《道路勘測設計》學習指導書

道路勘測設計》學習指導書內(nèi)蒙古工業(yè)大學

土木工程學院道路交通系

2009年5月第1章緒論1.1考核內(nèi)容交通運輸?shù)奶攸c極其在國民經(jīng)濟中的地位、我國公路現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃、公路的分級與技術(shù)標準；公路勘測設計的階段及任務、公路勘測設計的依據(jù)。1.2考核要求了解道路運輸五種運輸方式的特點；我國道路的現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃；公路分級與技術(shù)標準，城市道路分類與技術(shù)分級；理解公路工程可行性研究、設計任務書、設計階段；知道車輛、車速、交通量、通行能力等是道路勘測設計的依據(jù)。1.3重點、難點重點：公路的分級與技術(shù)標準、公路勘測設計的階段及任務、公路勘測設計的依據(jù)難點：公路勘測設計的階段及任務、公路勘測設計的依據(jù)第2章汽車行駛特性2.1考核內(nèi)容汽車的驅(qū)動力與行駛阻力、汽車的動力特性及加、減速行程；汽車行駛的穩(wěn)定性、汽車的制動性；汽車的燃油經(jīng)濟性。2.2考核要求了解汽車的驅(qū)動力及行駛阻力、汽車的運動方程式；懂得汽車的動力特性及加、減速行程，汽車的爬坡能力；理解汽車行駛縱向、橫向、縱橫組合向的穩(wěn)定性；明白汽車的制動性，汽車的燃油經(jīng)濟性。2.3重點、難點重點：汽車的驅(qū)動力與行駛阻力；汽車行駛的穩(wěn)定性。難點：汽車的驅(qū)動力與行駛阻力；汽車行駛的穩(wěn)定性；汽車的動力特性及加、減速行程。［例題］2-1已知某條道路的滾動阻力系數(shù)為0.015,如果東風EQ140型載重車裝載90%時，掛IV檔以30km/h的速度等速行駛，試求(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,§=1,裝載90%,G'=GX90%,H=1500,§=0.83，裝載90%,G'=GX90%,f=1%,Dmax=0.06,1)當H=0時： 訂=上&0max=tg(3.2496)=5.67%2)當H=1500時，amax=2.593768 i2=tgamax=tg(2.593768)=4.53%2-2己知入=0.8,f=1%，若東風EQ-140型載重車以80km/h的速度開始在3%的坡道上爬坡，當該坡道長為600m時，求到達坡頂?shù)能囁?。解：因為V=80km/h，故為V檔，入=0.8,f=1%,查圖2-8a)得，V1=80km/h,S1=120m,S2=600+120=720，則V2=57km/h［習題］1假定某彎道的最大橫向力系數(shù)為0.10,則當R=500m,ih=5%時，允許最大車速為多少？當V=80km/h,ih=-2%(反超高)時，平曲線半徑至少應為多大？2-2設某條道路規(guī)定的最大縱坡為5%,當汽車以80km/h的速度在半徑為250m、超高橫坡度為8%的平曲線上行駛時,求折減后的最大縱坡度。第3章平面設計3.1考核內(nèi)容路線平面線型概述；直線、圓曲線、緩和曲線、平面線型設計理論；行車視距；路線的平面設計成果。3.2考核要求了解道路平面線形設計的基本要求；掌握平面線形要素之一的直線的運用，直線的最小長度；學會圓曲線的幾何元素及圓曲線半徑的確定；學會回旋線作為緩和曲線的計算，緩和曲線長度的確定；懂得平面線形設計的一般原則，平面線形要素的組合類型及計算；了解行車視距的種類及計算方法，各級公路對視距的要求；知道路線平面設計應該取得的成果：直線、曲線及轉(zhuǎn)角表、逐樁坐表、路線平設計圖等內(nèi)容。3.3重點、難點重點：直線、圓曲線、緩和曲線、平面線型設計、行車視距。難點：緩和曲線、平面線型組合設計、行車視距。［例題］3-1平原區(qū)某公路有兩個交點間距為407.54m,JD1=K7+231.38,偏角a1=12°24’20〃（左偏），半徑R1=1200m；JD2為右偏，a2=15°32’50〃，R2=1000m,試按S型曲線計算LS1、LS2長度，并計算兩曲線主點里程樁號。