曲线要素计算

前 言

《礼记》有云：大学之道，在明德，在亲民。在提笔撰写我的毕业设计论文的时候，我也在向我的大学生活做最后的告别仪式。我不清楚过去的一切留给现在的我一些什么，也无从知晓未来将赋予我什么，但只要流泪流汗，拼过闯过，人生才会少些遗憾！

非常幸运能够加入水利工程这个古老而又新兴的行业，即将走向工作岗位的时刻，我仿佛感受到水利行业对我赋予新的历史使命，水利是一项以除害兴利、趋利避害，协调人与水、人与大自然关系的高尚事业。水利工作，既要防止水对人的侵害，更要防止人对水的侵害；既要化解自然灾害对人类生命财产的威胁，又要善待自然、善待江河、善待水，促进人水和谐，实现人与自然和谐相处。这种使命，更让我用课堂中的知识用于实际生产中来。特别是这两个月来的毕业设计，我越发感觉到学会学精测量基础知识对于我贡献水利是多么的重要。所以，我越发不愿放弃不多的大学时光，努力提高自己的实践动手能力，而本学期的毕业设计，为我提供了绝好的机会，我又怎能放弃？

刚刚从老师那里得到毕业设计的题目和任务时，我的心里真的没底。作为毕业设计的主体工作，我们主要运用电子水准仪对某幢建筑物进行变形观测与计算，布设控制点进行平面控制测量和高程控制测量；用全站仪进行了中心多边行角度和距离

1.某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为K5＋030，高程为427.68m，i1?5%，i2??4%，竖曲线半径R＝2000m。试计算竖曲线各要素以及桩号为k5＋000和K5＋100处的设计高程。 解：⑴计算竖曲线要素

??i2?i1??0.04?0.05??0.09，为凸形竖曲线。 曲线长L?R??2000?0.09?180m 切线长T?L180??90m 22T2902??2.03m 外距E?2R2?2000⑵计算设计高程

竖曲线起点桩号＝（K5+30）－90=K4+940

竖曲线起点高程＝427.68－90×0.05＝423.18m 桩号K5+000处：

横距x1?(K5?000)?(K4?940)?60m

x12602??0.9m 竖距h1?2R4000切线高程＝423.18＋60×0.5＝426.18m 设计高程＝426.18－0.9＝425.28m 桩号K5＋100处：

横距x2?(K5?100)?(K4?940)?160m

2x21602??6.4m 竖距h2?2R4000切线高程＝423.18＋160×0.05＝431.18m 设计高程＝431.18－6.4＝424.78m

2．某山岭区二级公

竖曲线要素及变坡点处设计高程计算 坡度计算: ①坡度=

高差坡长

i1 -i2

0.3804255.670.3967183.38

-0.150% 0.220%

②竖曲线类型：当in 1 in为正值时，为凹型竖曲线； 当in 1 in为负值时，为凸型竖曲线。

③由厘米坐标纸上，经过反复试坡、调坡, 根据土石方填挖大致平衡和道。设计规范中最小坡长等设计要求最后确定出变坡点:

变坡点1桩号:K0 255.67，高程-0.9404m 变坡点计算 ①变坡点一：

桩号 K0 255.67, i1 -0.150% i2 0.220% R=21621.62m 变坡点高程：-0.9404m A.计算竖曲线要素：

i i 0.37% 此时根据规范可知：该曲线为凹形曲线

2

1

（m）竖曲线几何要素中曲线长L R 21621 0.37% 80

竖曲线几何要素中切线长T

T

L2

2

802

40m

竖曲线几何要素中外距E B.计算竖曲线起终点桩号

2R

40

2

2 21621.62

0.037m

竖曲线起点桩号：K0 215.67

竖曲线起点高程：-0.9404 40 0.15% -0.8804m 竖曲线终点桩号：K0 29

公路卵形曲线计算

一、概念

卵形曲线：是指在两半径不等的同向圆曲线间插入一段缓和曲线。也就是说：卵形曲线本身是缓和曲线的一段，只是在插入时去掉了靠近半径无穷大方向的一段，而非是一条完整的缓和曲线。

