道路勘测设计知识梳理

《道路勘测设计》课程——知识梳理

第一章绪论

1.交通运输系统(五种运输方式),道路运输的作用（5点）。

[铁路、公路、水运、航空、管道]

公路：机动灵活、点对点

2.道路功能与分级

（1）公路按功能分类：干线公路、集散公路和地方公路。

按行政管理属性分类：国道、省道、县道和乡道。

（2）道路分级

公路分级分类标准——适应交通量(将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量)

高速、一级、二、三、四级（车速：最高120km/h，最低20km/h、路面宽度：3.75m，3m）城市道路分类：快速、主干、次干、支路

设计年限：20年(快速、主干)、15年(次干)、10年~15年(支路)

3.道路设计控制

（1）自然条件（地形决定选线条件）：地形、气候、水文、地质、土壤及植被。

地形条件：平原地形指自然坡度在30以内，微丘地形指地面自然坡度在200以下，相对高差在100m 以下；山岭重丘地面自然坡度在200以上。

（2）交通特性

设计车辆分类：[小客车、载重汽车、鞍式列车、铰接车]

设计车速：是指当气候条件良好、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件的影响时，中等驾驶技术的驾驶员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度。

技术标准最重要的指标——设计车速

运行速度与设计速度的大小关系：不一定

交通量：定义

设计小时交通量：将一年中所有8760个小时交通量按其与年平均日交通量的百分数大小顺序排列，全年第30位小时交通量作为设计的依据。

通行能力：基本(理想)〉，可能(实际)、设计通行能力[与服务水平相关]

（3）道路网与红线规划

公路网系统特性：1）集合性；2）关联性；3）目标性；4）适应性

公路网的典型结构形势：a）三角形；b）棋网形；c）并列形；d）放射形；e）扇形；

f）树杈性；g）条形

城市道路网结构形式：a）方格网式；b）环形放射式；c）自由式；d）混合式

道路红线：指城市道路用地和城市建筑用地的分界控制线，红线之间的宽度即道路用地范围，称之为道路建筑红线或路幅宽度。

道路红线规划主要内容：1）确定道路红线宽度；2）确定道路红线位置；

3）确定交叉口形式；4）确定控制点坐标和标高

4.道路建筑界限与道路用地

（1）道路建筑限界：定义；[净高、净宽]

净高：即净空高度，是指道路在横断面范围内保证安全通行所必须满足的竖向高度。

净空：是指道路在横断面范围内保证安全通行所必须满足的横向宽度。

（2）道路用地：是指为修建、养护道路及布设沿线各种设施等所需要占用的土地。

公路用地范围（特别是新建公路限定）：新建高速公路路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，或路堑坡顶截水沟外缘（无截水沟时为坡顶）以外不少于2m的土地为公路用地范围；一、二、三、四级公路上述边缘以外不少于1m的土地为公路用地范围。

5.道路勘测设计阶段

公路工程设计阶段：一阶段设计——施工图设计（小型项目）

二阶段设计——初步设计、施工图设计（一般项目）

三阶段设计——初步设计、施工图设计、技术设计[大型、复杂、困难工程] 6.道路设计：分为几何设计、结构设计

第二章平面设计

1.基本概念

路线：道路中线的空间位置

平面线形三要素：直线、圆曲线、缓和曲线。(依据汽车行驶轨迹)

2.直线：

（1）适用条件：1）路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带；

2）城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区；

3）长大桥梁、隧道等构造物路段；

4）路线交叉点及其附近；

5）双车道公路提供超车的路段。

（2）标准规定（设计车速≥60km/h）：最大长度：20V

最小长度：同向曲线定义（断背曲线，定义），6V；

断背曲线：在同向曲线之间，当直线过短时，甚至把两个曲线看成是一个曲线，破坏了线形的连续性，形成所谓的“断背曲线”。

反向曲线定义，2V，（S形曲线）

3.汽车行驶的横向稳定性与圆曲线半径：

（1）行驶稳定性：汽车行驶过程中，在外部因素作用下，汽车尚能保持正常行驶状态和方向，不致失去控制而产生滑移、倾覆等现象的能力。

横向超高：为了抵消或减小离心力作用，保证汽车在园曲线上稳定行驶，必须使园曲线上路面做成外侧高、内侧低呈单向横坡的形式，称为横向超高。

横向力系数μ：定义——单位车重的横向力；μ↑，稳定性越差。

方式——横向倾覆：

横向滑移：失稳时滑移先于倾覆，滑移作为控制稳定的条件

（2）园曲线半径：

2

127()

h

V

R

i

μ

=

±

2

127()

h h

V

R

i

?

