
1曲线起点终点坐标计算
如图所示JDi的坐标为（XJDi，YJDi），交点前后直线边的方位角分别为Ai-1、Ai，圆曲线的半径为R，缓和曲线长度Lc，平曲线切线长为THi，曲线的起点终点坐标可用公式计算：
起点坐标：
XZHi=XJDi-THicosAi-1
YZHi=YJDi-THisinAi-1
终点坐标：
XHZi=XJDi+THicosAi
YHZi=YJDi+THisinAi
2曲线任意点坐标计算
ZH-QZ段的坐标计算以曲线起点ZH为坐标原点切线为X′轴法线为Y′轴建立直角坐标系。
缓和曲线段X′,Y′:
X′=lc-l5／40R2L2Y=l3／6RLc-l7／336R3L3
圆曲线段X′,Y′:
X′=Rsin（β+l′180／πR）+q
Y′=R-Rcos（β+l′180／πR）+P
利用上述公式计算出缓和段内各加桩和曲线段内各个加桩X′、Y′的值，则ZH-QZ段的各个坐标：
X=XZHi+X′cosAi-1-Y′sinAi-1
Y=YZHi+X′sinAi-1+Y′cosAi-1
QZ-HZ段的坐标计算：
以曲线终点HZ为坐标原点切线为X′法线为Y′建立直角坐标系，利用上述公式计算出缓和曲线和圆曲线段内各点X′、Y′的坐标，则QZ-HZ段各点的坐标为：
X=XHZi-X′cosAi-1-Y′sinAi
Y=YHZi-X′sinAi+1+Y′cosAi
3.1.4直线段上计算中桩坐标
位于ZH之前或HZ点之后的直线段可利用JD点的坐标或者ZH,HZ点的坐标与改点的距离计算出该点的坐标。
现在以本次实训的数据举例如下：
路线QD的坐标为：
XQD=2017.662m，YQD=936.155m；路线JD1的坐标为：
XJD1=1958.160m，YJD1=1153.687m；路线JD2的坐标为：
XJD2=2036.090m，YJD2=1367.157m；路线JD3的坐标为：
XJD3=2084.422m，YJD3=1343.810m。
（1）计算路线的转角：
tanA10=|（YQD-YJD1）/（XQD-XJD1）|=|-217.532/59.502|=3.6555877113
A10=360°-74°42′7.08″=285°17′52.9″
tanA12=（YJD2-YJD1）/（XJD2-XJD1）=213.47/77.93=2.739253176
A12=69°56′41.04″
左角β=285°17′52.9″-69°56′41.04″=215°21′11.8″
β＞180°，为右转角
右转角α=215°21′11.8″-180°=35°21′11.8″
缓和曲线常数：
β=Lc180/2Rπ=7°9′43.1″
P=Lc2/24R=0.260m
Q=Lc/2-Lc3/240R2=12.493m
平曲线要素：
平曲线中的圆曲线长：
L´=（α-2β）
R
平曲线总长：
LH=（α-2β）
R+2Lc
外距：
EH=（R+P）sec
-R
超距：
DH=2TH-LH
主点桩桩号：
JD1K0+225.523
-TH44.445
ZHK0+181.078
+Lc25
HYK0+206.078
+L´36.703
YHK0+242.781
+Lc25
HZK0+267.781
-LH/286.703
QZK0+224.4295
+DH/22.187/2
JD1K0+225.523
（2）中桩坐标及方位角：
ZH点的坐标：
A01=A10-180°=105°17′52.9″
XZH1=XJD1-THcosA01=1969.886m
YZH1=YJD1-THsinA01=1110.817m
ZH～HY第一缓和曲线上的中桩坐标的计算：
如桩号K0+190
l=190-181.078=8.922m
Xˊ=l-l5/40R2Lc2=8.922m
Yˊ=l3/6RLc=0.047m
X=XZH1+XˊcosA01-YˊsinA01=1967.519m
Y=YZH1+XˊsinA01+YˊcosA01=1119.410m
HY点的坐标计算：
lˊ=206.078-181.078=25m
Xˊ=l-l5/40R2Lc2=24.961m
Yˊ=l3/6RLc=1.042m
X=XZH1+XˊcosA01-Y
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