勘测设计课件全套教学教程.ppt

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视察,1.1.1.1视察的目的和任务,视察工作包括经济调查和路线视察，其任务是：,（1）根据公路的性质，对与该公路有关的政治、经济、交通和自然条件进行室内研究和野外调查及勘察；全面分析、比较、论证公路的建设意义，在技术上、经济上的合理性、可行性及采用的技术标准。,（2）提出路线修建原则，即一次修建或分期修建。,（3）拟订路线的方案、主要控制点和大桥跨河位置。,（4）通过实地调查，了解和分析当地的施工条件，提出修建期限和对施工安排的原则意见。估算工程量、主材需求量、需征的土地和投资额。,（5）调查中还要对下一步勘测阶段和设计的重大原则及测设中应注意的问题，提出初步意见，并提出有关资料，为编制计划任务书提供资料。,单元学习1.1.1 视察,1.1.1.2经济调查,经济调查的一般步骤是：首先根据初步拟订的各路线方案及其与交通网的联系，以及地区经济区域的供求关系等，分析并确定与公路可能发生客货运输的范围，以此作为调查区，再将其分成若干小区域作为调查的单元，进行社会经济、交通情况、客货运量及其运输联系等调查，最后进行资料分析。,（1）社会经济调查,（2）交通运输调查,（3）调查资料分析,单元学习1.1.1 视察,1.1.1.3路线视察,路线视察包括对路线、桥涵、工程地质和筑路材料等的视察和估算工程量。,（1）公路方面,（2）桥涵方面,（3）工程地质与筑路材料,（4）其他资料,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.1相关知识,（1）公路初测的目的和任务,公路勘测工作是公路工程设计的基础，它主要包括初测和定测。公路勘测工作中的初测是两阶段设计和三阶段设计中第一阶段（初步设计阶段）的外业勘测工作。目的是根据批复的工程项目可行性研究报告所拟定的修建原则和路线基本走向方案，通过现场对各比选方案的勘测，从中确定采用方案，并搜集编制初步设计文件所需的勘测资料。,单元学习1.1.2 公路初测,初测的任务,则是要对路线方案做进一步的核查落实，并进行导线、高程、地形、桥涵、隧道、路线交叉和其他资料的测量、调查工作，进行纸上定线和有关的内业工作。初测阶段的路线方案选定应采用“纸上定线法”，当受地形、地质及设备等或其他条件限制时，可采用“实地定线法”,单元学习1.1.2 公路初测,（2）公路初测的准备工作,搜集资料,室内研究,现场踏勘,其他资料调查,资料整理,单元学习1.1.2 公路初测,（3）公路初测的内容,公路初测由初测的外业测量队分组进行，主要内容包括：,路线平面控制测量（导线量测），包括导线布置、导线长度测量和水平角测量。,高程测量。,地形测量。,路线测量。,其他勘测调查。,内业工作。,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.2 路线平面控制测量,公路平面控制测量，即是导线量测，是测量控制点平面位置的测量，包括路线、桥梁、隧道及其他大型建筑物的平面控制测量。主要包括导线布置、导线长度测量和水平角测量。他的主要目的是控制结构物的线形和形状以及在定测中作为放线的依据。,（1）导线布置,（2）导线长度测量,（3）水平角测量,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.3高程测量,路线高程测量主要是沿导线布置水准点，测出导线点和加桩的高程，进行高程测量的公路高程系统宜采用“,1985国家高程基准,”。同一条公路应采用同一个高程系统，不能采用同一系统时，应给定高程系统的转换关系。独立工程或三级以下公路联测有困难时，可采用假定高程。公路高程测量采用水准测量。在进行水准测量确有困难的山岭地带以及沼泽、水网地区和四、五等水准测量可用光电测距三角高程测量。,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.4地形测量,（1）路线地形图的测绘宽度，当采用“纸上定线法”初测时，路线中线两侧各测绘200400m；采用“实地定线法”初测时，路线中线两侧测绘宽度可减窄为150250m。,（2）路线地形测绘的图根点，应利用已有的平面控制点或中线控制桩作为测站；当不能满足要求时，应按规定进行图根控制测量。地形测绘的技术要求应符合公路勘测规范（JTG C102007）的有关规定。,(3）采用“实地定线法”初测时，可采用小平板配合经纬仪或大平板仪测量；也可利用纵、横断面资料，配合仪器测量，现场勾绘。