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第一章 绪论 现代交通运输系统的组成：铁路、道路、水运、航空及管道五种运输方式。 公路按功能分类：干线公路、集散公路、地方公路。 公路分级-交通部2004年颁布的公路工程技术标准JTJB01一2003 将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路。 设计速度是公路技术标准中最重要的指标。 城市道路分类：快速路、主干路、次干路、支路。 道路设计控制因素：符合技术标准的规定与地形、地质等自然条件相适应满足交通流特性要求符合道路网规划。 道路设计控制技术依据：公路工程技术标准JTGB01-2003、公路路线设计规范JTGD20-2006、城市道路设计规范CJJ37-90。 作为道路设计依据的汽车可分为四类：小客车、载重汽车、鞍式列车、铰接车（城市道路)。 设计速度（计算行车速度）是当气候条件良好、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响时，具有中等驾驶技术的驾驶人员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度。设计速度是决定公路几何形状的基本依据，曲线半径、超高、视距等技术指标都起着决定的作用，同时也影响着车道宽度、中间带宽度、路肩宽度等指标的确定。 交通量是指单位时间内通过道路某断面的交通流量（即单位时间通过道路某断面的车辆数目）。设计交通量是指拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日交通量（辆日），其值根据历年交通观测资料推算求得，目前一般按年平均增长率累计计算确定。 年平均日交通量（简写为AADT）是确定道路等级、论证道路的计划费用和各项结构设计的依据。一条公路交通量的普遍计量单位是年平均日交通量（简写为AADT），用全年总交通量除以365而得。 AADTADT(1+)n-1 式中：AADT设计交通量（辆日） ADT起始年平均日交通量（辆日） 年平均增长率（） n预测年限（年）。 小时交通量（辆小时）是以小时为计算时段的交通量，是确定车道数、车道宽度和评价服务水平时的依据。 三、四级公路上行驶的拖拉机每辆折算 为4 辆小客车。第二章 平面设计 路线：是指道路中线的空间位置；路线平面：路线在水平面上的投影；路线纵断面：沿道路中线的竖向剖面图，再行展开即是路线的纵断面；路线横断面：道路中线上任意一点的法向切面是道路在该点横断面。路线设计：指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作；路线平面设计：在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程；路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的过程；路线横断面设计：在路线横断面图上研究路基断面形状的过程。 直线、圆曲线、缓和曲线称为平面线形三要素。 宜采用直线线形的路段：路线不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区长的桥梁、隧道等构造物路段路线交叉点及其附近双车道公路提供超车的路段。 同向曲线间直线的最小长度：当设计速度60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以km/h计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜，否则司机会有一种“反弯”的错觉，此时这种曲线称为“断背”曲线。 反向曲线间直线的最小长度：当设计速度60km/h时，反向曲线间的直线最小长度（以km/h计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜，转弯公路处，外侧较高。 当采用长的直线线形时，应注意的问题：在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡更易导致高速度长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和道路两侧过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等措施，以改善单调的景观长直线或长下坡的尽头的平曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。 横向超高：离心力对汽车在圆曲线上行驶的稳定性影响很大，它可能使汽车向外侧滑移或倾覆。为抵消或减小离心力的作用，保证汽车在圆曲线上稳定行驶，必须使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。 极限最小半径：是各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全行车的最小允许半径，在规定的设计速度时，按ih=8%，h=0.10.16；一般最小半径：是指各级公路按设计速度行驶的车辆能保证安全、舒适行车的最小允许半径，在规定的设计速度时，按ih=6%8%，h=0.050.06；不设超高的最小半径：圆曲线半径大于一定数值时，可以不设置超高，而允许设置等于直线路段路拱的反超高。 