道路勘测设计课件.ppt

nmg,道路勘测设计,内蒙古工业大学土木工程学院 高利平 (Tel,SURVEY AND DESIGN OF ROAD,nmg,自然路鲁迅先生曾说过:“地上本没有路,走的人多了便成了路。” 道 路修建在大地表面，供车辆出行和行人步行的人工带状空间结构物。 道路建设程序,nmg,道路等级,道路,技术标准,荷载标准,河流或路线,选线,定线,勘测,平纵横线形设计,路基路面结构设计,小河小沟,涵洞设计,大河路线,桥梁设计,道路施工组织设计,工程概算或预算,道路施工,工程验收,工程总结,工程质量,竣工资料,nmg,道路勘测设计课程内容简介,道路勘测设计,汽车行驶理论简介,计算填挖高度 计算填挖方数量,具体标定中线位置,初步确定中线位置,选定路线走廊,道路选线,踏勘测量,道路定线,线形设计,外业勘测,内业设计,平、纵、横详细测设,桥涵位置及标高确定,平面设计,纵断面设计,横断面设计,平面交叉设计,立体交叉设计,nmg,第一章 绪 论,第二章 汽车行驶理论简介,第三章 平面设计,第四章 纵断面设计,第五章 横断面设计,第六章 道路选线和定线,第七章 道路平面交叉设计,第八章 道路立体交叉设计,第九章 道路排水设计,第十章 道路计算机辅助设计,第十一章 道路外业勘测,nmg,使用教材： 张志清主编道路勘测设计，科学出版社 主要参考文献： 【1】道路勘测设计，孙家驷主编，人民交通出版社 【2】公路路线设计规范（JTG D202006），人民交通出版社 【3】公路工程技术标准（JTG B012003），人民交通出版社 【4】城市道路设计规范（CJJ371990）， 中国建筑工业出版社,nmg,课程性质及考试：专业考试课、闭卷考试 课程安排： 五次作业、一次录像、一次考试、一次课设 成绩评定：平时（20%）、期末（80%） 学习建议： 1. 注重理论与实践的结合； 2. 尽可能多做一些课堂笔记； 3. 明确概念、掌握理论、着重应用、综合考虑、能算会做。,nmg,本章主要介绍道路线形设计的基本概念和我国公路交通的发展情况。,第一章 绪 论,nmg,芝加哥的城市交通,一交通运输的组成及特点,交通(Traffic) 人、车、物以及信息在异地之间的往来、传递、输送的总称。,第一节 交通运输的组成及特点,地面交通,地下交通,水上交通,空中交通,信息交通,地面交通,法国的轻轨交通,自行车交通,磁悬浮交通,管道交通,nmg,十 大 地 铁 (1)莫斯科(俄国)：年输送旅客量达26亿人次，每张票价1美分。 (2)东京(日本)：客流量25亿人次，每张票价78美分。 (3)纽约(美国)：客流量15亿人次，每张票价1.15美元。 (4)墨西哥城(墨西哥)：年载旅客15亿人次，每乡票价11美分。 (5)巴黎(法国)：乘地铁人次为12亿，每张票价为87美分。 (6)大阪(日本)：载客为9.48亿人次，每张票价为78美分。 (7)列宁格勒(前苏联)：8.21亿人次，每张票价1美分。 (8)伦敦(英国)：年输送旅客8.15亿人次，每张票价1.17美元。 (9)汉城(韩国)：年输送旅客8.12亿人次，每张票价28美分。 (10)香港(中国)：年输送旅客6.3亿人次，每张票价32美分。,多伦多地铁,大型航母,波音747-200大型客机,位于陕北靖边的长庆油田天然气净化厂,传送01的信息交通,交通沟通,铁路运输,交通运输,公路运输,水上运输,航空运输,管道运输,nmg,交通运输的发展历程及特点： 水上运输始于公元250年，1807年美国发明了汽轮机。利用天然航道，投资少、运量大、成本低，运输的连续性差，运行速度较慢，是国际商业、人员往来的重要交通工具。 铁路运输始于1825年，英国开通了第一辆蒸汽机车。利用钢轨引导列车运行，投资大、运量大、成本较高，运输的连续性差，运行速度高，受气候和自然条件影响较小，是中长途人员和货物运输的主要交通工具。 公路运输始于1885年，德国人卡尔-本茨发明了第一辆四冲程汽油车，从此开始了公路汽车运输的新时代。具有“两快”（运达速度快、资金周转快）、“两少”（中转少、损耗少）和机动直达“门到门”运输的特点，是补充和衔接其他运输方式的主要交通工具。 