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道勘资料
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Ch1绪论
1.1什么叫运输:
由于社会生产与消费的需要,人们必须克服空间上的障碍,实现人和物的移动,为具体实现这种移动提供服务所进行的经济活动称为运输。
1.2分类:
道路运输,轨道运输,航空运输,管道运输,水路运输
1.3道路运输特点:
道路运输具有面的性质,可以承担其他运输方式的客货集散与联系,承担铁路、水运、空运固定路线之外的延伸运输任务,能做到从“门”到“门”的直达运输。
(1)适应性强2)机动性好3)速度快捷4)投资较少5)运输费用较高)
1.4现况存在问题:
①公路数量少(按国土面积计算,公路密度仅为印度的1/5,美国的1/7,日本的1/30)质量差,等级低服务水平低,管理技术跟不上
②城市交通城市交通结构不合理建设速度仍然跟不上交通需求许多城市只重建设不重管理交通违纪现象严重
1.5线形组成:
线形是指道路在空间的几何形状和尺寸
道路在平面上有转向,在空间有高低起伏。
所以道路的中线是一条三维空间曲线。
为研究方便,将之分解为平面、纵断面、横断面设计三个方面进行研究。
1.6结构组成:
路基,路面,桥涵,排水系统,交叉工程,隧道,防护工程,特殊构造物
1.7道路的分类:
1公路2城市道路3厂矿道路4林区道路5乡村道路
1.8公路(技术)等级的划分:
公路根据功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级
1.9适应的交通量:
将各种汽车折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量
2.0公路行政等级分类:
国家干线公路(国道),省干线公路(省道),县公路(县道),乡公路(乡道)
2.1公路技术等级的选用:
1)应根据公路功能、路网规划、交通量,并应充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展等,经论证后确定。
2)一条公路,可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计车速、路基宽度,但不同的公路等级、设计车速、路基宽度间的衔接应协调,过渡应顺适。
3)预测的设计交通量介于一级公路与高速公路之间时,拟建公路为干线公路时,宜选用高速公路;拟建公路为集散公路时,宜选用一级公路。
(高、干一为20年,集一、二、三为15年。
)4)干线公路宜选用二级及二级以上公路。
2.2公路工程技术标准:
公路的技术标准是指公路线路和构造物的设计和施工在技术性能、几何形状和具体尺寸上的要求-指标和条文的形式。
2.3城市道路的分类:
根据道路在城市道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能,分为快速路、主干路、次干路、支路四类。
除快速路外,各类道路按照所在城市的规模、设计交通量、地形等分为I、II、III级。
大城市采用各类道路中的I级标准;中等城市应采用II级标准;小城市应采用III级标准。
2.4道路设计控制:
人--《交通工程学》
车(交通条件)--设计车辆(vehicle)、
设计速度(speed)、
设计交通量(trafficvolume)、
通行能力(trafficcapacity)与服务水平
路-道路线形、路面的使用性能
环境—自然条件
技术依据
2.5技术依据,自然条件,交通条件
设计车速:
作为道路设计依据的汽车速度(当气候条件良好,交通密度小,车辆行驶只受公路本身的条件影响时,具有中等驾驶技术的驾驶人员能安全顺适地驾驶车辆的速度就是设计车速)
运行车速:
2.6交通量:
