高速公路课件.ppt

高速公路高速公路总总 要要 求求 F考试成绩占70，作业成绩占20%，考勤占10%；F学习方法：课前预习、课堂记笔记、课后复习；F作业要求：诚信自信、严禁抄袭，多思考，多查阅；F尊重知识：上课不准随意讲话、接手机；F尊重时间：上课准时，作业按时交，过期不受理；F尊重劳动：自己的劳动、父母的劳动，师长的劳动；F尊重身体：积极锻炼自己的身体，好好爱护。上级 上页 下页高速公路课程讲解结构F第一讲 绪论F第二讲 高速公路的设计依据F第三讲 高速公路的规划与勘测设计F第四讲 高速公路平面线形设计F第五讲 高速公路纵断面设计F第六讲 高速公路横断面设计F第七讲 高速公路立体线形组合设计F第八讲 高速公路立体交叉设计F第九讲 高速公路路基路面设计F第十讲 高速公路的安全F第十一讲 高速公路的沿线设施上级 上页 下页高速公路课程参考资料教材：方守恩 主编 2002年 第一版公路工程技术设计标准（JTJ 001-97），北京，人民交通出版社，1998公路路线设计规范（JTJ 011-94），北京，人民交通出版社，1995高速公路规划与设计，北京，人民交通出版社，1998中国高速公路网：http:/ 上页 下页高速公路习题一 题目：题目：你所在省份：高速公路发展历史及其发展特点？高速公路近期及远期发展规划？你对你省公路发展的看法？今后你是否愿意回省工作，为什么？（8分）资料参考：各省交通厅网站，相关书籍 中国高速公路网：http:/ 上页 下页高速公路习题二 题目：题目：高速公路与普通公路在设计过程中的异同？(从设计依据，选线，平、纵、横线形设计及其组合，路基路面结构设计，交通安全设计等方面进行对比分析)（8分）资料参考：教材：方守恩 主编 公路工程技术标准JTGB012003 公路路线设计规范JTJ011-94 要求：分析全面，引用资料正确，条理清楚，独立完成。上级 上页 下页上级 上页 下页高速公路习题三 题目：题目：论述中国高速公路发展特点、存在问题与发展战略。（8分）资料参考：教材：方守恩 主编 中国高速公路网：http:/ 上页 下页高速公路第一讲第一讲 绪论绪论F第一节 国内外高速公路发展概况 F第二节 高速公路的特点 F第三节 高速公路的效益和意义上级 上页 下页高速公路第一节第一节 国内外高速公路发展概况国内外高速公路发展概况F1.高速公路定义F2.近代公路运输发展的特点 F3.高速公路的产生与发展 F4.我国高速公路的发展 上级 上页 下页高速公路1.1.高速公路定义高速公路定义公路工程技术标准（JTJ 001-97）定义：专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的干线公路。公路工程名词术语（JTJ 002-87）定义：具有四个或四个以上车道，并设有中央分隔带，全部立体交叉并具有完善的交通安全设施与管理设施、服务设施，全部控制出入，专供汽车高速行驶的公路。中国大百科全书土木工程定义：中央设置有一定宽度的分隔带，两侧各配备两条或两条以上的车道，分别供大量上下行汽车高速、连续、安全、舒适的运行，并全部设置立体交叉和控制出入的公路。上级 上页 下页高速公路1.1.高速公路定义高速公路定义国外：英国“Motorway”；法国“Autoroute”；德国“Autobahn”；意大利“Autostrata”；瑞典等“Expressway”；美国“Superhighway”，收费公路“Turnpike”。1968年统一：部分控制出入“Expressway”，全部控制出入“Freeway”。共同点：汽车专用、各行其道、控制出入。上级 上页 下页高速公路2.2.近代公路运输发展的特点近代公路运输发展的特点交通运输的五种形式:公路、铁路、水运、航空和管道公路运输特点：机动、迅速、直达、方便、投资少、周转速度快、便于分期修建、技术改造比较容易。在各种运输方式中占主导地位。现代公路运输发展特点：汽车工业发展迅速（见表1-1、1-2图1-2P2）生产量和保有量大幅度增长；汽车载重量向两极分化；发展速度快 行车事故剧增 上级 上页 下页汽车拥有量世界前八位国家上级 上页 下页高速公路3.3.高速公路的产生与发展高速公路的产生与发展一般公路存在的问题：1)混合交通车流内部干扰大 2)对向车辆无分隔行驶 3)侧向干扰大高速公路产生的必要性：1)公路运输连续、大量、安全、快速以及舒适的要求 2)汽车工业和汽车运输发展需要各国高速公路发展情况：（表1-5 1-6 P7）德国：世界上第一条高速公路；表1-3 P5。