2019道路勘测设计__第一章_绪论课件.ppt 38页

道路勘测设计主讲:杨保仓武汉理工大学土木工程与建筑学院SurveyandDesignofHighwayRoute 第一章绪论第一节道路运输的特点及其在国民经济中的地位第二节我国公路的现状和发展规划第三节公路的分级与技术标准第四节公路勘测设计的阶段和任务第五节公路的组成部分第六节本课程研究的内容 第一节道路运输的特点及其在国民经济中的地位国家的富强兴盛与经济的振兴，必须实现国民经济的高度发展与现代化，就要求有一个完善的交通网。实践证明：交通运输是国民经济的动脉，是联系工农业、城乡、生产和消费的纽带，是经济发展的“先行官”，常言道：“想要富，先修路”。交通运输能把国民经济各部门和各个地区联系起来，在社会物质财富的生产和分配过程中，在广大人民生活中起着极为重要的作用。 （一）交通运输的组成及特点铁路：主要承担远程大宗货物及人流的运输；水运（海运、河运）：在通航地区起着廉价的作用；航运：可发挥快速运输旅客及贵重物品和紧急物品的优势；管道：多用于运输液态及气态（如石油、火汽）及散装货物；公路：由于灵活机动，特别适宜于客货短途运输。 五种运输方式的特点、优势、适用范围1.水路运输（1）载运量大内河：几百吨到万吨以上海运：几千吨到万吨以上（2）耗能少，成本低（3）投资省，一般不占用农田（4）劳动生产率高水运亦受到水道与航线的制约和气象因素的影响，航行速度较慢，因此水运较适宜对时间要求不严的大批量货物运输。 2.铁路运输（1）货运量大；（2）速度快；（3）一般不受气候和季节的影响，连续性强；（4）成本低。3.航空运输（1）运行速度快，飞机最高时速达1000km/h以上，航程也可达1万km；（2）载运量小，营运成本高。4.管道运输（1）连续性强，运输过程损耗少；（2）成本低，安全性好；（3）不占用土地；（4）运输管理比较简单。 5.公路运输（1）机动灵活，适应性强能满足各种运输的需要；（2）能深入各处直达运输，受国家交通设施的限制较小，中转环节少，时间快，货损少，铁路只能在固定的线上运输，铁路在整个运输网起“线”的作用，而公路运输可深入偏远山区，是“面”的运输，是运输网中的血脉；（3）公路运输是发展生产，为国防及人民生活服务的重要环节；（4）公路运输投资少，周转快，社会效益显著；（5）和铁路、水运相比，单位运量小，运输成本偏高是其缺点，但随着汽车的改进，公路标准的提高，组织管理的改善，这些缺点会逐渐克服而更能显示出公路的优点。 各种运输方式特点比较如表1-1：特点运输方式运输能力最高速度通用性连续性机动性建设投资运输成本运输能耗固定资产效率劳动生产率铁路3222364444内河2536422222海运1435531111公路5311115555民航6144246666管道4—53653333表1-1运输方式特点比较 第二节我国公路的现状和发展规划一、发展历史我国道路建设有悠久的历史，在公元前3世纪就有7000km的“丝绸之路”（silkroad,seidenstrassen），它起自长安（西安），西至大秦（即罗马帝国，今地中海东部意大利等国），是当时欧亚大陆的通商交通动脉，是中西文化，宗教交流的主要路线。秦始皇（公元前259—210年）统一六国后，为了巩固政权便利通商，统一车轨，大修驰道，形成了全国性的基本道路网，秦后的各个封建朝代在道路方面进行了必要的保养和有限的扩充，但道路运输发展缓慢，直到1906年，中国才开始修建汽车公路（广西友谊关修建第一条公路），到了1949年解放时，全国仅有公路13万公里，其中通车里程为8.1万公里，经过六十多年的努力，到2019年全国公路通车里程已达398.4万公里，增长过程如表1-2，初步形成全国的公路网。 年份1949195019601965197019801983总长（万公里）8.110.051.051.563.788.891.5年份1985198719882019201920092019总长（万公里）94.297.599.2121130382.8398.4高速公路（公里）47001万6.5万7.4万表1-2我国公路里程增长情况 二、存在的问题1.数量少目前全世界公路总里程达2200万公路，其中美国637.9万公里,日本为112万公里，德国为48.6万公里，英国34.2万公里，法国80.4万公里。若以（公里/公里2）计算，比利时4.2，日本2.99，荷兰2.25，德国1.95，丹麦1.62，英国1.45，法国1.46，美国0.68，而中国只有0.415公里/公里2。2.质量差，标准低在通车里程中，二级以上的公路，只占总里程的11.7%，单车道的四级路占70%，还有24%左右的等外路，没有路面的路占11%，属于晴通雨阻的路。3.管理差据统计我国干线公路有50%的路段其交通量为2000辆/昼夜以上，处于超负荷运行状态。 三、如何解决问题提高路面的质量和道路等级，改善路况，提高车速和通行能力，同时修建一些必要的公路，其中包括在沿海、平原及经济发达的地区，城镇附近修建一级公路和高速公路，并以经济城市（区）向外辐射发展公路以加速经济发展。