单位时间内通过道路某一断面的车辆数。
通行能力:
在正常的道路、交通、管制及运行质量要求下,道路单位时间内所能通过交通流的能力。
年平均日交通量(双向)
用以决定道路等级及拟定道路修建次序的依据。
日平均小时交通量
最大高峰小时交通量
2.7设计交通量的确定
1)设计小时交通量(designhourlyvolume)
《规范》规定取“交通量频率曲线第30位小时交通量”。
2)远景设计年限交通量
(3)远景设计年限的规定
(4)交通量的折算
2.8公路勘测设计是指完成一条公路所进行的外业勘测和内业设计工作。
外业勘测包括对路线的视察、踏勘测量和详细测量等工作。
内业设计包括路线设计和结构设计及概预算编制工作。
Ch2平面设计
2.0平面线形—道路中线在平面上的水平投影,反映道路的走向。
汽车行驶轨迹:
1)α=0(不打方向盘)-直线--曲率半径为无穷大角度为0时,汽车的行驶轨迹为直线;
2)α=常数(等角速度ω打方向盘)圆曲线--曲率半径为常数,角度不变时,汽车的行驶轨迹为圆曲线
3)△α=常数(打方向盘的角速度均匀变化)-缓和曲线--曲率半径为变数,角度匀速变化时,汽车的行驶轨迹为缓和曲线
2.1行驶中的汽车,其轨迹在几何性质上有以下特征:
1)轨迹是连续和圆滑的--轨迹上任意一点不出现错头、折线、间断
2)曲率是连续的--轨迹上任意一点不出现两个曲率值
3)曲率的变化是连续的--轨迹上任意一点不出现两个曲率变化值
2.2平面线形三要素:
直线、圆曲线、缓和曲线
2.3路线平面设计的内容:
道路平面线形设计,是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹的要求,合理地确定平面线形三要素的几何参数
简单型曲线:
直线—圆曲线—直线
基本型曲线:
直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线
S型曲线:
用两个回旋线连接两个反向圆曲线的组合。
复曲线:
两个或两个以上半径不同、转向相同的圆曲线径相衔接
卵型曲线:
用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。
凸型曲线:
两同向回旋线间不插入圆曲线而直接径向衔接的组合。
2.4直线的特点
1.1直线的优点①里程最短②定线、设计、量距、绘图、计算、放样方便。
③无视距障碍④驾驶方便⑤车辆不受离心力作用乘车舒适
1.2直线的缺点①.对地形适应性差②.行车单调易产生疲劳
2.5设计标准
2.1直线最大长度20v
直线最小长度Lmin同向6v反向2v
2.6.1适用条件
1)路线完全不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地;
2)市镇及其近郊或规划耕区等;
3)长大桥梁、高架桥、隧道等路段;
4)平面交叉口附近,为争取较好的行车和通视条件;
5)双车道公路提供超车的路段。
2注意问题
1)不宜过长;
2)长直线上纵坡不宜过大;
3)长直线尽头不得设置小半径平曲线;
4)不宜过短。
2.7直线的数学表达式
已知直线上两点的坐标(X1,Y1)(X2,Y2)则直线的数学表达式为:
Y-Y1X-X1
Y2-Y1X2-X1
两点间的直线长度:
L=[(X1-X2)2+(Y1-Y2)2]1/2
2.8汽车行驶的稳定性可用横向稳定性和纵向稳定性二项指标来衡量。
横向稳定性是指汽车在转向或在具有横向坡度的道路上行驶时,抵抗发生侧向滑移和侧向翻车的能力。
纵向稳定性是指汽车在纵坡道上行驶时,抵抗绕后轴或前轴倾翻及纵向倒溜的能力。
取μ=X/G=v2/gR±io=V2/127R±io
---单位车重的横向力----横向力系数
μ值越大,汽车在平曲线上行驶的稳定性越差。
结论:
汽车不发生横向倾覆的条件:
R>R0(μ≤μ0),汽车不发生横向滑移的条件:
R 横向稳定性主要取决于横向力系数的大小,现代汽车设计时,一般b≈2hg,而фr<0.5,即滑移发生先于倾覆。 ∴横向稳定条件为: R≥V2/127(φr+io) ※不能装载过高,否则首先会出现倾覆现象。 2.9圆曲线特点: 1)曲线上任意点的曲率半径为常数,故测设比缓和曲线简便; 2)汽车在曲线上行驶时受到离心力; 3)汽车在曲线上行驶时要多占用宽度; 4)视距条件差。 2.10R=V2/127(μ±i) 关于μ值: 横向力存在,对行车会产生影响。 主要表现为: (1)危及行车安全,使汽车产生侧滑或倾覆的危险 要求: u≤Ф0、u≤b/2hg (2)增加操纵困难, (3)增加燃料消耗和轮胎磨损, (4)行旅不舒适。 1)极限最小半径R1: 仅保证行车安全,在任何条件下均必须满足 2)一般最小半径R2: 考虑使用质量、线形协调、等级提高等多方面的因素,设计时尽量采用大于或等于R2的值。 见表2-1、2。 3)不设超高最小半径R3: R很大时,车辆在弯道上行驶所受的离心力很小,可不设超高。 见表2-1、2。 4)不设缓和曲线最小半径R4 5)最大半径 圆曲线要素及其计算 切线长T=R·tgα/2 曲线长L=π·α·R/180 外矢矩E=R(secα/2–1) 校正数J=2T-L JD -T ZY +L/2 QZ +L/2 YZ -T+J JD 2.11缓和曲线是指在直线和圆曲线或者半径不同的同向圆曲线之间,设置的曲率连续变化的曲线。 (四级路可不设缓和曲线外,其余各级公路都应设置缓和曲线) 缓和曲线的作用: 线形,超高,行车,加宽缓和 JD -Ts ZH +ls HY +(Ls-2ls)/2 QZ +(Ls-2ls)/2 YH +ls HZ -Ts+J JD 2.12缓和曲线的最小长度 1)依离心加速变化率: 操纵驾驶从容,旅客感觉舒适; 2)依司机操作反应时间: Ls=V/1.2 3)超高渐变率适中: Ls=B·Δi/P 4)使线型协调、和谐: Ls: Ly: Ls=1: 1: 1~1: 2: 1 规范》规定下列情况之下可不设缓和曲线。 1)四级公路可不设缓和曲线 2)直线与圆曲线之间,当圆曲线半径大于或等于“不设超高最小半径”时; 3)半径不同的同向圆曲线之间,符合下述条件时可不设缓和曲线而构成复曲线。 A.小圆半径大于“不设超高最小半径”时 B.小圆半径大于“小圆临界曲线半径”且符合下列条件之一时 复曲线中的小圆临界曲线半径 ①小圆曲线按规定设置相当于最小回旋线长的回旋线时,其大圆与小圆的内移值之差不超过0.10m。 ②计算行车速度≥80km/h时,大圆半径与小圆半径之比<1.5 ③计算行车速度<80km/h时,大圆半径与小圆半径之比<2 Ch4横断面设计 道路横断面—中线上各点的法向切面,由横断面设计线和地面线构成。 公路横断面组成: 高速公路、一级公路 整体式断面: 中间带、行车道、路肩以及紧急停车带、爬坡车道、变速车道 分离式断面: 行车道、路肩以及紧急停车带爬坡车道、变速车道等 二、三、四级公路: 行车道、路肩及错车道等 城市道路的横断面组成由机动车道、非机动车道、人行道、绿带及各种管线、设施组成。 2.1综合布置原则 1)保证车辆和行人的交通安全与畅通 2)充分发挥绿带的作 3)有利于雨水的排除 4)考虑地上、地下管线的埋设 5)考虑近、远期的结合 1)单幅路: 用于机动车、非机动车均较少的道路或用地不足、拆迁困难的老城区道路。 2)双幅路: 用于单向两条机动车车道以上,非机动车较少的道路 3)三幅路: 用于机动车交通量大,非机动车多,红线宽度≥40m的道路 4)四幅路: 用于机动车速度高,单向两条机动车车道以上,非机动车多的快速路和主干路。 城市道路机动车道宽度 双车道7.5-8.0m三车道10.0-11.0m 四车道13.0-15.0m六车道19.0-22.0m 说明: 因受地形的限制,同一行车方向的各车道宽度可以不等,但对称车道的宽度一般相等。 