工程试验检测技术培训教材.doc

1、 交通工程设施试验隧道工程试验桥涵工程试验路基路面试验公路几何线形检测技术摘录Peixun Jiaocai Jiance Jishu ZhaiLu交通部基本建设质量监督总站组织编写公路几何线形检测技术目录第一章绪论01第二章平面位置测量02第三章纵断面高程的检测04第四章横断面的检测04第五章检测仪器介绍05路基路面试验检测技术目录第一章概论06第二章道路工程质量评定方法与检查项目06第三章试验检测数据处理07第四章土工试验检测方法07第五章砂石材料试验检测技术09第六章基层、底基层材料试验检测方法09第七章水泥和水泥混凝土试验检测技术10第八章沥青和沥青混合料试验检测技术10第九章路基路面现

2、场试验检测方法12第十章路基路面检测新技术简介13桥涵工程试验检测技术目录第一章概论13第二章桥涵工程原材料试验检测14第三章桥涵工程基础检测14第四章桥涵上部结构检测15第五章桥梁荷载试验18隧道工程试验检测技术目录第一章总论21第二章超前支护与预加固围岩施工质量检测21第三章开挖质量检测22第四章初期支护施工质量检测22第五章防排水材料及施工质量检测22第六章施工监控量测24第七章混凝土衬砌质量检测25第八章通风检测26第九章照明检测27交通工程设施试验检测技术目录第一章绪论28第二章护栏质量检测01第三章交通标志质量检测01第四章交通标线质量检测01第五章视线诱导设施质量检测01第六章隔

3、离设施质量检测01第七章防眩设施质量检测01第八章机电设施质量检测0146公路几何线形第一章绪论：线性检测目的意义（外形检测中线偏位.纵断高程.宽度.厚度.横坡）技术管理.质量管理.竣工验收；线形组成：1概述（路线平面.纵断面.横断面是公路几何组成）；2路线平面中线满足的几何条件？线形连续圆滑.曲率连续.曲率变化率连续；公路平面线形要素（直线.圆曲线.缓和曲线）缓和曲线：是直线与圆曲线或圆曲线之间设置的曲率连续变化的曲线。常用回旋线（曲率？随着曲线长度成正比增大的曲线）；平面线形设计原则？1短顺连均与地形地物周围环境适应2不论转角大小均应设曲线.尽量用半径大的3两同向曲线间直线要长，否则调整线

4、形单曲线或复曲线或运用回旋线组成卵型.凸型.复合型等曲线4两反向曲线间夹短直线，应调整线形或运用回旋组合成S形；直线（与环境人协调.避免长直线.不宜过短；适用平原和开阔地带.农耕区.长度较大桥隧.路线交叉点前后.单幅双车道便于超车；直线大于1km注意纵坡小于3.同大半径凹型竖曲线组合减少呆板.两侧空旷设置植被建筑.长直线特别是下坡尽头注意安全）圆曲线（汽车行驶在曲线上力的平衡方程：半径R车速V2 /127（横向力系数u超高横坡度i；分极限最小半径.一般最小半径.不设超高最小半径；最大半径不宜10000m；任一段行驶时间3s，整个平曲线9s）缓和曲线（用回旋线.公式:回旋线参数A2某点曲率半径r

5、某点到原点曲线长l；回旋线曲率变化与曲线长度变化呈线性关系；参数A为回旋线放大系数几何相似性A=1叫单位回旋曲线，可用根据单位回旋曲线要素计算任意回旋曲线要素切线长.曲线长.内移值.直角坐标等长度要素单位回旋线长度要素A；缓和曲线角.弦偏角等非长度要素单位回旋线非长度要素回旋线参数A和相连接圆曲线半径R关系公式(R/3AR)；直线.圆曲线.回旋线组合类型（基本对称型.S型.卵型.凸型.复合型.C型）；基本对称型曲线元素、里程计算公式1直线和圆曲线组合的单曲线计算：（已知偏角a、半径R、，求元素切线长TR.tan（a/2）、曲线长La.R./1800、外距ER.（sec.a/2-1）、切曲差D2

