竖曲线的计算可以通过以下步骤在计算机上进行:
输入基本数据
竖曲线的起点和终点坐标(x0, y0, z0)。
竖曲线的长度L。
竖曲线的半径R。
竖曲线的变坡点高程HZ。
计算坡度
使用公式 `slope = ATAN(h/d)` 计算两点之间的坡度,其中h为高程差,d为水平距离。
计算竖曲线上的点坐标
使用公式 `xi = x0 + i * L * COS(slope)` 和 `yi = y0 + i * L * SIN(slope)` 计算第i个点的坐标,其中i为点的编号。
使用Excel进行计算
在Excel中创建一个表格,将竖曲线的数据输入到表格中。
使用Excel的函数工具,输入公式 `y = a + bx^2 + cx^3 + dx^4` 计算高程,其中y表示高程,x表示距离。
考虑其他因素
在实际计算中,还需要考虑道路的纵坡、最小曲率半径、设计速度和横坡等因素。
使用专业软件
可以使用专业的道路设计软件,如UFOPad专业版,输入竖曲线和断链信息,进行自动计算和验算。
示例计算
假设有以下数据:
起点坐标:(x0, y0, z0) = (0, 0, 0)
终点坐标:(x1, y1, z1) = (100, 100, 100)
竖曲线长度:L = 100 m
竖曲线半径:R = 200 m
变坡点高程:HZ = 100 m
计算坡度
h = z1 - z0 = 100 m
d = SQRT((x1 - x0)^2 + (y1 - y0)^2) = SQRT(100^2 + 100^2) = 100√2 m
slope = ATAN(100 / 100√2) = ATAN(1 / √2) ≈ 0.7071
计算竖曲线上的点坐标
使用公式 `xi = x0 + i * L * COS(slope)` 和 `yi = y0 + i * L * SIN(slope)` 计算每个点的坐标。
例如,计算第i个点的坐标(i = 5):
xi = 0 + 5 * 100 * COS(0.7071) ≈ 0 + 5 * 100 * 0.7071 ≈ 353.55 m
yi = 0 + 5 * 100 * SIN(0.7071) ≈ 0 + 5 * 100 * 0.7071 ≈ 353.55 m
zi = 0 + 5 * 100 * TAN(0.7071 / 2) * (1 - (2 * 5 / 100)^2) ≈ 0 + 5 * 100 * 0.7071 * (1 - 0.01) ≈ 353.55 m
通过上述步骤和公式,可以在计算机上计算出竖曲线的各个点的坐标和坡度。建议在实际应用中,使用专业的道路设计软件进行计算,以确保准确性和效率。