=

+

横向力的不利影响（μ越大越不利，4条）：1）危及行车安全；2）增加驾驶操纵的困难；

3）增加燃油消耗和轮胎磨损；4）旅行不舒适。

μmax=0.10-0.16

最大超高：一般地区高速公路、一级公路为10％；二、三、四级公路为8％；积雪冰冻地区各级公路均为6％

（3）半径：确定时考虑的因素——安全、操作、磨耗、舒适

标准规定：最小半径——极限最小<一般最小<不设超高（计算）

最大半径：10000m

4.缓和曲线：

（1）缓和曲线：是道路平面线形要素之一，是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转

向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

（2）作用：曲率连续变化(车驶)、加速度逐变(旅客舒适)、超高渐变(行驶平稳)、美观

（3）采用线形：标准规定采用回旋线

RLs=A2；

（4）缓和曲线最小长度确定方法：旅客舒适、超高渐变率适中、行驶时间不过短(3s)

（5）缓和曲线参数：回旋线参数与连接的园曲线半径保持R/3≤A≤R，可获得视觉上协调、舒顺的线形。

（6）缓和曲线省略：圆曲线半径大于或等于“不设超高的最小半径”时

5.道路平面设计成果

（1）表格：直线、曲线及转角表；逐桩坐标表

（2）图：公路平面设计图；城市道路平面图。

6.计算：习题2-6，2-7类型

第三章纵断面设计

1.基本概念

（1）纵断面定义：沿道路中线竖直剖面展开图

（2）纵断面图：

组成——地面线、设计线。设计线：由直线和竖曲线（圆曲线或抛物线）组成。

（3）路基设计高程：新建：高速、一级：中央分隔带的外侧边缘高程，二、三、四级：路基边缘高程。

2.汽车的动力特性与纵坡

（1）汽车的动力因素和最大纵坡

1）汽车行驶的充分必要条件

必要条件——驱动条件T ≥R ：驱动力≥行驶阻力[空气、道路(滚动、坡度)、惯性] 道路阻力)(i f G R R +=；f+i —道路阻力系数

充分条件——附着条件T ≤k G ?：驱动力≤附着力[附着系数影响因素(路面、轮胎、车速、

荷载)]

2）汽车的动力因数D

定义：它表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下，单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能 临界速度V k ：每一排档下最大动力因数对应的车速

一般汽车行驶速度V

∴ V↓，D↑，驱动力(爬坡能力) ↑

排档越高↑，D↓，驱动力(爬坡能力) ↓

3）最大纵坡——定义；与坡长对应

考虑因素：汽车的动力特性、道路等级、自然条件

4） 理想最大纵坡定义：

5）不限长度的最大纵坡i 2——容许车速；当坡度i>i 2，需限制坡长

（2）坡长：是纵断面上相邻两变坡点间的长度

1）最大坡长限制：(动力、安全)

2） 缓和坡段：≤3%

3）最小坡长：(行驶平顺性，避免起伏频繁)汽车以设计速度行驶9～15s 的行程为宜

（3）最小纵坡——定义；0.3%（一般情况下不小于0.5%，当小于0.5%，需采用综合排水措施）

（4）平均纵坡：定义—— 在一定长度路段内，路线在纵向所克服的高差值与该段距离之比

二、三、四级公路越岭线一般为5.5%，5%。

（5）合成坡度I ：目的控制陡坡与急弯的组合，道路纵坡和横坡的矢量和。

I 2=i h 2+i 2≤i max 2（i max —最大纵坡）

积雪、冰冻公路：最大8%

最小：0.5%

3.竖曲线：在道路纵坡的变坡处设置的竖曲线，为满足行车平顺、舒适及视距的需要。

（1）线形：一般采用抛物线（圆曲线）

（2）分类：凸形(ω[坡差]<0)；凹形(ω>0)

（3） 竖曲线计算：(作图)