6、T-L）里程计算（ZYJD-切线长T；YZZY+曲线长L；QZYZ-曲线长L/2；JDYZ+切曲差D/2）（例题：设交点里程K10+300.520，a1503025，R180m，求曲线元素及主点里程。解：各元素TR.tan（a/2）24.508m；La.R./180048.716m;ER.（sec.a/2-1）1.661m；D2T-L0.300m；各里程ZYK10+276.012；YZK10+324.728；QZK10+300.370）2直线.回旋线.圆曲线组合单曲线计算：（已知偏角a、半径R、缓和曲线长ls、求曲线元素和主点里程：（1）切线角l2/2Rls；0ls/2R（弧度）；切线增长值q

7、ls/2-ls3/240R2；内移值pls2/24R；（2）缓曲线上任点横坐标xl-l5/40R2ls2+l9/3456R2ls4 ，纵坐标yl3/6Rls-l7/336R3l3；缓曲线终点横坐标Xls-ls3/40R2+ls5/3456R4，纵坐标Yls2/6R- ls4/336R3；（3）元素计算公式：切线长TH（R+p）.tan（a/2）+q；曲线长LH（a-20）./1800. R+2lsLY+2ls；外距EH（R+p）sec.a/2- R；切曲差DH2TH-LH（4）里程计算公式（ZHJD-切线长TH；HYZH+缓曲线长ls；QZHY+曲线长LY/2；YHHY+曲线长LY；HZYH+

8、缓曲线长ls）；（例题：设交点桩号为K20+287.675，a3000000,R300m，ls70m，求曲线元素及主点里程。解：各元素TH115.551m；LH227.080m；LY87.080m；EH11.287m；其中p0.681m，q34.984m，0604104；主点里程ZHK20+287.675-115.551K20+172.124；HYK20+172.124+70K20+242.124；QZK20+242.124+0.587.080K20+285.664；YHK20+242.124+87.080K20+329.204；HZK20+329.204+70K20+399.204）平面设计

9、成果1直线.曲线.转角一览表2逐桩坐标表3路线平面图（高速.一级还绘平面总体设计图）；3路线纵断面（纵断面两条线：地面线高程、设计线几何线由直线.竖曲线组成）纵坡设计（纵断面线形布置、变坡点位置）竖曲线设计（用在两个直坡段转折变坡点处的圆曲线）（变坡点相邻两纵波坡度差i2-i1，为+为凹形竖曲线反则凸形）竖曲线要素公式（曲线长L 半径R*两相邻坡度线交角；切线长T曲线长L/2R/2；切线竖距h竖直高程差竖曲线任一点至起点距离l2/2R）设计高计算（竖曲线内切线设计高高根据变坡点高程.桩号等计算；凸形竖曲线设计高切线设计高-切线竖距h；凹形竖曲线设计高切线设计高+切线竖距h）高程计算（已知变坡点

10、桩号.高程可推算直坡段上各变坡点桩号标高HnH前变坡点设计高i两变坡点间纵坡上+.下-ln前变坡点到桩位n的距离）（例题：某公路，起点变坡点设计高为409.95m，第一个变坡点A设在K0+857.50，第二个变坡点B设在K1+344.00，三段纵坡坡度分别为：i1+2.0，i2-3.0，i3+2.0。求：竖曲线要素和K0+200、K0+800、K1+350处设计高。解：求变坡点设计高：HAH0+i1*l1405.95+2857.5423.10m；HBHA+ i2*l2423.10+3（K1+344.00-K0+857.50）408.51m；设计竖曲线：A点取R4000m，凸形竖曲线，则曲线长L

11、R40002-（-3）200m；切线长TL/2100m；B点取R4000m，凹形竖曲线，则曲线长L200m；切线长T00m；计算各处设计高：K0+200在直坡段上，则设计标高为：HH0+ i1*l405.95+2200409.95m；K0+800在A竖曲线内，其距变坡点A的距离（K0+857.50）-（K0+800）57.50m，距该竖曲线起点距离（K0+800）-（K0+857.50）-10042.50m，则设计高为：H（423.10-257.50）-42.502/24000421.72m；K1+350在B竖曲线内，其距变坡点B距离（K1+350）-（K1+344）6m，距该竖曲线起点距离（

