道路平面设计成果.doc

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3.7 道路平面设计成果
第10讲：2学时
3.7.1 路线平面设计主要任务
（1）确定平面位置与线形：交点位置（里程桩号、间距、偏角或坐标）
（2）确定平曲线半径及缓和曲线长度（参数A）
（3）平面线形设计：线形要素的组合
（4）路线里程桩号计算及逐桩坐标计算
（5）平面视距的确定与保证
3.7.2 平面设计应提交的成果
（1）设计图：路线平面设计图；道路平面布置图
（2）设计表：直线、曲线及转角表；逐桩坐标表；路线固定表；总里程及断链桩表等。
（一）直线、曲线及转角表
直线、曲线及转角表是道路设计的主要成果之一，它是通过测角、中线丈量和平曲线设计之后获得的。该表较为全面地反映了路线的平面位置和路线平面线形的各项技术指标, 它含有绘制路线平面设计图的基础数据和基本资料, 同时也为路线的纵断面设计、横断面设计和其它构造物设计提供数据。
（二）逐桩坐标表
高等级公路的线形指标高，表面在平面上是圆曲线半径较大，缓和曲线较长，在测设和放样时采用坐标法，方能保证其测量精度。所以计算一份“逐桩坐标表”是十分必要的。
1. 坐标系统的采用
根据测区内原坐标系统，一般可作下列几种选择：
(1)采用统一的高斯正投影3°带平面直角坐标系统；
(2)采用高斯正投影3°带或任意带平面直角坐标系统，投影面可采用1985年国家高程基准、测区抵偿高程面或测区平均高程面；
(3)三级和三级以下公路、独立桥梁、隧道及其它构造物等小测区，可不经投影，采用平面直角坐标系统在平面上直接进行计算；
(4)在已有平面控制网的地区，应尽量沿用原有的坐标系统，如精度不合要求，也应充分利用其点位，选用其中一点的坐标及含此点的方位角，作为平面控制的起算依据。
2. 中桩坐标的计算
(1)计算导线点坐标
采用两阶段勘测设计的公路或一阶段设计但遇地形困难的路段，一般都要先作平面控制测量，而路线的平面控制测量多采用导线测量的方法，在有条件时可优先采用全球定位系统（简称GPS）测量的方法。导线测量的方法，又有经纬仪导线法，光电测距仪法和全站型电子速测仪法。其中全站仪可以直接读取导线点的坐标，其它方法可以在测得各边边长及其夹角后，用坐标增量法逐点推算其坐标。用GPS定位技术观测，则可在测站之间不通视的情况下，高精度、高效率地获得测点的三维坐标，这是今后公路勘测中作控制测量的发展方向。
(2)计算交点坐标
当导线点的精度满足要求并经平差后，即可展绘在图纸上测绘地形图（纸上定线），或以导线点为依据在现场直接测得路线各交点的坐标（直接定线）。纸上定线的交点坐标可以在图纸上量取，而直接定线的交点坐标若是用全站仪测量则也可以很方便地获得（见《测量学》）。
交点坐标计算公式：
Xn=Xn-1+LJDcosφn-1
Yn=Yn-1+LJDsinφn-1
式中：Xn——JDn的X坐标，（北坐标N）；
Yn——JDn的Y坐标，（东坐标E）；
LJD——交点间距（JDN-1 到JDN间距）；
LJD=JDn-JDn-1+Jn-1 =JDn-HZn-1+Tn-1 = Tn-1+夹直线长度+Tn
交点桩号JDn=LJD+JDn-1-Jn-1
φn-1——JDn-1的计算方位角；φn=φn-1+αn，（其中αn右偏为+值）；
计算方位角φ=ω-δ0
其中：ω——磁方位角；
δ0——计算磁偏角。
磁子午线与真子午线夹角称为磁偏角。
磁子午线与坐标纵线夹角称为计算磁偏角。
(3)计算逐桩坐标
编制逐桩坐标表（见“定线”章）
（三）路线平面设计图
道路路线平面图是指包括道路中线在内的有一定宽度的带状地形图。它是道路设计文件的重要组成部分，是其它设计项目的主要依据之一。该图全面、清晰地反映了道路的平面位置、路线高度、沿线人工构造物和工程设施的布置情况，以及道路与周围环境、地形、地物的关系等。
1. 公路平面图
（1）平面图的比例尺和测绘范围
公路路线平面图是指包括道路中线在内的有一定宽度的带状地形图。
若为供工程可行性研究、初步设计阶段的方案研究与比选，可采用1：50000或1：10000的比例尺测绘（或向国家测绘部门和其它工程单位搜集），
