公路几何线形检测技术讲课讲稿.docx

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公路几何线形检测技术讲课讲稿

公路几何线形检测技术

测量知识讲义

主讲人：

薛延丰

第一章、绪论

第一节、公路几何线形检测的目的与意义

《公路工程质量检测评定标准》（JTGF80/1--2004）

质量评定单元的定量指标检测：

内在质量、外形检测。

公路几何线形检测是：

指对路基路面、桥梁、隧道的平面、纵断面和横断面以及其他各种结构物的几何尺寸的测量、检测及评定，应贯穿公路施工的整个过程，而不仅限于竣工验收评定阶段，以保证公路线形与各种结构物从设计转化为实体工程过程中，平面位置、高程及其他尺寸满足设计、规范及合同规定的各项要求。

第二节、公路线形组成

一、概述

公路几何线形检测技术融检测基本理论、测量工程学及公路几何设计原理于一体。

公路是一个三维实体，它由路基、路面、涵洞、桥梁、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。

一般路线是指公路中线的空间位置。

横断面是中线上任一点法向切面，纵断面是沿中线竖直切面，路线在水平面的投影称路线的平面。

以上三者称是公路的几何组成。

路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。

二、路线平面

公路应满足的几何条件：

线形连续圆滑（曲率及曲率变化连续）。

平面线形三要素：

直线、圆曲线、缓和曲线

1.平面线形设计一般原则

2.直线

3.圆曲线

《公路工程技术标准》（JTGB01--2003）

4.缓和曲线

基本型：

直线—回旋线（A1）--圆曲线--回旋线（A2）--直线

对称型、非对称性

S型：

卵形：

凸型：

复合型：

C型：

5.基本型平曲线的曲线的曲线元素、里程计算公式

a）直线和圆曲线组合的单曲线：

已知偏角α、半径R，求曲线元素切线长T、曲线长L、外距E、切曲差D。

里程计算：

ZY里程=JD里程-T

YZ里程=ZY里程+L

QZ里程=YZ里程-T/2

JD里程=YZ里程-D/2

b）直线、回旋线和圆曲线组合的单曲线

已知偏角α、半径R，缓和曲线ls，求曲线主点里程。

辅助公式：

切线角：

；

（弧度）

切线增长值：

内移值：

坐标计算公式：

，

，

式中：

x表示缓和曲线上任意点处的横坐标m；

y表示缓和曲线上任意点处的纵坐标m；

X表示缓和曲线终点处的横坐标m；

Y表示缓和曲线终点处的纵坐标m

元素计算公式：

里程计算公式：

ZH里程=JD里程-TH

HY里程=ZH里程+ls

QZ里程=HY里程-TY/2

YH里程=HY里程+LY

HZ里程=YH里程+ls

6.平面设计成果

直线、曲线、转角一览表

逐桩坐标表、路线平面图

三、路线纵断面

纵断面图包含地面线及设计线

竖曲线设计：

二次抛物线或圆曲线

要素：

竖曲线长度L、切线长度T、外距E，

（+为凹曲线，-为凸曲线）

L=R

，T=L/2=R

/2，

凸曲线设计高=切线设计高-h

凹曲线设计高=切线设计高+h

切线设计高（Hn）=前变坡点设计高（H）

i*l

路基施工高程：

（+为填方，-为挖方）

纵断面设计成果：

纵断面设计图、路基设计表

公路横断面

横断面由公路原地面和设计线组成，包括行车道、路肩、中央分割带、边沟、边坡、截水沟、护坡道、以及取土坑、弃土堆、环保设施等

路幅：

两侧路肩外缘中间部分

路幅几何要素：

路幅范围内各组成部分的宽度和横向坡度。

平曲线加宽：

半径小于250m设置

平曲线超高：

超高方式、超高长度、超高宽度

路基边坡、地面排水设施及路基附属设施：

桥梁、隧道轴线