美国：“The country on wheels”，高速公路最发达的国家；表1-4 P6。上级 上页 下页高速公路3.3.高速公路的产生与发展高速公路的产生与发展高速公路发展特征：1)城市高速公路发展异常迅速 2)国际高速公路网正在逐步形成 如：欧洲高速公路网 欧亚大陆公路网 泛美公路网 亚洲公路网等。（P9）上级 上页 下页高速公路公路总里程居前10位的国家上级 上页 下页高速公路高速公路总里程居前10位的国家上级 上页 下页高速公路4.4.我国高速公路的发展我国高速公路的发展中国高速公路大事记我国整个公路发展特点：1)高速公路发展迅速 2)路网整体水平和公路通行能力有明显提高 3)桥隧建设水平上了一个新台阶 4)筹资力度进一步加大 5)公路勘测设计水平和施工水平迅速提高我国高速公路网规划：30年左右时间，建成“五纵七横”共十二条路线，长3.5万公里的国道主干线。上级 上页 下页高速公路4.4.我国高速公路的发展我国高速公路的发展五纵：同江三亚，约5700km 北京福州，约2600km 北京珠海，约2400km；二连浩特河口，约3700km 重庆湛江，约1500km七横：绥芬河满州里，约1300km 丹东拉萨，约4600km 青岛银川，约1700km 上海成都，约3000km 上海瑞丽，约4100km 衡阳昆明，约2000km 连云港霍尔果斯，约400km上级 上页 下页高速公路4.4.我国高速公路的发展我国高速公路的发展西部大开发战略：用510年时间，使西部地区交通基础设施有明显改善，再用10年左右的时间，即到2020年初步建成西部地区公路骨架网络，再用30年左右时间，即到21世纪中叶，建成现代化公路运输网络。其前10年重点任务：1)加快西部地区国道主干线建设；2)加快西部地区区域路网的改造；3)加快西部地区实施乡村公路通达工程，建设长度约15万公路。上级 上页 下页高速公路中国高速公路大记事上级 上页 下页高速公路国家高速公路规划图上级 上页 下页高速公路第二节第二节 高速公路的特点高速公路的特点高速公路与普通公路的区别高速公路与普通公路的区别：如：如图片图片 (1)汽车专用 (2)分道行驶 (3)控制出入 (4)完善的设施高速公路具有突出的优点：高速公路具有突出的优点：(1)行车速度高、通行能力大 (2)交通事故降低，安全性较好 (3)运输效益提高上级 上页 下页高速公路第二节第二节 高速公路的特点高速公路的特点高速公路缺点：高速公路缺点：(1)投资大，造价高 (2)对环境影响大上级 上页 下页上级 上页 下页高速公路第三节第三节 高速公路的效益和意义高速公路的效益和意义高速公路的效益和意义高速公路的效益和意义 1.良好的投资效益（见良好的投资效益（见图图1-5，图图1-6）投资回收有了根本保证 2.对国民经济发展的促进作用对国民经济发展的促进作用 消耗许多原材料，如钢铁、水泥、木材、石料、沥青等，带动相关产业和劳动力市场等。3.带动沿线地方社会和经济发展带动沿线地方社会和经济发展 日本、法国 4.有利于城市人口的分散和卫星城镇的开发有利于城市人口的分散和卫星城镇的开发 5.有利于国防有利于国防 日本上级 上页 下页高速公路我国公路运输量增长图上级 上页 下页高速公路我国公路运输周转量增长图上级 上页 下页高速公路第二讲第二讲 高速公路的设计依据高速公路的设计依据第一节第一节 设计车速设计车速第二节第二节 设计车型设计车型第三节第三节 公路用地与建筑限界公路用地与建筑限界第四节第四节 交通量、通行能力与服务水平交通量、通行能力与服务水平上级 上页 下页高速公路第一节第一节 设计车速设计车速一、设计车速一、设计车速二、高速公路设计车速二、高速公路设计车速三、运行车速三、运行车速上级 上页 下页高速公路一、设计车速一、设计车速1.定义定义 设计车速(计算行车速度)是公路设计最基本的设计依据中国：在天气良好、交通量小、路面干净的条件下，中等技术水平的驾驶员在道路受限制部分能够保持安全而舒适行驶的最大速度。美国：当道路条件良好，行车只受公路的设计特征控制时，公路的特定路段上能保持的最高安全速度。德国：设计速度是根据道路的交通要求，从经济的观点出发选择的标难设计值，相当于85%的小客车不会超过的速度。设计车速的确定考虑了汽车行驶的实际需要和经济性，是汽车行驶要求与经济性平衡的结果上级 上页 下页高速公路一、设计车速一、设计车速2.