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自然因素:
地形,气候,水文,水文地质,地质,土壤,植被
地形影响道路技术标准和指标
气候影响地面水数量,地下水位高度,路基水温状况,及泥泞期,冬季积雪和冰冻期路面使用质量
水文影响排水结构物数量大小水文地质情况决定含水层厚度,位置,地基边坡稳定性
地质构造决定地基和附近岩层稳定性,有无坍塌,碎落崩塌可能,施工难易程度,筑路材料质量
土壤影响地基尺寸形状,路面类型结构确定
植被影响暴雨径流,水土流失程度,路线布设
7、作为道路设计依据的车辆分为哪三类?
❶小客车❷载重汽车❸鞍式列车
8、什么是设计速度,设计速度影响哪些道路设计指标的确定?
设计速度定义:
当气候条件良好,交通密度小,汽车运行只受道路本身条件影时,中等驾驶技术的驾驶员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度
影响指标:
道路曲线半径,超高,视距,也影响车道宽度,中间带宽度,路肩宽度
9、什么是道路通行能力,什么是设计通行能力?
P15
道路通行能力:
某一路段所能承受的最大交通量,也称道路容量,单位(辆/小时)
设计通行能力:
道路交通运行状态保持某一设计服务水平时,单位时间内道路上某一路段可以通过最大车辆数
10、什么是公路网,公路网的主要功能是什么,城市道路网的主要功能是什么?
公路网:
按一定要求或规律连接区域内诸点间公路连线的集合,形成一个有机整体的公路系统
主要功能:
满足区域内外交通需求,承担城市间运输联系;
维持区域内交通的通畅,保证交通运输的快速和高效益;
确保交通安全和提供优质运输服务;
维护生态平衡,防止水土流失,注意环境保护,方便人民生活
第3章平面设计
1、什么是路线,汽车行驶对路线的要求分为哪几个方面?
P23
路线:
道路中线的空间位置
要求:
❶保证汽车在道路上行驶的稳定性
❷尽可能提高汽车速度
❸保证道路上行车连续
❹尽量满足行车舒适
2、*平面线形三要素是什么?
为什么平面设计要引入“缓和曲线”?
P25
三要素:
直线,圆曲线,缓和曲线
引入缓和曲线原因:
❶线形曲率连续❷符合行驶轨迹特性和高速行驶要求❸视觉上显性平顺,诱导驾驶员视线,路线更容易识别
3、*道路平面线形设计的内容是什么?
P28
合理确定各线形要素的几何参数,保持线形的连续性和均衡性,是直线和曲线合理搭配,注意使线形与地形,地物,环境和景观等协调
4、采用直线设计的优缺点分别是什么?
❶两点间直线最短,造价低❷笔直道路给人短捷,直达的良好印象❸汽车行驶受力简单,方向明确,驾驶操作简易❹方便测定方向距离
缺点:
❶地形较大起伏地区,直线线形难以与地形相协调❷过长直线易使驾驶员单调疲倦,目测汽车距离困难,产生急躁情绪,时间感速度感钝化,易引发事故
5、直线最大长度怎么确定?
P29
❶长直线最大长度:
日德:
20V(V设计车速单位KM/H),前苏联8KM,美国3MILE,我国:
城镇附近大于20V可接受,景色单调地点控制在20V以内
❷短直线最大长度:
L≤(A1+A2)/40(M),两圆曲线半径只比不宜过大R1/R2=1-1/3(R1,R2大小圆半径,A1,A2大小圆缓和曲线参数)
6、*在什么情况下要考虑直线的最小长度,关于直线最小长度,规范是如何规定的?
P29,30
❶同向曲线中间直线较短时,易引起反弯错觉,形成断背曲线;
❷反向曲线考虑转弯方向相反,超高和加宽缓和需要,驾驶人员操作方便;
规范中:
❶同向曲线设计速度大于60KM/H时,L≥6V,低速路放宽条件,条件受限时同向曲线改为大半径曲线或C形曲线,卵形曲线,复曲线
❷反向曲线V≥60KM/H时,L≥2V,不满足条件时,直接连接S形曲线
7、运用直线线形有哪些注意事项?
