緯地道路實驗教案 2016

目 錄第一部分 道路勘測設計實驗須知-1 一 道路勘測設計實驗的主要目的-1二 道路勘測設計實驗的設計資料-2 三 道路勘測設計實驗的基本要求-2第二部分 道路勘測設計實驗項目-3 實驗一 道路平面線形設計-3 實驗二 道路縱斷面設計-6 實驗三 道路橫斷面設計-9 實驗四 表格輸出-11附錄 成果文件的提交-13第一部分 道路勘測設計實驗須知 道路勘測設計課程是土木工程專業(yè)的一門主干專業(yè)課，其實驗則是課堂教學期間隨堂安排的實踐性教學環(huán)節(jié)。主要研究公路路線的平、縱、橫線形和斷面設計，以及城市道路的平面交叉口設計。通過本課程的學習，主要掌握公路、城市道路的勘測設計的基本原理和實用方法，加強學生對道路勘測設計基本要領的掌握，為后續(xù)課程的學習和將來工作的需要打好基礎。本書列出的道路勘測設計實驗項目是按照道路勘測設計學習的先后順序安排的，實驗項目由教師在每次布置實驗課的任務時通知，使學生有可能預習，明確實驗目的、內容和軟件的應用。 道路勘測設計實驗課共8學時，四個實驗，每個實驗的學時數(shù)為2學時，實驗小組人數(shù)一般為1人，以保證試驗時每人都可以在相對應的機器上進行軟件的操作。每項實驗都要遵循相應的公路工程技術標準（以下簡稱標準）、和公路勘測設計規(guī)范（以下簡稱規(guī)范），實驗結束后上交實驗報告。實驗成績占道路勘測設計考試課總成績的20%。一、 道路勘測設計實驗的主要目的開設道路勘測設計實驗課程是為了使學生了解公路及城市道路勘測設計的依據、程序、設計文件的組成和內容，掌握標準、規(guī)范中線形設計有關標準及其制定依據，掌握公路勘測設計的基本原理和方法，了解道路網型式及規(guī)劃方法，掌握道路交叉口平面、豎向設計的方法和內容。學生通過該課程設計，達到以下教學目的：1、掌握道路平面線形設計的一般過程及設計內容。2、掌握路線平面線型的紙上定線方法及線型計算方法。3、掌握路線縱斷面設計及計算方法。4、掌握路線土石方數(shù)量計算與調配方法。5、掌握城市道路橫斷面及平面交叉口豎向設計方法與步驟。6、提高綜合運用所學知識分析、解決問題的能力。7、掌握道路平面、縱斷面及橫斷面的繪圖方法。二、 道路勘測設計實驗的設計資料1、 設計任務書2、 平面設計圖 比例 15000 等高距 10m3、 主要控制點控制點名稱平面位置設計高程（m）XY起點終點中間控制點4、 自然條件：（包括地形地貌、地質條件等）。5、 路基施工條件：沿線兩側均可取土、棄土。6、 設計依據：公路工程技術標準及公路路線設計規(guī)范。三、 道路勘測設計實驗的基本要求1、在實驗之前，必須閱讀道路勘測設計的有關內容及本指導書的相應的實驗項目，以明確目的，了解軟件基本操作。2、計算結果要正確，設計方案應滿足相應的技術規(guī)范或標準。3、學生在借閱、使用過程中要愛護公路工程技術標準、公路勘測設計規(guī)范等參考用書，不得惡意涂抹或撕毀。4、按時提交相應的設計說明書及設計圖紙，設計圖紙應整潔、規(guī)范。5、實驗應在規(guī)定的時間和地點進行，不得無故缺席或遲到早退，不得擅自離開。6、服從教師指導，嚴格按照本書的要求認真、按時、獨立地完成實驗任務。每項實驗都應取得合格的成果，提交書寫工整、規(guī)范的實驗報告或實驗記錄，經指導教師審閱同意后，才可結束工作。7、實驗過程中，要遵守機房紀律，愛護電腦、實驗用軟件，禁止在實驗過程中玩游戲、瀏覽網頁。第二部分 道路勘測設計實驗項目實驗一 道路平面線形設計一、 目的與要求道路的平面線形設計就是對道路線形的元素直線、圓曲線和緩和曲線進行合理的設計和配置。