道路路线X.pptx

道路与道路与桥梁工程概论桥梁工程概论第二章 道路路线概述1道路平面线形设计道路平面线形设计2道路纵断面设计3道路横断面设计道路横断面设计4道路交叉5职业能力目标熟悉路线设计的有关概念看懂路线平面、纵断面、横断面设计学习要求熟悉路线平面、纵断面、横断面设计内容掌握路线设计的要求与方法了解道路路线组成及路线交叉方式与要求2.1 道路路线概述基础知识道路是一条带状的三维空间实体。它的中心线是一条空间曲线，这条中心线在水平面上的投影，称为道路路线的平面沿中心线竖直剖切展开的直面，称为道路路线的纵断面中心线上任意点处的法向切面，称为道路路线的横断面2.1 道路路线概述道路设计阶段初步设计技术设计施工图设计确定合理的技术方案。选定合理的设计方案，计算工程确定合理的技术方案。选定合理的设计方案，计算工程数量及主要材料数量，提出施工方案建议，编制设计概数量及主要材料数量，提出施工方案建议，编制设计概算，提供包括文字说明和图表资料在内的初步设计文件算，提供包括文字说明和图表资料在内的初步设计文件根据初步设计批复意见，测设合同要求，对重大、复杂根据初步设计批复意见，测设合同要求，对重大、复杂的技术问题通过科学试验、专题研究，加深勘探调查及的技术问题通过科学试验、专题研究，加深勘探调查及分析比较，解决初步设计中未解决的问题分析比较，解决初步设计中未解决的问题应根据可行性研究报告批复意见、测设合同，拟定修建应根据可行性研究报告批复意见、测设合同，拟定修建原则，确定设计方案和工程数量，提出图表资料、说明原则，确定设计方案和工程数量，提出图表资料、说明书以及施工组织计划，编制施工图预算书以及施工组织计划，编制施工图预算2.1 道路路线概述道路勘测阶段道路勘测包括道路勘测包括选线选线、定线定线、测量测量和和调查调查。一条道路的起终点和中间控制点确定以后，可用多一条道路的起终点和中间控制点确定以后，可用多种方法把它们连接起来。要选出一条最合理的路线，种方法把它们连接起来。要选出一条最合理的路线，一般要经过三个步骤：一般要经过三个步骤：1 1、全面布局、全面布局全面布局全面布局在路线的起点、终点和中间大控制点在路线的起点、终点和中间大控制点之间，按选线原则寻求最合理的路线走向之间，按选线原则寻求最合理的路线走向2 2、逐段安排、逐段安排逐段安排逐段安排路线的基本走向确定以后，进一步加路线的基本走向确定以后，进一步加密控制点，解决路线的局部性方案密控制点，解决路线的局部性方案3 3、具体定线、具体定线具体定线具体定线在逐段安排的小控制点之间，根据技在逐段安排的小控制点之间，根据技术标准，结合自然条件，综合考虑平、纵、横三个方术标准，结合自然条件，综合考虑平、纵、横三个方面的因素，适当移动交点进行穿线，具体定出路线的面的因素，适当移动交点进行穿线，具体定出路线的中线位置。中线位置。2.2 道路线形设计道路平面线形设计圆曲线缓和曲线平曲线超高平曲线加宽缓和段行车视距平面设计成果 各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由直线向圆曲线或较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形平曲线设计时，常将弯道外侧车道抬高，构成与内侧车道同坡度的单向坡，使汽车在平曲线上行驶时获得一个指向内侧的横向分力，用以克服离心力。汽车在曲线上行驶时，四个车轮轨迹半径不同，因而需要比直线上更大的宽度。当曲线上设有加宽和超高时，为保证线形平顺和行车安全，需设置缓和段。使汽车在一定的车速下能及时制动或避让。在这段时间内，汽车沿路面所行驶的最短距离。路线平面设计应提供各种图纸和表格概念2.2 道路线形设计圆曲线公路工程技术标准根据各级公路的不同要求，规定了三类最小圆曲线半径，即：极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径1、计算公式 R=V2/127（+i）式中：R圆曲线半径，m；V道路的计算行车速度，km/h；最大横向力系数；i路拱横向坡度，以小数计。2、注意事项圆曲线半径越大，横向力系数就越小，汽车行驶就越稳定。从汽车行驶稳定性出发，圆曲线半径越大越好。但因受地形、地质、地物等因素的限制，圆曲线半径不可能设置得很大，往往会采用小半径的圆曲线。Rmin=V2/127（max+ibmax）极限最小半径一般最小半径不设超高的最小半径2.2 道路线形设计Rmin 极限最小半径，mmax 极限最小半径所对应的横向力系数ibmax 最大超高横坡度R一般一般最小半径，mIb 路拱超高横坡度 一般最小半径所对应的横向力系数R免不设超高最小半径，m；i1 路拱横坡度：道路等级二级及二级以上，i1=0.010.02；二级以下，i1=0.030.04；不设超高横向力系数其中：“-”表示汽车在道路圆曲线外侧行驶 R一般=V2/127（+ib）R免=V2/127（-i1）极限最小半径横向力系数及超高横坡度取用表 一般最小半径横向力系数及超高横坡度取用表 各级公路的最小半径值 计算行车速度（km/h）1201008060403020max0.100.110.120.130.140.150.16ibmax（%）8888888计算行车速度（km/h）12010080604030200.050.050.060.060.060.050.05ib（%）6678766计算行车速度（km/h）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）路拱2.0%5500400025001500600350150路拱2.0%7500525033501900800450200缓和曲线关键词：过渡线形、曲率均匀变化缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或大圆曲线与小圆曲线之间，由直线向圆曲线或较大圆曲线向较小圆曲线过渡的线形，是道路平面线形要素之一。