第三章-道路勘测设计优质PPT.ppt
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纵断面断面设计方法、步方法、步骤及及设计成果。
成果。
南昌航空大学土木建筑学院第一节第一节概概述述路路线纵断面定断面定义沿中沿中线竖直剖切再行展开的断面。
它是一条有直剖切再行展开的断面。
它是一条有起伏的空起伏的空间线。
南昌航空大学土木建筑学院南昌航空大学土木建筑学院纵断面断面图上有两条主要的上有两条主要的线:
一条是地面一条是地面线,它是根据中,它是根据中线上各上各桩点的高程点的高程而点而点绘出的一条不出的一条不规则折折线,反映沿着,反映沿着中中线地地面的起伏面的起伏变化化情况。
情况。
一条是一条是设计线,它是一条具有,它是一条具有规则形状的几何形状的几何线,反映了,反映了道路路道路路线的起伏的起伏变化情况。
化情况。
纵断面断面设计线由直由直线和和竖曲曲线组成。
成。
直直线(即均匀坡度即均匀坡度线)有上坡和下坡,用有上坡和下坡,用坡度和坡度和水平水平长度度表示。
直表示。
直线的坡度和的坡度和长度影响着汽度影响着汽车的行的行驶速度和运速度和运输费用以及行用以及行车的安全,相关的安全,相关临界界值的确定和必要的限制,是以通行的汽的确定和必要的限制,是以通行的汽车类型及行型及行驶性能来决定的。
性能来决定的。
竖曲曲线是在是在线路路纵断面上,以断面上,以变坡点坡点为交点,交点,连接两相接两相邻坡段的曲坡段的曲线。
竖曲曲线有凸形和凹形有凸形和凹形两种。
两种。
南昌航空大学土木建筑学院纵断面设计线纵断面设计线直坡段直坡段坡度两变坡高差坡度两变坡高差/平距平距上坡为正上坡为正下坡为负下坡为负平坡为平坡为0坡长:
水平距离坡长:
水平距离竖曲线段竖曲线段凸型竖曲线凸型竖曲线凹型竖曲线凹型竖曲线半径半径R长度长度L(水平距离)水平距离)竖距竖距h切线长切线长T南昌航空大学土木建筑学院路基路基设计标高高定定义:
路路线纵断面断面图上的上的设计标高是路基高是路基设计标高。
高。
规范范对路基路基设计标高的高的规定:
定:
新建公路的路基新建公路的路基设计标高:
高速公路和一高:
高速公路和一级公路公路采用中央分隔采用中央分隔带的外的外侧边缘标高;
高;
二、三、四二、三、四级公路采用路基公路采用路基边缘标高,在高,在设置超高、加置超高、加宽地地段段为设超高、加超高、加宽前前该处边缘标高。
改建公路的路基改建公路的路基设计标高:
一般按新建公路的高:
一般按新建公路的规定定办理,也可理,也可视具体情况而采用行具体情况而采用行车道中道中线处的的标高。
南昌航空大学土木建筑学院第二节第二节汽车的动力特性与纵坡汽车的动力特性与纵坡一、汽一、汽车的的动力因素和最大力因素和最大纵坡坡汽汽车在道路上行在道路上行驶时,必,必须有足有足够的的驱动力力来克来克服各种形式的阻力,服各种形式的阻力,该驱动力来源于汽力来源于汽车的内的内燃燃发动机。
机。
(一)汽
(一)汽车的的驱动力力发动机机轴扭矩扭矩M驱动轮扭矩扭矩Mk南昌航空大学土木建筑学院汽车的驱动力汽车的驱动力南昌航空大学土木建筑学院(二二)汽车的行驶阻力汽车的行驶阻力空气阻力空气阻力汽车在行驶中,由于迎面空气质点的压力,车后的真汽车在行驶中,由于迎面空气质点的压力,车后的真空吸力以及空气质点与车身表面的摩擦力,会阻碍汽空吸力以及空气质点与车身表面的摩擦力,会阻碍汽车前进,这些力总称为空气阻力。
车前进,这些力总称为空气阻力。
由空气动力学的研究和试验可知,汽车在空气介质中由空气动力学的研究和试验可知,汽车在空气介质中运动时所产生的空气阻力可以用下式计算:
运动时所产生的空气阻力可以用下式计算:
南昌航空大学土木建筑学院道路阻力道路阻力RR(N):
由由弹性性轮胎胎变形和道路路面形和道路路面类型,以及道路型,以及道路纵坡度而坡度而产生的阻力,主要包括生的阻力,主要包括滚动阻力和坡度阻力和坡度阻力。
阻力。
RR=G(f+i)f:
