公路设计技术总论.ppt

公路勘测技术 宋柳,第一节 公路发展概况及其主要组成部分,第二节 公路的分级与技术标准,第三节 公路设计的基本要求,第四节 公路勘测设计的依据、程序和内容,世界上最危险 却也最美丽的公路在哪？,挪威的大西洋海滨公路沿途都是美丽的自然风景，是公路旅行的最佳之地，但是大西洋海滨公路也被称为“醉桥”，如果你驾车亲身经历过，确实会觉得这条公路是“醉”了。但是因为这条公路独特的风格，也被许多人称为“通天之路”。,大西洋海滨公路全长约5英里(约合8公里），大西洋海滨公路由8座小桥组成，每座桥又经过一个小岛，从上空中看就像是一条铺在海面上的公路。醉桥位于挪威的西海岸，每年都有成千上万的游客被这条公路的沿途美景而吸引，但是一旦天气变得恶劣，路面就会遭受狂风和巨浪的袭击。在2013年就有一名以色列游客驾车在海滨公路上时被巨浪卷入海里，因此这也让许多人望而生畏。,中国雅西高速公路视频展示,雅西高速，被誉为“云端上的高速公路”的四川雅安至西昌高速公路，2007年动工，2011年竣工。被国内外专家学者公认为国内乃至全世界自然环境最恶劣、工程难度最大、科技含量最高的山区高速公路之一。,想想有哪些运输方式？,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 1.公路运输的特点,铁路：远程的大宗物流、人流运输。 线 水路：在通航的河道上，廉价运输。 航空：快速运输旅客、贵重、紧急物资及邮件。 点 管道：适用于液态、气态及散装粉状 （如石油、煤气、水泥等）的运输。 公路：适用于中、短途运输，面广、集散作用。 面,（1）公路运输的优点 公路运输与其他运输方式相比，则具有以下优点： 机动灵活，直达门户。这是其他运输方式不具备的。 运送速度快，适应性强。公路运输可避免中转重复装卸，能满足各方面多种运输需要，不受批量限制，时间不受约束，对贵重物品、易碎物品、防腐保鲜货物的中短途运输，尤为适宜。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 1.公路运输的特点, 为其他运输方式集散、接运客货。如果缺少公路运输的这种作用，其他运输方式功能的发展将受到极大的影响。 公路运输的技术特性简单，车辆易于驾驶，投资回收快。 公路运输在客运上有很大优势。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 1.公路运输的特点,（2）公路运输的缺点 公路运输与其他运输方式相比，则具有以下缺点： 运量小、油耗大，运输成本高 环境污染大,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 1.公路运输的特点,（1）我国公路（highway）发展现状,1）通车里程少、等级低、质量差。 2）汽车数量少、吨位小、性能差。 3）测设施工水平低。 4）交通运营管理水平落后。 5）桥梁宽度不够。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 2.公路的发展,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）,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。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 2.公路的发展,（2）我国公路运输的发展趋势,1）呈S型生长曲线。 2）公路客货运输发展速度高于铁路和水运。客运发展速度高于货运；周转量增长速度高于运量。 3）我国公路运输在综合运输体系中的地位将得到加强。 4）运输市场以服务为宗旨，形成全方位良性竞争机制。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 2.公路的发展,(07年末) 其中： 高速公路5.39 1.50% 一级公路5.01 1.40% 二级公路27.64 7.71% 三级公路36.39 10.15% 四级公路179.10 49.98% 等外级公路104.83 29.25%,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 2.公路的发展,“五纵七横”国道主干线系统,（3）国外公路运输的发展趋势 1）公路运输比重增加。 2）提高公路建设的质量和水平。 3）载重汽车向大（小）型、高速、专用和列车化方向发展。 4）广泛采用先进的运输组织形式，实现管理现代化。 5）重视环境保护 。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 2.公路的发展,美国公路,中国公路,越南公路,结构组成： 1. 路基 2. 路面 3. 桥涵 4. 隧道,5. 公路排水系统 6. 防护工程 7.交通服务设施,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 3.公路基本组成部分,（1）路基 公路路基是在天然地面上填筑成路堤(填方路段)或挖成路堑(挖方路段)的带状结构物。 主要承受路面传递的行车荷载，是支撑路面的基础。设计时必须保证路基具有足够的强度、变形小和足够的稳定性，并防止水分及其他自然因素对路基本身的侵蚀和损害。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 3.公路基本组成部分,（1）路基(subgrade),（1）路基(subgrade),（2）路面 公路路面是用各种材料或混合料，分单层或多层铺筑在路基顶面供车辆行驶的层状结构物。 （3）桥涵 桥梁是为公路跨越河流、山谷或人工建筑物面建筑的构造物。 涵洞是为了排泄地面水流或满足农田灌溉需要而设置的横穿路基的小型排水构造物。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 3.公路基本组成部分,（2）路面(pavement),面 层,位置、作用、质量要求。,要保证结构强度、刚度、不透水性、温度稳定性、平整度、粗糙度和耐磨性。