12、K1+350）-（K1+344）-100106m，则设计高为：H（408.51-36）-1062/24000409.73m）纵断面设计成果1纵断面设计图绘制超高.直线及平曲线.里程桩号.坡度/坡长.地面标高.设计标高.填挖高度值.地质概况等2路基设计表；4公路横断面（定义）指中线上各点法向切线，由横断面设计线.地面线组成；路幅是路肩外缘之间部分；路基断面分整体.分离式；路幅几何要素（1直线路段做路拱2圆曲线段通常设加宽超高3缓和曲线段）平曲线加宽计算（1全加宽半径250m在圆曲线设的加宽；2加宽过渡段渐变率1：15，长度10m；3加宽过渡办法？一般公路点加宽值WX（比率K该点到加宽起点距离lX

13、/加宽过渡段全长lS）圆曲线部分路面全加宽W）；高速和一级公路加宽值WX（4K3-3K4）W；4加宽计算示例（例题：某公路平曲线半径R60m，lS35m,求从ZH点开始到0.10.20.30.35m处的加宽值。解：（1）采用WXKW公式：l0时，W00；l10时，W1010/351.50.43m；l20时，W2020/351.50.86m；l30时，W3030/351.51.29m；l35时，W3535/351.51.50m；（2）采用WX（4K3-3K4）W公式：l0时，W00；l10时，W100.11；l20时，W200.64；l30时，W301.35；l35时，W351.50）；平曲线超

14、高（1超高：圆曲线半径0时象限角在，方位角象限角；增量X0时象限角在，方位角1800-象限角；增量X、Y0，YHzi）：XXJi+（Ti+L-HZi）*cosAi,i+1；YYJi+（Ti+L-HZi）*sinAi,i+1；3平曲线上中桩坐标计算及公式：平曲线上任意点切线支距x，y的计算（xl-（l5/40R2LS2），yl3/6RLS- l7/336R3LS3式中l为缓和曲线上任点到ZH或HZ的曲线长）；圆曲线上任点的支距坐标计算（xRsin+q，yR（1-cos）+p，式中（l/R*1800/）+0，l为圆曲线上任点到HY或YH的曲线长）平面直角坐标系的换算（坐标平移和旋转公式如下：XX0

15、+xcosA-ysinA，YY0+xsinA+ycosA,式中X、Y任意点坐标；X0，Y0局部坐标系原点在直角坐标系中坐标；x，y任意点在局部坐标系中支距坐标；A局部坐标系中x轴正向方位角）平曲线上任意点中桩坐标计算（1）ZHYH之间中桩坐标计算公式：XiXZHi+xicosAi-1,i-yisinAi-1,i，YiYZHi+xisinAi-1,i-yicosAi-1,i（式2-10）；当平曲线左偏yi要反符号-yi代入；（2）YHHZ之间中桩坐标计算公式：XiXHZi-xicosAi，i+1+yisinA i，i+1；YiYHZi-xisinAi，i+1-yicosA i，i+1；当曲线左偏

16、yi要反符号-yi代入；（例题：JD5、JD6、JD7的坐标分别为（3097.083；4956.125）（3480.920；5906.092）（3188.471；6407.321）JD6的圆曲线半径R500m，回旋线长LS60m。JD6桩号为K24+568.34。求桩号K24+320，K24+400的坐标；解：（1）计算平曲线要素和主点桩号：各边象限角5，6arctan（|Y5，6 |/|X5，6 |）arctan（|+949.967|/|+383.837|）6705955；6，7arctan（|Y6，7 |/|X6，7 |）arctan（|+501.229|/|-292.449|）59044

17、17；方位角A5，65，66705955；A6，71800-6，712001543；JD6的偏角aA6，7- A5，65201548；a值为正，故曲线为右偏，根据a、R、LS计算得平曲线元素为：p0.3，q29.996，0302616，T275.43m，L516.08m，E57.26m；主点里程桩为：ZHK24+292.91，HYK24+352.91，QZK24+550.95，YHK24+748.99，HZK24+808.99；（2）计算K24+320、K24+400的坐标：1计算ZH点K24+292.91的坐标由式（2-3）得：XZH6XJ6+T6+cos（A5，6+1800）3480.92

18、0+275.43cos（6705955+1800）3377.736m；YZH6XJ6+T6+sin（A5，6+1800）5906.092+275.43sin（6705955+1800）5650.720；2计算K24+320的坐标：K24+320位于第一缓和曲线上，计算其切线支距坐标（x，y）：lK24+320- K24+292.91（ZH点桩号）27.09m，x27.09-（27.095/40*5002*602）27.09m；y（27.093/6*500*60）-（27.097/336*5003*603）0.11m；K24+320的坐标计算，利用式（2-10）得：XXZH6+xcosA5,6-

