公路勘测设计电子课件.ppt

公路勘测设计,入 门 项 目,项目一 公路勘测设计的认知,本学习重点:公路的发展概况及规划,公路的分级和技术标准 ,公路设计的和 阶段,学课程的学习任务和目标,工作任务一：国内外公路发展情况调查 重点: 交通运输网络构成发展概况及规划 1. 国家运输系统构成：铁路、公路、水运、航空、管道组成及特点. 2. 公路运输特点,我国公路现状与发展规划,公路发展历史, 3.公路现规划:”十五”规划,”十一五”规划.,工作任务二 公路的分级与技术标准认知,重点:公路分级,公路分级的根据,公路工程技术标准及公路工程技术标准的应用 公路分级:(JTG B012003)：根据交通量及其使用任务、功能、性质分级，为五类：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路，,1. 公路工程技术标准: 是指一定数量的车辆在车道上以一定的速度行使,对道路几何尺寸有一定的要求,把这些要求用指标的形式定下来,这些指标称技术标准. 公路工程技术标准是法定的技术要求,公路设计是必须遵守. 2.技术标准具体由各项技术指标: 设计车辆、设计车速、行车道宽、平曲线半径、行车视距、最大纵坡度等组成. 3.公路等级选用原则. 4.各级公路交通量的预测,交通量预测的规定.,工作任务三 公路勘测设计的依据和程序认知 重点:理解解释;设计车辆、设计车速、交通量,公路设计依据,通行能力.掌握公路勘测设计程序.了解公路勘测设计各个阶段的主要任务.,设计依据 1.设计车辆:公路主要供汽车行使,对于混合交通的公路还有一部分非机动车,车辆的几何尺寸大小、性能对公路几何设计起决定作用.选择有代表性的车辆作为设计车辆是必要的.,2.公路路幅宽度、平曲线半径、视距、纵坡、合成坡度竖曲线与车辆有关。时间标准根据车辆的使用目的、结构、 或发动机的不同,技术标准将设计车辆分为三类型:小客车、载重车、鞍式列车 汽车外廓尺寸即汽车的总高、总宽、总长的限制，这项规定适用于公路运输的汽车及汽车列车 3.公路设计时：车高:以载重车及半挂车的高决定净空高度，以小客车高度确定驾驶员的视线高,4. 设计车速:气候条件良好,交通量正常,汽车在公路上行使只受公路自身条件的限制,驾驶员能够安全、舒适驾驶车辆行使的最大速度. 5. 交通量: 指在单位间内（每小时或每昼夜）通过公路某一横断面处的往返车辆数折合成“标准车”的车辆总数。 a.设计日交通量 b.设计小时交通量 6.通行能力,主 导 项 目,公路勘测设计,项目二 公路外业勘测 重点:解释公路外业勘测的目的内容,掌握外业勘测的计算勘测方法.标准规定.,工作任务一：公路初测 1.目的任务 根据批准的可行性研究报告,现场对各比选方案进行勘测,并且确定采用方案,编制初步设计所需要的文件. 初步设计:对路线方案进一步核查落实.并对导线、高程、地形、桥涵进行测量,及图上定线.,2.准备工作 .收集资料 a.各种比例的图纸,国家的相关控制点 b.收集自然、地理、工程地质、水文、气象、地震等资料. c.收集沿线工农业生产,交通运输、水利、电力、道路规划资料. d.对于改建公路还应收集原公路测设、施工、养护挡案资料. .室内研究确定方案: .现场勘测 .其他资料调查 .资料整理,2.初步设计的内容与步骤 a.平面控制测量,主控制网的贯通及控制网的平差. b.(GPS)定位测量.(平面控制) c.确定公路的等级. d.采用现场定线法进行导线中线测量 e.对原有的控制点检测. 3.高程测量: .高程系统建立,布设水准点. 4.地形测量 5.路线测量 6其他调查测量 7.内业设计计算.,工作任务二：公路定测,重点:掌握公路定线测量的内容程序,定线测量测量计算方法. 1.任务内容 及分工 2.定线测量各组任务及工作 .选线组 .导线测角组 .中线组 .水平组 .横断组 .地形组 . 调查组 .内业组,工作任务三 公路勘测综合调查,1路基、路面及排水勘测与调查； 2小桥涵勘测； 3大、中桥勘测； 4遂道勘测； 5路线交叉勘测与调查； 6沿线设施勘测与调查； 7环境保护勘测与调查；,8沿线筑路材料调查； 9渡口码头勘测与调查； 10改移公路、铺道、连接线的勘测与调查； 11占用地、拆迁建筑、构筑物调查； 12临时工程调查； 13伐树、挖根、除草的调查； 14概算资料调查；,项目三 公路选线 重点:公路选线的原则,各类地形条件下路线选择、方案比较. 