说明书 温永瑞.doc

河南城建学院河南城建学院 道路勘测设计道路勘测设计 课程设计说明书课程设计说明书 课 程 名 称 道路勘测设计 题 目 山西五鹿山二级公路设计 专 业 交通工程 学 生 姓 名 温永瑞 学 号 071410137 指 导 教 师 李 辉 夏英志 张会远 开 始 时 间 2012 年 12 月 17 日 完 成 时 间 2012 年 12 月 28 日 课程设计成绩 学习态度及平时 成绩 30 技术水平与实际能 力 20 创新 5 说明书撰写质量 45 总 分 100 等级 指导教师签名 年 月 日 河南城建学院 道路勘测设计 课程设计说明书 I 目 录 1 设计任务书 1 1 1 设计题目 1 1 2 设计时间及地点 1 1 3 课程设计的目的 1 1 4 设计原始资料及依据 1 1 5 主要内容与基本要求 2 1 6 设计纪律要求 5 1 7 成绩评定 5 1 8 参考目录 6 1 9 指导老师 6 2 设计方案的拟定及说明 6 2 1 平面设计 6 2 2 纵断面设计 6 2 3 横断面设计 7 3 平面曲线的选择及参数计算 7 3 1 平曲线选择 7 3 2 平曲线要素计算 8 4 竖曲线的设计计算 9 4 1 纵断面设计原则 9 4 2 竖曲线要素计算 9 4 3 竖曲线计算依据 9 4 4 纵断面设计成果表 10 5 横断面的设计 10 5 1 路幅断面尺寸拟定 10 河南城建学院 道路勘测设计 课程设计说明书 II 5 2 路基边坡和断面形式设计 10 5 3 超高与加宽设计 11 6 设计小结 11 参考文献参考文献 13 道路勘测设计课设 第 1 页 共 16 页 1 1 设计任务书设计任务书 1 11 1 设计题目 设计题目 山西五鹿山二级公路设计 1 21 2 设计时间及地点 设计时间及地点 课程设计的时间在本学期的第 16 17 周 共计二周 12 月 17 日 12 月 28 日 1 31 3 课程设计的目的 课程设计的目的 道路勘测设计是教学计划中重要的实践性教学环节之一 在设计过程中 通过实 际工程设计 结合课程教学 掌握公路勘测设计的程序和技术方法 使理论知识与实 践相结合 熟悉路线设计的步骤和方法 进一步巩固和加深及运用课堂上所学的勘测 设计原理 标准 方法 理论基础知识 培养学生的分析问题 解决问题 独立设计 的能力 使知识系统化 从而为毕业实习和设计打下基础 根据教学计划要求和具体条件 要求对山西五鹿山山岭区二级公路进行设计 该 公路地处山西省西南部山岭重丘区 气象资料主要包括 暖温带季风型大陆性气候区 是东南区季风的边缘 受海拔 地形和森林等多种 因素的影响 与省内同纬度地区相比 气温偏低 变幅较大 空气湿度偏高 形成典 型的山地气候 其特点是夏季炎热多雨 多为东南风 冬季寒冷 盛行西北风 年平 均气温 8 7 极端最高气温 36 4 极端最低气温 23 2 一月份平均气温 6 7 七月份平均气温 26 7 日照充足 全年太阳辐射总量 116 138 千卡 cm2 年日照时数 2400 2700 小时 降水量年均 500 560mm 左右 最高 899 5mm 最低 346 4mm 年平 均相对湿度 55 6 雪期 冻土期为 90 天左右 初雪期 11 月上旬至中旬 冻土期开 始于 11 月下旬 次年 3 月上旬开始解冻 年最大冻土深达 107cm 1 4 设计原始资料及依据 1 山岭重丘区地形图 按编号对应 比例为 1 2000 2 沿线的工程地质及水文地质情况 沿线山体稳定 无不良地质状况 地表水源 充足 流量相对稳定 山坡地下水 3 