19、ysinA5,6，YYZH6+xsinA5,6-ycosA5,6 ；X3377.736+27.09cos6705955-0.11sin67059553387.782m，Y5650.720+27.09sin6705955+0.11cos67059555675.878m；3计算K24+400的坐标：K24+400位于圆曲线上，计算其切线支距坐标（x，y）：lK24+400-K24+352.91（HY点桩号）47.09m，（l/R*1800/）+047.09/500*1800/+302616805002，xxRsin+q500sin805002+29.996106.781，yR（1-cos）+p50

20、0（1-cos805002）+0.36.231；K24+400坐标计算和K24+320类似：X3377.736+106.781cos6705955-6.231sin67059553411.962m，Y5650.720+106.781sin6705955+6.23cos67059555752.060m；中线偏位的检测方法（定义：交竣工测实际与设计值偏移值，200m/4点）中线偏位检测方法（已知A、B、P三角，证施工点P与设计P偏差：（1）角度交会法（方法一：用角度交会出该中桩的设计位置P与施工位置P比较。其中坐标增量XABXB-XA，YABYB-YA，象限角ABtan-1（|YAB |/|XAB

21、 |），方方位角aBA1800+aAB，计算夹角，施测确定偏位PP长度为偏位）（方法二：直接测量角度，推算出施工位置P点坐标P（XP，YP）与设计坐标比较。计算导线长度DAB根号下（XB-XA）2+( YB-YA)2，用正弦定理计算AP、BP长度DAP或DBP，DAP/sin2DBP/ sin1DAB/sin（1800-1-2），计算施工点P的坐标P（XP,YP）如式：XPXA+ DAPcosaAP，YPYA+ DAPsinaAP，P点较差D根号下X2+Y2式中x、Y分别为两组坐标差，如D2*0.1M（mm）M是测量比例尺分母，两者平均）例题：某公路一中桩P点设计坐标P（3424.477，58

22、91.040）该点附近两个导线点A、B坐标A（3210.514，5507.596）、B（3198.456，6049.008）根据中心线定出点设计位置点P。实测得三角内角13002610，25304657求P点偏位。解：坐标增量XAB3198.456-3210.514-12.058m，YAB6049.008-5507.596541.412；长度DAB根号下12.0582+541.4122541.546m；象限角ABtan-1（|541.412 |/|-12.058 |）8804327因为XAB0所以AB在第二象限，则：AB方位角aAB 1800-AB1800-88043279101633，AP的

23、方位角aAPaAB-19101633-30026106005023；长度DAP541.546/sin（1800-3002610-5304657）*sin5304657439.142m；实测坐标XP3210.514+439.142*cos60050233424.488m，YP5507.596+439.142*sin60050235891.081m；测得偏位：PP根号下（3424.488-3424.477）2+（5891.081-5891.040）20.042m；（2）距离交会法（适用当中线上点与导线点相距较近情况，1用坐标反算AP和BP距离.公式D根号下X2+Y2；2从A、B两点量距DAP和DB

24、P交会得P；3量取PP距离即为中线偏位；（3）极坐标法（适用全站仪，原理：是以控制导线为根据，以极角和极距确定放样点；注意：放样极距不大于后视距离1.5倍，支导线边数不得超2条并与控制点闭合；方法：1先放样出P与施工点P比较偏位；2实测施工中桩点P坐标与设计P比较偏位）例题：某公路竣工中桩K32+200位置P点，将全站仪置于导线点A，后视B,瞄准P测得15200648，DAP2644.101m，已知导线点A坐标（45120.325，19074.008）B点坐标（45510.950，21402.046），K32+200设计坐标P（47446.940，20330.184）。求桩号偏位。解：AB象限

25、角ABtan-1（|21402.046-19074.008|/|45510.950-45120.325|）8002830；由于XAB0，YAB0，因而AB方位角：aABAB8002830于是AP方位角aAP8002830-52006482802142则桩号K32+200实际位置P点坐标：XP45120.325+2644.101cos280214247447.046m；YP19074.008+2644.101sin280214220330.050m得偏位PP根号下（47447.046-47446.940）2+（20330.050-20330.184）20.171m（说明：极坐标法只需安一次仪器检

