《道路勘测设计》学习指导书

道路勘测设计》学习指导书内蒙古工业大学

土木工程学院道路交通系

2009年5月第1章绪论1.1考核内容交通运输的特点极其在国民经济中的地位、我国公路现状及发展规划、公路的分级与技术标准；公路勘测设计的阶段及任务、公路勘测设计的依据。1.2考核要求了解道路运输五种运输方式的特点；我国道路的现状及发展规划；公路分级与技术标准，城市道路分类与技术分级；理解公路工程可行性研究、设计任务书、设计阶段；知道车辆、车速、交通量、通行能力等是道路勘测设计的依据。1.3重点、难点重点：公路的分级与技术标准、公路勘测设计的阶段及任务、公路勘测设计的依据难点：公路勘测设计的阶段及任务、公路勘测设计的依据第2章汽车行驶特性2.1考核内容汽车的驱动力与行驶阻力、汽车的动力特性及加、减速行程；汽车行驶的稳定性、汽车的制动性；汽车的燃油经济性。2.2考核要求了解汽车的驱动力及行驶阻力、汽车的运动方程式；懂得汽车的动力特性及加、减速行程，汽车的爬坡能力；理解汽车行驶纵向、横向、纵横组合向的稳定性；明白汽车的制动性，汽车的燃油经济性。2.3重点、难点重点：汽车的驱动力与行驶阻力；汽车行驶的稳定性。难点：汽车的驱动力与行驶阻力；汽车行驶的稳定性；汽车的动力特性及加、减速行程。［例题］2-1已知某条道路的滚动阻力系数为0.015,如果东风EQ140型载重车装载90%时，挂IV档以30km/h的速度等速行驶，试求(1)H=0,(2)H=1500m海拔高度上所能克服的最大坡度。解：海拔H=0,§=1,装载90%,G'=GX90%,H=1500,§=0.83，装载90%,G'=GX90%,f=1%,Dmax=0.06,1)当H=0时： 订=上&0max=tg(3.2496)=5.67%2)当H=1500时，amax=2.593768 i2=tgamax=tg(2.593768)=4.53%2-2己知入=0.8,f=1%，若东风EQ-140型载重车以80km/h的速度开始在3%的坡道上爬坡，当该坡道长为600m时，求到达坡顶的车速。解：因为V=80km/h，故为V档，入=0.8,f=1%,查图2-8a)得，V1=80km/h,S1=120m,S2=600+120=720，则V2=57km/h［习题］1假定某弯道的最大横向力系数为0.10,则当R=500m,ih=5%时，允许最大车速为多少？当V=80km/h,ih=-2%(反超高)时，平曲线半径至少应为多大？2-2设某条道路规定的最大纵坡为5%,当汽车以80km/h的速度在半径为250m、超高横坡度为8%的平曲线上行驶时,求折减后的最大纵坡度。第3章平面设计3.1考核内容路线平面线型概述；直线、圆曲线、缓和曲线、平面线型设计理论；行车视距；路线的平面设计成果。3.2考核要求了解道路平面线形设计的基本要求；掌握平面线形要素之一的直线的运用，直线的最小长度；学会圆曲线的几何元素及圆曲线半径的确定；学会回旋线作为缓和曲线的计算，缓和曲线长度的确定；懂得平面线形设计的一般原则，平面线形要素的组合类型及计算；了解行车视距的种类及计算方法，各级公路对视距的要求；知道路线平面设计应该取得的成果：直线、曲线及转角表、逐桩坐表、路线平设计图等内容。3.3重点、难点重点：直线、圆曲线、缓和曲线、平面线型设计、行车视距。难点：缓和曲线、平面线型组合设计、行车视距。［例题］3-1平原区某公路有两个交点间距为407.54m,JD1=K7+231.38,偏角a1=12°24’20〃（左偏），半径R1=1200m；JD2为右偏，a2=15°32’50〃，R2=1000m,试按S型曲线计算LS1、LS2长度，并计算两曲线主点里程桩号。解：令两曲线的切线长相当，则取T1"407.54/2=203.77m按1：1：1计算LS1：LS1=aR/2=12.2420XPI/180X1200/2=129.91取LS1=130m则经计算得，T1=195.48m203.77-195.48=8.29，即T1计算值偏短。