第七章定线

昆明学院《道路勘测设计》课程教学大纲（四年制土木工程专业）（共36学时）编制：李金伟昆明学院城乡建设与工程管理系2010年2月昆明学院《道路勘测设计》课程教学大纲（适用土木工程专业道路与桥梁方向）（共36学时）一、课程的性质、地位、任务和教学目标（一）课程的性质和地位本课程是土木工程（道路与桥梁方向）的一门学科限选课。

道路是一种带状的三维空间结构物，包括路面、路基、桥涵、隧道等工程实体。

本课程主要研究汽车行驶与道路各个几何元素的关系，以保证在设计车速、预计交通量以及地形和其他自然条件下，行驶安全、经济、旅客舒适以及道路美观，实现人、车、路、环境的相互协调。

（二）课程的主要任务本课程的主要任务是培养学生具有道路勘测设计方面的基本理论知识和技能。

使学生熟悉公路、城市道路路线设计规范，了解道路的分级与技术标准，理解道路勘测设计的阶段、任务和依据，掌握道路平面交叉设计，掌握城市道路网规划，熟练掌握道路平面、纵断面、横断面设计，为其他相关专业课的学习打下基础。

（三）课程的教学目标本课程建立在学生学完高等数学、三大力学、道路测量、道路建筑材料等相关基础课和专业基础课之后的基础上，是土木工程（道路与桥梁方向）的一门学科限选课。

道路设计可分为线形设计与结构设计两部分，本课程讲授线形设计部分，旨在培养学生掌握路线设计理论与方法，平、纵、横、平面交叉设计与计算能力，再通过课程设计、实验、实习、毕业设计，使学生能独立完成道路勘测设计工作，具备从事道路路线勘察设计的能力。