工作任务一 路线方案选定 重点:公路选线的原则,步骤. 公路选线是根据路线的基本走向和技术标准的要求,结合地形、地质、地物及沿线条件和施工条件, 、经济上选定一条技术上可行合理,符合技术标准规定道路.目的根据国家建设和发展的需要,结合自然条件选定一条合理的路线,质量好费用低,行车迅速、安全、经济舒适结构稳定经久耐用的道路.,1.选线原则 .应用先进的手段对路线方案进行深入细致研究多方面的比较,选择最优方案. .保证行车迅速、安全、经济舒适结构稳定的前提下,费用省,在工程数量增加不大时应尽量采用较高技术指标,不轻易采用低技术指标,也不片面的追求高技术指标. .选线应与农田、水利建设相结合,少占田地. .充分利用地形、地势正确运用技术标准,从行车迅速、安全、畅通,施工养护经济,使路线的平、纵、横协调配合,路线短捷顺适纵面平缓均匀,横断面稳定经济. .注意文物、环境及历史古迹的保护. .选线应对工程地质地形及沿线条件和施工条件, 深入勘测. .结合路线走向合理选择桥位. .路线选择应该坚持”便民不扰民,靠村不进村”的原则. 2.选线步骤 全面布置 逐段安排 具体定线,路线选方案比较,重点:方案比较的目的,方法 1.原则性方案比较 a.路线在政治、经济、国防上的意义,公路的使用任务性质. b.路线在铁路公路航道交通运输网中的作用 与沿线农田水利建设的配合以及用地情况. C.沿线的地形、地质、水文、气象等自然条件对公路的影 响.沿线的劳动力、材料.的供应情况. D.沿线的历史文物、革命史迹、旅游风景的关系.,2.详细的方案比较 详细的方案比较是在原则性详细的方案比较之后进行的量 的比较,包括技术和经济指标的详细计算.一般用于局部方 案比较. .技术指标的比选: A.路线总延长系数 =L/Lo L路线方案的实际长度 Lo路线起点终点间直线距离 B.路线技术延长系数1 1=L/L1 L1路线控制点间的直线距离. .技术指标:专角数,专角平均数的比较 .主要材料数量比较. .费用、利润的比较.,3.方案比较的步骤方法 A.收集资料; B.在图上布线初拟方案; C.初步比选,确定比选方案; D.实地视察,踏勘测量; E.进一步比选,确定推荐方案. 4.方案比较的实例,工作任务二 各类地形选线 平原地区选线,重点:地形特征,选线特征,布线要点. 1.自然特征:平原地区主要指自然坡度在3以下,一般平原、山间盆地、高原地形平坦地区.农田水利沟渠纵横交错;村镇建筑设施多,排水困难,地下水位较高,河流多等. 2.路线特征:地形对路线的限制不大,平纵横的线形指标容易达到要求,路线特征;平面线形顺直,转角小平曲线半径大,纵断面上坡度平缓.,3.布线要点: A.正确处理好路线与农业的关系 B.处理好路线与桥位的关系 C.处理好路线与城镇居民的关系 D.注意农田、水利与路线的关系 E.充分利用原有公路 F.因地制宜,就地取材.,山岭区选线,重点:选线特征,沿河线、山腰线、越岭线、山脊线布线要点,选线方法. 山岭区路线常常由沿河线转到山腰线转到山脊线转到越岭线. 自然特征 1.地形条件:山高谷深,地形复杂.公路线形差,工程难度大. 2.地质条件:岩石多、土层薄,地质地质复杂不良地质现象多复,选线时应处理好路线与地质的关系,采取必要的防护措施,确保路基稳定. 3.水文条件:河流迂回,河岸陡峻;暴雨集中、流速快、流量大,冲刷和破坏力大. 4.气候条件:气候多变,气温低,温差大,空气稀薄,气压低. 山岭区路线一般有顺山沿河方向和横越山岭方向.路线布设以纵面线形为主,然后考虑平面横断面线形.,沿河线: 1.沿河线指河谷方向布设线:走向明确,能够充分的为沿线居民服务.但是沿河线受洪水影响大,工程艰巨桥涵构造物多,工程地质复杂.,2.布线要点:沿河线布设线主要解决的问题路线走河流那一岸;路线设于那一高度;路线走那一岸跨河流.这些问题相互影响、相互联系选线时应考虑解决以下问题: .河岸的选择:地形、地质、水文条件,气候条件,城镇、工矿和居民点的影响. .线位高低:低线位(高出设计洪水位不多)路基一侧临近水边.高线位(高出设计洪水位较多),不受洪水影响. .桥位的选择:利用河曲跨河,越岭线: 越岭线是指路线与河谷及分水岭方向横向相交时布设的路线.路线特点;路线克服的高差大路线的平面和横面取决于纵坡(纵断面)的安排.,1.布设路线的要点 .