1、交通工程專業(yè),道路勘測設(shè)計(jì),道路設(shè)計(jì)研究簡介,道路是供各種車輛(無軌)和行人等通行的工程設(shè)施。道路是一種帶狀三維空間結(jié)構(gòu)物。道路設(shè)計(jì)從幾何和結(jié)構(gòu)兩方面研究： 幾何方面 主要研究汽車行使與道路各個(gè)幾何元素的關(guān)系。保證在設(shè)計(jì)速度、預(yù)計(jì)交通量以及地形和其他自然條件下，行使安全、經(jīng)濟(jì)、旅客舒適以及路容美觀。 結(jié)構(gòu)方面 結(jié)構(gòu)包括路面、路基、橋涵、隧道等。對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總的要求是：用最小的投資，最少的材料及合理的養(yǎng)護(hù)，使它們能在自然破壞力和汽車行駛所產(chǎn)生的各種力的作用下，在設(shè)計(jì)年限內(nèi)保持使用質(zhì)量。,主要內(nèi)容,公路和城市道路線形設(shè)計(jì) 道路橫斷設(shè)計(jì) 道路平面設(shè)計(jì) 道路縱斷面設(shè)計(jì) 選線和定線 交叉口設(shè)計(jì),第1章 緒

2、 論,一、交通運(yùn)輸?shù)慕M成 二、道路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn) 三、我國道路的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃 四、道路的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 五、道路勘測設(shè)計(jì)的階段和任務(wù) 六、道路勘測設(shè)計(jì)的依據(jù) 七、道路的組成部分,1.1 道路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)及功能,交通運(yùn)輸體系,鐵 路,航 空,水 運(yùn),管 道,道 路, 線-線的中長途運(yùn)輸，運(yùn)力大、速度快, 大中城市的長途運(yùn)輸、急需物資，能耗大，成本高, 運(yùn)力大，經(jīng)濟(jì), 油、氣的運(yùn)輸, 其它各種運(yùn)輸方式的銜接、點(diǎn)-點(diǎn)運(yùn)輸,1、交通運(yùn)輸體系,2、道路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),機(jī)動(dòng)靈活性大,普及面廣，適應(yīng)性強(qiáng),速度快，運(yùn)輸快捷,投資少，造價(jià)低，建設(shè)周期短,運(yùn)費(fèi)高、污染大,道路運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),3、道路的功能,交通功能,形成國土

3、結(jié)構(gòu)功能（用地骨架、組成街坊）,公共空間功能,防災(zāi)功能,繁榮經(jīng)濟(jì)（開發(fā)國土、活躍市場）,道路功能,1.2 道路的發(fā)展,1、我國道路的發(fā)展,“道路”一詞的名稱來源周朝的“導(dǎo)路”，秦朝時(shí)為“驛道”，元朝為“大道”，清朝為“官道”“大路”，市區(qū)街道為“馬路”。 1902年上海出現(xiàn)了第一輛汽車，1913年我國建成了第一條汽車公路：湖南長沙湘潭，全長50km。 我國最早的瀝青路面為抗戰(zhàn)時(shí)期的滇緬公路，全長100km。 1949年建國時(shí)，我國有公路7.8萬公里，汽車7萬輛。 2009年底，我國高速公路里程為6.5萬公里，10省的高速公路通車?yán)锍坛^1000km，公路通車?yán)锍虨?73.02萬km。,2、我國

4、道路的建設(shè)發(fā)展規(guī)劃,到2010年建成“二縱二橫” 二縱：北京珠海，圖們江三亞 二橫：上海成都，連云港霍爾果斯 到2020年建成：”五縱七橫“ 另外的”三縱“：北京福州、二連浩特河口、 重慶湛江 ”五橫“：綏芬河滿洲里，丹東拉薩，青島銀川 上海瑞麗，衡陽昆明 全長3.62萬公里。,五縱七橫12條路線,國道主干線,國道主干線規(guī)劃線,我國道路現(xiàn)狀,數(shù)量少 公路網(wǎng)等級(jí)低、高等級(jí)公路少、路面質(zhì)量差、標(biāo)準(zhǔn)低 發(fā)展不平衡 通行能力低、服務(wù)水平低 很多已建公路面臨擴(kuò)建,3、道路的發(fā)展趨勢,a、GIS（Geography Information System)的應(yīng)用，建立公路數(shù)據(jù)庫 b、GPS（Global P

5、osition System）的應(yīng)用 c、ITS（Intelligent Transportation System），將信息技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)運(yùn)用于地面運(yùn)輸體系。 d、新材料、新工藝的開發(fā)，高性能的混凝土、改性瀝青、新型復(fù)合材料等 e、積極開展公路軟科學(xué)如管理等方面的研究 （4）國外道路的發(fā)展 80多個(gè)國家和地區(qū)的高速公路里程達(dá)24萬公里。,4、城市道路發(fā)展目標(biāo)與規(guī)劃,發(fā)展目標(biāo)： 與城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展相適應(yīng)，與人口增長和車輛增長相適應(yīng)，建成布局得當(dāng)、結(jié)構(gòu)合理、設(shè)施完備的城市道路系統(tǒng)。 城市道路發(fā)展工作的序列： 規(guī)劃、建設(shè)、養(yǎng)護(hù) 并注意技術(shù)進(jìn)步,1.3 道路分級(jí)和分類,