實踐證明，道路平面線形設計是否合理直接影響著道路的通行能力、車輛的行駛時間、運營費用和道路交通安全等。平面設計應滿足以下幾點要求：平面線形應直捷、連續(xù)、順適，并與地形地物相適應，與周圍環(huán)境相協(xié)調；要滿足行駛力學、視覺和心理多方面的要求；保持平面線形的均衡與連貫，應避免急轉彎或急剎車；平曲線要滿足曲線最小長度的要求；曲線間的直線段長度要滿足規(guī)范要求的最小長度的要求（同向曲線的最短直線段長度不小于6V，反向曲線間最小直線段長度不小于2V）。學生要掌握道路平面線形的設計及計算的方法，繪制道路平面線形圖，能夠獨立的進行道路項目的平面設計。二、 主要內容（1）踏勘選線選線就是在地形圖或地面上選定路線的方向，并確定空間位置的過程；通常情況下，會選擇2-3條路線，進行經濟效益、社會效益上的比選。（2）路線方案的選擇根據指定的路線總方向（路線的起終點和中間主要控制點）和設計公路的性質、任務及其在公路網中的作用，考慮了社會、經濟因素和復雜的自然條件等擬定的路線走向。（3）紙上定線遵循定線的要求，確定路線的導向后，對路線進行平面線形和縱斷面的設計，在試定出一段距離后，進行全面的檢查、分析，看路線是否合理，不合理則進行修改，直至滿意為止，確定路線。（4）平面線形具體設計確定路線起終點及每個交點的位置，并確定每個交點的偏角及交點之間的距離；附圖1-1 平面線形導向線參考圖在轉角處插入圓曲線和緩和曲線；設定圓曲線半徑的大??；復核圓曲線半徑是否滿足標準、規(guī)范中關于不設緩和曲線半徑、一般最小半徑、極限最小半徑等要求，以便采取相應的緩和曲線設置方式；表1-1 各級公路圓曲線最小半徑設計速度（km/h）1201008060403020極限最小半徑（m）650400250125603015一般最小半徑（m）10007004002001006530不設超高最小半徑（m）路拱2%5500400025001500600350150路拱2%7500525033501900800450200設定緩和曲線長度，計算平曲線要素，并推導樁號；復核圓曲線和緩和曲線的曲線長度是否滿足標準、規(guī)范中對于圓曲線和緩和曲線最小長度的限制；表1-2 各級公路緩和曲線最小長度設計速度（km/h）1201008060403020緩和曲線最小長度一般值13012010080504025最小值100857060403020表1-3 各級公路平曲線最小長度設計速度（km/h）1201008060403020一般值（m）1000850700500350250200最小值（m）200170140100705040復核曲線間直線段長度是否滿足標準、規(guī)范中對于直線段最大長度及最小長度的要求；繪制平面設計分圖及直線、曲線與轉角一覽表。三、 軟件應用1、 打開AutoCAD，在緯地道路工具欄上點擊“項目”，“新建項目”，輸入新建項目名稱及存放路徑，生成一個.prj文件，在項目管理器中可以查詢到（若AutoCAD主界面上未顯示緯地道路工具欄，在命令窗口中輸入”hmenu”將其調出）。2、 點擊“設計”，“主線平面設計”，“拾取”起始點，并連續(xù)“插入”交點。3、 單擊右鍵，選擇交點，點擊“拖動”，在CAD圖面上點擊相應的交點并拖動它，可以得一個與之對應的曲線，在隨后出現(xiàn)的平面線形對話框上設置圓曲線的半徑及前后緩和曲線的長度，通常情況下，將圓曲線半徑取整，而前后緩和曲線的長度可以設置為相同的長度，也可以設置為不同的長度。（P.S.若圓曲線不夠圓滑，可以采用CAD命令中的“regen”命令，使之重新生成圓滑曲線。）4、 點擊“設計”，“主線平面設計”，“存盤”進行保存。這時自動生成一個交點文件存在于項目管理器之中。