0 米以下 有较大范围的补给汇水区 调节能力强 流量比较稳定 3 沿线的植被及土壤分布情况 生态条件优越 森林植被长势良好 地带性植被 是落叶阔叶林 地处华北平原西部边缘与黄土高原东部边缘交错区 植被类型具有明 显的过渡性 树木较多 沿线多黄土 山坡上 1 米以下是碎石土 4 道路建筑材料及分布情况 沿线有丰富的砂砾 碎石 有小型采石场和石灰厂 水泥和沥青均需外购 道路勘测设计课设 第 2 页 共 16 页 5 交通量资料 近期交通量 车 型 东 风 KM340 江淮 HF140A 三 菱 FR415 五十 铃 EXR181L 江 淮 HF150 东风 SP9135B 数 量 350100245110200120 交通增长率 7 道路必经点 无要求 1 5 主要内容与基本要求 严格按照 公路工程技术标准 和 路线 设计手册的有关规定执行 根据所设 计公路的等级 采用相应的指标进行设计 尽量不用极限值 1 平面设计 路线平面图是设计文件主要内容之一 也是平面设计的重要成果 它综合反映了 路线平面位置 线形 还反映了沿线人工构造物和工程设施的布置以及公路与周围环 境 地形 地物的关系 路线平面图应示出地形 地物 路线位置及桩号 断链 平 曲线主要桩位与其它主要交通路线的关系以及县以上境界等 标注水准点 导线点及 坐标格网或指北图式 示出特大 大 中桥 隧道 路线交叉 标明交叉方式和形式 位置等 图中还应列出平曲线要素表 比例尺用 1 1000 1 5000 其带状宽度为中 线两侧各 200 250 米 本次课程设计要求路线平面图的比例尺为 1 2000 由设计资料已给出的平面外业 勘测原始资料 绘出路线的导线和路中线 其设计步骤与要求为 1 编制出 直线 曲线及转角一览表 并复核 2 根据交点坐标用坐标法绘制出路线交点 得到路线平面导线 3 根据平曲线要素以及各里程坐标绘制平曲线 4 按有关规定要求标注出公里桩 百米桩 主点桩位置 交点号 水准点位置 及高程等 5 绘制曲线表 2 纵断面设计 纵断面线形设计应根据公路的性质 任务 等级和地形 地质 水文等因素 考 虑路基稳定 排水及工程量等的要求 对纵坡的大小 长短 前后纵坡情况 竖曲线 半径大小以及与平面线形的组合关系等进行组合设计 从而设计出纵坡合理 线形平 顺圆滑的理想线形 以达到行车安全 快速 舒适 工程费用较省 运营费用较少的 道路勘测设计课设 第 3 页 共 16 页 目的 纵断面设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置 形状和尺寸问题 纵断面设 计可分成两步 一是纵坡设计 二是竖曲线设计 1 纵坡设计 准备工作 根据校核无误的 直曲表 中平资料 在纵断面图上绘出公里桩 百米桩 其它各中桩 直线与平曲线位置 点绘出地面线 并将桥涵 地质 土质 水准点等有关资料填注在纵断面图相应的栏目内 熟悉和掌握全线有关勘测设计资料 领会设计意图和要求 标注控制点 包括属于控制性的 控制点 和属于参考性的 控制点 经济 点 试坡 前后照顾 以点定线 反复比较 以线交点 用三角板推平行线的办 法 反复试坡 对各种可能的坡度线方案进行比较 最后确定既符合技术标准 同时 又满足控制点要求而且土石方量又最省的坡度线 调坡 结合选线意图和对照技术标准或规范进行 一般要求纵坡不要太零碎 取至 0 1 变坡点设在整 10 米桩上 核对 主要核对具有控制意义的特殊横断面 如高填深挖 挡土墙 重要桥涵 及人工构造物以及其它重要控制点的断面等 定坡 最终确定纵坡度 变坡点位置 桩号 推算并校核变坡点高程 坡度 