11-4.5缓和曲线测设
测量教程铁路曲线测设
图11-1 线路平面的组成
4
二、平面位置的标志 在地面上标定线路的平面位置通常用木桩： 1. 方桩：用做线路中心的控制桩 ( 起点桩、终点桩、 ZD桩、曲线控制桩等),打入地下顶部与地面平齐,并 在桩面上钉一小钉,以表示线路中心的位置,见图11-2 2.板桩：用做标志桩和里程桩。
标志桩：标志线路的控制桩，在线路前进方向左侧 约 0.3 m处打一板桩 ,露出地面十来厘米，用红油漆 写明控制桩的名称及里程。见图11-2
11
4、圆曲线要素的计算：图11-3
α和R分别根据实际测定和线路设计时选定，可按 公式法或查表法确定圆曲线的要素T、L、E0。 1）公式法： 切线长
T R tan
L R
2
（11-1）
曲线长
外矢距
180
E 0 R sec R R(sec 1) 2 2
K1=6.76m，K2=16.38m，K3=3.62m，K4=19.52m； 如图11-5.
20
K 1 180 1 = · K1=560.00-553.24=6.76m,相应的偏角值 2 2R K 2 180 2 = · K2=796.38-780.00=16.38m，相应的偏角值 2 2R K 180 3 K3=800.00-796.38=3.62m，相应的偏角值 3 = · 2 2R
2
§11—1 线路平面组成和平面位置的标志
一、铁路与公路线路的平面组成： 由直线和平面曲线组成。 平面曲线：主要有圆曲线和缓和曲线，如图11-1所示. 圆曲线：是具有一定曲率半径的圆弧； 缓和曲线：是连接直线与圆曲线的过渡曲线,其曲 率半径由无穷大(直线的半径)逐渐变化为圆曲线半 径。 《铁路工程技术规范》规定：在铁路干线线路中 都要加设缓和曲线；但在地方专用线、厂内线路及 站场内线路中 , 由于列车速度不高 , 有时可不设缓和 曲线,只设圆曲线。
缓和曲线的切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法
缓和曲线的切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法[教程]第九章道路工程测量(圆曲线缓和曲线计算公式)第九章道路工程测量(road engineering survey)重点：圆曲线、缓和曲线的要素计算和主点测设方法；切线支距法和偏角法的计算公式和测设方法；路线纵断面的基平、中平测量和横断面测量方法§9.1 交点转点转角及里程桩的测设一、道路工程测量概述分为：路线勘测设计测量(route reconnaissance and design survey) 和道路施工测量(road construction survey) 。
（一）勘测设计测量(route reconnaissance and design survey)分为：初测(preliminary survey) 和定测(location survey)1、初测内容：控制测量(control survey) 、测带状地形图(topographical map of a zone) 和纵断面图(profile) 、收集沿线地质水文资料、作纸上定线或现场定线，编制比较方案，为初步设计提供依据。
2、定测内容：在选定设计方案的路线上进行路线中线测量(center line survey) 、测纵断面图(profile) 、横断面图(cross-section profile) 及桥涵、路线交叉、沿线设施、环境保护等测量和资料调查，为施工图设计提供资料。
（二）道路施工测量(road construction survey)按照设计图纸恢复道路中线、测设路基边桩和竖曲线、工程竣工验收测量。
本章主要论述中线测量和纵、横断面测量。
二、中线测量(center line survey)1、平面线型：由直线和曲线（基本形式有：圆曲线、缓和曲线）组成。
2、概念：通过直线和曲线的测设，将道路中心线的平面位置测设到地面上，并测出其里程。
即测设直线上、圆曲线上或缓和曲线上中桩。
公路测量中缓和曲线的详细测设
公路测量中缓和曲线的详细测设摘要：偏角法、切线支距法在公路缓和曲线中的坐标计算及现场详细测设。