因切线长度与缓和曲线长度的增减有近似1/2的关系，则另LS1=130+2X8.29=146.58,取LS1=140m。则，T1=200.486mT2=407.54-T1=407.54-200.49=207.05按1：1：1计算LS2：LS2=aR/2=15.3250XPI/180X1000/2=135.68按Ls=135.68计算切线长T2得，T2=204.45m207.05-204.45=2.60取LS2=135.68+2X2.60=140.88则经计算得，T2=207.055m207.05-207.055=-0.005取LS2=140.88-2X0.005=140.87则经计算得，T2=207.05mJD1曲线要素及主点里程桩号计算JD1=K7+231.38T1=200.49 L1=399.82E1=7.75J1=1.15ZH1=K7+030.89 HY1=K7+170.89 QZ1=K7+230.80YH1=K7+290.71 HZ1=K7+430.71JD2=JD1+407.54-J1=K7+231.38+407.54-1.15=K7+637.77JD2曲线要素及主点里程桩号计算JD2=K7+637.77T2=207.05L2=412.22E2=10.11J2=1.88ZH2=K7+430.72 HY2=K7+571.59 QZ2=K7+636.83YH2=K7+702.07 HZ2=K7+842.943-2已知平原区某二级公路有一弯道，偏角a右=15°28’30〃，半径R=600m，JD1=K2+536.48。起点桩号QD=K0+800。起点坐标为X0=5205234，Y0=22401430，起始磁方位角为53°30’，计算磁偏角&0=9°40’。要求计算K2+450，K2+550桩号的坐标。解：1.计算方位角Q0、Q1：Q0=30-60=53°30’-9°40’=43°50’=43.8333°JD1计算方位角Q1=Q0+a1=43.8333°+15°28’30〃=59.3083°2．计算JD1坐标：LJD1=2536.48-800=1736.48X1=X0+LJD1COSQ0=5205234+1736.48Xcos43.8333°=5206486.623Y1=Y0+LJD1sinQ0=22401430+1736.48Xsin43.8333°=22402632.6213．计算中桩坐标：K2+525: x=104.922,y=4.428因为QZ=K2+535.94,故计算点位于曲线上半支，Qq=Qn-an+180-A=Q1-a1+180-A=59.3083-15.475+180-20.8225=203.0108°xq=X1+lqCosQq=5206486.623+12.457Cos203.0108°=5206475.157yq=Y1+lqsinQq=22402632.621+12.457sin203.0108°=22402627.752K2+600: x=51.963,y=0.556因为QZ=K2+535.94,故计算点位于曲线下上半支，Qq=Qn+A=Q1+A=59.3083+0.4931=59.8014°xq=X1+lqCosQq=5206486.623+64.604Cos59.8014°=5206519.118yq=Y1+lqsinQq=22402632.621+64.604sin59.8014°=22402688.457［习题］3-1平原区某公路有两个交点间距为371.82m,JD1=K15+385.63,偏角a1=20°19’52〃(右偏)，半径R1=700m,JD2为右偏，a2=17°05’32〃，R2=850m,试按S型曲线计算LS1、LS2长度，并计算两曲线主点里程桩号。