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文档简介

1、公路勘测设计单元一、公路勘测设计概论单元学习目标1能够识别“7918”网的组成及规划。并会进行交通量换算及计算。2依据交通量及功能能够进行公路等级的分级。3能够根据各种因素进行设计交通量预测,并学会交通量的统计方法。一、公路发展概况及规划1、运输系统的构成: 铁路:用于远程的大宗货物及旅客运输 公路:用于旅客及货物各种运距的批量运输 运输系统 水运:用于有内河及海洋地区的运输 航空:用于快速运送旅客、紧急物资及邮件 管道:用于液态、气态及散装粉状材料运输 一、公路发展概况及规划 机动灵活,适应性强 可实现“门到门”直达运输 中、短途运输好,运送速度较快 原始投资少,资金周转快 2、公路运输的特

2、点 掌握车辆驾驶技术容易 单车运量小,运输成本较高 运行持续性较差 安全性较低,污染环境较大 3、 “7918网” 布局图一、公路发展概况及规划二、公路的分级与技术标准 高速公路:全部控制出入、专供汽车在分隔的 车道上高速行驶的公路 一级公路:为供汽车分向、分车道行驶,并分 控制出入、部分立体交叉的公路1、公路分级 二级公路:连接政治、经济中心或大工矿区等 地的干线公路,或运输繁忙的城郊公路 三级公路:沟通县及县以上城镇的一般干线公路 四级公路:沟通县、乡、村等的支线公路2、公路技术标准:是指一定数量的车辆在车道上以一定的设计速度行驶时,对路线和各项工程的设计要求。3、主要技术指标:一般包括设

3、计速度、行车道数及宽度、路基宽度、最大纵坡、平曲线最小半径、行车视距、桥梁设计荷载等。 设计车辆 非机动车 设计速度 平均日交通量1、设计依据 交通量 设计小时交通量 交通量换算 基本通行能力 通行能力 设计通行能力 实际通行能力 2、勘测设计内容:初步设计、技术设计与施工图设计。勘 测设计阶段可分为“一阶段设计”、“两阶段设计”和“三阶段设计”三种。在勘测设计之前首先必须进行工程可行性研究。即:“论证工程项目技术上的可行性和经济上的合理性,并论证何时修建或分期修建,以提供业主决策,保证工程的经济效果。 三、公路勘测设计的依据和程序机动车自我检测一 1、“7918网”是由7条 线、9条 线和1

4、8条 线组成,总规模约 万公里。 2、公路等级的选用应根据 、 、 ,并充分考虑项目所在地 的 体系、远期 规划等,经论证后确定。3、公路勘测设计的基本依据是 、 和 。4、设计通行能力由 能力乘以与该路服务水平相应的 和 能力之比。 5、公路勘测设计主要包括 、 与 设计。6、工程可行性研究的目的是对建设项目的 、技术的 、经济的 、实施 以及宏观和微观 效益,作出科学的评价和评估。7、现代交通运输由 、 、 、 以及 等运输方式组成。8、公路工程技术标准根据公路建设的 、 大小及 技术经济的合理性方面考虑。 自我检测二 1公路工程技术标准将我国公路分为哪几个等级?2公路勘测设计的依据是什么

5、?3公路勘测设计可分为哪几个阶段?简述各阶段的主要任务?4简述国家高速公路网规划的特点?5根据自己掌握公路运输业存在的问题,论述应采取那些对策?6如何理解年平均日交通量公式的含义?学习项目一以学习小组为单位,根据当地公路发展状况进行社会调查,以调查当地交通部门资料为主。重点调研公路通行里程、公路等级、运营交通量大小、地方公路发展规划等,并绘出交通量与公路里程之间的关系图,完成一篇自拟题目的调研报告。要求:利用课余时间,2周内完成。学习任务单一主 题自拟:小组成员与分工组 长: 公路信息收集: 图书资料查找: 撰写调研报告: 实地考察记录: 资料整理: 咨询导师: 其 他: 研究目的了解当地公路

6、发展状况及发展前景 明确公路与交通量的关系 激发专业兴趣 增加学习公路勘测设计的兴趣学习任务单一研究内容了解我国公路发展准况 掌握我国公路发展规划及前景初步熟悉公路等级及分级 其他 研究方法实地考察法 问卷调查法集体研讨法 统计法 收集图书资料 搜索交通信息 研究成果形式论文 调研报告学习效果自评团队合作 工作效率 交流沟通能力获取信息能力 写作能力 表达能力(根据小组完成任务情况填写A:优秀B:良好;C:合格;D:有待改进)单元学习目标1掌握平面交叉口危险点的类型以及减少或消除冲突点的措施;2能够依据平面交叉口的技术要求,进行纵面线形设计,能进行设计成果整理; 3能够根据交叉口的特点及适用条

7、件进行基本平面线形设计;4掌握立体交叉的类型;5考虑匝道设计的技术要求并进行匝道的一般设计。单元八、公路交叉设计1.危险点:冲突点、分流点、合流点的统称危险点,是危及行车安全和发生交通事故的地点;危害程度:冲突点最大,合流点次之,分流点最小。其中以直行与直行、直行与左转、左转与左转车辆之间产生的冲突点对行车干扰及安全影响最大因此,在交叉口设计时,应尽量采取措施减少和消灭冲突点。下图中“”为冲突点,“”为合流点。 一、公路交叉口分析1. 平面交叉类型:按几何图形平面交叉可分为T形、Y形、十字形、X形及错位交叉等。二、公路平面交叉二、公路平面交叉2. T形平面交叉类型: (1)加铺转角式T形交叉;

