Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

геодезия конспект лекций

.pdf
Скачиваний:
178
Добавлен:
28.02.2016
Размер:
5 Мб
Скачать
☆

1)через центральные углы и длины радиусов от координат центра

кривой.

2)по стягивающим хордам и углам между ними.

1) Расчет координат пикетов через центральные углы

Центральные углы определяют по формулам (рис. 3):

γ1=

K1

* ρ;

γп=

KП

×ρ ;

γнп=

КНП

×ρ

R

 

 

 

 

 

R

 

R

γ1 - центральный угол при точке О между радиусами, проведенными через точку НКК и первый пикет, лежащий на кривой;

γ2 - центральный угол между радиусами ,проведенными через последний пикет на кривой и т. ККК;

γп - центральный угол ,соответствующий нормальному расстоянию между пикетами;

γнп - центральный угол ,соответствующий неправильному пикету; К1,К2,KП,KНП - длины дуг, соответствующих центральным углам

γ1,γ2,γП,γНП.

Рисунок 3 – Схема расчета координат пикетов на кривых Длины дуг К вычисляют по пикетажу.

Контроль вычисления дуг:

К1+n*КП+КНП+К2 = К,

К - длина круговой кривой.

Контроль вычисления центральных углов:

γ1+n*γП+γНП+γ2 = θ, n - количество нормальных пикетов;

θ - угол поворота трассы.

Координаты центра кривой от точки НКК вычисляют по формулам:

XO =XНКК +R* cos.(αΤ1+90o); YO =XНКК +R* sin(αТ1+90О),

αТ1 - дирекционный угол первого тангенса. Координаты XO,YO контролируют от точки ККК.

Координаты точек на кривой находят по приращениям координат относительно центра кривой. Для этого вычисляют дирекционные углы направлений с центра кривой на соответствующие пикеты, используя дирекционный угол О-НКК:

αО-НКК=αТ1+270О

I −1

αi=αO-НКК+ å γI

1

Приращения координат находят по формулам:

Xi =R* cos.αi yi =R* sinαi

x i= R *cos.(αT1+270O +γi) yi =R* sin(αT1+270O+γi)

2) Вычисление координат по стягивающим хордам

Для этого необходимо знать дирекционные углы и длины этих хорд.

Дирекционные углы вычисляют от исходных дирекционных линий тангенсов αТ1 и αТ2 по значениям углов поворота хорд.

Углы поворота хорд вычисляют из равнобедренных треугольников, образованных радиусами и стягивающими хордами.

β1П=180°-γ1/2 β1Л=γ1/2+180° β2П=90°-γ1/2+90°-γ2/2=180°-γ1/2-γ2/2 β2Л=γ1/2+γ2/2+180°

Чтобы найти длины хорд, используют длины круговых кривых (рис. 4).

Рисунок 4 – Хорда и дуга кривой

Половина хорды вычисляется по формуле: b/2=R* sinγ/2 b=2*R* sinγ/2

Длина кривой К можно записать:

K=R*γ/ρ

K-b =R*γ/ρ−2*R* sinγ/2

Разложим sinγ/2 в ряд. При малых γ, не превышающим 3°, ограничимся вторым членом разложения:

sinγ/2=γ/2−γ°/48

Подставим в формулу (1), получим:

K-b= R*γ/ρ−R*γ/ρ+γ3*R/ρ324

Заменим γ=Κ*ρ/R ,тогда:

K-b=Κ3ρ3 R/24 ρ3 R3=Κ3/24R2

Переход от длин круговых кривых к длинам хорд осуществляется введением поправок (К - в):

b=Κ−Κ3/24R2

3.4.3 Вычисление координат концов переходных кривых

Для вычисления координат начал переходных кривых используют дирекционные углы прямых участков трассы и длины отрезков t1 ,вычисляемые по формуле (рис. 5)

t1=L/2 (1+L2/30R2)=L/2+L5/60C2,

L - длина переходной кривой ;

С - параметр из проектного чертежа равный LR.

Рисунок 5 – Вставка переходных кривых

В качестве исходных принимают координаты точек начала и конца круговых кривых (НКК). Координаты концов переходных кривых могут быть вычислены двумя независимыми способами:

1) По приращениям координат относительно центра круговой кривой:

X=(R-p)cos.αΟ−ΚΠΚ

Y=(R-p)sinαΟ−ΚΠΚ

р - смещение оси пути от разбивочной оси:

p= L2/24*R*(1+13L4/112R3)

αΟ−ΚΠΚ=αΟ−HΚΚ+μ=αΤ1+270°

μ=L/2Rρ

2) По величинам X e ,Y e:

Xe=L(1−L2/40*R2) Ye=L2/6R(1−L2/56R2)

Исходными данными служат дирекционный угол прямого участка трассы и координаты начала переходной кривой.

Полученные различными путями результаты вычислений должны сходиться в пределах ошибок округлений.

Перед вычислениями координат пикетов, расположенных на оси туннеля необходимо определить длину круговой кривой по оси туннеля, т.к. ее значение отличается от круговой кривой на разбивочной оси.

КΤ=θΤ RΤ/ρ

θΤ=θ−2 μ RΤ=R−(p+q)

Угол θΤ может быть получен еще и как разность дирекционных углов радиусов, проведенных через концы переходных кривых.

3.5.ВЫЧИСЛЕНИЯ ДАННЫХ ДЛЯ ВЫНЕСЕНИЯ В НАТУРУ

КРУГОВЫХ КРИВЫХ

Вынесение трассы тоннеля в натуру на кривом участке осуществляется по ломанному контуру , состоящему из прямых линий и углов поворота. В качестве прямых

линий используют хорды или секущие

3.5.1. Вынесение по хордам. Выбор длины хорды

Чем длиннее выбраны длины хорд, тем меньше их количество уложится в заданной кривой и следовательно тем будет меньше объем разбивочных работ. Однако чем длиннее хорда, тем больше величина стрелки прогиба и тем дальше точки, лежащие на хорде (особенно в середине ее) отходят от круговой кривой, которую переносят в натуру.