,（4）应利用国家或其他有关部门所测绘的地形图，但使用时应进行现场核查，对有变化的地形地物进行补测。,（5）高速公路和一级公路采用分离式路基时，地形图测绘宽度应覆盖两条分离路线及中间带的全部地形；当两条路线相距很远或中间带为大河与高山时，中间地带的地形可不测。,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.5路线测量,（1）纸上定线,应将有特殊要求或控制的地点，必须避绕的建筑物或地质不良的地带，地下建筑或管线等标注于地形图上。,山岭地区的越岭路线，需要进行纵坡控制的地段应在地形图上进行放坡，将放坡点标示于图上。,在地形图上选定路线曲线与直线位置，定出交点，计算坐标和转角，计算平曲线要素，计算路线连续里程。,沿路线中线按一定桩距从图上判读其高程，点绘纵断面图。河堤、铁路、立体交叉等需要重点控制的地段或地点，应实测高程点绘纵断面图，并据以进行纵坡设计。,应根据路线中线线位，在地形图上测绘控制性横断面，并按纵坡设计的填挖高度进行横断面设计，作为中线横向检验和计算路基土石方数量的依据。,依据纸上定线的线位及实地调查资料，初步确定人工构造物的位置、交角、类型与尺寸。,综合检查路线线形设计及有关构造物的配合情况与合理性。线形设计可采用透视图法检验平面、纵断面、横断面组合情况。,纸上定线后，对高填深挖地段、大型桥梁、隧道、立体交叉以及需要特殊控制的地段，应进行实地放线、核对，并作为各专业工程勘测调查的依据。,所确定的线位应总体配合恰当、工程经济合理、线形连续顺适。对需进行比较的方案，应按上述步骤方法定出线位、计算工程量，进行技术经济比较。,单元学习1.1.2 公路初测,（2）实地定线,现场踏勘前应在150000地形图上对路线进行总体布局，拟定主要技术措施，确定控制点、绕避点，选择路线合适通过的最佳位置。,越岭路线或受纵坡控制的路段，应选择好坡面与展线方式，进行放坡试线，做出分段安排。,根据公路勘测规范（JTG C102007）中各种地形的定线要点和放坡点进行布线，穿线定点需钉设交点和转点。,测定交角，进行中桩、水准、横断面和地形线等测量。,通过内业工作，对路线进行平面、纵断面、横断面综合检查，确定线位。,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.6其他勘测的调查,（1）路基、路面及排水勘测与调查；,（2）小桥涵勘测；,（3）大、中桥勘测；,（4）隧道勘测；,（5）路线交叉勘测与调查；,（6）沿线设施勘测与调查；,（7）环境保护勘测与调查；,（8）沿线筑路材料调查；,（9）渡口码头勘测与调查；,（10）改移公路、铺道、连接线的勘测与调查；,（11）占用地、拆迁建筑、构筑物调查；,（12）临时工程调查；,（13）伐树、挖根、除草的调查；,（14）概算资料调查。,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.7内业工作,经过以上四个环节的测量和一个环节的调查后，初测要进行相应的内业工作，初测内业工作主要内容包括：,（1）复核、检查、整理外业资料；,（2）进行纸上定线或移线及局部方案比选；,（3）初步拟订各种构造物设计方案，并综合检查定线成果；,（4）编制勘测报告及有关图表制作与汇总；,（5）应逐日复核、检查外业中原始记录资料，如有差错、遗漏，必须及时纠正或弥补；对于从其他部门搜集的资料，应根据测设需要，检查、分析其是否齐全、可靠和适用，做到正确取用；,（6）综合检查、协调路线设计与有关专业及结构物布设的合理性，并进行现场核对。,单元学习1.1.2 公路初测,1.1.2.8初测应提交的成果,（1）各种调查、勘测原始记录及检验资料；,（2）纸上定线或移线成果及方案比较资料；,（3）各种主要构造物设计方案及计算资料；,（4）路基、路面、桥梁、交叉、隧道等工程设计方案图及比较方案图；,（5）沿线设施、环境保护、筑路材料等设计方案；,（6）平面、纵断面缩图，主要技术指标表，勘测报告及有关协议、纪要文件等。,小组任务,1.每34名学生组成一个工作小组，确定1名小组长，接受工作任务，做好工作准备。,2.根据任务要求完成相关内容。工作内容以“公路工程可行性研究报告”为基础，拟定初测的外业工作和内业工作内容，并以小组的方式讨论初测结束后要提交哪些成果。,3.回答指导老师的现场提问，接受相关知识点的考核。,4.完成工作任务后，每个小组讨论和自评，消化完成任务过程中的知识点。,工作任务1.2 公 路 定 测,【学习目标】,1.能参与并胜任公路定测各测量组的工作；,2.能收集和整理公路定测各测量组的外业资料；,3.