8、 如图a) (2)加宽式T形交叉 ;如图b)(3)渠化T形交叉;如图c)(4)设导流岛的T形交叉;如图d)图a)图b)图c)图d)3.十字形平面交叉类型: (1)非渠化平面十字形交叉;如图a) (2)加宽式十字交叉;如图b) (3)渠化十字交叉;如图c)二、公路平面交叉图a)图b)图c)二、公路平面交叉4. Y形平面交叉类型 :(1)非渠化的Y形交叉 ;如图a) (2)分道转弯式Y形交叉 ;如图b)、如图c) 图a)图b)图c)二、公路平面交叉5.环形交叉: 在交叉口中央设置中心岛,用环道组织渠化交通,使进入环道的所有车辆一律按逆时针方向绕岛单向行驶,直至所要去的路口离岛驶出的平面交叉。 环形

9、交叉口的基本要素是中心岛的形状和半径,环道的布置和宽度,交织段长度,交织角,进出口转弯半径和视距等,五路口环形交叉如下图所示。 二、公路平面交叉6.平面交叉口平面线形设计要点:(1)两相交公路应正交或接近正交,平面线形宜为直线或大半径曲线。(2)新建公路与低等级公路斜交时,使交叉角不小于70。 (3)T形交叉中次要公路扭正改线时,次要公路为二级公路时,引道半径不应小于80m;为三级及以下公路时,半径不应小于4050m。(4)需作渠化处理时,一般可保持钝角右弯车道的基本线形。(5)扭正交叉的改线中应采用较高的线形指标和作较长路段的改移。(6)主要公路为曲线时的改线,可参考如右图所示情况进行。 二

10、、公路平面交叉7.平面交叉口纵面线形设计要点: (1)平面交叉范围内两相交公路的纵面应尽量平缓。 (2)主要公路在交叉范围内的纵坡应在 0.153%的范围内;次要公路上紧接交叉的部分引道应以 0.52.0%的上坡通往交叉。 (3)主要公路在交叉范围内有超高曲线时,次要公路的纵坡应服从主要公路的横坡。若次要公路在交叉前后相当长的范围内纵坡的趋势与主要公路的横坡相反,则次要公路在引道的一定范围内应设置S形竖曲线,如图所示。a)不需调整次要公路纵面; b)调整次要公路纵面8.平面交叉口设计成果 :(1)平面布置图:比例一般采用1:5001:1000,图中标明路中心线,路面边缘线,缘石边线,交叉点,各

11、交叉的起、终点,交叉加桩,控制断面的位置和桩号,列出各交叉口的曲线要素表,视需要列出各交叉口路段的纵坡值表。图中还应标出各控制断面的宽度、横坡度和两侧路面边缘高程。在交叉口平面布置图上注明个坡段的纵坡等。(2)纵、横断面图:除横断面图可用1:1001:200比例尺外,其余要求与一般路线的设计相同。(3)交叉口地形图和立面设计图:交叉口设计资料一览表、交叉口工程数量计算表等资料。二、公路平面交叉1.公路与公路立体交叉的型式 按交通功能分为两类:(1)分离式立体交叉:即相交公路通过跨线桥,但不能直接连接的立体交叉称分离式立体交叉。如图a)所示 (2)互通式立体交叉:相交公路通过跨线桥、匝道等连接上

12、、下线的立体交叉称为互通式立体交叉 。如图b)所示 三、公路与其他路线交叉图a)图b)三、公路与其他路线交叉1.公路与公路立体交叉主要设计内容: 右转匝道(1)匝道的基本形式 左转匝道 平曲线半径 (2)匝道的平面 匝道回旋线参数 匝道的最大纵坡 匝道的竖曲线半径(3)匝道的纵断面 匝道的横断面 匝道进出口、变速车道 三、公路与其他路线交叉2. 测设要点:(1)收集的资料,除平面交叉所要求提供的资料外,还应征求当地政府及有关部门的意见。(2)实地初步拟定交叉的位置,用相交公路的中线为基线布设控制网,以供测量地形之用。(3)地形测量,除分离式立体交叉外,均需测绘地形图。比例尺用1:5001:10

13、00。测绘的范围视实际需要而定,一般应测至交叉范围外至少100m。测量要求与桥位地形测量相同。(4)拟定方案,在地形图上定出不同方案的交叉位置和形式,并到实地核对,然后根据纸上资料等进行初步设计,拟定采用方案。为便利方案比选,必要时须做模型和绘出透视图。(5)按采用方案在实地上放样,并测得平、纵、横三方面资料。(6)地质勘探,在跨线桥和其它构造物处,应进行地质钻探,其要求与桥梁相同。 四、公路与铁路、管线交叉 1.公路与铁路交叉:公路与铁路交叉时,应根据公路的使用性质、交通情况、公路的规划断面和其它特殊要求,以及铁路的使用性质、运行情况、轨道数、有无调车作业等情况综合考虑。其主要包括公路与铁路

14、平面交叉;公路与铁路立体交叉(如下图所示)。 四、公路与铁路、管线交叉 2.公路与管线交叉:各种管线如电讯线、电力线、电缆、管道、渠道等均不得侵入公路界限,也不得妨害公路交通安全,并不得损害公路的构造物和设施。 自我检测一1、交错点是危及行车安全和发生交通事故的地点;按时危害程度依次为:冲突点最大,合流点次之,分流点最小。 2、平面交叉按几何图形平面交叉可分为T形、Y形、十字形、X形及错位交叉等。3、平面交叉按渠化交通的程度可分为加铺转交式、扩宽路口式、分道转弯式和环形交叉。 4、平面交叉范围内两相交公路应正交或接近正交,平面线形宜为直线或大半径曲线,不宜采用需设超高的平曲线半径。5、公路与公

15、路立体交叉,按交通功能可划分为分离式和互通式立体交叉两类。6、匝道的平面线形要素,主要是匝道平曲线半径和回旋线参数的取用。7、匝道两端分别与正线相连接的道口,包括进口、出口、变速车道及辅助车道等位置。8、公路与铁路平面交叉时,应设置道口,并尽量正交;当必须斜交时,交叉角应大于45。 自我检测二1什么情况下会产生“冲突点”?如何减少或消灭“冲突点”?2公路与公路平面交叉分为哪些类型?3简述平面交叉口的设计要求?4平面交叉口立面设计的方法有哪些?5互通式立体交叉的主要形式有哪些?匝道的作用是什么?对匝道有哪些要求?学习项目一以学习小组为单位,选取某平面交叉或立体交叉的公路桥梁为研究对象,介绍平面交

