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部分缓和曲线的计算精度(探讨2)

发布于:2006-09-13 01:52:13 来自:道路桥梁/铁路工程 [复制转发]
(以螺旋线为计算模型)的部分缓和曲线的坐标计算精度,受螺旋线参数方程取多少项有关,也与曲线元的长度L、曲线元两端点的曲率半径R1、R2有关,一条缓和曲线元的长度、两端的曲率半径确定了,其曲线参数也 A 也就确定。
这里以螺旋线参数方程取项至第九项为例,用CASIO 4800编程,说一说下面的例子是如何正确计算缓和曲线元终点的坐标的。
数据:有一段部分缓和曲线元,起点坐标为X=1000、Y=1500;起点方位角是45度(积木法的约束条件),两端曲率半径分别为R1=40、R2=100、曲线长L=300米、曲线参数A=141.421,试求曲线任意桩号的中边桩坐标?这里以K0+300桩号的中边坐标为例。

取项至第九项,4800机编写程序计算的结果
K0+300:X= 973.122 Y=1441.736 右边桩10米X(R)=975.575 Y(R)=1451.431

用纬地验算
K0+300:X= 972.734 Y=1441.551 右边桩10米X(R)=975.187 Y(R)=1451.245

⊿X=973.122 -972.734=0.388米 ⊿Y=1441.736-1441.551=0.18米
由此可见,使用螺旋线为模型的缓和曲线取项至第九项,当曲线越长,误差就越大;同样可以证明,当曲线两端的曲率半径较小时,如R1=40、R2=60,同等曲线长度(300米)的部分缓和曲线则误差就更大。可能有人会问,既然取到第九项还有误差,那就取到第20项吧。这个建议不错,我这样做了,可是,我得让你知道,第20项是这样的:L^79/(39!*2^39*79*C^39),300米的79次方,4800机显示数据上溢了,程序根本无法执行下去了。
是不是真的没有办法计算呢?办法是有的,通过计算可知,使用4800机编写的程序计算K0+240的桩号,X、Y的坐标与纬地设计坐标比较,误差在0.001以内。所以,我将曲线分成两段,K0+000~240为一段,K0+240~300为一段,先计算K0+240坐标与该桩号的切线方位角,并以这些数据为下一段曲线的已知参数,这样就可以解决了部分缓和曲线过长的问题,同时螺旋线方程也不用取项至第20项了,取项至第九项就可以。
通过数据论证,取项到第九项是合理的,部分缓和曲线作为其它曲线元的过渡段,一般长度在100米以内,曲率半径在40米左右,项数取多了,写程序时有困难,而且当遇较长的曲线时数据会出现上溢(如上例的20项)。取小了也不好,会使计算精度不够。当然,像以上的例子通常情况下是不会有的,300米的部分缓和曲线长度,真是不可思议,而假如真的你遇到了这样的设计呢?而你手上又没有纬地、又没有其它计算工具,只有CASIO,以上的就是最好的办法,它可以为你计算任意里程、与中线任意交角的坐标及方位角。
这个家伙什么也没有留下。。。

铁路工程

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