最高时速最高时速 汽车的机械性能所能达到的最高速度3.经济时速经济时速 汽车的机械损耗和燃油消耗为最小的车速 设计车速确定方法设计车速确定方法(1)设计车速应该是最高时速与经济时速之间的一个速度(2)考虑因素：公路性质、等级和地形等。1)远离城市，设计车速相对较高；2)市郊公路，设计车速则相对较低；3)公路等级高，多考虑行车要求，反之，多考虑经济要求；4)平原区，设计车速可定高，山岭区，设计车速可定低。上级 上页 下页高速公路一、设计车速一、设计车速确定设计车速的统计法确定设计车速的统计法 车速分布是正态分布，分布曲线和累计频率曲线如图2-1上级 上页 下页高速公路二、高速公路设计车速二、高速公路设计车速公路工程技术标准(TJT 001-97)规定：高速公路一般选用120km/h的计算行车速度，当受条件限制时，可选用100km/h或80km/h的计算行车速度，对个别特殊困难路段，允许采用仍60km/h的计算行车速度，但应经过技术经济论证。特点：不与地形直接相关，直接制定。设计车型：小客车若途经路段复杂，可分段确定设计车速，方法如下方法如下：上级 上页 下页高速公路二、高速公路设计车速二、高速公路设计车速(1)分段之间的设计速度差一般按20km/h为一级，并应设置相应的限速标志；(2)不同设计车速分段不宜过短，通常高速公路分段长度不宜小于20km；(3)需要改变计算行车速度时，应设置过波段，过渡段长度可根据具体地形条件结合各方面的使用效果灵活确定；(4)计算行车速度变更点的位置，应选择在驾驶人员能够明显判断路况发生变化而需要改变行车速度的地点，如村镇、车站、交叉口或地形明显变化等处，并应设置相应的标志。上级 上页 下页高速公路三、运行车速三、运行车速1运行车速的定义运行车速的定义 运行车速是指在一定的道路几何条件下，某种车辆的实际行驶速度。实际应用中常取某个代表性的速度，如实测的85位车速为运行车速。2.运行车速与设计车速关系运行车速与设计车速关系 运行车速与设计车速既是不同的，又是有联系的。区别：运行车速是实际车速，设计车速是理论车速；运行车速是变化的，设计车速是固定的。联系：设计车速是最大的安全运行车速，运行车速是几何设计实现设计车速程度的反映。应用：运行车速在定程度上综合反映了设计的质量。上级 上页 下页高速公路第二节第二节 设计车型设计车型定义：定义：设计车型是道路几何设计时选择的有代表件的车型，它是根据当前本国行驶车辆的状况、汽车发展的趋势和国民经济发展水平等因素所确定的。设计车型实际上并不一定是某一种具体牌号的汽车，其外型尺寸往往是虚构的，但能代表某一类的汽车。上级 上页 下页高速公路第二节第二节 设计车型设计车型上级 上页 下页高速公路第三节第三节 公路用地与建筑限界公路用地与建筑限界一、公路用地一、公路用地 通常，公路两侧排水沟外边缘(无排水沟时为路堤式护坡道坡脚)，或路堑坡顶截水沟外边缘(无截水沟时为挖方坡的坡顶)，加上一定的附加宽度后的土地为公路的用地。附加宽度通常不小于1m。二、高速公路用地二、高速公路用地 对高速公路，除公路用地包括的范围外，附加宽度宜大于等于3m 高速公路用地还应包括：立体交叉、服务设施、安全设施、交通管理设施、停车设施、公路养护管理、公路绿化和苗圃等工程用地。上级 上页 下页高速公路第三节第三节 公路用地与建筑限界公路用地与建筑限界其它还包括：其它还包括：设置绿化带设置防护林，种植固沙植物、安牧固沙网、防沙或防空栅栏等设施，也应属于高速公路用地。在高速公路用地范围内，不得修建非路用构筑物三、高速公路的建筑限界三、高速公路的建筑限界 高速公路的建筑限界，是在保证路上汽午交通正常运行的安全条件下所规定的空间限界。空间限界包括宽度和高度，在此中间限界内不得有任何部件侵入。例如：在净主范围内不得设置桥墩、照明灯杆、交通标志防护栏等。高速公路的建筑限界见图2-2上级 上页 下页高速公路高速公路的建筑限界图高速公路的建筑限界图上级 上页 下页高速公路第四节第四节 交通量、通行能力与服务水平交通量、通行能力与服务水平 一、交通量 二、设计交通量 三、车辆换算 四、通行能力上级 上页 下页高速公路一、交通量定义：定义：指道路上某一断面在单位时间内通过的车辆数量，如小时交通量、月交通量。根据观测方法和观测时间的不同最常用的交通量有：AADT 年平均的交通量 PHT 高峰小时交通 ADT 平均日交通量 DAHV 平均小时交通屋 30th HAHV第30值高峰小时交通量上级 上页 下页高速公路二、设计交通量二、设计交通量定义：定义：为远景设计年限(高速公路为20年)的预测交通量，世界上大部分国家在高速公路设计中均以小时交通量为设计交通量，而且大多采用第30位高峰小时交通量。