16、叉或立体交叉的技术特点及组成,并对公路交叉的测设方面进行综合评价,重点是说明该项目的优点及缺点,并提出下一步改进方法。完成一篇自拟题目的报告。要求:利用课余时间,2周内完成。学习任务单一主 题自拟:小组成员与分工组 长: 交叉口的选择: 实地进行勘测: 撰写论文报告: 实地考察记录: 实地拍照: 资料整理: 咨询导师: 其 他: 研究目的 熟悉交叉口的技术要求及特点 掌握交叉口设计的技术规定 欣赏桥梁交叉的美观设计 激发专业兴趣 增加学习力学的兴趣学习任务单一研究内容交叉口的结构组成 交叉口的技术特点交叉口的布置方式交叉口的外观与环境的协调 交叉口的施工工艺 其他 研究方法实地考察法 施工调查

17、法 现场测设法 集体研讨法 统计法收集图书资料 搜索网络信息 研究成果形式论文 报告 图片 PPT课件 图纸 模型学习效果自评团队合作 工作效率 实地测设能力获取信息能力 写作能力 表达能力(根据小组完成任务情况填写A:优秀B:良好;C:合格;D:有待改进)单元九 公路现代测设技术 单元学习目标:1、掌握公路CAD的功能和特点,熟悉在公路勘测设计中的基本应用。2、熟悉并认知数字地面模型的作用。 3、掌握公路透视图的特点,了解其相关作用。4、熟悉GPS定位系统在公路勘测设计中的作用。一、公路路线CAD技术1、公路路线CAD概念:它是指在设计过程中,利用计算机作为工具,帮助工程师进行设计的一切实用

18、技术的总和。 数据库 软件系统 图形系统 科学计算2、CAD系统 计算机 硬件系统 显示器 打印机 绘图机3、公路CAD系统总体结构图一、公路路线CAD技术二、数字地面模型1、概念(1)模型:是用来表现其他事物的一个对象或概念,是按比例缩减并转变到我们能够理解的形式的事物本体。(2)数字地面模型:是表示地面起伏形态和地表景观的一系列离散点或规则点的坐标数值集合的总称。 2、数字地面模型数据点的获取(1)从现有的地形图上获取。(2)利用自动记录的测距仪或全站仪在野外实测,获取原始数据。(3)摄影测量方法可以利用带有自动记录设备的立体测量仪,对立体模型进行断面扫描或勾绘等高线,将坐标记录在纸带或磁

19、带上。3、数字地面模型所包含的地面特性信息 (1)地貌信息:高程、坡度、坡向、坡面形态、地表起伏情况等。 (2)基本地物信息:水系、交通网、居民点和工矿企业及境界线。 (3)主要的自然资源和环境信息:土壤、植被、地质、气候。 (4)主要的社会经济信息:人口、工农业产值、经济活动等。 三、公路透视图1.公路透视图 是路线计算机辅助设计系统设计的重要组成部分,它可以使设计者在设计阶段获得形象逼真的道路全貌,用以检查路线设计的线形质量以及道路与周围环境的协调程度,并以此作为修改设计的依据。 2.三维透视图主要工作流程 包括原始资料的收集整理、现场调查收集野外图片资料、通过什算机辅助系统软件建立三维模

20、型、渲染制作和最终合成等几个部分。3、公路透视图系统的主要内容 (1)原始资料的搜集及数字地面模型的建立。原始资料主要包括公路设计资料、沿线地形资料与沿线景观素材等 ;设计公路模型可分为两类:一类只是单纯地设计公路模型,另一类是含有地形的设计公路模型。 三、公路透视图(2)动态透视图的一般原理及制作过程所用的计算机软件。 三维模型的建立是公路透视图的核心,一个完整的三维模型应包含完整的三维场景,包含各元素的三维模型和相关的配套材质贴图。 公路透视图可按指定路径播放三维动画,从不同角度、高度观察道路设计效果,对设计成果进行检查和评价。 三、公路透视图四、 “3 S技术的应用1、3S技术所谓“3S

21、”是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)的统称,是目前对地球观测中空间信息获取、存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术,他集中了空间探测、电子技术、计算机、数据库、互联网、通讯、人工智能和地球科学。(1)地理信息系统: 是综合处理三维公路信息的一个计算机软硬件系统,它是GIS技术在公路领域的发展,是GIS与多种公路信息分析和处理技术的集成。数字化地理信息系统应该具备详细的地形数据资料,包括平面点的坐标、高程,已建道路和桥梁的位置、名称,道路沿线的民宅、工矿企事业单位、田地、果林、鱼塘、水渠、河流、电力管线等详细地面资料。 四、 “3 S技术的应用(2)全球卫星定位系统

22、: GPS作为新一代的卫星导航和定位系统,不仅具有全球性、全天候、连续性、实时性的精密三维导航与定位能力,而且具有良好的抗干扰性和保密性。 GPS定位技术具有规测点之间无需通视、定位精度高、观测时间短、提供三维坐标、操作简便以及全天候作业等主要特点。在公路测设中主要用于以下几方面: 1)绘制大比例尺地形图 2)公路中线放样 3)公路的横、纵断面放样和土石方数量计算 4)桥梁结构物放样 四、 “3 S技术的应用(3)遥感技术 遥感(RS)是利用航片或卫星照片上含有的丰富地表信息,通过立体观察和相片判释并经过计算机的自动处理、自动识别,获得与路线棚关的各种地质、水文、建材等资料的一个计算机软硬件系