二、卵形曲线坐标计算原理 根据已知的设计参数，求出包括卵形

曲线的完整缓和曲线的相关参数和曲线要素，再按缓和曲线坐标计算的方法来计算卵形曲线上任意点上的坐标。 三、坐标计算

以雅（安）至攀（枝花）高速公路A合同段（西昌西宁）立交区A匝道一卵形曲线为例，见图一：

（图一）

已知相关设计数据见下表：

主点 桩号 ZH 9987.403 10059.378 92 17 26.2 AK0+090 HY1 9968.981 10125.341 132 23 51.6 AK0+160 YH1 9910.603 10136.791 205 24 33.6 AK0+223.715 HY2 9880.438 10100.904 251 24 18.5 AK0+271.881 YH2 9922.316 10007.909 337 04 54.2 AK0+384.032 HZ 9981.363 10000.000 0 00 00 AK0+444.032 1、缓和曲线（

一、曲线要素计算

已知：JDZH、JDX、JDY、R、LS1、LS2、LH、T、A1、A2（LH=LS1+LS2+圆曲线长）

1、求ZH点（或ZY点）坐标及方位角

L?DZH?ZHZHx?L?L5/(40R2ls1)y?L3/(6Rls1)?T?A1?i?l2/(2Rls1)?180/???DX?ZHX?xcosA1?i?ysinA1?DY?ZHY?xsinA?i?ycosA11?

2中桩距离，左正右负）

?ZHZH?JDZH?T??ZHX?JDX?TcosA1 ?ZHY?JDY?TsinA1?2、求HZ点（或YZ点）坐标及方位角

?T?T????BDX?X?NcosT ?BDY?Y?NsinT?七、纵断面高程计算

（1） 直线段上高程计算 已知：直线上任一点桩号（ZH）、高程（H）、纵坡（i）

DH?H?i*(DZH?ZH)

（2） 竖曲线上高程计算

已知：竖曲线起点桩号（ZH）、起点高程（H）、竖曲线半径R、起点坡度（i）、k（凸曲线+1、凹曲线-1）

?HZZH?JDZH?T?LH??HZX?JDX?TcosA2 ?HZY?JDY?TsinA2?3、求解切线长T、外距E、曲线长L

（1）圆曲线

四、圆曲线上各桩号点坐标及

第二节 竖曲线设计

纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了行车平顺用一段曲线来缓和，这条连接两纵坡线的曲线叫竖曲线。

竖曲线的形状，通常采用平曲线或二次抛物线两种。在设计和计算上为方便一般采用二次抛物线形式。

纵断面上相邻两条纵坡线相交形成转坡点，其相交角用转坡角表示。当竖曲线转坡点在曲线上方时为凸形竖曲线，反之为凹形竖曲线。 一、竖曲线

如图所示，设相邻两纵坡坡度分别为i1 和i2，则相邻两坡度的代数差即转坡角为ω= i1-i2 ，其中i1、i2为本身之值，当上坡时取正值，下坡时取负值。

当 i1- i2为正值时，则为凸形竖曲线。当 i1 - i2 为负值时，则为凹形竖曲线。 （一）竖曲线基本方程式

我国采用的是二次抛物线形作为竖曲线的常用形式。其基本方程为：

x2?2Py

若取抛物线参数P为竖曲线的半径 R，则有：

x2 x?2Ry y?

2R2（二）竖曲线要素计算公式

竖曲线计算图示

1、切线上任意点与竖曲线间的竖距h通过推导可得：

1l22h?PQ?yp?yq?(xA?l)?(yA?li1)?