二、课程教学环节组成（由课堂讲授，师生讨论，习题课等组成）三、课程教学内容纲要（一）课堂讲授第一章绪论【目的和要求】（1）了解交通运输网络构成（2）了解我国道路现状与发展规划（3）理解道路的分类、分级与技术标准（4）理解道路勘测设计的控制要素（5）了解课程的研究的内容【重点和难点】道路的分类、分级与技术标准【教学内容】第一节交通运输网络构成一、国家的综合运输系统（网）的构成二、公路运输的特点及其在国民经济中的地位第二节我国道路现状与发展规划一、道路发展史二、道路现状评价三、发展规划第三节道路的分级与技术标准一、公路的分级与技术标准二、城市道路分类与技术标准第四节道路勘测设计的控制要素一、设计车辆二、设计速度三、交通量四、通行能力第五节本课程的研究的内容第二章汽车行驶理论【目的和要求】（1）了解汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件（2）了解汽车的动力特性（3）了解汽车的行驶稳定性（4）了解汽车的制动性能（5）了解汽车的燃油经济性【重点和难点】汽车的行驶稳定性【教学内容】第一节汽车的动力、行驶阻力及汽车的行驶条件一、汽车的牵引力二、汽车的行驶阻力三、汽车的行驶条件第二节汽车的动力特性一、动力因素和动力特性图二、车速特性三、汽车的爬坡性能第三节汽车的行驶稳定性一、汽车行驶的纵向稳定性二、汽车行驶的横向稳定性第四节汽车的制动性能一、汽车的制动过程与制动力二、汽车制动性的评价指标第五节汽车的燃油经济性一、汽车的燃油经济性评价指标二、影响汽车燃油经济性因素第三章道路平面设计【目的和要求】（1）了解道路平面设计概述（2）理解直线（3）理解圆曲线（4）理解缓和曲线（5）掌握道路平面线形设计（6）掌握行车视距（7）熟练掌握道路平面设计成果及平面图的绘制【重点和难点】直线、圆曲线、缓和曲线、平面线形设计、道路平面图的绘制【教学内容】第一节道路平面设计概述第二节直线一、直线的特点二、直线的运用第三节圆曲线一、圆曲线的几何要素二、圆曲线半径三、圆曲线半径的确定第四节缓和曲线一、缓和曲线的作用与线形二、缓和曲线的布设三、缓和曲线的最小长度第五节平面线形设计一、平面线形设计一般原则二、平面线形要素的组合与衔接三、平曲线的最小长度第六节行车视距一、行车视距的计算二、行车视距标准第七节道路平面设计成果一、直线、曲线及转角表二、路线平面设计图第四章纵断面设计【目的和要求】（1）了解概述（2）理解纵坡及坡长设计（3）理解竖曲线（4）理解爬坡车道（5）掌握道路平、纵线形组合设计（6）熟练掌握纵断面设计方法及纵断面图（7）城市道路纵断面设计要求【重点和难点】纵坡设计、竖曲线计算、平、纵线形组合设计、纵断面设计方法、纵断面图绘制【教学内容】第一节概述第二节纵坡及坡长设计一、纵坡设计的一般要求二、最大纵坡三、高原纵坡折减四、理想的最大纵坡和不限长度的最大纵坡五、最小纵坡六、坡长限制七、缓和坡段八、平均纵坡九、合成坡度第三节竖曲线一、竖曲线的作用及线形二、竖曲线要素的计算公式三、竖曲线的最小长度和最小半径第四节爬坡车道一、设置爬坡车道的条件二、爬坡车道的设计第五节道路平、纵线形组合设计一、平、纵组合的设计原则二、平、纵线形的组合三、平、纵线形组合与景观的协调配合第六节纵断面设计方法及纵断面图一、纵断面设计要点二、纵断面设计方法步骤及注意问题第七节城市道路纵断面设计要求第五章横断面设计【目的和要求】（1）理解道路横断面组成（2）理解车道宽度（3）了解路肩、中间带与人行道（4）理解路拱、边沟及边坡（5）了解道路用地范围与建筑界限（6）掌握路基横断面设计及成果（7）掌握路基土石方数量计算及调配【重点和难点】横断面设计、横断面绘制、路基土石方数量计算及调配【教学内容】第一节道路横断面组成一、公路横断面组成二、城市道路横断面组成第二节车道宽度一、车道宽度的确定二、平曲线加宽及其过渡第三节路肩、中间带与人行道一、路肩的作用及其宽度二、分隔带的作用及其宽度三、城市道路路侧带的组成及其宽度第四节道路路拱、边沟及边坡一、道路路拱二、曲线超高三、边沟四、边坡坡度第五节道路用地范围与建筑界限一、道路用地范围二、建筑界限第六节路基横断面设计及成果一、横断面设计步骤二、横断面设计成果三、城市道路横断面设计第七节路基土石方数量计算及调配一、横断面面积计算二、土石方数量计算三、路基土石方调配第六章选线【目的和要求】（1）了解选线的目的、任务、方法（2）了解路线方案比较（3）了解平原地区公路选线（4）了解山岭区公路选线（5）了解丘陵区公路选线（6）了解选线与环境协调【重点和难点】选线的目的、任务、方法、方案比较、环境协调【教学内容】第一节概述一、选线原则二、选线的步骤三、选线的一般方法第二节路线方案比较一、原则性的方案比较二、详细的方案比较三、路线方案选择的步骤和实例第三节平原地区公路选线一、自然特征二、路线特征三、布线要点第四节山岭区选线一、自然特征及路线特征二、沿溪（河）线三、越岭线四、山脊线第五节丘陵区选线一、丘陵区的自然特征二、路线特征第六节选线与环境协调一、道路与环境二、道路与景观协调的要点第七章定线【目的和要求】（1）了解纸上定线（2）了解实地放线（3）了解定线的解析计算方法（4）了解实地定线（5）了解航测定线（6）了解选线与环境协调【重点和难点】选线的目的、任务、方法、方案比较、环境协调【教学内容】第一节纸上定线第二节实地放线一、穿线交点法二、拨角法三、直接定交点法四、坐标法第三节定线的解析计算方法一、直线型定线计算方法二、直线型定线坐标计算三、曲线型定线法四、曲线型定线法坐标计算法第四节实地定线一、一般情况下（自由坡度地段）的定线二、地面坡度较陡的路段定线三、曲线插设方法四、纵断面设计第五节航测定线一、航测定线的发展与应用二、航测相片选线的程序三、多倍仪定线方法第八章道路平面交叉设计【目的和要求】（1）了解交叉口设计概述（2）了解交叉口的交通组织设计（3）了解交叉口的车道数及通行能力（4）了解交叉口的视距与圆曲线半径（5）了解交叉口的拓宽设计（6）了解环形交叉口设计（7）了解交叉口的立面设计【重点和难点】交叉口的交通组织、车道数及通行能力、视距与圆曲线半径、环形交叉口设计【教学内容】第一节交叉口设计概述一、交叉口组成要素二、交叉口设计的基本要求和内容三、交叉口的类型及其适用范围四、交叉口的交通分析五、交叉口的设计速度第二节交叉口的交通组织设计一、车辆交通组织方法二、行人及非机动车交通组织第三节交叉口的车道数及通行能力一、交叉口的车道数二、交叉口的通行能力第四节交叉口的视距与圆曲线半径一、交叉口的视距二、交叉口的圆曲线半径第五节交叉口的拓宽设计一、设置条件二、设置方法三、拓宽车道的长度第六节环形交叉口设计一、环形交叉口的平面形式与布置二、中心岛的形状和半径三、环道的宽度四、交织角第七节交叉口的立面设计一、交叉口立面设计的要求和原则二、交叉口立面设计的基本类型三、交叉口立面设计的方法与步骤第九章道路立体交叉设计【目的和要求】（1）了解立体交叉的概述（2）了解立体交叉的类型及适用特点（3）了解立体交叉的布置【重点和难点】立体交叉的组成、立体交叉的类型及适用特点【教学内容】第一节、立体交叉的概述一、立体交叉的组成二、立体交叉的设计资料与步骤三、设计成果第二节立体交叉的类型及适用特点一、分离式立体交叉二、互通式立体交叉第三节立体交叉的布置一、形式选择二、立体交叉的间距第十章城市道路排水设计【目的和要求】（1）了解城市道路排水设计概述（2）了解雨水管道及其构筑物沿道路的布置【重点和难点】城市排水系统制度、雨水管的布置、雨水口和检查井的布置【教学内容】第一节、城市道路排水设计概述一、城市排水系统的制度二、城市道路排水设计的一般要求三、城市道路雨水排除系统的类型第二节雨水管道及其构筑物沿道路的布置一、雨水管的布置二、雨水口和检查井的布置第三节立体交叉的布置一、形式选择二、立体交叉的间距（二）课内实验无四、课程教学内容和学时分配序号教学内容课堂讲授习题课合计备注1第一章绪论222第二章汽车行驶理论223第三章平面设计5164第四章纵断面设计5165第五章横断面设计5166第六章选线117第七章定线118第八章道路平面交叉设计229第九章道路立体交叉设计2210第十章城市道路排水设计2211机动复习66合计33336五、本课程教学方法建议及考核方式本课程以课堂讲授为主，辅以问题讨论、课堂设计等多种教学方式。