P30,P31
❶平坦地区,宽阔河谷地带;
城镇及近郊道路;
长大桥梁隧道路段;
路线交叉点附近;
双车道公路超车地段用直线
❷考虑地形,地貌,地物,驾驶人员心理感受
❸避免长直线,不得已时变化纵断面,改变路测环境避免疲劳
❹长直线尽头不应布设小半径平曲线,条件限制时进行理论验算
❺将直线视为圆曲线缓和曲线同等线元
❻高速公路对长直线宜有意设置曲线代替,双车道公路维持直线设计
❼不得已采用长直线时,对应纵坡不宜过大,改善两侧风景;
设置标志,增大路面抗滑力确保行车安全
8、圆曲线特点P31
❶任一点曲率半径R=常数,曲率1/R=常数
❷任一点在不断改变方向
❸有利于司机集中精力驾驶,不易疲劳
❹汽车受离心力作用
❺视距条件较差,易发生事故
9、*横向力过大对于行车的不利影响P32
❶危及行车安全
❷增加驾驶操作困难
❸增加燃料消耗和轮胎磨损
❹旅行不舒适
10、*公式(3-7)、(3-10)计算
R=V*V/(127(μ±
ih))(3-7)
R-圆曲线半径V-行车速度μ-横向力系数ih-超高横坡度
R=V*V/(127(φh±
ih))(3-10)
R-圆曲线半径V-行车速度φh-路面与轮胎之间的横向摩阻系数ih-超高横坡度
11、什么是极限最小半径?
P33,不设超高的最小半径原因是什么?
P34
极限最小半径:
各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下,能保证汽车安全行驶的最小半径
原因:
当平曲线半径较大时,离心力的影响就较小,路面摩阻力就可以保证汽车有足够的稳定性,可以不设超高
12、设计圆曲线时,确定圆曲线半径应遵循的原则。
简答,P36
①半径选择与道路等级,设计车速相协调
②半径选择与地形,地物自然条件相协调
③公路线形设计应根据沿线自然情况,尽量较大半径
④长直线或线形较好路段,不能采用极限最小半径
⑤地形条件许可时尽量采用大于一般最小半径
⑥最好采用2%-4%超高的半径或4-8倍极限最小半径的值
⑦曲线半径最大半径值不超过10000M
⑧回头曲线只能在翻越山岭的越岭线,设计速度V≥35KM/H,与其他方案技术经济比较后采用
⑨曲线半径注意前后线形协调,不采用大小半径交替线形
⑩从地形好区段进入较差区段,线形技术指标逐渐过渡,防突变
⑪采用小半径,注意平纵线形组合设计,分析行驶安全性
13、*什么是缓和曲线,缓和曲线的作用有哪些?
P37
缓和曲线:
设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线
作用:
❶曲率连续变化,便于车辆行驶
❷离心加速度逐渐变化,乘客感觉舒适
❸超高横坡度及加宽逐渐变化,行车平稳,满足行车轨迹要求
❹与圆曲线配合,增加线形美观
14、*回旋线基本公式,确定回旋线长度的几个公式(会计算)P42,例题P45.
在直线和圆曲线间设置缓和曲线后使平面线形更好地与汽车行驶轨迹吻合,设置缓和曲线后圆曲线的实际变化是圆曲线向曲线内侧移动了一个内移值p,在Ls一定的情况下,p与圆曲线半径成反比;
而一条行车道宽度比设计车辆更宽,当R大到一定程度时,p值很小,即使直线与圆曲线径向连接,汽车也能顺利完成缓和曲线行驶,此时可忽略缓和曲线。
16、P45页,例题,计算确定缓和曲线长度
17、平面线性设计一般原则,简答P46
❶平面线形应直捷连续,并与地形地物相适应,与周围环境相协调
❷行驶力学上的要求是基本的,视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足
❸保持平面线形均衡与连贯
❹平曲线应有足够长度
18、平面线性要素组合有哪些类型,各自都是怎么组合的?
P48
❶基本型:
直线-回旋线(A1)-圆曲线-回旋线(A2)-直线
❷S型:
反向圆曲线用反向回旋线连接
❸卵型:
直线-缓和曲线(A1)-圆曲线(R1)-缓和曲线(A)-圆曲线(R2)-缓和曲线(A2)-直线
❹凸型:
两段缓和曲线不插入圆曲线径向连接
❺
❻C型:
两同向回旋线在曲率0处径向连接
19、平面设计表格包括什么表,平面设计图包括什么图?
