一． 简要解释下列名词（共计20分，每个名词解释2分） 1.第30位小时交通量:将一年365天8760个小时的交通量从大到小顺序排列起来，排在第30个小时的交通量称为第30位小时交通量。 3.缓和曲线: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曲率连续变化的曲线。 : 4.曲线超高(也叫超高)： 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曲率连续变化的曲线。 5.停车视距：驾驶人员发现前方有障碍物到汽车在障碍物前安全停止所需要的最短距离。 二．填空题（共计30分，每空1分） 1．按技术标准分类，我国公路共分为 高速公路 、 一级公路气体放电灯 、二级公路、 （三级公路4）和 四级公路。 2．按照道路在城市道路网中的地位、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能，城市道路分为 快速路、 主干路、 次干路和 （支路）四类。 3. 汽车在道路上行驶过程中需要克服的阻力有 （10）、 （11）和 （12）。 4. 汽车行驶总的要求是（13） 、 （14）、 （15）和 （ 16 ）。 三．选择题（共计25分，每个选择题5分） 1． 某双车道公路转弯路段需加宽，若其上行驶汽车后轴至前保险杠距离为5米，转弯半径R=125米，则加宽值应为 。 (A)：0.2，(B)：0.1，(C)：0.05 2．微丘地形是指起伏不大的丘陵，地面自然坡度在 以下，相对高差在 以下。 (A)：3°、100米，(B)： 20°、200米，(C)：20°、100米 3. 我国《标准》规定，除 可不设缓和曲线外，其余各级公路都应设置缓和曲线。 (A)：三和四级公路，(B)：四级公路，(C)：乡村公路 4．假定路面混凝土板变形完全受阻，在中午时间段混凝土板产生翘曲应力，此时板底弯拉应力是荷载应力________温度翘曲应力。 (A)减；(B)加；(C)不考虑 5.相同车辆荷载作用下,最大弯沉值相同,那么弯沉盆半径较大的路面结构较弯沉盆半径较小的路面结构的刚度是 。 （A）小;（B）大;（C）相同;（D）与弯沉盆半径无关。 四．问答题（共计35分，每个问答题7分） 1． 平面线形三要素指的是什么？说明各要素的特点。 2． 简述平曲线与竖曲线结合时应注意哪些问题？ 3． 城市道路横断面有哪几种形式，各有什么特点？ 4． 简述沿溪线的布局应考虑哪些问题？ 5． 简述路面使用品质的主要指标，并各举出一种测定方法。 五．计算题（共计40分） 1．假定某弯道的最大横向力系数为0.09，计算下列参数。（共计8分，每小题4分） （1） 当半径R=500m，横向超高ih=5%时，允许的最大速度为多少？ （2） 当V=80km/h，横向超高ih= —2%时，平曲线半径至少应为多大？ 2. 某道路路基施工工程中，现状土为粘性土，现场检测土的含水量为21%，其液限和塑限分别为30%和17%。该工程处于Ⅳ区，粘性土的分界稠度wc1、wc2和wc3分别为1.03、0.94和0.77。（共计7分，每小题3.5分） （1） 试判断该土是否适合于修筑路基，为什么？ （2） 如不适合修筑路基，可以采取哪些工程措施进行处理（例举两种以上方法）？ 3．某平原区三级公路，有一弯道处于土质边坡地段，已知转角α=24°49′50″（右偏），圆曲线半径500m，缓和曲线长50m，其横断面尺寸如图-1所示。请用最大横净距法检查该弯道是否满足行车视距的要求；如不满足，则路堑内侧边坡至少应向外切割多少？（25分） (我国《标准》规定，二﹑三﹑四级公路的行车视距不小于停车视距的两倍。