掌握公路现场定线和放线的基本方法。,【任务描述】,利用多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能理解新建公路在定测阶段中的工作内容和具体事项；掌握公路定测各个工作组的工作和相应外业勘测要求。,【学习引导】,本学习任务沿着以下脉络进行学习：,第一步，结合课件，教师讲解相关知识；,第二步，结合公路勘测过程，采取演示教学法进行模拟演示；,第三步，通过课堂例题的分析使得学生掌握本任务的相关内容。,工作任务1.2 公 路 定 测,单元学习1.2.1 公路定测概述,1.2.1.1相关知识,公路定测即定线测量，是指施工图设计阶段的外业勘测和调查工作。定测的具体任务是根据上级批准的初步设计，具体核实路线方案，实际标定路线或放线，并进行详细测量和调查，最终为施工图设计和编制施工图预算提供资料。,单元学习1.2.1 公路定测概述,1.2.1.2公路定测的内容,（1）实地选定路线：测偏角、测交点间距；,（2）标定路线中线：定中桩（直线、曲线）；,（3）布设水准点，进行纵断面测量；,（4）横断面测量；,（5）桥位勘测；,（6）路基、路面及其他人工构造物设计资料调查收集；,（7）沿线土壤地质调查及筑路材料调查；,（8）占地、拆迁调查及预算资料调查；,（9）检查与整理外业资料，完成外业期间规定的内业设计工作。,单元学习1.2.1 公路定测概述,1.2.1.3定测队的组成,根据上述9个公路定测的内容的不同，定测分为选线组、导线测角组、中桩组、水平组、断面组、调查组、路基路面组、桥涵组、内业组等作业组进行。如果定线采用纸上定线方法进行，则此时可将选线和导线测角组合并为放线组。,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.1选线组,（1）任务,（2）分工及工作内容,前点放坡插点,中点穿线定点,后点钉柱,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.2导线测角组,（1）任务,导线测角组紧跟选线组工作。其主要任务是：标定直线与修正点位、测角及转角计算；测量交点间距；平曲线要素计算；导线磁方位角观测及复核；交点及转点桩固定；作分角桩；协助中桩组敷设难度大的曲线等工作。,为确保测设质量和进度，定线与导线测角应紧密配合，互相协作。作为后继作业的导线测角组，要注意领会选线意图，发现问题及时提出建议并修正补充，使之完善。通过选线组，导线测角组的工作路线走向在地面上就可以标定出来了。,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,（2）分工及工作内容,标定直线及修正点位,对于相互通视的交点，如果定线无误，就不存在点位修正问题，可以直接引用。当交点相距太远，或地形起伏较大，为了便于中桩组穿杆定向，测角组应用测量仪器在其间插设若干个导向桩，供中桩组穿线使用。,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,A.测右角,右角按下式计算：右角=后视读数-前视读数,当后视读数小于前视读数时，应将后视读数加上360，然后再减去前视读数。,B.计算转角,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,距离测量,距离测量通常多用红外测距仪或全站仪测定两相邻交点间的平距。当交点较远时，可利用其间转点分段测距的方法。如公路等级较低且无全站仪或红外测距仪时，可利用经纬仪进行视距测量，视距测量的方法和步骤详见工程测量教材。,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,作分角桩,为便于中桩组敷设平曲线中点桩（QZ），在测角的同时需做转角的分角线方向桩。分角桩方向的水平度盘读数按下式计算：,分角读数=（前视读数+后视读数）/2（右转角）,分角读数=（前视读数+后视读数）/2+180（左转角）,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,方位角观测与校核,磁方位角每天至少应该观测一次（一般在出工时或收工时进行观测）。,假定路线起始边的磁方位角为,0,，则任意导线边的磁方位角为：,n,=,0,+R-L,式中R右转角；,L左转角。,即任意导线边的磁方位角等于起始边磁方位角加上从起始边到计算导线边的路线的所有右转角再减去所有的左转角。