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1、道路工程制图,第13章,道路路线工程图,1,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。,2,3,概述,道路的基本组成包括：路基、路面、桥梁、涵洞、隧道、防护工程以及排水设施等。道路工程图与一般工程图样不同的是：它是由表达道路整体状况的路线工程图和表达各组成部分的单项工程图组合而成。道路路线工程图式由路线平面图、路线纵断面图和路线横断面图三部分组合而成。,4,一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，一般要经过三个步骤：1、全面布局全面布局在路线的起点、终点和中间大控制点之间，按选线原则
2、寻求最合理的路线走向2、逐段安排逐段安排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3、具体定线具体定线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。,5,第一节 公路路线工程图,公路路线是以公路的中心线（简称中线）来表示的。其形状主要取决于地形、地物、地质等自然条件和公路等级及投资。公路路线在平面上蜿蜒曲折、纵断面上起伏不平、从整体来看，公路路线是一条空间曲线。,6,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
3、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,7,8,绘制路线平面图时注意,先画地形线，再画路线中心线；等高线按先粗后细步骤徒手画，保持
4、线条顺滑；路线平面图应按桩号大小从左到右依次画；路线中心线用绘图仪按选曲线后直线顺序画；平面图的植物图例应朝上或北绘制，右上角有角标，注明图纸序号和总张数。,9,基本概念 1）纵断面(vertical)-用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面。2）路线纵断面图(vertical profile map)-反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线纵断面图,路线纵断面图,10,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，
5、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：,11,纵坡度表示方法：纵坡度的表示方式不用角度，而用百分数（）道路上的纵坡对汽车行驶不造成困难。,纵坡设计 1.纵坡度（longitudinal gradient）,12,纵坡设计 1.纵坡度（longitudinal g
6、radient）,（1）最大纵坡（maximum longitudinal gradient）1）概念道路纵坡设计的极限值，重要指标。其大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全以及运营成本和工程的经济性。2）制定依据：汽车的动力特性；道路等级（V）；自然条件（地形、气候）；车辆行驶安全；工程、运营经济等因素。规定、规范,13,（2）最小纵坡（minimum longitudinal gradient）长路堑地段以及其它横向排水不畅的路段，为了保证排水，均应设置不小于0.3的纵坡。（否则，采取措施。边沟应作纵向排水设计，设置锯齿形街沟或采取其它排水措施来处理）,纵坡设计 1.纵坡度（long
7、itudinal gradient）,14,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,15,纵坡设计2.坡长限制（grade leng
8、th limitation）,坡长指变坡点与变坡点之间的水平长度。（1）最大坡长限制 1)限制理由：2)标准规定 表44和表45。计算法 调查法（2）缓和坡段当连续陡坡长度大于最大坡长限制的规定值时，应在不大于最大坡长所规定的长度处设置纵坡不大于3的坡段，称为-缓和坡段。位置、大小、长度。,坡长,16,（3）最小坡长限制1）理由：过短，则变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，影响行车平顺性；过短，则不能满足设置最短竖曲线这一几何条件的要求。2）标准规定:表47和表48。以计算行车速度行驶s的行程作为规定值。,纵坡设计2.坡长限制（grade length limitation）,17,（4）组合坡长
9、 当连续陡坡是由几个不同受限坡度值的坡段组合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定。如三级公路 8%-300m 6%-700m 8%（120）+6%（？m）？=（1-120/300）*700=420,纵坡设计2.坡长限制（grade length limitation）,18,纵坡设计 3.合成坡度（resultant gradient）,（1）合成坡度道路在平曲线路段，若纵向有纵坡且横向又有超高时，则最大坡度在纵坡和超高横坡所合成的方向上，这时的最大坡度称为合成坡度。（2）对合成坡度的限制 为了保证路面排水，合成坡度的最小值不宜小于0.5。,19,竖曲线设计,20,（1）基本概念纵断面上两相
10、邻不同坡度线的交点称为变坡点（grade change point）。SJD为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为竖曲线（vertical curve）。坡度角=i2-i1 为“+”，凹形竖曲线（concave vertical curve）为“-”，凸形竖曲线（convex vertical curve）,竖曲线设计,21,竖曲线设计 2.竖曲线设计标准,（1）竖曲线最小半径 1）凹型竖曲线极限最小半径 2）凸型竖曲线极限最小半径 3）竖曲线一般最小半径（2）竖曲线最小长度 以汽车在竖曲线上行程3s控制曲线长度,22,4.4 高等级道路上的爬坡车道,23,高等级道