它的主要特征是曲率均匀变化。公路工程技术标准规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其他各级公路，当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。缓和曲线最小长度值 在相同计算行车速度的公路上，不论曲线半径大小如何，都可取同一个缓和曲线长度2.2 道路线形设计计算行车速度（km/h）1201008060403020最短缓和曲线长度（m）1008570503525202.2 道路线形设计平面曲线超高超高的大小用横坡度表示各级公路圆曲线部分的最大超高横坡度 不同车速（等级）、不同半径圆曲线的超高横坡度 公路等级高速公路一二三四一般地区（%）108积雪冰冻地区（%）6 计算行车速度（km/h）超高横坡度（%）12010080604030202324017101240810390230105321601220830570270150704162095062043020011055513007705003401508040610806504102801206030793056035023090502088105003102006030159720440280160106504002501252.2 道路线形设计设置超高的规定和要求1）各级道路曲线部分的最小超高横坡度须等于或大于该道路直线部分的路拱横坡度，以利于排水。2）当道路通过城镇作为城市道路，按规定设置超高有困难时，可视实际情况进行适当处理。也可按下表取用市区路段全超高横坡度 3）在有纵坡的弯道上设置超高时，应考虑合成坡度ik=i纵2+ib2 式中：i纵道路纵坡，%Ib 合成纵坡，%。计算行车速度（km/h）806040、30、20超高横坡度（%）642平面曲线加宽2.2 道路线形设计公路工程技术标准规定，当圆曲线半径R250m时，应设置加宽。双车道路面的全加宽值见下表双车道路面的全加宽值 单车道路面的全加宽值按表列数值的1/2取用注意事项：加宽应设置在圆曲线的内侧，路面加宽时路基一般也同时加宽；分道行驶的公路，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。设计时应按内外车道不同的半径，通过计算分别确定其加宽值加宽类型圆曲线半径（m）汽车 轴距加前悬（m）2502002001501501001007070505030302525202015150.40.60.81.01.21.41.82.22.5280.60.70.91.21.52.0-35.2+8.80.81.01.52.02.5-2.2 道路线形设计缓和段缓和段按作用不同，分为超高缓和段和加宽缓和段。超高缓和段长度一般以“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后，外侧路缘纵坡较设计纵坡增加的附加纵坡度。超高渐变率过大，会使行车不舒适，路容不美观；过小则易在路面上积水为使线形顺适和行车安全，在平曲线上加宽后，应在主曲线两端设置加宽缓和段。其长度一般与超高缓和段长度相同；当圆曲线上不设超高仅有加宽时，其长度不应小于10m，但加宽缓和段长度和全加宽值的比例应按其加宽渐变率1：15计算，且取5m的整数倍超高缓和段 加宽缓和段 2.2 道路线形设计行车视距行车视距包括停车视距、会车视距和超车视距超车视距2.3 道路纵断面设计概 念沿道路中线的竖向剖面称为路线纵断面，道路不可能从起点至终点是一条水平线，而是一条有起伏的空间线路线纵断面 地面线设计线地面线高于设计线采用的施工是挖方地面线低于设计线采用的施工是填方纵坡度i=h/l（h代表是高差，l代表是水平长度）2.3 道路纵断面设计纵坡设计纵坡设计步骤：标注控制点试定纵坡线调整纵坡线与横断面核对确定纵坡线最小纵坡：公路工程技术标准规定，在各级公路的长路堑路段、其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡，否则应对边沟作纵向排水设计。干旱地区以及横向排水良好的路段，最小纵坡可不受上述限制。最大纵坡：最大纵坡 设计车速为120km/h、100km/h、80km/h的高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1%。公路改建中，设计车速为40km/h、30km/h、20km/h的利用原有公路的路段，经技术经济论证，最大纵坡值可增加1%。