6、1、道路的分類,a、公路,2、公路的分類,公路,國 道,省 道,如G312國道等,縣 道,鄉(xiāng) 道,專用公路：,工礦、林區(qū)、油田軍事基地等,b、城市道路,c、專用公路-廠礦道路、林區(qū)道路,道路分類,3、公路的分級(jí),分級(jí)的依據(jù)：公路的使用任務(wù)、功能和適用的交通量,公路,高速公路,一級(jí)公路,二級(jí)公路,三級(jí)公路,四級(jí)公路,：連接大中城市的快速通道,：中等以上城市的干線公路、礦區(qū)、港口,：連接高速公路、大城市城鄉(xiāng)接合部、開發(fā)區(qū),：縣鎮(zhèn)集散公路,：鄉(xiāng)村地方公路,各等級(jí)公路特征,路網(wǎng)編號(hào),首都放射線編號(hào)為1位數(shù)，由正北開始按順時(shí)針方向升序編排，編號(hào)區(qū)間為19。 縱向路線編號(hào)為2位奇數(shù)，由東向西升序編排，編號(hào)

7、區(qū)間為1189。 橫向路線編號(hào)為2位偶數(shù)，由北向南升序編排，編號(hào)區(qū)間為1090。 并行路線的編號(hào)采用主線編號(hào)后加英文字母“E”、“W”、“S”、“N”組合表示；“E”、“W”、“S”、“N”分別表示并行路線在主線的東、西、南、北方位。 地區(qū)環(huán)線的編號(hào)按照由北向南的順序排列，編號(hào)區(qū)間為9199。 聯(lián)絡(luò)線的編號(hào)為4位數(shù)，由主線編號(hào)“1”聯(lián)絡(luò)線順序號(hào)組成。聯(lián)絡(luò)線的順序號(hào)按照主線前進(jìn)方向由起點(diǎn)向終點(diǎn)順序排列。,路網(wǎng)編號(hào),城市繞城環(huán)線的編號(hào)為4位數(shù)，由主線編號(hào)“0”城市繞城線順序號(hào)組成。主線編號(hào)為該環(huán)線所連接的縱線和橫線中編號(hào)最小者，如該主線所帶城市繞城環(huán)線編號(hào)空間已全部使用，則先用主線編號(hào)次小者，依此

8、類推。 如該環(huán)線僅有放射線連接，則在1位數(shù)主線編號(hào)前以“0”補(bǔ)位。同一條國家 高速公路穿越多個(gè)?。▍^(qū)、市），所連接的城市環(huán)線的編號(hào)在各個(gè)?。▍^(qū)、市）單獨(dú)排列。在不同省（區(qū)、市）允許出現(xiàn)相同的城市繞城環(huán)線,高速公路編號(hào)：,北京放射線 G1京哈 G2京滬 G3京臺(tái) G4京港澳 G5京昆 G6京藏 G7京新 南北縱向線 G11鶴大 G15沈海 G25長深 G35濟(jì)廣 G45大廣 G55二廣 G65包茂 G75蘭海 G85渝昆 東西橫向線 G10綏滿G12琿烏G16丹錫G18榮烏G20青銀G22青蘭G30連霍G36寧洛G40滬陜G42滬蓉G50滬渝G56杭瑞G60滬昆G70福銀G72泉南G76廈蓉G7

9、8汕昆G80廣昆,4、城市道路的分類、 分級(jí)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),城市道路,快速路,主干路,次干路,支 路,：中長距離的快速交通服務(wù),：連接主干路的輔助性干道,：以交通功能為主，城市道路網(wǎng)的骨架,：次干路與街區(qū)路的連接線,分類的依據(jù)：道路系統(tǒng)中的地位、交通功能、 對(duì)沿線建筑物的影響,分級(jí)的依據(jù)：按城市規(guī)模分級(jí) 人口大于50萬：級(jí)；人口2050萬：級(jí)； 人口小于20萬：級(jí),1.4 道路設(shè)計(jì)依據(jù),技術(shù)依據(jù) 相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程 自然條件 地形、地質(zhì)、氣候、水文等 交通特性 設(shè)計(jì)車輛、設(shè)計(jì)行車速度 道路網(wǎng) 建設(shè)用地,1、公路設(shè)計(jì)車輛,交通特性,1、公路設(shè)計(jì)車輛,2、城市道路設(shè)計(jì)車輛,2、城市道路車輛,（二）設(shè)計(jì)

10、速度與運(yùn)行速度,1.設(shè)計(jì)速度（計(jì)算行車速度） 當(dāng)氣候條件良好、交通密度小、車輛行駛只受到道路條件的影響時(shí)，具有中等駕駛技術(shù)的駕駛?cè)藛T能安全順適的駕駛車輛的速度。,2.運(yùn)行速度 具有中等駕駛技術(shù)的駕駛?cè)藛T在良好的氣候條件、實(shí)際道路狀況和交通條件下所能保持的安全速度。,（三）交通量,1、基本概念 在選定的時(shí)間段內(nèi)，通過道路某一地點(diǎn)、某一斷面或某一條車道的交通實(shí)體數(shù)量。,2、平均日交通量,3、設(shè)計(jì)交通量,4、設(shè)計(jì)小時(shí)交通量,（四）道路通行能力和服務(wù)水平,通行能力是指在一定的道路、交通條件下，單位時(shí)間內(nèi)，道路的一條車道或某一斷面所能通過的最大車輛數(shù)或行人數(shù)量，是特定條件下道路能承擔(dān)車輛數(shù)的極限值。,1