平原区三级公路停车视距ST=75m，横净距计算公式如下。) （1） 圆曲线长度L‵>行车视距S: 式中 （2） 平曲线长度L >行车视距S >圆曲线长度L‵ 式中： （3） 平曲线长度L <行车视距S 式中： S: 行车视距(m), L: 平曲线长度(m), L‵: 圆曲线长度 ｌ：缓和曲线长度 β: 回旋线角(°), α: 公路转角(°) Rs: 曲线内侧行驶轨迹的半径(m),Ls: 曲线内侧行驶轨迹的长度(m) 注:根据《公路工程技术标准》规定,提供以下数据: 平曲线要素计算公式: (m) (m) (°) (m) (m) (m ) (m) 竖曲线要素计算公式: 答案： 一． 简要解释下列名词（共计20分，每个名词解释2分） 1.第30位小时交通量：将一年365天8760个小时的交通量从大到小顺序排列起来，排在第30个小时的交通量称为第30位小时交通量。 2.设计车速： 3.缓和曲线：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曲率连续变化的曲线。 4.曲线超高：为抵消车辆在曲线段上行驶时所产生的离心力，将路面作成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线的超高。 5.停车视距：驾驶人员发现前方有障碍物到汽车在障碍物前安全停止所需要的最短距离。 6.纸上定线：纸上定线是在大比例地形图上确定道路中线位置的方法。 7.沿河线：大致上沿河（溪）岸布置的路线。 8.匀坡线：是两点之间，顺自然地形，以均匀坡度定的地面点的连线。 9.路基压实度：实测干密度与室内测定最大干密度之比。 10.路基翻浆：冬季路基发生冰冻后水分冻结，并伴随发生水分迁移，导致路基含水量增加，春季融化后路基强度降低，在车辆荷载作用下发生路基土冒出等破坏现象，称为路基翻浆。 二．填空题（共计30分，每空1分） 1． （1）高速公路、（2）一级公路、（3）二级公路、（4）三级公路、（5）四级公路 2． （6）快速路、（7）主干路、（8）次干路、（9）支路 3． （10）空气阻力 （11）道路阻力 （12）惯性阻力 4． （13）快速 （14）舒适 （15）经济 （16）安全 5． （17）自然展线 （18）回头展线 （19）螺旋展线 6. （20）水泥 （21）石灰 （22）工业废渣等 7. （23）高级路面 （24）次高级路面 （25）中级路面 （26）低级路面 8. （27）承载力 （28）平整度（或行使质量） （29）抗滑性能 （30）破损状况 三．选择题（共计25分，每个选择题5分） 1．(A)：0.2 2．(C)：20°、100米 3．(B)：四级公路 4．(A)：减 5．(B)：大 四．问答题（共计35分，每个问答题7分） 1． 平面线形三要素指的是什么？说明各要素的特点。 平面线形三要素是指直线、圆曲线和缓和曲线。 懒人床直线：曲率为零（或直径为无限大） 圆曲线：曲率为常数（或直径为常数） 缓和曲线：曲率为变数（或直径为变数） 2． 简述平曲线与竖曲线结合时应注意哪些问题？ 1）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡；3）暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线组合是合理、悦目的；4）应避免凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合，小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠；避免在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部插入小半径的平曲线。 3． 城市道路横断面有哪几种形式，各有什么特点？ 单幅路，双幅路，三幅路和四幅路 单幅路：占地少，投资省，车辆混合行驶，于交通安全不利。 双幅路：对向行驶车辆分开，减少了车辆干扰。 三幅路：机动与非机动车分开，于交通安全有利。占地较多。 四幅路：机动和非机动车分开，对向车分开，于交通安全和行车速度有利。