3-2某山岭区二级公路，已知JD1、JD2、JD3的坐标分别为(40961.914，91066.103)、(40433.528,91250.097)、(40547.416,91810.392),并设JD2的R=150m,Ls=40m,求JD2的曲线元素及主点里程。3-3计算上题所给平曲线的ZH、HY、QZ、YH和HZ五个主点的坐标。4用计算机语言编制基本型曲线元素,主点里程和中桩坐标的通用程序。5绘制"S"型曲线的曲率变化图。第4章纵断面设计考核内容纵坡及坡长设计、竖曲线；爬坡车道、合成坡度；视觉分析及道路平、纵面线形组合设计纵断面设计方法及纵断面图。考核要求理解什么是路线纵断面；学会道路纵坡的设计；掌握竖曲线半径的选择和竖曲线要素的计算掌握逐桩里程的设计标高和填挖高度的计算；了解爬坡车道的设计,合成坡度的计算；了解道路平、纵线形组合设计原则；掌握纵断面设计方法及纵断面图；了解城市道路纵断面设计要求及锯齿形街沟设计。重点、难点重点：纵坡及坡长设计；竖曲线；合成坡度；道路平、纵面线形组合设计难点：竖曲线设计步骤；道路平、纵面线形组合设计。［例题］1某转坡点的标高为50米,其相邻坡段的纵坡分别为--3%和5%,根据实际情况,若转坡点的设计标高不得低于52.米,则竖曲线半径最小应为多少?解：根据题意：E>=52-50=2.0米由E=T2/（2R）=Rw2/&有：R=2500m4-2某条道路变坡点桩号为K25+460.00，高程为780.72米，订=0.8%,i2=5%,竖曲线半径5000m。（1）判断凸凹性；（2）计算竖曲线要素；（3）计算竖曲线起点、K25+460.00、K25+500.00、终点的设计标高解：W=i2-i1=0.05-0.008=0.042凹型曲线L=R*W=210,T=L/2=105,E=T2/2*R=1052/2*5000=1.1025竖曲线起点桩号=K25+460-105=K25+355.00竖曲线起点高程=780.72-105*0.8%=779.88竖曲线终点桩号=K25+460+105=K25+565.00竖曲线终点高程=780.72+105*5%=785.97K25+460处：设计标高=780.72+1.1025=781.823K25+500.00处横距X=K25+565-K25+500=65竖距H=X2/2*R=652/2*5000=0.4225切线高程=785.97-5%*65=782.72设计高程=782.72+0.4225=783.143［习题］1陡坡路段，坡长过长对行车有哪些危害？2平纵组合应遵循的原则是什么？3某平原微丘区二级公路，有一平曲线半径为250m，超高横坡取8%,该路段纵坡度为4.8%，请检查合成坡度是否设计不合理。若不满足要求，该弯道上允许最大纵坡度为多少？4在陡坡路段，坡长过长，对行车有那些危害？4-5设在桩号K4+800处为一纵坡转折点，其设计标高H=100m,在桩号前的纵坡为3%升坡,在转折点以后为2%的降坡；现欲插入一个半径为4000m的凸形竖曲线，试求该竖曲线的长度、切线长度、外距、竖曲线起始点桩号及每隔20m整桩处竖曲线各点的标高。6某公路与铁路平交，其设计车速为助60km/h,要求交叉点的两端至少各有20m长较平坦的路段。已知其中一端由交叉点A到竖曲线转折点O的距离为30m（见图）。试问该竖曲线的半径最大为多少?验算选用值是否满足最小竖曲线半径的要求?第5章横断面设计考核内容横断面的组成；行车道宽度、路肩、分车带、路侧带与路缘石；路拱及超高、视距的保证；横断面设计方法；路基土石方的计算与调配。考核要求了解道路横断面的组成、城市道路横断面的组成；明白行车道宽度的确定；理解路肩、分车带、路侧带与路缘石的作用和设置方法；弄清曲线超高及路基加宽渐变原理（超高旋转方式选择及加宽方式选取）；掌握逐桩断面点的超高和加宽计算；分析判断弯道内侧视距的保证；了解道路建筑限界与道路用地范围；掌握横断面设计方法，路基土石方数量计算及调配。