道路勘测设计学习指导书内蒙古工业大学.docx
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道路勘测设计学习指导书内蒙古工业大学
《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1V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,ξ=1,装载90%,G'=G×90%,
H=1500,ξ=0.83,装载90%,G'=G×90%,f=1%,Dmax=0.06,
1)当H=0时:
i1=tgαmax=tg(3.2496)=5.67%
2)当H=1500时,αmax=2.593768i2=tgαmax=tg(2.593768)=4.53%
2-2己知λ=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,λ=0.8,f=1%,
查图2-8a)得,V1=80km/h,S1=120m,S2=600+120=720,则V2=57km/h
[习题]
2-1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?
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α1=12°24′20″(左偏),半径R1=1200m;JD2为右偏,α2=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=αR/2=12.2420×PI/180×1200/2=129.91取LS1=130m
则经计算得,T1=195.48m
203.77-195.48=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+2×8.29=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=αR/2=15.3250×PI/180×1000/2=135.68
按Ls=135.68计算切线长T2得,T2=204.45m
207.05-204.45=2.60
取LS2=135.68+2×2.60=140.88
则经计算得,T2=207.055m
207.05-207.055=-0.005
取LS2=140.88-2×0.005=140.87
则经计算得,T2=207.05m
JD1曲线要素及主点里程桩号计算
JD1=K7+231.38T1=200.49L1=399.82E1=7.75J1=1.15
ZH1=K7+030.89HY1=K7+170.89QZ1=K7+230.80
YH1=K7+290.71HZ1=K7+430.71
JD2=JD1+407.54-J1=K7+231.38+407.54-1.15=K7+637.77
JD2曲线要素及主点里程桩号计算
JD2=K7+637.77T2=207.05L2=412.22E2=10.11J2=1.88
ZH2=K7+430.72HY2=K7+571.59QZ2=K7+636.83
YH2=K7+702.07HZ2=K7+842.94
3-2已知平原区某二级公路有一弯道,偏角α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δ0=9°40′。
要求计算K2+450,K2+550桩号的坐标。
解:
1.计算方位角φ0、φ1:
φ0=ω0-δ0=53°30′-9°40′=43°50′=43.8333°
JD1计算方位角φ1=φ0+α1=43.8333°+15°28′30″=59.3083°
2.计算JD1坐标:
LJD1=2536.48-800=1736.48
X1=X0+LJD1cosφ0=5205234+1736.48×cos43.8333°=5206486.623
Y1=Y0+LJD1sinφ0=22401430+1736.48×sin43.8333°=22402632.621
3.计算中桩坐标:
(1)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,
φq=φn-αn+180-Δ
=φ1-α1+180-Δ=59.3083-15.475+180-20.8225=203.0108°
xq=X1+lqcosφq=5206486.623+12.457cos203.0108°=5206475.157
yq=Y1+lqsinφq=22402632.621+12.457sin203.0108°=22402627.752
(2)K2+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,
φq=φn+Δ=φ1+Δ=59.3083+0.4931=59.8014°
xq=X1+lqcosφq=5206486.623+64.604cos59.8014°=5206519.118
yq=Y1+lqsinφq=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α1=20°19′52″(右偏),半径R1=700m,JD2为右偏,α2=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。
3-4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。
3-5绘制"S"型曲线的曲率变化图。
第4章纵断面设计
4.1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。
4.2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。
4.3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]
4-1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)=Rw2/8,有:
R=2500m
4-2某条道路变坡点桩号为K25+460.00,高程为780.72米,i1=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%=785.97
K25+460处:
设计标高=780.72+1.1025=781.823
K25+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]
4-1陡坡路段,坡长过长对行车有哪些危害?
4-2平纵组合应遵循的原则是什么?
4-3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?