要素计算：L 、T 、E （公式熟练应用）

设计高程计算：竖距h=x 2/2R

(起终点桩号及高程)； 计算例题类型

（4）最小半径(最小长度)——确定依据：缓和冲击(凹形主要依据)

行驶时间不过短(3s)(长度依据)

视距要求(凸形主要依据)

4.爬坡车道：是设置在陡坡路段上坡方向右侧供慢速车行驶的附加车道。

设置位置：上坡方向行车道外侧(右侧)

设置条件：低速；通行能力小，改善主线纵坡比较。

宽度：一般为3.5m

长度：分流渐变段长度、爬坡道长度、合流渐变段长度。

5.避险车道：在长陡下坡段行车道外侧增设的供速度失控车辆驶离正线安全减速的专用车道。

类型;上坡道型，水平坡道型，下坡道型，砂堆型。

6.纵断面设计方法及纵断面图

路线纵断面设计主要指纵坡设计和竖曲线设计。

步骤：拉坡前的准备工作；标注控制点位置；试坡；调整；核对；定坡

纵断面图的绘制：上半部：绘制地面线、纵断面设计线。下半部：填写有关数据。

7.计算：3-9，3-10，3-11类型。

第四章横断面设计

1.横断面组成及类型

（1）横断面定义：中线各点的法向切面，由横断面设计线和地面线组成。

（2）公路横断面组成及类型：整体式断面，分离式断面。

1）公路路幅：整体式断面——单幅双车道

双幅多车道

单车道

分离式断面——高速、一级

2）城市道路路幅：单幅路、双幅路、三幅路、四幅路

2.路肩：位于行车道外缘至路基边缘具有一定宽度的带状部分称为路肩。

作用：保护支撑、侧向余宽、临时停放、养护埋设管线、行人及非机动使用

（1）路拱：为利于路面横向排水，将路面做成中央高于两侧具有一定横坡的拱起形状。

形式：抛物线形----低等级公路，

直线形，直线接抛物线形----高等级公路

折线形----多车道水泥混凝土路面。

（2）中间带：由两条左侧路缘带和中央分隔带组成。

作用：分隔车流、设置交通设施、绿化防眩、引导视线

3.平曲线加宽设计

（1）平曲线加宽意义：汽车行驶在园曲线上，各轮迹半径不同，其中后内轮轮迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全；

1）设置条件：平面圆曲线半径R≤250m

2）取用：四级公路和设计速度为30km/h的三级公路采用第1类加宽；

其余各级公路采用第3类加宽；

对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽。

3）加宽过渡段—— 要求：园曲线全加宽，直线上不加宽，加宽过渡段上逐渐加宽。

方式：比例过渡(掌握)；公式运用：x x L b b L

=

其他方式：抛物线、回旋线(了解)

4）长度：a ）有缓和曲线Ls ，取缓和曲线；

b ）无Ls ，有超高缓和L

c ，取Lc ；

c ）无Ls 、Lc ，渐变率1：15，>10m

4.平曲线超高设计

1）超高：定义：抵消离心力，外侧向内侧倾斜单坡

设置条件：平曲线半径R<不设超高最小半径

横坡取法：最大超高横坡、车速、半径

2）超高过渡段：定义、方式：

无中间带——内侧线（新建公路）；中线（旧路改建）；外边线（改善路容）

有中间带——中线；边线；各自行车道中线 3）超高过渡段长度：i c B L p

'?=、验算，与Ls 比较，超高渐变率>1/330 中线：()2h g c B i i L p

+= 边线：h c Bi L p =

4） 超高值计算：公式熟练应用，会推导

分类计算：过渡方式；圆曲线/过渡段；与临界断面c h

G L i i x =

0的关系 5.汽车的制动性、行车视距及其保证

（1）汽车制动性定义

指标：制动效能、制动效能的恒定性、制动时汽车方向稳定性

（2）视距的类型

行车视距定义：所需看到前方状况的最短距离

分类：停车视距——定义；组成：反应距离、制动距离。

会车视距——约为停车视距的2倍

错车视距

超车视距

标准规定：各级满足基本要求——停车视距

高速、一级公路——停车视距

二、三、四级——会车视距

（3）视距曲线定义

6.路基土石方数量计算与调配

横断面面积计算：积距法、坐标法

土石方数量计算：棱柱体(F 1、F 2差别不大，均为填方或挖方，平均断面法)V=( F 1+ F 2)×L/2 棱台法(F 1、F 2差别较大，)：)11()(3121m

