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限界圓曲線坐标計算公式

圖文 更新时间:2024-07-31 02:23:19

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限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)1

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,隻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。

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)2

二、卵形曲線坐标計算原理

根據已知的設計參數,求出包括卵形曲線的完整緩和曲線的相關參數和曲線要素,再按緩和曲線坐标計算的方法來計算卵形曲線上任意點上的坐标。

三、坐标計算

以雅(安)至攀(枝花)高速公路A合同段(西昌西甯)立交區A匝道一卵形曲線為例,見表:

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)3

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)4

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)5

1、緩和曲線(卵形曲線)參數計算

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)6

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:

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)7

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'點的樁号及坐标(實際上不存在,隻是作為卵形曲線輔助計算用)

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)8

由上說明計算正确

3.HZ'點坐标計算

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)9

y=∑ {(-1)N-1×L4N-1 ÷[(2N-1)!×(2c)2N-1×(4N-1)]}

①用緩和曲線切線支距公式計算,緩和曲線切線支距公式通式:

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)10

公式中符号含義:

n — 項數序号(1、2、3、……n);

!— 階乘

R — 圓曲線半徑;

Ls — 緩和曲線長

②現取公式前6項計算(有關書籍中一般為2-3項,不能滿足小半徑的緩和曲線計算精度要求,如本例中AK0 090~AK0 160段緩和曲線,如AK0 160中樁坐标帶2項算誤差達8cm),公式如下:

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)11

公式中L為計算點至ZH'或HZ'的弧長

HZ':AK0 368.213的坐标從YH1:AK0 223.715推算,

L=LS=HZ'-YH1=368.213-223.715=144.498

将L=LS 代入公式(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°05’00.2”

* 偏角計算用反正切公式,不要用其它公式。

緩和曲線切線角:

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)12

* K為卵型曲線參數,本例中

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)13

4.HZ’:AK0 368.213點的切線方位角(D"B)計算

D"B方位角:

=205°24’33.6” Q2=205°24’33.6” 82°47’28.5”= 288°12’02.1”

∴B"D切線方位角:

=288°12’02.1”-180=108°12’02.1”

5.計算卵型曲線上任意點坐标(以HZ’:AK0 368.213作為推算起點)

①計算HY2:AK0 271.881的坐标

∵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

坐标:

限界圓曲線坐标計算公式(卵形曲線坐标計算方法詳解)14

②與設計值比較:

rX=X計算值-X設計值=9880.442-9880.438 = 0.004

rY=Y計算值-Y設計值=10100.902-10100.904 = -0.002 mm

同理依次可計算出卵型曲線上其它任意點的坐标。

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