垭口的选择:垭口的位置,垭口的高度选择垭口两边展线条件 .过岭线标高确定:垭口的地质水文条件,垭口两边的地形. 2.过岭线的三种方式:浅挖垭口;深挖垭口;隧道方案. 3.展线布局:自然展线;回头展线;螺旋展线. 4.展线布局的步骤:拟订路线的大致走向;试坡布线;分析落实控制点决定路线布局.,山脊线 1.山脊线是指路线沿山脊线方向布设的路线,山脊线的平面线形随山脊线布设,纵面线形随控制垭口的高差变化而起伏.有利条件:山脊线一般工程数量小;地质水文条件好路基病害少;排水条件好人工构造物少. 不利条件:线位高,服务差;不利于养护;材料供应困难. 2.布设路线的要点 .控制垭口的选择:垭口是山脊线布线的关键,选择垭口时应考虑山脊两侧布线结合考虑. 试坡布线:垭口之间的应以平均坡在山脊或山脊两侧以平均坡控制布线.垭口之间的平均坡超过规定时可以利用山脊两侧的地形展线.,丘陵区选线,重点:掌握丘陵区路线布设的方法 丘陵区自然特征:山丘连绵起伏,岭 低脊宽山坡平缓相对高差小. 路线特征 1.丘陵区选线的特点 .局部方案多. .路线平、纵、横应相互协调、密切配合. .路基与半挖半填为主. 2.丘陵区路线布设的方式 .平坦地带-走直线 .斜坡地带-走均匀线 .起伏地带-走中间,项目四 公路定线 重点:解释纸上定线实际定线,掌握纸上定线实际定线的计算方法和实际放样方法. 工作任务一 实地定线 重点:解释以点定线,放坡定线,掌握实地定线的方法.,1.以点定线:当路线不受纵坡限制时,定线以平面和 横断面为主确定路线. 关键是以点定线,以线交点. .控制点的加密: a.经济性控制点. b.控制性的控制点. .穿线交点. 2.放坡定线 放坡 放坡定线 3.定平曲线: 单交点法;双交点法; 回头曲线定线法.,工作任务二：纸上定线 重点:掌握纸上定线的方法,正确的使用仪器工具进行实地放样. 1.纸上确定路线 .定导向线: a.在地形图上确定路线控制点及路线方案. b.纸上放坡确定线. c.定导向线. .修正导向线,定平面. 2.实地放线 a.穿线交点法:支距法,解析法(利用坐标方位角). b.放线:拨角法;直接定点法;坐标法.,纸上移线 重点:掌握纸上移线的方法步骤 1.纸上移线的条件 .路线平纵标准前后不协调,需要调整JD,改变R的. .路线填方、挖方、构造物工程量大的. .增加工程数量不大但能提高平纵线形标准的.,2.纸上移线的方法步骤 a.在图纸上按比例标注各桩位置 b.根据纸上移线的目的在纵断面图上试定合理坡度,读出填方、挖方的数值. c.根据填方、挖方的数值在横断面上找出最经济或控制性的线中心位置. d.计算交角确定半径,计算曲线元素 e.移线,计算比高,重新进行平曲线、 纵断面的设计 f.计算线基设计表、土石方数量表,项目五 路线平面的设计 重点:公路的组成;直线、圆曲线、缓和曲线的相关规定直线、圆曲线、缓和曲线设计的基本方法,掌握超高、 加宽的计算方法.理解、掌握运用标准,能进行平面设计计算.,工作任务一 路线平面线形组成分析,直线 重点:直线的测设、计算, 标准关于直线的规定 1.直线的特征 2.直线长度限制: 直线最大长度 直线最小长度; 同向曲线间的直线最小长度, 反向曲线间的直线最小长度, 回头曲线间的直线最小长度, 3.直线设计要点 直线的适用条件 直线运用,圆曲线半径 重点:理解解释圆曲线,圆曲线的几何要素,结合实际确定圆曲线半径, 理解、掌握、应用标准、范关于圆曲线半径的规定,设计计算圆曲线. 1.圆曲线的几何要素 2.圆曲线半径计算公式 R= V2/127（i）的意义.影响圆曲线半径计算的要素: 横向力系数;考虑驾驶员的操作; 考虑燃料消 耗和轮胎磨 考虑乘车舒适. 3. 圆曲线最小半径:标准规定圆曲线半径有三类： 极限最小半径 、 一般最小半径、不设超高的最小半径 . 、极限最小半径 :考虑设了超高后满足行车安全， 适当考虑起码的舒适性, 公式: R= V2/127（f+ib），公式中f ib的取值. 、一般最小半径：考虑设了超高后行车安全性和舒 适,公式: R= V2/127（f+ib），公式中f ib的取值 、不设超高的最小半径：考虑不设超高也能满足安全性和舒适性,公式 R= V2/127（f-ib），公式中f ib的取值. 4.圆曲线半径的选用.,缓和曲线 重点:解释缓和曲线, 标准设置缓和曲线的规定,掌握缓和曲线的设置计算 1.