确定方法：确定方法：(1)对一条公路的交通量观测调查基础上，将一年8760(24x365)h的交通量按大小次序排列通常可得如图25所示的曲线。(2)取第30位高峰小时交通量作为设计交通量。上级 上页 下页高速公路二、设计交通量二、设计交通量突变上级 上页 下页高速公路二、设计交通二、设计交通量量原因：原因：如采用第30位高峰小时交通量作为设计交通量，则全年只有29个小时的实际交通里超过设计值，有可能造成交通拥阻，拥阻时间仅占全年的0.33；如采用小于30位高峰小时的交通量作为设计交通量，则每减少一个小时档，设计交通量值就将急剧增加；反之，采用大于30位高峰小时的交通量作为设计交通量每减小少量的交通量值，可能的拥阻时间就会大大增加。因此，选择第30仿高峰小时交通量作为设计交通量，无论从满足技术要求还是考虑经济合理性均是合适的。上级 上页 下页高速公路三、车辆换算三、车辆换算为使交通量具有可比性，通常将实际的混合交通换算成标准车型交通量。高速公路采用小客车作为标准车型，考虑车辆的外廓尺寸、行驶速度等因素，我国公路上采用的换算成小客车的当量系数如表22。上级 上页 下页高速公路四、通行能力四、通行能力定义：定义：通行能力是指在一定的通路、交通、控制和环境条件下，对应于一定的行驶质量即服务水平，在某道路断面上单位时间(常用1h)所能通过的最大车辆数。通行能力反映了道路所能承受的交通负荷能力。分析条件：分析条件：(1)高速公路、一级公路的路段；(2)高速公路和一级公路的互通式立体交叉匝道；(3)高速公路和一级公路的交织区段；(4)一般公路的路段设计时也宜对通行能力和服务水平进行分析计算。上级 上页 下页高速公路四、通行能力四、通行能力分类：分类：1.基本通行能力 2.可能通行能力 3.设计通行能力上级 上页 下页高速公路1.基本通行能力基本通行能力定义：定义：机动车的基本通行能力也称理论通行能力，即：在道路、交通、环境和气候均处于理想条件下，不考虑服务水平，标准车辆在单位时间通过一条车道或一车行道上某一断面的最大车辆数，它是道路所能承受的交通负荷极限。确定方法：确定方法：车头时距法、车头间距法上级 上页 下页高速公路2.可能通行能力可能通行能力 定义：定义：在实际外境或预计的道路、交通条件和良好的气候条件下，不考虑服务水平，标准车辆在单位时间内通过一条车道或一车行道上某一断面的最大车辆数。区别于基本通行能力：区别于基本通行能力：根本不同在于道路、交通和环境条件。它是考虑了诸如车道宽度、侧向净宽、大型车混入、交通安全设施等修正后的实际通行能力。上级 上页 下页高速公路3.设计通行能力设计通行能力定义：定义：在良好的气候条件下，交通运行状态保持在一定的服务水平上，标准车辆在单位时间里通过有代表性的、均匀路面上的条车道或一车行道上某一断面的最大车辆数。区别于基本、可能通行能力：区别于基本、可能通行能力：考虑了公路运行质量要求、技术可能性、经济合理性和行驶安全等因素后，能符合现划设计要求的通行能力，是公路线形设计的依据，设计通行能力是相对一定的服务水平而言的。上级 上页 下页高速公路3.设计通行能力设计通行能力服务水平服务水平：是对车辆在交通流中的运行条件和驾驶员与乘客所感受的行车质量的量度。我国公路服务水平分为一级、二级、三级和四级。参考美国规范。上级 上页 下页高速公路3.设计通行能力设计通行能力我国我国标准标准规定单车道设计通行能力可按下式计算：规定单车道设计通行能力可按下式计算：上级 上页 下页高速公路高速公路的适应交通量高速公路的适应交通量定义：定义：我国公路设计一直沿用适应交通量作为设计依据。我国公路设计一直沿用适应交通量作为设计依据。其值可按下式计算：值范围如表2-9。上级 上页 下页高速公路第三讲第三讲 高速公路的规划与勘测设计高速公路的规划与勘测设计第一节 高速公路网的规划第二节 项目可行性研究第三节 高速公路的选线第四节 现代化测设技术上级 上页 下页高速公路第一节第一节 高速公路网的规划高速公路网的规划 P29目的：目的：通过系统分析公路现状科学预测交通需求，合理做好路线布局，恰当安排建设序列，使高速公路的建设能适合并促进国民经济的发展。