纬地道路实验教案 2016

目 录第一部分 道路勘测设计实验须知-1 一 道路勘测设计实验的主要目的-1二 道路勘测设计实验的设计资料-2 三 道路勘测设计实验的基本要求-2第二部分 道路勘测设计实验项目-3 实验一 道路平面线形设计-3 实验二 道路纵断面设计-6 实验三 道路横断面设计-9 实验四 表格输出-11附录 成果文件的提交-13第一部分 道路勘测设计实验须知 道路勘测设计课程是土木工程专业的一门主干专业课，其实验则是课堂教学期间随堂安排的实践性教学环节。主要研究公路路线的平、纵、横线形和断面设计，以及城市道路的平面交叉口设计。通过本课程的学习，主要掌握公路、城市道路的勘测设计的基本原理和实用方法，加强学生对道路勘测设计基本要领的掌握，为后续课程的学习和将来工作的需要打好基础。本书列出的道路勘测设计实验项目是按照道路勘测设计学习的先后顺序安排的，实验项目由教师在每次布置实验课的任务时通知，使学生有可能预习，明确实验目的、内容和软件的应用。 道路勘测设计实验课共8学时，四个实验，每个实验的学时数为2学时，实验小组人数一般为1人，以保证试验时每人都可以在相对应的机器上进行软件的操作。每项实验都要遵循相应的公路工程技术标准（以下简称标准）、和公路勘测设计规范（以下简称规范），实验结束后上交实验报告。实验成绩占道路勘测设计考试课总成绩的20%。一、 道路勘测设计实验的主要目的开设道路勘测设计实验课程是为了使学生了解公路及城市道路勘测设计的依据、程序、设计文件的组成和内容，掌握标准、规范中线形设计有关标准及其制定依据，掌握公路勘测设计的基本原理和方法，了解道路网型式及规划方法，掌握道路交叉口平面、竖向设计的方法和内容。学生通过该课程设计，达到以下教学目的：1、掌握道路平面线形设计的一般过程及设计内容。2、掌握路线平面线型的纸上定线方法及线型计算方法。3、掌握路线纵断面设计及计算方法。4、掌握路线土石方数量计算与调配方法。5、掌握城市道路横断面及平面交叉口竖向设计方法与步骤。6、提高综合运用所学知识分析、解决问题的能力。7、掌握道路平面、纵断面及横断面的绘图方法。二、 道路勘测设计实验的设计资料1、 设计任务书2、 平面设计图 比例 15000 等高距 10m3、 主要控制点控制点名称平面位置设计高程（m）XY起点终点中间控制点4、 自然条件：（包括地形地貌、地质条件等）。5、 路基施工条件：沿线两侧均可取土、弃土。6、 设计依据：公路工程技术标准及公路路线设计规范。三、 道路勘测设计实验的基本要求1、在实验之前，必须阅读道路勘测设计的有关内容及本指导书的相应的实验项目，以明确目的，了解软件基本操作。2、计算结果要正确，设计方案应满足相应的技术规范或标准。3、学生在借阅、使用过程中要爱护公路工程技术标准、公路勘测设计规范等参考用书，不得恶意涂抹或撕毁。4、按时提交相应的设计说明书及设计图纸，设计图纸应整洁、规范。5、实验应在规定的时间和地点进行，不得无故缺席或迟到早退，不得擅自离开。6、服从教师指导，严格按照本书的要求认真、按时、独立地完成实验任务。每项实验都应取得合格的成果，提交书写工整、规范的实验报告或实验记录，经指导教师审阅同意后，才可结束工作。7、实验过程中，要遵守机房纪律，爱护电脑、实验用软件，禁止在实验过程中玩游戏、浏览网页。第二部分 道路勘测设计实验项目实验一 道路平面线形设计一、 目的与要求道路的平面线形设计就是对道路线形的元素直线、圆曲线和缓和曲线进行合理的设计和配置。实践证明，道路平面线形设计是否合理直接影响着道路的通行能力、车辆的行驶时间、运营费用和道路交通安全等。平面设计应满足以下几点要求：平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调；要满足行驶力学、视觉和心理多方面的要求；保持平面线形的均衡与连贯，应避免急转弯或急刹车；平曲线要满足曲线最小长度的要求；曲线间的直线段长度要满足规范要求的最小长度的要求（同向曲线的最短直线段长度不小于6V，反向曲线间最小直线段长度不小于2V）。学生要掌握道路平面线形的设计及计算的方法，绘制道路平面线形图，能够独立的进行道路项目的平面设计。二、 主要内容（1）踏勘选线选线就是在地形图或地面上选定路线的方向，并确定空间位置的过程；通常情况下，会选择2-3条路线，进行经济效益、社会效益上的比选。（2）路线方案的选择根据指定的路线总方向（路线的起终点和中间主要控制点）和设计公路的性质、任务及其在公路网中的作用，考虑了社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。