Величина стрелки прогиба определяется формулой: fΟ=Κ2/8R

Для приближенных расчетов можно принять к=b: fΟ=b2/8*R

Из этой формулы можно определить bΠΡ, при которой стрелка прогиба не превышала бы величины fmax:

bΠΡ=8 * R * fmax

Чаще всего принимают fmax=5см. Отклонения точек кривой от прямолинейных хорд можно не учитывать.

Для вынесения круговой кривой необходимо вычислить координаты концов хорд. Это можно сделать двумя способами:

1) кривую выносят равными хордами;

2) ставят условие, что длина хорды была равна целому числу метров; тогда только в конце будет другая длина хорды.

В первом случае расчет выполняется в следующей последовательности

:

∙ вычисляют длину хорды bΠΡ:

bΠΡ= 8 * R * fmax

∙определяют приближенное число хорд: n’ =KT/bΠΡ ΚΤ - длина круговой кривой по оси тоннеля.

∙округляют n’ до ближайшего большего целого числа и получают окончательное значение хорд n.

∙вычисляют длину круговой кривой, стягиваемой одной хордой:

Κb=RΤ/n

∙рассчитывают центральный угол между радиусами , проведенными через концы хорд:

γ=Κb/RΤρ

∙ переходят от длины круговой кривой к длине хорды в, для его вычисляют поправку:

Kb-b=K3/24*R2 b=K-K3/24*R2

Если поправка меньше 1мм, то ее следует вводить через 2-3 хорды величиной по 1 мм.

∙вычисляют координаты концов хорд по замкнутому разбивочному полигону от точки НКК до точки ККК.

Внутренние углы поворота между смежными хордами равны

β=180°−γ,

а внутренние углы между первой хордой в точке НКК и радиусом, а также между конечной хордой и радиусом равны:

βΗ=βΚ=90°−γ/2

3.5.2.Вынесение по секущим

Длина секущей выбирается такой, чтобы отклонение концов секущей fk=AC*C’ fk=BC*D’ не превышало величины отклонения кривой от середины секущей- f.

Найдем зависимость между длиной секущей и хордой. Обозначим:

-секущую ACBC=C -хордовую часть Abbb=b Поставим условия: NM=AEC’=BCD=fo

тогда NP=2fo

Примем, что длина хорды СД равна длине секущей, тогда:

 

2fO=

 

 

c2

 

8 * R

 

 

 

 

 

 

fO =

 

 

 

c2

 

16 * R

 

 

Рассматривая хордовую часть секущей АbВb=b, можно записать:

 

fO=

 

 

 

b2

 

 

8 * R

 

 

 

Приравнивая правые части равенств (1) и (2), получим:

 

c2

=

 

b2

 

 

16 * R

 

8 * R

 

 

 

 

 

 

 

c2=2*b2

 

c=

 

 

 

* b

 

 

 

2

Таким образом, при одном и том же отклонении круговой кривой от

разбивочной линии длина секущей будет в

 

 

раз больше длины хорды, что

 

2

уменьшает объем разбивочных работ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходя из 3, с=1.414 в; в=0.707с

Для упрощения принимают в=0.7с. Тогда сумма внешних концов секущей будет:

ACAB+BBBC=0.3C

Т.к. АCАB=ВBВC - они равны 0.15C.

Вследствие того, что коэффициент при с округлен до десятых долей,

несколько нарушается равенство отклонений средней и конечной точек секущей от кривой, но это практического значения не имеет.

Крайние секущие, примыкающие к началу и концу круговой кривой,

имеют хордовые части в и по одному внешнему отрезку такие секущие называются неполными секущими:

CH=в+0.15с=0.7с+0.15с=0.85с

Суммарная длина всех разбивочных линий равна

S=C*n+2*CH=C*(n+1.7) n=S/C-1.7

n-число полных секущих.

Если обозначим через m-суммарное число полных и неполных секущих, то m=S/C=0.3.

Поправки для перехода от длины дуги круговой кривой к секущей вычисляют по формулам:

а) для полной секущей

K 2

KC-C=- 48 *CR 2

б) для неполной секущей

K 2

KCH-CH=- C 2

300 * R

Для вынесения круговой кривой в натуру по секущим, вычисления ведут в следующей последовательности:

1) вычисляют приближенную длину секущей

CПР=4 f o * R

2) определяют приближенное число всех секущих ( полных и неполных)

m’=KT/CПР+0.3

3)устанавливают число секущих путем округления величины m’ до ближайшего большого целого числа- m .

4)определяют длину дуги KC , соответствующий полной секущей , по

формуле

KC=KT/(m-0.3)

5) вычисляют длины дуг, соответствующее длине хорды Kb и неполной секущей KCH

Kb=0.7*KC KCH=0.85*KC

Вычисленные величины проверяют: n*KC+2*KCH=K

6) вычисляют центральные углы, соответствующие секущей, неполной

секущей и хорде

γC= KRC * ρ

γCH= KRCH ρ = 0.85 *γ C

K

γ b = Rb * ρ = 0,70c

Вычисленные углы проверяют по формуле:

nγ C + 2γ CH = θ

7) Переходят от длины дуг соответственно к секущей и неполной

секущей

KC3

C=KC + 48 * R2

KC3

CH=KCH + 300* R2

8) Вычисляют координаты концов секущих по ходу от НКК до ККК, образованному прямыми линиями.