道路勘测课程设计计算说明书2.doc

道路勘测设计课程设计 道路勘测课程设计报告书 姓名： 王伟伟 专业： 交通工程 年级： 2010级 学院： 建筑工程学院 指导老师： 张晋玉 2013年10月一、设计课题：山区公路路线设计二、设计内容：按计划任务书指定控制点进行纸上定线，纵、横断面设计，土石方计算与调配以及方案技术指标论证分析三、设计总说明1、目的和要求：通过本次课程设计，要求熟悉公路设计规范，理解、掌握道路勘测设计的基本概念，综合运用本课程和其他有关课程的基本知识和基本操作技能，使所学知识进一步巩固、深化和发展；学习道路路线设计的一般方法和步骤。通过设计，培养学生初步具备正确的设计思想和动手的能力，使学生具有初步的工程设计概念；培养学生具备道路路线设计的基本技能。根据设计所给资料，进行平、纵、横断面设计及其组合处理，完成土石方计算与调配，编制直线、曲线及转角一览表、路基设计表、路基土石方数量计算表；进行路面结构类型选择，并确定各结构层的合理厚度。2、工程概况：本路为某矿区通往工业基地跨越重丘区一路线，主要为解决解放牌汽车运输问题，现年平均交通量990辆0.5-1.0米风化土层外，下部为石灰岩，地下水位一般较深对路基与边坡稳定影响不大。四、道路参数1、道路技术等级的确定查公路工程技术标准以下简称标准）及其他相关资料，解放牌汽车以小客车为标准的折算系数为：1.5（包括：19座的客车和载质量27t的货车）。当设计年限为10年，远景设计年平均交通量：式中：远景设计年平均日交通量，辆/日； 预测初年平均日交通量，辆/日； 交通量年平均增长率，%； n远景设计年限。查公路工程技术标准双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为20006000辆。本设计路线折合成小客车的远景设计年平均日交通量为2847辆，综合考虑公路工程技术标准和指标，确定该公路等级为三级公路。 设计车速为40km/h，路基宽度为7.5m2、公路技术标准的拟定本路段按三级公路标准测设，设计车速40km/h，测设中在满足公路路线设计规范及在不增加工程造价的前提下，充分考虑了平、纵、横三方面的优化组合设计，力求平面线型流畅，纵坡均衡，横断面合理，以达到视觉和心理上的舒展。3、平面设计技术指标（1）圆曲线最小半径 圆曲线最小半径分为极限、一般和不设超高的最小半径，平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此规范规定了一般最小半径。当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。圆曲线半径要求如表1所示表1 圆曲线半径要求 技术指标三级公路一般最小半径 (m) 100极限最小半径 (m) 60不设超高最小半径(m)路拱600路拱800（2）圆曲线最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。（3）缓和曲线技术要求 缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：离心加速度变化率不过大;控制超高附加坡度不过陡;控制驾驶员操作反应时间不过短;满足视觉要求;因此，规范规定：山区三级公路缓和曲线最小长度为35m。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。（4）平曲线要素的确定 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得： 式中：v-行车速度（km/h）; -横向力系数； -超高横坡度。五、道路平面设计1、选线原则（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽可能的采用较高的技术指标。不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。(3) 选线应能满足国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，保证路线能够加强居民区特别是经济较发达地区的之间的联系，同时也应注意同农田等基本建设相配合，尽量少占用农田，避免可多的拆迁工程。(4) 在选线过程中，对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼及排水不良等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避，如必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。