滚动阻力系数,它与路面阻力系数,它与路面类型、型、轮胎胎结构和行构和行驶速速度等有关,一般度等有关,一般应由由试验确定,在一定确定,在一定类型的型的轮胎胎和一定和一定车速范速范围内,可内,可视为只和路面状况有关的常只和路面状况有关的常数。
数。
i:
道路道路纵坡度,上坡坡度,上坡为正;
下坡正;
下坡为负。
南昌航空大学土木建筑学院惯性阻力性阻力RI(N):
汽汽车的的质量可分解量可分解为平移平移质量和旋量和旋转质量(如量(如飞轮、齿轮、传动轴和和车轮等)两部分。
等)两部分。
汽汽车变速行速行驶时,需要克服其,需要克服其质量量变速运速运动时产生的生的惯性力和性力和惯性力矩称性力矩称为惯性阻力,用性阻力,用RI表示表示RI=(G/g)a:
惯性力系数主要与性力系数主要与飞轮的的转动惯量、量、车轮的的转动惯量以及量以及传动系的系的传动比有关。
比有关。
汽汽车的的总行行驶阻力阻力R:
南昌航空大学土木建筑学院(三)汽车行驶条件(三)汽车行驶条件汽车在道路上行驶时,必须有足够的驱动力来克服各种汽车在道路上行驶时,必须有足够的驱动力来克服各种行驶阻力。
当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时行驶阻力。
当驱动力与各种行驶阻力之代数和相等的时侯,称为驱动平衡。
驱动平衡方程式(也称汽车的运动侯,称为驱动平衡。
驱动平衡方程式(也称汽车的运动方程式)为:
方程式)为:
T=R=Rw+RR+RI驱动力驱动力T为节流阀全开的情况。
如果节流阀部分开启时,为节流阀全开的情况。
如果节流阀部分开启时,要对驱动力要对驱动力T进行修正。
修正系数用进行修正。
修正系数用U表示,称之为表示,称之为负负荷率荷率,一般负荷率,一般负荷率U=8090%。
南昌航空大学土木建筑学院必要条件必要条件驱动力大于或等于各种行力大于或等于各种行驶阻力(阻力(驱动条件),条件),即:
即:
TR充分条件充分条件驱动力小于或等于力小于或等于轮胎于路面之胎于路面之间的附着力,的附着力,即:
TGk南昌航空大学土木建筑学院(四)汽(四)汽车的的动因数因数动力因数力因数D:
表征某表征某类型汽型汽车在海平面高程上,在海平面高程上,满载情况下,情况下,每每单位位车重克服道路阻力和重克服道路阻力和惯性阻力的性能。
性阻力的性能。
南昌航空大学土木建筑学院(五)汽车的行驶状态(五)汽车的行驶状态式中:
式中:
道路阻力系数,道路阻力系数,汽车的行驶状态有以下三种情况:
汽车的行驶状态有以下三种情况:
加速行驶加速行驶等速行驶等速行驶减速行驶减速行驶南昌航空大学土木建筑学院(六)理想最大纵坡和不限长度的最大纵坡(六)理想最大纵坡和不限长度的最大纵坡理想最大纵坡是指设计车型在油门全开的情况下,理想最大纵坡是指设计车型在油门全开的情况下,持续以理想速度持续以理想速度VV11等速行驶所能克服的坡度。
等速行驶所能克服的坡度。
理想速度理想速度V1取值,对小客车为设计速度,对载重汽车取值,对小客车为设计速度,对载重汽车为最大行驶速度。
为最大行驶速度。
南昌航空大学土木建筑学院(七)最大纵坡(七)最大纵坡最大纵坡最大纵坡在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值,是道路在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值,是道路纵断面设计的重要控制指标。
在地形起伏较大地区,直纵断面设计的重要控制指标。
在地形起伏较大地区,直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。
接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。
各级公路最大纵坡各级公路最大纵坡城市道路最大纵坡约相当于公路按设计速度计的最城市道路最大纵坡约相当于公路按设计速度计的最大纵坡减大纵坡减1%。
设计速度(设计速度(km/h)1201008060403020最大纵坡(最大纵坡(%)3456789南昌航空大学土木建筑学院规范规范对最大纵坡的规定:
对最大纵坡的规定:
高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时,经技术、高速公路受地形条件或其它特殊情况限制时,经技术、经济论证,最大纵坡可增加经济论证,最大纵坡可增加1%。
位于海拔位于海拔2000m以上或严寒冰冻地区,四级公路山岭、以上或严寒冰冻地区,四级公路山岭、重丘区的最大纵坡不应大于重丘区的最大纵坡不应大于8%。
设计速度小于或等于设计速度小于或等于80km/h,位于海拔,位于海拔3000m以上的高以上的高原地区,各级公路的最大纵坡值应按规定予以折减。
折原地区,各级公路的最大纵坡值应按规定予以折减。
折减后若小于减后若小于4%,则仍采用,则仍采用4%。
高原纵坡折减值高原纵坡折减值海拔高度(海拔高度(m)30004000400050005000折减值(折减值(%)123南昌航空大学土木建筑学院二、汽二、汽车的加减速行程和坡的加减速行程和坡长限制限制坡坡长:
纵断面上相断面上相邻两两变坡点坡点间的的长度。
度。
最大坡最大坡长限制是指控制汽限制是指控制汽车在坡道上行在坡道上行驶,当,当车速下降到最低容速下降到最低容许速度速度时所行所行驶的距离。
坡的距离。
坡长限限制,主要是制,主要是对较陡陡纵坡的最大坡的最大长度和一般度和一般纵坡的坡的最小最小长度。
最大坡最大坡长限制限制汽汽车在陡坡上将减速行在陡坡上将减速行驶,初速度,初速度为v1,终速度速度不得低于不得低于v2,陡坡陡坡长度度应适适应减速减速过程。
程。
在在缓坡上汽坡上汽车加速行加速行驶,初速度,初速度为v1,终速度速度为v2。
缓坡的坡的长度度应适适应加速加速过程的需要。
程的需要。
南昌航空大学土木建筑学院设计速度设计速度(km/h)1201008060403020坡坡度度%39001000110012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200各级公路纵坡长度限制各级公路纵坡长度限制(m)南昌航空大学土木建筑学院设计速设计速度度(km/h)80605040纵坡坡纵坡坡度度(%)55.5666.5766.576.578纵坡长纵坡长度限度限制制(m)600500400400350300350300250300250200城市道路纵坡长度限制城市道路纵坡长度限制(m)纵坡坡度(纵坡坡度(%)车种车种自行车自行车三轮车、板车三轮车、板车2.530015032001003.5150-城市道路纵坡长度限制城市道路纵坡长度限制(m)南昌航空大学土木建筑学院缓和坡段和坡段在在纵断面断面设计中,当陡坡的中,当陡坡的长度达到限制坡度达到限制坡长时,按坡度按坡度设置的置的较小小纵坡路段称坡路段称为缓和坡段。
和坡段。
缓和坡段的作用是恢复汽和坡段的作用是恢复汽车在在较大大纵坡上降低的坡上降低的速度;
减少下坡制速度;
减少下坡制动次数,保次数,保证行行车安全;
确保安全;
确保道路通行道路通行质量。
量。
标准准规定定缓和坡段的和坡段的纵坡坡应不大于不大于3%,其,其长度度应不小于最小坡不小于最小坡长。
南昌航空大学土木建筑学院最小坡长限制最小坡长限制最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9s9s15s15s的行程为宜,的行程为宜,在高速路上,在高速路上,9s9s已满足行车及几何线形布设的要求,在低速路已满足行车及几何线形布设的要求,在低速路上,为满足行车和布线的要求方可取大值上,为满足行车和布线的要求方可取大值。
设计速度(设计速度(km/h)1201008060403020最小坡长最小坡长(m)一般值一般值40035025020016013080最小值最小值35030020015012010060设计速度设计速度(km/h)806050403020最小坡长(最小坡长(m)2901701401108560城市道路最小坡长城市道路最小坡长(m)各级公路最小坡长各级公路最小坡长(m
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- 第三 道路 勘测 设计