23、统。2、3S技术在公路工程应用中的特点1)集成化 2)实时化 3)动态化 自我检测一1、CAD系统由软件系统和硬件系统组成, CAD软件系统由数据库、图形系统、科学计算三部分组成。CAD硬件系统由计算机、显示器、打印机及绘图机四大件组成。2、数字地面模型的种类分为:方格网式、三角网式两种。3、公路透视图可以使设计者在设计阶段获得形象逼真的道路全貌,用以检查路线设计的线形质量以及道路与周围环境的协调程度。4、所谓“3S”是全球定位系统、地理信息系统和遥感的统称。5、3S技术在公路工程应用中具有集成化、动态化、实时化的特点。自我检测二1. CAD的含义?2试述CAD的组成系统?3什么是数字地面模型

24、?数字地面模型有哪几种类型?4试述公路透视图的特点?5什么是“3 S”技术?6.简述“3 S”技术在测设中的应用?学习项目一以小组为单位,选取“3 S”技术中的GPS设备作为研究对象,了解并熟悉其使用方法,并对校园附近的地物地貌进行测设,测绘出平面图。填写学习任务单,完成测设过程中学习体会报告。要求:利用课余时间,1周内完成。学习任务单一主 题自拟:小组成员与分工组 长: 地表信息收集: 仪器设备培训: 实地地物测设:撰写学习报告:资料整理:提交平面测图:咨询导师: 其 他: 研究目的了解先进仪器设备的功能 明确GPS操作要点 掌握测设的技术要点 激发专业兴趣 增加学习新技术学习兴趣学习任务单

25、一研究内容GPS的功能与特点 GPS在公路测设中的作用GPS 测图的技术要点 GPS 其它功能的开发及条件GPS 测设的支持条件及影响因素 其他 研究方法实地考察法 比拟法目标任务法 测绘法 绘图法 收集资料 搜索相关信息 研究成果形式论文 报告 图片 PPT课件 图纸 模型学习效果自评团队合作 工作效率 交流沟通能力获取信息能力 测设能力 绘图能力(根据小组完成任务情况填写A:优秀B:良好;C:合格;D:有待改进)单元二 平面设计1、熟悉平面线形基本要素,掌握直线、圆曲线、缓 和曲线的设计要点;2、合理应用公路圆曲线最小半径、缓和曲线最小长 度;3、掌握平曲线主点桩号的计算方法;4、熟知平曲

26、线超高、加宽的设置条件以及计算方 法;5、掌握视距种类及标准;6、掌握中桩坐标的计算方法;7、掌握公路平面线形设计成果编制方法。学习目标一、概述 公路是一条由平面、纵断面、横断面组成的三维空间带状构造物。路线的平面(1)汽车行驶轨迹 公路是供汽车行驶的,在路线的平面设计中,主要考察汽车的行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相接近时,才能保证行车的顺畅、舒适和安全。(2)平面线形要素 平面线形要素是由直线、圆曲线和缓和曲线构成的,通常称之为“平面线形三要素”。直线是曲率为零的线形;圆曲线是曲率为常数的线形;缓和曲线是曲率逐渐变化的线形,三要素是公路平面线形最基本的组成。 1、平面线形设计的

27、基本要求一、概述二、直线1、直线的特点(1)直线以最短的距离连接两个目的地,具有路线短捷、缩短里程和行车方向明确的特点。(2)直线具有视距良好、行车快速、易于排水的特点。(3)直线线形简单,易于测设。(4)过长的直线,线形呆板单调,易使驾驶员产生 疲劳。2、直线的最大长度和最小长度(1)直线的最大长度 直线的最大长度,在城镇及附近或其他景色变化的地点大于20V是可以接受的,在景色单调的地点最好控制在20V以内。(2)直线的最小长度 1)同向曲线间直线的最小长度 同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线间以直线连接形成的平面线形。当设计速度60km/h时,同向圆曲线间的最小长度(以m计)以不小于设计速

28、度(以km/h计)的6倍为宜。 2)反向曲线间直线的最小长度 反向曲线是指两个转向相反的相邻曲线间连以直线所形成的平面线形。规定:当设计速度60km/h时,反向圆曲线间直线最小长度(以m计)以不小于设计速度(以km/h计)的2倍为宜。二、直线3、直线的运用 在运用直线线形并决定其长度时,原则是宜直则直、宜曲则曲。在下述路段上可采用直线:(1)路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带。(2)市镇及其近郊,或规划方正的农耕区等以直线为主体的地区。(3)长大桥梁、隧道等构造物路段。(4)为争取较好的行车和通视条件的平面交叉前后。(5)双车道公路提供超车的路段。二、直线三、 圆曲线1、

29、概述 圆曲线是公路平面 设计中最常用的线形之,各级公路不论转角大小,在转折处均应设置平曲线,而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。圆曲线的几何要素R圆曲线半径,m圆曲线的几何要素圆曲线的几何要素为:切线长: 曲线长: 外距: 切曲差:J=2T-L 式中:T切线长,m; L曲线长,m; E外距,m; J切曲差(或校正值),m; 转角,()。三、圆曲线2、圆曲线半径的计算公式及其影响因素 汽车在曲线上行驶受到离心力的影响,离心力的产生会使汽车产生滑移和倾覆。(1)公式 三、圆曲线式中:R圆曲线半径(m); V行驶速度(km/h); 横向力系数; i路拱横向坡度(%)。(2)、关于横向力系数 横向力系数

30、是汽车单位重力下横向力的大小,圆曲线半径越大,横向力系数就越小,汽车就越稳定。标准规定了圆曲线极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径。 横向力的存在对行车产生种种不利影响,越大越不利,表现在以下几个方面: 1)危及行车安全 2)增加驾驶操纵的困难 3)增加燃料消耗和轮胎磨损 4)行旅不舒适三、圆曲线(3)最大超高值 规定:一般地区的高速公路、一级公路为8%或10%;二、三、四级公路为8%,积雪冰冻地区的各级公路均为6%。2、圆曲线最小半径的计算 我国标准根据各级公路的不同要求,规定了圆曲线最小半径有三类,分别为极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径。三、圆曲线设计速度(km/h

