高速铁路测量建立独立坐标系的数学模型

研究目的：在高速铁路线路测量中,由于线路长,常常跨越多个投影带,在统一坐标系中投影变形大,不能满足高速铁路测量精度的要求.针对这一问题,必须采取有效的约束条件和措施,使得长度变形小于1/40 000,从而满足铁路测量精度要求. 研究方法：本文从解决铁路测量坐标系中存在的长度变形出发,首先分析了高斯投影长度变形,然后提出了建立分段独立坐标系的方法,使其投影长度变形不大于1/40 000. 研究结果：文中给出了高速铁路测量建立独立坐标系的4种数学模型,有效的解决了在投影过程中长度变形问题. 研究结论：利用模型可以很好的解决投影变形对工程建设的影响,容易满足高速铁路测量精度要求,方便了工程施工测量,对高速铁路的建设有很好的实用性.若在铁路测量中应用,可极大地提高勘测精度,有着广阔的应用前景.     

高斯投影变形对高速铁路线路设计的影响

研究目的:我国高速铁路工程测量平面坐标系采用工程独立坐标系统,投影方式为高斯投影。通常把高速铁路平面坐标系划分为若干个投影分带,以满足投影长度的变形值不大于10 mm/km的要求。大家普遍认为高斯投影后角度不变,但在高速铁路线路设计中却发现高斯投影可引起相邻投影带间的角度变形。需要研究此问题对高速铁路线路设计的影响,并提出相应的解决办法和建议。研究结论:高斯投影在不同中央子午线的坐标投影带间会产生角度变形,对高速铁路线路设计产生不利影响,特别是高速铁路直线边较长,此影响不能忽视;可以通过优化工程独立坐标投影分带的位置、控制相邻投影带间中央子午线的跨度及角度变形值的大小等办法来减小对高速铁路线路设计的影响;应积极开展工程测量投影模型和计算方法研究,最终实现一个项目不换带或少换带的目的。     

兰勃特投影在高速铁路测量中的应用

介绍兰勃特投影的定义、变形特点以及在高速铁路测量中的处理方法,以国内某段高铁GPS控制网为例,将国内高速铁路测量中常用的具有高程抵偿面的高斯投影法和兰勃特投影方法进行比较与分析,得出了有益的结论:在东西走向的线路工程中,特别是投影变形要求高的高速铁路测量中,采用兰勃特投影会取得更好的效果。     

高速铁路测量中高斯平面坐标与斜轴墨卡托平面坐标的转换

在高速铁路测量中,要求在建立平面坐标系时应满足投影的长度变形不超过10 mm/km。对于大致呈东西走向的线路来说,建立高斯平面坐标系时,为了控制长度投影变形,就要分多个投影带进行投影,这样就产生了多个高斯平面坐标系。墨卡托投影,既可以满足长度变形值要求,又可以有效解决因分带过多而带来的坐标系不统一问题。研究了高斯平面坐标向斜轴墨卡托平面坐标的转换模型,并且结合某条高速铁路测量数据进行了计算、分析和实际应用,表明本文研究的方法是正确的。     

具有抵偿高程面的任意带坐标系设计原理与方法

高速铁路对边长投影变形提出了2.5cm/km(1/40000)的控制要求,长期以来一直采用的3°带高斯正形投影平面直角坐标系,已难以满足铁路建设的精度要求。对投影变形问题进行了分析,阐述了具有抵偿高程面的任意带坐标系设计原理,并结合某铁路客运专线的实例,介绍了该形式坐标系的设计方法。具有抵偿高程面的任意带坐标系,克服了3°带坐标系的局限性,能有效地实现两种长度变形的相互抵偿,从而达到控制投影变形的目的。     

利用方向自适应投影统一运营铁路坐标系

为满足TB 10601-2009《高速铁路工程测量规范》中控制网设计时边长投影变形值的要求,设计院通常把1条几百公里的高速铁路划分为多个几十公里的工程投影独立坐标系.相邻坐标系之间的搭接段线路设计中线,可采用前、后投影带坐标系的设计参数来推算,由于投影变形导致相邻坐标系推算出的线路设计中线存在横向偏差,轨道精调时若处理...     