（3）纸上定线遵循定线的要求，确定路线的导向后，对路线进行平面线形和纵断面的设计，在试定出一段距离后，进行全面的检查、分析，看路线是否合理，不合理则进行修改，直至满意为止，确定路线。（4）平面线形具体设计确定路线起终点及每个交点的位置，并确定每个交点的偏角及交点之间的距离；附图1-1 平面线形导向线参考图在转角处插入圆曲线和缓和曲线；设定圆曲线半径的大小；复核圆曲线半径是否满足标准、规范中关于不设缓和曲线半径、一般最小半径、极限最小半径等要求，以便采取相应的缓和曲线设置方式；表1-1 各级公路圆曲线最小半径设计速度（km/h）1201008060403020极限最小半径（m）650400250125603015一般最小半径（m）10007004002001006530不设超高最小半径（m）路拱2%5500400025001500600350150路拱2%7500525033501900800450200设定缓和曲线长度，计算平曲线要素，并推导桩号；复核圆曲线和缓和曲线的曲线长度是否满足标准、规范中对于圆曲线和缓和曲线最小长度的限制；表1-2 各级公路缓和曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020缓和曲线最小长度一般值13012010080504025最小值100857060403020表1-3 各级公路平曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020一般值（m）1000850700500350250200最小值（m）200170140100705040复核曲线间直线段长度是否满足标准、规范中对于直线段最大长度及最小长度的要求；绘制平面设计分图及直线、曲线与转角一览表。三、 软件应用1、 打开AutoCAD，在纬地道路工具栏上点击“项目”，“新建项目”，输入新建项目名称及存放路径，生成一个.prj文件，在项目管理器中可以查询到（若AutoCAD主界面上未显示纬地道路工具栏，在命令窗口中输入”hmenu”将其调出）。2、 点击“设计”，“主线平面设计”，“拾取”起始点，并连续“插入”交点。3、 单击右键，选择交点，点击“拖动”，在CAD图面上点击相应的交点并拖动它，可以得一个与之对应的曲线，在随后出现的平面线形对话框上设置圆曲线的半径及前后缓和曲线的长度，通常情况下，将圆曲线半径取整，而前后缓和曲线的长度可以设置为相同的长度，也可以设置为不同的长度。（P.S.若圆曲线不够圆滑，可以采用CAD命令中的“regen”命令，使之重新生成圆滑曲线。）4、 点击“设计”，“主线平面设计”，“存盘”进行保存。这时自动生成一个交点文件存在于项目管理器之中。5、 点击“表格”，“输出直曲转表”，选择高等级公路（坐标简单型），Excel格式，“计算输出”可得到一个“直线、曲线及转角表”，保存。6、 点击“设计”，“主线平面设计”，点“计算绘图”生成图面，再点击“绘图”，“平面自动分图”，选择输出页码及桩号范围、插入元素表、插入指北针“开始出图”，系统自动分幅出图。7、 点击“项目”，运行“设计向导”，完成后可以看到生成了4个文件：超高设置文件、路幅宽度文件、设置参数控制文件以及桩号序列文件，可以通过项目管理器来查看。四、 提交文件1、 道路平面线形图2、 道路平面线形分图3、 直线、曲线及转角表4、 逐桩坐标表实验二 道路的纵断面设计一、 目的与要求纵断面设计的主要内容是根据道路的等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏平缓，坡长和竖曲线长短适当，平面和纵面组合设计协调，以及填挖经济、平衡。通过实验，让学生能够熟练操作道路纵断面实际地面线高程的绘制，以及纵断面拉坡、竖曲线的设置等纵断面的设计及计算方法。二、 主要内容（1）在平面设计的基础上，根据平面设计的中桩里程和中桩处的地面标高，按比例绘制纵断面地面线。（2）确定和标注标高控制点，控制点就是指影响纵坡设计的标高控制点，如路线的起、终点，越岭垭口，重要桥涵等。（3）在已标出控制点标高的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，试定出若干直线坡。（4）对这若干个选择的坡度方案进行排水、工程量等方面的比较，定出比较优的方案，并对照规范和标准检查最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足要求，以及平、纵组合是否适当，若有问题，应进行调整（调整的方法是对初定的坡度平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值）。