四、公路发展的目标我国公路交通的发展目标，将是促使我国干线公路成为一个三维快速通道公路系统，以及汽车运输工具与管理服务系统的现代化，公路交通达到安全、快捷、舒适，以基本适应国民经济和社会发展的需要。 “三维通道”如图1-1所示y轴：指接触轮胎的路面能够自由（即有足够的平整度与抗滑性能），即路面质量问题。x轴：指行进中侧面能自由通畅，不受约束。指超车、混合交通、横向行人车辆干扰等，涉及道路交叉、混合行驶、标志等问题。z轴：指汽车行进方向通畅自由，涉及道路路线设计（平、纵、横，混合交通等）。图1-1 第三节公路的分级与技术标准一、公路的分级公路根据功能和适应的交通量分为以下五个等级:1.高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量45000~80000辆；八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000~100000辆。 2.一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000~30000辆；六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000~55000辆。3.二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000~15000辆。4.三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000~6000辆。5.四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下；单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。 二、技术标准的分类及应用技术标准的概念：根据一定数量的车辆，在道路上以一定的计算行车速度行驶时，对路线和各项工程的设计要求，把这些要求列成指标，并用标准规定下来。如表1-2技术标准大体可以归纳为三类：线形标准、载重标准、净空标准。 应用和掌握标准应注意以下几点：1.不考虑路线的作用和运发展的要求，采用低标准以压缩工程费用，另一种情况是盲目轻率，贪大求全，采用高标准，既增加了投资，又多占用了土地。2.为保持公路技术标准的相对均衡连续，一条公路的等级或地形分段不应频繁变更。同一标准路段的长度不能太短，高速公路不小于20km，二级公路不少于15km，三级公路不少于10km，四级公路不少于5km。3.技术标准的线形指标的规定值是在一定车速下的极限值（如最大纵坡，极限最小曲线半径）。当地形平坦情况下，定线不困难且不过分增加工程量时，应尽可能采用较高指标，以提高公路的使用质量，只有在地形困难或受限制情况下，才采用相应指标的极限值。4.等级或标准的变更处，原则上应选在交通量发生变化处，如交叉路口，互互通式立体交叉处，或在视野开阔，司机能明显判断情况，行车速度易变换处。如桥梁、村镇、地形变化等处附近。技术标准的变化应匀顺连续，不要突变，在高低标准分界点处，应设置过渡段。同一公路相邻设计路段的公路等级的差不应超过一级。 三、行车速度1.计算行车速度是确定公路几何形状的主要依据。概念：在天气良好，交通密度小的情况下，一般驾驶员能够保持安全而舒适行驶的最大速度。各级公路计算行车速度的确定与下列两种车速有关1）最高时速：汽车设计时根据其机械性能和动力性能可达到的最高速度。如红旗牌小轿车最高时速为160km。2）经济时速：指出厂的汽车在一般公路上行驶时测定的最经济（耗油少，磨耗小）的时速。CA-10B型载重汽车经济时速为35—45km。 2.平均技术速度概念：指汽车在公路上实际行驶的平均速度。为了使汽车在平原及微丘区各级公路上充分发挥其技术性能，根据公路性质的不同，二、三级公路平均技术速度采用经济时速的中间值。计算行车速度与平均技术速度之间的关系，在速度较高之时，平均技术速度约为计算行车速度的60%~70%；速度较低时约为计算行车速度的80%~90%。 四、交通量概念：指在单位时间内通过道路某一断面处的实际汽车数。单位时间：一小时或一日，分别称为小时交通量或日交通量。计算方法：按车道计算的，也有将各车道合计一起算的。既有只考虑单方向的，也有将两个方向合计一起考虑的。 （一）常用到的交通量1.年平均昼夜（双向）交通量N一年365天交通量观测的平均值，用于决定道路等级及拟定道路修建次序的依据。2.最大日（双向）交通量N1一年365天交通量中的最大值，用于研究公路交通的不均衡情况。3.最大高峰小时（双向）交通量N2以一小时为单位所观测结果中最大的交通量，用以确定道路几何现行标准。4.日平均小时（双向）交通量N3一昼夜小时观测交通量的平均值上午5：00—晚9：00，16小时占24小时总交通量的96%，所以用16个小时平均。 （二）交通量的计算应将行驶中的各种车辆折算为某种标准车辆，我国公路以小客车为准。具体换算系数：汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载重量≤2T的货车中型车1.5＞19座的客车和载重量＞2T~≤7T的货车大型车2.0载重量＞7T~≤14T的货车拖挂车3.0载重量＞14T的货车 （三）设计小时交通量指设计年限主要方向的标准高峰小时交通量（例如第30个高峰小时）是确定车道数的依据。单向两车道以上的道路，设计小时交通量取单向交通量。Vh=Vd×k×D式中Vh——主要方向的设计小时交通量（辆/小时）Vd——设计年限的年平均日交通量（辆/日）k——标准高峰小时（通常指第30个高峰小时）交通量与年平均日交通量的比值。平原区公路用13%，山区用15%。D——主要方向交通量与断面双向交通量的比值，一般取0.6。若为双车道公路，设计小时交通量取双向交通量即：V’h=Vd×k 标准高峰小时取第30个高峰小时的原因目前，中、日、美都以第30个高峰小时作为设计依据，香港特区、游览区以第80个高峰小时交通量作为设计依据。 设计年限平均日交通量的推求Q远景=Q(1+k)n-1Q远景——远景设计年平均日交通量（辆/日）相当于VdQ——起始年平均日交通量k——年平均增长率 五、通行能力与行车密度1.通行能力：通行能力亦称道路的交通容量，是指以正常可以接受的运行速度，并保证行车舒适，车流无阻碍的条件下在单位时间内通过道路上某一断面处的最大车辆数，以辆/小时或辆/昼夜计。2.交通量与通行能力的关系当交通量大于通行能力时，出现交通拥挤；当交通量小于通行能力时，就为司机驾驶创造一定自由权，就会有超车的可能，因此道路的通行能力是正常条件下道路交通量的极限数值。 3.影响因素：道路条件，交通条件，汽车性能，气候环境。4.交通密度：某一单位时间在单位路段上的车辆数。5.交通量与交通密度的关系前者是固定地点，在一定时间内通过的车辆数，而后者是固定时间，在一定长度路段上的车辆数，它反映了道路上车辆的密集程度。若交通量Q（辆/小时），交通密度为k（辆/km）路段平均车速为V（km/h），则它们之间有如下关系Q=kV。 第四节公路勘测设计的阶段和任务一、计划任务书公路施工前的勘测设计工作是根据批准的计划任务和有关标准、规范进行的。计划任务书是由提出计划的主管部门下达或由下级单位编制后按规定上报审批。计划任务书包括以下基本内容： 1.建设依据和意义2.路线的建设规模和修建性质3.路线的基本走向和主要控制点4.工程技术等级和主要技术指标5.按几阶段进行勘测设计，个阶段完成的时间6.建设期限和投资估算。分期修建的，应提出每期的建设规模和投资估算7.施工量的原则安排8.下级单位报上级审批时应附路线示意图，工程数量、钢材、木材、水泥用量和投资估算表。计划任务书经上级主管部门批准后，如对建设规模、期限、技术等级和标准以及路线基本走向等重大问题有变更时，应报原批准机关审批同意。 二、勘测设计阶段的划分公路勘测设计根据路线的性质和要求可分为：二阶段、一阶段、三阶段测设1.二阶段测设为公路测设的主要程序，即通常一般公路所采用的测设程序。其步骤为：先进行初测，编制初步设计和工程概算；经上级批准初步设计后，再进行定测，编制施工图和工程预算。初测初步设计定测施工图设计预算概算批准后 也可进行定测，编制初步设计；然后根据批准的初步设计通过补充测量编制施工图。定测初步设计施工图设计补充测量批准后 2.一阶段测设适用于技术简单，方案明确的小型公路工程。即进行一次详细的定测编制施工设计和工程预算。定测施工图预算 3.三阶段测设用于技术复杂的项目和路段，即在两阶段测设中间增加技术设计阶段，完成修正概算。初测初设概算技术设计定测修正概算施工图预算 第五节公路的组成部分公路：是铺筑在地面上主要供车辆行驶的一种空间线性带状结构物。线性设计公路设计结构设计一、线形组成公路为平面有曲线，纵面有起伏的立体空间线形，平面由直线、曲线（圆曲线、缓和曲线）组成；纵面由坡道线及竖曲线组成。 二、路基、路面的组成1.路基是行车部分的基础，设计时必须保证行其稳定性，并防止水分及其它自然因素对路基本身的侵蚀和损害。填方时为路堤；挖方时为路堑；半填半挖。 2.路面是指直接与行驶车辆接触部分，其宽度决定车道的数目和每条车道的宽度，路肩是指路面两侧的地带，它的作用是从两旁支持路面，必要时还可以供停歇车辆、行人、非机动车用。路面宽度+2×路肩宽度=路基宽度，如图，BC称为边坡，在低路堤或路堑的两侧设有排水沟称为边沟。 三、排水结构物桥、涵洞、渗水路堤、过水路面四、公路特殊结构物隧道：改变平面线形和缩短路线长度挡土墙：保证路基稳定和减少填方数量路台：五、公路上的附属结构交通标志、护栏、照明、服务设施、绿化带 第六节本课程研究的内容汽车行驶理论道路平面设计道路纵断面设计道路横断面设计道路选线定线道路平面和立体交叉城市道路共用设施