关键词：缓和曲线，偏角法，切线支距法、一、缓和曲线的性质道路建设中，由于受地形或地质影响，经常需要改变线路方向，为满足行车要求，往往要用曲线把两条直线连接起来。
曲线的构成形式无外乎圆曲线和缓和曲线，缓和曲线是直线与圆曲线间的一种过渡曲线。
它与直线分界处半径为∞，与圆曲线相接处半径与圆曲线半径R 相等。
缓和曲线上任一点的曲率半径ρ与该点到曲线点的长度成反比，如图1： ρ∝l1 或ρl=C式中，C 是一个常数，称缓和曲线半径变更率。
当l =0l 时，ρ=R ，所以0Rl =C式中，0l 为缓和曲线总长。
ρl=C 是缓和曲线的必要条件，实用中能满足这一条件的曲线可以作为缓和曲线，如辐射螺旋线、三次抛物线等。
二、在直线和圆曲线间加入缓和曲线的方法：在直线和圆曲线间加入缓和曲线的方法是：原来的圆曲线半径保持不变，而向内侧移动，在垂直于切线方向上移动的距离为p ；整个曲线的起点和终点沿切线方向在圆曲线外延伸一段距离m ；原来圆曲线的两端长各为l 0/2的一段（圆心角为β0）均为缓和曲线所代替。
故缓和曲线大约有一半在原圆曲线范围内，而另一半在原直线范围内，缓和曲线终点的倾角β0圆曲线内移量p 和切线延伸量m 是确定缓和曲线的主要参数，称为缓和曲线的常数。
其计算公式为：β0=90 l 0/πR ；p= l 02/24R ；m= l 0/2- l 03/240R 2；其中R 和l 0为已知数据。
三、偏角法测设缓和曲线用偏角法测设缓和曲线时，将缓和曲线分为N等份，如图所示，每段曲线长k=l0/N。
一般线路设计中，缓和曲线长度为10m的整倍数，为测设方便，一般取k=10m，即每10m测设一点。
计算出各曲线点的偏角，然后在测站上安置经纬仪，依次拨角；同时用钢尺测设点间距离，定出缓和曲线上各分段点。
图中δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、δn（=δ0），表示自ZH点出发的相应各点的偏角。
加缓和曲线详细测设讲解
QZ相同。HY、YH点的测设采用切线支距法。
l5 l9 x l 2 4 40 C 3456 C
l l l y 3 5 6 c 336 C 42240 C
3 7 11
l5 x0 l0 40R2
C=Rl0；
R为圆曲线半径；
l0为缓和曲线总长度。
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工程测量Ⅱ
辐射螺旋线是一种曲率随曲线长度成比
例变化的曲线，不仅可以使线形更加美观，
而且与驾驶员匀速转动方向盘有圆曲线驶
入直线或者有直线驶入圆曲线的轨迹线相
符合。
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三、加缓和曲线后曲线的变化
在圆曲线两端插 入缓和曲线，圆曲线 应内移一段距离，才 能使缓和曲线与直线 衔接。内移方法有两 种： １、半径不变，圆心内移 2、圆心不动，半径缩短 注：我们国家公路、铁路建设中，大多数情况下采用第一 种缓和曲线设置方式。
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变化1： 圆心内移
R
变化2： 圆曲线减 短l0 变化5： 切线变长
变化3： 曲线总长 度增加
变化4： 主点增加
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四、带有缓和曲线的曲线主点
曲中点
JD1 α1 缓圆点 QZ HY 直缓点 ZH 圆缓点
YH
HZ 缓直点
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五、缓和曲线常数、曲线要素
RP
dl p
dy
P
ZH
lp
x
β
x0
β0
y
X
dx
图 5 - 4 缓和曲线
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缓和曲线设置
一、缓和曲线缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形,是道路平面线形要素之一。