11、路上的爬坡车道 1.设置爬坡车道的条件,爬坡车道-（climbing lane）是陡坡路段主线行车道外侧增设的供载重车行驶的专用车道。（1）公路1）沿上坡方向行驶载重汽车的行驶速度降低到表4-14的允许最低速度以下时，可设置爬坡车道。2）上坡路段的设计通行能力小于设计小时交通量时，应设置爬坡车道。,24,（2）城市道路1）快速路及行车速度为60Km/的主干道，纵坡度大于的路段。2）80 50 Km/60 40 Km/。3）由于上坡路段混入大型车辆的干扰，降低路段通行能力时。4）经综合分析认为设置爬坡车道比降低纵坡经济合理时。,高等级道路上的爬坡车道 1.设置爬坡车道的条件,25,高等级道路上的
12、爬坡车道 2.爬坡车道的设计,（1）横断面组成 爬坡车道设于上坡方向主线行车道右侧，宽度一般为3.5m，包括设于其左侧路缘带的宽度0.5m。,26,（3）平面布置与长度 总长度由起点处渐变段长度1、爬坡车道的长度L和终点处附加长度2（见表4.16）组成。,高等级道路上的爬坡车道 2.爬坡车道的设计,27,平、纵面线形组合设计 1.组合设计（design of fit together）的原则,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、纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。3)合成坡度应组合得当，以利于路面排水和行车安全。4)注意与道路周围环境的
13、配合。,28,平、纵面线形组合设计 2.线形（alignment）组合设计要点,29,（3）直线与纵断面的组合 直线上一次变坡是较好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之。,平、纵面线形组合设计 与图形美学2.线形（alignment）组合设计要点,30,应避免：1)长直线配长坡。2)直线上短距离内多次变坡。3)直线段内不能插入短的竖曲线。4)在长直线上设置坡陡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。5)直线上的纵断面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶者视觉中断的线形。,平、纵面线形组合设计 与图形美学2.线形（alignment）组合设计要点,31,长坡配长直
14、线,32,浪形,33,长直线内多次变坡,34,锯齿形路段,35,暗凹路段,36,蛇形路线,37,（3）平、纵线形组合与景观的协调配合1)应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。尤其在规划和选线阶段。2)在选定路线时，应充分地利用自然风景，尽量作到路线与大自然融为一体，不产生生硬感和隔断大自然。特别是在长直线路段上，应使驾驶者能看到前方显著的景物。3)对道路本身不能仅把它当作技术对象，还应把它作为景观来看待，修建时要少破坏沿线自然景观，尽量避免高填深挖。,平、纵面线形组合设计 2.线形（alignment）组合设计要点,38,4)横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补填挖
15、对自然景观的破坏。5)应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，应将绿化作为诱导视线、点缀风景以及改造环境的一种措施而进行专门设计。6)应根据技术和景观要求合理选定构造物的造型、色彩，使道路构造物成为对自然景观的补充。,平、纵面线形组合设计 2.线形（alignment）组合设计要点,39,景观路线,40,景观路线,41,景观路线,42,景观路线,43,景观路线,44,景观路线,45,纵断面设计图,绘出 地面线 平面直线、平曲线示意图写出 桩号 地面标高 沿线土壤地质熟悉和掌握 全线有关勘测设计资料 领会 设计意图和要求。,46,（2）标注控制点1）控制性的“控制点”控制路线必须通过它或限
16、制从其上、下方通过。2）参考性的“控制点”叫经济点。考虑各横断面上横向填挖基本平衡的经济点。,纵断面设计图,47,控制点控制性的“控制点参考性的“控制点,48,（3）试坡试坡应以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”。要点为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。,纵断面设计图,49,纵断面设计图 2.纵断面设计图（vertical profile map）,（1）公路纵断面设计图直角坐标 横坐标（里程及桩号）1：2000 或 1：5000 纵坐标（水准高程）1：200 或 1：500图的上半部包括：图的下部各栏应示出：,50,51,（2）城市道路纵断面图 比例尺：水平方向1:5001：1
17、000，垂直方向1：501：100。一般包括的内容：当设计纵坡小于0.3%时，道路两侧街沟应作锯齿形街沟设计，以满足排水要求，并分别算出雨水进水口和分水点的设计标高，注在相应的图栏内。,纵断面设计图（vertical profile map）,52,4.6纵断面设计方法与纵断面设计图 2.纵断面设计图（vertical profile map）,53,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。,54,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,55,道路交叉,概 念,道路与道路、道路与铁路及道路与其他道路或管线相交的形式称为交叉，相交的地方称为交叉口。相交道路在同一平面位置时，称为平面交叉，相交道路在不同平面位置时，称为立体交叉,交 叉 分 类,加铺转角式平面交叉,56,分道转弯式平面交叉,加宽路口式平面交叉,57,识 图 辨 认,58,