解：令兩曲線的切線長相當，則取T1"407.54/2=203.77m按1：1：1計算LS1：LS1=aR/2=12.2420XPI/180X1200/2=129.91取LS1=130m則經(jīng)計算得，T1=195.48m203.77-195.48=8.29，即T1計算值偏短。因切線長度與緩和曲線長度的增減有近似1/2的關(guān)系，則另LS1=130+2X8.29=146.58,取LS1=140m。則，T1=200.486mT2=407.54-T1=407.54-200.49=207.05按1：1：1計算LS2：LS2=aR/2=15.3250XPI/180X1000/2=135.68按Ls=135.68計算切線長T2得，T2=204.45m207.05-204.45=2.60取LS2=135.68+2X2.60=140.88則經(jīng)計算得，T2=207.055m207.05-207.055=-0.005取LS2=140.88-2X0.005=140.87則經(jīng)計算得，T2=207.05mJD1曲線要素及主點里程樁號計算JD1=K7+231.38T1=200.49 L1=399.82E1=7.75J1=1.15ZH1=K7+030.89 HY1=K7+170.89 QZ1=K7+230.80YH1=K7+290.71 HZ1=K7+430.71JD2=JD1+407.54-J1=K7+231.38+407.54-1.15=K7+637.77JD2曲線要素及主點里程樁號計算JD2=K7+637.77T2=207.05L2=412.22E2=10.11J2=1.88ZH2=K7+430.72 HY2=K7+571.59 QZ2=K7+636.83YH2=K7+702.07 HZ2=K7+842.943-2已知平原區(qū)某二級公路有一彎道，偏角a右=15°28’30〃，半徑R=600m，JD1=K2+536.48。起點樁號QD=K0+800。起點坐標為X0=5205234，Y0=22401430，起始磁方位角為53°30’，計算磁偏角&0=9°40’。要求計算K2+450，K2+550樁號的坐標。解：1.計算方位角Q0、Q1：Q0=30-60=53°30’-9°40’=43°50’=43.8333°JD1計算方位角Q1=Q0+a1=43.8333°+15°28’30〃=59.3083°2．計算JD1坐標：LJD1=2536.48-800=1736.48X1=X0+LJD1COSQ0=5205234+1736.48Xcos43.8333°=5206486.623Y1=Y0+LJD1sinQ0=22401430+1736.48Xsin43.8333°=22402632.6213．計算中樁坐標：K2+525: x=104.922,y=4.428因為QZ=K2+535.94,故計算點位于曲線上半支，Qq=Qn-an+180-A=Q1-a1+180-A=59.3083-15.475+180-20.8225=203.0108°xq=X1+lqCosQq=5206486.623+12.457Cos203.0108°=5206475.157yq=Y1+lqsinQq=22402632.621+12.457sin203.0108°=22402627.752K2+600: x=51.963,y=0.556因為QZ=K2+535.94,故計算點位于曲線下上半支，Qq=Qn+A=Q1+A=59.3083+0.4931=59.8014°xq=X1+lqCosQq=5206486.623+64.604Cos59.8014°=5206519.118yq=Y1+lqsinQq=22402632.621+64.604sin59.8014°=22402688.457［習題］3-1平原區(qū)某公路有兩個交點間距為371.82m,JD1=K15+385.63,偏角a1=20°19’52〃(右偏)，半徑R1=700m,JD2為右偏，a2=17°05’32〃，R2=850m,試按S型曲線計算LS1、LS2長度，并計算兩曲線主點里程樁號。