5.3重点、难点重点：路拱及超高设计原理；视距的保证；横断面设计方法；路基设计表的填写；路基土石方的计算与调配。难点：断面超高与加宽的计算；路基土石方的计算与调配。［例题］5-1某平原区一级公路，设计车速为100km/h，路基宽19m.即：2X3.75m（行车道）+2X3.75m（行车道）+2X0.25m（路缘带）+2.0m（中央分隔带）+2X0.75m（路肩）。曲线半径为700m，缓和曲线长为100m,圆曲线长为156.33m,ZH点桩号为K8+450.54,试求主点桩和加桩（每30m加-个桩）的超高值。序号 桩号右超高值中间左超高值1ZH：K8+450.54-0.1780-0.1782K8+480.540.0310-0.173K8+510.540.2380-0.2394K8+540.540.4420-0.4435HY：K8+550.540.510-0.516K8+570.540.510-0.517K8+600.540.510-0.518QZ：K8+628.710.510-0.519K8+660.540.510-0.5110K8+690.540.510-0.5111YH：K8+706.870.510-0.5112K8+720.540.4170-0.41813K8+750.540.2130-0.21414K8+780.540.0090-0.1715HZ：K8+806.87-0.1780-0.178

5-2某城市环线为主干线二级，设计车速为60km/h，路基宽23m，平均曲线半径为240m,缓和曲线长度为120m，圆曲线长度为130.56m,ZH点桩号为K29+736.40，试求主点桩和加桩（每20m加-个桩）的加宽值。R=240m,采用三类加宽。（按直线比例变化）序号 桩号加宽值1ZH：K29+736.4002K29+756.400.133K29+776.400.274K29+796.400.405K29+816.540.536K29+836.400.677HY：K29+856.400.808K29+896.400.809QZ：K29+921.680.8010K29+956.400.8011YH：K29+966.960.8012K29+996.400.7413K30+016.400.6014K30+036.400.4715K30+056.400.3416K30+076.400.2017K30+096.400.0618HZ：K30+106.400［习题］1试计算三车道高速公路一个2000m半径的平曲线的超高缓和段长度。要求分别按绕分隔带边缘及各自车道中心旋转方式计算（一般气候条件）。5-2已知某二级公路（山岭区、积雪寒冷地区）有一弯道，半径R=200m,Ls=60m,偏角a右=35°15’24〃，JD=K12+452.68，路拱横坡为2%,试计算超高缓和段起点、超高横坡0%、2%、3%、缓和段终点等特征点的里程桩号及曲线加宽值（按高次抛物线过渡），并绘出超高设计图。5-3已知平原区某二级公路有一半径R=1200m的弯道，Ls=180m，偏角a右=17°22'34",JD21=K23+318.56，水泥砼路面，一般地区。试分别按缓和曲线全长及部分缓和曲线长度进行超高过渡，计算超高缓和段起点桩号（上、小半支）并计算下半支缓和曲线段内25m间隔的超高值。4路基的宽度是由哪些部分组成的?这些部分的宽度应考虑哪些因素来加以确定?5在平原区筑路时．为什么一般均做成低路堤?对较高的路堤，为什么两旁可以不设边沟？6机动车车行道的宽度是怎样确定的?应该考虑哪些因素?7试述绿化分隔带的作用。8车行道路供有哪几种型式?路拱各点标高如何计算?5-9城市道路横断面路幅型式的选用应注意哪些问题?10路基土石方调配的基本原则是什么?