选用圆曲线半径时，最大半径值一般不宜超过10000m。 缓和曲线的作用:曲率连续变化，便于车辆行驶离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳与圆曲线配合得当，增加线形美观。 回旋线作为缓和曲线：回旋线的基本公式为：rl=A2 (rl=C) r回旋线上某点的曲率半径（m） l回旋线上某点到原点的曲线长（m）A回旋线的参数。A表征回旋线曲率变化的缓急程度。 如何确定缓和曲线的最小长度：旅客感觉舒适：满足乘车舒适感的缓和曲线最小长度，我国公路计算规范一般建议as0.6 ：超高渐变率适中行驶时间不过短：一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s：。 标准规定：当公路的平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。四级公路可不设缓和曲线。第三章 纵断面设计 路线纵断面：沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。 路线纵断面图上的设计标高：即路基设计标高。新建公路的路基设计标高：高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；二、三、四级公路采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为设超高、加宽前该处边缘标高。改建公路的路基设计标高：一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用行车道中线处的标高。 汽车的行驶阻力：空气阻力：道路阻力：滚动阻力（RfGfcos）、坡度阻力（Ri=Gsin，上坡时它与汽车前进方向相反，阻碍汽车行驶；而下坡时与前进方向相同，助推汽车行驶）惯性阻力。 汽车的行驶条件-汽车行驶的必要条件（即驱动条件）是必须具有足够的驱动力来克服各种行驶阻力：TR ；汽车行驶的充分条件是驱动力小于或等于轮胎与路面之间的附着力：TjGk 。 ，D称为动力因数，它表征某型汽车在海平面高程上，满载情况下，每单位车重克服道路阻力和惯性阻力的性能。 理解:理想最大纵坡i1=D1-f和不限长度的最大纵坡i2=D2-f。P60页 坡长是纵断面上相邻两变坡点间的水平长度（也即:纵断面相邻变坡点的桩号之差，即水平距离）。最大坡长限制：陡坡路段。最小坡长限制：任何路段。 缓和坡段：在纵断面设计中，当陡坡的长度达到限制坡长时，按规定设置的较小纵坡路段称为缓和坡段。其作用是恢复在较大纵坡上降低的速度；减少下坡制动次数，保证行车安全；确保道路通行质量。 最小纵坡：是为纵向排水的需要，对横向排水不畅的路段所规定的纵坡最小值。最小纵坡值不小于0.3%，一般情况下0.5%为宜。 平均纵坡：是指一定长度的路段纵向所克服的高差H与该路段的距离L之比，它是衡量纵断面线形质量的一个重要指标。 合成坡度：是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向，。在积雪或冰冻地区，合成坡度值不大于8%。 竖曲线：是指在道路纵坡的变坡处设置的竖向曲线。一般才用二次抛物线作为竖曲线。 竖曲线设计限制因素：缓和冲击时间行程不过短满足视距的要求。凸形竖曲线最小半径的控制因素：行车视距。凹形竖曲线最小半径的控制因素：缓和冲击。凸形、凹形竖曲线最小长度由3S行程控制。第四章 横断面设计 道路横断面：指道路中线上任意一点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线组成。 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。路肩的作用：保护及支撑路面结构的作用供临时停车或堆料作为侧向余宽的一部分，增加驾驶的安全与舒适感提供道路养护作业、埋设地下管线的场地精心养护的路肩，能增加公路的美观，引导视线对未设人行道的道路，可供行人及非机动车使用。 路拱：为了利于路面横向排水，将路面做成由中央高于两侧倾斜具有一定横坡的拱起形状，称为路拱。其倾斜的大小以百分率表示。 平曲线加宽原因：汽车在曲线上行驶时，前后轮轨迹不重合，占路面宽度大由于横向力影响，汽车出现横向摆动。 四级公路和设计速度为30km/h的三级公路采用第1类加宽值；其余各级公路采用第3类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第2类加宽值。 平曲线加宽要求：路面应在曲线内侧进行加宽;路面加宽后，路基也应相应加宽; 四级公路路基采用6.5m以上宽度时，当路面加宽后剩余的路肩宽度不小于0.5m时，则路基可不予加宽；小于0.5m时，则应加宽路基以保证路肩宽度不小于0.5m. 比例过渡: 在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽。加宽缓和段内任意点的加宽值：。 超高及其作用：为抵消或减小车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上做成外侧高于内侧的单向横坡的断面形式，称为平曲线超高。 