m L F F V +++= 1221,F F F F m φ=

土石方调配：累计曲线法、调配图法、土石方计算表调配法（多采用）。

经济运距：“调”或“借”的依据，确定借土或调运的限界

平均运距：填挖土石方重心之间的距离

计价土石方数量=挖方数量+借方数量

7.计算4-1类型

第五章线形设计

1.平面线形设计

（1）设计要点：1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。

2）保持平面线形均衡与连续；

3）注意与纵断面设计相协调。

4）平曲线应有足够的长度（如何确定）：

a ）汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难（一般9s 行程，凸形6s ）

b ）转角小于7度的曲线的平曲线长度

（2）要素组合设计：平面要素组合类型（基本型、S 形、卵形、凸形、复合型、C 形、回头形，各自定义）；

基本型：直—回—园—回—直 （1：1：1-----1：2：1）

S 形：两个反向园曲线用两段反向回旋线连接的组合形式。R 2/R 1=1～1/3 ; 1240

A A L +≤

(3)平面线形要素组合计算（对称形公式掌握，熟练运用）

基本型曲线计算：(作图) （及后续加宽、超高的计算）

☆平曲线几何要素计算（J E L T p q ??????0β）

☆主点桩号计算：ZH 桩号=JD 桩号-T

HY 桩号=ZH 桩号+Ls

QZ桩号=ZH桩号+L/2

YH桩号=ZH桩号+L-Ls

HZ桩号=YH桩号+Ls

ZH桩号=HZ桩号-L（检验）

2.纵断面线形设计

（1）最短坡长：不小于设计速度9s的行程。

（2）设计原则（了解）

3.平纵组合设计

平纵线形组合设计—是指在满足汽车运动学和力学要求前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适，与周围环境相协调，并有良好的排水条件。

（1）设计原则(4条)[视觉、指标、合成坡度、环境]

（2）基本要求：1）直线与直坡线、直线与凹形竖曲线、直线与凸形竖曲线、平曲线与直坡线是常用的组合形式只要园曲线或竖曲线半径达到一般值以上，具有良好视觉。

2）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于

竖曲线。

3）要保持平曲线与竖曲线大小的均衡。

平曲线半径小于1000m时，竖曲线半径为平曲线半径的10～20倍。

4）要选择一个适当的合成坡度（0.5％＜合成坡度＜8％）

（3）应避免的组合：[理解]

第六章选线

1.选线定义：根据路线基本走向和技术标准，结合地形、地质条件，考虑安全、环保、土地利

用和施工条件，以及经济等因素，通过全面比较，选定路线中线的全过程。

（1）选线一般原则(7条一般了解)

（2）选线步骤、方法：路线方案(基本走向)—路线带(控制点)—具体定线

（3）影响路线方案选择的主要因素（5条一般了解）[意义、作用、自然条件、技术标准和施工条件，联系]

2.平原区选线：

（1）平原区选线要点：处理好六大关系[农业、城镇、桥位、土壤水文、新旧路、建材产地] （2）主要特征：克服平面障碍

3.山岭区选线：

沿河线：三大问题：（1）.河岸选择(向阳迎风)；

（2）.路度选择(高线、低线，低线优点多于高线)；

（3）.桥位选择

越岭线：三大问题：（1）.垭口选择(位置、标高、展线、地质)；

（2）.过岭标高选择；

（3）.垭口两侧路线展线(自然展线、回头展线、螺旋展线各自定义)

山脊线：三大问题：（1）.控制垭口选择；（2）.侧坡选择；（3）.试坡布线

4.丘陵区选线：

（1）.平坦地带——走直线；

（2）.较陡横坡地带——走匀坡线；

（3）.起伏地带——走直连线和匀坡线之间

第七章 定线

1.定线：根据既定的技术标准和路线方案，结合地形、地质等条件，综合考虑路线的平面、纵断面、横断面，具体定出道路中线的工作。

2.定线方法：纸上定线、现场定线、航测定线。

3.纸上定线操作方法：直线型定线法——平原微丘区，先直后曲

曲线型定线法——山岭重丘区，先曲后直

4.纸上定线：地形图(大比例尺1：1000~1：2000)