任务：任务：通过调查研究、分析与评价现有公路交通现状，根据区域社会经济发展与公路交通客货流分布特点，项测交通量发展，提出高速公路发展的目标，合理确定路线建设序列(包括分期实施)并提出实现规划日际的政策与措施。讲解内容：讲解内容：一、规划的原理和方法二、规划评价的内容和过程上级 上页 下页高速公路一、规划的原理和方法 P30原理：原理：理论基础系统分析原理通过定量分析系统诺元素之间、系统与环境因素的相互关系，以系统功能及综合效益为目标、运用多种数学分析方法对公路网分析并予优化。方法：方法：四阶段模式法 总量控制法上级 上页 下页高速公路四阶段模式法四阶段模式法 P30四阶段：四阶段：出行生成出行分布交通方式划分交通量分配分析方法：分析方法：定量分析、OD调查法、模型预测、建立目标函数上级 上页 下页高速公路总量控制法总量控制法 P31定义：定义：把与公路交通运输密切有关的一些总量变化趋势，将预测的交通量分解到公路网上，并以此安排路网建设序列的方法。解决问题：解决问题：对现状公路网的分析和评价；现状路网对区域未来经济发展的适应件；公路网与其他运 输方式的有机结合；公路网建设的合理规模；公路网的合理布局；公路网的建设序列；公路网规划方案的综合评价；公路网建设资金的筹措。上级 上页 下页高速公路二、规划评价的内容和过程P32上级 上页 下页高速公路第二节第二节 项目可行性研究项目可行性研究P33定义：定义：论证工程项目的技术上的可能性和经济上的合理性，建设条件是否具备，效益是否最佳，以提供决策依据，保证工程的经济效果。目的：目的：(1)确定拟建项目是否为最佳方案；(2)确定上核的固有价值，预见共效益；(3)确定拟建项目实施的必要性和最佳时机。讲解内容：讲解内容：一、可行性报告研究内容二、可行性报告研究程序三、经济效益分析与评估 上级 上页 下页高速公路一、可行性报告研究内容一、可行性报告研究内容P33(一)现状评价(二)发展预测(三)建设条件(四)协作条件(五)施工工艺(六)投资和效益上级 上页 下页高速公路二、可行性报告研究程序二、可行性报告研究程序P34提出问题提出问题调查情况调查情况拟出方案拟出方案技术经济论证技术经济论证上级 上页 下页高速公路三、经济效益分析与评估三、经济效益分析与评估P34上级 上页 下页高速公路第三节第三节 高速公路的选线高速公路的选线P38选线特点：选线特点：1)线形标准高2)立体交义和交通工程设施多3)进出口地点的选择4)通道的设置讲解内容：讲解内容：1.路线方案与总体设计2.高速公路选线的原则与步骡3.平原微丘区选线4.山岭区选线5.重丘陵区选线上级 上页 下页高速公路1.路线方案与总体设计路线方案与总体设计P38路线方案定义：路线方案定义：根据指定的路线总方向、道路的性质任务、结合自然因素、经济条件拟定路线的走向。确定方法：确定方法：路线的起讫点及中间必须经过的城镇和控制点，通常是公路网规划或国家建设需要而指定的“据点”，把“据点连接成线，就是路线的总方向。布线时应注意以下问题：布线时应注意以下问题：1)起讫点的确定2)高速公路的立体交叉3)路提高度与通道设量4)高速公路集散道路(辅道)布置上级 上页 下页高速公路2.高速公路选线的原则与步骤高速公路选线的原则与步骤基本原则见书：基本原则见书：P39P40 共八条主要步骤：主要步骤：全面布局逐段安排具体定线1)全面布局：全面布局：确定路线方案主要控制点定大体路线2)逐段安排：逐段安排：段落划分加密控制点确定路线雏形3)具体定线：具体定线：确定系列控制点定位转向点拟定曲线半径确定路线桩位上级 上页 下页高速公路3.平原微丘区选线平原微丘区选线地形特点：地形特点：a)地面高度变化微小、地势比较平坦；b)一般多为耕地、分布有各种建筑设施，居民点较密；c)在湖区具有湖泊、水塘、河叉多等特点。选线方法：选线方法：1)路线的基本线形应是短捷顺直；2)保证排水同时尽量降低路堤高度，与景观协调；3)注意少占农田，并与农田水利建设相结合。微丘区：微丘区：地形略有起伏，地面有一定的自然坡度，选线条件与平原区基本相同，从布线角度看，较平原应有较大的自由度。上级 上页 下页高速公路4.山岭区选线山岭区选线地形特点：地形特点：a)山高谷深，坡陡流急，地形复杂；b)地质、气候条件变化多端；c)山脉水系清晰，路线方向明确，不是顺山沿水，就是穿越山岭或沟谷。选线方法：选线方法：1)沿河线2)山腰(坡)线3)越岭线4)山脊线上级 上页 下页高速公路沿河线沿河线a)河岸选择河岸选择 路线应选在地形宽坦，有阶地可利用，支沟较少、较小，水文及地质条件良好的一岸；积雪冰冻地区，官选在阳坡和迎风的一岸；距村镇一定距离以减少干扰的岸侧为宜。