设置缓和曲线的目的和条件: . 有利于驾驶员操作方向, . 消除离心力的突变, . 完成超高和加宽过渡 . 使线形美观 标准规定:当圆曲线半径小于等于不设超高最小半径时;三级或三级以上公路必须设置缓和 段以满足曲率半径过渡的要求. 2.缓和曲线的性质 . 汽车转弯行使时的轨迹方程 . 回旋曲线：曲率随曲线长度成正比例增大的曲线，即半径随曲线长度成反比例减小的曲线。即： S=C/RC=SR 令C=A2，S=LS，则:LS= A2/RA2= LS R 3.缓和曲线最小长度 . 控制离心力加速度的增长率求缓和曲线最小长度 LS = v3/Rs0.0213V3/R 或 LS 0.035V3/R . 根据驾驶员操纵方向盘所需时间求缓和曲线最小长度 驾驶员操纵方向盘最合理的最小时间为3s5s为好， 采用3s，故 Lvt=Vt/3.6，即 LS V/1.2 根据超高渐变率求缓和曲线最小长度 绕内边轴旋转时的缓和曲线最小长度计算：Ls=b ib /p 绕中轴旋转时的缓和曲线最小长度计算： Ls=b/2（i1 +ib）/p .从视觉上应有平顺感要求确定缓和曲线最小长度 即缓和曲线切R线角在329 之间最好 因= Ls/2R=A2/2R2，故 :R/ 3AR，S1LSS2， S1，S2为=329 时所对应的缓和曲线长度。 标准规定了各级公路的最小缓和曲线长度,设计时 缓和曲线长度应最小缓和曲线长度 4.直角坐标以缓和曲线计算 5.缓和曲线省略条件:,直线的运用： （一）适宜采用直线的路段 .不受地形地质影响的平坦地区和山间的开阔谷地； 2、市镇及近郊或规划方正的农耕区； 3、长大桥梁、隧道等构造物路段； 4、路线交叉点前后； 5、双车道公路提供超车的路段。 （二）采用长直线线形时，注意： 1、纵坡不应过大； 2、同大半径凹型竖曲线组合适宜； 3、长直线下坡路段的平曲线，必须设置标志牌，并增加路面抗滑能力； 4、最大长直线，当设计行车速度大禹60Km/h，其长度不得大于70Sd 行程。 （三）最小直线长度的限制： 1、同向曲线间，必须大于6V（云南省为2.5V）； 2、反向曲线间，必须大于2V（云南省特殊四级公路为为1.5V）。,圆曲线的运用 1、适应地形的情况下，尽量采用大半径； 平面线形的设计要求： 1、平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环 境相协调；两相邻的同向曲线间应设有足够长度的直线段，不得以短直线相连，否则应调整线形使之成为一个单曲线或复曲线或运用回旋线组合成卵型、凸型、复合型等曲线，以免产生断背曲线； 3、两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜，否则应调整线形或运用回旋线一组合成S型曲线，使其连续、均衡；,4、曲线线形应特别注意技术指标的均衡与连续性；应避免连续急弯的线形，曲线间应插入足够长度的直线段或回旋线，以利行车安全 5、高速公路、一级公路以及计算行车速度60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度愈高，线形设计所考虑的因素愈应周全； 6、平面线形设计应在地形、地物、地质等各种具体条件的基础上选用相应的技术指标进行组合，应合理地运用直线和曲线（包括圆曲线和回旋线）地形要素，不得片面强调以直线或哦以曲线为主，或必须高于某一比例等。 各级公路隧道与公路的衔接应符合路线布设的有关规定。,工作任务二 平曲线超高、加宽计算,重点:全超高横坡超高缓和段的计算确定.掌握横断面超高值的计算 1.平曲线设置超高的原因及条件 原因：汽车在圆曲线上行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆，为保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，故设置超高。 目的：为了使汽车在圆曲线上行驶时获得一个向内侧的横向分力，以克服离心力，减小横向力。 标准规定:圆曲线半径不设超高的最小半径是圆曲线上应该设超高. 全超高横坡：圆曲线起点至终点的横坡是一个固定不便的值，称为全超高横坡。用ib表示。 2.全超高横坡的确定 超高与公路等级、圆曲线半径、路面类型、交通组成、自然条件等因素有关. 标准规定了最大超高横超高的过渡；,3.