3-2某山嶺區(qū)二級公路，已知JD1、JD2、JD3的坐標分別為(40961.914，91066.103)、(40433.528,91250.097)、(40547.416,91810.392),并設JD2的R=150m,Ls=40m,求JD2的曲線元素及主點里程。3-3計算上題所給平曲線的ZH、HY、QZ、YH和HZ五個主點的坐標。4用計算機語言編制基本型曲線元素,主點里程和中樁坐標的通用程序。5繪制"S"型曲線的曲率變化圖。第4章縱斷面設計考核內(nèi)容縱坡及坡長設計、豎曲線；爬坡車道、合成坡度；視覺分析及道路平、縱面線形組合設計縱斷面設計方法及縱斷面圖?？己艘罄斫馐裁词锹肪€縱斷面；學會道路縱坡的設計；掌握豎曲線半徑的選擇和豎曲線要素的計算掌握逐樁里程的設計標高和填挖高度的計算；了解爬坡車道的設計,合成坡度的計算；了解道路平、縱線形組合設計原則；掌握縱斷面設計方法及縱斷面圖；了解城市道路縱斷面設計要求及鋸齒形街溝設計。重點、難點重點：縱坡及坡長設計；豎曲線；合成坡度；道路平、縱面線形組合設計難點：豎曲線設計步驟；道路平、縱面線形組合設計。［例題］1某轉(zhuǎn)坡點的標高為50米,其相鄰坡段的縱坡分別為--3%和5%,根據(jù)實際情況,若轉(zhuǎn)坡點的設計標高不得低于52.米,則豎曲線半徑最小應為多少?解：根據(jù)題意：E>=52-50=2.0米由E=T2/（2R）=Rw2/&有：R=2500m4-2某條道路變坡點樁號為K25+460.00，高程為780.72米，訂=0.8%,i2=5%,豎曲線半徑5000m。（1）判斷凸凹性；（2）計算豎曲線要素；（3）計算豎曲線起點、K25+460.00、K25+500.00、終點的設計標高解：W=i2-i1=0.05-0.008=0.042凹型曲線L=R*W=210,T=L/2=105,E=T2/2*R=1052/2*5000=1.1025豎曲線起點樁號=K25+460-105=K25+355.00豎曲線起點高程=780.72-105*0.8%=779.88豎曲線終點樁號=K25+460+105=K25+565.00豎曲線終點高程=780.72+105*5%=785.97K25+460處：設計標高=780.72+1.1025=781.823K25+500.00處橫距X=K25+565-K25+500=65豎距H=X2/2*R=652/2*5000=0.4225切線高程=785.97-5%*65=782.72設計高程=782.72+0.4225=783.143［習題］1陡坡路段，坡長過長對行車有哪些危害？2平縱組合應遵循的原則是什么？3某平原微丘區(qū)二級公路，有一平曲線半徑為250m，超高橫坡取8%,該路段縱坡度為4.8%，請檢查合成坡度是否設計不合理。若不滿足要求，該彎道上允許最大縱坡度為多少？4在陡坡路段，坡長過長，對行車有那些危害？4-5設在樁號K4+800處為一縱坡轉(zhuǎn)折點，其設計標高H=100m,在樁號前的縱坡為3%升坡,在轉(zhuǎn)折點以后為2%的降坡；現(xiàn)欲插入一個半徑為4000m的凸形豎曲線，試求該豎曲線的長度、切線長度、外距、豎曲線起始點樁號及每隔20m整樁處豎曲線各點的標高。6某公路與鐵路平交，其設計車速為助60km/h,要求交叉點的兩端至少各有20m長較平坦的路段。已知其中一端由交叉點A到豎曲線轉(zhuǎn)折點O的距離為30m（見圖）。試問該豎曲線的半徑最大為多少?驗算選用值是否滿足最小豎曲線半徑的要求?第5章橫斷面設計考核內(nèi)容橫斷面的組成；行車道寬度、路肩、分車帶、路側(cè)帶與路緣石；路拱及超高、視距的保證；橫斷面設計方法；路基土石方的計算與調(diào)配?？己艘罅私獾缆窓M斷面的組成、城市道路橫斷面的組成；明白行車道寬度的確定；理解路肩、分車帶、路側(cè)帶與路緣石的作用和設置方法；弄清曲線超高及路基加寬漸變原理（超高旋轉(zhuǎn)方式選擇及加寬方式選?。?；掌握逐樁斷面點的超高和加寬計算；分析判斷彎道內(nèi)側(cè)視距的保證；了解道路建筑限界與道路用地范圍；掌握橫斷面設計方法，路基土石方數(shù)量計算及調(diào)配。