,联结层,作用是为加强面层与基层的联结，提高面层的抗疲劳能力。,（2）路面(pavement),基 层,一般用碎（砾）石灰土或工业废渣修筑。,底基层,重要道路和高速公路多采用。,垫 层,在路基排水不良或有冻涨翻浆的路段设置。,按荷载作用下路面的工作特征分：,柔性路面：如沥青混凝土路面、泥结碎石路面。,刚性路面：如砼路面。,半刚性路面：,如用石灰或水泥稳定土或石灰炉渣等材料建成的路面。,按路面的质量级别分：高级、次高级、中级、低级。,（3）桥涵 (bridge and culvert),涵洞： - lk5m,小桥： 8mL30m 5mlk20m,中桥： 30mL100m 20mlk40m,大桥：100mL1000m 40mlk150m,特殊大桥： L1000m lk150m,L为多孔跨径总长,lk为单孔跨径,（4）隧道 隧道是公路根据设计需要为穿越山岭、地下或水底而建造的构造物。 （5）公路排水系统 公路排水系统是为了排除地面水和地下水面设置的，由各种拦截、汇集、输送及排放等排水设施组成的构造物。除桥梁、涵洞外，排水系统主要有路基边沟、截水沟、排水沟、暗沟、渗沟、渗井、排水隔离层、暗管、跌水与急流槽、渡槽等路基排水构造物。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 3.公路基本组成部分,（4）隧道,特长隧道：L3000m,长 隧 道：3000mL1000m,中 隧 道：1000mL500m,短 隧 道：L500m,（5）排水系统(drainage),按方向分：纵向排水系统 横向排水系统 按位置分：地面排水 地下排水,排水系统,（6）防护工程 防护工程是为了加固路基边坡，确保路基稳定而修建的结构物。 按其作用不同，可分为坡面防护、冲刷防护和支挡构造物等三大类。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 3.公路基本组成部分,（6）防护工程 路基边坡坡面防护一般有植物防护、坡面处治及护坡与护面墙等； 冲刷防护除上述防护外为调节水流流速及流向，防护路基免受水流冲刷，在沿河路基可设置顺坝、丁坝、格坝等导流结构物； 支挡构造物一般是指填(砌)石边坡、挡土墙、护脚及护面墙等。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 3.公路基本组成部分,（6）防护工程,填石路基,砌石路基,挡墙路基,护脚路基,（7）交通服务设施 交通服务设施一般是指公路沿线设置的交通安全、养护管理、服务环境保护等设施，一般有交通标志、交通标线、护栏、护墙、护柱、中央分隔带、隔音墙、隔离墙、照明设备、停车场、加油站、汽车修理站、养护管理房屋和绿化美化设施等。,第一节 公路发展概况及其主要组成部分 3.公路基本组成部分,（7）交通服务设施(traffic device),禁令标志：,警告标志：,指示标志：,指路标志：,旅游区标志：,道路施工标志：,交通服务设施(traffic device),交通服务设施(traffic device),美国公路标志牌,附：特殊构造物,半山桥,悬出路台,明 洞,附：特殊构造物,特殊构造物,半山洞 ,（1）道路概念（road）-供各种车辆(无轨)和行人等通行的工程设施。,（2）分类,1）公路（highway）指联结城市、乡村和工矿基地等地区，主要供汽车行驶且具备一定技术和设施的道路。,3）厂矿道路 （factories and mines road）,4）林区道路（forest road）,5）乡村道路 （township road）,2）城市道路（city road；urban road）,第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,1）公路的功能 承担中、短途运输任务(短途运输为50km以内；中途运输为50200km)。 补充和衔接其它运输方式 也可独立担负长途运输任务。,（3）道路的功能,第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,2）城市道路的功能 联系城市各部分，为城市各种交通服务，并担负 城市对外交通中转集散。 构成城市布局的骨架 为防空、防火、防地震以及绿化提供场地。 是城市铺设各种公用设施的主要通道。 为城市提供通风、采光，改善城市生活环境。 划分街坊，组织沿街建筑，表现城市建设风貌。,（3）道路的功能,第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,公路： 指城市郊区以外的道路，连接城乡间较长距离的道路。,第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,城市道路： 是城市范围内的道路，供各种车辆和行人通行并具备一定技术条件的交通设施，并有形成和促进城市结构布局、提供通风、采光空间，作为上下水道和煤气、电力、通信设施埋设通道的功能。,第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,专用道路 厂矿道路(Factories and Mines Road) 林区道路(Forest Road),第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,乡村道路,第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,公路的行政分级 按其重要性和使用性质划分： 国家干线公路(national trunk highway简称国道) 省干线公路(provincial trunk highway简称省道) 县公路(county highway 简称县道) 乡公路(township road 简称乡道) 专用公路(accommodation highway) 国道 13.71 万Km 3.8% 省道 25.52 万Km 7.1% 县道 51.44 万Km 14.4% 乡道 99.84 万Km 27.9% 专用公路5.71 万Km 1.6% 村道 162.15 万Km 45.2%,第二节 公路分级与技术标准 1.