超高缓和段 缓和段设置条件和原因:超高的过渡、加宽的过渡、 线形美观、利于驾驶员操纵方向盘坡。 超高缓和段的形式； 无中央分隔带的公路 （1）绕路面未加宽时的内侧边缘旋转，简称绕内边轴转； （2）绕路面未加宽时的中心线旋转，简称绕中轴旋转； （3）绕路面未加宽时的外侧边缘旋转，简称绕外边轴转； 如图所示： 绕内边轴旋转： a：由双向路肩横坡i0变成双向路拱横坡i1，长L05米； b：由双向路拱横坡i1变成单向路拱横坡i1，长L1； c：由单向路拱横坡i1变成单向超高横坡ib，长L2； 绕中轴旋转： a：由双向路肩横坡i0变成双向路拱横坡i1，长L05米； b：由双向路拱横坡i1变成单向路拱横坡i1，长L1； c：由单向路拱横坡i1变成单向超高横坡ib，长L2；,有中央分隔带公路超高过渡段 a. 绕中央分隔带的中心旋转： b. 绕中央分隔带两侧边缘线旋转; c.绕各自行车道中线旋转 4.超高缓和段长,确定超高缓和段长度应考的因素： （1）超过渐变率： 由于在超高缓和段上逐渐超高，引起行车道外侧边缘或内侧边缘 的纵坡逐渐增大或减小，使边缘纵坡与原路线纵坡与原路线设计纵坡不一，这个由于逐渐超高而引起外侧边缘与路线原 设计纵坡的差值称为超高渐变率。用p表示（2）超高渐变率太大，路形不美观，太小，纵向排水困难； （3）绕内边轴旋转时的超高渐变率计算： Lc=b ib /p 绕中轴旋转时的超高渐变率计算： Lc=b/2（i1 +ib）/p,5.横断面超高值计算 绕内边轴旋转 （1）圆曲线上的全超高（ZYYZ或HYYH） 外侧路肩边缘超高值hc hc=h1+h2 h1=ai0 h2=（a+b）ib hc= ai0+（a+b）ib 中心线处的超高值hc hc=h1+h2 =ai0+bib/2 加宽后的内侧路肩边缘的超高值hc hc=ai0-（a+Bj）ib 2）缓和段上任意断面处的超高值（ZHHY或YHHZ） 临界长度L1 L1/Lc=i1/ ib L1 =（i1/ ib）Lc 当0xL1 时 当L1xLc 时 外侧边缘超高hcx（任意一个断面） 外侧边缘超高hcx x/hc= hcx /hc hcx =（x/ Lc）hc x/hc= hcx /hc hcx =（x/ Lc）hc 中心线处的超高值hcx 中心线处的超高值hcx hcx= ai0+bib/2 hcx= ai0+bib/2 = ai0+b/2x ib/ Lc 加宽后的内侧路肩边缘的超高值hcx 加宽后的内侧路肩边缘的超高值hcx hcx=ai0-（a+Bjx）i1 hcx=ai0-（a+Bjx）x ib/ Lc 6.缓和段超高缓和段的规定和要求： 适用于四级公路不设缓和曲线而采用超高缓和段； 不同半径的同向圆曲线连接成复曲线； 超高缓和段和加宽缓和段同时存在时，加宽同时在超高缓和段上进行，加宽缓和段取超高缓和段的长度。 超高缓和段采用直线形式，且不得小于10米。,平曲线加宽 重点:解释平曲线加宽,平曲线加宽设计计算,正确应用标准 设置加宽的原因： 1、汽车在圆曲线上行驶时，前轮和后轮的行驶轨迹不同, 较直线 上占据路宽较宽. 2、汽车在圆曲线上行驶时，驾驶员操纵方向盘的轨迹和 理论轨迹不完全相同,较直线上占据路宽较宽.。 设置加宽的规定和要求,标准 1、圆曲线半径250米时,圆曲线上需要设置加宽； 2、三条以上的车道的加宽，需要另行考虑； 3、加宽应设置在弯道的内侧,圆曲线上全加宽; 4、四级公路的加宽，在需要时可设置成半加宽； 5、加宽值见表2-7；一般情况下，二、三、四级公路采用类加宽，高速、一级公路采用加宽； 加宽缓和段 1、加宽缓和段：为了使路基和路面由直线正常宽过渡到圆曲线全的加宽值,设置的一过渡加宽缓和段 2、加宽缓和段长度的确定 （1）既有超高，又有加宽时，以缓和曲线或超高缓和段长度作为加宽缓和段长度 （2）无超高，有加宽时，以缓和曲线或不小于10米长度作为加宽缓和段（取5的整倍数） 加宽方式和加宽值计算 （1）正比例方式加宽（外接法加宽） Bjx/ Bj=x/ Lc Bjx =xBj/ Lc (使用于二、三、四级公路) （2）高次抛物线过渡,工作任务三：中桩坐标计算 重点:测量坐标系统的建立,掌握中桩的坐标的计算方法, 并能进行中桩的放样. 测量坐标系统 1.大地坐标系统 2.高斯3平面直角坐标系统 3.平面直角坐标系统 中桩的坐标的计算方 1.