P50
表格包括❶直线❷曲线及转角表❸逐桩坐标表❹导线点一览表❺路线固定表
设计图包括❶路线平面设计图❷路线总体设计图
第4章纵断面设计
1、汽车阻力包括哪几个部分?
P59
❶空气阻力:
汽车周围空气介质阻力❷道路阻力:
路面不平整,上坡行驶阻力❸惯性阻力:
汽车变向行驶克服惯性阻力
2、什么是动力因数,P63什么是动力特性图,动力特性图有什么用处?
P64
动力因数:
表征某型汽车在海平面高程上,满载情况下单位车重所具有的有效牵引力
动力特性图:
根据动力因数计算式计算出某一档位汽车的动力因数,据此作出某一道路条件下的D-V曲线
用处:
❶求出某一行驶条件所能保持的稳定行驶速度v
❷道路条件一定时的最高车速
❸保持一定速度汽车所能克服的道路阻力
❹最小稳定速度
❺最高速度
3、确定最大纵坡应考虑的因素有哪些?
P71
❶汽车动力性能❷道路等级❸自然因素
4、为什么要有最大坡长和最小坡长的限制?
P73,P74
最大坡长限制原因:
长距离陡坡对汽车行驶不利,连续上坡,发动机过热,水箱沸腾,行驶无力,影响机械效率,行驶条件恶化,下坡频繁刹车;
高速公路及快慢车合行驶公路上坡度大,坡长过长影响行车速度和通行能力。
最小坡长限制原因:
坡长过短,变坡点增多,汽车行驶在连续起伏地段产生增重减重频繁变化,感觉不舒适;
路容美观,相邻竖曲线设置和纵断面视距要求坡长不能太短。
5、什么是平均纵坡?
什么是合成坡度?
P75
平均纵坡(ip):
一定长度路段内,路线纵向克服的高差值与该路段距离之比,用%表示
合成坡度(iH):
设有超高平曲线路段上,由路线纵坡与超高横坡所组成的坡度
6、纵坡设计的一般要求是什么?
P76
❶必须满足《标准》的各项规定
❷应具有一定的平顺性
❸应对各种条件综合考虑,保证路基稳定和道路畅通
❹考虑填挖平衡,经济性
❺满足最小填土高度和排水要求,满足路基稳定
❻桥头,交叉处应该平缓,避免产生突变
❼充分考虑通道和农田水利的要求
7、*什么是竖曲线?
P77,竖曲线最小半径由哪三个限制因素决定?
竖曲线:
纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处,为了行车安全,舒适以及视距的需要用一段曲线来缓和,这条连接两纵坡线的曲线叫竖曲线
限制因素:
❶缓和冲击❷时间里程不过短❸满足视距要求
8、竖曲线半径选择应考虑哪些因素?
❶选择半径应符合标准所规定的竖曲线最小半径和最小长度要求
❷采用较大竖曲线半径
❸确定合适外距值,按外距控制选择半径
❹限制曲线长度,按切线长度选择半径
❺过大竖曲线半径使竖曲线过长,从施工和排水看都不利应注意
❻夜间行车考虑灯光照射方向改变,使前灯照射范围受限,选择半径时应适当加大
9、*竖曲线计算例题,P85,会计算。
10、P89表4-20,各种线性组合的特征及应注意的问题,简答,要点
❶平面长直线和纵断面长坡段组合
特征:
①线形单调②易超速③在复杂路段有利
注意问题:
①要增加视线诱导设施②划车道线,设置标志③改变景观,分段绿化
❷平面曲线和凹形竖曲线组合
①视距条件好②线形不再生硬③给驾驶员动的视觉印象,提高舒适性
①避免较短凹形竖曲线,产生折点②两凹形竖曲线间勿插短直线
❸平面直线和凸形竖曲线组合
①视距条件差②线形单调,尽量避免
①采用较大竖曲线半径,保证较好视距
❹平曲线和纵面直坡段组合
①平曲线半径选择得当,视觉效果良好②平面直线和圆曲线组合不当,平曲线半径较小时视觉上产生折曲
①注意问题:
平曲线半径与纵坡度协调②注意合成坡度要求③避免急弯和陡坡组合
❺平曲线与竖曲线组合
①几何要素大小适当,均衡协调,位置合适,可获得视觉舒顺,诱导视线良好的空间线形②平曲线与竖曲线较小,会出现不良组合效果
①平,纵曲线较大时,对应重叠组合,使平曲线较长些将竖曲线包起来②注意平,纵曲线几何要素指标平衡,匀称,协调不要把缓急,长短平纵曲线组合在一起③凸形竖曲线顶部与凹形竖曲线底部不得与反向平曲线拐点重合④避免在一个平曲线上连续出现多个凹凸竖曲线⑤避免出现暗凹,跳跃等不良现象
11、*什么叫横断面经济点?