第6章道路的选线与定线考核内容路线方案选择、平原区选线、山岭区选线、丘陵区选线；纸上定线、纸上定线的操作方法；实地放线、直接定线、航测定线。考核要求了解自然条件对道路路线的影响，道路选线原则；懂得路线方案的选择；掌握平原区路线；线的要点；掌握山陵区选线、各种展线的方法；掌握丘陵区选线的布设方法；了解纸上定线是在大比例尺地形图上确定道路中线的概念；掌握纸上定线操作的方法；学会将纸上定好的线进行实地放线；理解直接定线的全过程。重点、难点重点：平原区选线；山岭区选线；丘陵区选线；纸上定线；纸上定线的操作方法；实地放线。难点：山岭区选线，纸上定线的操作方法。［习题］1什么是城市道路红线?在规划时，城市道路的道路宽度如何确定?2试述道路网规划的编制程序。3如何用数学方法拟定道路支线与干线的连接?4公路勘测设计工作中两阶段测设、一阶段测设指什么?5公路路线方案比较通常采用哪些指标进行?6-6公路选线的要求是什么?7哪些主要的自然因素影响公路路线的选择?地形及地质构造与公路勘测设计的关系如何?6-8公路选线的步骤是什么?6-9平原区公路选线的特点是什么?有哪些控制点?6-10选定沿河（溪）线时，应注意哪些主要问题?6-11什么是山脊线选线的主要关健?6-12对丘陵区公路选线应掌握哪些要点?6-13越岭线选线的要点有哪些?如何选择垭口?6-14定线的基本任务是什么?怎样达到定线的基本要求?6-15公路定线有哪几种方法?它们各自有卿些特点?6-16何为导向线?怎样修正导向线?6-17试述穿线交点法（支距法）的工作步骤。6-18试述纸上定线与实地定线的主要优缺点及适用条件。6-19纸上移线的目的是什么?6-20在平曲线测设时，你能提出几种方案来解决虚交?请写出计算公式（假设该曲线设置缓和曲线）6-21何为回头曲线?为什么要设置回头曲线?测设回头曲线的要求有哪些?6-22断链是怎样形成的?如何处理?第7章道路平面交叉设计7.1考核内容交叉口的车道数和通行能力、车道数和通行能力、视距与圆曲线半径；交叉口的拓宽设计；环行交叉口设计；交叉口的立面设计。7.2考核要求了解交叉口的交通、交叉口的类型、交叉口的行车速度等基本概念；明白交叉口的交通组织设计；理解交叉口的车道数和通行能力；懂得交叉口的视距与圆曲线半径；学会交叉口的拓宽设计；了解环形交叉口设计和交叉口的立面设计。7.3重点、难点重点：交叉口的视距与圆曲线半径；交叉口的拓宽设计；环行交叉口设计；交叉口的立面设计。难点：交叉口的视距与圆曲线半径；交叉口的立面设计。［习题］1图7-1为某四路相交的交叉口，在A、B、C路段均设有中间带（其中A、B方向宽为4.5m,C方向宽为2.0m）,A方向为双向六车道，B、C方向为双向四车道，D为双向双车道，每条车道宽3.5m，人行道宽4.0m。拟渠化解决的问题是：改善C往B的右转行驶条件；压缩交叉面积；明确各向通过交叉口的路径；解决行人过街问题，试拟定渠化方案。2图7-2为正交的十字形交叉口，相交道路计算行车速度为60km/h，双向六车道，每年车道宽4.0m,人行道宽4.0m,进口道右侧车道供直右方向行驶，转角曲线半径为15.0m。从视距的要求考虑，试问位于转角人行道外边缘的建筑物A是否应拆除？3某五路相交的道口，拟修建环形交叉，各道口的相交角度如图7-3。已知路段计算行车速度为50km/h,车行道宽均为14m。若环道宽度为15m，内侧车道宽为6m,试确定中心岛半径（取m=0.15,ih=2%,不考虑非机动车）。4参照图7-4，当主要道路与次要道路相交时，主要道路在交叉口的横坡保持不变，应将路脊线的交叉点由A点位移到A'点，若主要道路与次要道路正交，次要道路车行道宽为20m,转角曲线半径为10m,试绘制位移后的四种标高计算线网。5某城市正交十字形交叉口，AB街宽25m（双向四车道，两侧各有5.5m非机动车道），路段计算车速为40km/h,CD街宽10m，路中心划分道线，两侧机非混行，路段计算车速为

30km/h。设计纵坡心