11、、通行能力,單位：輛/小時(shí)（veh/h)； 若有混合交通時(shí)，采用 等效通行能力的汽車當(dāng)量單位:pcu。通行能力單位為：pcu/h 或 pcu/d,道路條件 交通條件 環(huán)境、氣候條件 規(guī)定的運(yùn)行條件，是指計(jì)算通行能力的限制條件,影響因素,基本通行能力 道路交通處于理想條件下，每一車道在單位時(shí)間內(nèi)通過的最大交通量。,通行能力的分類,可能通行能力 道路交通處于實(shí)際條件下，每一車道在單位時(shí)間內(nèi)通過的最大可能交通量。,設(shè)計(jì)通行能力,2、道路的服務(wù)水平,（1）概念,服務(wù)水平是指道路使用者從道路狀況、交通條件、道路環(huán)境等方面可能得到的服務(wù)程度或服務(wù)質(zhì)量,（2）服務(wù)交通量,服務(wù)交通量是指在通常的道路、交通和管

12、制條件下，并保持規(guī)定的服務(wù)水平時(shí)，道路的某一斷面或均勻路段，在單位時(shí)間內(nèi)所能通過的最大交通量。,（3）評(píng)價(jià)指標(biāo),行車速度、運(yùn)行時(shí)間、行駛的通暢性、受阻或干擾的程度、安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性， 主要評(píng)價(jià)指標(biāo)：行駛速度、服務(wù)交通量與通行能力的比值。,（4）服務(wù)水平的分級(jí),（5）設(shè)計(jì)服務(wù)水平,設(shè)計(jì)服務(wù)水平是根據(jù)公路的等級(jí)和使用性質(zhì)所確定的設(shè)計(jì)公路在使用年限末期應(yīng)達(dá)到的最低服務(wù)水 平，設(shè)計(jì)服務(wù)水平?jīng)Q定公路的最大服務(wù)交通量。最大服務(wù)交通量應(yīng)大于公路的設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。,道路交通量分析步驟,交通量調(diào)查-年平均交通量-設(shè)計(jì)使用年限的設(shè)計(jì)交通量 根據(jù)設(shè)計(jì)交通量計(jì)算車道數(shù)-設(shè)計(jì)通行能力 根據(jù)計(jì)算的車道數(shù)，對(duì)服務(wù)水平

13、進(jìn)行分析 確定最終車道數(shù),公路網(wǎng),三角形 棋網(wǎng)形 并列形 放射形 扇形 樹杈形 條形,城市道路網(wǎng)與紅線規(guī)劃,1城市道路網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn) 方格網(wǎng)式：呈方格棋盤形狀，是最常見的一種形式，即每隔一定的距離設(shè)置接近平行的干道，在干道之間再布置次要道路，將用地分為大小合適的街坊。 環(huán)形放射式：一般由舊城中心區(qū)逐漸向外發(fā)展，由舊城中心向四周引出放射干道的放射式道路網(wǎng)演變而來。 自由式：以結(jié)合地形為主，路線彎曲無一定幾何圖形。 混合式：為上述三種形式的組合，如規(guī)劃得合理，能發(fā)揚(yáng)上述各式的優(yōu)點(diǎn)，又避免了它們的缺點(diǎn)，是一種揚(yáng)長避短較合理的形式。,2道路紅線規(guī)劃,道路紅線規(guī)劃 指城市道路的用地的分界控制線。通常

14、由城市規(guī)劃部門確定。 紅線寬度 道路用地的規(guī)劃范圍，包括車行道、人行道、綠化帶等在內(nèi)的規(guī)劃道路的總寬度，或稱規(guī)劃路幅。,3. 紅線設(shè)計(jì)的內(nèi)容,確定道路的紅線寬度 確定道路紅線的位置 確定交叉口的型式 確定控制點(diǎn)的坐標(biāo)和標(biāo)高,1-5 道路勘測設(shè)計(jì)的程序,一.公路建設(shè)的基本程序,公路建設(shè)項(xiàng)目屬于國家基本建設(shè)項(xiàng)目。基本建設(shè)項(xiàng)目在整個(gè)建設(shè)過程中各項(xiàng)工作的先后順序，稱為基本建設(shè)程序。,可行性研究,勘測設(shè)計(jì),公路施工,公路養(yǎng)護(hù),公路基本建設(shè)的程序是：可行性研究，編制設(shè)計(jì)任務(wù)書；批準(zhǔn)后進(jìn)行初測和初步設(shè)計(jì)；經(jīng)過批準(zhǔn)后，列入國家年度計(jì)劃，進(jìn)行定測；編制施工圖；招投標(biāo)，組織施工；完工后，進(jìn)行竣工驗(yàn)收，最后交付使用