31、)1201008060403020极限最小半径(m)650400250125603015一般最小半径(m)10007004002001006530不设超高的最小半径(m)i2%5500400025001500600350150i2%7500525033501900700450200各级公路圆曲线最小半径三、 圆曲线(1)极限最小半径 极限最小半径是指为保证车辆按设计速度安全行驶所规定的圆曲线半径最小值,是路线设计的极限值。(2)一般最小半径 一般最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆能保证其安全、舒适的最小圆曲线半径。(3)不设超高的最小半径 当圆曲线半径较大时,离心力的影响较小,路面摩阻

32、力可保证汽车有足够的稳定性,这时可不设超高,设置与直线段上相同的双向横坡路拱形式。三、圆曲线3、圆曲线的特点及半径的选用(1)圆曲线的特点 1)圆曲线上任意点的曲率半径R=常数,曲率1/R=常数; 2)圆曲线上任意一点都在不断地改变着方向,由不同半径的多个圆曲线组合而成的复曲线,对地形、地物和环境有更强的适应能力; 3)汽车在圆曲线上行驶要受到离心力的作用,圆曲线半径越小、行驶速度越高,行车就越危险; 4)汽车在圆曲线上转弯时各轮迹半径不同,比在直线上行驶多占用路面宽度; 5)汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时,视距条件较差,视线会受到路堑边坡或其他障碍物的阻挡,易发生行车事故。 三、圆曲线(2)

33、圆曲线半径的选用应注意以下几点:1)在选用圆曲线半径时,应与设计速度相适应,并尽可能选用较大的圆曲线半径;2)在地形、地物等条件许可时,优先选用大于或等于不设超高的最小半径;3)一般情况下宜采用极限最小半径的4-8倍或超高为2%-4%的圆曲线半径;4)当地形条件受限制时,应采用大于或接近一般最小半径的圆曲线半径;5)在自然条件特殊困难或受其他条件严格限制而不得已时,方可采用极限最小半径;6)规范规定圆曲线最大半径不宜超过1km。三、圆曲线四、缓和曲线1、设置缓和曲线的条件和作用 缓和曲线:是设在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间,由较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形,是道路平面线形的一种重

34、要形式,它的主要特征是曲率均匀变化。(1)设置缓和曲线的条件 当圆曲线半径小于不设超高最小半径,公路等级在三级及三级以上时,应在直线和圆曲线之间,设置缓和曲线以满足曲率半径逐渐过渡的要求。(2)设置缓和曲线的作用 1)曲率连续变化,有利于驾驶员操纵方向盘。 2)离心加速度逐渐变化,提高乘客舒适性 3)完成超高和加宽的逐渐过渡,行车更加平稳。 4)与圆曲线配合得当,增加线形美观。 四、缓和曲线2、缓和曲线最小长度及参数(1)缓和曲线的最小长度 设计速度(Km/h)1201008060403020缓和曲线最小长度(m)一般值13012010080504025最小值1008570604030203、

35、回旋线参数A值 回旋线参数A值决定了回旋线曲率变化的缓急程度。4、直角坐标及缓和曲线常数(1)切线角x 缓和曲线的切线角,是指缓和曲线上任一点的切线与该缓和曲线起点的切线所成夹角。 (2)缓和曲线直角坐标如下图四、 缓和曲线缓和曲线终点的坐标为: 四、缓和曲线其坐标公式为: 式中:x缓和曲线上任意一点的横坐标; y缓和曲线上任意一点的纵坐标; xh缓和曲线终点处的横坐标; yh缓和曲线终点处的纵坐标。 其余符号的物理意义同前。(3)缓和曲线常数四、缓和曲线带有缓和曲线的平曲线2)设有缓和曲线后切线增长值(外延值)q为:1)设有缓和曲线后圆曲线内移距离为p,内移后的圆曲线半径为R。四、 缓和曲线

36、5、有缓和曲线的公路平曲线要素及主点桩号的计算(1)平曲线要素: 平曲线切线长: 四、缓和曲线平曲线中的圆曲线长: 平曲线总长: 外距: 切曲差: 四、缓和曲线(2)主点桩号的计算 带有缓和曲线的公路平曲线的基本桩号有ZH、HY、QZ、YH、HZ,各点里程桩号的计算方法如下:ZH=JD-Th HY=ZH+Lc YH=HY+L HZ=YH+lC QZ=HZ-L/2 JD=QZ+Dh/2(校核)6、缓和曲线省略条件(1)缓和曲线的省略条件 1)四级公路无论圆曲线半径的大小可不考虑设置 缓和曲线。 2)在直线和圆曲线间当圆曲线半径大于或等于规 定“不设超高最小半径”时,缓和曲线无条件省略。 3)半径

37、不同的圆曲线径相连接处,当小圆半径大 于不设超高最小半径时可以省略缓和曲线。四、缓和曲线五、平曲线超高 当圆曲线半径小于不设超高最小半径时,公路平曲线是由圆曲线与缓和曲线构成的,在圆曲线上必须设置全超高,从直线到圆曲线上的全超高是在缓和曲线上过渡完成的。1、平曲线上设置超高的原因及条件 为了减小汽车在曲线段上行驶时所产生的离心力,在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡,称之于超高。五、平曲线超高2、圆曲线上全超高横坡度的确定(1)圆曲线上全超高横坡度的确定 在圆曲线段由于半径不变,故超高横坡度从圆曲线起点至圆曲线终点是一个不变的定值,成为全超高。(2)圆曲线上的超高横坡度的最大值标准限制

38、了各级公路圆曲线最大全超高值。五、平曲线超高(3)圆曲线上的超高横坡度的最小值 各级公路圆曲线部分的最小超高横坡度应是该级公路直线部分的路拱横坡度。 超高及超高缓和段 五、平曲线超高各级公路圆曲线最大超高值 公路等级高速公路、一级公路二级公路、三级公路、四级公路一般地区(%)8或108积雪冰冻地区(%)6注:高速公路、一级公路正常情况下采用8%; 交通组成中小客车比例高时可采用8%。五、平曲线超高3、设置超高的一般规定和要求(1)一般地区的圆曲线最大超高值宜采用8%。(2)超高横坡度的大小按公路等级、圆曲线半径大小及公路所处的环境、自然条件、路面类型、车辆组成等因素合理确定。(3)各级公路圆曲