b)跨河换岸桥位跨河换岸桥位 跨河桥位原则上应服从路线走向，结合桥位条件，路桥综合考虑，可采用弯、坡、斜肩架等桥型，以适应线形设计的需要。c)线位高低线位高低 路线应在规定频率设计水位高度之上，一般以低线为主，但应有防洪措施，以保证路基稳定与安全。上级 上页 下页高速公路越岭线越岭线a)哑口选择哑口选择般都是选择较低的哑门，而且能够与山下的控制点很好地衔接。对哑口虽高，但山体薄窄的分水岭，采用过岭隧道方案有可能成为合适的越岭方案。b)过岭标高过岭标高过岭标高是越岭线纵向布局的重要控制因素一般讲，过岭标高越低，路线就越短。为使路线短捷，纵坡乎缓高速公路除山脊宽厚者外，一般采用隧道穿越。c)哑口两侧展线方案哑口两侧展线方案越岭线的高差主要通过哑口侧坡展线来克服，高速公路因技术指标高，般以自然展线为主，在横坡陡峻的山坡宜选用分离式断面布线。上级 上页 下页高速公路5.重丘陵区选线重丘陵区选线地形特点：地形特点：a)重丘陵区山丘连绵，岗坳交错，地面起伏较大，一般自然坡度较陡，具有低山区的特征；b)路线平、纵面大部分受地形限制路线走向不如山岭区明显，平面多曲折，纵面多起伏，采用技术指标的活动范围较大。选线方法：选线方法：a)应注意横向填挖的平衡；b)平、纵、横三面应综合考虑；c)冲沟比较发育地段，应考虑采用高路堤或高架桥的直穿方案，当必须绕避时，要注意线形的舒顺；d)要注意支援农业，和当地的整田造林及水利规划相结合。上级 上页 下页高速公路第四节第四节 现代化测设技术现代化测设技术一、全站仪一、全站仪二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统(GPS)三、摄影测量新技术三、摄影测量新技术四、计算机辅助设计四、计算机辅助设计(CAD)上级 上页 下页高速公路一、全站仪一、全站仪P42定义：定义：全站仪在功能上将电子经纬仪、红外测距仪合为一体，使用户能在一个测站上完成全部的测角量距工作。全站仪的技术核心包括：全站仪的技术核心包括：光电测距和测角。光电测距光电测距在本质上来说是测定光在待测距离上往返所需要的时间，从而求算出两点之间的距离。光电测角光电测角采用光电扫描动态测角系统完成。上级 上页 下页高速公路二、全球卫星定位系统二、全球卫星定位系统(GPS)定义：定义：Global Positioning System理论上，通过设在地球上任何地方的接收机。接收人造卫星发出的电波并进行解析，均可以测量出该地方位置的系统。组成部分：组成部分：(1)GPS卫星 (2)控制局 (3)接收机特点：特点：测量速度快、直接测量。上级 上页 下页高速公路三、摄影测量新技术三、摄影测量新技术航空摄影测量航空摄影测量1.航测成图 (1)利用航测像片制作各种像片图 (2)制作影像地图 2.工程调查 3.航测选线及方案比较 4.建立数字地形模型地面摄影测量地面摄影测量补测地形比较困难的区域的地形图。上级 上页 下页高速公路四、计算机辅助设计四、计算机辅助设计(CAD)定义：定义：指利用计算机及外围设备帮助工程师进行工程和产品的原始数据采集、设计、绘图等工作。功能：功能：1.接受纸上定线或实地测设的数据接受纸上定线或实地测设的数据;2.建立和使用数字地形模型建立和使用数字地形模型(DTM)技术技术;3.进行平面线形的人机交互设计井计算平曲线要素超高、加宽进行平面线形的人机交互设计井计算平曲线要素超高、加宽和桩号计算和桩号计算4.对己设计平面线形进行人机交互修改；对己设计平面线形进行人机交互修改；5.对实地定线方案进行纸上移线设计；对实地定线方案进行纸上移线设计；6.产生并输出地面线，供纵断面设计用；产生并输出地面线，供纵断面设计用；7.对纵断面方案进行人机交互检查、修改，并可同步提供任意横对纵断面方案进行人机交互检查、修改，并可同步提供任意横断面示意图和工程量累计积曲线供修改参考断面示意图和工程量累计积曲线供修改参考.上级 上页 下页高速公路第四讲第四讲 高速公路平面线形设计高速公路平面线形设计第一节第一节 平面线形诸要素平面线形诸要素第二节第二节 平面线形的组合平面线形的组合第三节第三节 平面中线定线平面中线定线第四节第四节 平面图的绘制平面图的绘制上级 上页 下页高速公路第一节 平面线形诸要素基本要素：基本要素：直线、圆曲线、缓和曲线、超高、加宽一、直线一、直线二、圆曲线二、圆曲线三、缓和曲线三、缓和曲线四、平曲线最小长度四、平曲线最小长度五、超高与加宽五、超高与加宽上级 上页 下页高速公路一、直线一、直线P48高速公路设计原则：高速公路设计原则：满足技术标准；安全；美观。