高速铁路GPS控制网投影变形处理方法的探讨

针对高速铁路GPS控制网投影变形问题,探讨了任意中央子午线任意高程面的高斯投影处理方法、斜轴墨卡托投影处理方法(斜轴圆柱投影转换为横轴圆柱投影的处理方法、斜轴圆柱投影转换为正轴圆柱投影的处理方法)。并以某段高速铁路CPⅠ级GPS控制网为例,对以上两类投影处理方法进行了比较与分析。得出了有益结论:对于线路GPS控制网,特别是高速铁路GPS控制网,在保持边长投影与地面网的边长尺度一致方面,斜轴墨卡托投影比高斯投影更加适用。     

坐标转换在铁路勘察设计中的应用探讨

在铁路客运专线建设过程中,因设计时速较高,对工程测量的精度要求亦很高,对边长投影变形也做了相应的规定,一条客运专线往往要分为若干个工程独立坐标系才能满足投影变形的要求。在同椭球和不同椭球两种情况下,通过铁路勘察设计工程实例,对控制网的坐标转换和地形图坐标转换等几个方面进行了探讨。     

高速铁路工程地质勘察特点

针对高速铁路的设计要求,结合高速铁路工程地质勘察实践,从工程地质勘察理念、场地稳定性及地基岩土适宜性评价、勘探的密度和深度、岩土设计参数的统计分析、高烈度地震区的勘察、建筑材料的专门勘察、综合勘探方法的应用、成果的综合分析等方面论述了高速铁路工程地质勘察的特点。     

高速铁路精密测量基准的确定

研究目的:既有高速铁路工程测量采用国家勘测基准,缺点是投影变形大,为确保测量精度,需要将工程区域划分成很多坐标系,这对线路连接和成果使用都很不利.因此,从高速铁路测量的特点和精度要求人手,研究适用于高速铁路精密工程测量的独立测量基准是非常必要的.研究结论:该方法以WGS84椭球为基准椭球,首先改变基准椭球的长半轴和偏心率,利用垂线偏差分量求得椭球中心的三个平移量,以及三个坐标轴的旋转角,并由此构造与施工区域平均高程面最佳拟合的区域椭球面,然后通过适当的地图投影方式来建立独立的精密测量基准.该基准特别适用于高速铁路的精密测量,同时也为CPⅢ的三维平差提供了理论依据.     

武广高速铁路运营阶段路基沉降变形规律研究

高速铁路运营要满足高可靠性、高稳定性和高平顺性要求,路基沉降变形是影响轨道结构状态的主要因素。本文选取武广高速铁路代表性区段,对高速铁路路基沉降变形进行系统监测,分析了运营中无砟轨道路基沉降规律。研究表明:运营阶段高速铁路路基沉降变形量比较小,但波动较大,路堤段的总体沉降大于路堑段,过渡段的沉降值波动变化较大,直线段轨道板内侧沉降大于外侧,曲线段加设超高一侧沉降大于另一侧。研究成果对于合理安排养修,保证运营安全具有指导意义。     

向莆铁路精测网投影变形的探讨

由于铁路线路的狭长性,精测必须顾及地球曲率及投影对坐标的影响。向莆铁路地形复杂,无砟轨道与有砟轨道交错,本文结合其观测成果,加上其它高速铁路精测网的经验,对投影带和投影面选取进行投影变形的分析,探讨在铁路精密工程控制测量中控制网的布设、数据处理、投影带和投影面的选取等若干问题。     

上海机场联络线深基坑邻近高速铁路施工管控措施研究

高速铁路变形控制是城市轨道交通施工安全控制重点,而深基坑邻近高速铁路施工更是对变形控制提出了更高的要求。针对该难题,依托上海机场联络线1号风井深基坑邻近高速铁路施工,提出“控+隔+测+联”一体化管控措施,通过一系列管控措施,有效控制深基坑施工对高速铁路变形的影响,可为同类型施工提供参考与借鉴。     

高速铁路地基土压缩性分类及中低压缩性土变形特性研究

地基土压缩变形特性是影响高速铁路路基设计、施工、沉降评估等环节的重要因素。为进一步充分利用高速铁路地基土自身的承载变形能力，降低工程投资，通过开展综合勘察、土工试验及现场填筑试验等，提出基于变形控制为目的的高速铁路地基土分类标准，即高压缩性土、中高压缩性土、中低压缩性土及低压缩性土；并详细分析了各类地基土的物理力学指标。针对目前尚未充分利用的中低压缩性土，从室内试验压缩特性及现场填筑试验压缩性等角度分析了高铁路基荷载下，中低压缩性土地基承载变形快速收敛的特性。研究结果表明，在经过适当处理后，中低压缩性土变形可以满足高铁路基工程的要求。因此，将既有规范中中等压缩性土进一步细分为中低压缩性土和中高压缩性土，有利于优化高速铁路路基结构设计，为降低工程成本提供依据。     