经济点是怎么得到的?
P92
横断面经济点:
山区道路根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点
怎么得到:
经济点可用路基断面透明模版在绘有只有地面线的横断面图上确定下来
12、试定纵坡的原则是什么?
调整纵坡的方法有哪些?
P93
原则:
以控制点为依据,照顾多数经济点
调整方法:
对初定坡度线平抬,平降,延伸,缩短或改变坡度值
课后习题参考答案
第二章汽车行驶特性
2.1已知某条道路的滚动阻力系数为0.015,如果东风EQ-140型载重汽车装载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:
f=0.015,G/G′=1/0.9,负荷率取为:
U=90%,则
海拔0m时,海拔系数ξ=1.0,λ=(ξG/G′
海拔1500m时,海拔系数ξ=(1-2.26×
105×
1500)=0.833,λ
IV档时,
H=0时,
同理:
H=1500时,
2.3假定某弯道的最大横向力系数为0.10,则:
(1)当R=500m,ih=5%时,允许最大车速为多少?
(2)当V=80km/h,ih=-2%(反超高)时,平曲线半径至少应为多大?
解;
由
,
(1)
(2)
2.4设某条道路规定的最大纵坡为5%,当汽车以80km/h的车速在半径为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。
imax=5%,V=80km/h,R=250m,ih=8%,则
第三章平面线形设计
3.1某山岭区二级公路,已知起点、JD1、JD2的坐标分别为(40961.914,91066.103)、(40433.528,91250.097)、(40547.416,91870.392),并设JD1的R=150m,Ls=40m。
1)求JD1的曲线元素及主要点里程。
2)计算所给平曲线的ZH、HY、YH和HZ四个主要点的坐标。
3)推算JD2的桩号。
1)平面线形设计
X
Y
△x
△y
S
θ
起点
JD1
160°
48′03″
JD2
78°
30′37″
JD1的偏角α=78°
30′37″-160°
48′03″=-82°
17′26″(左偏)
则JD1
已知R=150m,Ls=40m,则曲线要素为:
计算L时,注意α应以弧度(rad)为单位。
主点桩号为:
YH=K12
HZ=K12
2)主点坐标为:
HY(YH)坐标:
HY坐标:
同理,YH坐标:
QZ:
x=Rsinϕm+q
y=R(1-cosϕm)+p
X=40476.789,Y
3)JD2桩号:
JD2=JD1+571.753-J=(K12+
或:
JD2=571.753-T+HZ=571.753-151.438+(K12
两种方法结果相同
下图为采用Excel计算的结果(表中所列的逐桩坐标计算仅适用于YH之前,YH~HZ段需另行计算)
3.4设某二级公路设计速度为80km/h,路拱横坡为2%。
(1)试求不设超高的平曲线半径及设置超高(ih=8%)的极限最小半径(分别取0.035和0.15)。
(2)当采用极限最小半径时,缓和曲线长度应为多少(路面宽B=9m,超高渐变率取1/150)?