39、线部分最小超高应与该公路支线部分的正常路拱横坡度一致,以利于排水。(4)分道行驶的多车道公路位于纵坡较大的路段、其上、下坡的运行速度会有明显的差异,故可采用不同的超高值。五、平曲线超高4、超高缓和段(1)超高缓和段设置条件和原因 平面圆曲线部分,当半径小于不设超高的最小半径时必须设置超高。(2)超高缓和段形式 从直线上的双向路拱横坡过渡到圆曲线上具有超高单向横坡度,要有一个逐渐变化的区段,这一变化段称为超高缓和段。超高缓和段的过渡形式,根据不同的旋转基线有两种情况(无中间带和有中间带公路)六种形式。 无中间分隔带公路的超高 五、平曲线超高 有中间分隔带公路的超高五、平曲线超高五、平曲线超高 三

40、种超高过渡方式各有优缺点,中间带宽度较窄时可采用绕中央分隔带的中心线旋转;各种中间带宽度都可以采用绕中央分隔带的两侧边缘旋转;对于车道数大于4条的公路可采用绕各自行车道中心线旋转;对于分离式断面的公路由于上、下行车道是各自独立的,其超高的设置及其过渡可按两条无分隔带的公路分别予以处理。五、平曲线超高(3)超高缓和段长度 超高缓和段长度的确定一般以“超高渐变率”来控制。超高渐变率,是指在超高缓和段上由于弯道外侧路基抬高,使外侧路缘纵坡较原来设计纵坡增加的附加纵坡,超高渐变率的取值要考虑多方面因素。 式中:Lc超高缓和段长度,m; B旋转轴至行车道外侧边缘的宽度,m; i超高旋转轴外侧的最大超高横

41、坡度与原路拱横坡 度的代数差; P超高渐变率,m/m;五、平曲线超高4、横断面超高值计算 路基设计高程是指路基断面上某一位置相对于水平面基准点的相对高度。高速公路、一级公路设计高程一般指中央分隔带的外侧边缘高程,二、三、四级公路一般指未超高加宽之前的路肩边缘高程。 改建公路的设计高程,一般按新建公路的规定办理,也可按行车道中线高程或公路中心线高程办理。 当圆曲线半径小于不设超高最小半径时,圆曲线应按规范要求设置全超高,在直线和圆曲线相连接处应设置超高缓和段。六、平曲线加宽1、平曲线上设置加宽的原因和条件 汽车在曲线上行驶时需要比在直线上行车更宽的路面以利安全,这种适当拓宽的路面形式即称为平曲线

42、加宽。 确定全加宽值的因素主要包括:会车时两辆汽车之间的距离;汽车与路面边缘之间的间距;圆曲线的半径、车型、行车速度。六、平曲线加宽(1)圆曲线上设置加宽的原因 1)汽车在曲线上行驶时,在车道内侧需要更宽一些的行车道以供后轴内侧车轮的行驶轨迹要求,所以需要加宽曲线上的行车道; 2)汽车在曲线上行驶时,前轴中心的轨迹并不完全符合理论轨迹而是有较大的摆幅,所以也需要加宽曲线上的行车道,以利于安全。(2)圆曲线上设置加宽的条件 我国标准规定,当平曲线半径小于或等于250m时,应在平曲线内侧设置加宽。六、平曲线加宽1)加宽值的计算 式中:BJ圆曲线上路面的全加宽值,m d汽车后轴至前保险杠的距离,m

43、R圆曲线的半径,m V设计速度,Km/h,按会车时的车速度计,一般取 V=40 Km/h。六、平曲线加宽2)半挂车加宽值计算 式中:d1牵引车后轴至保险杠前缘的距离,m; d2牵引车后轴至拖车后轴的距离,m; 其余符号意义同前。六、平曲线加宽(3)加宽的规定和要求1)标准规定,当R250m时,应设置加宽。2)四级公路和设计速度为30Km/h的三级公路采用第一类加宽;其余各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路,可采用第二类加宽值。3)圆曲线的加宽应设置在圆曲线的内侧,当路面加宽时路基一般也同时加宽。4)分道行驶的公路,当圆曲线半径较小时,其内侧的加宽值应大于外侧车道的加宽值

44、。六、平曲线加宽2、加宽缓和段 当圆曲线设置全加宽时而直线段不加宽,为了使路面由直线段正常宽度断面过渡到圆曲线段全加宽断面,需要在直线和圆曲线之间设置加宽缓和段。在加宽缓和段上,路面宽度应逐渐变化。加宽过渡段设置应根据公路性质和等级可采用不同的方法。(1)加宽缓和段形式1)比例过渡 二、三、四级公路的加宽缓和段的设置,应采用在相应的缓和曲线或超高、加宽缓和段全场范围内按长度成比例增加的方法。式中:Bjx加宽缓和段上任意断面加宽值,m; X任意断面距加宽缓和段起点的距离,m; Bj圆曲线上全加宽值,m; Lj加宽缓和段全长,可取缓和曲线长为加宽缓和段长度; 六、平曲线加宽其任意断面加宽值为:六、

45、平曲线加宽(2)加宽缓和段长度 1)对于设置有缓和曲线的平曲线,加宽缓和段应采用 缓和曲线相同的长度。 2)对于不设缓和曲线的平曲线,但设置有超高缓和段 的平曲线,可采用于超高缓和段相同的长度。 3)对于不设缓和曲线的平曲线,又不设置超高缓和段 的平曲线时,其加宽和段长度应按渐变率为1:15 且长度不小于10 m 的要求设置。 四级公路加宽过渡段应设在紧接圆曲线起点或终点的直线上。受地形条件或其他特殊情况限制时,允许将加宽过渡段的一部分插入圆曲线,但插入圆曲线内的长度不得超过加宽过渡段长度的一半。七、平曲线长度1、公路平曲线长度 平曲线包括圆曲线和缓和曲线,当平曲线不设缓和曲线只有圆曲线时,超