注意事项：计算行车速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）34567892.3 道路纵断面设计竖曲线设计竖曲线有两种形式：相邻两条纵坡线的交角（转坡角）为正值时，为凸形竖曲线；为负值时，为凹形竖曲线。其计算式为：=1-2竖曲线概念：为了行车平顺，纵断面上相邻两条纵坡线的相交处（俗称转坡点或变坡点）通常用一段曲线二次抛物线连接起来，这条曲线称为竖曲线设计流程：竖曲线半径确定竖曲线要素计算竖曲线起终点桩号推算曲线长：L=R切线长：T=L/2外 距：E=T2/2R 改正值：h=l2/2R竖曲线起点桩号=转坡点（变坡点）桩号-T竖曲线终点桩号=转坡点（变坡点）桩号+T计算行车速（km/h）1201008060403020凸形竖曲线（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凸形竖曲线（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线最小长度（m）1008570503525202.4 道路横断面设计概 念道路中线的法线方向剖面称为道路横断面，简称横断面。道路横断面图是由设计线与地面线所围成的图形。2.4 道路横断面设计设计流程1、准备工作、准备工作1）抄录填挖高、超高加宽将路基设计表上各中桩的填土高（T）或挖土深（W）、路基宽度、超高（hc）和加宽（Bj）等数值逐桩标注在相应中桩横断面地面线下；2）根据地质调查资料，标出各断面的土石分界线，确定边坡坡度及边沟形状、尺寸。2、逐桩绘出直线段路基横断面设计线、逐桩绘出直线段路基横断面设计线3、逐桩绘出曲线段路基横断面设计线、逐桩绘出曲线段路基横断面设计线圆曲线上有超高时，按超高旋转轴绘出超高横坡度和左右路肩边缘连线；有加宽时，绘出加宽后的左右路肩边缘的连线。缓和曲线、缓和段上，先按超高、加宽找三点（内侧边缘、中线、外侧边缘），再将内、中、外三点连成折线。4、绘制边坡（护坡道）、边沟、取土坑、截水沟、挡土墙、绘制边坡（护坡道）、边沟、取土坑、截水沟、挡土墙横断面面积计算横断面面积是指横断面设计图中地面线与设计线所围成的面积。A=Ai=B式中：A横断面面积，m2；Ai每一条块的面积，m2；B 横断面分成的三角形或梯形条块中图上每1cm2的实地面积，为4 m2；hi横断面分成的三角形或梯形条块中，每一条块的中心高度，cm。土石方计算与调配2.4 道路横断面设计2.4 道路横断面设计填、挖方体积计算：为简化计算，目前一般采用平均断面法计算填挖方体积。假定两相邻断面组成一棱柱体，断面即为棱柱体的上底下底，中线距离（两桩号里程差）即为棱柱的高，其体积为：V=（A1+A2）/2*L式中：V两断面间的体积，m3；A1、A2横断面填、挖面积，m2；L两断面间的中线距离，m。应注意的问题：（1）填方面积和挖方面积应分别计算；（2）填方或挖方中的土石也要分别计算。路基土石方调配（1）先横向后纵向，先本桩利用后远运利用；（2）综合考虑施工方法、运输条件、地形情况等因素，采用合理的经济运距；（3）避免或防止水土流失、河道堵塞、塌方等破坏生态环境的现象发生；（4）土石应分开调配；（5）一般不跨沟、上坡调配。本章小结 道路路线设计是道路建设的基础。道路从无到有，要经过选线、勘测、设计、施工等诸多工序。道路线形设计包括平面设计、纵断面设计、横断面设计。道路平面设计包括圆曲线、缓和曲线、超高、加宽、缓和段、视距设计。道路平面设计选用的各种数据既要保证计算正确，又要满足技术标准的要求。不满足技术标准要求的设计是不合格的设计。技术标准中的极限值，又要满足技术标准的要求。不满足技术标准要求的设计是不合格的设计。技术标准中的极限值，一般不要轻易采用。道路纵断面设计主要解决道路纵坡度大小、坡段长度及竖曲线的位置。道路横断面设计主要解决路基、路面、路肩、中间带宽度，保证车辆行驶时的横向尺寸。横断面是计算道路土石方工程量的重要依据。小知识 汽车在道路上行驶，既要保证纵向稳定，又要保证横向稳定。按现行标准、规范设计的道路，其半径、纵坡及路面类型都能满足在设计车速行驶时的安全需要。但是，若装载高度使汽车重心过高，或行驶速度过快，就会破坏平衡，导致翻车危险。因此，保证设计的正确与优质以及施工的质量，是道路建设中不可轻视的必要条件。练习题1、某平原地区新建一级公路的弯道，按标准规定应设置的最小平曲线半径为多大？2、某山岭地区新建二级公路有一弯道，选定半径为120m，试确定其超高横坡度。3、某山岭区三级公路，转坡点设在K6+770桩号处，其高程为396.67m，两相邻坡段的前坡1=+3.0%，后坡2=-1.0%，选用竖曲线半径R=3000m。试计算竖曲线要素、竖曲线起、终点桩号及竖曲线上每隔整10m桩号的设计标高。思考与练习1、道路路线设计分为哪几种阶段？2、道路平面设计包含哪些内容？3、圆曲线最小半径有哪几种？如何选用？4、什么情况下要在圆曲线上设置超高？超高横坡度应如何确定？5、什么情况下要在圆曲线上设置加宽？加宽值如何确定？6、行车视距有哪几种？平面视距如何保证？7、纵坡设计的要求和规定有哪些？8、路基横断面由哪几部分组成？各种典型路基横断面分别适用于什么情况？9、路基横断面图上包括哪些内容？它们各自的功能是什么？