专用车道宽度 1)爬坡车道: 高速公路,一级公路的爬坡车道,宽度为3.5m。 2)变速车道: 高速,一级公路的互通式立体交叉、服务区,公共汽车停靠站等同主线衔接处,应设置变速车道,宽3.5m。 3)错车道: 四级公路路基宽度采用4.5m时,应在不大于300m的距离内选择有利地点设置错车道。 设置错车道路段的行车道宽度应不小于5.50m。 4)避险车道: 不小于3.5m。 5)紧急停车带: 2.5m。 6)公交汽车港湾式停靠站: 3.0m。 路肩的作用 1)保护及支撑路面结构; 2)临时停放故障车辆; 3)保持行车道的功能; 4)提供道路养护、埋设地 下管线的场地,供行人 及非机动车行驶; 5)增加美观。 中间带的作用 1)分隔对向车流; 2)沿线设施带; 3)绿化; 4)增加侧向余宽,提高行车安全和舒适。 非机动车道 1)非机动车一条车道宽度: 每条非机动车道宽度推荐采用: 自行车: 1.0m三轮车: 2.0m 兽力车: 2.5m板车: 1.5-2.0m 2)非机动车道条数 3)非机动车道宽度经验推荐值 5.0(4.5)m,6.5(6.0)m,8.0(7.5)m三种。 一般情况下若<5.0(4.5)m,则可不单独设非机动车道,而与机动车混合行驶。 人行道作用: 供行人步行交通,设置绿化、照明、地下管线等 人行道的宽度: 1)行人步行道宽度; 2)考虑埋设管线宽度; 3)考虑地上杆线、植树、绿化; 4)人行道车道路红线宽协调: 街道总宽: 单侧人行道宽=5: 1-7: 1 5)最小宽度。 边沟 作用: 排除路面及边坡处汇集的地表水,确保路基与边坡的稳定。 位置: 路堑及高度小于边沟深度的低填方地段。 形状: 梯形、三角形、矩形等 长度: 每隔一定长度设置出水口,一般不超过500M,多雨地区≯300M,三角形边沟≯200M。 护坡道: 路堤式路基 h≤2m,不设;2<h≤6m,设1m宽的护坡道;h>6m,设2m宽的护坡道。 碎落台: 路堑式路基,为防止碎落物落入边沟而设置的具有一点宽度的纵向平台。 截水沟: 拦截山坡流向路基的水,在路堑顶以 外设置的水沟 曲线加宽 公路《规范》规定,当二、三、四级公路曲线半径小于或等于250m时,应在平曲线内侧加宽 加宽设置 1)全加宽设置位置: 圆曲线段曲线内侧 2)加宽缓和段长L: 不设回旋线或超高缓和段时: L=15e且L≥10m 设置回旋线LS或超高缓和段LC时: L=LS或L=LC 3)加宽过渡: A比例过渡: 二、三、四级公路及一般的城市道路, 在加宽缓和段全长范围内按其长度成 比例逐渐加宽。 路拱及横坡度 2.1路拱的定义--中央向两侧倾斜的拱形 2.2路拱的作用—排水 2.3路拱的型式—直线型、抛物线型等 2.4路拱横坡度--行车、排水 路肩横坡一般比路拱横坡大1%-2%。 人行道横坡宜采用单面坡,坡度为1%-2%。 在曲线路段,为抵消车辆行驶时所产生的离心力,将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式,称为曲线上的超高。 当圆曲线半径小于不设超高最小半径时,须设超高 影响因素: 计算行车速度、半径大小、路面类型、自然条件和车辆组成 超高的过渡: 无中间带道路超高的过渡,有中间带道路超高的过渡 无中间带道路的超高过渡 1)绕路面内边缘旋转: 特点: 内外高差相差较大;排水不受影响。 适用: 新建道路 2)绕道路中心线旋转: 特点: 道路两侧高差相差不大;内侧排水不畅。 适用: 改建道路 3)绕路面外边缘旋转: 特点: 内外高差相差较大,且排水不畅。 适用: 特殊条件下才使用,如旅游道路。 有中间带道路的超高过渡 1)绕中间分隔带的中心线旋转特点: 中间带呈倾斜状态;内外高差大。 适用: 中间带宽度≤4.5m的公路。 2)绕中间分隔带的边缘旋转: 特点: 中间带水平;内外高差大。 适用: 各种宽度的道路。 