x=l-l5÷[40(rls)2]+l9÷[3456(rls)4]-l13÷[599040(rls)6]+l17÷[175472640(rls)8]-l21÷[7.80337152×1010(rls)10]
y=l3÷[6(rls)]-l7÷[336(rls)3]+l11÷[42240(rls)5]-l15÷[9676800(rls)7]+l19÷[3530096640(rls)9]-l23÷[1.8802409472×1012(rls)11]
一、 概念
卵形曲線:是指在兩半徑不等的圓曲線間插入一段緩和曲線。也就是說:卵形曲線本身是緩和曲線的一段,只是在插入時去掉了靠近半徑無窮大方向的一段,而非是一條完整的緩和曲線。
二、 卵形曲線座標計算原理
根據已知的設計引數,求出包括卵形曲線的完整緩和曲線的相關引數和曲線要素,再按緩和曲線座標計算的方法來計算卵形曲線上任意點上的座標。
三、 座標計算
以雅攀高速公路a合同段立交區a匝道一卵形曲線為例,見圖一:已知相關資料如下表:
1、 緩和曲線(卵形曲線)引數計算
a1= √(70×50)=59.161
卵形曲線引數:
a2=(hy2-yh1) ×r1×r2÷(r2-r1)= (271.881-223.715) ×50×75÷(75-50)=7224.900
a2=√(7224.900)=84.999
a3=√(60×75)=67.082
2、 卵形曲線所在緩和曲線要素計算
卵形曲線長度lf由已知條件知:lf=hy2-yh1=271.881-223.715=48.166
卵形曲線作為緩和曲線的一段,因此先求出整條緩和曲線的長度ls,由此找出hz`點的樁號及座標(實際上不存在,只是作為卵形曲線輔助計算用)
lm=ls(yh1至hz`的弧長)=a2÷r1=7224.9÷50=144.498
∴hz`樁號=yh1+lm=223.715+144.498=368.213
le=hy2至hz`的弧長=a2÷r2=7224.9÷75=96.332
或le=lm-lf=144.498-48.166=96.332
卵形曲線長度lf=lm-le=144.498-96.332=48.166(校核)
hy2=hz`-le=368.213-96.332=271.881(校核)
以上說明計算正確
3.hz`點座標計算(見圖2)
㈠用緩和曲線切線支距公式計算,緩和曲線切線支距通式:
xn=[(-1)n+1×l4n-3]÷[(2n-2)!×22n-2×(4n-3)×(rls)2n-2]
yn=[(-1)n+1×l4n-1]÷[(2n-1)!×22n-1×(4n-1)×(rls)2n-1]
公式中符號含義:
n——項數序號(1、2、3、……n)
!——階乘
r——圓曲線半徑
ls——緩和曲線長度
㈡現取公式前6項計算(項數越多精度越高,可根據工程精度需求取項數),帶入公式後計算如下:
x=l-l5÷[40(rls)2]+l9÷[3456(rls)4]-l13÷[599040(rls)6]+l17÷[175472640(rls)8]-l21÷[7.80337152×1010(rls)10]
y=l3÷[6(rls)]-l7÷[336(rls)3]+l11÷[42240(rls)5]-l15÷[9676800(rls)7]+l19÷[3530096640(rls)9]-l23÷[1.8802409472×1012(rls)11]
公式中l為計算點至zh `或hz`的弧長
hz`:ak0+368.213的座標從yh1:ak0+223.715推算,
l=ls=hz`-yh1=368.213-223.715=144.498
將l=ls帶入公式(1)、(2)得:
x=117.1072 y=59.8839
l對應弦長c=√(x2+y2)=131.5301
偏角a1=arctg(y÷x)=27°5′0.2″
偏角計算用反正切公式,不要用其他公式。緩和曲線切線角:
a2=90×l2÷(π×k)=90×144.4982÷(π×7224.900)=82°47′28.5″
k為卵形曲線引數,本例中
k=a2=7224.900
q3=180-a1-(180-a2)
=180-27°5′0.2″-(180-82°47′28.5″)=55°42′28.3″
∴yh1″ hz`切線方位角(m″b)=205°24′33.6″+q3
=205°24′33.6″+55°42′28.3″
=261°7′1.9″
∴ hz`:ak0+368.213座標:
x=xyh1+ccos261°7′1.9″=9910.603+131.5301cos261°7′1.9″=9890.293
y=yyh1+csin261°7′1.9″=10136.791+131.5301sin261°7′1.9″=10006.838
4. hz`:ak0+368.213切線方位角(d″b)計算
d″b方位角:=205°24′33.6″+q2
=205°24′33.6″+82°47′28.5″
=288°12′2.1″
b″d方位角:
=288°12′2.1″-180
=108°12′2.1″
5.計算卵形曲線上任意點座標(以hz`:ak0+368.213作為推算起點)
①計算hy2:ak0+271.881的座標
∵l= hz`-hy2=368.213-271.881=96.332代入公式1、2得:x=92.434 y=20.022
偏角q=arctg(y÷x)=12°13′19.61″ 對應弦長c=√(x2+y2)=94.578
座標:x=9890.293+94.578cos(108°12′2.1″-12°13′19.61″)
=9880.442
y=10006.838+94.578sin(108°12′2.1″-12°13′19.61″)
=10100.902
②與設計值比較:
△ x=x計算值-x設計值=9880.442 -9880.438=+0.004
△ y=y計算值-y設計值=10100.902 -10100.904=-0.002
同理可以計算出卵形曲線上其他任意點的座標。
緩和曲線長度計算方法
緩和曲線段長度的計算分析 上海市政工程設計研究總院中原分院郭建光 在道路線形設計的過程中,緩和曲線佔據著非常重要的角色,如何科學合理的設定其長度是很多路線設計者乙個很關心的問題。本文中將講述計算緩和曲線長度的具體方法。關鍵詞 超高緩和曲線長度 1 從滿足超高緩和段的角度分析 給出超高緩和段長度計算公...
緩和曲線 豎曲線 圓曲線 匝道 計算公式
一 緩和曲線上的點座標計算 已知 緩和曲線上任一點離zh點的長度 l 圓曲線的半徑 r 緩和曲線的長度 l0 轉向角係數 k 1或 1 過zh點的切線方位角 點zh的座標 xz,yz 計算過程 說明 當曲線為左轉向時,k 1,為右轉向時,k 1,公式中n的取值如下 當計算第二緩和曲線上的點座標時,則...
緩和曲線的作用及其幾何特徵
什麼是緩和曲線?它有什麼樣的作用?在直線與圓曲線軌道之間設定一段曲率半徑和外軌超高均逐漸變化的曲線,稱為緩和曲線。行駛於曲線軌道的機車車輛,出現一些與直線執行顯著不同的受力特徵。如曲線執行的離心力,外軌超高不連續形成的衝擊力等。為使上述諸力不致突然產生和消失,以保持列車曲線執行的平穩性。曲線軌距加寬...