占地多。 4. 简述沿溪线的布局应考虑哪些问题？ 沿溪线的布局主要考虑：（1）河岸的选择。应考虑两侧的地质地形条件、选择支沟少，水文及地质条件良好，向阳和迎风的一岸，同时除国防公路外，应选择城镇和人口较密的一侧。（2）路线的高度。根据地形地质条件以及水流情况，结合路线等级标准和工程经济性来确定，最好是将路线放在地质水文情况良好，不受洪水影响的平整台地上。（3）桥位选择。选择桥位时，除应考虑桥位本身水文地质条件外，还要注意桥头路线的舒顺，处理好桥位和路线的关系。 5. 简述路面使用品质的主要指标，并各举出一种测定方法。 承载力：贝克曼梁法测定弯沉。 路面破损：人工调查测定。 抗滑性能：摆式仪 平整度：三米直尺法 （测定方法还有其他多种，可以进行选择） 五．计算题（共计40分） 1．（8分） 应用下列公式：R≥V2/(127（u+ih）)计算 （1） R=500m；u=0.09；ih=5%；则：V≤94.29km/h 二氨基马来腈（2） V=80km/h; u=0.09；ih=-2%；则： R≥720m； 2. （7分） Wc=（Wl-W）/（Wl-Wp）=（30-21）/（30-17）=0.69 由于Wc﹤Wc3，路基土处于过湿状态，因此不适合于修筑路基。 （2）可以采取工程措施处理，例如将湿土换填成符合要求的土、把路基土凉晒，使路基土处于干燥或中湿状态、用石灰土进行稳定处理、等等。 3．（25分） 根据题意，行车视距S=2ST=150m R=500m，l=50m β=2.86479° 则：平曲线长度L=266.6m 圆曲线长度=166.6m 由于行车视距<圆曲线长度,按所给相关公式计算。 Rs=500-(3.5-1.5)=498m γ=17.27 h=5.64m 现状h0=1.5+0.75+1.2+(0.3+1.2)=4.95m h>h0 不满足视距要求, 切割宽度=5.64-4.95=0.69m 从路面以上0.90m处切割 |
第四节 汽车行驶的稳定性 汽车的行驶稳定性是指汽车在行驶的过程中，汽车在外部因素作用下能保持正常行驶状态和方向，不致发生失控而产生滑移、倾覆等现象的能力。本节主要介绍汽车行驶的纵向稳定性、横向稳定性和急弯陡坡组合稳定性．为公路平面和纵断面设计提供理论依据。 一、汽车行驶的纵向稳定性 汽车在直线坡道上行驶时，当公路的纵坡倾角a大到一定程度，就有可能使汽车发生纵向倾覆或纵向倒溜滑移，为简化计算，假定汽车上陡坡道时以低速等速行驶，则可略去空气阻力、滚动阻力和惯性阻力，其受力图如图1-1-5所示。 从以上分析可知，汽车不发生纵向倾覆的必要条件是公路纵坡倾角要小于不发生纵向倾覆的极限平衡纵坡倾角，即a<a0(或i<i0)。此外，从式(1-1-20)可知，汽车的重心高度h愈 低，汽车重心至后轴的距离l2愈大，则汽车能适应的纵坡愈大，纵向稳定性愈好。 2．纵向滑移 根据路面对车轮的附着条件，对后轮驱动的汽车．驱动轮不发生纵向滑移的极限平衡方程是： 式中：aΨ——发生纵向滑移的极限平衡纵坡倾角； Gk——后轴驱动轮重力．N； Ψ——路面纵向摩擦系数，见表1-1-3。 从以上分析知，汽车不发生纵向滑移的必要条件是公路纵坡倾角要小于纵向滑移的极限平衡纵坡倾角，即a<aΨ(或i<iΨ)。 下，汽车在产生纵向倾覆之前，首先发生纵向滑移。为保证汽车行驶的纵向稳定性，公路纵坡的确定应以满足汽车不发生纵向滑移为前提条件。即纵坡设计时最大纵坡和合成坡度以下式进行控制 二、汽车行驶的横向稳定性 1．汽车转弯行驶时的受力特点与力的平衡 汽车转弯时，人坐在车中会感到向弯道外侧偏倒，从物理学可知，这是由于离心力所引起的。 式中：F——离心力，N； R——圆曲线半径，m； v——汽车的行驶速度，m/s。 将作用在汽车上的离心力F和汽车重力G分解为平行于路面的横向力X和垂直于路面的竖向力Y，则有 因为a很小，所以cosa≈1；sina≈tana=i(i为路面横坡度)。