道路的分类,（1）公路技术等级（classified）的划分,1） 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。,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。,第二节 公路分级与技术标准 2.公路分级与技术标准, 一级公路：为供汽车分向、分车道行驶的公路，一般能适应各种汽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中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为3000-7500辆。,二级公路,第二节 公路分级与技术标准 2.公路分级与技术标准, 三级公路：一般能适应各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为1000-4000辆。 四级公路：一般能适应各种车辆折合成中型载重汽车的远景设计年限年平均昼夜交通量为:双车道1500以下；单车道200以下。,四级公路,第二节 公路分级与技术标准 2.公路分级与技术标准,公路技术标准（technical standard of highway） 根据一定数量的车辆，在道路上以一定的计算行车速度行驶时，对路线和各项工程的技术要求，把这些要求列成指标，并用标准规定下来。它是根据理论和总结公路设计、修建的经验而拟订的，反映了我国公路建设的技术方针，因此在设计公路时都应遵守。,载重标准,净空标准,线形标准,第二节 公路分级与技术标准 2.公路分级与技术标准,公路工程技术标准（JTG B01-2003）主要内容,总则、控制要素、路线、路基路面、桥涵、汽车及人群荷载、隧道、路线交叉、交通工程及沿线设施 该标准共九章,第二节 公路分级与技术标准 2.公路分级与技术标准,1）一条公路可以根据交通量等情况分段采用不同的等级 2）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 3）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。 4） 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。,第二节 公路分级与技术标准 3.公路等级的选用,公路等级的选用应根据公路功能、路网规划、交通量，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展等，经论证后确定. 远景设计年限： 高速公路和具干线功能的一级公路的设计交通量应按20年预测； 具集散功能的一级公路以及二三级公路的设计交通量应按15年预测； 四级公路可根据实际情况确定。,第二节 公路分级与技术标准 3.公路等级的选用,一、对公路线形设计的基本要求 1满足汽车行驶的力学要求 2满足驾驶员视觉和心理要求 3注意与周围地形、地物、环境相协调 4要与沿线自然、经济、社会条件等相适应,第三节 公路设计的基本要求,线 形,二、对路基的基本要求 1具有足够的稳定性 2具有足够的强度和变形小,第三节 公路设计的基本要求,三、对路面的基本要求 1强度和刚度 2稳定性 3耐久性 4表面平整度 5表面抗滑性能 6. 少尘性,第三节 公路设计的基本要求,（1）设计车辆 （2）计算行车速度 （3）交通量,第四节 公路勘测设计的依据、阶段和任务 1.设计依据,机动车,非机动车,年平均日交通量,设计小时交通量,设计交通量,计算行车速度概念（design speed） -受公路控制的路段（最小平曲线半径、最大纵坡等），在天气良好、交通密度小的情况下，一般驾驶员能够保持安全而舒适行驶的最大速度。,汽车行驶的最高车速 汽车的经济车速 平均技术速度,第四节 公路勘测设计的依据、阶段和任务 1.设计依据,汽车行驶的最高车速 汽车满载，在平直、良好的水泥或沥青路面上用最高档行驶，可以达到的最高行驶速度，称为汽车的最高车速。 汽车的经济车速 汽车行驶中消耗燃料最节省的速度。 技术速度 指营运车辆在运行时间内，平均每小时运行的里程数(千米小时)。实际上，技术速度就是营运车辆的平均行驶速度。,一条路的设可变，注意三点,标准 高速公路不宜小于15Km ； 一、二级公路不宜小于10Km。 不同设计车速的设计路段间必须设置过渡段,位置,标志,长度与过渡,第四节 公路勘测设计的依据、阶段和任务 1.设计依据,交通量（traffic volume） 单位时间内通过道路某一断面处来往的车辆数，又叫交通流量。 1) 年平均昼夜交通量N，即一年365天交通量观测结果的平均值，作为决定路线等级及拟定道路修建次序的主要依据。 2) 最大日交通量N1， 即一年365天中交通量中的最大值，用以研究公路交通的不均衡情况。 3) 最大高峰小时交通量N2，即以一小时为单位所观测结果中最大的交通量，用以确定道路几何现行标准的参考。 4) 日平均小时交通量N3。从上午五时到晚上九时这16小时中的平均交通量。,第四节 公路勘测设计的依据、阶段和任务 1.设计依据,公路建设包括四个环节： 1.公路规划,2.公路勘测设计,4.公路养护,3.公路施工,第四节 公路勘测设计的依据、阶段和任务 2.设计阶段,（1）公路工程可行性研究 公路工程可行性研究：目的是对某项工程建设的必要性、技术可行性、经济合理性、实施可能性等方面进行综合研究，推荐最佳方案，进行投资估算并作出经济评价，为建设项目的决策和审批提供科学的依据。 预可研： （预可行性研究）,第四节 公路勘测设计的依据、阶段和任务 2.设计阶段,（2）设计任务书,1）建设依据和意义； 2）路线的建设规模和修建性质； 3）路线基本走向和主要控制点； 4）公路工程技术标准和主要技术指标调； 5）按几阶段设计，各阶段的完成时间； 6）建设期限和投资估算，分期修建应提出每期的 建设规模和投资估算； 7）施工力量的原则安排； 8）附路线示意图,第四节 公路勘测设计的依据、阶段和任务 2.设计阶段,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