由一定半徑的圓弧構(gòu)成的曲線,稱為圓曲線。在路線中線由一直線方向轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪恢本方向時,或由一坡度轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪黄露葧r,為保證運行安全,一般在水平方向和豎直方向均設(shè)置一定半徑的圓曲線。下面介紹水平方向上圓曲線的測設(shè)方法。
(一) 圓曲線的要素及其計算
如圖 10-63 所示, A 為某道路中線的起點,其里程為 0+000 ,道路中線由 AJ D 1 方向轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪恢本方向 J D 1 - JD 2 , 為了行車安全,需在其間設(shè)置平面圓曲線“ ZY - QZ - YZ ”,其名稱和常用符號結(jié)合圖 10-63 介紹如下:
R ——圓曲線半徑,在測設(shè)中根據(jù)路線等級及地形條件選定;
α ——轉(zhuǎn)向角,由設(shè)計圖紙?zhí)峁,或在路線定測時實測;
JD ——轉(zhuǎn)向點,或稱交點,根據(jù)工程的設(shè)計條件測設(shè);
ZY ——直圓點,圓曲線的起點;
QZ ——曲中點,圓曲線的中點;
YZ ——圓直點,圓曲線的終點;
T ——切線長, JD 至 ZY(YZ) 的直線距離;
L ——曲線長, ZY 至 YZ 的弧長;
E ——外矢距, JD 至 QZ 的直線距離;
q ——切曲差,兩倍切線長與曲線長之差。
通常,把 T 、 L 、 E 、 q 四元素稱為圓曲線要素。把 ZY 、 QZ 、 YZ 三點稱為圓曲線主點。由圖 10-64 可知,各要素的計算公式如下:
( 10-25 )
(二) 圓曲線主點樁號的計算
在線路測量中,曲線段的樁號是按曲線傳遞的,若已求出圓曲線要素及交點 JD 的樁號,則計算圓曲線主點樁號的一般公式如下:
( 10-26 )
主點樁號的檢核,可用切曲差 q 來驗算,其公式為:
(三) 圓曲線主點的放樣方法
求出圓曲線要素之后,可按下述步驟測設(shè)圓曲線主點:
1. 將經(jīng)緯儀安置于交點 J D 1 上(見圖 10-63 ),分別瞄準起點 A 和交點 J D 2 ,從 J D 1 起沿切線方向用鋼尺測設(shè)切線長 T ,在地面上分別標定出曲線起點 ZY 和曲線終點 YZ 。
2. 經(jīng)緯儀在 J D1 不動,以 J D2 為零方向,盤左、盤右兩次測設(shè)水平角 ,取平均位置作為該角之分角線方向,并沿分角線方向從 JD1 起測設(shè)外矢距 E ,在地面上標定出曲線中點 QZ 。
圓曲線主點對整條曲線起著控制作用,測設(shè)正確與否,將直接影響曲線的詳細放樣。
(四) 圓曲線細部點的放樣方法
在地形變化不大的地區(qū),且曲線長 L < 40m 時,僅測設(shè)曲線三個主點已能滿足道路施工要求。如果地形變化較大,曲線較長或半徑較。ㄐ∮ 150m ),僅測設(shè)主點就不能全面代表曲線的位置。這時,為了施工準確和方便,應(yīng)在曲線上每隔一定距離測設(shè)一個細部點,并釘一木樁,此項工作稱為圓曲線細部點放樣,或稱圓曲線的詳細測設(shè)。有了這些細部點,就可以把曲線的形狀和位置詳細的表示出來。在實測中,一般規(guī)定: R ≥ 150m 時,曲線上每隔 20m 測設(shè)一個細部點; 150m > R > 50m 時,曲線上每隔 10m 測設(shè)一個細部點; R ≤ 50m 時,曲線上每隔 5m 測設(shè)一個細部點。
圓曲線細部點放樣的方法較多,但在全站儀日益普及的今天,實際工作中比較實用且效率較高的測設(shè)方法仍能是直角坐標法與極坐標法。它是根據(jù)兩個互相垂直的距離 x 、 y 的直角坐標定位原理來測設(shè)圓曲線細部點,故名直角坐標法。在地勢平坦、便于測量的地方,采用本法較為迅速方便。通常先計算各點坐標,再到實地測設(shè)。
1 .坐標計算
如圖 10-64 ,本法是以圓曲線起點( ZY )或終點 (YZ) 為坐標原點,以切線為 x 軸,以過原點半徑為 y 軸,當各細部點間弧長均為 K 時,則其所對應(yīng)的圓心角 φ 按下式計算:
(10-27)
弧長 K 所對應(yīng)的弦長 S 按下式計算:
(10-28)
各細部點平面直角坐標 x 、 y 按下式計算
( 10-29 )
弦弧差:
即 ( 10-30 )
2 .測設(shè)步驟
l 首先檢核原放樣的三個主點 ZY 、 QZ 、 YZ 的位置,若有錯誤,隨時糾正。
l 參看圖 10-65 ,沿切線 ZY - JD 方向測設(shè) x1 , x2 , x3 ……,并在地面上標定出垂足 m 、 n 、 p ……
l 在垂足 m 、 n 、 p ……處用經(jīng)緯儀、特制的直角尺或“勾股弦”法作切線的垂線,分別在各自的垂線上測設(shè) y1 , y2 , y3 ……,以標定點 1 、點 2 、點 3 、……各細部點。
l 同法,從 YZ - JD 切線方向上測設(shè)圓曲線的另一半。
用 (10-31) 式計算得出的各細部點坐標( xi , yi )可以很容易地反算出極坐標放樣的數(shù)據(jù)β i , Si ,從而可用全站儀放樣各細部點位置,并且會有更高的工作效率。