满足技术标准；安全；美观。直线优缺点：直线优缺点：优点：直线距离短、方向明确、视野宽广、节省行车时间、降低道路造价缺点：宜引起驾驶员疲劳麻痹，或容易超速；目测出现误差；增加夜间眩光危险；景色单调，线形呆板，灵活性差。对于高速公路的线形：宜尽量避免采用长直线，甚至倾向于全部设在曲线上。宜尽量避免采用长直线，甚至倾向于全部设在曲线上。上级 上页 下页高速公路直线要求直线要求P49公路路线设计规范公路路线设计规范(JTJ01194)规定：规定：(1)同向曲线间最小直线长度(以m汁)以不小于行车速度(以km/h计)的6倍为宜；(2)反问曲线间最小直线长度(以m计)以不小于行车速度(以km/h计)的2倍为宜。上级 上页 下页高速公路二、圆曲线二、圆曲线在高速公路平面定线中，大半径的圆曲线是首选要素。圆曲线优缺点：圆曲线优缺点：优点：柔和的几何线形、较好地适应地形、匀顺圆滑的线形、灵活变换方向、自然地诱导视线、景色多样有趣。缺点：会增长距离、受力比较复杂，会增加轮胎的磨损和路面的破坏。应尽量选用较大的半径，以改善车辆在曲线上的行驶条件。上级 上页 下页高速公路圆曲线半径确定圆曲线半径确定P50确定方法：确定方法：根据汽车行驶横向稳定性(滑移、倾覆)而定，并以滑移稳定控制。(1)Wp=Fp(2)WpFp应考虑横向力系数u上级 上页 下页高速公路横向力系数横向力系数计算公式计算公式：图：图4-1平曲线半径计算公式：平曲线半径计算公式：上级 上页 下页高速公路横向力系数横向力系数 P51取决于行驶稳定性、乘客舒适程度以及运营经济。取决于行驶稳定性、乘客舒适程度以及运营经济。上级 上页 下页高速公路最小半径最小半径P51极限最小半径：极限最小半径：指圆曲线半径采用的最小极限值。不设超高的最小半径：不设超高的最小半径：指道路曲线半径较大、离心力较小时，汽车沿双向路拱(不设超高)外侧行驶的路面摩擦力足以保证汽车行驶安全稳定所采用的最小半径。一般最小半径：一般最小半径：指在通常情况下汽车依设计车速能安全、舒适行驶的最小半径。上级 上页 下页高速公路三、缓和曲线三、缓和曲线P54缓和曲线的作用：缓和曲线的作用：1)曲率的逐渐变化，便于驾驶与路线顺杨，以构成最佳的线形；2)离心加速度的逐渐变化，使汽车不致产生侧向滑移；3)作为行车道横坡变化的过渡段，以减少行车震荡。缓和曲线常用形式：回旋线。缓和曲线常用形式：回旋线。不设缓和曲线的场合：不设缓和曲线的场合：公路上程技术标准规定：上级 上页 下页高速公路三、缓和曲线三、缓和曲线省略：当内移值与已包括在车道中的富裕宽度相比为很小时，则可将中间的缓和曲线省略。上级 上页 下页高速公路缓和曲线长度确定缓和曲线长度确定(1)按照离心加速度变化率确定缓和曲线最小长度按照离心加速度变化率确定缓和曲线最小长度(2)依驾驶员操作反应时间确定缓和曲线最小长度依驾驶员操作反应时间确定缓和曲线最小长度(3)回旋线一圆曲线一回旋线回旋线一圆曲线一回旋线1:1:1上级 上页 下页高速公路四、平曲线最小长度四、平曲线最小长度P57高速公路平曲线包括：圆曲线和两端的回旋线高速公路平曲线包括：圆曲线和两端的回旋线(或超高、或超高、加宽缓和段加宽缓和段)。平曲线最小长度：平曲线最小长度：7时，时，平曲线最小长度：平曲线最小长度：上级 上页 下页高速公路四、平曲线最小长度四、平曲线最小长度7时，时，平曲线最小长度：平曲线最小长度：上级 上页 下页高速公路五、超高与加宽五、超高与加宽P58超高：超高：曲线段超高(单向横坡)的设置，在于防止车轮在路面上的横向滑移，并使路面在利于排水的前提下，把行车引起的横向力影响减少到最低的程度。超高设置条件：超高设置条件：圆曲线半径小于表43所列不设超高的最小半径超高计算式：超高计算式：上级 上页 下页高速公路五、超高与加宽五、超高与加宽超高横坡变化方式：(1)绕中间带的中心线旋转图(47a)(2)绕中央分隔带边缘旋转(图47b)(3)绕各自行车道中线旋转(图47c)上级 上页 下页高速公路五、超高与加宽五、超高与加宽加宽加宽在曲线上行驶的汽车占有较大的宽度必须将车道宽度在曲线上行驶的汽车占有较大的宽度必须将车道宽度加宽。加宽。