航空运输始于1903年，美国的1903年莱特兄弟发明了“飞行者1号”飞机,人类实现自主操纵飞行。具有较高的科技含量，运行速度快，运输路程短捷，运输成本高，基建周期短、投资少，灵活性、舒适性和安全性较高，是国际及长距离商业、人员往来的主要交通工具。 管道运输始于公元前900年(西周时期)由中国人以竹管输送天然气用于加热和照明。具有运量大、运距短、占地少、耗能低、运费低，受气候和环境影响较小，运送货物单一、灵活性较差等特点，是流体能源适宜的运输手段。,nmg,二道路运输(road traffic)的特点,1.机动灵活,2.迅速直达,3.适应性强,4.服务面广,5.运输成本高,5.运输成本较高。燃料贵、服务人员多、单位运量小,nmg,3国防战略通道。,三道路运输在国民经济中的地位,1实现客流、货流的快速移动。,2联结各地区，实现经济文化的交流。,nmg,一.公路(highway)发展现状,我国公路建设始于1906年(光绪末年)，广西修建了那坎镇南关龙州公路(55公里)。1913年湖南用新式筑路法修建长沙湘潭公路(长50.11公里)。1949年新中国成立时，全国公路网通车里程仅7.8万KM。1978年底公路通车里程达88万公里，2007年底我国公路通车总里程达357.3万公里，其中高速公路5.36万公里。,第二节 我国道路的现状与发展规划,2现状,公路网密度仅为发达国家的1/14-1/20，是印度的1/4。公路里程列美国、俄罗斯、巴西、印度之后居世界第五位。约为美国的1/6。 但是近几年发展较快，到2004年我国高速公路已经超过3.4万KM。全国公路通车里程达到180万公里。,1历史,汽车数量少、吨位小、性能差,通车里程少、等级低、质量差。,测设施工水平低。,交通运营管理水平落后。,桥梁宽度不够。,发达国家汽车保有量10人一车，甚至23人一车。美国1.6辆/人。我国100人一车（2001年100人1.42车）。燃油消耗8.7L/100tkm，美国3.1L/100tkm。 交通部预计到2020年我国汽车的保有量将会达到1.4亿辆（10人一辆，达到发达国家水平）,nmg,“五纵七横”国道主干线 规划于1992年由交通部正式提出，总长约35万公里，由12条国道主干线和公路主枢纽及信息系统构成，是全国公路网的主骨架，主要路线都采用高速公路技术标准。 “五纵七横”国道主干线有望于2007年底全部开通 。,二公路规划（highway planning）,nmg,二高速公路规划,2.国家高速公路网 2005年1月提出，采用放射线与纵横网格相结合的布局形态，构成由中心城市向外放射以及横连东西、纵贯南北的公路交通大通道，包括7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线，简称为“7918网”，总规模大约为8万5千公里,2.国家高速公路网 规划于2004年由交通部编制完成，总长约85万公里，由7条放射线、9条纵线、18条横线组成。预计用30年左右的时间全部建成开通 。,nmg,3.内蒙古省级干线网 规划于1996年由内蒙古自治区交通厅编制完成，总长约14700公里，由3条东西主干线、9条南北主干线、12条出区的经济出口路组成。预计2010年全部建成通车 。,nmg,第三节 道路的分类、分级与技术标准,一.分类（class）按使用特点进行划分,1公路(highway)：建造在城市郊区以外、连接城乡间的较长道路。分国道、省道、县道、乡道以及专用公路等。 2城市道路(urban road)：修建在城市范围内的道路，除承担交通运输任务外，并能反映城市建设水平及建设面貌的布局风格。 3厂矿道路 (factories and mines road) 4林区道路 (forest road ) 5乡村道路 (country road ),城市道路,乡村道路,nmg,1. 公路行政分级 按其重要性和使用行政进行划分,二.