,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,交点桩、转点桩的保护和固定,在测设过程中，为避免交点桩、转点桩的丢失和方便以后施工时寻找，交点桩及转点桩在定测时必须加以固定和保护,交点桩的保护，一般采用灌注水泥混凝土的办法进行。水泥混凝土的尺寸一般深为3040cm，直径为1020cm。,固桩则是将交点桩与周围固定物（如房角、电杆、基岩、孤石等）上某一个不易破坏（损坏）的点联系起来，通过测定该点与交点桩的直线距离，将桩的位置确定下来，以便桩丢失后能及时恢复该桩。,用作交点、转点桩固定的地物点应稳定可靠，各地物点与保护桩连接之间的夹角一般不宜小于90，固定点个数一般应在两个以上，如图1.2所示。固桩完毕后，应及时画出固桩草图，草图上应绘出路线前进方向、地物名称、距离等。以备将来编制路线固定表之用。,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.3中桩组,（1）任务,（2）分工及工作内容,分工,工作内容：A.中线丈量,B.中桩钉设,C.写桩与钉桩,D.断链及处理,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,断链有“长链”和“短链”之分，当路线桩号长于地面实际里程时叫短链，反之则叫长链。通俗地讲，“桩号重叠为长链，桩号间断为短链”，其桩号写法举例如下：,长链 K3+110=K3+105.21(长链4.79m),短链 K3+157=K3+207(短链50m),所有断链桩号应填在“总里程及断链桩号表”上，见表1.3。考虑断链桩号的影响，路线的总里程应为：,路线总里程=终点桩里程-起点桩里程+长链-短链,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.4水平组,（1）任务,（2）分工及工作内容,水准点的设置,基平测量,中平测量,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.5横断面组,（1）任务,（2）工作内容,横断面方向的确定,测量方法：A.常用施测方法,B.特殊断面的施测方法,横断面图的点绘,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.6地形组,（1）任务,（2）测设要求,比例及范围。路线地形图常采用比例尺为12000；测绘宽度两侧各为100200m；对于地物、地貌简单、地势平坦的地区，比例可采用15000；测绘宽度每侧不应小于250m。,等高距规定如下：,比例1500，等高距取0.5m、1.0m；,比例11000，等高距取1.0m；,比例12000，等高距取1.0m、2.0m；,比例15000，等高距取2.0m、5.0m。,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.7调查组,（1）任务,（2）分工及调查内容,工程地质调查,筑路材料料场调查,小桥涵调查,预算资料调查,杂项调查,单元学习1.2.2 定测工作分组和分工,1.2.2.8内业组,定测内业工作的复核、检查，整理外业资料，图表制作、汇总等要求与初测内业工作要求相同。,定测内业工作进程应满足及时进行路线设计和局部方案的取舍工作，外业期间宜达到做出全部路基横断面设计，并结合沿线构物造物的布设，逐段综合检查所定路线的技术经济合理性，同时应进行必要的现场核对。,小组任务,依托某公路的工程可行性研究报告试拟定初测的外业工作和内业工作。,1.每34名学生组成一个工作小组，确定1名小组长，接受工作任务，做好工作准备。,2.根据任务要求完成相关内容。工作内容以公路初步设计文件为基础拟定定测的外业工作和内业工作内容，模拟分成定测的若干工作小组，并以小组的方式讨论定测各个工作组的任务和如何开展工作。,3.回答指导老师的现场提问，接受相关知识点的考核。,4.完成工作任务后，每个小组讨论和自评，消化完成任务过程中的知识点。,思考题与习题,1.公路初测和公路定测的区别？,2.公路勘测调查包含哪些内容，其作用是什么？,3.什么叫断链？产生断链的原因是什么？应如何表示？,学习情境2 路线平面结构,工作任务2.1 路线平面基本线形,工作任务2.2 平曲线超高、加宽计算和视距,工作任务2.3 方位角和中桩坐标计算,工作任务2.4 平面设计成果识读,工作任务2.1 路线平面基本线形,【学习目标】,1.掌握平面线形的基本组成；,2.掌握直线的技术标准和应用；,3.掌握圆曲线的特征、技术标准和应用；,4.掌握缓和曲线的特征、技术标准和应用。