道路勘测课程设计.doc

湖北理工学院道路勘测设计课程设计计算说明书课程设计说明书目 录一、主要内容1 道路选线12平面设计13 纵断面设计44 横断面设计6二、参考文献9第一章 道路选线与定线1、地形条件该地区地形复杂，高差相对较大，多丘陵山地，属于山区。 2、选线原则 路线设计受到地形、水文、气候等自然因素的影响，还受到到很多社会、经济等上的因素。本次为丘陵区选线，等级为三级公路，我们要注意以下几点:1) 使填、挖方基本平衡。2) 路线的坡度做好控制，在0.3%7%为宜3) 多种方案，从中选择最优方案。4) 做到少占耕地，与农田基本建设相协调。5) 根据设计标准合理布局线路，路线设计要保证行车安全、舒适。6) 选择坡度较缓的地形，有利于施工。在地形图上弯道设计时，除考虑曲线要素外，还要注意弯道内侧是否有物体阻碍司机的视线，为满足视距要求，要对其横净距进行计算。3、定线 道路定线，就是个根据道路的情况，从规划的起、终点之间结合地形、地质、水文及其他沿线条件，综合考虑平、纵、横三方面因素，在实地或纸上选定道路中线的确切位置，然后进行有关的测量和设计工作。在纸上定线中，因使所设计路线尽量与等高线平行，绕开等高线密集的陡坡地区。在定线时，直线距离不能太长，一般以20V（V是设计车速）为最大长度。 第二章 平面设计2.1平面线形设计依据1、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。2、保持平面线形的均衡与连贯。3、回头曲线的设计，其为一个主曲线和两个辅助曲线和主、辅助曲线所夹的直线段组合而成的复杂曲线。2.2圆曲线2.2.1曲线的几何要素计算公式 切线长：Th(R+p) *tan/2qQLS/2L3S/240R2曲线长：LhR/180 0Ls 外距： Eh(Rp)sec/2RPL2S/24R L4S/2384R3切曲差: Jh2ThLhR圆曲线半径（m） 转角（） p内移值（m） q切线增值（m） Ls缓和曲线长度（m） 2.2.2主点里程桩号计算及测设方法直缓点：ZHJDTh缓圆点：HYZHLs圆缓点：YHHZLs缓直点：HZZHLh曲终点：QZHZLh/2交点： JDQZJh/2 2.2.3圆曲线的半径和长度根据公路路线设计规范(JTJ011-94)规定圆曲线的半径最大不宜超过10000m。在三级公路中，设计速度V=40km/h,在一般最小半径中R100m,在极限最小半径中R50m，在设计中根据地形的情况自行选择合适的半径,所以在本次设计的三级公路中JD1的R1取600m，JD2的R2取600m，JD3的R3取100m。2.3缓和曲线根据我国现行标准规定：公路等级高速公路 一 二三四设计速度（km/h）1201008010080608060403020缓和曲线长度/m10085708570507050352520为使缓和曲线段长度大于35m,取LS=40m.2.3.1曲线计算： 在所设计的三级公路中V=40km/h, R1=600m，R2=600m，R3=100m,1=2400600,2=4501800,3=12501800 ,求出平面曲线几何要素: 1.交点JD1处圆曲线的确定T=R*tan/2=600*tan(2400600/2) =127.5L1=R/180 0 =2400600*600*/180 =251.33E=R*(sec/21)=600*sec(2400600/21) =13.4J=2TL=2*127.5251.33=3.672. 交点JD2处圆曲线的确定：T=R*tan/2=600*tan(4501800/2) =248.53L2=R/180 0 =4501800*600*/180=471.28E= R*(sec/21)= 600*sec(4501800/2)-1=49.435J=2TL=2*248.53-471.28=25.783. 交点JD3处平曲线的确定：1）平曲线元素确定p=L2S/24RL4S/2384R3=(402/24*100)-(404/2384*1003)=0.67 q=LS/2 L3S/240R2=(40/2)-(403/240*1002）=20 2）曲线上各桩号确定Th=(R+p)*tan/2+q=(100+0.67)*tan(12501800/2)+20=213.4Lh=R/180 0 + Ls=12501800*100*/180+40=258.2Eh=(R+p)sec/2R=(100+0.67)sec(12501800/2) 100=118.02Jh=2ThLh=2*213.4258.2=296.018JDRLSThLhEh124006006000204.044397.09427.702，45018006000197.22384.5825.73231250180010040289.324282.63187.552.4平面曲线组合设计 缓和曲线的长度不能小于所设计等级公路的最小长度的规定；中间圆曲线的长度也宜大于3s的行程。