26、查若干项，仪器如有坐标放样功能，可去极角、极距计算，依次输入测站点.后视点.放样点坐标.放样P坐标）（4）后方交会法（地形变化大.仪器置于中桩瞄准坐标点的方法，适用检测桥梁轴线偏位详见书P45-47含例题）（5）无中桩坐标的中线检测（对于公路等级低，路线方案简单，或受地形.地物无法平面控制和地形测量的公路，可采用现场定线法。常用链距法.偏角法等传统方法）1直线段中桩偏位检测：公式D0JD交点-L（式中D0是P0到L间距离）；2平曲线段中桩偏位检测：公式距离D根号下（T平曲线切线长-x切线支距）2+切线支距y2，夹角tan-1（y/（T-x）；（六）GPSRTK技术检测公路中线：三大部分组成基准

27、站.流动站.通信系统，原理基站接收信息传送至流动站.处理.坐标转换等控制器根据接收信息得出流动站点位坐标；GPSRTK检测公路中线先建立GPS公路控制网然后是GPS坐标系统的转换和转换参数确定。第三章纵断面高程的检测：一般是对路基、路面或构造物施工各阶段完成后测得的高程数据与设计高程数据间差值测量的工作；水准仪检测纵断面高程：1检测频率（略）；2水准点建立加密（一般规定：1采用国家1985年高程基准；一条公路用一个高程系统反则转换，二级以上与国家控制网联测用绝对高程；三级以下有困难可采用相对高程；2特殊公路.2000m上特大桥.4000m上特长隧道用三等水准测量附合路线长50km；高速.一级公

28、路.1000m上特大桥.2000-4000m长隧道用四等水准测量附合路线长30km；3二级及以下.1000m下.2000m下隧道用五等水准测量附合路线长10km；水准点和水准路线：1用水准测量方法建立的高程控制点.用BM表示；平原微丘区不大于2km.山岭重丘1km，路线起.终点，大中桥两岸.隧道进出口.工程集中地段应增设，检测不足再加密；2水准路线分（闭合、附合、支水准路线）；3水准测量实施方法（水准测量原理：水准仪提供水平视线在已知未知高程点上树立水准尺读数测定两两点间高差；4水准测量成果处理（外业结束计算高差闭合差及分配；计算高差闭合差：1闭合水准路线：闭合差理论为0实测；2附合水准路线：

29、闭合差H终点高程-H起点高程；3支水准路线：闭合差理论为0h往+h返；五等水准测量闭合差允许值：平原微丘30根号L（mm）；山岭重丘45根号L（mm）；分配高差闭合差：当闭合差小于容许差则进行分配，对于闭合、附合水准路线将反符号分配到各段上，改正后满足理论值；对于支水准路线计算高差1/2（h往-h返），最后计算待定点高程；3高程检测方法：准备工作（路基.路面工程一般1-3km为一检验评定单元）纵断面高程检测（前.后视距离尽可能相等，仪器至水准尺距离一般不超过100m；测量程序（略）P56）举例（见P57路基高程检测表，分析：1已知高程点A前、后读数差值3mm满足精度要求；2该公路允许偏差+10

30、-20mm，从表可知桩号K5+120超限，其余3个在限差内；3检查项目合格率检查合格点数/全部点数1003/410075）全站仪（或红外仪）检测纵断面高程：在进行水准测量困难山岭、沼泽、水网地区四、五等水准测量可采用光电测距三角高程测量；三角高程测量需介绍竖直角和天顶距的概念（竖直角是同一竖直面内目标视线方向和水平线的夹角取值范围0900，水平线下为俯角其值为负以上为仰角；天顶距在同一竖直面内目标视线方向与重力作用线相反方向线的夹角，取值范围01800）三角高程测量原理公式（已知A点高程HA，欲测B点高程HB，可在A点安置全站仪，在B点竖立棱镜，量取仪器高i和棱镜高l，用望远镜瞄准棱镜中心，测