5、 點擊“表格”，“輸出直曲轉表”，選擇高等級公路（坐標簡單型），Excel格式，“計算輸出”可得到一個“直線、曲線及轉角表”，保存。6、 點擊“設計”，“主線平面設計”，點“計算繪圖”生成圖面，再點擊“繪圖”，“平面自動分圖”，選擇輸出頁碼及樁號范圍、插入元素表、插入指北針“開始出圖”，系統(tǒng)自動分幅出圖。7、 點擊“項目”，運行“設計向導”，完成后可以看到生成了4個文件：超高設置文件、路幅寬度文件、設置參數(shù)控制文件以及樁號序列文件，可以通過項目管理器來查看。四、 提交文件1、 道路平面線形圖2、 道路平面線形分圖3、 直線、曲線及轉角表4、 逐樁坐標表實驗二 道路的縱斷面設計一、 目的與要求縱斷面設計的主要內容是根據道路的等級、沿線自然條件和構造物控制標高等，確定路線合適的標高、各坡段的縱坡度和坡長，并設計豎曲線?；疽笫强v坡均勻平順、起伏平緩，坡長和豎曲線長短適當，平面和縱面組合設計協(xié)調，以及填挖經濟、平衡。通過實驗，讓學生能夠熟練操作道路縱斷面實際地面線高程的繪制，以及縱斷面拉坡、豎曲線的設置等縱斷面的設計及計算方法。二、 主要內容（1）在平面設計的基礎上，根據平面設計的中樁里程和中樁處的地面標高，按比例繪制縱斷面地面線。（2）確定和標注標高控制點，控制點就是指影響縱坡設計的標高控制點，如路線的起、終點，越嶺埡口，重要橋涵等。（3）在已標出控制點標高的縱斷面圖上，根據技術指標、選線意圖，結合地面起伏變化，本著以“控制點”為依據，試定出若干直線坡。（4）對這若干個選擇的坡度方案進行排水、工程量等方面的比較，定出比較優(yōu)的方案，并對照規(guī)范和標準檢查最大縱坡、最小縱坡、坡長限制等是否滿足要求，以及平、縱組合是否適當，若有問題，應進行調整（調整的方法是對初定的坡度平抬、平降、延伸、縮短或改變坡度值）。表2-1 各級公路最大縱坡設計速度（km/h）1201008060403020最大坡度（%）3456789表2-2 各級公路最小坡長（m）設計速度（km/h）1201008060403020最小坡長一般值40035025020016013080最小值30025020015012010060表2-3 各級公路縱坡長度限制設計速度（km/h）1201008060403020縱坡坡度（%）39001000110012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200（5）核對無誤后，逐段把直線坡的坡度值、變坡點樁號和標高確定下來，并進行豎曲線設計及計算豎曲線要素，并核對豎曲線半徑及長度是否滿足規(guī)范和標準的要求。表2-4 公路豎曲線最小半徑和最小長度設計速度（km/h）1201008060403020凸形豎曲線半徑（m）極限值11000650030001400450250100一般值170001000045002000700400200凹形豎曲線半徑（m）極限值4000300020001000450250100一般值6000450030001500700400200豎曲線最小長度（m）100857050352520（6）輸出縱坡豎曲線要素表。（7）繪制完成縱斷面設計圖。注意：設置豎曲線時，要注意平曲線與豎曲線的組合豎曲線組合不當組合得當圓曲線直線直線（不設回旋線時為虛線）回旋線回旋線直線三、 軟件應用1 縱斷面數(shù)據的輸入 在進行縱斷面設計之前，有兩個要求一定要滿足，那就是平面線形設計的完成和縱斷面地面線文件的輸入：點擊“數(shù)據”，選擇“縱斷數(shù)據輸入”，按照提示輸入地面線文件并存盤，生成的文件可以在項目管理器中進行查看。