46、高缓和段或加宽缓和段不计入平曲线内。因此,公路平曲线长度包括圆曲线长度及缓和曲线长度。2、公路平曲线最小长度 公路平曲线长度的取值,应从三个方面考虑:(1)从设置缓和曲线的长度考虑,平曲线长度至少要能设置两条缓和曲线,以满足公路线形的要求;(2)平曲线长度过短,从满足驾驶员及心理考虑,驾驶员在高速行驶时,会认为该弯道的曲线长度及曲线半径比实际要小,从而降低了行车速度,或不想降速时,势必采用增大行车转弯半径而侵入其他车道,造成车祸。所以,平曲线长度的取值应由以上因素确定。七、平曲线长度(1)各级公路最小平曲线长度 标准规定的各级公路平曲线最小长度如下表所示公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路

47、四级公 路设计速度(Km/h)1201008010080608060403020平曲线最小长度(m)200170140170140100140100705040 各级公路平曲线最小长度七、平曲线长度(2)小偏角平曲线最小长度的取值 当路线转角偏角较小时,驾驶员行车特别是高速行车时,一般会把平曲线长度看成比实际的小,对公路产生急转弯的错觉,而这种错觉在偏角越小时就越明显。因此,尽量避免使用偏角小于7的曲线。所以,规范规定,当路线转角等于或小于7时,应设置较长的平曲线,其长度应大于表b规定的“一般值”。但如受地形及其他特殊情况限制时,可减小至表中的“低限值”。七、平曲线长度公路转角等于或小于7时的

48、平曲线长度 注:表中的为路线的转角值(),当2时, 取=2八、中桩坐标的计算 中桩的坐标即“逐桩坐标”,是指各桩在测量坐标系中的坐标。测量人员利用软件或中桩坐标公式先计算好公路中桩的坐标数据,再到现场进行实地放样。1)方位角的确定方位角:Ai= y0,x0(第一象限) Ai=180 y0,x0(第二象限) Ai=180+ y0,x0(第三象限) Ai=360- y0,x0(第四象限)八、中桩坐标的计算1、中桩坐标计算(1)计算导线点的坐标八、中桩坐标的计算 2)坐标计算 Xi+1=Xi+DcosAi Yi+1=Yi+DsinAi 式中D为两导线点间的 水平距离 (2)计算中桩坐标 1)未设缓和

49、曲线的单 圆曲线坐标计算八、中桩坐标的计算圆曲线起、终点坐标计算 交点前后直线边的方位角分别为Ai-1、Ai,圆曲线的半径为R,平曲线切线长为Ti,曲线起、终点的坐标可用下式计算: 圆曲线起点的坐标: XZYi=XJdi-TicosAi-1 YZYi=YJdi-TisinAi-1 圆曲线终点的坐标: XYZi=XJdi+TicosAi YYZi=YJdi+TisinAi八、中桩坐标的计算圆曲线任意点坐标计算 ZY-QZ段(YZ-QZ段)的坐标计算以曲线起点ZY(曲线终点YZ点)为坐标原点,切线为X轴,法线为Y轴,建立直角坐标系。 式中:圆曲线上任意点至ZY(YZ)点的弧长。八、中桩坐标的计算Z

50、Y-QZ段的各点的坐标: 利用上述公式计算出以ZY为坐标原点圆曲线段内各加桩X、Y的值,则ZY-QZ段的各点的坐标为: X=XZyi- XcosAi-1-YsinAi-1 Y=YZyi+ XsinAi-1+YcosAi-1八、中桩坐标的计算QZ-YZ段的各点的坐标: 利用上述公式计算出以YZ为坐标原点圆曲线段内各加桩X、Y的值,则QZYZ段的各点的坐标为:X=XYZi- XcosAi-1-YsinAi-1Y=YYzi- XsinAi-1+YcosAi-1式中:路线转向,右转角时=1,左转角时 =-1,以下各式同。八、中桩坐标的计算(2)设缓和曲线的单圆曲线坐标计算 曲线起、终点坐标计算 JDi

51、的坐标为(XJDi,YJDi),交点前后直线边的方位角分别为Ai-1、Ai,圆曲线的半径 为R,缓和曲线长度Lc,平曲线切线长 为THi,曲线起、终点的坐标可用下式计算:中桩坐标计算示意图八、中桩坐标的计算八、中桩坐标的计算曲线起点坐标:XZHi=XJdi-THicosAi-1YZHi=YJdi-THisinAi-1曲线终点坐标:XHZi=XJdi+THicosAiYHZi=YJdi+THisinAi八、中桩坐标的计算曲线任意点坐标计算 ZH-QZ段的坐标计算以曲线起点ZH为坐标原点,切线为X轴,法线为Y轴,建立直角坐标 系。缓和曲线段X、Y:八、中桩坐标的计算圆曲线段X、Y: 利用上述公式计

52、算出缓和段内各加桩和圆曲线段内各加桩X、Y的值,则ZHQZ段的各点的坐标为: X=XZhi+ XcosAi-1- YsinAi-1Y=YZhi+ XsinAi-1+Ycos Ai-1八、中桩坐标的计算QZHZ段的坐标计算: 以曲线终点HZ为坐标原点切线为X,法线为Y建立直角坐标系,利用公式可以计算出缓和曲线和圆曲线段内各点的X、Y的坐标,则QZHZ段的各点的坐标为:X=XHzi-XcosAi- YsinAiY=YHzi-XsinAi+Ycos Ai九、行车视距1、视距的种类 为了保证行车安全,驾驶员应能看到前方一定距离内的公路路面,以便及时发现障碍物或对向来车,使汽车在一定的车速下及时制动或绕