,【任务描述】,利用已建公路施工图纸文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能掌握平面基本线形技术标准和应用。,【学习引导】,本学习任务沿着以下脉络进行学习：,第一步，结合课件，教师讲解相关知识；,第二步，展示在建公路施工图纸文件；,第三步，掌握平面基本线形技术标准和应用，学会应用相关知识看懂工程图纸。,单元学习2.1.1 相关知识,2.1.1.1路线,（1）路线的定义：,公路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。,一般所说的路线是指公路中线的空间位置。我们常说的路线线形指的是道路中线的空间形状。,单元学习2.1.1 相关知识,（2）路线设计,路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。为研究方便，把它分为路线平面设计、路线纵断面设计和路线横断面设计，三者是相互关联的，既分别进行，又综合考虑。,在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程，称为路线平面设计；在路线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的过程，称为路线纵断面设计；在路线横断面图上研究路基断面形状的过程，称为路线横断面设计。,单元学习2.1.1 相关知识,2.1.1.2平面线形要素,平面线形要素包括直线、圆曲线和缓和曲线三个要素。,半径为无穷大的线形称为,直线,。,半径为常数的线形称为,圆曲线,。,半径按一定规律变化的线形称为,缓和曲线,。可以作为缓和曲线的有：回旋曲线、三次抛物线、双扭曲线等，我国常用的是回旋曲线。,单元学习2.1.2 直线,2.1.2.1直线的特征,路线短捷、行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单。,线形简单，容易测设。,直线路段能提供较好的超车条件（所以双车道的公路间隔适当处要设置一定长度的直线）。,从行车的安全和线形美观来看：过长的直线，线形呆板，行车单调，易疲劳，也易发生超车和超速行驶，行车时司机难以估计车间距离；在直线上夜间对向行车易产生眩光。,只能满足两个控制点的要求，难与地形及周围环境相协调。,单元学习2.1.2 直线,2.1.2.2直线的规定,（1）直线的最大长度,标准中规定的“避免采用长直线”，是指若干千米长的直线，甚至几十千米的长直线。,经过对不同路段的长直线路段，按100kmh的行车速度对驾驶人员和乘客调查其心理反应和感受，有如下结果：,位于城市附近的道路，作为城市干道的一部分，由于路旁高大建筑和多彩的城市风光，无论路基高低均被纳入视线范围，驾驶员和乘客无不良反应。,位于乡间平原区的公路，随季节和地区不同，驾乘人员有不同反应。北方的冬季，绿色枯萎，景色单调，长直线使人情绪受到影响；夏天稍微好一些，但驾驶人员加速行驶希望尽快驶完直线的心理普遍存在。,位于大戈壁、大草原的公路，直线长度可达数十千米，司乘人员极度疲劳，车速超过设计速度很多。但在这种特殊的地形条件下，除了直线别无其他选择，人为设置弯道不但不能改善其单调，反而增加路线长度。,单元学习2.1.2 直线,采用长直线线形时，应注意以下问题：,直线的最大长度应有所限制。当采用长的直线线形时，为弥补景观单调的缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。,长直线上纵坡不宜过大，否则极易导致下坡路段超速行驶。,以长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，可以使生硬呆板的直线得到一些缓和。,两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观。,长直线或长下坡尽头的平曲线必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。,单元学习2.1.2 直线,课堂讨论,：图2.2所示长直线哪种线形最优？,单元学习2.1.2 直线,（2）直线的最小长度,同向曲线间的直线最小长度,大量的观测资料证明，行车速度愈高，司机愈是注视远处的目标，这个距离在数值上大约是行车速度v（以km/h计）的6倍（以m计），所以公路路线设计规范（JTG D202006）推荐同向曲线间的最短直线长度以,不小于6v,为宜。这种要求在车速较高的道路（v60km/h）上应尽可能保证，而对于低速道路（v40km/h）则有所放宽，参考执行即可。