表2-5 縱斷面地面線參考文件地面樁號地面高程地面樁號地面高程BP45.91120057.83220052.15140053.35240048.436160055.92960051.77180062.85780061.58200059.523100063.27EP61.3342 豎曲線設計1） 點擊“設計”，“縱斷面設計”，在出現(xiàn)的窗口點擊“計算顯示”，則生成一個地面線實際高程的CAD文件。2） 點擊“設計”，“縱斷面設計”，“選點”選擇BP點并修改樁號為0，點擊“插入”進行拉坡，并連續(xù)進行整條線路的拉坡。3） 點擊“設計”，“縱斷面設計”，選擇交點，進行“實時修改”，在CAD命令欄輸入“r”，按半徑修改輔設豎曲線，將半徑取整，“計算顯示”存盤。3輸出結果1）點擊“表格”，“輸出豎曲線表”，選擇Excel方式，輸入起止頁碼。2）點擊“設計”，“縱斷面繪圖”，“搜索全線”，修改為路線的起終點樁號并進行“批量繪圖”，輸入起始頁碼、總頁碼以及選擇的繪圖基點。四、 提交文件1、 縱坡、豎曲線表2、 縱斷面地面線文件3、 縱斷面設計圖分圖實驗三 道路的橫斷面設計一、 目的與要求公路橫斷面的組成除包括與行車有關的路幅外，還包括與路基工程、排水工程、環(huán)保工程有關的各種設施。施工圖設計階段的橫斷面設計是在平面線形和縱斷面設計的基礎上考慮橫斷面的形式和尺寸，繪制橫斷面設計圖，作為計算土石方數(shù)量和日后施工的依據。橫斷面設計，必須結合地形、地質、水文等條件，本著節(jié)約用地的原則，選用合理的斷面形式，以滿足行車順適、工程經濟、路基穩(wěn)定且便于施工和養(yǎng)護的要求。通過該實驗能夠達到讓學生掌握道路橫斷面設計的基本方法和路線土石方數(shù)量計算與調配方法的目的。二、 主要內容（1）路基設計計算。包括每個橫斷面方向上的寬度及設計標高的計算（即路基加寬和超高計算），并將計算結果填入路基計算表（2）確定路基標準橫斷面圖。在標準的橫斷面中，一般要包括路堤、路塹、半填半挖、護肩路基、擋土墻路基、砌石路基等（3）繪制路基橫斷面圖。繪制橫斷面地面線圖；根據路基設計表中的有關數(shù)據，繪制路幅的位置和寬度；參照路基標準橫斷面圖繪制路基邊坡線與地面線相交，并在需要設置支擋防護處繪制支擋結構物的斷面圖；檢查彎道路段橫斷面內側的視距是否滿足要求；根據綜合排水設計，繪制路基邊溝、排水溝和截水溝等在橫斷面上的位置。（4）土石方的計算和調配，并進行土石方的復核。橫向調運 + 縱向調運 + 借方 = 填方橫向調運 + 縱向調運 + 棄方 = 挖方挖方 + 借方 = 填方 + 棄方三、 軟件應用1、 與道路的縱斷面設計相同，在進行橫斷面設計之前，我們要保證道路的橫斷面數(shù)據文件的輸入，以及道路路基設計的計算的完成。附表3-1 橫斷面地面線參考文件樁號平距高程平距高程平距高程平距高程平距高程K0+0002.01.53.0-0.51.20.6502.01.251.46-0.461.0200102.051.015-2.521.351.8400201.0153.05-2.451.3600151.010-2.4200800123.041.51305-1.210003-0.462.051.2152.021.7120020-0.531.24061.060140032.051.29-1.31.51.053.01600201.453.062.08-2.1180032.051.660132.46-1.32000153.051.5202.0EP點31.060.541.5201.02、 點擊“設計”，“路基設計計算”，搜索全線，給出路線的起止樁號，“計算”，則生成路基中間數(shù)據文件存于項目管理器中。