《道路勘测设计》复习大纲第一章绪论1、交通运输的方式。

道路运输的地位和作用。

2、当前，我国公路建设和城市道路建设中存在的主要问题。

3、道路的种类。

4、我国公路发展目标及国家高速公路网规划内容。

5、公路按功能和行政管理属性的分类6、公路和城市道路等级划分的依据，分级情况。

各级公路与城市道路的主要技术指标。

公路等级选用时应考虑的主要因素。

7、道路勘测设计的依据。

自然条件对道路设计有何影响。

8、设计速度与运行速度的作用及区别。

9、交通量、通行能力及服务水平的关系。

10、公路网系统的特性。

11、城市道路路网结构的基本类型。

各类型的特点及适用条件。

城市道路网的主要技术指标。

最能综合反映城市交通拥挤的技术指标。

12、城市道路红线规划的内容。

13、划分公路用地和城市道路红线的意义。

怎样划定公路的用地范围。

14、工程可行性研究的目的。

15、公路勘测设计阶段的划分及各设计阶段的主要内容。

16、本章主要名词术语：道路、道路功能、公路技术标准、设计车辆、设计速度、运行速度、设计交通量、设计小时交通量、基本通行能力、设计通行能力、服务水平、公路网、城市道路网的结构形式、道路红线、道路建筑限界、道路用地、工程可行性研究、设计阶段、公路安全性评价第二章平面设计1、汽车行驶轨迹的几何特征。

道路平面线形组成要素2、平面的直线、圆曲线、缓和曲线的线性特征。

3、平面直线的技术标准及直线的适用情况。

为什么过长的直线不是好的线形？为何要限制直线长度？4、影响平面圆曲线半径取值的因素。

圆曲线最小半径的计算原理、种类。

圆曲线半径值的选取。

5、汽车在弯道上行驶的稳定性及横向稳定性的保证。

横向力对汽车行驶的影响。

横向力系数µ取值的影响因素。

6、缓和曲线的作用。

汽车由直线驶入圆曲线的轨迹方程。

采用回旋线作为缓和曲线线形的理论依据。

7、省略缓和曲线的条件。

确定缓和曲线最小长度应考虑的因素。

设计缓和曲线长度值时应考虑的因素。

8、本章注要名词术语：路线、路线的平面、同向曲线、反向曲线、汽车行驶稳定性、横向力系数、横向超高、横向滑移、横向倾覆、极限最小半径、一般最小半径、不设超高的最小半径、缓和曲线、回旋线、回旋线参数A、桩号（里程）、交点、交点里程（桩号）、曲线主点、曲线主点桩号。