53、过,汽车在这段时间内沿路面所行驶的最短距离称为行车视距。视距可以分为停车视距、会车视距、错车视距、超车视距。九、行车视距(1)停车视距:汽车行驶时,自驾驶员看到障碍物时起,至在障碍物前安全停止,所需要的最短距离。(2)会车视距:在同一车道上两对向汽车相遇,从互相发现起,至同时采取制动措施使两车安全停止所需要的最短距离。(3)错车视距:在没有明确划分车道线的双车道公路上,两对向行驶的汽车从相遇到采取减速避让措施安全错车所需要的最短距离。(4)超车视距:在双车道公路上,后车超越前车时,从开始驶离原车道之处起,至在与对向来车相遇之前,完成超车安全回到自己的车道,所需要的最短距离。 在上述四种视距中,

54、超车视距最长,需单独研究;错车视距最短容易保证;经研究分析会车视距约等于停车视距的两倍,所以停车视距是最基本视距,双车道公路也应保证足够长度的超车视距的路段。九、行车视距2、停车视距 停车视距是指驾驶员从发现障碍物起,至在障碍物前安全停止,所需要的最短距离。停车视距可分解为反应距离、制动距离和安全距离三部分。计算停车视距规定:驾驶员眼高为1.2m,物高为0.1m。对于高速公路、一级公路以及大型车比例高的二级公路、三级公路的下坡路段,应采用下坡段货车停车视距对相关路段进行检验。货车停车视距规定为眼高2.00m,物高规定为0.10m。九、行车视距3、超车视距 超车视距的全程分为四个阶段,分别为加速

55、行驶距离、超车在对向车道行驶的距离、超车完时,超车与对向汽车之间的安全距离S0、超车开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离S3九、行车视距4、各级公路对视距要求 由于高速公路和一级公路采用分向分车道行驶,车辆同向行驶不存在会车问题,主要考虑的停车视距,所以标准规定高速公路、一级公路应满足停车视距的要求。设计速度(km/h)1201008060停车视距(m)21016011075高速公路、一级公路停车视距 九、行车视距 二、三、四级公路上、下行车道没有分开,混合交通严重,所以我国标准规定二、三、四级公路必须保证会车视距。会车视距长度不应小于停车视距两倍。设计速度(km/h)8060403020停

56、车视距(m)11075403020会车视距(m)220150806040超车视距(m)550350200150100二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距 九、行车视距 5、视距保证 汽车在直线上行驶时,一般会车视距、停车视距和超车视距是容易保证的。但当汽车在平面弯道上行驶若遇到内侧有建筑物、树木、路堑边坡等,均可能阻碍视线。这种处于隐蔽地段的弯道我们将它称谓“暗弯”,凡属于“暗弯”都应该进行视距检查,若不能保证该级公路的设计视距长度,则应该将阻碍视线的障碍物清除。十、公路平面设计成果1、直线、曲线及转角一览表 “直线、曲线及转角一览表”全面反映路线的平面位置和路线平面线形的各项指标,它

57、是公路设计的主要成果之一。完成该表后才能计算“逐桩坐标表”和绘制“路线平面设计图”。2、逐桩坐标表 高速、一级公路的线形指高程,在测设和放线时需采用坐标法才能保证测设精度。所以平面设计成果必须提供一份“逐桩坐标表”。3、路线平面设计图 路线平面图是公路设计文件的重要组成部分,该图全面、清晰地反映公路平面位置和经过地区的地形、地物等,它是平面设计的重要成果之一。自我检测 一1、为何要限制直线的长度?2、如何确定圆曲线的极限最小半径、一般最小半径 及不设超高的最小半径?分别在何情况下使用?3、设置缓和曲线的目的是什么?确定缓和曲线最小 长度需从哪几个方面考虑?4、为什么要在圆曲线内设置超高和加宽?

58、超高横坡 度值如何合理确定?在什么情况下要加宽?加宽 值如何确定?5、简述无中央分隔带超高缓和段绕内边轴旋转的形 成过程。6、行车视距有哪几种?行车视距如何保证?7、平面设计的主要成果有那些?如何获得这些成 果?自我检测二1、某二级公路平原微丘区交点桩号K0+383.76,R=400m,转角y=341232,缓和曲线lh=70m,试确定该平曲线要素及平曲线主点桩号。2、某弯道半径R=100m,转角y=90,超高横坡度ib=3%,超高缓和段长度为30m,JD桩号为K0+900,全加宽值BJ=0.9m,试分别计算K0+870和K0+910桩号的超高值。3、某山岭区二级公路,已知JD1的坐标(409

59、61.914,91066.103),JD2的桩号K8+084.56,坐标为(40433.528,91 250.097),JD3的坐标为(40547.416,91 810.329),并设JD2处圆曲线半径R=200m,缓和曲线长lh=50m;试求:(1)JD2处平曲线要素;(2)JD2处平曲线主点的桩号及坐标;(3)在平曲线内按整桩号法间距为20m进行加桩,并计算逐桩坐标。4、某山岭区二级路,设计速度为40km/h,如2-31 图所示,路线转角4=950438“、 5=692028“,JD4至JD5的距离D=467.71m, 由于地形限制,选定R4=110m,lh4=70m,试定 JD5的曲线半

60、径R5和缓和曲线长lh5。图2-31学习项目一以学习小组为单位,根据当地公路发展状况进行社会调查,以调查当地交通部门资料为主。重点调研公路通行里程、公路等级、运营交通量大小、地方公路发展规划等,并绘出交通量与公路里程之间的关系图,完成一篇自拟题目的调研报告。要求:利用课余时间,2周内完成。学习任务单一主 题自拟:小组成员与分工组 长: 公路信息收集: 实地进行选线: 路线测设记录: 资料整理: 咨询导师: 其 他: 研究目的掌握公路曲线路线要点 掌握路线加宽方法 掌握路线超高设置条件 增加学习公路勘测设计的兴趣学习任务单一研究内容掌握公路曲线种类及条件 掌握曲线测设方法熟悉路线超高与加宽设置方

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