下表为各级公路平曲线的最小长度：设计速度 km/h1201008060403020一般指1000850700500350250200最小值200170140100705040所求三个弯道的平曲线长度L1=251.33m，L2=471.28m，Lh3=258.2m都满足要求。第3章 纵断面设计3.1纵断面设计一般要求1、 应满足纵坡及竖曲线的各项规定2、 纵坡应均匀平顺3、 应争取填挖平衡节省土石方工程量降低工程造价。4、 根据路线的要求应尽量照顾农田、水利、民间运输等相关要求。3.2.坡度设计3.2.1最大纵坡最大纵坡是道路所允许的最大坡度值，是纵断面设计的重要指标。具体要求：设计速度km/h1201008060403020最大纵坡%3456789所以在设计速度为40km/h的三级公路上，最大纵坡为7%。3.2.2最小纵坡纵坡不宜太小，要满足排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，所以纵坡的设计以不小于0.3%为最小纵坡，一般要大于0.5%为宜。3.2.3合成坡度根据公路工程技术标准三级公路在V=40km/h时的最大合成坡度为9.5%，最小合成坡度不宜小于0.5%。3.2.4坡长设计三级公路在40km/h的最短坡长为120米。根据公路工程及技术标准在三级公路越岭路线的平均纵坡一般接近5%5.5%为宜。3.3竖曲线 3.3.1竖曲线的最小半径和长度在纵断面设计中，有三个因素决定最小半径：缓和冲击，时间行程不过短，满足视距要求。汽车在凸曲线上行驶，半径太小，会阻挡司机视线。在凸曲线上设计车速为40km/h最小半径为700m。3.3.2竖曲线要素计算当为“+”时表示凹曲线，当为“”时为凸曲线。在总平面设计中，有1个变坡点，所以有2个坡度，i1=2.1% i2=3.1%所以经过计算1=i2i1=1% 所以第一个为凹曲线，选择半径R=5000m ,满足竖曲线半径的要求。该变坡点的桩号为K1+400该变坡点的设计高程：H1=313.00 1）在进行竖曲线要素计算 竖曲线长度：L=R 竖曲线切线长： T= L/2=R/2竖曲线上任一点竖距; h=x2/2R x为计算点桩号与竖曲线起终点桩号差 竖曲线外距：E=T2/2R 竖曲线起终点桩号=变坡点桩号 T竖曲线起点高程H起=H0 Ti 竖曲线终点桩号=变坡点桩号+ T竖曲线终点高程H终=H0 Ti2） 变坡点L1=R1=5000*0.01=50 T=L/2=25 E=T2/2R=252/（5000*2）=0.0625 1.竖曲线起、终点高程：起点桩号=（k1+400）-25=k1+375 终点桩号=（k1+400）+25=k1+425起点高程=313.00-25*0.02=312.50 终点高程=313.00+25*0.03=313.80计算的竖曲线要素如下：变坡点变坡点桩号凹凸性RTE变坡点高程1K1+400凹5000250.0625313.003.4 道路的平、纵线形组合设计3.4.1平、纵组合的设计原则 1）平曲线与竖曲线应该相互重合，且平曲线要长于竖曲线，就是 “平包纵”。 2）平曲线与竖曲线大小应保持平衡。 3）暗弯与凸形曲线结合，明弯和凹形曲线组合才合理。 4）要避免使凸曲线的顶部或者凹曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。 5）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重合。3.4.2纵断面设计要点1)要求从断面均匀平顺、起伏缓和、坡长和竖曲线长短适当、平面组合设计协调以及填挖经济、平衡。2）关于纵坡的长度不宜过短，以不小于设计速度9s的行程为宜。3）竖曲线的半径选用较大的为宜，在受限制时可用最小值。4）在纵坡的设计小于0.3%时，对道路的排水不利，所以在道路的两侧可以设置锯齿形的沟进行排水。第4章 横断面设计4.1横断面的设计依据1）设计时应根据道路等级、技术标准、结合地形、地质水文等条件。