1．缓和曲线的作用1）便于驾驶员操纵方向盘2）乘客的舒适与稳定，减小离心力变化3）满足超高、加宽缓和段的过渡，利于平稳行车4）与圆曲线配合得当，增加线形美观2．缓和曲线的性质为简便可作两个假定：一是汽车作匀速行驶；二是驾驶员操作方向盘作匀角速转动，即汽车的前轮转向角从直线上的0°均匀地增加到圆曲线上。
S=A2/ρ（A：与汽车有关的参数）ρ=C/sC=A2由上式可以看出，汽车行驶轨迹半径随其行驶距离递减，即轨迹线上任一点的半径与其离开轨迹线起点的距离成反比，此方程即回旋线方程。
3．回旋线基本方程即用回旋线作为缓和曲线的数学模型。
令：ρ=R，l h=s 则 l h=A2/R4．缓和曲线最小长度缓和曲线越长，其缓和效果就越好；但太长的缓和曲线也是没有必要的，因此这会给测设和施工带来不便。
缓和曲线的最小长度应按发挥其作用的要求来确定：1）根据离心加速度变化率求缓和曲线最小长度为了保证乘客的舒适性，就需控制离心力的变化率。
a1=0,a2=v2/ρ,a s=Δa/t≤0.62）依驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线长度(t=3s)3）根据超高附加纵坡不宜过陡来确定缓和曲线最小长度超高附加纵坡（即超高渐变率）是指在缓和曲线上设置超高缓和段后，因路基外侧由双向横坡逐渐变成单向超高横坡，所产生的附加纵坡。
4）从视觉上应有平顺感的要求计算缓和曲线最小长度缓和曲线的起点和终点的切线角β最好在3°——29°之间，视觉效果好。
《公路工程技术标准》规定：按行车速度来求缓和曲线最小长度，同时考虑行车时间和附加纵坡的要求。
5．直角坐标及要素计算1）回旋线切线角（1）缓和曲线上任意点的切线角缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成夹角。
βx=s2/2Rl h（2）缓和曲线的总切线角β=l h/2R.180/л2）缓和曲线直角坐标任意一点P处取一微分弧段ds，其所对应的中心角为dβxdx=dscosβxdy=dssinβx3）缓和曲线常数（1）主曲线的内移值p及切线增长值q内移值：p=Y h-R(1-cosβh)=l h2/24R切线增长值：q=X h-Rsinβh=l h/2-lh3/240R2（2）缓和曲线的总偏角及总弦长总偏角：βh=l h/2R总弦长：C h=l h-l h3/90R2O为圆曲线的圆心，圆曲线所对圆心角（等于公路偏角）。
缓和曲线设置
一、缓和曲线缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形,是道路平面线形要素之一。
1．缓和曲线的作用1）便于驾驶员操纵方向盘2）乘客的舒适与稳定，减小离心力变化3）满足超高、加宽缓和段的过渡，利于平稳行车4）与圆曲线配合得当，增加线形美观2．缓和曲线的性质为简便可作两个假定：一是汽车作匀速行驶；二是驾驶员操作方向盘作匀角速转动，即汽车的前轮转向角从直线上的0°均匀地增加到圆曲线上。
S=A2/ρ（A：与汽车有关的参数）ρ=C/sC=A2由上式可以看出，汽车行驶轨迹半径随其行驶距离递减，即轨迹线上任一点的半径与其离开轨迹线起点的距离成反比，此方程即回旋线方程。
3．回旋线基本方程即用回旋线作为缓和曲线的数学模型。
令：ρ=R，l h=s 则 l h=A2/R4．缓和曲线最小长度缓和曲线越长，其缓和效果就越好；但太长的缓和曲线也是没有必要的，因此这会给测设和施工带来不便。
缓和曲线的最小长度应按发挥其作用的要求来确定：1）根据离心加速度变化率求缓和曲线最小长度为了保证乘客的舒适性，就需控制离心力的变化率。
a1=0,a2=v2/ρ,a s=Δa/t≤0.62）依驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线长度(t=3s)3）根据超高附加纵坡不宜过陡来确定缓和曲线最小长度超高附加纵坡（即超高渐变率）是指在缓和曲线上设置超高缓和段后，因路基外侧由双向横坡逐渐变成单向超高横坡，所产生的附加纵坡。
4）从视觉上应有平顺感的要求计算缓和曲线最小长度缓和曲线的起点和终点的切线角β最好在3°——29°之间，视觉效果好。
《公路工程技术标准》规定：按行车速度来求缓和曲线最小长度，同时考虑行车时间和附加纵坡的要求。