2、 纸上定线（1）定导向线：确定路线方案：通过观察地形图，了解地形情况，大致确定路线走向。定匀坡线：根据本地形图等高线间距2m及选用平均坡度5%，按a=h/i计算出展线平距a=2cm，使卡规的开度为2cm，用两脚规从起始点（k0+000）开始定匀坡线到终点。定导向线：通过匀坡点连线，使折线尽量靠近匀坡线，剪裁一小块硫酸纸，在其上画出若干半径不等的圆，在折线中卡圆，选定一个半径的圆，使导向点尽可能多在圆上，通过计算选择缓和曲线形式并初步定出导向线。（2）修正导向线1）平面试线穿直线：按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，然后“以点连线，以线交点”的办法平面试线，反复试线，最后确定出初定交点。敷设曲线：满足线形设计和标准的规定和要求，综合分析地形、地物等情况，选取且注明各弯道的圆曲线的半径，缓和曲线的长度等。读取交点坐标计算或直接量测得到交点处路线转角和交点间距，定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素及曲线里程桩号。曲线要素计算内移值：p=ls*ls/24*r-ls4/2384*r3切线增长值：q=0.5*ls-ls3/240/r2切线长 t=（r+p）*tan a/2+q平曲线长：l=ra+ls外距：e=(r+p)*sec a/2-r切曲差 ：d=2t-l由公式带入数据得各交点的平曲线要素计算如表2主点桩里程推算设有缓和曲线的平曲线有五个主点桩位，分别是zh、hy、qz、yh、hz，里程推算如下： jd- th zh+ ls hy + ly(=lh-2ls) yh + ls hz - lh/2 qz + dh/2=jd交点号jdzhhyqzyhhz18894967.58612622061231631962292693469405445462.68480.36520.364548.36489.36529.36539.36549.36589.365743.36635.36675.36649.36703.36743.366783.36676.36716.36729.86743.36783.367963.36827.36867.36895.36923.36963.3681043.36904.36944.36973.861003.361043.3691343.361126.361166.361244.861313.361353.36101713.361594.861634.861654.361673.361713.36111953.36 主点桩里程计算如下表：2）设计理想纵断面在平面试线的基础上，在平面图上截取各控制点及地形变化特征点桩号及地面高程，点绘出粗略纵断面地面线（见附图纵断面设计草图），进行理想纵坡设计3） 一次修正导向线 在平面试线哥桩的横断面方向上点出与概略设计高程相应的点，即一次修正导向线（3）具体定线检查各技术指标是否满足公路工程技术标准（jtgb01-2003）要求，及平曲线位置是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。根据给定的等高线地形图，采用纸上定线的方法研究路线的可能方案，并经过比较论证确定最后路线方案。此次设计路线为山区三级公路，初定匀坡度为5%。选线中涉及到一处垭口的选择问题。在综合考虑了垭口位置与路线走向一致，垭口高程较低利于展线等各因素后选择适合垭口。路线依行经地区的地貌地质和地形特征，可能有越岭线、山坡线、山脊线，此时可根据地形图研究可能的路线布局型式。山区公路的选线应按：全面布局、逐段安排路线、具体定线三个步骤进行。 六、道路纵断面设计为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑、以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的纵坡，一般情况下以下小于0.5%为宜。为了保证行车安全、舒适以及视距的需要，在变坡处设置竖曲线。竖曲线的主要作用是：缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的冲击作用，确保道路纵向行车视距；将竖曲线与平曲线恰当地组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。 竖曲线技术指标主要有竖曲线半径和竖曲线长度。凸形的竖曲线的视距条件较差，应选择适当的半径以保证安全行车的需要。