3)绕各自行车道的中线旋转特点: 中间带倾斜;内外高差小。 适用: 车道数大于4条的公路。 1汽动的制动性: 汽车在行驶中强制降低车速以至停车,或在下坡时能保持一定速度行驶的能力。 制动平衡方程式 制动力: P=Gaφ 制动力P的方向与汽车运动方向相反,略去空气阻力的影响,制动力平衡方程为: P+Pf+Pi+Pj=0 即: Ga·φ+Ga·f+Ga·i+δ·Ga/g·a=0 ∴a=-g/δ·(φ+f+i) 由a=-g/δ·(φ+f+i)得 S=a·vdv =(V12-V22)/254(φ+f+i) 车辆停止时,V2=0,则 S=V12/254(φ+f+i) 从车道中心线上1.2m的高度,能看到该车道中心线上高为0.1m的物体顶点的距离--------视距 为保证行车安全,当司机看到一定距离外的障碍物或迎面来车时,进行汽车刹车或绕过它们而在路上行驶所必须的安全距离--------行车视距。 1)停车视距: 汽车在路上行驶时,司机看到前方障碍物,紧急安全制动所需的最短距离。 2)会车视距: 两辆对向行驶的汽车在同一车道上及时刹车所必须的距离。 3)超车视距: 汽车行驶时为超越前车所必须的距离 各级公路对视距的要求 1)高速公路、一级公路采用停车视距(分向,分道行驶); 2)其它各等级公路应满足会车视距的要求,其长度≮2S停 3)工程特殊困难或受其它条件限制地段,可采用S停,但必 须采取措施分道行驶,对向行驶 的双车道公路要求有一定比例 路段保证S超。 常见路基横断面: 路堤路堑半填半挖路基 1)免费运距: 根据定额规定,土方作业包括挖、装、运、卸四项工序,土石方的运距计算,按预算定额规定办法,在规定距离内只按方量计价不另计运费,这一规定不单独计价的基本运距叫免费运距。 2)经济运距: 采用“调”或“借”,有个距离限度问题,这个按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离,称经济运距。 3)平均运距: Ch8城市道路排水设计 1排水系统的制度 合流制: 将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠系统内排除的系统形式。 分流制: 将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个上各自独立的管渠内排除的系统形式 2雨水排水系统的类型 1)明沟系统 2)暗管系统 3)混合式系统 雨水管渠系统布置的原则 1)充分利用地形,就近排入天然水体 2)尽量避免设置雨水泵站 3)结合城市规划布置雨水管道 4)合理布置出水口 雨水管道的布置 1)平行于道路的中心线或规划红线 2)设置在街道中间、一侧或两侧,并宜设在快车道以外。 直接埋设在绿化带或较宽的人行道下,并注意与行道树、杆柱、侧石等保持一定的横向距离。 3)避免或减少与河流、铁路及其它城市地下管线的交叉 4)最小覆土厚度 5)最大埋深 6)管顶平接 雨水管道的设计步骤 1调查研究收集资料 2划分流水区域 3划分设计管段并确定检查井位置 4确定控制点标高 5确定径流系数、地面集水时间、设计重现期、暴雨强度公式。 6确定设计流量,进行水力计算,确定管道的直径、坡度、管底标高、覆土深度及埋设深度。 7绘图,编写必要的设计和施工说明 Ch7选线和定线 1选线原则 1)做好方案拟定和比选 多方案论证、比选,选定最优方案 2)正常运用和掌握技术标准 保证行车、造价最低、尽量采用高指标 3)注意与农业配合 4)与周围环境、自然景观相协调 5)重视水文、地质问题 6)综合考虑路线与桥位的关系 7)重视环境保护工作 8)其他因素 路线的方位,风向、日照,为城市交通安全、绿 化、排水、地下管道等提供有利条件,为城市发展 留有余地。 2一般步骤: 由浅入深,由轮廓到局部,由总体到具体,由面到带到线。 