15、和養(yǎng)護(hù)。（兩階段設(shè)計(jì)）,公路建設(shè)的基本程序,（1）建設(shè)依據(jù)和意義； （2）路線的建設(shè)規(guī)模和修建性質(zhì)； （3）路線基本走向和主要控制點(diǎn)； （4）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和主要技術(shù)指標(biāo)調(diào)； （5）按幾階段設(shè)計(jì)，各階段的完成時(shí)間； （6）建設(shè)期限和投資估算，分期修建應(yīng)提出每期的建設(shè)規(guī)模和投資估算； （7）施工力量的原則安排； （8）附路線示意圖,設(shè)計(jì)任務(wù)書,二.公路勘測設(shè)計(jì)階段,公路勘測設(shè)計(jì)，是指具體完成一條公路所進(jìn)行的外業(yè)勘測和內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)工作。,外業(yè)勘測：對(duì)路線的視察，踏勘測量和詳細(xì)測量。 內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)：路線設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及概預(yù)算編制 等工作。,1.設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容,2.設(shè) 計(jì) 階 段,公路勘測設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路的

16、性質(zhì)和要求分階段進(jìn)行，具體作法有：,一階段設(shè)計(jì) 直接進(jìn)行設(shè)計(jì) 兩階段設(shè)計(jì) 初步設(shè)計(jì)階段、施工圖設(shè)計(jì)階段 三階段設(shè)計(jì) 初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì),3.公路安全性評(píng)價(jià),目的和作用 行車安全和降低交通安全事故 安全性評(píng)價(jià)要點(diǎn) 可行性階段 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 技術(shù)方案 環(huán)境影響 設(shè)計(jì)階段,三.公路設(shè)計(jì)文件的編制,1設(shè)計(jì)文件的表達(dá)形式,文字說明、設(shè)計(jì)圖、表格三種。,2設(shè)計(jì)文件的內(nèi)容,初步設(shè)計(jì)文件由下列十三篇和附件組成： 總說明書、總體設(shè)計(jì)、路線、路基路面及排水、橋梁、涵洞、隧道、路線交叉、交通工程及沿線設(shè)施、環(huán)境保護(hù)、渡口碼頭及其他工程、筑路材料、施工方案、設(shè)計(jì)概算、附件基礎(chǔ)資料。 施工圖設(shè)計(jì)文件組成：十三篇

17、和附件組成。,道路工程圖紙目錄,道路工程圖紙目錄,第一篇 總說明書,第二篇 總體設(shè)計(jì),第三篇 路線,第四篇 路基路面排水,第五篇 橋梁、涵洞,路基標(biāo)準(zhǔn) 橫斷面圖,路基一般 設(shè)計(jì)圖,路基橫斷面 設(shè)計(jì)圖,特殊路基 設(shè)計(jì)圖,路基防護(hù) 工程設(shè)計(jì)圖,路面結(jié)構(gòu)圖,路線平、 縱面縮圖,平面總體 設(shè)計(jì)圖,路線平 面圖,路線縱斷 面圖,橋位平 面圖,橋型布 置圖,結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)圖,第二章 平面設(shè)計(jì),道路是一種帶狀三維結(jié)構(gòu)物，路線設(shè)計(jì)主要研究道路幾何方面的問題。采取整體與部分研究相結(jié)合的方法。將路線設(shè)計(jì)分為平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)順序： 公路：平面設(shè)計(jì) 縱斷面 橫斷面 城市道路：橫斷面 平面設(shè)計(jì) 縱斷

18、面,道路空間三維模式圖,第一節(jié) 概 述,平面線形的三要素,1、汽車行駛軌跡的特點(diǎn) 連續(xù)圓滑、曲率和曲率的變化是連續(xù)的，任何一點(diǎn)不會(huì)存在兩個(gè)不同的曲率和曲率變化值,2、平面線形要素 依據(jù)上述特點(diǎn)，確定現(xiàn)代道路設(shè)計(jì)的三個(gè)線形要素為：直線、圓曲線、緩和曲線,線形實(shí)例,線形實(shí)例-曲率等連續(xù)線形,第二節(jié) 直 線,直線的特點(diǎn) 具有路線短捷、縮短里程 汽車行車方向明確、視距良好 行車快速、駕駛操作簡單 直線線形簡單，容易測設(shè) 直線路段能提供較好的超車條件,直線的最大長度和最小長度,直線的最大長度 德國規(guī)定不超過20V（V是設(shè)計(jì)車速，用km/h表示，20V相當(dāng)于72S的行程） 俄羅斯規(guī)定為8km 美國為4.8

19、3km。 原 則 與地形相適應(yīng)，與景觀相協(xié)調(diào)，直線的最大長度應(yīng)有所限制，當(dāng)采用長的直線線形時(shí)，為彌補(bǔ)景觀單調(diào)的缺陷，應(yīng)結(jié)合具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施。,直線的最大長度和最小長度,直線的最小長度 同向曲線 轉(zhuǎn)向相同，之間應(yīng)有 足夠長度的直線6V 反向曲線 中間直線段長度2V,直線要素計(jì)算, 控制要素 兩個(gè)控制點(diǎn)（端點(diǎn)）或一個(gè)控制點(diǎn)和方位角, 直線方位角計(jì)算 =arctan(y/x) 路線偏角計(jì)算 =2-1 0 左偏 0 右偏,第三節(jié) 圓曲線,1. 汽車行駛的橫向穩(wěn)定性,橫向力：,XFcosGsin,豎向力：,YFcos+ Gsin,橫向力系數(shù)：,離心力：, X / G,V 2 / 127R -i