在受到条件限制时，都将宜在同向曲线间插入大半径曲线或将两曲线作成复曲线、卵形曲线或C形曲线，如图2.3所示。,单元学习2.1.2 直线,（a）空间示意图；（b）平面图,单元学习2.1.2 直线,反向曲线间的直线最小长度,转向相反的两圆曲线之间，考虑到为设置超高和加宽缓和段的需要以及驾驶人员转向操作的需要时，宜设置一定长度的直线。见图,公路路线设计规范（JTG D202006）规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以,不小于行车速度（以kmh计）的2倍为宜,。,单元学习2.1.2 直线,相邻回头曲线间的直线最小长度,回头曲线是指山区公路为克服高差在同一坡面上回头展线时所采用的曲线。两回头曲线间，由一个回头曲线的终点到下一个回头曲线起点的距离，在二、三、四级公路上应分别不小于200m、150m和100m。,单元学习2.1.2 直线,2.1.2.3直线的运用,一般情况下，下述路段宜采用直线线形：,（1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；,（2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；,（3）长大桥梁、隧道等构造物路段；,（4）路线交叉点及其前后；,（5）双车道公路提供超车的路段。,单元学习2.1.3 圆曲线,2.1.3.1圆曲线的线形特征,（1）曲线上任意一点的曲率半径R为常数，故测设比缓和曲线简便。,（2）汽车在圆曲线上的行驶要受到离心力；在平曲线上行驶时要多占路面宽度。,（3）视距条件差，容易发生交通事故。,（4）较大半径的圆曲线具有线形顺适美观、行车舒适等特点。,单元学习2.1.3 圆曲线,2.1.3.2单圆曲线几何要素,单元学习2.1.3 圆曲线,（2）曲线主点桩号计算如下：,ZY（桩号）=JD（桩号）T,QZ（桩号）=ZY（桩号）+L/2,YZ（桩号）=ZY（桩号）+L,JD（桩号）=QZ（桩号）+J/2（校核）,单元学习2.1.3 圆曲线,2.1.3.3圆曲线半径的计算公式与影响因素,单元学习2.1.3 圆曲线,（1）横向力系数,考虑汽车行驶的横向稳定性,单元学习2.1.3 圆曲线,考虑驾驶员操作,弯道上行驶的汽车，在横向力作用下，轮胎会产生横向变形，使轮胎的中间平面与轮迹前进方向形成一个横向偏移角，如图2.6所示。,图2.6汽车轮胎的横向偏移角,(a)轮胎横向变形；(b)轮迹的偏移角,单元学习2.1.3 圆曲线,考虑燃料消耗和轮胎磨损,单元学习2.1.3 圆曲线,考虑乘车的舒适性,汽车行驶在弯道上，随横向力系数 值的大小不同，乘客将有不同的感受。据实验，乘客随 的变化其感觉和心理反应如下：,当 500m)为宜，并注意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。,单元学习 3.1.2纵坡,（6）合成坡度,如图3.2所示。合成坡度用符号,i,M,表示，其值可用下式计算：,式中：,合成坡度（）；,路段纵坡（）；,路段超高横坡（）。,公路等级,高速公路,一,二,三,四,设计速度（Km/h）,120,100,80,100,80,60,80,60,40,30,20,合成坡度（%）,10.0,10.0,10.5,10.0,10.0,10.5,9.0,10.0,9.5,10.0,10.0,表3-5 公路最大合成坡度,单元学习 3.1.2纵坡,（7）爬坡车道,爬坡车道是设置在陡坡路段行车道外侧专供车辆上坡使用的车道。,单元学习 3.1.2纵坡,规范规定：高速公路、一级公路以及二级公路在连续上坡路段设置爬坡车道时，其宽度应为3.5m；高速公路、一级公路的爬坡车道应在紧靠车道外侧设置，可利用硬路肩宽度，爬坡车道外侧应设置路缘带和土路肩；二级公路的爬坡车道应紧靠车道的外侧设置，可利用硬路肩宽度，如图3.4所示。当需保留原供汽车行驶的路肩时，该部分应移至爬坡车道外侧。,单元学习 3.1.2纵坡,是否设置爬坡车道，要与减小纵坡不设爬坡车道的方案进行技术经济指标比较来确定。除此之外，凡符合下列情况之一者，宜设置爬坡车道：,高速公路和一级公路，当纵坡大于4时；,上坡路段的小时交通量超过设计通行能力时；,沿上坡方向载重汽车的行驶速度降低到表3-6所规定的容许最低速度以下时。,单元学习 3.1.2纵坡,由于爬坡车道上的车速比行车道上的低，故超高坡度比行车道可相应小一些。爬坡车道超高的旋转轴为爬坡车道内侧边缘，其超高横坡度规定如表3-7所示。,单元学习 3.1.2 纵坡,爬坡车道的长度应与主线相应纵坡长度一致。