凹形的竖曲线，视距一般能得到保证，但由于在离心力作用下汽车要产生增重，因此应选择适当的半径来控制离心力不要过大，以保证行车的平顺和舒适。1、纵坡设计的一般要求(1)纵坡设计必须满足标准中的各项规定与要求。(2)为保证车辆能以一定速度安全、顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用规范中的极限纵坡值，并留有一定的余地。 (3)设计应对沿线地形、地质、水文、地下管线、气候和排水等进行综合考虑，并根据需要采取适当的技术措施，以保证道路的稳定与通畅。(4)一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方及其它工程数量，以降低工程造价和节省用地。(5)山岭重丘区的纵断面设计应考虑纵向填、挖平衡，尽量使挖方作为就近路段的填方，以减少借方和废方；山区的纵断面设计应满足最小填土高度的要求，以保证路基的稳定性。(6)高速公路和一级公路，应考虑通道、农田水利等方面的要求；低等级公路，应注意考虑民间运输、农业机械等方面的要求。2、最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789各级公路最大纵坡的规定见下表所示 3、平、纵组合的基本要求 1)平包竖 。2)平曲线与竖曲线对应关系曲中点与变坡点相重合最好；错开不超过平曲线的1/4 时较好，超过其 1/4时很差；竖曲线起终点分别置于两条缓和曲线上。3)平、竖曲线半径均较小时不宜重合。4)平、竖曲线半径大小要均匀。5)选择适宜的合成坡度，一般最大合成坡度不大于8%，最小坡度不宜小于0.5%。4、纵面线形设计中应注意避免的组合：1)除v60km/h避免凸凹竖曲线插入小半径平曲线。2)避免竖曲线与反向平曲线的变曲点相重合。3)在长直线或长平曲线内，尽量设计成直坡线。4)避免片面上的变向点比拟面上变坡点多。5)避免小半径竖曲线与回旋曲线相重合。6)避免小半径竖曲线与回旋线相重合的线形。7)避免在长直线上设置长的下坡凹形曲线路段。5、竖曲线要素计算竖曲线要素计算公式如下：l=rw t=l/2 e=0.5*t2/r h=0.5*l2/r表8 竖曲线上各桩设计高变坡点桩号切线高纵坡切圆高差设计高1k0+1231.36209.70.033 0209.7k0+1300212.040.033 0.03 212.01k0+1313.86212.5 0.033 1.1 211.4k0+1350211.7-0.022 0.217 211.48k0+1396.36210.7-0.022 0210.72k0+1484.36206-0.063 0206k0+1580200-0.063 1.5201.5k0+1674.86194-0.063 6.04200.48k0+17902020.0642.2 204.2k0+1865.36206.20.064 0206.2七、道路横断面设计道路横断面设计的基本要求： 公路横断面设计应最大限度地降低路堤高度，减小对沿线生态的影响，保护环境，使公路融入自然。条件受限制不得已而出现高填、深挖时，应同架桥、建隧、分离式路基等方案进行论证比选。 路基断面布设应结合沿线地面横坡、自然条件、工程地质条件等进行设计。自然横坡较缓时，以整体式路基断面为宜。按照平纵断面的设计，可取50个桩做横断面设计，其中包括路线起讫点、公里桩、百米桩、曲线要素点及地面高程变化处。所有桩号的横断面地面线，除规定的路基路面宽度外应照各桩断面的地形质情况确定边坡度、边沟形状尺寸，绘出横断面的设计线(即“戴帽子”)，绘出各桩号的横断面图。其中设有边沟的断面，边沟尺寸为底宽0.5m，沟深0.6m。路拱的型式应按道路等级、性质及道路宽度，采用直线横坡或方程式不同的路拱(横坡)曲线。八、加宽和超高计算本路设计速度为30km/h的三级公路，为某矿区通往工业基地跨越重丘区一路线。主要为解决解放牌汽车运输，可采用第3类加宽值。平曲线圆曲线半径（m）加宽值（m）11000.92801.23601.54402.0 表10 平曲线加宽值九、土石方量计算及调配横断面设计完后，就要计算各桩号的土石方量。表面1m为普通土，1m以下为次坚石，均可以利用。在进行土石方调运时，注意以下几点：首先考虑本桩利用。尽可能避免和减少上坡运土。当运距超过500m时，考虑采用外借的方式。土石方调配，首先按教材所述要求，将有关数据计算出，然后在路基土石方数量计算表（附表3）上进行图示法调配，调配中要用公式：填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余进行闭合核实，调配完成要进行闭合验算，公式为：填缺=远运利用+借