表2-1 各级公路最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大坡度（%）3456789表2-2 各级公路最小坡长（m）设计速度（km/h）1201008060403020最小坡长一般值40035025020016013080最小值30025020015012010060表2-3 各级公路纵坡长度限制设计速度（km/h）1201008060403020纵坡坡度（%）39001000110012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200（5）核对无误后，逐段把直线坡的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来，并进行竖曲线设计及计算竖曲线要素，并核对竖曲线半径及长度是否满足规范和标准的要求。表2-4 公路竖曲线最小半径和最小长度设计速度（km/h）1201008060403020凸形竖曲线半径（m）极限值11000650030001400450250100一般值170001000045002000700400200凹形竖曲线半径（m）极限值4000300020001000450250100一般值6000450030001500700400200竖曲线最小长度（m）100857050352520（6）输出纵坡竖曲线要素表。（7）绘制完成纵断面设计图。注意：设置竖曲线时，要注意平曲线与竖曲线的组合竖曲线组合不当组合得当圆曲线直线直线（不设回旋线时为虚线）回旋线回旋线直线三、 软件应用1 纵断面数据的输入 在进行纵断面设计之前，有两个要求一定要满足，那就是平面线形设计的完成和纵断面地面线文件的输入：点击“数据”，选择“纵断数据输入”，按照提示输入地面线文件并存盘，生成的文件可以在项目管理器中进行查看。表2-5 纵断面地面线参考文件地面桩号地面高程地面桩号地面高程BP45.91120057.83220052.15140053.35240048.436160055.92960051.77180062.85780061.58200059.523100063.27EP61.3342 竖曲线设计1） 点击“设计”，“纵断面设计”，在出现的窗口点击“计算显示”，则生成一个地面线实际高程的CAD文件。2） 点击“设计”，“纵断面设计”，“选点”选择BP点并修改桩号为0，点击“插入”进行拉坡，并连续进行整条线路的拉坡。3） 点击“设计”，“纵断面设计”，选择交点，进行“实时修改”，在CAD命令栏输入“r”，按半径修改辅设竖曲线，将半径取整，“计算显示”存盘。3输出结果1）点击“表格”，“输出竖曲线表”，选择Excel方式，输入起止页码。2）点击“设计”，“纵断面绘图”，“搜索全线”，修改为路线的起终点桩号并进行“批量绘图”，输入起始页码、总页码以及选择的绘图基点。四、 提交文件1、 纵坡、竖曲线表2、 纵断面地面线文件3、 纵断面设计图分图实验三 道路的横断面设计一、 目的与要求公路横断面的组成除包括与行车有关的路幅外，还包括与路基工程、排水工程、环保工程有关的各种设施。施工图设计阶段的横断面设计是在平面线形和纵断面设计的基础上考虑横断面的形式和尺寸，绘制横断面设计图，作为计算土石方数量和日后施工的依据。横断面设计，必须结合地形、地质、水文等条件，本着节约用地的原则，选用合理的断面形式，以满足行车顺适、工程经济、路基稳定且便于施工和养护的要求。通过该实验能够达到让学生掌握道路横断面设计的基本方法和路线土石方数量计算与调配方法的目的。二、 主要内容（1）路基设计计算。包括每个横断面方向上的宽度及设计标高的计算（即路基加宽和超高计算），并将计算结果填入路基计算表（2）确定路基标准横断面图。在标准的横断面中，一般要包括路堤、路堑、半填半挖、护肩路基、挡土墙路基、砌石路基等（3）绘制路基横断面图。绘制横断面地面线图；根据路基设计表中的有关数据，绘制路幅的位置和宽度；参照路基标准横断面图绘制路基边坡线与地面线相交，并在需要设置支挡防护处绘制支挡结构物的断面图；检查弯道路段横断面内侧的视距是否满足要求；根据综合排水设计，绘制路基边沟、排水沟和截水沟等在横断面上的位置。（4）土石方的计算和调配，并进行土石方的复核。横向调运 + 纵向调运 + 借方 = 填方横向调运 + 纵向调运 + 弃方 = 挖方挖方 + 借方 = 填方 + 弃方三、 软件应用1、 与道路的纵断面设计相同，在进行横断面设计之前，我们要保证道路的横断面数据文件的输入，以及道路路基设计的计算的完成。