《道路工程概论讲义》PPT课件.ppt
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1、道路工程概论,储诚富资源与环境工程学院,参考书:,道路工程 徐家钰、程家驹编著同济大学出版社2004道路工程设计导论 张雪华 肖鹏 主编 中国建筑工业出版社 2000道路工程 梁富权主编 人民交通出版社 1996公路设计概论 胡江碧主编 人民交通出版社 1997,内容总揽,第一章总论国内外道路发展状况道路基本组成及作用道路等级划分第二章道路平面设计选线与定线道路平面线形行车视距第三章道路纵断面设计纵坡设计竖曲线设计第四章道路横断面设计道路横断面组成横断面设计路基土石方数量计算第五章道路交叉设计平面交叉设计立体交叉设计第六章路基工程1概述,路基设计路基的稳定路基施工路基排水第七章路面工程概述沥青
2、路面水泥混凝土路面路面施工路面排水第八章道路绿化与环境道路绿化与环境道路与环境道路环境影响评价第九章高速公路简介基本概念高速公路技术标准高速公路管理与监控系统,线形设计,结构设计,第一章总论,1.1道路运输特点和国内外道路发展状况 交通运输体系:铁路、道路、水运、航空和管道道路运输特点适应性强;机动性好;速度快;投资少;费用高。我国道路概况现状:数量少、等级低、质量差任务:兴建高等级公路、改造旧路、增设新线目标:交通部“七五”规划中公路主骨架:实现“五纵七横”、村村乡乡通 2004年国家高速公路网规划:“7918网“,近现代土木工程(一),国际金融中心大厦,中国台北。台北101大楼高508米(
3、含天线),帝国大厦,美国纽约,近现代土木工程(二),金茂大厦,420.5米,位于中国上海。,西尔斯大楼,443米,位于美国芝加哥。,近现代土木工程(三),世界第一悬索桥日本明石海峡大桥,世界第一斜拉桥日本多多罗大桥,近现代土木工程(四),世界第一电视塔加拿大多伦多电视塔,世界第一高坝瑞士大迪克桑斯坝,“五纵七横”国道主干线系统,五纵七横12条路线,国外概况交通运输比例大、路线长、等级高、道路网密度大道路测设新技术计算机应用于道路工程设计;地质勘察;航测;GPS作控制测量。,1.2道路的基本组成及作用,道路的分类:公路、城市道路、厂矿道路、林区道路、乡村道路公路的组成及作用线形组成:平、纵、横公
4、路结构组成:路基、路面、桥涵、排水系统、隧道、防护工程、特殊构造物、交通服务设施城市道路的组成及作用机动车道和非机动车道、人行道、交叉口、步行广场、停车场、公共汽车站、交通安全城市道路排水系统、沿街设施、地下各种管线、绿化带、地下铁道、高架桥,1.3道路的等级划分,公路公路工程技术标准(JTG B012003)等级标准车型设计年限交通量(辆)高速小客车20年25,000一级小客车20年(15)15,00055,000二级小客车15年5,00015,000三级小客车15年2,0006,000四级小客车实际情况2,000(双)400(单)高速一级,全部控制出入、专供汽车分向、分车道行驶的干线公路,
5、部分控制出入干线公路,集散公路、地方公路,城市道路城市道路规范(CJJ3790)年限快速路主干路次干路支路2020151015,第二章道路平面设计,空间带状结构物:平、纵、横三方面设计2.1选线与定线原则:近远期结合;工程量小、造价低、效益好;支援农业;通过地质、水文好的地带;环境保护;利用地形,平、纵、横面结合;各种地形条件下的选线平原微丘区选线:优缺点注意方面,山岭重丘区特点分类:沿河线、越岭线、山脊线各种布线的关键定线纸上定线实地定线航测定线,2.2道路平面线形,一、汽车行驶轨迹特征轨迹线是连续的轨迹线的曲率是连续的轨迹线曲率的变化率是连续的对应道路的平面线形“三要素”直线、圆曲线和缓和
6、曲线二、直线、圆曲线和缓和曲线直线特点最长、最短限制 表2-1圆曲线特点半径计算半径限制:极限最小半径、一般最小半径、不设超高最小半径 圆曲线最大半径,圆曲线的特点,曲率半径为常数适应地形变化,适应范围广较大半径的长圆曲线线形美观、顺适、行车舒适占用的路宽圆曲线半径较小时,视距难以保证,直线的特点,距离最短线形简单、容易测设行车安全和线形美观不好难与地形和周围环境协调,横向力系数u和超高横坡度i影响的因素,横向力系数u影响的因素行车安全:uf增加燃料消耗和轮胎磨损乘客舒适超高横坡度i影响的因素 公路等级、行车速度等因素有关,3.缓和曲线特征作用两类平曲线的计算公式圆曲线:带缓和曲线的平曲线(回