第七章定向测量第一节直线定向在数学上，两点确定一条直线，而在测量学中，还要研究直线定向，所谓直线定向，就是确定一条直线与标准方向之间的角度关系。

“北”被视为基准方向或基本方向，在测量学中所说的“北”通常是指三北方向，即：真北、磁北和坐标北。

一、三北方向1.真北方向真子午线是经过地面某点的真子午面与地球表面的交线，真子午线北端所指的方向就是真北方向，或者说真子午线的切线北方向为真北方向。

由于所有的真子午线的北端指的是共同的点（北极），所以，地面各点的真北方向是互不平行的。

真北方向的确定，一般用天文测量方法或陀螺经纬仪测量方法测定。

2.磁北方向罗盘的磁针静止时所指的方向称为磁子午线方向，其中指向北极的方向为磁北方向。

磁北的方向一般用罗盘来确定。

3．坐标北方向我国采用的是高斯平面直角坐标系，用3°带或6°带的中央子午线作为坐标纵轴，因此在该带内的直线定向，可以用该带的坐标纵轴方向作为基准方向，坐标纵线北端所指的方向为坐标北方向。

与真北方向不同的是，地面各点的坐标北方向是互相平行的。

二、三北的关系我国位于北半球，三北虽然都指向北方，可实际上他们之间是有差异的。

1．磁偏角罗盘磁针静止时指向北极的方向是磁北方向，该方向是地球磁场的南极方向，这个方向与北极方向并不一致，就是说，同一点的磁北与真北并不吻合，磁北方向和真北方向之间的夹角称为磁偏角。

用δ表示，磁北在真北以东称为东偏，δ取正值，反之称为西偏，δ取负值（图7-1）。

图7-1 三北关系2．子午线收敛角地球上各点的真子午线互不平行，中央子午线经高斯投影后成为坐标的纵轴，其他的子午线投影后成为曲线。

同一点的坐标北方向和真北方向之间的夹角称为子午线收敛角，用γ表示。

坐标北在真北以东为东偏，γ取正值，反之为西偏，γ取负值。

子午线收敛角如图7-1所示。

3．磁坐偏角同一点的磁北方向偏离坐标北方向的夹角称为磁坐偏角，以坐标纵轴为准，磁北在坐标北以东取正值，反之取负值。

第七章定线第一节纸上定线一、概述1.定线：是按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的“路线带”（或叫定线走廊）的范围内，结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三面的合理安排，确定并通常实地定出道路中线的确切位置的过程。

定线是一项非常复杂、涉及面很广、技术要求很高的工作，它不仅受地形、地物、地质等有形的限制，需要解决工程和经济问题，而且要受到技术标准、国家政策、社会影响、道路美学、风俗习惯等因素制约，需要充分考虑道路自身线形的美观与协调、驾驶员的视觉和心理反应、道路与周围环境的协调、道路与生态平衡的关系以及道路与人文的和谐等问题。

公路定线根据公路等级、要求和条件，一般采用纸上定线和直接定线的方法。

纸上定线适用于技术标准高或地形、地物复杂的路线。

定线过程是先在大比例尺地形图上室内定线，然后把纸上路线敷设到地面上。

直接定线适用于标准低或地形、地物简单的路线，是在现场直接定出路线中线的位置。

二、纸上定线的工作步骤纸上定线是在1∶1000～1∶2000大比例尺地形图上确定道路中线位置的方法。

地形图范围大、视野开阔，一些地物、山脉、水系及不良地质现象等都能在地形图上反映出来，因此，定线人员在室内容易定出合理的路线，从而减少了野外工作。

平原、微丘区地形平易，路线一般不受高程限制，定线工作主要是解决路线走向和正确绕避平面上的障碍的问题，力争控制点间路线短捷、顺直；山岭、重丘区地形复杂，横坡陡峻，定线时要利用有利地形，避让艰巨工程、不良地质地段或地物等，都涉及调整纵坡问题，而且山区纵坡限制较严，因此山岭、重丘区安排好纵坡就成为关键问题。

（一）平原、微丘区定线步骤1．定导向点在选线布局确定的控制点之间，根据平原、微丘区路线布设要点，通过分析比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，建立一些中间导向点。

2．试定路线导线参照导向点，试穿出一系列直线、交汇出交点，作为初定的路线导线。

3．初定平曲线读取交点坐标，计算或直接量测转角和交点间距，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素。