31、定竖直角a、斜距S、则A、B两点间高差：hS*sina+i-l；如全站仪测定天顶距，斜距S，则高差：hS*cos+i-l，得B点高差HBHA+h；地球曲率和大气折光影响（一般两点超过300m改正公式：fc+r0.43*D2/R（mm）；三角高程测量大多采用对向观测，取高差平均值作为最后成果；三角测量应采用一级水准测量联测一定数量控制点作为三角测量起闭依据，边长不得大于600m，竖直角不得超过150，高程导线最大长度不应超过相应等级水准路线最大长度）测量方法（四等测量采用人工测量取值精确至1mm如大于2mm取平均值，五等精确1mm如较差大于4mm取平均值；1-3个测回；竖直角取值精确至0.1，高

32、程精确1mm，采用对向观测法在较短时间内进行并计算地球曲率、大气折光影响；如高差较差满足要求取其平均值作为高差结果）全站仪检测纵断面高程（如用2仪器一个测回即可满足精度）第四章横断面的检测：（是交竣工验收时对横断面几何尺寸进行测量并与设计数值比较按评定标准规定值允许偏差进行检查评定的工作）偏差一般是在施工中对横向几何尺寸控制不严或施工不当造成；检测内容（路基面桥涵隧道等工程宽度、横坡以及附属工程等断面几何尺寸）横断面方向的确定（可用方向架.方向盘.经纬仪.全站仪等设备采用直接法或间接法测定；直接是测量中线横断面方向，间接是仪器测量计算得）直线段横断面方向（直线任点横断面方向与路中线垂直方向）直

33、接法（1方向架瞄准中桩另一侧为横断面方向；2方向盘同方向架；3经纬仪或全站仪瞄准中桩转900为横断面方向）间接法（1计算任点横断面方向方位角，有相邻交点方位角A则任点横断面方位角A0为：A0A900前进方向右取+左取-；2计算中桩和边桩坐标中桩坐标计算见二章边桩计算：在中桩左右侧取一定距离一般半个路基宽度D，计算坐标增量XD*sinA0；若中桩坐标为（X0，Y0），则边桩坐标（X，Y）为：XX0+Y，YY0+Y；3外业放样中桩和边桩）圆曲线段横断面确定：直接法（方向架；方向盘：取A点前一相邻点B的弧长L1或后一相邻点C弧长L2计算弦切方向角1（2）现以表示1（2），公式如下：L/2R*180/

34、；置方向盘于要测定中桩A点，后视B点或C点，将方向盘指针转动角度，定出A点的切线方向，此方向的垂直方向即为A点横断面方向。或后视B点或C点之后，将方向盘的指针直接转动（900-）角度，定出A点横断面方向；全站仪或经纬仪）间接法（圆曲线上任点横断面方位角确定：1当圆曲线两端不设缓曲线，设圆曲线起点ZY的切线方位角为A，则圆曲线任点横断面方位角A0为：A0A900；式中l/R*180/，l是圆曲线上该点到ZY点的圆曲线长，当曲线右偏取+左-；2圆曲线两端设缓曲线，设缓曲线起点ZH的切线方位角为A，则圆曲线任点横断面方位角A0为：A0A900；式中l/R*180/+0，l是圆曲线上该点到HY点的圆曲

35、线长，0LS/2R*180/当曲线右偏取+左-）缓和曲线段横断面确定：直接法（方向架：要测定缓曲P点横断面方向，过P点作切线并与缓曲起点ZH（或终点HZ）的切线交点Q，则ZH点至切线长td2/3*l+l3/360R2，式中l是P点到ZH点（或HZ点）弧长，再从ZH点沿切线方向量取td得Q点，将方向架置于P，固定指针ab瞄准Q点，则ab方向为P点横断面方向）（方向盘或经纬仪：测定原理为倍角关系；1缓曲任点P与起点（ZH点）相连弦线和P点切线的夹角2，等于该弦线与起点（ZH点）切线夹角1的两倍，即21。公式11/3，22/3即得221式中l2/2RLS*180/，l是缓曲线上任点至起点的缓曲线长；2置方向盘或经纬仪于ZH点，测得P点偏角1，再将经纬仪移到P点瞄准ZH起点，拨角221，定出P点切线方向，然后方向盘指针转动900（或2700）即为P点横断面方向）间接法（与圆曲线上确定方法相同，主要计算缓曲线上任点横断面方位角A0A900式中A为缓曲线起点（ZH）的切线方位角；是缓曲线上任点缓和