20、h,橫向力系數(shù) ：, （+ ih）,2、 圓曲線半徑的確定,計(jì)算公式,R ,V2,127(ih),a. 極限最小半徑（max 、ihmax） b.一般最小半徑 c. 不設(shè)超高的最小半徑（=0.035、ihmax=-0.015),圓曲線最小半徑的確定,摩阻系數(shù)取值,橫向力系數(shù)影響,橫向力系數(shù)影響,圓曲線半徑的取值,城市道路圓曲線半徑,圓曲線設(shè)計(jì),（1）圓曲線設(shè)計(jì)要素 a、半徑 R b、切線長 T c、外距 E d、校正值J e、 長度 L （2）半徑確定方法 外距控制法 切線控制法 （3）主控點(diǎn)樁位計(jì)算,第四節(jié) 緩和曲線,1. 設(shè)置緩和曲線的目的 2. 緩和段的汽車行駛軌跡 3. 緩和曲線的類型

21、 (1) 回旋線 r l A2 （2）三次拋物線 x = l,y x3,1,6A2,（3）雙紐線,r ,A2,a,1. 按離心加速度變化率計(jì)算 2. 按司機(jī)操作反應(yīng)時(shí)間計(jì)算（3s） 3. 超高漸變率適中,4、緩和曲線長度的計(jì)算,lmin ,V 3,47Rs,lmin ,V,1.2,l min B i / P,超高漸變率適中,最小緩和曲線長度,緩和曲線設(shè)置條件及回旋參數(shù)確定, A R,R,3,當(dāng) R 接近 100m 時(shí)，取 A R； 當(dāng) R 3000m 或接近 3000m 時(shí)，取 A R / 3,不設(shè)緩和曲線的臨界半徑,p=,L2,R,1,24,回旋參數(shù)的確定,a、起點(diǎn)距離 q b、內(nèi)移距離 p

22、 c、緩和曲線角 d、外切線長 Ts e、緩和曲線長 l s f、超距 J g、外矢距 E,回旋線設(shè)計(jì)要素,直線回旋線圓曲線 回旋線 直線,第五節(jié) 道路平面設(shè)計(jì)成果,道路工程施工放樣 解析法（坐標(biāo)法）定線，按實(shí)際坐標(biāo)放樣。 特征控制點(diǎn)（交點(diǎn)）坐標(biāo)-路線坐標(biāo) 路線坐標(biāo)計(jì)算及逐樁坐標(biāo)表編制, 路線由若干相交的直線段、在兩直線轉(zhuǎn)角處插入的圓曲線、圓曲線與直線之間插入緩和曲線構(gòu)成。,第五節(jié) 平面設(shè)計(jì)成果,直線、曲線及轉(zhuǎn)角表 逐樁坐標(biāo)表 路線平面設(shè)計(jì)圖 a、比例尺、測繪范圍 b、構(gòu)造物、水系及附屬物、地形、地貌、植被、不良地質(zhì)地帶等。 （具體見設(shè)計(jì)圖例）,第三章 縱斷面設(shè)計(jì),縱斷面設(shè)計(jì)就是根據(jù)汽車動(dòng)力性

23、能，道路性質(zhì)、等級(jí)和交通組成，當(dāng)?shù)貧夂?、地物、地質(zhì)、水文、土質(zhì)條件，排水要求，工程量等來研究縱坡布置。縱坡設(shè)計(jì)影響到行車的安全和速度，工程造價(jià)，運(yùn)營費(fèi)用和乘客舒適程度。,縱斷面的設(shè)計(jì)線是由直線(即均勻坡度線或直坡段)和豎曲線組成的。,縱斷面線: 一是地面線;另一條是設(shè)計(jì)線，從理論上講，是根據(jù)汽車爬坡性能，運(yùn)輸與工程經(jīng)濟(jì)，地形條件，路基臨界高度及視覺方面等要求確定的。,地面線,設(shè)計(jì)線,豎曲線,直線,縱斷面設(shè)計(jì)線高程,高速公路、一級(jí)公路：中央分隔帶外側(cè)邊緣高程 二四級(jí)公路：路基邊緣高程 改建公路：按新建公路設(shè)計(jì) 城市道路：視具體情況-中線、分隔帶或路基邊緣,1. 縱坡及坡長,1、縱坡設(shè)計(jì) （1）最

24、大縱坡,最大縱坡 指各級(jí)道路縱坡的最大限值。 高原處縱坡應(yīng)進(jìn)行折減。參照公路設(shè)計(jì)規(guī)范。 理想最大縱坡和不限長度的最大縱坡,公路最大縱坡,最小縱坡指在長路塹、低填方以及其他橫向排水不通暢的路段，為保證排水要求，防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，均應(yīng)設(shè)置不小于0.3的最小縱坡。,（2） 最小縱坡,（3） 坡長限制（最小坡長，最大坡長）,（4） 緩和坡段,（5） 平均縱坡,3、 變坡點(diǎn)位置確定（規(guī)范要求、平縱組合、工程量等）,各級(jí)公路縱坡長度限制,設(shè)計(jì)速度 (km/h),最大坡長 (m),縱坡坡度 (m),公路最小坡長,合成坡度指在有超高的平曲線上，路線縱向坡度與超高橫向坡度所組成的矢量和。,4、 合