5.3重點、難點重點：路拱及超高設計原理；視距的保證；橫斷面設計方法；路基設計表的填寫；路基土石方的計算與調(diào)配。難點：斷面超高與加寬的計算；路基土石方的計算與調(diào)配。［例題］5-1某平原區(qū)一級公路，設計車速為100km/h，路基寬19m.即：2X3.75m（行車道）+2X3.75m（行車道）+2X0.25m（路緣帶）+2.0m（中央分隔帶）+2X0.75m（路肩）。曲線半徑為700m，緩和曲線長為100m,圓曲線長為156.33m,ZH點樁號為K8+450.54,試求主點樁和加樁（每30m加-個樁）的超高值。序號 樁號右超高值中間左超高值1ZH：K8+450.54-0.1780-0.1782K8+480.540.0310-0.173K8+510.540.2380-0.2394K8+540.540.4420-0.4435HY：K8+550.540.510-0.516K8+570.540.510-0.517K8+600.540.510-0.518QZ：K8+628.710.510-0.519K8+660.540.510-0.5110K8+690.540.510-0.5111YH：K8+706.870.510-0.5112K8+720.540.4170-0.41813K8+750.540.2130-0.21414K8+780.540.0090-0.1715HZ：K8+806.87-0.1780-0.178

5-2某城市環(huán)線為主干線二級，設計車速為60km/h，路基寬23m，平均曲線半徑為240m,緩和曲線長度為120m，圓曲線長度為130.56m,ZH點樁號為K29+736.40，試求主點樁和加樁（每20m加-個樁）的加寬值。R=240m,采用三類加寬。（按直線比例變化）序號 樁號加寬值1ZH：K29+736.4002K29+756.400.133K29+776.400.274K29+796.400.405K29+816.540.536K29+836.400.677HY：K29+856.400.808K29+896.400.809QZ：K29+921.680.8010K29+956.400.8011YH：K29+966.960.8012K29+996.400.7413K30+016.400.6014K30+036.400.4715K30+056.400.3416K30+076.400.2017K30+096.400.0618HZ：K30+106.400［習題］1試計算三車道高速公路一個2000m半徑的平曲線的超高緩和段長度。要求分別按繞分隔帶邊緣及各自車道中心旋轉(zhuǎn)方式計算（一般氣候條件）。5-2已知某二級公路（山嶺區(qū)、積雪寒冷地區(qū)）有一彎道，半徑R=200m,Ls=60m,偏角a右=35°15’24〃，JD=K12+452.68，路拱橫坡為2%,試計算超高緩和段起點、超高橫坡0%、2%、3%、緩和段終點等特征點的里程樁號及曲線加寬值（按高次拋物線過渡），并繪出超高設計圖。5-3已知平原區(qū)某二級公路有一半徑R=1200m的彎道，Ls=180m，偏角a右=17°22'34",JD21=K23+318.56，水泥砼路面，一般地區(qū)。試分別按緩和曲線全長及部分緩和曲線長度進行超高過渡，計算超高緩和段起點樁號（上、小半支）并計算下半支緩和曲線段內(nèi)25m間隔的超高值。4路基的寬度是由哪些部分組成的?這些部分的寬度應考慮哪些因素來加以確定?5在平原區(qū)筑路時．為什么一般均做成低路堤?對較高的路堤，為什么兩旁可以不設邊溝？6機動車車行道的寬度是怎樣確定的?應該考慮哪些因素?7試述綠化分隔帶的作用。8車行道路供有哪幾種型式?路拱各點標高如何計算?5-9城市道路橫斷面路幅型式的選用應注意哪些問題?10路基土石方調(diào)配的基本原則是什么?第6章道路的選線與定線考核內(nèi)容路線方案選擇、平原區(qū)選線、山嶺區(qū)選線、丘陵區(qū)選線；紙上定線、紙上定線的操作方法；實地放線、直接定線、航測定線。