道路勘测设计教案

装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页1第一章绪论第一节交通运输系统及道路运输一、交通运输系统的组成及特点1.铁路运输：适用于远程的大宗货物及旅客运输。特点：运输量大；迅速；但需转运（二次、三次），装卸费用较高；因受铁路轨道控制，属线性运输。2.公路运输：适于客、货的各种运距的小批量运输。特点：机动、灵活，适应性强，直达，迅速；单车运量小；可实现门——门运输，减少中转费用，属于平面服务；既可承担直达运输，又可承担其他运输方式的转运任务。3.水运：通航地区最廉价的运输方式，线性运输。特点：利用天然水运资源，只需加以整治，即可使用；通过能力高、运量大，耗能省、运输成本低；受自然因素制约大。方式：内河、海洋（近海、远洋）4.航空运输：适于快速运送旅客及贵重紧急商品、货物，点对点运输。特点：速度最快；费用最高；舒适5.管道运输：运送液体、气体和粉状货物的专用方式。特点：专业性强（专用）；连续性强，运输成本低、损耗少，安全性好。二、道路运输1.道路运输的作用（1）最便捷也是唯一具有直达功能的运输方式；（2）具有衔接其他运输方式的纽带作用；（3）通达深度广，覆盖面大；（4）是实现各种运输方式高效、快捷运转的重要手段，起主导作用；（5）是世界各国发展速度最快和主要的运输方式。2.道路的种类按用途分类乡村道路厂矿道路林区道路城市道路公路第二节我国道路的发展状况一、道路发展史古代：早在公元前2000年前，就有了可以行驶牛、马车的道路。秦始皇统一装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页2六国后，大修驰道，颁布“车同轨”法令，使得道路建设得到一个较大的发展。近代：本世纪初（1902年）汽车输入我国，通行汽车的公路开始发展起来。从1906年在广西友谊关修建第一条公路开始建设。到1949年底，全国公路通车里程仅有8.1万公里。现代：中华人民共和国成立以后。为了迅速恢复和发展国民经济，巩固国防，国家对公路建设作出了很大努力，取得了显著成就。特别是改革开放后的十几年来，公路建设迅速发展。二、道路现状1．数量少；2．公路网等级低、高等级公路少、路面质量差、标准低；3．发展不平衡；4．通行能力低；5．服务水平低。三、发展规划1．发展方向（1）提高等级与加大密度并举；（2）运输工具向专业化方向发展；（3）运输服务向高效优质发展；（4）管理信息化发展。2．发展规划（1）“五纵七横”国道主干线系统规划（2）“7918”国家高速公路网规划第三节道路的功能与分级一、道路分级1.道路功能的概念道路功能：是指道路能为用路者提供交通服务的特性，它包括通过功能和通达功能。通过功能：是道路能为用路者提供安全、快捷、大量交通的特性。通达功能：是道路能为用路者提供与出行端点连接的特性。2.道路分类按功能分类地方公路集散公路干线公路装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页3）Y乡道（）X县道（）S省道（（G按行政属性分类）国道二、道路分级1.公路分级四级公路三级公路二级公路一级公路高速公路量根据功能和适应的交通2．城市道路的分类支路次干路主干路快速路3.城市道路分级除快速路外，各类道路按照所在城市的规模、设计交通量、地形等分为：I、II、III级。第四节道路设计控制一、技术依据公路工程技术标准、公路路线设计规范、城市道路设计规范。二、自然条件（1）地形；（2）气候；（3）水文；（4）地质；（5）；土壤；（6）植被。三、交通特性1.设计车辆设计车辆是指道路设计所采用的具有代表性的车辆。我国国家标准GB1589-89对汽车的外廓尺寸限界作了如下规定：装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页42.设计车速和运行速度设计车速：指在气候正常，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响时，中等驾驶技术的驾驶员能保持安全而舒适地行驶的最大行驶速度。高速公路：设计速度采用120km/h或100km/h。一级公路：设计速度采用100km/h或80km/h。二级公路：设计速度采用80km/h。三级公路：设计速度采用40km/h。四级公路：设计速度采用20km/h。运行速度：指中等技术水平的驾驶员在良好的气候条件，实际道路状况和交通条件下所能保持的安全速度。通常采用测定的第85百分位行驶速度作为运行速度。3.交通量（1）设计交通量交通量：指单位时间内通过道路某断面的交通流量（即单位时间通过道路某断面的车辆数目）。其具体数值由交通调查和交通预测确定。通常用年平均日交通量表示设计交通量：指拟建道路道预测年限时所能达到的年平均日交通量。预测年限规定：高速、干线功能的一级公路20年；集散功能一级及二、三公路15年；四级公路具体确定。（2）设计小时交通量小时交通量（辆/小时）是以小时为计算时段的交通量，是确定车道数和车道宽度或评价服务水平时的依据。（3）车辆折算系数根据《城规》的相关规定按下表采用：4.通行能力与服务水平（1）通行能力道路通行能力：是在一定的道路和交通条件下，道路上某一路段适应车流的能力，以单位时间内通过的最大车辆数表示。基本通行能力：指在理想条件下，单位时间内一个车道或一条车道某一路段可以通过小客车的最大数，是计算各种通行能力的基础。可能通行能力：由于通常的道路和交通条件与理想条件有较大差距，考虑了影响通行能力的诸多因素如车道宽、侧向净宽和大型车混入后，对基本通行能力进行装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页5修正后的通行能力。设计通行能力：道路交通运行状态保持在某一设计的服务水平时，单位时间内道路上某一断面可以通过的最大车辆数。（2）服务水平概念：车辆在道路上行驶过程中驾驶员和乘客所感受的质量量度。我国将服务水平划分为一、二、三、四级。装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页6四、道路网1.公路网公路网特指一定区域内的道路系统，简称为路网。区域内的城市、集镇以及某些隐式集散点乘坐节点。1）公路网的基本要求：四通八达、干支结合、布局合理、效益最佳2）公路网系统的特性：A.集合性：B.关联性：C.目标性；D.适应性。公路网的结构形式：三角形、棋网形、并列形、放射形、扇形、树杈形、条形。2.城市道路网与红线控制（1）城市道路网现在的城市道路网可归纳为四种基本类型：方格网式、环形放射式、自由式和混合式。（2）道路红线道路红线：城市道路用地分界控制线，红线之间宽度即道路用地范围，亦可称道路的总宽度或称规划路幅。