2R2R2、竖曲线曲线长： L = Rω

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单圆曲线是一段具有一定半径的圆弧。

单圆曲线最简单的一种连接两相邻直线的形式。单圆曲线主要是用于铁路专用线和低等级公路。

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一、圆曲线主点圆曲线主点有三个 点，按线路前进方向冠 名。

直圆点(ZY)、曲 中点(QZ)、圆直点 (YZ)是确定圆曲线位 置的主要控制点，称为 主点。交点(JD)也是一 个很重要的点。

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二、圆曲线要素计算1、圆曲线要素 R —— 半径 —— 转向角 T —— 切线长

L —— 曲线长Eo —— 外矢距

q —— 切曲差R、 、T、L、Eo、q 称为 圆曲线要素。

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2、计算公式 为测量得到，R 为设计值。

T R tg

2 180

L R

Eo R (

1 cos

2

1)

q 2T L

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三、主点里程计算1、基本知识 里程：由线路起点算起，沿线路中线到该中线桩的 距离。

表示方法：DK26+284.56。

“+”号前为公里数，即26km,“+”后为米数，即 284.56m。 CK —— 表示初测导线的里程。 DK

已知曲线半径R=6000，缓和曲线长度l0=280，交点JD27坐标及相邻方位角已在图中给出，ZH点里程为DK2+100。请计算： 1、曲线要素中的切线长T、曲线长L、外矢距E； 2、HY、QZ、YH、HZ的里程；

3、ZH点坐标及其左边桩3米的坐标； 4、DK2+180的坐标及右边桩2米的坐标； 5、DK2+660的坐标及右边桩35米的坐标。

永州(DK2+100)HYHZYHQZ.080-17-52=2α=232-附公式：

m为缓和曲线切垂距，m= l0/2- l03/（240R2）

p为缓和曲线内移距，P= l02/（24R）- l04/（2688R3） 缓和曲线方程式：

X=h - h5/（40R2l2）+ h9/（3456 R4l4）

Y=h3/（6Rl）- h7/（336 R3l3）+ h11/（42240 R5l5）

解：

1、转向角α=α2-α1=7°18′05.9″

切线长T=（R+P）tg（α/2）+m = 522.863

曲线长L=（Rαπ）/180+l0= 1044.626 外矢距E=（R+P）sec（α/2）-R=1

曲线积分的计算法

1. 基本方法 曲线积分 第一类 ( 对弧长 )

第二类 ( 对坐标 )

用参数方程

(1) 选择积分变量 用直角坐标方程

用极坐标方程

???转化

定积分

(2) 确定积分上下限 定理

设f(x,y)在曲线弧L的参数方程为?x??(t),??y??(t),?第一类: 下小上大 第二类: 下始上终

对弧长曲线积分的计算

L上有定义且连续(??t??)其中,且,?(t),?(t)在[?,?]上具有一阶连续导数?Lf(x,y)ds???22f[?(t),?(t)]??(t)???(t)dt(???)注意:

1.定积分的下限?一定要小于上限?;.2.f(x,y)中x,y不彼此独立,而是相互有关的特殊情形

(1)L:y??(x)a?x?b.b2f[x,?(x)]1???(x)dx.?Lf(x,y)ds???a(2)L:x??(y)c?y?d.d?Lf(x,y)ds?cf[?(y),y]1???(y)dy.2

例1

解

求I???L?x?acost,xyds,L:椭圆?(第?象限).?y?bsint,22I??20acost?bsint(?asint)?(bcost)dt??ab?2sintcostasint?bcostdt

小区消防高架桥连续梁结构计算书

一、工程概况

小区消防高架跨径组合为(17.745+16.462+16.003+2.501)m，全桥长52.711m。桥面净宽4.0m。上部构造采用钢筋混凝土现浇连续梁，连续梁采用C50混凝土，满堂支架一次性浇注。连续梁断面采用T形实心截面，梁高90cm，截面上宽4.6m，下宽1.8m，悬臂长度1.4m。连续梁截面如下图：

二、计算依据

1、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）（以下简称《公桥规》）；

2、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）； 3、《城市桥梁设计准则》（CJJ11-93） 4、消防高架桥相关设计图。

三、计算参数

1、使用对象：消防车专用桥梁，桥面净宽：4.0米； 2、环境条件：II类； 3、结构重要性系数：1.0；

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4、汽车荷载等级：城－A；

5、冲出系数：正弯矩效应和剪力效应μ1=0.311，负弯矩效应μ2=0.408； 6、基础变位：5mm；

7、均匀升温：25℃，均匀降温：20℃；

8、温度梯度：正温差，T1=25℃，T2=6.7℃；负温差，为正温差乘以

-0.5；

9、二期恒载：21.7kN/m； 10、边界