公路分级（grade）与技术标准(technical standard),全国公路网,国 道(G),省 道(S),县 道(X),乡 道(X),专用公路,国家高速公路网,一般国道,主骨架公路,干线公路,农村道路,地区道路网,nmg,国道是指具有全国性政治、经济意义的主要干线公路，包括重要的国际公路，国防公路、连接首都与各省、自治区、直辖市首府的公路，连接各大经济中心、港站枢纽、商品生产基地和战略要地的公路。 省道是指具有全省（自治区、直辖市）政治、经济意义的省级干线公路，包括链接省会与卫星城市、中心城、经济区的公路，以及不属于国道的国际公路和省际间的重要公路公路。 县道是指具有全县（县级市）政治、经济意义，连接县城和县内主要乡（镇）、主要商品生产和集散地的公路，以及不属于国道、省道的县际间公路。 乡道是指主要为乡（镇）村经济、文化、行政服务的公路，以及不属于县道以上公路的乡与乡之间及乡与外部联络的公路。 专用公路是指专供或主要供厂矿、林区、农场、油田、旅游区、军事要地等与外部联系的公路。专用公路由专用单位负责修建、养护和管理。也可委托当地公路部门修建、养护和管理。,nmg,2. 公路技术分级 按交通功能和适应的交通量进行划分,高速公路：专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路 。,二.公路分级（grade）与技术标准(technical standard),四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆 。 六车道高速公路一般能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为45000-80000辆。 八车道高速公路一般能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为60000-100000辆。,nmg,一级公路：为供汽车分向、分车道行驶的公路，一般能适应各种客车折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为15000-30000辆。 二级公路：一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为5000-15000辆。 三级公路：一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为2000-6000辆。 四级公路：一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均昼夜交通量为:双车道2000以下；单车道400以下。,二级公路 四级公路,nmg,3.公路工程技术标准 技术标准是指依据理论分析、设计和经验总结拟定的，对一定数量的车辆，在道路上一一定的计算行车速度行驶时，对路线设计和各项工程建设提出的技术要求。 技术标准分类线形标准、结构标准、净空标准 技术标准使用合法、合理。 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 设计速度(km/h) 120 100 80 100 80 60 80 60 40 30 20 车道数(条) 4、6、8 4、6、8 2 2 2或1 车道宽度(m) 3.75 3.75或3.50 3.75或3.50 3.50或3.25 3.0或3.5 路基宽度(m) 24.545 .0 23.044.0 12.010.0 8.507.50 4.506.50 平曲线半径(m) 一般值 1000，700，400 700，400，200 400，200 100，65 30 极限值 650，400，250 400，250，125 250，125 60，30 15 停车视距(m) 210，160，110 160，110，75 110，75 40，30 20 最大纵坡(%) 3，4，5 4，5，6 5，6 7，8 9 最小坡长(m) 300，250，200 250，200，150 200，150 120，100 60 车辆荷载 计算荷载 汽车-超20级 汽车-超20级 汽车-20级 汽车-20级 汽车-10级 汽车-20级 验算荷载 挂车-120级 挂车-120级 挂车-100级 挂车-100级 履带-50 挂车-100级,nmg,4.