对任意半径圆曲线超高值 的确定，由汽车在圆曲线上行驶时力的平衡方程式可得： 超高过渡方式：无中间带道路的超高过渡 绕路面内边缘旋转：一般用于新建工程绕路中线旋转：一般用于改建工程绕路面外边缘旋转：可在特殊设计时采用；有中间带公路的超高过渡绕中央分隔带中线旋转绕中央分隔带边线旋转绕各自行车道中线旋转。 行车视距：汽车在行驶中，当发现障碍物后，能及时采取措施，防止发生交通事故所需要的必须的最小距离。行车视距分类：停车视距：汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离会车视距：在同一车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使两车安全停止，所需的最短距离错车视距：在没有明确划分车道线的双车道道路上，两对向行驶汽车相遇，自发现后采取减速避让措施至安全错车所需的最短距离超车视距：在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。 各级道路对视距的要求：各级道路对视距的要求高速公路、一级公路采用停车视距；二、三、四级公路应满足会车视距要求,其长度不小于停车视距的2倍；受地形条件或其他特殊情况限制而采取分道行驶措施的路段,可采用停车视距高速公路、一级公路以及大型车比例高的二级公路、三级公路的下坡路段,应采用下坡段货车停车视距进行检验具有干线功能的二级公路宜在3min的行驶时间内,提供一次满足超车视距要求的路段；其他双车道公路可根据情况间隔设置具有超车视距的路段。 简述传统横断面设计方法：在计算纸上绘制横断面地面线从“路基设计表”中抄入“路基中心填挖高度”、“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据根据现场调查的“土壤、地质、水文资料”，参照“标准横断面图”，画出路幅宽度、填或挖的边坡线，在需要设置各种支档工程和防护工程的地方画出该工程结构的断面示意图根据综合排水设计，画出路基边沟截水沟等的位置和断面形式，必要时须注明各部分尺寸；此外，还应画出取土坑、弃土堆、绿化、碎落台等。经检查无误后，修饰描绘。 路基设计表：是公路设计文件的组成内容之一，它是平、纵、横等主要测设资料的综合，在公路设计中占重要的地位。 经济运距：是用于确定借土或调运的限界及距离。（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离）第五章 线形设计 平曲线线形设计要点（一般原则）：平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）注意与纵断面设计相协调平曲线应有足够的长度 。 同向曲线：相邻两个同向凹形或凸形竖曲线，特别是同向凹形竖曲线之间，如直坡段不长应合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线。 道路平、纵组合的设计原则：应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡,使线形在视觉上、心理上保持协调选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。 平、纵线形组合的基本要求：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平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线平曲线与竖曲线大小应保持均衡要选择合适的合成坡度。 平竖曲线顶点重合，且平包竖。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。若做不到平、竖曲线较好的组合，则宁可把平竖曲线分开相当距离（不小于3s行程），使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。第六章 选线与总体设计 平原区路线选线要点：正确处理道路与农业的关系合理考虑路线与城镇的联系处理好路线与桥位的关系注意土壤水文条件正确处理新旧路的关系尽量靠近建筑材料产地。 垭口选择：垭口位置选择：基本符合路线走向垭口标高选择：标高较低的哑口垭口是山脊上呈马鞍状的明显下凹地形。 垭口两侧路线的展线方式：主要有自然展线、回头展线、螺旋展线三种。 适合于设置回头曲线的地形：直径较大、横坡较缓、相邻有较低鞍部的山包或平坦的山脊地质、水文地质良好的平缓山坡地形开阔，横坡较缓的山沟或山坳。第七章 定线 纸上定线：是在大比例尺（一般以1：10001：2000）地形图上确定道路中线的位置，再将纸上路线通过实地放线敷设到地面上，供详细测量和施工之用。 平原、微丘区定线步骤：定导向点试定路线导线初定平曲线定线。 定线方法：直线型定线方法、曲线型定线方法。 直线型定线方法和曲线型定线方法的异同：两种定线方法在本质上无区别，定线成果都是由直线、缓和曲线及圆曲线组成的中线但在定线手法上两者相反，前者是先定直线再定曲线，后者是先定曲线再定直线另外，直线形定线法可用于纸上定线或现场定线，而曲线形定线法只能用于纸上定线。 