25、成坡度,3.3.3 豎曲線設(shè)計(jì),1、豎曲線類型 =i2- i1 0 凹形 0 凸形,h x 2 / 2 R,2、基本方程,一、豎曲線要素的計(jì)算公式,1豎曲線的基本方程式,式中：k拋物線頂點(diǎn)處的曲率半徑 ； i1豎曲線頂（底）點(diǎn)處切線的坡度。,對(duì)豎曲線上任一點(diǎn)P，其切線的斜率（縱坡）為,當(dāng)x=0時(shí)，ip=i1； 當(dāng)x=L時(shí)，,豎曲線半徑R系指豎曲線頂（底）部的曲率半徑。 若豎曲線包含拋物線頂點(diǎn)，則 R=k。 若豎曲線不包含拋物線頂點(diǎn)，則豎曲線半徑指豎曲線的頂（凸豎曲線）或底（凹豎曲線）部的曲率半徑。可按下面的方法計(jì)算：,拋物線頂點(diǎn)曲率半徑：,拋物線上任一點(diǎn)的曲率半徑為r，,拋物線上任一點(diǎn)的曲率半

26、徑 r = k（1+i2）3/2 豎曲線底部的切線坡度i1較小，故i12可略去不計(jì) ，則豎曲線底部的曲率半徑R為： R = r k,二次拋物線豎曲線基本方程式（通式）為,2豎曲線諸要素計(jì)算公式,（1）豎曲線長度L或豎曲線半徑R： L = xA - xB,（2）豎曲線切線長T： 因?yàn)門 = T1 = T2，則,（3）豎曲線外距E：,i2,（4）豎曲線上任一點(diǎn)豎距h：,下半支曲線在豎曲線終點(diǎn)的切線上的豎距h為：,（1） i 2 i 1,（2） 長度 L,（4）外距 E,3、要素設(shè)計(jì),（3）切線長度 T,E T 2 / 2 R,L R ,T R / 2,（5）高程、樁位計(jì)算,y x2 / 2 R,4

27、、豎曲線最小半徑,緩和沖擊（控制離心加速度，a0.278m/s2） 按司機(jī)操作反應(yīng)時(shí)間計(jì)算 按視距的要求，保證停車視距ST,Rmin 或,V 2,3.6,Lmin 或,V,1.2,Lmin ,V 2,3.6,Rmin ,V,1.2,（3） 按視距的要求,A、 凸形曲線的最小長度和半徑,當(dāng) L ST 時(shí),B、凹形曲線的最小長度和半徑 （車燈照射）,當(dāng) L ST 時(shí),B、 凹形曲線的最小長度和半徑 （跨線橋）,當(dāng) L ST 時(shí),某二級(jí)公路，變坡點(diǎn)樁號(hào)k5030.00，高程為427.68，i15，i24%，豎曲線半徑R2000m，試計(jì)算豎曲線要素以及樁號(hào)為k5000.00和k5+100.00處的設(shè)計(jì)

28、高程。,k5030.00,i15,i24%,實(shí)例,第四節(jié) 爬坡車道,爬坡車道的概念 設(shè)置條件 爬坡車道的設(shè)計(jì),第五節(jié) 避險(xiǎn)車道,避險(xiǎn)車道的作用及組成 避險(xiǎn)車道的類型 避險(xiǎn)車道的設(shè)置,避險(xiǎn)車道的設(shè)置,縱坡設(shè)計(jì),1、標(biāo)出控制點(diǎn)（路線起迄點(diǎn)、構(gòu)造物、地質(zhì)不良路段、最小填土高度、洪水位、交叉口等控制標(biāo)高） 2、試定縱坡線 初步確定直坡線 3、調(diào)整及核對(duì)縱坡線 4、確定縱坡線 5、計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高,標(biāo)注高程控制點(diǎn),縱斷面設(shè)計(jì)步驟,試坡：根據(jù)高程控制點(diǎn)，初擬縱坡線,縱斷面設(shè)計(jì)步驟,縱斷面設(shè)計(jì)步驟,調(diào)整：按平縱配合要求等進(jìn)行檢查調(diào)整。,豎曲線設(shè)計(jì)：確定半徑、計(jì)算豎曲線要素,縱斷面設(shè)計(jì)步驟,1. 測量和繪制地面高

29、程線 2. 確定設(shè)計(jì)線 3. 計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高及填挖高度,縱斷面設(shè)計(jì)方法與步驟,定義： 道路橫斷面圖：指道路中線上各點(diǎn)垂直于路線前進(jìn)方向的豎向剖面圖。 道路橫斷面設(shè)計(jì)：研究路基橫斷面結(jié)構(gòu)組成及尺寸的過程。,公路橫斷面設(shè)計(jì)和城市道路橫斷面設(shè)計(jì),第四章橫斷面設(shè)計(jì),道路橫斷面,路基寬度：指行車道與路肩寬度之和。但當(dāng)設(shè)有緊急停車帶、爬坡車道、變速車道、錯(cuò)車道等時(shí)，還應(yīng)包含這些部分的寬度。即路基寬度指路基頂面的總寬度。 路基的其它組成部分：（路基頂面以外） 邊坡、邊溝及排水溝、護(hù)坡道、截水溝、碎落臺(tái)、取土坑、棄土堆等 城市道路：道路紅線指其他用地與道路用地的分界線,路基、路面寬度定義,第一節(jié) 橫斷面組成及類