规划道路红线也就是规划道路的边线。红线设计内容1）确定道路红线宽度2）确定道路红线位置3）确定交叉口型式4）确定控制点的半径和标高规划道路中线的转折点和各条道路的相交点，就是控制点。五、道路建筑限界与道路用地1.道路建筑限界道路建筑限界又称净空：是为保证道路上各种车辆、人群的正常通行与安全，在一定的高度和宽度范围内不允许有任何障碍物侵入的空间界线。组成：道路建筑限界由净高和净宽两部分组成。2.道路用地道路用地：为维修、养护道路及布设沿线设施等规划所征用的土地。第二章平面设计第一节概述一、路线装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页7中线：道路是一条三维空间的带状实体，该实体表面的中线。路线：指道路中线的空间位置。路线平面：路线在水平面上的投影。路线纵断面：沿中线竖直剖切再行展开{在铅垂面上的投影}路线横断面：道路中线上任意一点的法向切面。二、汽车行驶轨迹与道路平面线形研究表明，行驶中的汽车其重心的轨迹在几何性质上有以下特征：（1）这个轨迹是连续的而且是圆滑的；（2）曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。（3）这个轨迹的曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。理想的公路平面线形是行车道的边缘能与汽车的前外轮和后内轮的轨迹线完全符合或相平行，即公路平面线形应与汽车轨迹相拟合。平面线形三要素：直线、圆曲线、缓和曲线。第二节直线一、直线的特点1.路线短捷，缩短里程，行车方向明确。2.线形简单，测设容易。3.从行车安全和线形美观来看，长直线：线形呆板、行车单调、易疲劳、易超速，难以估计车距、夜间眩光影响大、安全性差。4.虽然方向性明确，但只能满足两个控制点的要求，难以与地形、周围环境协调，特别是山岭重丘区，采用过长的直线，会严重破坏自然景观，不仅与环境协调差，而且造成大填大挖，增多构造物，不经济。二、直线的最大长度和最小长度1.直线的最大长度直线的最大长度，在城镇附近或其它景色有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在20V以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理，若作某种限制看来是不现实的。2.直线的最小长度（1）同向曲线间的直线最小长度同向曲线：指两个转向相同的圆曲线中间用直线或缓和曲线或径相连接而成的平面线形。《规范》规定，当设计速度≥60km/h时，同向曲线间的直线间的最小直线长度以下小于6倍为宜。而对于低速道路V＜40km／h则有所放宽，参考执行即可。装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页8（2）反向曲线间的直线最小长度反向曲线：指两个转向相反的圆曲线之间以直线或缓和曲线或径相连接而成的平面线形。《规范》规定：当设计速度≥60km/h时，反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km／h计）的2倍为宜。当曲线两端设有缓和曲线时，也可直线相连，构成S形曲线。3.直线的运用下述路段可采用直线线形：（1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；（2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；（3）长的桥梁、隧道等构造物路段；（4）路线交叉点及其前后；（5）双车道公路提供超车的路段。第三节汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径一、汽车行驶的横向稳定性汽车的行驶稳定性：指汽车在行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。1.汽车在圆曲线上行驶时力的平衡汽车在圆曲线上行驶时力的受力分析如下图所示：2GVFgR横向超高：为了减小离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上路面做成外侧高、内侧低呈单向横坡的形式。将离心力F与汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y，即cossinsincosXFaGaYFaGa由于路面横向倾角α一般很小，则sinα≈tgα=ih，cosα≈1，其中ih称为横向超高坡度（简称超高率），所以22()hhhGVVXFGiGiGigRgR横向力X是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素。就横向力而言，只从其值的大小是无法反映不同重量汽车的稳定程度。于是采用横向力系数来衡量稳定性程度，其意义为单位车重的横向力，即装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页92hXViGgR将车速v(m/s)化成V（km／h），则2127hViR上式表达了横向力系数与车速、平曲线半径及超高之间的关系，μ值愈大，汽车在平曲线上的稳定性愈差。2.横向倾覆条件分析汽车在具有超高的平曲线上行驶时，由于横向力的作用，可能使汽车绕外侧车轮触地点产生向外横向倾覆的危险，为使汽车不产生倾覆，必须使倾覆力矩小于或等于稳定力矩。即()22ghhbXhYFiG因Fih比G小得多，可略去不计，则2gXbGh2127()2hgVRbih利用此式可计算汽车在平曲线上行驶时，不产生横向倾覆的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。3.横向滑移条件分析为使汽车不产生横向滑移，必须使横向力小于或等于轮胎和路面之间的横向附着力，即hhhXYGXG2127()hhVRi利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。4.横向稳定性的保证现代汽车在设计制造时重心较低，一般b≈2hg，即b/2hg≈1，而h≤0.5，所以h≤b/2hg。也就是汽车在平曲线上行驶时，在发生横向倾覆之前先产生横向滑移现象，为此，在道路设计中应保证不产生横向倾覆的稳定性。二、圆曲线半径装订线四川建筑职业技术学院授课教案第页101.影响因素根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得：2127()hVRi