公路等级的选用,一条公路可以根据交通量等情况分段采用不同的等级。 一条公路设计交通量不同，而在同一地形分区采用不同的公路等级时，相邻路段的设计车速之差不宜超过20km/h。 .一条公路通过不同的地形分区时，相邻路段的设计车速相差一般较大，在相互衔接处前后一定路段，主要技术指标应逐渐过渡，避免突变。 按照不同车速设计的路段长度不宜太短。高等级公路一般不小于20公里，其它公路不小于10公里。,三.城市道路的分类与分级,城市道路分四类： 1快速路：为城市大量、长距离、快速交通服务。 2主干路：为连接城市各主要分区的干路，以交通功能为主。 3次干路：次干路和主干路结合组成城市道路网，起集散交通的作用，兼有服务的功能 4支路：为次干路和街坊路的连接线，解决局部地区交通，以服务功能为主。,nmg,城市道路分级及技术标准,nmg,第四节 道路勘测设计的阶段和任务,公路规划、勘测设计、施工、养护。 具体步骤： 1依长远规划或项目建议书进行可行性研究。 2依可行性研究，编制计划任务书(设计任务书)。 3根据批准的计划任务书，现场勘测，编制初步设计文件及概算。 4根据初步设计文件，编制施工图设计和工程预算。 5列入年度基本建设计划。 6进行施工前的各项准备工作。 7编制施工组织计划及开工报告。 8竣工验收，决算。,一公路基本建设程序,二勘测设计的阶段,依据工程性质的要求可分三阶段：,一阶段设计：,两阶段设计：,三阶段设计：,nmg,一阶段设计：对于技术简单、方案明确的小型建设项目，可采用，即一阶段施工图设计； 两阶段设计：公路工程基本建设项目一般采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计 三阶段设计：技术上复杂而又缺乏经验的建设项目或建设项目中的个别路段、特殊大桥、互通式立体交叉、隧道等，必要时采用三阶段设计，即初步设计、技术设计和施工图设计。,一阶段设计：路线视察设计任务书一次定测一阶段施工图设计施工图预算 两阶段设计：可行性研究计划任务书初步测量初步设计，设计概算定线测量两阶段施工图设计，施工图预算 三阶段设计：预可研可行性研究计划任务书初步设计技术设计施工图设计,nmg,nmg,第五节 城市道路网和红线的规划,一城市道路网的结构形式和特点,1方格网式： 北京旧城，西安，洛阳，开封。,优点：布局整齐，有利于建筑物的布置，方向性好。 缺点：对角线方向交通不便，非直线系数较大。1.27-1.4。,nmg,2环形放射式：沈阳，成都，伦敦，东京，莫斯科。,优点：利于城市中心对外联系。非直线系数较小。 缺点：交通组织不灵活，各区间联系稍有不便。,一城市道路网的结构形式和特点,第五节 城市道路网和红线的规划,nmg,3自由式： 重庆，青岛，九江，南宁,优点：能结合自然地形，节省工程造价。 缺点：不规则街坊多，道路非常直线系数较大。,一城市道路网的结构形式和特点,第五节 城市道路网和红线的规划,nmg,4混合式： 北京，上海，南京，合肥,特点：扬长避短，适合不同城市结构。 目前我国多数大城市都采用方格式和环形放射式的混合式。,一城市道路网的结构形式和特点,第五节 城市道路网和红线的规划,nmg,第五节 城市道路网和红线的规划,二城市道路红线规划,1.道路红线：指城市道路用地与城市其它建筑的分界控制线。包括车行道、人行道、绿化带在内的总宽度。,2.红线规划内容,确定红线宽度：根据道路功能，性质，横断面形式，定出机动车道、非机动车道、人行道、绿地的合理宽度，进而确定道路红线总宽度。 要求：远近期结合，以近期为主。 确定红线位置 确定交叉口型式 确定控制点的标高和坐标,nmg,第六节 道路勘测设计的依据,道路勘测设计的基本设计依据：设计车速、设计车辆、设计交通量。,一 设计车速,1.概念：在具有控制性路段上(急弯、陡坡)具有中等驾驶水平的驾驶员，在天气良好、低交通密度时，安全舒适行驶所能维持的最大安全速度。是决定公路线形及几何要素的基本要素。,2.