为使载重汽车车速恢复到容许最低速度，应在爬坡车道末端应设置如表3-8所规定的附加长度，以便载重汽车加速后顺利进入车道。,单元学习 3.1.2 纵坡,爬坡车道起点、终点应设置分流、合流渐变段（如图3.5所示），其长度规定如表3-9所示。,单元学习 3.1.3竖曲线,3.1.3.1竖曲线的相关概念,纵断面上相邻两条纵坡线相交的点称为变坡点。为了行车平顺用一段曲线来过渡，称为竖曲线。,竖曲线的主要作用有：,（1）起缓冲作用，以平缓的竖曲线取代折线可消除汽车在该处的颠簸，一定程度上提高乘客的舒适感；,（2）确保公路纵向的行车视距。在凸形竖曲线处，倘若纵坡坡差较大时，若无竖曲线，则盲区部位的路障便看不见，若设置了适当的竖曲线，则视距将获得保证。,单元学习 3.1.3竖曲线,3.1.3.2竖曲线的要素计算,我国标准规定竖曲线的线形采用二次抛物线，如图3.6所示。,单元学习 3.1.3竖曲线,竖曲线要素的计算公式为：,式中：,R,竖曲线半径（m）；,L,竖曲线长（m）；,T,竖曲线切线长（m）；,E,竖曲线外距（m）；,两相邻纵坡的代数差，,在竖曲线要素计算时取其绝对值；,y,竖曲线上任意点到切线的,竖距，即竖曲线上任意点与拉坡线的,高差（m），亦称改正值；,x,竖曲线上任意点与竖曲线起,点或终点的水平距离（m）。,单元学习 3.1.3竖曲线,3.1.3.3竖曲线的最小半径和最小长度,标准规定各级公路在纵坡变更处均应设置竖曲线，竖曲线的最小半径和最小长度规定见表3.10。,单元学习 3.1.3竖曲线,3.1.3.4竖曲线的设计和计算,（1）竖曲线设计,竖曲线设计的主要内容是选定半径和做好相邻竖曲线的衔接。竖曲线半径的选定，在不过分增加工程数量的情况下，应尽量选用比表3-10所示大得多的半径；对行车速度较高的公路，为了使公路的线形获得理想的视觉效果，还须从满足视觉的要求上确定竖曲线最小半径值，如表3-11所示。,单元学习 3.1.3竖曲线,（2）竖曲线计算,竖曲线计算主要包括竖曲线起、终点桩号计算和竖曲线上各桩号设计标高的计算。根据已确定的纵坡和选定的竖曲线半径，即,i,和,为已知，就可按式（3-3）计算的竖曲线基本要素,、,和,，则：,竖曲线始点桩号转坡点桩号,竖曲线终点桩号转坡点桩号,在竖曲线范围内各桩号的设计标高与拉坡线的标高差值为,y,，称为竖曲线设计标高改正（修正）值，可按式（3-3）求得，则,凸形竖曲线上的设计标高该桩号的拉坡线标高,y,凹形竖曲线上的设计标高该桩号的拉坡线标高,y,相关技能,已知某公路竖曲线相关参数：竖曲线半径、变坡点桩号和设计高程、相邻纵坡的坡度，计算竖曲线上任意点的设计高程。,计算思路：,(1)通过下述公式计算竖曲线要素：,（2）计算竖曲线的起、终点桩号,竖曲线始点桩号转坡点桩号,竖曲线终点桩号转坡点桩号,（3）计算竖曲线上任意点切线高程及改正值,（4）计算竖曲线上任意点设计高程,凸形竖曲线上的设计标高该桩号的坡线标高,y,凹形竖曲线上的设计标高该桩号的坡线标高,y,小组任务,1.每34名学生组成一个工作小组，确定1名小组长，接受工作任务，做好工作准备。,2.根据任务要求完成相关内容。工作内容主要包括公路路线纵断面图纸的识读，纵断面相关信息在图纸中是如何反应的，曲线要素在图纸中如何表达，并能够描述出来。,3.回答指导老师的现场提问，接受看图能力的技能考核。,4.完成工作任务后，每个小组讨论和自评，消化完成任务过程中的知识点。,思考题与习题,某公路纵面上变坡点K23+000，变坡点高程为1265.75米，变坡点K23+140，变坡点高程为1259.222米，变坡点K23+540，变坡点高程为1250.237米，竖曲线半径R=8100米，试计算：,竖曲线要素及起讫桩号（并要求作图说明）,计算K23+020、K23+120、K23+180、K23+300处的设计高程。,工作任务3.2 路线纵断面结构及线形组合,【学习目标】,1.掌握纵坡设计过程中的变坡点位置选择及平、纵线形的组合；,2.掌握纵断面纵坡设计的过程。,【任务描述】,利用在建公路桥梁施工文件、多媒体教学资源和教师的讲解，使同学们能掌握路线纵断面设计的基本步骤，并掌握设计过程中的基本计算，能够从工程施工图纸中获得相关的信息。,【学习引导】,本学习任务沿着以下脉络进行学习：,第一步，结合课件，教师讲解相关知识；,第二步，展示在建公路施工图纸文件；,第三步，掌握纵断面基本线形组成，熟悉运用相关规范进行坡长和竖曲线的设计，并学会应用相关知识看懂工程图纸。,单元学习 3.2.1纵断面结构,3.2.1.1 纵断面设计要点,(1）各种地形条件下的标高控制,所谓设计标高的控制，是指在纵坡设计时将路线安排在哪一个高度上最为合适。