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纬地道路实验指导书

道路勘测设计

实验指导书

邵阳学院城市建设系

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

实验四道路平面交叉设计--------------------------------------------------------------------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》课程是交通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12学时，四个实验，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：

、掌握道路平面线形设计的一般过程及设计内容。

、掌握路线平面线型的纸上定线方法及线型计算方法。

、掌握路线纵断面设计及计算方法。

、掌握路线土石方数量计算与调配方法。

、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、平面设计图主要控制点

控制点名称

平面位置

设计高程（m）

X

Y

起点

终点

中间控制点

3、自然条件：

（包括地形地貌、地质条件等）。

4、路基施工条件：

沿线两侧均可取土、弃土。

5、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

①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

②在转角处插入圆曲线和缓和曲线；

③设定圆曲线半径的大小；

④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）

120

100

80

60

40

30

20

极限最小半径（m）

650

400

250

125

60

30

15

一般最小半径（m）

1000

700

400

200

100

65

30

不设超高最小半径（m）

路拱≤2%

5500

4000

2500

1500

600

350

150

路拱＞2%

7500

5250

3350

1900

800

450

200

⑤设定缓和曲线长度，计算平曲线要素，并推导桩号；

⑥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）

120

100

80

60

40

30

20

缓和曲线最小长度

一般值

130

120

100

80

50

40

25

最小值

100

85

70

60

40

30

20

表1-3各级公路平曲线最小长度

设计速度（km/h）

120

100

80

60

40

30

20

一般值（m）

1000

850

700

500

350

250

200

最小值（m）

200

170

140

100

70

50

40

⑦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；

⑧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）

120

100

80

60

40

30

20

最大坡度（%）

3

4

5

6

7

8

9

表2-2各级公路最小坡长（m）

设计速度（km/h）

120

100

80

60

40

30

20

最小

坡长

一般值

400

350

250

200

160

130

80

最小值

300

250

200

150

120

100

60

表2-3各级公路纵坡长度限制

设计速度（km/h）

120

100

80

60

40

30

20

纵

坡

坡

度

（%）

3

900

1000

1100

1200

—

—

—

4

700

800

900

1000

1100

1100

1200

5

—

600

700

800

900

900

1000

6

—

—

500

600

700

700

800

7

—

—

—

—

500

500

600

8

—

—

—

—

300

300

400

9

—

—

—

—

—

200

300

10

—

—

—

—

—

—

200

（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）

120

100

80

60

40

30

20

凸形竖曲线半径（m）

极限值

11000

6500

3000

1400

450

250

100

一般值

17000

10000

4500

2000

700

400

200

凹形竖曲线半径（m）

极限值

4000

3000

2000

1000

450

250

100

一般值

6000

4500

3000

1500

700

400

200

竖曲线最小长度（m）

100

85

70

50

35

25

20

（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

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

BP

45.91

1200

57.832

200

52.15

1400

53.352

400

48.436

1600

55.929

600

51.77

1800

62.857

800

61.58

2000

59.523

1000

63.27

EP

61.334

2．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。

①绘制横断面地面线图；

②根据路基设计表中的有关数据，绘制路幅的位置和宽度；

③参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；

④检查弯道路段横断面内侧的视距是否满足要求；

⑤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+000

2.0

1.5

3.0

-0.5

1.2

0.6

5

0

2.0

1.2

5

1.4

6

-0.4

6

1.0

200

10

2.0

5

1.0

15

-2.5

2

1.3

5

1.8

400

20

1.0

15

3.0

5

-2.4

5

1.3

600

15

1.0

10

-2.4

20

0

800

12

3.0

4

1.5

13

0

5

-1.2

1000

3

-0.4

6

2.0

5

1.2

15

2.0

2

1.7

1200

20

-0.5

3

1.2

4

0

6

1.0

6

0

1400

3

2.0

5

1.2

9

-1.3

1.5

1.0

5

3.0

1600

20

1.4

5

3.0

6

2.0

8

-2.1

1800

3

2.0

5

1.6

6

0

13

2.4

6

-1.3

2000

15

3.0

5

1.5

20

2.0

EP点

3

1.0

6

0.5

4

1.5

20

1.0

2、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

4、

实验四道路平面交叉设计

一、目的与要求

平面交叉口是道路交通的重要组成部分，是交通的咽喉，相交道路的各种车辆和行人之间的相互干扰，会使得交叉口的行车速度降低、阻塞交通，耽误通过时间，引发交通意外。

故而交叉口设计的好坏对于道路的使用效率、安全程度、行车速度、运营费用及通行能力都有直接的影响。

在设计时，一是要保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过，使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求；二是正确设计交叉口立面，保证转弯车辆的行车平稳，同时符合排水的要求。

学生通过教师演示实验，应了解平面交叉口设计的一般方法、步骤和应用纬地三维道路CAD系统进行基本的平面交叉设计的方法。

二、主要内容

（1）决定交通管理方式，正确选择交叉口形式，根据设计交通量及管理方式检验交叉口通行能力，计算车道数，确定各组成部分的几何尺寸（包括行车道的宽度、转角曲线的转弯半径、各种交通岛的尺寸、绿化带的尺寸等）。

（2）绘制平面设计图，将上述的设计成果绘制在交叉口的大比例尺地形图上，构成平面交叉口设计详图。

（3）验算交叉口停车视距，保证安全通视条件。

表4-1公路停车视距

设计速度（km/h）

120

100

80

60

40

30

20

停车视距（m）

210

160

110

75

40

30

20

（4）交叉口的立面设计，布置雨水口和排水管道。

绘制交叉口平面图，确定交叉口竖向设计范围；

依据交叉口各进口道的道路纵坡及相交道路的性质，确定交叉口特征断面，并计算特征点的标高，确定交叉口竖向设计的基本图式；

计算标高控制线网；

勾绘设计等高线并进行调整，完成竖向设计图。

三、软件应用

1．绘制等高线

1）点击“平交”，“创建平交口模型”，根据提示，输入第一条路脊线，第二条路脊线，ESC，再依次输入每一条转角曲线以及每一条平角范围线。

2）点击“平交”，“路脊线高程赋值”，“批量”，按照提示输入路脊中心点高程，各路脊线端点高程。

附图4-1平面交叉控制点高程

3）点击“平交”，“路边线高程赋值”，“批量”，按照提示依次输入个路边线高程点的高程。

4）点击“平交”，“等高线绘制设置”，进行等高距的设置。

5）更改图层到“等高线”图层，点击“平交”，“输出等高线”。

2．网格线的绘制及标注

1）锁定等高线图层，更改至网格图层

2）点击“平交”，“等距批量复制”，选择复制的目标实体及复制的方向范围。

3）点击“平交”，“标注设置”，进行字髙及字宽的设置。

4）点击“平交”，“标注网格”，选择标注范围，右键标注每个网格交点的高程。

5）点击“平交”，“标注板块宽度”，选择标注的起点和终点，系统自动标注。

四、思考题

1、如图4-1所示为正交的十字形交叉口，相交道路的计算行车速度为60km/h，双向六车道，每条车道宽4．0m，人行道宽4．0m，进口道的右侧车道可供直右方向行驶，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？

（要求写出过程）