道路勘测设计教案

黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.1系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9课程内容：1、道路运输的特点2、我国道路现状及发展规划我国道路现状1）主要问题2）国外状况3）未来规划重点：1、道路运输的特点2、未来发展规划难点：未来发展规划第一节道路运输的特点及在国民经济中的地位交通运输是国民经济的基础产业之一，国家的综合运输体系包括铁路、公路、水运，航空及管道运输（Transportation）。道路交通在其中占的比重越来越大。（Traffic）道路指公路与城市道路，是一种带状三维空间结构物。《道路勘测设计》主要研究道路的几何设计，也就是如何使道路几何元素满足车辆的行驶要求，以保证在设计速度，预计交通量以及地形和其他自然条件下，车辆的行驶安全、经济、舒适及路容美观。第二节我国道路现状及发展规划1、我国解放前50年8万公里，主要用于战争。后50年132万公里，公路总里程到2001年已超过140万公路公里。2、88年从前高速公路0公里，88年实现突破到2001年高速公路总里程已达1.6万多公路，居世界第二位，仅次于美国。3、主要问题黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.2系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.91)里程少、密度低、发展不平衡。主要是东西部差距大，全国764乡、4.6万村未通公路，95%在西部。2)等级低、缺少高等级公路3)缺少公路骨架4)服务不符合发展需要5)公路发展跟不上经济发展6)管理混乱，资金紧张4、国外发展状况1)欧洲2)亚洲5、我国公路发展规划“七五”期间未制订了交通发展长运规划，“三主一支持”，“三主一支持”中的公路主骨架既国道主干线系统，总里程3.5万公里，曲5纵七横组成。到2000年两纵两横已基本通车，2020年五纵七横将全部通车，到2050年将进一步加密公路网。2000年相当于欧美80年代水平2030智能化公路运输系统2040智能化综合运输体系第三节道路的分级与技术标准授课内容：1、公路分级及技术标准2、城市道路分级及技术标准3、道路勘测设计的阶段与任务4、道路勘测设计的依据重点：1、公路与城市道路分级及技术标准黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.3系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.92、道路勘测设计的依据难点：道路勘测设计的依据一、公路分级与技术标准1）公路分级高速公路：为专供汽车分向、分车道行事并全部控制出入的干线公路，又可分为四、六、八车道高速公路。（1）四车道高速公路（2）六车道高速公路（3）八车道高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路2）技术标准《公路工程技术标准》是法定的技术要求，反应了我国公路建设的技术方针，公路设计时应当遵守，各级公路的技术标准是通过一系列指标体现的，如车速、行车道宽度等，这些指标取决于下列因素。路线在公路网中的任务、性质、功能、公路等级运量、交通量及交通组成、地形和其他自然条件、设计速度（或称计算行撤速度），其中设计速度是技术标准中最重要的指标。地形如何划分a.平微地形b、山岭、重丘地形3）公路等级的选用公路等级的选用应根据公路网规划和运量交通量，从全局出发，根据公路的任务，功能综合确定。黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.4系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9各级公路的运景设计年限：高速公路，一级公路20年，二级公路为15年，三级公路为10年，四级为10年，也可根据实际情况缩短。二、城市道路分类及技术标准1）快速路设计年限20年2）主干道20年3）次干道15年4）支路10~15年按规模，设计交通量，地形分为I、II、III第四节公路勘测设计的阶段和任务一、工程可行性研究（1）预可研：根据公路网规划和5年计划编制是项目立项的依据。（2）工可研：以预可研为依据，时决策的依据，也是编制设计任务书的依据。目的：内容：二、设计任务书三、阶段设计四、城市道路网和红线规划1、城市道路网的结构形式和特点2、城市道路红线规划第五节、道路勘测设计的依据黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.5系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9一、设计车辆二、设计车速三、交通量1）设计交通量Nd=No（1+r）n-1推荐采用（1）趋势外推法：移动平均预测法指数平滑生长曲线法（2）相关分析（回归分析）（3）类比分析2）设计小时交通量Nh=Nd∙kDk=Nh/Ndk=18（1+A）⊿-0.88+⊿⊿=0.2-0.0002Nd3）交通量的计算四、通行能力第二章汽车行驶特性授课内容：1、汽车的驱动力黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.6系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.92、汽车的行驶阻力3、汽车的动力因数4、汽车的行驶状态5、汽车的爬坡能力6、加、减速行程重点：1、汽车的动力因数2、汽车的爬坡能力难点：加、减速行程第一节汽车的驱动力及行驶阻力一、汽车的驱动力1）汽车的驱动力来自内燃机，热能机械能有效功率N驱动曲轴以minnr旋转KM驱动汽车行驶hNMNMN95499549经验公式：kwnnnnnnNNNNN33221max)()([如给定MNnMnN,,,maxmax可直接计算扭矩曲线)(nMM22maxmax)()(nnnnMMMMMMNnNNnNMmax95492、驱动轮扭矩KM黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.7系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.912211FFrMFrMFkrKkKkKKiMiMMrrMMrMFrMFMrrMrMrM022221122221考虑传动效率tTrKMM此时的速度kn为：线速度相等0212222122inrrnnrnrn同理rniinniinninrrnnkkkkk)(11010122此时车速V为：)/(1000602hkmrnrVrnrV6010002黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.8系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9则rnvV377.0由此看出：通过主变速箱和主传动器的二次降速目的在于增大扭矩和驱动力3、汽车的驱动力把驱动轮上的扭矩kM用一对力偶aT和T代替，aT作用在轮缘上，与水平反力F平衡，T作用在轮轴上推动汽车前进，称为驱动力，与行驶阻力抗衡。rMrrMTTKTrMvnrT377.0此式来源于V=0.377rnvvnrr377.0代入上式则TMvnT377.0由此可推导T与N之间的关系M=9549nN/代入上式T=3600TVN/二、汽车的行驶阻力空气阻力、道路阻力、惯性阻力1、空气阻力：（WR）221KAPVRW(V－m/s)将Vv15.212KAVRW2、道路阻力：（fR）黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.9系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9道路阻力由弹性轮胎变形和道路的不同路面类型及纵坡度而产生的阻力，主要包括滚动阻力和坡度阻力。GffGRfcosf为滚动阻力系数坡度阻力：（iR）iGGRisini道路纵坡度，上坡为正，下坡为负。统称为道路阻力RR)(ifGRRf＋i：统称道路阻力系数3、惯性阻力IR平移质量的惯性力agGmaRI1旋转质量的惯性力矩twIddIR2为方便计算简化为agGRI（N）称为惯性力系数2211ki总行驶阻力IRWRRRR三、汽车的运动方程及行驶条件1、运动方程IRWRRRRT考虑负荷载UrMrTT则方程可写为：agGifGKAVrMrT)(15.2122、汽车行驶条件必要条件（驱动条件）RT充分条件KGT所以对路面提出要求：宏观上要求平整而坚实，尽量减少滚动阻力，微观上要求路面粗糙不滑，以增加附着力。黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.10系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9第二节汽车的动力特性及加，减速行驶汽车的动力特性是指汽车所具有的加速、上坡、最大速度等的性能，汽车的动力性能越好，速度越高，能克服的阻力越大。一、汽车的动力因数IRWIRWRRRTRRRT左端称为汽车的后备驱动力，与汽车的构造和行驶速度有关，右端与道路的状况和汽车行驶方式有关，并化简：agGifGRTW)(两边同除GagifGRTW)(令GRTDWGKAVrGUMrGRGTDTW15.212D为动力因数再将rnrV337.0和M的经验公式代入得WQVPVD2由此可绘制出动力特性图考虑到海拔，乘以，为动力因数得海拔修正系数GGagifD二、汽车的行驶状态)()]([DggifD：道路阻力系数讨论三种情况D时0加速＝D时＝0等速D时0减速当D＝时PV称为平衡速度由WQVPVD2002WQVPVD黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.11系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9解得PWPQQVP2)(42KV表示临界速度；KVV1时。稳定行驶KKVV时，不稳定行驶KV是汽车稳定行驶的极限速度汽车最高速度：指截流阀全开，满载（不带挂车）在表面平整坚实、水平路段上作稳定行驶是的速度汽车最小稳定速度：满载（不带挂车）在表面平整坚实、水平路段上作稳定行驶是的速度。PQVK2最高速度与KV之差越大，汽车对道路的适应性越强三、汽车的爬坡能力agfiD汽车的最大爬坡能力用最大爬坡坡度评定。最大爬坡度是指汽车在坚硬路面上用最低档作等速行驶时所能克服的最大坡度，此时sincosmaxfDmaxmaxitgai2222maxmax11)sin(ffDfDaxamazi四、加减速行驶由VSttCtSdaVdddvadvdddV212126.31VVVVVVdaVaVdS将)(Dga代入)(2WQVPVg黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.12系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9第三节汽车的纵横向稳定性一、汽车行驶的纵向稳定性1、纵向倾覆0sincos002GhgGLhgLtgi200：1Z为零时的极限坡度倾角10:Zi为零时的纵坡度0时汽车可能倾覆2、纵向滑移KGGsinitg2sinGGtgiK3、纵向稳定性的保证hgLGGK2或0ii汽车纵向稳定的条件为GGiiK二、汽车行驶的横向稳定性1、汽车在平曲线上行驶时力的平衡RvgGRvmF22黑龙江工程学院路桥系《道路勘测设计》教案第章第节NO.13系部主任：教研室主任：任课教师：张瑞德抽查情况：抽查情况；任课班级：00-8.9cossinsincosGFYGFX很小1coshisin（横向超高坡度）)(22hhhigRvGGiRvgGGiFX横向力X是汽车行驶的不稳定因素，竖向力是稳定因素，为了具有可比性，采用横向力系数：hhiRvhkmvsmvigRvGX127)/()/(22当车速一定时R大小，越稳定2、横向