,在平原区，地形平坦，河沟纵横交错，水源丰富，地下水位较高，因此，路线设计标高主要按保证路基稳定的最小填土高度控制。,在丘陵地区，地面有一定的高差，除局部地段外路线在纵断面上克服高差比较容易。因此，设计标高的确定，主要由土石方平衡和降低工程造价所控制。,在山岭地区，地形变化频繁，地面自然坡度大，布线有一定的困难。因此，设计标高主要由坡度和坡长控制，但也要从土石方尽量平衡及路基防护工程经济性等方面考虑，力求降低工程造价。,沿溪线路段，为保证路基安全稳定，路基一般应高出规定洪水频率的计算水位加雍水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度以上。,单元学习 3.2.1纵断面结构,（2）各种地形条件下的纵坡设计,对不同地形的纵坡设计，要在初步拟定设计标高控制的基础上以求纵坡设计合理。,平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓，并注意保证路基最小填土高度和最小排水纵坡的要求。,丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而使路线起伏过大。,山岭、重丘地形的沿溪线，应尽量采用平缓的纵坡，坡长不宜过短，纵坡度不宜过大，高等级的公路更应注意不宜采用陡坡。,越岭线的纵坡应力求均匀，尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜连续采用极限长度的陡坡之间夹短距离缓和坡段的纵坡线形。越岭线不应设置反坡，以免浪费高程。,山脊线和山腰线，除结合地形不得已时采用较大的纵坡外，在一般情况下应采用平缓的纵坡。,单元学习 3.2.1纵断面结构,（3）转坡点位置的确定,转坡点是两条相邻设计纵坡线的交点，两转坡点之间的水平距离称为坡长。转坡点位置的确定，直接影响到纵坡度的大小，坡长，平、纵面组合，土石方填挖平衡和公路的使用质量。因此，在确定转坡点位置时，除要尽量使填挖工程量最小和线形最理想外，还应使最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、缓和坡段满足有关规定的要求，同时还要处理好平、纵面线形的相互配合和协调。为方便设计和计算，转坡点的位置一般宜设在10m的整数桩号处。,单元学习 3.2.1纵断面结构,3.2.1.2纵断面设计方法与步骤,（1）准备工作,（2）标注控制点,对于参考性的“控制点”叫经济点，是考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点，如图3.7所示。,单元学习 3.2.1纵断面结构,（3）试定纵坡,（4）调整纵坡,（5）与横断面进行核对,（6）确定纵坡,设计纵坡时还应注意以下几点：,在回头曲线地段设计纵坡时，应先确定回头曲线上的纵坡，然后从两端接坡，以满足回头曲线的特殊纵坡要求。,大、中桥上，一般不宜设竖曲线，尤其是凹形竖曲线。桥头两端的竖曲线，其起终点应设在桥头10m以外，如图3.8（a）所示。,小桥涵可设在斜坡地段和竖曲线上。但对等级较高的公路，为使公路纵坡具有一定的平顺性，应尽量避免小桥涵处出现急变的“驼峰式”纵坡，如图3.8（b）所示。,单元学习 3.2.1纵断面结构,图3.8,单元学习 3.2.2公路平、纵线形组合,3.2.2.1平、纵面线形组合原则和要求,公路平、纵面线形组合应遵循以下设计原则：,(1)应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。,(2)平面、纵断面线形的技术指标应大小均衡，避免出现平面高标准，纵断面低标准，或与此相反的情况，使线形在视觉上、心理上保持协调。,(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。设计时要注意纵坡不应小于0.3，同时应避免形成合成坡度过大的线形。因为合成坡度过小，路面排水迟缓和滞水，妨碍汽车高速行驶；合成坡度过大，妨碍行车安全和容易发生事故，特别是在积雪严寒冰冻地区危险性更大。,(4)平、纵面线形组合应注意与周围环境相配合，充分利用公路周围的地貌、地形、天然树林、建筑物等，尽量保持自然景观的连续，以消除景观单调感，使公路与大自然融为一体，起到赏心悦目的作用，减轻调整驾驶的疲劳感，合宜的景观设计还能起诱导视线的作用。,单元学习 3.2.2公路平、纵线形组合,3.2.2.2平曲线与竖曲线组合,（1）平曲线与竖曲线重合时，平曲线应稍长于竖曲线，即“平包竖”，如图3.9所示。,单元学习 3.2.2公路平、纵线形组合,