方位角 Ai= Y0 X 0 Ai=180- Y0 X 0 Ai=180+ Y0 X 0 Ai=360- Y 0 X 0 2.坐标计算 Xi+1=Xi+DcosAi Yi+1=Yi+DsinAi 3.中桩坐标计算 圆曲线起点、止点坐标计算 起点坐标计算 Xzy=Xjd-TicosAi-1 Yzy=Yjd-TsinAi-1 圆曲止点坐标计算 Xzy=Xjd+TconAi-1 Yzy=Yjd+TsinAi-1 圆曲r任意点坐标计算.,工作任务四 平面设计成果编制,重点：掌握平面设计的方法， 能绘平面设计图 一、直线、曲线及转交一览表 祥见测量学 二、逐桩坐标表 三路线平面图 比例：1：1000或1：2000 祥见测量学,项目六 路线纵断面设计,重点：解释纵坡，标准纵坡的规定和要求，掌握纵坡设计的基本方法，进行纵断面设计的设计计算绘制纵断面图 根据汽车的动力性能，道路性质、等级、地形、地物、地质、水文、土质条件，排水要求，工程数量等来研究公路空间线形纵坡起伏如何布置的。 工作任务一：路线纵断面线形组成分析 纵断面包括两条线： 1、地面线：反映公路中线地面的起伏情况； 2、设计线包括： 直线坡段：用纵坡表示，即路线升降高度与路线水平距离的百分数来度量。 在直线的坡度转折处为平顺过渡需要设置竖曲线,按坡度转折的不同竖曲线分凸形竖曲线、凹竖曲线,竖曲线的大小用半径和水平长度来表示.,路线纵断面图上的设计高既路基设计高; 规范规定: 新建公路的路基设计高:高速公路和一级公路采 用中央分隔带的外侧边缘标高;二、三、四级 路采用路基边缘标高(如果有超高加宽为超高 加宽前的路面边缘标高. 改建公路的路基设计高;一般按新建公路的办 理,也可以采用路中心处的标高. 公路纵断面设计根据汽车的动力性能，道路性质、 等级、地形、地物、地质、水文、土质条件，排 水要求工程数量等要求来研究公路空间线形纵坡起伏如何布置的。纵断面包括两条线： 纵坡及纵坡设计 1.汽车的行驶与公路的关系 汽车的行驶要求:汽车的牵引力克服空气阻力、滚动阻力、坡度阻力、惯性阻力,轮胎与路面产生摩擦 产生运动,但摩擦过大汽车将无法行使. 汽车行使要求:1.纵坡平缓, 2. 陡坡宜短，长坡道应加以严格限制, 3、纵坡度变化不宜太多，尤其应避免急剧起伏变化，力求纵坡均匀,最大纵坡、最小纵坡和坡长限制 最大纵坡:汽车在坡上行使时,油门全开,能保持某一速度所能克服的最大坡度称最大纵坡. 标准规定了各级公路的最大纵坡,设计时必须严格执行. 、确定最大纵坡考虑的因素 （1）汽车的动力性能 （2）公路等级 （3）自然因素 、最大纵坡的确定 最大纵坡影响到公路的长短、使用质量、运输成本和工程造价； 主要根据汽车的动力性能、公路等级、自然因素确定；并主要考虑限制汽车下坡。 .纵坡折减 （1）海拔在30004000米之间，最大纵坡折减值为1%，海拔在40005000米之间，最大纵坡折减值为2%，海拔在50006000米之间，最大纵坡折减值为3%； （2）大中桥最大纵坡不宜超过4%，桥头引道最大纵坡不宜大于5%，小桥涵最 大纵坡不受限制； （3）长、中隧道最大纵坡不宜大于3%，短隧道最大纵坡不受限制。,.最小纵坡 最小纵坡主要考虑路线的纵向排水，一般不小于0.3%。 .陡坡:对于一般公路来讲坡度5%,称陡坡. .坡长限制汽车长时间在5%,陡坡上行使陡，上坡车速低爬坡无力、熄火、下坡频繁制动紧张不安全时，所以路线纵坡度5%,应受到限制。标准规定纵坡最大长度限制设计时应严格执行. 4.陡坡组合:当连续上坡,纵坡设计受地形的限制,为使纵坡与地形相适应必须进行陡坡组合设计,按下式计算： l1/L1+l2/L21 l1第一段实际坡长, L1该坡限制长度(标准规定的限制值) l2第二段实际坡长, L2该坡限制长度(标准规定的限制值) 5. 最小坡长限制:坡长过短，纵坡会太零碎，从汽车行使平顺性考虑最小坡长不宜过短.标准规定了各级公路的最小坡长,缓和坡段及平均纵坡 1.缓和坡段：当汽车长时间在5%,陡坡上行使陡，上坡车速低爬坡无力、 熄火、下坡频繁制动紧张不安全时，为了缓解汽车在5%的坡上行使紧张不安全的状况，必须在限制纵坡间插入一段0.3%、3%的不受限制的纵坡，以保证汽车正常行驶，插入的一段0.3%、3%的坡称为缓和坡段。 2.平均纵坡：指某一路段起终点高差与水平距离的比值。 