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《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

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,E=1，装载90%,G'=GX90%,

H=1500,E=0.83，装载90%,G'=GX90%,f=1%,Dmax=0.06,

1）当H=0时：

i1=tgamax=tg（3.2496）=5.67%

2）当H=1500时，amax=2.593768i2=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]

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,JD仁K7+231.38,偏角a1=12°24'20〃（左偏），半径R仁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=195.48m

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+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=204.45m

207.05-204.45=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=207.05m

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S0=9°40'。

要求计算K2+450,K2+550桩号的坐标。

解：

1•计算方位角$0、$1:

00=30-S0=53°30'-9°40'=43°50'=43.8333°

JD1计算方位角$1=$0+a仁43.8333°+15°28'30”=59.3083°

2．计算JD1坐标：

LJD1=2536.48-800=1736.48

X1=X0+LJDIcos$0=5205234+1736.48Xcos43.8333°=5206486.623丫仁Y0+LJDIsin$0=22401430+1736.48Xsin43.8333°=22402632.6213．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，

$q=$n-an+180-△

=$1-a1+180-△=59.3083-15.475+180-20.8225=203.0108°

xq=X1+lqcos$q=5206486.623+12.457cos203.0108°=5206475.157

yq=Y1+lqsin$q=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，

$q=$n+△=$1+△=59.3083+0.493仁59.8014°

xq=X1+lqcos$q=5206486.623+64.604cos59.8014°=5206519.118

yq=Y1+lqsin$q=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,JD仁K15+385.63，偏角a仁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。

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0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：

2X3.75m（行车道）+2X

3.75m（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

1

ZH：

K8+450.54

-0.178

0

-0.178

2

K8+480.54

0.031

0

-0.17

3

K8+510.54

0.238

0

-0.239

4

K8+540.54

0.442

0

-0.443

5

HY：

K8+550.54

0.51

0

-0.51

6

K8+570.54

0.51

0

-0.51

7

K8+600.54

0.51

0

-0.51

8

QZ：

K8+628.71

0.51

0

-0.51

9

K8+660.54

0.51

0

-0.51

10

K8+690.54

0.51

0

-0.51

11

YH：

K8+706.87

0.51

0

-0.51

12

K8+720.54

0.417

0

-0.418

13

K8+750.54

0.213

0

-0.214

14

K8+780.54

0.009

0

-0.17

15

HZ：

K8+806.87

-0.178

0

-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

1

ZH：

K29+736.40

0

2

K29+756.40

0.13

3

K29+776.40

0.27

4

K29+796.40

0.40

5

K29+816.54

0.53

6

K29+836.40

0.67

7

HY：

K29+856.40

0.80

8

K29+896.40

0.80

9

QZ：

K29+921.68

0.80

10

K29+956.40

0.80

11

YH：

K29+966.96

0.80

12

K29+996.40

0.74

13

K30+016.40

0.60

14

K30+036.40

0.47

15

K30+056.40

0.34

16

K30+076.40

0.20

17

K30+096.40

0.06

18

HZ：

K30+106.40

0

[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。

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（取卩=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；

⑵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