直接定线与纸上定线的比较：直接定线是设计人员在实地现场确定道路中线位置的方法；纸上定线（见上述）直接定线的两个根本弱点：a研究利用地形的不彻底性 b平、纵面线配合问题难以彻底解决纸上定线的优点：a室内进行劳动强度低 b视野开阔，不容易漏掉最佳方案 c进行多次设计质量高 d自动化程度高。第八章 道路平面交叉设计 一股车流分为两股或多股车流的交通现象称为分流；两股或多股车流合为一股车流的交通现象称为合流；交叉口内各方向车流固定行驶轨迹的交汇点称为冲突点。 减少或消灭冲突点的方法：交通流在时间上分离交通流在平面上分离交通流在空间上分离。 交叉口的类型：加铺转角式分道转弯式扩宽路口式环形交叉。（给图会辨别） 交通岛设计：为控制车辆行驶方向和保障行人安全，在车道之间设置的岛状设施称为交通岛。（P241页分隔岛、中心岛、安全岛） 视距三角形：为了保证交叉口上行车安全，驾驶员在进入交叉口前的一段距离内，应能看到相交道路上的行车情况，以便能及时采取措施顺利驶过或安全停车。这段必要的距离应该大于或等于停车视距ST 。 环道上一般设计三到四条车道为宜。如交织段长度较长时，环道车道数可布置四条；若相交道路的车行道较窄，也可设二条车道。 交叉口立面设计的原则：相同等级道路相交时，一般维持各自的纵坡不变，而改变纵坡较小的道路的横坡度主要道路与次要道路相交时，主要道路的纵、横断面均维持不变，而将次要道路双坡横断面，逐渐过渡到与主要道路纵坡相一致的单坡横断面，以保证主要道路的交通便利设计时至少应有一条道路的纵坡方向背离交叉口交叉口范围布置雨水口时，一条道路的雨水不应流过交叉口的人行横道，或流入另一条道路，也不能使交叉口内产生积水交叉口立面设计标高应与周围建筑物的地坪标高协调一致。第九章 道路立体交叉设计 立体交叉按交通功能分类分为：分离式立体交叉、互通式立体交叉。例题：某山岭区一般二级公路，变坡点桩号为k5+030.00，高程H1=427.68m，i1=+5%，i2=-4%，竖曲线半径R=2000m。试计算竖曲线诸要素以及桩号为k5+000.00和k5+100.00处的设计高程。解：1计算竖曲线要素 : =i2- i1= - 0.04-0.05= - 0.090，为凸形。 曲线长 L = R=20000.09=180m 切线长 m 外 距 m2计算设计高程: 竖曲线起点QD（K5+030.00）- 90 = K4+940.00竖曲线终点ZD（K5+030.00）+ 90 = K5+120.00K5+000.00：位于上半支横距x1= Lcz QD = 5000.00 4940.0060m竖距切线高程 HT = H1 + i1（ Lcz - BPD）= 427.68 + 0.05(5000.00 - 5030.00) = 426.18m设计高程 HS = HT - y1 = 426.18 - 0.90=425.18mK5+100.00：位于下半支 按竖曲线终点分界计算: 横距x2= Lcz QD = 5100.00 4940.00160m 竖距: m切线高程 HT = H1 + i1（ Lcz - BPD）= 427.68 + 0.05(5100.00 - 5030.00) = 431.18m设计高程 HS = HT y2 = 431.18 6.40 = 424.78m(K5+100.00：位于下半支 按变坡点分界计算: 横距x2= ZD Lcz = 5120.00 5100.00 20m竖距: m切线高程 HT = H1 + i2（ Lcz - BPD）= 427.68 - 0.04(5100.00 - 5030.00) = 424.88m设计高程 HS = HT y2 = 424.88 0.10 = 424.78m例题: 已知平原区某二级公路有一弯道，偏角右=152830，半径R=600m，缓和曲线长度Ls=70m， JD=K2+536.48。要求：（1）计算曲线主点里程桩号； （2）计算曲线上每隔25m整桩号切线支距值解：（1）曲线要素计算： J=2T-L=2116.565-232.054=1.077（2）主点里程桩号计算：以交点里程桩号为起算点：JD = K2+536.48 ZH = JD T =K2+536.48 - 116.565 = K2+419.915 HY = ZH + Ls = K2+419.915 +70 = K2+489.915 QZ = ZH + L/2= K2+419.915+232.054/2 =K2+535.942 HZ = ZH + L = K2+419.915 +232.054 =K2+651.969 YH = HZ Ls = K2+651.97 70=K2+581.969 （3） 计算曲线上每隔25m整桩号的切线支距值：列表计算曲线25m整桩号：ZH= K2+419.915K2+425 K2+450 K2+475 K2+500 计算切线支距值：（1）LCZ=K2+425（缓和曲线段）,ZH=K2+419.915 l=2425-2419.915=5.085 （2）LCZ=K2+500 , HY=K2+489.915 （圆曲线段）,lm=2500-2489.915=10.085 x=q+Rsinjm =34.996+600sin4.3053=80.038(m) y=p+R(1-cosjm)=0.34+600（1-cos4.3053）=2.033(m)
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