标准规定，高差小于500米的路段，平均纵坡以接近5.5%为宜，高差大于500米的路段，平均纵坡以接近5%为宜，且任意3公里平均纵坡不得超过5.5%。 合成纵坡：公路平曲线地段，最大纵坡在纵坡和超高的合成方向上，这时的最大纵坡成为合成纵坡。 I=I 纵+I超 标准规定最大合成纵坡值,重点:解释竖曲线,竖曲线的设计计算,掌握竖曲线半径的确定及规定要求 竖曲线分为：凸曲线和凹曲线。线型为二次抛物线。 一、竖曲线要素的计算 如图所示： w =|1-2| ，1tg1=i1 ，2|tg2=i2 ， w=|i1-i2 | i1 ， i2 上坡为“+”，下坡为“-” i1 -i2 为“+”时为凸曲线，为“-”时为凹曲线 1.切线上任意点与竖曲线间的竖直距离 如图所示： h=l/2R l竖曲线上任意点到竖曲线起终点的水平距离 R竖曲线半径 2.竖曲线长度 L=R w 3.竖曲线切线长 T=T1=T2=L/2= R w /2R 4.竖曲线外距 E=T/2R,竖曲线,竖曲线最小半径 1.凸形竖曲线极限最小半径的确定 a.缓和冲击:竖曲线半径小离心力大,离心力大造成凸形竖曲线造成失重竖曲 线半径不能太小. b.竖曲线最上行使时间不能太短:竖曲线半径,竖曲线短,瞬间冲击增大,视觉 上会感到线形突变;乘客不适;竖曲线半径不能太小,行使时间应3S的行程. c.满足视距的要求,汽车行使在凸形竖曲上,如果竖曲线半径太小,会阻挡驾驶 员视线,竖曲线半径不能太小 标准对竖曲线最小半径规定限制,设计时必须执行. 2.凹形竖曲线极限最小半径的确定 a.缓和冲击:竖曲线半径小离心力大,离心力大造成凹形竖曲线造成增重竖曲 线半径不能太小. b.凹竖曲线夜间灯光照射影响,竖曲线半径不能太小. c.跨线桥梁下视线影响,竖曲线半径不能太小. d.满足行使时间要求,汽车行使在凹形竖曲上行使时间应3S的行程,竖曲线 半径不能太小 标准对竖曲线最小半径规定限制,设计时必须执行. 3.竖曲线的设计计算 竖曲线的设计 a.同向竖曲线，如竖曲线之间的直线距离较短，应合并为单曲线或复合型 曲线，避免出现断臂曲线。 b.反向竖曲线，中间最好设置一段直线，其长度不小于3s行程。 c.竖曲线设计应满足排水的要求. .竖曲线的计算 w=|I1-I2 | L=Rw T=L/2= Rw/2 E=T/2R h=l/2R 某桩号凸曲线上的设计标高=该桩号切线上的设计标高-h 某桩号凹曲线上的设计标高=该桩号切线上的设计标高+h,3.3 公路平面与纵面的线形组合,工作任务二 路线纵断面设计 重点:解释平包竖,掌握组合方法,公路平、纵线形组合设计计算 1.视觉分析 a.视觉分析 b.视觉与行车的动态规律 c.视觉评价 2.公路平纵线形组合设计 1.组合原则 a.应能在视线上诱导驾驶员的视线，并保持驾驶员视觉的连续性； b.平面与纵面现形技术指标应均衡； c选择组合得当的合成纵坡，以利于排水和行车安全。,2.组合方式 a.平包竖：即竖曲线起终点落在平曲线缓和段上。是最好的组合。如图 b设在直线路段上。是好的组合。 c其它组合，是一般的组合。 2.平面与纵坡的组合 a.长下坡路段避免设置小半径平曲线； b长平曲线上不宜设陡坡； c.最小合成纵坡不宜小于0.3%，以利于排水； 3.平面与纵面组合最好是平包竖或竖曲线设在直线路段上。 4.纵线形组合问题,纵断面设计要点,1.纵断面设计要点 a.纵坡极限值的运用:从车辆动力和经济考虑,设计时不可轻易采用纵坡极限值,应留有余地.地形困难工程艰巨方可采用纵坡极限. B.最小坡长应9s(设计车速)的行程 2.各种地形条件下的纵坡设计 3.竖曲线半径的选用:竖曲线半径一般为平曲线半径的1020倍.在工程数量增加不大时,尽量采用较大的竖曲线半径,特殊困难地段方可采用极限半径. 4.处理好同向或反向竖曲线的连接,同向竖曲线尽量设计为复曲线,反向竖曲线中间应有一段直坡段.直坡段长度3s (设计车速)的行程. 纵坡设计方法和步骤 1.准备工作： 收集相关的外业资料，如中桩资料、中平资料、地质调查资料、桥涵资料等。并在图纸上点绘出纵断面地面线。 2.拉坡 a.点出主要控制点，如路线起终点、大中桥、隧道、交叉工程、不良地质地段，路线经济点等位置； b.试定纵坡线，根据定线的意图，全面考虑地面线情况及经济点和控制点的要求试定纵坡线； C.调整纵坡线，根据试定的纵坡线，将其与定线时的情况比较，如有叫大的出入，则需进一步调整，并满足坡长限制、最大纵坡、最小坡长、缓和坡段及纵坡设计的相关规定； d.