设计车速的制定：主要有三种方法,行政命令,统计方法,调查法,nmg,3.各级公路的计算行车速度,二.设计车辆,1概念： 车辆的几何尺寸、重量、性能直接关系到行车道宽度、弯道加宽、道路纵坡、行车视距、道路净空等道路的基本参数。,2. 设计车辆的规定： 公路设计车辆外廓尺寸如下： 表1.3 公路设计车辆外廓尺寸表 (m) 车辆类型 总长 总宽 总高 前悬 轴距 后悬 小客车 6 1.8 2 0.8 3.8 1.4 载重汽车 12 2.5 4 1.5 6.5 4 鞍式列车 16 2.5 4 1.2 4+8.8 2,nmg,城市道路设计车辆的外廓尺寸见下表： 表1.4 城市道路设计车辆的外廓尺寸（m）,nmg,三.设计交通量,1 交通量：单位时间内通过道路某断面的车辆数(或行人数) 交通量是交通规划、交通建设规模、公路几何线形设计的主要依据。 交通量的单位：辆/年，辆/日(年平均日交通量)，辆/小时。,2设计交通量：公路远景设计年限能达到的年平均日交通量(辆/日)，是确定道路等级的基本依据。 设计交通量的推算： 根据年平均增长率推算：Nd=No(1+n) 根据年平均增长量推算：Nd=No+ n,3设计小时交通量：远景设计年限主要方向标准高峰小时交通量(单向)。,小时交通量（DHV）：以小时为单位的交通量。是确定车道数的主要依据。,高峰小时交通量(PHV)：一年或一日中的最大小时交通量。,nmg,标准设计小时交通量：全年8760小时个交通量按照大小的顺序排列，取30位小时交通量 为标准设计小时交通量。,设计小时交通量（DHV）与年平均日交通量(AADT)的关系 Nh=NdkD D-方向不均匀系数。 k-设计小时交通量系数,nmg,4交通量的折算,交通量在计算时，应将行驶中的车辆折算为某种标准车辆， 公路中一般以小客车作为标准车辆，城市道路中一般以小汽车为标准车辆，折算系数见下表。,表1.7 各级公路车辆折算系数,nmg,第七节 道路通行能力,通行能力是指在一定的道路交通条件下，单位时间内通过道路某一断面的车辆数。通行能力反映了道路上某一路段适应车流的能力。它是正常条件下道路交通的极限值，故也叫饱和交通量。,一.通行能力的定义,二.通行能力的分类,1.基本通行能力：在理想道路交通条件下，一条车道上同型车流以相同的车速，保持一定的间距，连续不断地在一个小时内通过某一断面的最大车流量。,nmg, 附着系数，与路面的类型及湿度状况有关。通常取0.4-0.5。 f - 滚动阻力系数。取0.02。 k1,k2 - 制动系数，k1=1.0， k2 =1.7,2. 可能通行能力：在一般道路交通条件下，每条车道以一定的车速连续安全行驶每小时能通过的最大车辆数。,其中1车道折减系数 2交叉口折减系数 3车道宽度折减系数 4行人折减系数,nmg,3.设计通行能力：道路交通的运行状态保持在一定的服务水平时，单位时间内道路上某一路段可通的最大车流数。 服务水平-道路的使用者对道路提供服务的满意程度。,因此 Nd= Nk v/c V服务交通量。 C道路通行能力。,nmg,道路路线是指道路的中线。线形是指道路中线在空间的几何形状和尺寸。中线是一条三维空间曲线，由直线和曲线组成。道路是从平面、纵面和空间三个方面来进行研究的。道路线形设计包括平面、纵面线形设计和空间线形（又叫平、纵组合线形）设计三个部分。 道路的结构组成主要包括：路基、路面、桥涵、隧道、交叉工程、排水系统、防护工程、特殊构造物等部分。 1. 路基 路基是道路行车部分的基础，路基是路面的支撑体，其结构必须稳定、坚实并符合规定的尺寸，以承受汽车荷载的作用，并防止水分及其他自然因素对路基本身的侵蚀和损害。是由土、石按照一定尺寸和结构要求所构成的带状土工构造物。路基横断面有路堤、路堑、半填半挖路基三种基本形式。,一.线形组成,第八节 道路的基本组成,二.结构组成,nmg,路基横断面构成,nmg,路基横断面形式,nmg,nmg,2.路面 路基顶面用各种材料分层铺筑而成的结构层。路面应具有足够的强度、平整度和粗糙度，以保证汽车以一定的速度安全、舒适地行驶。 路面按其材料组成、结构强度和使用品质有高级、次高级、中级和低级路面之分。按其力学