由此可得： 式中：“+”——汽车在圆曲线外侧车道上行驶； “－”——汽车在圆曲线内侧车道上行驶。 横向力和竖向力是反映汽车行驶稳定性的两个重要因素，横向力是不稳定因素，竖向力是稳定因素。但大小相等的横向力作用在不同的汽车上有不同的稳定程度，例如5000N的横向力作用在小汽车上，可会使其产生横向倾覆，面作用在重型载货汽车上则安然无恙。为了准确地衡量汽车在圆曲线上行驶时的稳定、安全和舒适程度，采用横向力与竖向力的比值，称为横向力系数，它近似地可看作单位车重上受到的横向力，以u表示，即 将式(1-1-24)代入式(1-1-25)，则得 式中：u——横向力系数； 其余符号向前. 从式(1-1-26)可知，横向力系数与车速成正比，而与圆曲线半径成反比，在一定的车速下。横向力系数愈大，汽车在平曲线上行驶的稳定性愈差。同时．也可看出汽车在圆曲线内侧路横坡上行驶时，对汽车的稳定性是有利的。因此，式(1-1-26)是确定圆曲线半径、圆曲线超高以及评价汽车行驶的安全性、经济性与舒适性指标的重要理论公式。 2．横向倾覆分析 汽车在具有横坡的圆曲线上行驶时，由于离心力的作用，当横向力增加很大，就有可能使汽车绕外侧车轮边缘旋转而产生倾覆的危险。要使汽车不产生倾覆、就必须使倾覆力矩Xh小于或等于稳定力矩Yh，即 式中；b——两后轮中心距，m； 其余符号同前。 将式(1-1-27)代入式(1-1-26)并整理，得 利用式(1-1-28)可用来计算汽车在圆曲线上行驶时，不发生横向倾覆时的最小圆曲线半径和最大允许车速。 3．横向滑移分析 汽车在圆曲线上行驶时，同时存在着使汽车向外侧滑移的横向力和阻止汽车向外侧滑移的横向摩阻力。当横向力大于横向摩阻力时，汽车将发生横向滑移。因此，汽车在圆曲线上行驶时的横向稳定条件是 X≤Yf 式中：X≈uG，Y≈G,式（1-1-29）可写为 u≤f 式中：f——轮胎与路面之间的横向摩阻系数。一般f＝(0.0~0.7)Ψ, Ψ值见表1-1-3。 将式(1-1-30)代入式(1-1-26)并整理，得 利用式(1-1-31)可用来计算汽车在圆曲线上行驶时，不发生横向滑移的最小圆曲线半径和最大允许车速。 由于现代汽车重心比较低，一般b≈2h，即u≈1，而f<0.5，所以汽车在产生倾覆之前，首先发生侧向滑移，故在路线设计中主要是考虑汽车不产生侧向滑移．从而保证汽车行驶的横向稳定性。但在汽车运输过程中，若由于载货过重、过高或重心偏移，使u值过大，也会导致倾覆，甚至倾覆还可能发生在滑移之前。 三、汽车行驶的急弯陡坡组合稳定性 汽车行驶在具有纵坡的弯道上，待别是小半径弯道上时，汽车除受坡度阻力外还受弯道阻力的影响。如果纵坡大而平曲线半径小时，对上坡汽车来说耗费的功率增加，并使行驶速度减慢。对下坡汽车来说有引起货物偏重的可能，带来行车危险。所以，在弯道与纵坡组合时，为了防止汽车向合成坡度方向倾斜和滑移，应将超高横坡与纵坡的组合控制在适当的范围内，以保证汽车行驶的稳定性。 一般载货汽车子h/l2≈1，则 当汽车沿着直线纵坡段下坡行驶，因无超高，上式iy＝o，即I＝I。则说明征此行驶条件下，前轴荷载增量与平直路段上前轴荷载的比率等于该路段的纵坡度。所以，在合成坡度上如果也以直线相同的最大纵坡值作为控制时，应有下式成立，即 式(1-1-35)为汽车在急弯陡坡组合路段上行驶的稳定性条件，通过该公式可以对小半径平曲线上的纵坡进行合理折减，把合成坡度值控制在允许的范围之内．以确保汽车行驶的稳定与安全。 小结： 为了保证汽车行驶的稳定性、舒适性，尽可能提高车速，我们对汽车行驶特性进行了研究。通过研究我们了解了汽车的动力特性。针对汽车的行驶稳定性研究，我们了解了保证汽车行驶稳定性对纵坡及横坡的要求。 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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