4-4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。
4-6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
5.1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。
5.2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:
2×3.75m(行车道)+2×3.75m(行车道)+2×0.25m(路缘带)+2.0m(中央分隔带)+2×0.75m(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+450.54-0.1780-0.178
2K8+480.540.0310-0.17
3K8+510.540.2380-0.239
4K8+540.540.4420-0.443
5HY:
K8+550.540.510-0.51
6K8+570.540.510-0.51
7K8+600.540.510-0.51
8QZ:
K8+628.710.510-0.51
9K8+660.540.510-0.51
10K8+690.540.510-0.51
11YH:
K8+706.870.510-0.51
12K8+720.540.4170-0.418
13K8+750.540.2130-0.214
14K8+780.540.0090-0.17
15HZ:
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+736.400
2K29+756.400.13
3K29+776.400.27
4K29+796.400.40
5K29+816.540.53
6K29+836.400.67
7HY:
K29+856.400.80
8K29+896.400.80
9QZ:
K29+921.680.80
10K29+956.400.80
11YH:
K29+966.960.80
12K29+996.400.74
13K30+016.400.60
14K30+036.400.47
15K30+056.400.34
16K30+076.400.20
17K30+096.400.06
18HZ:
K30+106.400
[习题]
5-1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α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α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。
5-4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?
5-5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?
5-6机动车车行道的宽度是怎样确定的?
应该考虑哪些因素?
5-7试述绿化分隔带的作用。
5-8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?
5-10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
6.1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。
6.2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。
6.3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]
6-1什么是城市道路红线?
在规划时,城市道路的道路宽度如何确定?
6-2试述道路网规划的编制程序。
6-3如何用数学方法拟定道路支线与干线的连接?
6-4公路勘测设计工作中两阶段测设、一阶段测设指什么?
6-5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?
6-7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]
7-1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。
7-2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?
7-3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μ=0.15,ih=2%,不考虑非机动车)。
7-4参照图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。
7-5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iab=1%,icd=2%,方向如图示。
(1)试确定各路口缘石半径;
(2)绘制各进口视距三角形,井画出交叉口红线范围。
图7-2图7-3
第8章道路立体交叉设计
8.1考核内容
立体交叉的类型和适用条件;立体交叉的布置规划与形式选择;匝道设计;端部设计;立体交叉的其他设计;道路与铁路、乡村道路及管线交叉。
8.2考核要求
了解立体交叉的组成,掌握立体交叉的类型、适用条件及各自的优缺点;理解立体交叉的布置规划与原则;学会匝道设计、端部设计;掌握常见交叉路口的几种典型互通立交的布置及交通转换原理(单喇叭互通、菱形互通、苜蓿叶互通、Y型互通等)。
8.3重点、难点
重点:
立体交叉的类型和适用条件;立体交叉的布置规划与形式选择;匝道设计;端部设计。
难点:
互通立体交叉的类型及设计。
推荐教材及参考书
推荐教材:
《道路勘测设计》主编:
张志清出版社:
科学出版社,2005
《道路勘测设计》主编:
张雨化出版社:
人民交通出版社,1997
参考书目:
《公路小桥涵勘测设计》主编:
孙家驷编出版社:
重庆大学出版社,1990
《公路勘测设计》主编:
孙家驷等编著出版社:
重庆大学出版社,1995
《公路线形设计》主编:
(日)大冢胜美等著..出版社:
人民交通出版社,1981年中译本.
陈洪仁.道路交叉设计.北京:
人民交通出版社,1991
北京市市政设计院.城市道路设计手册.北京:
中国建筑工业出版社,1995
符锌砂.公路计算机辅助设计.北京:
人民交通出版社,2003
冯桂炎.公路航测选线.北京:
人民交通出版社,1989
何景华.公路实用勘测设计.北京:
人民交通出版社,2001
蒋承楷.道路勘测设计.北京:
人民交通出版社,1996
建设部标准.城市道路设计规范(CJJ37-90),北京:
中国建筑工业出版社,1991
交通部行业标准.公路工程技术标准(JTGB01-2003).北京:
人民交通出版社,2004
交通部行业标准.公路路线设计规范(JTJ011-94).北京:
人民交通出版社,1995
交通部行业标准.公路勘测规范(JTJ061-99).北京:
人民交通出版社,1999
交通部.公路建设项目可行性研究报告的编制办法(讨论稿).北京:
人民交通出版社,1995
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