桥头引道与桥上线形的配合、隧道洞口连接线与隧道线形的配合

第三节、何线形检测内容

一、平面：

由中线反映，直线段、曲线段

二、纵断面：

纵断面设计线反映，直坡段、竖曲线

三、横断面：

横断面设计线反映，宽度、坡度

四、其他：

排水工程、挡土墙、防护及砌石、路面工程、桥梁工程、涵洞工程、隧道工程、交通安全设施

第二章、平面位置的检测

平面位置检测指公路工程交工或竣工时，对其平面实际位置与设计位置进行测量比较，确定其偏移量，并按标准规定值或允许偏差值进行检查评定。

第一节、中线的平面坐标

三、测量坐标系

大地坐标系：

以参考椭球面作为基准面，用大地经度L和纬度B表示地面点位的坐标系。

高斯平面直角坐标系：

根据高斯投影所建立的平面直角坐标系。

高斯投影、高斯投影分带、高斯平面直角坐标系、国家统一坐标

独立平面直角坐标系：

当测区面积较小时（小于100平方公里），常把测区的球面投影看做平面，这样地面点在投影面上的位置就可以用平面直角坐标来确定。

四、公路平面控制测量的坐标系

控制测量：

贯穿始终控制点网

坐标系：

1954北京坐标系、1980西安坐标系

坐标换带：

通过高斯投影坐标公式进行计算

五、公路平面控制网的检测

检测内容：

网是否符合要求、点的密度是否符合要求、点是否变动。

控制网检测：

导线测量或三角测量

六、路线中桩坐标的计算

1.路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算

2.直线上中桩坐标的计算：

3.平曲线上中桩坐标的计算：

（1）曲线上任意点的切线支距x、y的计算

（2）平面直角坐标换算

（3）平曲线上任意点的中桩坐标计算

七、逐桩坐标表

第二节、中线偏位的检测方法

中线偏位是指公路交工或竣工以后，其中线的实际位置与设计位置之间的偏移值。

1、检测频率：

检测频率4个/200米，其中主点必选

2、中线偏位检测方法：

角度交会法、距离交会法、极坐标法、后方交会法

第三章、纵断面高程的检测

纵断面高程的检测是指对路基路面或构造物施工各阶段所测的高程数据与设计文件对应设计高程数据之间的差值进行的测量工作。

第一节、水准仪检测纵断面高程

1、检测频率：

路基、土沟4个/200米、管道2处/两井间、排水沟5个/200米、盲沟1个/10~20米、砌石混凝土挡土墙1点/20米、加筋挡土墙、砌石工程3点/20米、锥、护坡3点/50米

2、水准点的建立与加密

水准测量原理:

是利用水准仪获得水平视线，测定两地面点间的高差，从而由已知点高程推求未知点高程。

前视

水准测量所用到的仪器和工具主要是水准仪、三脚架、水准标尺和尺垫。

水准仪分类：

普通水准仪s3、精密水准仪s05s1手动安平、自动安平

组成部分：

望远镜（物镜、物镜对光螺旋、调焦透镜、目镜对光螺旋、目镜、十字丝分划板）、水准器（圆水准器、管水准器）、基座

视准轴：

十字丝的交点与物镜光心的连线。

望远镜调节：

调节目镜-调节物镜-检查并消除视差

分划值与灵敏度：

T=2/R*

〞（

=206265〞）

水准仪操作：

安置仪器-整平-照准水准尺-读数

水准尺一般为3m红黑面木质标尺（4687、4787）、301.550cm

3、水准测量实施

水准点（BM）：

临时水准点、永久水准点

水准路线：

支水准路线、闭合水准路线、附合水准路线、水准网

水准测量方法：

两次仪器测高法、双面标尺法

三、四等水准测量测站技术要求

等级

视线距离/m

视线高度/m

前后视距差/m

累计差

尺常数差/mm

红黑面高差差/mm

三

小于65

大于0.3

小于3

小于6

小于2

小于3

四

小于80

大于0.2

小于5

小于10

小于3

小于5

观测顺序：

“后-前-前-后”，或“黑-黑-红-红”