5．直角坐标及要素计算1）回旋线切线角（1）缓和曲线上任意点的切线角缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成夹角。
βx=s2/2Rl h（2）缓和曲线的总切线角β=l h/2R.180/л2）缓和曲线直角坐标任意一点P处取一微分弧段ds，其所对应的中心角为dβx dx=dscosβxdy=dssinβx3）缓和曲线常数（1）主曲线的内移值p及切线增长值q内移值：p=Y h-R(1-cosβh)=l h2/24R切线增长值：q=X h-Rsinβh=l h/2-lh3/240R2（2）缓和曲线的总偏角及总弦长总偏角：βh=l h/2R总弦长：C h=l h-l h3/90R2O为圆曲线的圆心，圆曲线所对圆心角（等于公路偏角）。
测量学 11.12章道路中线测量(1)
• L=(i1-i2)R=(3.1-1.1) %×3000=60 • 切线长T=L/2=60/2=30 • 外距E=T2/2R=302/(2×3000)=0.15 • y=x2/2R • 起点桩号K9+770-T=K9+770-30=K9+740 • 起点高程396.67-30×3.1%=395.74 • 终点桩号K9+770+T=K9+770+30=K9+800 • 终点高程396.67+30×1.1%=397.00 • 因i1.i2均为正值,为凸形竖曲线, y取负号
• 计算公式
•
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=视线高工程-前视读数
33
0+100
0+150
BM1
0+190 TP1
TP2 0+250 0+270 0+290
测站 测 点 后 视 中间视 前 视 视线高程 高 程
1 BM1
1.567
101.567 100.000
12
• 加桩 地形加桩：地面起伏和横向坡度变化处 地物加桩：沿中线与地物交叉及土壤、地
•
质变化处
曲线加桩：曲线的起点、中点、终点……
关系加桩：线路上的转点、交点
• 里程桩桩号用距线路起点的距离来表示。 • 如 0＋500(K3+234.56)
13
二.里程桩
• 标志点符号 • 交点DJD 转点DZD • 圆曲线起点（直圆点）DZY
测站1
观测点B 观测点A
32
第四讲3、缓和曲线
五、缓和曲线常数的计算
β 0 、 δ 0 、m、p、x0、y0等称为缓和曲线常数，其物理含义及几何关系由图12－29得知： β 0 ——缓和曲线的切线角，即HY（或YH）点的切线角与ZH（或HZ）点切线的交角；亦即圆曲
线一端延长部分所对应的圆心角。 δ 0 ——缓和曲线的总偏角。 ——切垂距，即ZH（或HZ）到圆心O向切线所作垂线垂足的距离。 p ——圆曲线的内移量，为垂线长与圆曲线半径R之差。 x0、y0计算见式（12－5），其它常数的计算公式如下：
（四）圆曲线的详细测设
加设缓和曲线之后圆曲线的测设，其关键是正确确定后视方向及度盘安置值。如图12－31， 经纬仪安置于HY点上，后视ZH，并将度盘读数安置为反偏角b0值（正拨），倒转望远镜反拨 圆曲线上第1′点的偏角，得相应曲线点，直至QZ 。另一半曲线，则在YH点设站，以（360° －b0）来后视HZ，而倒镜后圆曲线为正拨偏角值来测设。 为避免仪器视准误差的影响，也可以 （180°+ b0） 后视ZH，平转照准部，当度盘读数为 0°00′00″时，即为HY点的切线方向。 若利用《铁路曲线测设用表》测设，为避免分弦偏角的累计计算工作，现场常把HY 的方向 作零方向，如图12－32，以（为圆曲线上第1点的偏角）后视ZH点。
图 12-30
若将缓和曲线等分为N段，则各分段点的俯角之间有如下关系： 2 设为第1点的偏角，为第 i点的偏角，则由式（12－20）可知， li δ i＝
∴
δ 1 :δ 2 :L :δ n = l1 : l2 : L : ln
2 2
2
6Rl0
（12－24）
由式（12－24）得出结论（b）： 偏角与测点到缓和曲线起点的曲线长度的平方成正比。 在等分的条件下， l2 = 2l1 , l3 = 3l1 ,L, ln = Nl1 ， 2 2 2 δ 2 = 2 δ 1 , δ 3 = 3 δ 1 , L, δ n = N δ 1 = δ 0 故