2.1全面布局 根据基本走向,据点寻找路线带、控制点,全面布局一般在现场视察的基础上,经过方案比选后确定。 2.2逐段安排 在主要控制点间,逐段定出具体的小控制点。 逐段安排路线的工作应在踏勘测量或详测前分段察看中 进行。 2.3具体定线 在小控制点,进行路线平、纵横综合设计, 具体定出道路中线位置。 具体定线工作是在道路详细测量时进行的。 3一般方法 3.1实地选线——由选线人员,根据设计任务书的要求,在现场实地进行勘察测量,经过反复比较,直接选定路线的方法——我国传统的选线方法。 3.2纸上选线——在已经测得的地形图上,进行路线布局方案比较,从而在纸上确定路线,将此路线再放到实地的选线方法。 3.3自动化选线——航测+电算 这是今后公路选线的发展方向。 4选线的一般规律 4.1按地形布线 主要在山岭重丘区采用,地形是影响线位的主要因素。 4.2按地物布线 主要在平原微丘区及城镇、厂矿地区采用 4.3按地质布线 在不良地质地段和特殊地貌地区,地质条件是影响线位的主要因素 5路线方案比选 5.1原则性方案比选: 质的比较,综合各方面因素进行比选 1)政治、经济、国防上的意义。 2)与其它运输方式的关系,沿线工矿、城镇的联系,农田水利的配合。 3)沿线地形、地质、水文等自然因素,施工条件等。 4)工程费用和技术标准情况 5)与历史文物,名胜古迹的联系 5.2详细的方案比选: 量的比较,作局部方案的分析比较 1)技术指标的比选 如路线长度、转角数、最小曲线半径,交叉口数目,限制车速的路段长度等。 2)经济指标的比选 工程量,各种费用等。 3.1步骤 a.收集资料 b.在小比例地形图上布局设线,初拟方案 c.室内初步比选,确定可比方案 d.实地视察,踏勘测量 e.进一步比较,确定推荐方案 1.1平原区地形特征 1)平原、地形平坦、无明显起伏。 沿线一般不受地形限制。 2)河湾顺适,地形开阔且有连续的宽缓台地的河谷地形,沿河设线一般不受限制,路线纵坡平缓或略有起伏。 3)一般多为耕地,且分布较多的各种建筑设施,居民点较密,交通网系较密,水系渠网纵横交借,城镇区中用管网密面,排水困难,地下水位高。 平原区路线特点: 路线纵坡及曲线半径等几何要求较容易达到较高的技术标准,但往往由于受当地自然条件和地物的障碍以及支农的需要,选线时应综合考虑多方面的因素。 1.3平原区布线要点: 平面线形应采用较高的技术指标,尽量避免采用长直线或小偏角,但不应当避免长直线而随意转弯,在避让局部障碍物时要注意线形的连续、舒顺。 纵面线形应结合桥涵、通道、交叉等构造物的布局,合理确定路基设计高度,纵坡不应频繁起伏,也不宜过于平缓。 1平原区选线1.3平原区布线要点 1)正确处理道路与农业的关系; 2)合理考虑路线和城镇的关系;(靠城不进城,利民不扰民) 3)处理好路线和桥位的关系; 4)正确处理新路与旧路的关系; 5)注意土壤水文条件; 6)注意路基用土与就地取材。 路线布设要主要支援农业,少占农田,紧密注意与农田水利建设相结合。 注意了解灌溉渠道的情况,使路线尽可能少和灌溉渠相交,布置在灌溉上方非灌溉的一侧,或者布设在渠道的尾部。 但路线和水渠走向基本相同时,可沿渠堤布线,堤路结合,以减少农田和便利灌溉。 2山岭区选线: 山岭地形指山脊、陡峻山坡、悬崖、峭壁、峡谷、深沟等。 地形变化复杂,地面自然坡度大多在20°以上。 路线平,纵、横大部分受地形限制 高原地带的深侵蚀沟, 以及有明显分水线的绵延较长的高地,平、纵、横受限制。 路线一般以顺山沿河布设为宜,必要时横越山岭。 2. 1沿河(溪)线——沿着河(溪)岸布设的线路 走向明确; 平纵矛盾较少; 展线不多,易达较高指标; 取材方便。 (1)河岸选择 地文、地质、水文条件; 积雪冰冻地区; 村镇、居民点分布。 (2)跨河换岸地点 桥位与
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