(1)不设超高时(反超高,ih=-2%):
Rmin=V2/127(μ+ih)=802/[127×
()]=3359.58m,规范中取3350m。
设超高时:
()]=219.1m,规范中取250m。
(2)粗略的计算:
以内侧边缘为旋转轴:
Lc=B·
△i/p=9×
(8%+2%)/(1/150)=135m
以中线为旋转轴:
△i/p=(9/2)×
(8%+2%)/(1/150)=67.50m
在已有第五章超高过渡知识的情况下,应按照以下方法计算:
已知设计速度80km/h,超高渐变率p=1/150,由教材P113表5-10可知,旋转轴位置为行车道内侧边缘。
则:
→x0=27m
又:
Lc=108m
3-9某条道路变坡点桩号为,高程为,i1=%,i2=5%,竖曲线半径为5000m。
(1)判断凸、凹性;
(2)计算竖曲线要素;
(3)计算竖曲线起点、、、、终点的设计高程。
解答:
(1)ω=i2-i1=5%%=%,凹曲线
(2)竖曲线要素L=R⋅ω=%=210.00mT=L/2=105.00mE=T2/2R=1.10m
(3)设计高程
竖曲线起点桩号:
K25+460-T=K25+355.00
×
0.8%=779.88mK25+400:
横距:
x=(K25+400)-(K25+355.00)=45m
竖距:
h=x2/2R=0.20m
切线高程:
779.88+45×
0.8%=780.2m
设计高程:
780.24+0.20=780.44m
K25+460:
变坡点处
设计高程=变坡点高程+E=780.72+1.10=781.82m
竖曲线终点桩号:
K25+460+T=K25+565
780.72+105×
5%=785.97mK25+500:
两种方法1)从竖曲线起点开始计算横距:
x=(K25+500)-(K25+355.00)=145m竖距:
h=x2/2R=2.10m切线高程(从竖曲线起点越过变坡点向前延伸):
779.88+145×
0.8%=781.04m设计高程:
781.04+2.10=783.14m
5%=782.72m或从变坡点计算:
780.72+(105-65)×
5%=782.72m设计高程:
782.72+0.42=783.14m两种方法结果相同
3-10某城市I级主干道,其纵坡分别为i1=-2.5%、i2=+1.5%,变坡点桩号为K1+520.00,标高为429.00m,由于受地下管线和地形限制,曲线中点处的标高要求不低于429.30m,且不高于429.40m,试确定竖曲线的半径,并计算K1+500.00、K1+520.00、K1+515.00点的设计标高。
ω=i2-i1=1.5%-(-2.5)%=4%,ω>
0,故为凹曲线
由二次抛物线型竖曲线特性知:
切线长T:
T=L/2=Rω/2
外距E:
E=T2/2R=Rω2/8
竖曲线中点处的设计高程为变坡点高程加外距,则外距的取值范围为E=(429.30-429,429.40-429)=(0.30,0.40)
所以:
E=Rω2/8=(0.30,0.40),半径的取值范围:
R=(1500,2000)
以R=1800.00为例:
L=Rω=1800×
4%=72.00mT=L/2=36.00mE=Rω2/8=1800×
(4%)2/8=0.36m
设计高程计算:
K1+520.00-T=K1+520.00-36.00=K1+484.00竖曲线起点高程:
429.00+36×
2.5%=429.90m
竖曲线终点桩号:
K1+520.00+T=K1+520.00+36.00=K1+556.00竖曲线终点高程:
1.5%=429.54mK1+500.00处:
横距x1=(K1+500.00)-(K1+484.00)=16.00m
竖距h1=x12/2R=162/(2×
1800)=0.07m
切线高程=429.90-2.5%×
16=429.50m
设计高程=429.50+0.07=429.57m
K1+515.00处:
横距x3=(K1+515.00)-(K1+484.00)=31.00m竖距h1=x32/2R=312/(2×
1800)=0.27m
切线高程=429.90-2.5%×
31=429.125m
设计高程=429.375+0.27=429.39m
3-11某平原微丘区二级公路,设计速度80km/h,有一处平曲线半径为250m,该段纵坡初定为5%,超高横坡为8%,请检查合成坡度,若不满足要求时,该曲线上允许的最大纵坡度为多少?
解答:
根据《公路路线设计规范》,二级公路、设计速度80km/h,最大合成坡度值应取9.0%22225%8%9.4349.0ZhIii=++>
==%%,不满足要求允许的最大纵坡22229%8%4.123ZhiIi=−+==%
第四章竖曲线设计
4.3某条道路变坡点桩号为K25+460.00,高程为780.72.m,i1=0.8%,i2=5%,竖曲线半径为5000m。
(3)计算竖曲线起点、K25+400.00、K25+460.00、K25+500.00、终点的设计高程。
解:
ω=i1-i2=5%-0.8%=4.2%凹曲线
L=R⋅ω=5000×
4.2%=210.00m
T=L/2=105.00m
E=T2/2R=1.10m
竖曲线
780.72-105×
0.8%=779.88m
K25+400:
x=(K25+400)-(K25+355.00)=45m
h=x2/2R=0.20m
0.8%=780.2m
780.24+0.20=780.44m
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