7、旋线):,缓和曲线特征,曲率渐变,符合汽车的行车轨迹路线线形顺适美观与周围地形、地物和周围环境相协调计算与测设比较复杂,缓和曲线的作用,曲率逐渐变化,适应汽车转向的行驶轨迹使汽车在不同的曲线过渡过程中,离心加速度逐渐变化可以作为超高和加宽变化的过渡段与圆曲线配合得当,增加线形美观,例题某平原区有一弯道,圆曲线半径取250m,交点的里程桩号K13+520.56,偏角为3230,试计算该曲线设置缓和曲线后的五个主点里程桩号。(L=75m)三、超高与加宽 超高定义:为了减小离心力,将路面外侧高内侧低的单向横坡的形式作用:减小离心力,增加汽车在行驶曲线上的稳定性和舒适性超高的横向和纵向过渡:加宽定义:
8、为适应汽车在平曲线上行驶时,后轮轨迹偏向曲线内侧的需要,在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽加宽的过渡方式:直线过渡、高次抛物线过渡、回旋线过渡、改进直线过渡,四、线型组合形式基本型回旋线圆曲线回旋线S型圆1回旋1(反向)回旋2圆2卵型圆1回旋圆2凸型回旋1(以R衔接)回旋2复合型回旋1回旋2圆C型回旋1(以R=0接)回旋2,五、路线平面图地形、地物公路路线中心线及里程桩号、断链、水准点大中桥、隧道、沿线设施沿线省、市、自治区、县分界线路中心线近、远期规划红线、车行道线、停车场绿化带、交通岛、人行横道线城市道路沿街建筑物出入口、地上地下管线雨水井、窨井交叉口及沿线里程桩弯道及曲线要
9、素交叉口侧面的转弯半径,2.3行车视距,定义:是指从车道中心线上1.2 m的高度,能看到该车道中心线上0.1m的物体顶点的距离,是指该车道中心线量得的距离分类停车视距=反应时间距离+制动距离+安全距离会车视距2停车视距超车视距=加速行驶距离+在对向车道行驶距离+安全距离+整个过程中对向车行驶距离视距保证弯道上的视距横向净距的计算(清除障碍)城市道路交叉口的视距视距三角形法,第三章 道路纵断面设计,主要内容:纵坡设计和竖曲线设计 3.1纵坡设计一、最大纵坡:道路纵坡设计的极限值确定最大纵坡应考虑的因素汽车的动力特性行车安全、经济公路等级自然条件的影响桥涵、隧道路线最大纵坡(衔接)纵坡折减(高原地
10、区),二、最小纵坡 为了保证路基的纵向排水,要求设置不小于0.3%的纵坡,不满足时,应考虑边沟的纵向排水设计三、合成坡度 指设有超高的平曲线上,路线的纵坡和弯道超高所组成的坡度。相应的技术标准对合成坡度的大小有所规定,主要是为了防止汽车在合成坡度方向上发生倾斜和滑移。,四、坡长限制1.最大坡长限制:主要从行车安全的角度上,标准对最大坡长进行了限制,见表3-4表3-62.最小坡长限制:从乘客舒适的角度上,限制最小坡长,可以避免边坡点过多,车辆行驶颠坡,标准对最小坡长进行了限制,见表3-7和表3-83.组合坡长 指当连续坡陡是由几个不同坡度值的坡段组合而成时,相邻坡段长度应按不同坡度限制折算确定。
11、,五、纵坡设计原则纵坡设计必须符合技术标准的有关规定为保证车辆以一定速度安全顺利行驶,纵坡应有一定的平顺性,起伏不宜过大和频繁。为保证路基稳定,应尽量减少深路堑和高路堤。力争填挖平衡在非机动车辆较多的路段,应根据具体条件,将纵坡适当设缓确定城市道路纵坡设计线,必须满足城市地下管线最小覆土厚度的要求从汽车行驶和安全出发,应控制平均纵坡应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等因素综合考虑,确保路基的稳定性和强度公路应充分考虑通道、农田水利等方面的要求;城市道路应考虑管线综合的要求,3.2竖曲线设计,一、定义:连接两条相邻坡度线的曲线二、分类:凸曲线、凹曲线三、作用1.起缓冲作用,以平缓的曲