上级 上页 下页高速公路五、超高与加宽五、超高与加宽曲线上双车道路面的加宽值计算式：曲线上双车道路面的加宽值计算式：上级 上页 下页高速公路五、超高与加宽五、超高与加宽公路路线设计规范公路路线设计规范规定：规定：1)高速公路一般采用第3类加宽值；2)高速公路主线仅在V60km/h的山区，当R250m曲线段时予以考虑加宽。高速公路曲线加宽缓和段的加宽高速公路曲线加宽缓和段的加宽上级 上页 下页高速公路第二节第二节 平面线形的组合平面线形的组合P62一、基本型一、基本型二、二、S型型三、卵型三、卵型四、凸型四、凸型五、复合型五、复合型六、六、C型型上级 上页 下页高速公路一、基本型一、基本型线形组合线形组合:直线一回旋线一圆曲线一回旋线一直线回旋线一圆曲线一回旋线=1:1:1形式形式:对称 圆曲线两侧的回旋线 长度相等不对称 两侧采用不相等的凹旋线上级 上页 下页高速公路二、二、S型型线形组合线形组合:两个回旋线连接两个反向圆曲线注意事项注意事项:a)两个回旋线参数A1与A2宜相等b)若不相等时,A1/A21.5 or Z0 需将阴影部分去除，ZZ0 视距可保证Z0计算式见表4-18 P68和图20-22 P69横净距横净距视距上级 上页 下页高速公路视距计算用包络线视距计算用包络线上级 上页 下页高速公路2).视觉分析视觉分析分析的必要性：分析的必要性：视距会随车速增加而降低，影响行车安全。如图4-23公路上程技术标准公路上程技术标准规定：规定：对高速公路的必要路段，应采用透视图法进行检验公路路线设计规范公路路线设计规范(JTJ 01194):有条件时可运用动态连续透视图进行检验上级 上页 下页高速公路2).视觉分析视觉分析视觉分析注意事项：视觉分析注意事项：1)在高速公路进出隧道段时，要注意视觉上的明和暗；2)高速公路遇到桥梁时，也应从视觉的角度考察，桥上线形与桥头两端引道线形是否能很好配合；3)驾驶员与乘客感到通视良好，线形流畅、景观自然、舒适和安全；4)应使驾驶员在视觉系统上能预知公路方向和路况的变化，并能有效地采取安全行驶的措施。上级 上页 下页高速公路3).线形的协调线形的协调考虑因素：考虑因素：保证安全和具备良好景观协调原则：协调原则：既要防止线形的急剧变化，又要防止长距离的线形呆板与单调协调要求：协调要求：1)上一个曲线和下一个曲线的配合，应满足如图4-15所作研究的规定；P632)缓和曲线、圆曲线、和曲线相互之间近似地保持1:1:1的要求。上级 上页 下页高速公路4).环境与景观设计环境与景观设计对环境的影响：对环境的影响：噪声影响、空气和水资源污染影响、生态环境影响等注意事项：注意事项：1)应注意消除对环境的有害影响，改善和美化景观；2)应全面考虑沿线社会环境与自然环境；3)合理确定公路与被保护区域的相对位置，尽可能地防止或减轻对环境的不利影晌。景观设计：景观设计：P71自然景观：天然形成的地形、地貌和地物；人文景观：人类为满足各种物质扣生活需要而建立的各种建筑物、设施和文化艺术景物。上级 上页 下页高速公路4.基于曲线的平面定线方法基于曲线的平面定线方法高速公路应用曲线定线法的原因：高速公路应用曲线定线法的原因：1)高速公路往往以曲线为主，路线的大部分其至近于全部是圆曲线和回旋线之间的相互衔接；2)计算机技术的广泛应用，使得曲线法计算复杂的矛盾得到了解决；3)采用航测手段或全站仪地面速测手段获得较大比例尺带状等高线地形图具备条件，可以用来作为进行纸上定线的底图。曲线定线法原则：曲线定线法原则：首先在需要设置弯道的地方根据地形、地物的要求布设一系列圆曲线（包括直线），然后在这些圆曲线之间用回旋线或直线连接，形成平面线形(见图见图4-25)。上级 上页 下页高速公路4.基于曲线的平面定线方法基于曲线的平面定线方法曲线法定线过程：曲线法定线过程：布设控制导线测绘带状地形图进行纸上定线(或计算机定线)。定线时采用以曲线为基础的曲线法。设计模型：设计模型：P72-731)直线与圆弧间的连接2)两同向圆弧间的连接3)两反向圆弧间的连接上级 上页 下页高速公路导线法与曲线法定线图导线法与曲线法定线图上级 上页 下页高速公路直线与圆弧间的连接直线与圆弧间的连接圆和直线位置定，求连接圆和直线的回旋线长圆和直线位置定，求连接圆和直线的回旋线长Ls（或回或回旋线参数旋线参数A)Ls上级 上页 下页高速公路两同向圆弧间的连接两同向圆弧间的连接两种情况：两种情况：一圆在另一圆内：一圆在另一圆内：M点上级 上页 下页高速公路两同向圆弧间的连接两同向圆弧间的连接两圆相离：