根据调整后的纵断面，进行横断面设计，如横断面设计不合理，则需进一步调整，如合理则克。 e.确定纵坡线，纵坡线调整合理后，即可确定纵坡线，并进行直线坡段设计和竖曲线设计。 f.检查核对.,工作任务三 路线纵断面成果编制,重点:掌握绘制纵断面设计图的方法步骤,路基设计表的计算. 一.纵断面设计图 1.纵断面设计图 2.纵断面图的内容 3.绘制纵断面设计图的方法步骤 二、路基设计表 1.路基设计表的内容 2.路基设计表的计算,项目七 路基横断面设计,重点:解释横断面、公路建筑界限、路基边坡.掌握横断面设计方法;计调配土石方数量 工作任务一：路基横断面组成分析 横断面设计的目的：保证路基具有足够的断面尺寸、强度和稳定性，使之经济合理，同时为路基土石方工程数量计算、公路的 养护施工提供依据。 1.标准横断面 .高速公路、一级公路横断面分为：整体式和分离式两类 整体式横断面包括：行车道、中间带、路肩、紧急停车带、爬坡车道和变速车道； 分离式横断面包括：行车道、路肩、紧急停车带、爬坡车道和变速车道；,.二、三、四级公路横断面包括：行车道、路肩、措车道。 行车道宽度:应满规范规定. 路基宽:高速公路、一级公路路基宽包括行车道、中间带、路肩、紧急停车带、爬坡车道和变速车道；一般公路路基宽包括行车道、路肩. .变速车道 高速公路、一级公路的立体交叉、服务区、公共汽车停车站等与主线连接处，需设置变速车道，宽为3.5米。 .措车道和辅道 4.5米宽路基的四级公路设置措车道，在不足300米距离内选择有利位置设置。 专用公路两侧根据需要设置辅道。 .中间带 高速公路、一级公路设置，有中央分隔带和路缘带组成。 .路肩 保护行车道和临时停车，同时起安全带的作用。 .建筑界限：为保证公路上各种车辆的正常运行与安全，在一定宽度和高度范围内不得有 任何障碍物侵入的空间范围，称为建筑界限。 建筑界限范围内仅仅供交通使用，标志、护栏、跨线桥等均不得侵占建筑界限。 典型横断面 典型横断面：经常使用的横断面，称为典型横断面。,2.典型横断面 典型横断面：经常使用的横断面，称 为典型横断面。 分为一般路堤、一般路堑、半挖半填 路基、护肩路基、砌石路基、护脚路基、 挡土墙路基、沿河路基等。见图 .一般路堤 .一般路堑 .半挖半填路基 .陡坡路基 .取土坑 .弃土堆,公路建筑用地,重点:解释建筑界限,公路用地.正确运用标准. 1.建筑界限 为保证公路上各种车辆的正常运行与安全，在一定宽度和高度范围内不得有任何障碍物侵入的空间范围，称为建筑界限。 建筑界限范围内仅仅供交通使用，标志、护栏、跨线桥等均不得侵占建筑界限。 公路用地 规范规定： 1.新公路路堤两侧排水沟外边缘以外，路堑坡顶截水沟外1米范围，为公路用地范围；有条件时，尽量加宽； 2、高填深挖路段，应根据设计确定用地范围； 3、行道树应种植在排水沟或截水沟外范围； 4、路线用地，根据需要，在节约土地的原则下进行安排； 5、改建公路时，根据新建公路确定。,路基边坡,重点:解释路基边坡,掌握路基边坡设计的方法,影响边坡稳定的因素. 路基边坡既路肩的外边缘与坡脚或路堑侧边沟外侧沟底与坡顶所构成的坡面,是支撑路基的部分.路基边坡一般用高度与宽度的比值来表示1:m 一、路堤边坡 路堤的边坡坡度,应根据填方材料的物理力学性质、气候条件、边坡高度以及基础的工程地质和水文地质条件确定.并且应该满足标准规定. 填土方一般为1：1.5，沿河路段或填石方根据实际情况确定。 二、路堑边坡 土质路堑边坡形式及坡度应该根据工程地质与水文地质条件边坡高度,排水措施,施工方法并且结合实际考虑确定.并且应该满足标准规定. 石质路堑边坡形式及坡度应该根据工程地质与水文地质条件边坡高度,施工方法并且结合实际考虑确定.并且应该满足标准规定. 三.护坡道 护坡道的作用是减缓路堤边坡的平缓度,是保证路堤稳定的措施之一.护坡道的设置应满足标准规定,工作任务二 路基横断面设计,重点:路基宽度、超高、加宽的计算确定,掌握横断面设计的步骤、方法,了解CAD绘图的方法,正确运用标准规范. 横断面设计方法：俗称“戴帽子”，即按照纵断面设计确定的填挖高度和平面设计确定的路基宽度、超高、加宽值，结合当地的地形、地质等自然条件，参照典型横断面图式，逐桩绘出路基横断面图。,步骤如下： 1、根据横断面资料，逐桩绘出地面线，