2）三级公路在设计速度为40km/h时的路基宽度为8.5m。3）为了有利排水，在这里去路拱ig=2.0%。在三级公路设计中只有土路肩，宽度为0.75m。坡度一般取3.0%4.0%4.2行车道宽度参考数据：在设计速度V=40km/m时，车道宽度取3.5m.4.3曲线的超高、加宽于视距保证4.3.1曲线超高为了抵消在曲线段上的离心力，将路面设计成为外侧高内侧低的单向横坡度，就是超高。在这里我们根据超高表来确定，在设计速度为40km/h的三级公路上，超高横坡度的选择如下表：V=40km/m390270270200200150150120120909060超高%3456781） 超高的过度一般绕内线旋转由于内侧的不降低，有利于纵向排水，所以在新建的公路中一般都以绕内线旋转的方法。2） 横断面的超高值得计算利用绕边线旋转超高值计算公式：超高位置计算公式注圆曲线上外缘1计算结果均为与设计高之高差2.临界断面距缓和段起点3.X距离处的加宽值：中线内缘过度段上外缘或（）中线内缘参考数据：b=0.75,B=3.5*2=7.0,ib=7%,ig=2%,ij=3%,LC=40，b=2.0交点JD3处：（绕路面边线旋转）按缓和曲线全长进行超高过渡：Lc=Ls=40m双坡阶段x0 长度计算：x0 =(ig/ib)*Lc=11.43m 双坡阶段渐变率p1=ig*B/X0=0.0120.003, 所以满足排水要求。1） 缓和曲线上的超高桩号K1+600：X=600-567.2=32.8X0=11.43, 属于旋转阶段，k=x/Lc=32.8/40=0.82, bx=k*b=0.82*2=1.64, ix=32.8/40*0.07=0.0574内缘hc=0.75*0.03 -(0.75+1.64)*0.0574= 0.114686中线hc=0.75*0.03 + 3.5*0.0574=0.2234外缘hc=0.75*0.03 +(0.75+7)* 0.0574=0.46735桩号K1+800：X=825.4-800=25.4X0=11.43, 属于旋转阶段，k=x/Lc=25.4/40=0.635, bx=k*b=0.635*2=1.27, ix=25.4/40*0.07=0.04445内缘hc=0.75*0.03 -(0.75+1.27)* 0.04445=-0.067中线hc=0.75*0.03 + 3.5*0.04445=0.1781外缘hc=0.75*0.03 +（7+0.75)* 0.04445=0.3672） 圆曲线的超高(全超高阶段)外缘hc=0.75*0.03+（7+0.75）*0.07=0.565中线hc=0.75*0.03 + 3.5*0.07=0.2675内缘hc=0.75*0.03-（2+0.75）*0.07=-0.17对在平曲线上的各个桩号的超高值计算如下表：JD3内缘中线外缘K1+567.2(ZH)00.09250+600-0.1146860.22340.46735+607.0(HY)-0.170.26750.565+625-0.170.26750.565+650-0.170.26750.565+675-0.17 0.26750.565+696.3-0.170.26750.565 +700 -0.170.26750.565+ 725-0.170.26750.565+750-0.170.26750.565+785.4(YH)-0.170.26750.565+800-0.0670.17810.367+825.4(HZ)00.092504.3.2曲线加宽对于RX0=11.43,属于旋转阶段，bx=k*b,k=x/LcK=32.8/40=0.82, bx=0.82*2=1.64桩号K1+800：X=825.4-800=25.4X0=11.43,属于旋转阶段，bx=k*b,k=x/LcK=25.4/40=0.635, bx =0.635*2=1.27圆曲线上加宽值：桩号加宽值/mK1+567.2(ZH)0+6001.64+607(YH)2+6252+6502+6752+696.3（QZ）2 +7002.+7252+7502+785.4 (YH)2+8001.27+825.4(HZ)04.4路基土石方数量计算及调配在公路工程中，有挖方有填方，所以对其要进行计算和合理的调配。4.4.1横断面的计算用积距法，把需要填挖的地方划分成若干个规则图形进行计算在相加。公式：F=b4.4.2土石方的计算平均断面法，用相邻两个断面的填方或挖方