30、型,道路橫斷面是由橫斷面設(shè)計(jì)線和地面線所構(gòu)成的。其中橫斷面設(shè)計(jì)線包括行車道、路肩、分隔帶、邊坡、截水溝、護(hù)坡道以及取土坑、棄土堆、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施。,一、公路橫斷面的組成和類型,道路橫斷面是由橫斷面設(shè)計(jì)線和地面線所構(gòu)成的。其中橫斷面設(shè)計(jì)線包括行車道、路肩、分隔帶、邊坡、截水溝、護(hù)坡道以及取土坑、棄土堆、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施。,橫斷面的構(gòu)成及布置類型,高速公路和一級(jí)公路上還有變速車道、爬坡車道等。,路幅的布置類型：單幅單車道、單幅雙車道、雙幅多車道,高速、一級(jí)公路橫斷面組成： 行車道、中間帶、路肩 必要組成部分 緊急停車帶、爬坡車道、變速車道等 特殊組成部分,一、公路橫斷面的組成和類型,橫斷面形式,整體

31、式 分隔帶在同一高程上分隔 上、下行車道,分離式 分隔帶在不同高程上分隔 上、下行車道,二、三、四級(jí)公路橫斷面組成： 行車道、路肩 錯(cuò)車道,一、公路橫斷面的組成,一、公路橫斷面的組成,（1）錯(cuò)車道 （2）爬坡車道 （3）加減速車道 （4）緊急停車帶 （5）避險(xiǎn)車道,附加車道,橫斷面的組成,（二）路幅布置類型,1單幅雙車道 單幅雙車道公路指的是整體式的供雙向行車的雙車道公路。 適用：二、三級(jí)公路和一部分四級(jí)公路 2雙幅多車道 四車道、六車道和更多車道的公路，中間一般都設(shè)分隔帶或作成分離式路基而構(gòu)成“雙幅”公路。 適用：高速公路、一級(jí)公路 3單車道 適用：交通量小、地形復(fù)雜、工程艱巨的山區(qū)公路或地

32、方性道路，山區(qū)四級(jí)公路。,公路橫斷面路幅形式,1單幅雙車道 2雙幅多車道 3單車道,橫斷面類型,二、城市道路橫斷面,城市道路的橫斷面組成中，還包括機(jī)動(dòng)車道、非機(jī)動(dòng)車道、人行道、綠化帶、分車帶、汽車停靠站等設(shè)施。 橫斷面的布置型式： a、單幅路 b、雙幅路 c、三幅路 d、四幅路,單幅路 （如漢口路等次干道）,雙幅路非機(jī)動(dòng)車少，如南師正門前的寧海路,三幅路 （如西康路、北京西路等）主干路,四幅路 （如虎踞路等）快速路、主干路,第二節(jié) 機(jī)動(dòng)車道,1、車道寬度,B單 + x y, ,2,、c車廂寬度、輪胎邊緣距離；x、y車廂安全距離、輪胎與路邊緣安全距離，xy0.5+0.005v,橫斷面組成-路肩,

33、2、路肩 行車道外緣到路基邊緣，具有一定寬度的帶狀部分。分為硬路肩和土路肩。,各級(jí)公路路肩的寬度,路拱橫坡度,目的：排水，路肩處路拱橫坡比路面出要大12%。 型式：直線、折線、直線-拋物線、拋物線,（一）中間帶 1適用場合：高速、一級(jí)公路。 四條和四條以上車道的公路應(yīng)設(shè)置中間帶。 2中間帶的構(gòu)成： 兩條左側(cè)路緣帶 中央分隔帶,中間帶,中間帶的寬度,中間帶的寬度是根據(jù)行車帶以外的側(cè)向余寬，防止駛?cè)藢?duì)向行車帶的護(hù)欄、種植、防眩網(wǎng)。,中間帶變寬過渡：,中間帶開口,5.3 非機(jī)動(dòng)車道和人行道,4.3 非機(jī)動(dòng)車道和人行道,人行道形式,5.路緣石,概念：路面邊緣與橫斷面其他部分分界處的標(biāo)石 形式：立式、斜

34、式和平式,6.邊溝,功能：排除路面及邊坡處匯集的地表水,曲線上的加寬與超高,曲線加寬 加寬大小 加寬緩和段 超高 超高設(shè)置與超高值 超高緩和段,第四節(jié) 道路平曲線加寬及過渡,1、加寬值的計(jì)算,b ,N A2,2R,b ,N （A12+ A22）,2R,平曲線加寬值,2、加寬及緩和段設(shè)計(jì),A、按比例加寬,B、按高次拋物線加寬,b x b,Lx,L,b x 4(Lx/L)3 -3(Lx/L)4 b,C、按回旋線加寬,第五節(jié) 平曲線超高設(shè)計(jì),橫向力：,XFcosGsin,豎向力：,YFcos+ Gsin,橫向力系數(shù)：,離心力：,F ,G v2,g R, X / G,ihV 2 / 127R ,超高坡