测站计算、检核

高差计算、检核

每页计算、检核

水准测量数据处理

计算相邻水准点间的距离和高差

计算路线的闭合差及闭合差限差

限差：

等外

四等

单位：

mmL单位：

KMN为测站数“每公里超过16测站”

计算高差改正数及改正后高差：

水准点高程计算

水准测量误差及其注意事项

仪器误差：

视准轴与水准管轴不平行、水准尺误差

测量误差：

整平误差、读数误差、水准尺倾斜误差、

外界条件：

仪器及标尺下沉影响、地球曲率及大气折光影响

4、高程的检测方法

准备工作：

仪器、选取检测部位

测量：

按水准测量步骤

计算合格率：

合格率=合格点数/检查点数*100%

第二节、全站仪（或红外仪）检测纵断面高程

1、三角高程测量原理

竖直角是指在同一竖直面内，目标视线方向与水平线的夹角，取值范围是0~90度，水平视线以上的目标竖直角为仰角，取值为正，水平视线以上的目标竖直角为俯角，取值为负。

所谓天顶距是指在同一竖直面内，目标视线方向与重力作用线的相反方向线的夹角，取值范围0~180度。

高差：

2、地球曲率和大气折光的影响

当两点距离较远（大于300米）即应考虑地球曲率和大气折光的影响，地球曲率对高差的影响称为球差，其改正数为

；由于空气密度随高程不同而变化，同时还受气温、气压、温度的影响，使视线产生折射，由此产生的对高差影响称为气差，因为其值不易测定，对高差影响一般取其平均折光率-0.14，其改正数为

。

则：

球气差

（mm）；D为水平距离，R为地球半径。

3、三角高程测量方法

对向观测：

正觇、反觇

边长长度不得大于600米，竖直角不得超过15度，最大长度不超过相应等级水准路线的最大长度。

安置仪器---测角---计算

4、全站仪检测纵断面高程：

2秒仪器正觇观测一个测回

第四章、横断面的检测

横断面的检测指公路工程交工或竣工验收时，对横断面的实际几何尺寸进行测量，并与设计数值进行比较，并按标准规定值或允许偏差值进行检查评定。

横断面检测的内容主要包括：

路基、路面、桥梁和隧道等工程构筑物的宽度、横坡，以及路基边坡和排水、支挡、防护等工程的断面几何尺寸等。

横断面是指路中线各点的法向切面。

第一节、横断面方向的确定

1、直线段的横断面方向：

直接法（方向架、方向盘）、间接法

2、圆曲线的横断面方向：

直接法（方向架、方向盘）、间接法

3、缓和曲线的横断面方向：

直接法（方向架、方向盘）、间接法

第二节、公路横断面的检测

1、公路路基宽度：

车道宽度与路肩宽度之和

2、公路横断面的检测：

宽度、坡度、边坡、附属工程尺寸

第五章、检测仪器介绍

第一节、简易测具

1、方向架

2、方向盘

3、边坡样板

4、斜坡（坡度）测角器（坡度尺）

5、边沟断面样板

6、挡土墙检坡尺

第二节、距离检测仪器

1、钢尺

2、光电测距仪

第三节、高程检测仪器

1、微倾式水准仪

2、精密水准仪

3、自动安平水准仪

4、电子水准仪

第四节、角度检测仪器

1、光学经纬仪

2、电子经纬仪简介

第五节、全站型电子速测仪

1、概述

2、几种全站仪简介

第六节、全球定位系统（GPS）

1、GPS的组成

2、GPS定位的原理

3、GPS测量的实施

第七节、道路几何数据测试车

1、测试车的组成及测试内容

2、RGDAS系统

3、Gipsi-trac系统