3、 點擊“設計”，“橫斷面設計繪圖”，“繪圖控制”，選擇生成土方數(shù)據文件以及記錄三維數(shù)據文件，給出起止樁號以及繪圖的比例，“計算繪圖”，給出繪圖的基點，輸入起始頁碼，這樣橫斷面圖就已經自動繪出，并裝有圖框。4、 點擊“表格”，“輸出土方計算表”，選擇Excel格式，計算輸出，給出出表的起止頁碼。5、 點擊“表格”，“輸出路基設計表”，選擇CAD形式，計算輸出，給出起止頁碼。四、 提交文件1、 路基設計表2、 路基土石方數(shù)量計算表3、 路基橫斷面設計圖4、土石方調配文件實驗四 設計成果輸出目的：輸出曲線表、路基設計表、逐樁坐標表、土石方數(shù)量表、縱斷面圖和橫斷面圖，并且按公路工程基本建設項目設計文件編制辦法要求裝訂成冊。內容：平曲線計算，逐樁坐標計算，設計高程計算，土石方計算。4.1設計表格輸出方式緯地道路輔助設計系統(tǒng)V4.6版的設計表格輸出支持三種方式：1）直接輸出到當前圖形屏幕下，即輸出成AutoCAD的實體數(shù)據形式，包括“立交曲線表”、“立交主點坐標表”、“路基設計表”等；2）輸出成文本文件格式（原DOS環(huán)境下支持的格式），用戶可以使用CCED以及WPS等字處理軟件進行打印輸出，包括“直線、曲線與轉角表”、“路基設計表”、“土方計算表”、“縱坡豎曲線表”、“逐樁坐標表”等；3）實現(xiàn)設計表格直接輸出到Word97/2000/XP或Excel 97 / 2000/XP之上，極大地方便了打印輸出；包括“直線、曲線與轉角表”、“路基設計表”、“土方計算表”、“縱坡豎曲線表”、“逐樁坐標表”等。4.2 計算輸出“直、曲線轉角表”菜單：表格輸出直曲轉角表命令：przqb用戶在完成“主線平面設計”后（當前項目存在*.jd文件），可直接輸出直、曲線轉角表。用戶可以根據公路等級及設計需要選擇適用的“表格形式”和表格“輸出方式”。點按“計算輸出”即可完成。4.3 計算輸出“逐樁坐標表”菜單：表格輸出逐樁坐標表命令：calzzzbb用戶在完成路線或立交匝道平面設計后（當前項目中已指定*.pm文件和*.sta文件），可直接輸出逐樁坐標表。逐樁坐標表中所要表現(xiàn)的所有樁號可從當前項目的樁號序列“*.sta”文件或地面線數(shù)據“*.dmx”文件中直接讀出，也可以由用戶指定樁號間距（包含曲線要素）。如果沒有（*.sta）樁號序列文件，可使用“緯地工具”菜單的“樁號文件”一項（或命令crsta）直接生成。用戶可選擇輸出方式：“Word 97/2000/XP格式”、“Excel 97/2000/XP格式”或“數(shù)據文本格式”，點擊“輸出”按鈕，系統(tǒng)可自動搜索Word 或Excel的安裝位置，并啟動輸出逐樁坐標表。4.4 計算輸出縱坡與豎曲線表菜單：表格輸出豎曲線表命令：calzpb用戶在完成“縱斷面設計”后（當前項目中已存在*.zdm文件），可直接點按“Excel 97/2000/XP”或“Word 97/2000/XP”按鈕，輸出該表格。4.5 計算輸出路基設計表菜單：表格輸出路基設計表命令：ljsjb在用戶完成“路基設計計算”后（當前項目存在*.lj文件），可直接輸出路基設計表。V4.6版現(xiàn)提供了三種路基表形式：“高等級公路”形式、“低等級公路”形式和高等級公路（帶附加板塊）形式。用戶根據當前項目類型選擇適用的表格式。點按“計算輸出”按鈕后可直接在當前圖形屏幕中生成路基設計表（自動分頁輸出）。如果用戶選擇“高等級公路”的表格形式時，因為該表格中存在“坡口坡腳至中樁距離”兩列，所以請用戶注意在項目管理器中添加土方數(shù)據文件，以便從中提取坡口坡腳至中樁距離。對話框中的“高等級公路”形式適用一般高等級公路和互通式立交匝道（即超高方式采用繞中心線旋轉方式），如果用戶所面對的任務為二級或以下等級公路時