35、度iy ：,超高過渡,2、超高緩和段的形式, 超高緩和段是從路拱雙向坡面過渡到具有超高橫坡的單向坡面的逐漸變化區(qū)段。取決于路面繞哪條基線旋轉(zhuǎn)。,無中央分隔帶時(shí)的情況 a、繞內(nèi)側(cè)邊緣線旋轉(zhuǎn)新建路 b、繞外側(cè)邊緣線旋轉(zhuǎn)特殊設(shè)計(jì) c、繞中心線旋轉(zhuǎn)改建道路,繞內(nèi)側(cè)邊緣線旋轉(zhuǎn),提肩,雙坡階段,全超高階段,旋轉(zhuǎn)階段,提肩,雙坡階段,全超高階段,旋轉(zhuǎn)階段,繞中線旋轉(zhuǎn),有中央分隔帶時(shí)的情況 a、繞中央分隔帶中心旋轉(zhuǎn)中間帶寬度4.5m。,2、超高緩和段的形式,有中央分隔帶時(shí)的情況 b、繞兩側(cè)車道中心線旋轉(zhuǎn)車道大于四,2、超高緩和段的形式,有中央分隔帶時(shí)的情況 c、繞中央分隔帶邊緣線旋轉(zhuǎn)各種寬度,2、超高緩和段的

36、形式,超高緩和段長度的計(jì)算,繞內(nèi)側(cè)邊緣線旋轉(zhuǎn)： L c B / ,繞中心線旋轉(zhuǎn)： L c B/2(i0+i超) / ,超高值計(jì)算方法,定義：超高值就是指設(shè)置超高后路中線、路面邊緣及路肩邊緣等計(jì)算點(diǎn)與路基設(shè)計(jì)高程的高差。,超高計(jì)算坐標(biāo)示意圖,起始斷面：ZH （HZ） x l0,繞內(nèi)側(cè)邊緣線旋轉(zhuǎn),全超高斷面(圓曲線）：,c,h,c,c,h,iG,過渡段（xx0）,過渡段高差按長度呈比例增加,過渡段（xx0）,路面超高方式圖就是指路面橫坡度沿路線縱向的變化圖。 應(yīng)用：縱斷面圖中“超高”欄 設(shè)計(jì)文件組成部分之一：超高方式圖,路面超高方式圖的繪制方法,旋轉(zhuǎn)軸 橫軸 相對(duì)高差 縱軸,-,超高圖繪制方法,5

37、.6 行車視距,視距的概念 為保證行車安全，司機(jī)看到一定距離處的障礙物或迎面來車后，剎車所需的最短安全距離。,視距的種類 停車視距 會(huì)車視距 超車視距,一、停車視距,看到前方障礙物，緊急、制動(dòng)至到達(dá)障礙物前安全停止所需的最短行車距離,二、會(huì)車視距,兩輛對(duì)向行駛的汽車在同一車道上相遇時(shí)，及時(shí)剎車所必需的最短行車距離。,會(huì)車視距2停車視距,三、超車視距,在雙車道公路上，兩輛同向行駛的汽車，當(dāng)后面一輛要超過前面一輛，而又不與對(duì)向來車相撞的安全視距。,4、視距的保證,視距曲線,汽車行駛路線上，不同位置處安全視距兩端點(diǎn)連線所構(gòu)成的視距包絡(luò)線。,平面上的視距問題,縱斷面上的視距問題,橫凈距,概念：在曲線各

38、點(diǎn)的橫斷面上，沿汽車軌跡線法線方向與視距曲線之間的距離。,5.7 橫斷面設(shè)計(jì)與計(jì)算,路基橫斷面設(shè)計(jì)方法 路基設(shè)計(jì)表 路基土石方調(diào)配,公路橫斷面設(shè)計(jì),公路橫斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容,確定路幅橫斷面尺寸（寬度及橫坡度）； 確定路基高度：縱斷面設(shè)計(jì)完成； 路基橫斷面形狀設(shè)計(jì)：如梯形（直線式邊坡）、折線式邊坡、臺(tái)階形邊坡； 邊坡坡度確定；路堤及路塹邊坡，土質(zhì)與巖石邊坡 橫斷面面積計(jì)算及土石方數(shù)量計(jì)算與調(diào)配,在計(jì)算紙上繪制橫斷面的地面線 地面線是在現(xiàn)場測繪的，若是紙上定線，可從大比例尺的地形圖上內(nèi)插獲得。 橫斷面圖的比例尺一般是1：200。,繪出設(shè)計(jì)線：“戴帽子”,K5+300.00,公路橫斷面圖繪制方法,K5+300.00 右：3.7, -0.17, 12.7, -1.07, -2.25, -2.31 左：6.4, 0.82, 8.7, 1.3, 13.58, 1.79, 25, 2.87,在計(jì)算紙上繪制橫斷面的地面線 地面線是在現(xiàn)場測繪的，若是紙上定線，可從大比例尺的地形圖上內(nèi)插獲得。 橫斷面圖的比例尺一般是1：200。,繪出設(shè)計(jì)線：“戴帽子”,編制路基設(shè)計(jì)表,繪出防護(hù)及加固設(shè)施的斷面