初步设计、施工图设计的设计文件一般常用的是1：2000，在平原微丘区可用l：5000。在地形特别复杂地段的路线初步设计、施工图设计可用1：500或1：1000。若为纸上移线，则比例尺将更大。
路线带状地形图的测绘宽度，一般为中线两侧各100～200m。对1：5000的地形图，测绘宽度每侧应下小于250m。若有比较线，应将比较线包括进去。
（2）路线平面图的内容及绘制方法
①导线及道路中线的展绘
坐标展绘法：
在展绘导线或中线以前，需按图幅的合理布局，绘出坐标方格网，坐标网格尺寸采用5cm或10cm，要求图廓网格的对角线长度和导线点间长度误差均不大于0.5mm。然后按导线点（或交点，下同）坐标X，Y精确地点绘在相应位置上。每张导线图展绘完毕后，用三棱尺逐点复核各点间距，再用半圆仪校核每个角度是否与计算相符。复核无误后，再按“逐桩坐标表”所提供的数据，展绘曲线，并注明各曲线主要点以及公里桩、百米桩、断链桩位置。对导线点、交点逐个编号，注明路线在本张图中的起点和终点里程等。
正切法：
交点位置按比例绘出。偏角按正切法绘出，即取10cm作为横坐标，用偏角的正切值乘以10cm作纵坐标确定偏角方向。
路线一律按前进方向从左至右画，在每张图的拼接处画出接图线。在图的右上角注明共×张、第×张。在图纸的空白处注明曲线元素及主要点里程。
②平曲线敷设
一般采用切线支距法。
③等高线绘制
等高距：按地形图比例尺确定：1:2000 1m、2m，1:5000 2m、5m，1:10000 10m
等高线勾绘
复制：按桩号眼横断面方向测量，并复制：
实测：按观测点构成三角网，内插等高线。
④控制点及各种构造物的测绘
各种比例尺的地形图均应展绘和测出各等级三角点、导线点、图根点、水准点等，井按规定的符号表示。
各类建筑物、构筑物及其主要附属设施应按《工程测量规范》的规定测绘和表示。各种线状地物，如管线、高、低压电线等应实测其支架或电杆的位置。对穿越路线的高压线应实测其悬垂线距地面的高度井注明伏安。地下管线应详细测定其位置。道路及其附属物应按实际形状测样。公路交叉口应注明每条公路的走向。铁路应注明轨面高程，公路应注记路面类型，涵洞应注明洞底标高。
⑤水系及其附属物的测绘
海洋的海岸线位置；水渠顶边及底边高程；堤坝顶部及坡脚的高程；水井井台高程；水塘塘顶边及塘底的高程。河流、水沟等应注明水流流向。
地形、地貌、植被、不良地质地带等均应详细测绘并用等高线和国家测绘局制定的“地形图式”符号及数字注明。
2. 城市道路平面图
城市道路相对于公路, 长度较短而宽度较宽, 在绘图比例尺的一般选用 1：500～1：1000。绘图的范围, 根据道路等级而定, 等级越高范围越大。通常在道路两侧红线以外各20～50m, 或中线两侧各 50～150m。城市道路平面图应标明路中心线，远、近期的规划红线、车行道线、人行道线、停车场、绿带、交通岛、人行横道线、沿街建筑物出入口、各种地上杆线和地下管线的走向、雨水口、窨井等，标注交叉口及沿线的里程桩。弯道和交叉口处还应注明曲线要素、交叉口侧石的转弯半径等。
3.7.3 同向复曲线计算方法
例：已知某三级公路（V=40km/h）有两个相邻的同向曲线，拟按复曲线设计。其中JD1=K9+420.85，偏角α1=45°10′25″，半径R1=400m，Ls1=160。偏角α2=41°20′22″，交点间距l1-2=345.96m。
要求计算确定R2及Ls2，并计算曲线主点里程桩号。
解：（1）确定半径R2及Ls2

（2）计算曲线要素：
JD1
JD2
l1-2
R1
R2
p1
p1=p2=2.677
q1=79.893 q2=86.653
T1=247.399 T2=265.107

L=L1+L2=821.489
（3）计算曲线主点里程桩号：
ZH1=JD1-T1=K8+993.451
HY1=ZH1+Ls1=K9+153.451
QG=ZH1+L1=K9+388.822
HZ2=ZH1+L=K9+814.94
YH2=HZ2-Ls2=K9+641.438

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