12、线取代折线可消除汽车在该处的颠坡,增大乘客的舒适感2.确保公路纵向的路面视距,竖曲线要素计算竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T某桩号在凸(凹)曲线上的设计标高=该桩号在切线上的设计高-(+)y,竖曲线限制:半径、曲线长平纵面线型组合线型组合原则诱导视线、平纵指标均衡、合成坡度适当平纵组合线形平面要素纵断面要素优缺点A直线直线B直线凹形曲线C直线凸形曲线D曲线直线E曲线凹形曲线F曲线凸形曲线,平纵线形搭配图示 组 合 不 当ZYYZ 组 合 得 当HYYHZHHZ请看纵断面图,第四章 道路横断面设计,4.1道路横断面的组成公路横断面的组成,路 基,路肩,行 车 道,中
13、间 带,车道,车道,硬路肩,土路肩,中央分隔带,路缘带,路缘带,高速公路、一级公路路基标准横断面,路 基,路肩,行 车 道,路肩,车 道,车 道,加固部分,土路肩,二、三级公路路基标准横断面,路 基,路肩,路肩,行车道,土路肩,加固部分,四级公路路基标准横断面,城市道路横断面的组成组成:机动车道、非机动车道、人行道、绿带、排水设施、各种管线工程等。基本形式(注意比较优缺点),单幅路,三幅路,双幅路,四幅路,行车道宽度=机动车道宽度+非机动车道宽度路肩、分车带与人行道路肩:硬路肩、土路肩分车带:分隔带、两侧路缘带缘石人行道,4.2横断面设计,设计要求设计方法(见流程图),点绘各横断面的横向地面线
14、,确定路基宽度、边坡坡度、边沟尺寸,拟定超高和加宽值,完成路基设计表,绘出横断面设计线,清除视距障碍及设置视距台,4.3路基土石方数量,横断面面积计算积距法(图1)A=h1*l+h2*l+hn*l几何图形法(图2)A=Ai(Ai为几何图形面积)混合法路基土石方数量计算,h1,h2,hi,hn,图1,l,图2,Ai,填写路基土石方调配表,土石方调配调配计算的几个问题免费运距L免、平均运距、经济运距L经=B/T+L免、运量W=Qn其中n=(L+L免)/N、计价土石方数量V计=V挖+V借。土石方调配的一般要求土石方调配的方法注:复核横向调运+纵向调运+借方=填方横向调运+纵向调运+弃方=挖方挖方+借
15、方=填方+弃方计价土石方数量=挖方数量+借方数量,第五章 道路交叉设计,5.1平面交叉设计平面交叉设计内容:选择交叉口形式、拟定尺寸、布设交通设施、交叉口竖向设计交叉口的交通组织和交通分析分流点合流点冲突点减少或消灭冲突点的办法:交通管制渠化交通设置立交,交叉口形式与选择,交叉口平面设计加宽转角式交叉口交叉口视距交叉口转角的缘石半径拓宽路口式交叉口设计拓宽车道数拓宽位置的选择拓宽车道长度的计算环形交叉口设计中心岛的形状和尺寸环道的宽度交织角环岛进出口的转弯半径环道的横截面环道的外缘石,交叉口竖向设计原则基本形式设计方法及步骤,计算图示,A,O2,O3,E2,E3,E,F,F3,D3,M3,5.
16、2立体交叉设计,定义设置条件注意问题立体交叉的组成和类型组成立体交叉的类型上跨式互通式下穿式分离式,跨路桥、匝道、外环、内环、入口、出口、加速车道、减速车道、引道,立体交叉线形设计速度限制立体交叉间距限制横断面设计纵断面设计匝道设计匝道类型匝道的“平、纵、横”设计匝道的端部设计,第六章 路基工程,6.1概述路基的作用基本要求路基的用途路基用途的分类,土,巨粒土,粗粒土,细粒土,特殊土,漂石土卵石土,砾类土砂类土,粉质土粘质土有机质土,黄土膨胀土红粘土盐渍土,路基用途的选择不易风化的岩石土碎(砾)石土沙土砂性土粉性土粘性土重粘土有机质土膨胀土湿陷性黄土泥岩盐质土,路基的干湿类型路基湿度的来源大气
17、降水、地面水、地下水、水蒸气及其凝结水、给排水设施泄露路基干湿类型的划分标准:平均稠度Bm=(WL-Wm)/(WL-Wp)类型:干燥、中湿、潮湿、过湿路基临界高度,6.2路基设计路基横断面基本形式,路堤,路堑,半挖半填路基,路基的基本结构,路基的基本结构,中央分隔带,路面,路基,路床,边沟,挖方边坡,截水沟,路基工程的附属设施取土坑、弃土堆、护坡道、路基的防护与加固坡面防护冲刷防护加固支挡植物防护直接防护换填法、挡土墙间接防护排水固结、封面防护碾压与夯实砌石防护化学加固法挤密法,注意:挡土墙的类型及构造,石砌重力式,悬臂式,扶壁式,垛式,锚固式,笼式,6.3路基的稳定性滑动类型滑坡;滑移。力学
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