附表3-1 横断面地面线参考文件桩号平距高程平距高程平距高程平距高程平距高程K0+0002.01.53.0-0.51.20.6502.01.251.46-0.461.0200102.051.015-2.521.351.8400201.0153.05-2.451.3600151.010-2.4200800123.041.51305-1.210003-0.462.051.2152.021.7120020-0.531.24061.060140032.051.29-1.31.51.053.01600201.453.062.08-2.1180032.051.660132.46-1.32000153.051.5202.0EP点31.060.541.5201.02、 点击“设计”，“路基设计计算”，搜索全线，给出路线的起止桩号，“计算”，则生成路基中间数据文件存于项目管理器中。3、 点击“设计”，“横断面设计绘图”，“绘图控制”，选择生成土方数据文件以及记录三维数据文件，给出起止桩号以及绘图的比例，“计算绘图”，给出绘图的基点，输入起始页码，这样横断面图就已经自动绘出，并装有图框。4、 点击“表格”，“输出土方计算表”，选择Excel格式，计算输出，给出出表的起止页码。5、 点击“表格”，“输出路基设计表”，选择CAD形式，计算输出，给出起止页码。四、 提交文件1、 路基设计表2、 路基土石方数量计算表3、 路基横断面设计图4、土石方调配文件实验四 设计成果输出目的：输出曲线表、路基设计表、逐桩坐标表、土石方数量表、纵断面图和横断面图，并且按公路工程基本建设项目设计文件编制办法要求装订成册。内容：平曲线计算，逐桩坐标计算，设计高程计算，土石方计算。4.1设计表格输出方式纬地道路辅助设计系统V4.6版的设计表格输出支持三种方式：1）直接输出到当前图形屏幕下，即输出成AutoCAD的实体数据形式，包括“立交曲线表”、“立交主点坐标表”、“路基设计表”等；2）输出成文本文件格式（原DOS环境下支持的格式），用户可以使用CCED以及WPS等字处理软件进行打印输出，包括“直线、曲线与转角表”、“路基设计表”、“土方计算表”、“纵坡竖曲线表”、“逐桩坐标表”等；3）实现设计表格直接输出到Word97/2000/XP或Excel 97 / 2000/XP之上，极大地方便了打印输出；包括“直线、曲线与转角表”、“路基设计表”、“土方计算表”、“纵坡竖曲线表”、“逐桩坐标表”等。4.2 计算输出“直、曲线转角表”菜单：表格输出直曲转角表命令：przqb用户在完成“主线平面设计”后（当前项目存在*.jd文件），可直接输出直、曲线转角表。用户可以根据公路等级及设计需要选择适用的“表格形式”和表格“输出方式”。点按“计算输出”即可完成。4.3 计算输出“逐桩坐标表”菜单：表格输出逐桩坐标表命令：calzzzbb用户在完成路线或立交匝道平面设计后（当前项目中已指定*.pm文件和*.sta文件），可直接输出逐桩坐标表。逐桩坐标表中所要表现的所有桩号可从当前项目的桩号序列“*.sta”文件或地面线数据“*.dmx”文件中直接读出，也可以由用户指定桩号间距（包含曲线要素）。如果没有（*.sta）桩号序列文件，可使用“纬地工具”菜单的“桩号文件”一项（或命令crsta）直接生成。用户可选择输出方式：“Word 97/2000/XP格式”、“Excel 97/2000/XP格式”或“数据文本格式”，点击“输出”按钮，系统可自动搜索Word 或Excel的安装位置，并启动输出逐桩坐标表。4.4 计算输出纵坡与竖曲线表菜单：表格输出竖曲线表命令：calzpb用户在完成“纵断面设计”后（当前项目中已存在*.zdm文件），可直接点按“Excel 97/2000/XP”或“Word 97/2000/XP”按钮，输出该表格。4.5 计算输出路基设计表菜单：表格输出路基设计表命令：ljsjb在用户完成“路基设计计算”后（当前项目存在*.lj文件），可直接输出路基设计表。V4.6版现提供了三种路基表形式：“高等级公路”形式、“低等级公路”形式和高等级公路（带附加板块）形式。用户根据当前项目类型选择适用的表格式。点按“计算输出”按钮后可直接在当前图形屏幕中生成路基设计表（自动分页输出）。如果用户选择“高等级公路”的表格形式时，因为该表格中存在“坡口坡脚至中桩距离”两列，所以请用户注意在项目管理器中添加土方数据文件，以便从中提取坡口坡脚至中桩距离。对话框中的“高等级公路”形式适用一般高等级公路和互通式立交匝道（即超高方式采用绕中心线旋转方式），如果用户所面对的任务为二级或以下等级公路时