扬州明挖隧道施工与邻近高速铁路的相互影响

扬州市江平东路三期工程新建双塘路隧道长距离邻近既有高速铁路施工,通过数值模拟分析了隧道施工引起的既有高速铁路路基变形,并对隧道基坑施工的安全性进行了分析。结果表明:新建隧道施工引起的高速铁路路基变形主要是沉降,水平变形小;既有高速铁路路堤稳定安全系数最小值为1.57,大于规范规定的最小值1.25;隧道基坑围护桩变形、基坑稳定性均满足相关规范要求。隧道邻近既有高速铁路施工安全性可得到保障。     

高速铁路路基沉降量预测方法研究

路基沉降是高速铁路设计和施工中所要考虑的主控因素。结合沉降观测数据可以对路基沉降量进行预测。通过预测可有效保证高速铁路路基工程达到规定的变形控制要求,以合理确定无砟轨道的铺设时间。而路基沉降预测常用方法涉及多个学科和领域,工作难度大,是长期以来困扰高速铁路施工技术人员的难题。此文介绍了高速铁路路基沉降预测的几个典型方法,极具代表性,有一定参考价值。     

论我国高速铁路精密工程测量技术体系及特点

本文对我国高速铁路精密工程测量技术体系的特点进行研究,重点对高速铁路精密工程测量的内容,高速铁路轨道的内部几何尺寸和外部几何尺寸定位精度,高速铁路精密工程测量的布网原则、坐标基准,"三网合一"的测量体系进行了系统的论述。提出了高速铁路工程测量平面控制网应在框架控制网(CP0)基础上分三级布设、高程控制网分二级布设的方法,平面坐标系统应采用边长投影变形值≤10mm/km的工程独立坐标系以及应按"三网合一"的原则进行高速铁路精密工程测量的观点。     

运营高速铁路重点地段基础变形监测技术研究

目前运营高速铁路重点地段基础变形监测缺乏完整的技术体系,以某运营高速铁路重点地段基础变形监测实践为依托,进行以下研究:(1)分析运营期高速铁路重点地段基础变形监测特点,提出重点地段的选取原则;(2)结合相关规范,提出适用于有砟轨道和无砟轨道的监测断面和监测点布设方法以及相关监测技术要求;(3)根据重点地段监测方式的特点,提出稳定基准点选取方法;(4)探讨重点地段变形分析方法,提出以“单次月变形量”和“三个月累计变形量”为主要衡量指标的重点地段综合预警机制。实践证明,该研究成果有助于及时掌握重点地段变形情况,进而采取相应措施来保障线路平顺性。     

斜轴墨卡托投影模型及其应用分析

高速铁路测量采用高斯投影独立坐标系,其每个投影带可控制范围太小,当线路东西跨度较大时,建立工程独立坐标系所要进行的坐标转换繁琐且长度变形难以控制,因此引入斜轴墨卡托投影。目前对于斜轴墨卡托投影的研究一般是通过建立极坐标系来计算投影圆球的经纬度,介绍另外一种斜轴墨卡托投影模型,其数学公式严谨,并能较好地控制高差投影差的影响。     

桩板结构处理高铁采空区路基变形监测研究

研究目的:桩板结构是一种新型的地基加固处理技术,其用于高速铁路采空区上方无砟轨道路基尚缺乏成熟工程经验。本文以合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构路基为研究对象,通过现场变形测试试验获取沉降变形数据,研究采空区路基和桩板结构的变形特点与规律。通过本研究,拟探求桩板结构处理采空区路基变形特点与规律,确保工程安全。研究结论:(1)合肥至福州高速铁路上饶五府山车站采空巷道上方桩板结构无砟轨道路基沉降变形控制效果显著,预测工后沉降量仅0. 31 mm,小于5 mm的容许工后沉降量,满足规范要求;(2)采空巷道顶板的变形很小,在1 mm以内;(3)桩板结构加固高速铁路采空巷道上方路基效果很好,可在类似工程中推广。