考核要求了解自然條件對道路路線的影響，道路選線原則；懂得路線方案的選擇；掌握平原區(qū)路線；線的要點；掌握山陵區(qū)選線、各種展線的方法；掌握丘陵區(qū)選線的布設方法；了解紙上定線是在大比例尺地形圖上確定道路中線的概念；掌握紙上定線操作的方法；學會將紙上定好的線進行實地放線；理解直接定線的全過程。重點、難點重點：平原區(qū)選線；山嶺區(qū)選線；丘陵區(qū)選線；紙上定線；紙上定線的操作方法；實地放線。難點：山嶺區(qū)選線，紙上定線的操作方法。［習題］1什么是城市道路紅線?在規(guī)劃時，城市道路的道路寬度如何確定?2試述道路網(wǎng)規(guī)劃的編制程序。3如何用數(shù)學方法擬定道路支線與干線的連接?4公路勘測設計工作中兩階段測設、一階段測設指什么?5公路路線方案比較通常采用哪些指標進行?6-6公路選線的要求是什么?7哪些主要的自然因素影響公路路線的選擇?地形及地質(zhì)構(gòu)造與公路勘測設計的關(guān)系如何?6-8公路選線的步驟是什么?6-9平原區(qū)公路選線的特點是什么?有哪些控制點?6-10選定沿河（溪）線時，應注意哪些主要問題?6-11什么是山脊線選線的主要關(guān)健?6-12對丘陵區(qū)公路選線應掌握哪些要點?6-13越嶺線選線的要點有哪些?如何選擇埡口?6-14定線的基本任務是什么?怎樣達到定線的基本要求?6-15公路定線有哪幾種方法?它們各自有卿些特點?6-16何為導向線?怎樣修正導向線?6-17試述穿線交點法（支距法）的工作步驟。6-18試述紙上定線與實地定線的主要優(yōu)缺點及適用條件。6-19紙上移線的目的是什么?6-20在平曲線測設時，你能提出幾種方案來解決虛交?請寫出計算公式（假設該曲線設置緩和曲線）6-21何為回頭曲線?為什么要設置回頭曲線?測設回頭曲線的要求有哪些?6-22斷鏈是怎樣形成的?如何處理?第7章道路平面交叉設計7.1考核內(nèi)容交叉口的車道數(shù)和通行能力、車道數(shù)和通行能力、視距與圓曲線半徑；交叉口的拓寬設計；環(huán)行交叉口設計；交叉口的立面設計。7.2考核要求了解交叉口的交通、交叉口的類型、交叉口的行車速度等基本概念；明白交叉口的交通組織設計；理解交叉口的車道數(shù)和通行能力；懂得交叉口的視距與圓曲線半徑；學會交叉口的拓寬設計；了解環(huán)形交叉口設計和交叉口的立面設計。7.3重點、難點重點：交叉口的視距與圓曲線半徑；交叉口的拓寬設計；環(huán)行交叉口設計；交叉口的立面設計。難點：交叉口的視距與圓曲線半徑；交叉口的立面設計。［習題］1圖7-1為某四路相交的交叉口，在A、B、C路段均設有中間帶（其中A、B方向?qū)挒?.5m,C方向?qū)挒?.0m）,A方向為雙向六車道，B、C方向為雙向四車道，D為雙向雙車道，每條車道寬3.5m，人行道寬4.0m。擬渠化解決的問題是：改善C往B的右轉(zhuǎn)行駛條件；壓縮交叉面積；明確各向通過交叉口的路徑；解決行人過街問題，試擬定渠化方案。2圖7-2為正交的十字形交叉口，相交道路計算行車速度為60km/h，雙向六車道，每年車道寬4.0m,人行道寬4.0m,進口道右側(cè)車道供直右方向行駛，轉(zhuǎn)角曲線半徑為15.0m。從視距的要求考慮，試問位于轉(zhuǎn)角人行道外邊緣的建筑物A是否應拆除？3某五路相交的道口，擬修建環(huán)形交叉，各道口的相交角度如圖7-3。已知路段計算行車速度為50km/h,車行道寬均為14m。若環(huán)道寬度為15m，內(nèi)側(cè)車道寬為6m,試確定中心島半徑（取m=0.15,ih=2%,不考慮非機動車）。4參照圖7-4，當主要道路與次要道路相交時，主要道路在交叉口的橫坡保持不變，應將路脊線的交叉點由A點位移到A'點，若主要道路與次要道路正交，次要道路車行道寬為20m,轉(zhuǎn)角曲線半徑為10m,試繪制位移后的四種標高計算線網(wǎng)。5某城市正交十字形交叉口，AB街寬25m（雙向四車道，兩側(cè)各有5.5m非機動車道），路段計算車速為40km/h,CD街寬10m，路中心劃分道線，兩側(cè)機非混行，路段計算車速為

30km/h。設計縱坡心