平原、微丘定线重点：正确绕避平面障碍

山岭、重丘重点：安排好纵坡

5.现场定线：适于：等级低，线位明确的公路

步骤：1.分段安排路线2.放坡、定导向线3.修正导向线4.穿线交点5.曲线插设 6.设计纵断面

第八章 道路平面交叉设计

1.概述

（1）平面交叉（交叉口）：道路与道路（或其他线形工程）在同一平面上相互交叉。

（2）设计主要内容：形式选择；交通组织设计；几何尺寸；视距验算；立面与排水设计 (5小方面)

（3）交通分析：交错点分类及定义：分流点、合流点： )2(-n n

冲突点： 6

)2)(1(2--n n n 危险性：（由小到大）→分流点、合流点、冲突点

特点：相交道路数↑，冲突点↑↑

左转弯产生冲突点最多

消灭减少冲突点方法：1.交通流在时间上分离（信号灯、交警）

2.交通流在平面上分离（专用车道、组织交通路线、组织渠化交通）

3.交通流在空间上分离：立体交叉（最彻底）

2.交叉口形式：加铺转角式——用适当半径的单园曲线或复曲线连接转角

分道转弯式——设置导流岛、划分车道措施

扩宽路口式——两侧展宽或增辟附加车道

环形交叉——设有中心岛的平面交叉（优点）

3.机动车交通组织方法：设置专用车道；组织渠化交通，实行信号管制；调整交通组织。

左转弯车辆：设专用左转车道；实行交通管制(信号灯、交警)；变左为右(环形、街坊绕行、远运掉头)

4.平面交叉的视距设计

视距三角形：由相交道路上的停车视距所构成的三角形。作法（最危险冲突点）

识别距离：为保证车辆安全顺利通过交叉口，应使驾驶员在交叉口之前的一定距离能识别交叉口的存在及交通信号和交通标志等，这一距离称为识别距离。

识别距离（无信号控制）——采用停车视距

识别时间（有信号控制）——公路，10s；城道，6s。

(停车标志)——2s

5.拓宽设计

转弯车道的设置条件（了解）：

设置方法：拓右：

拓左：有中间带（宽；窄）；无中间带

6.环形交叉设计：普通环形交叉（中心岛直径大于25m）、入口让路环形交叉（中心岛直径5-25m）。

(1)普通环形交叉:

中心岛的形状(圆形、圆角方形、菱形、椭圆形等)

半径确定：设计车速、交织段长度（交织、交织长度、交织段长度）

环道的宽度：每条车道3.5-3.75m

交织角：是进环车辆轨迹与出环车辆轨迹的平均相交角度，它以距右转机动车道的外缘1.5m 和中心岛边缘1.5m的两条切线的交角来表示。

第九章立体交叉设计

1.概述

定义：跨线构造物，不同标高相交

作用：减少冲突点；提高通行能力；减少时间燃料消耗；减少干扰

组成：跨线构造物、正线、匝道、匝道端部（出入口、变速车道、辅助车道）

2.立体交叉的类型及其适用条件

（1）分类：按相交道路的跨越方式——上跨、下穿（各自适用条件）

按立体交叉的交通功能：分离式立体交叉和互通式立体交叉两类。

互通式：部分互通式(菱形、部分苜蓿叶形)；

完全互通(喇叭形，苜蓿叶，子叶形，Y形，X形等)

环形立交：主线直通，次线及主线转弯车辆环绕中心岛交织运行的互通式立体交叉。

3.立体交叉的布置规划与形式选择

（1）位置的选定（7点了解）

（2）间距（4点了解）

4.匝道设计

（1）匝道：是互通式立体交叉不可缺少的组成部分，是供上、下相交道路转弯车辆行驶的连接道。

（2）分类：按匝道功能及其与正线的关系

右转匝道：

左转匝道：直接式(定向)：左出左进

半直接式(半定向)：左出右进；右出左进；右出右进

间接式(环圈)：

3.端部：匝道两端分别与正线连接的道口(出入口、变速车道、辅助车道)

变速车道布置方式：平行式、直接式