值一般是用三角板推平行线的办法 直接读厘米格子得出 要求取值到千分之一 即 0 1 2 竖曲线设计 在满足标准的前提下 按外距控制选择竖曲线半径 按切线长度选择竖曲线半 径 计算竖曲线几何要素 包括竖曲线切线长 T 曲线长 L 和外距 E 以及竖曲线 上任意点纵距 y 的计算 竖曲线上任意点设计标高的计算 点绘竖曲线 最后计算填挖高度 填绘有关资料 整理 上墨 完成纵断面设计图 纵断面图的比例一般是 横坐标 里程及桩号 1 2000 纵坐标 水准高程 1 200 纵断面图的上半部包括 高程 地面线 设计线 竖曲线及其要素 桥涵 桥梁按桥型 孔数及孔径标绘 注明桥名 结构类型 中心桩号 设计 水位 跨线桥示出交叉方式 涵洞与通道按桩号及底高绘出 注明结构类型 中心桩 号 孔数及孔径 道路勘测设计课设 第 4 页 共 16 页 隧道 按长度 高度标绘 注明名称和起始点桩号 与公路 铁路交叉时的桩号及路名 水准点的位置 编号及高程 断链桩位置及长短链关系 沿线跨越河流的现有水位和设计洪水位 影响路基稳定的地下水位等 纵断面图的下部各栏应示出 土壤地质情况 施工高度 设计高程 地面高程 坡长及坡度 里程及桩号 直 线及平曲线 包括缓和曲线 等 3 路基横断面设计 1 路基横断面尺寸的拟定 路基宽度的确定是根据所给出的公路等级查公路工程技术标准确定 边坡值的确定是根据路基横断面形式 填料种类 土质情况以及边坡高度等因素 确定 路堑边坡应根据开挖情况 土石成份的工程性质不同 修筑成折线形边坡 路 堤边坡应根据填料的种类及路堤高度而确定 边坡加固在横断面设计中仅确定加固类 型和坡度 示意表示即可 不作详细设计 边沟要分土质边沟和石质边沟 还要考虑边沟加固的情况 以上各部分的具体尺寸可参照 标准 路基设计规范 以及设计示例确定 2 横断面图的设计步骤 点绘各横断面的横向地面线 根据 技术标准 的规定 确定路基宽度 按照土质成分 边坡高度拟定路基 边坡坡度 根据土质成分 边坡高度确定路基边坡 并进行边坡设计 填方边坡一般 采用 1 1 5 按照排水要求拟定边沟 截水沟等尺寸 按弯道半径大小分别拟定超高加宽值 根据纵断面设计资料 按设计标高 在路基设计表上逐桩进行计算 完成路基 设计表的编制 按路基设计表数据 绘出横断面设计线 陡峻山坡需设挡土墙等防护工程时 应将挡墙等防护工程处要绘出 检查弯道路段横断面内侧视距是否保证 是否需要清除障碍及设置视距台 横断面的绘制 一般在方格纸上按桩号由下向上绘制 路基横断面设计图应绘出 所有整桩 加桩的横断面图 示出加宽 超高 边坡 边沟 截水沟 碎落台 护坡 道 路侧取土坑 开挖台阶及视距台等 注明用地界 挡土墙 护面墙 护脚 护肩 护岸 边坡加固 边沟 排水沟 及截水沟加固等均绘在本图上 并注明起讫桩号 圬工 种类及断面尺寸 另绘有防护工程设计图的只绘出示意图 注明起讫桩号和设计图编号 比例尺用 1 200 道路勘测设计课设 第 5 页 共 16 页 3 路基标准横断面图 路基标准横断面图应示出路中心线 行车道 拦水缘石 土路肩 路拱横坡 边 坡 护坡道 边沟 碎落台 截水沟 用地界碑等各部分组成及其尺寸 路面宽度及 概略厚度 高速公路 一级公路按整体式路基 分离式路基分别绘制 还应示出中央 分隔带 缘石 左侧路缘带 硬路肩 含右侧路缘带 护栏 隔离栅 预埋管道等设置位 置 比例尺用 1 100 1 200 4 表格填制 1 直线 曲线及转角一览表 列出交点号 交点坐标 偏角 曲线各要素值 平曲线主要桩位 直线长 计算 方位角或方向角等 2 路基设计表 列出平曲线要素 纵坡 坡高 坡长 变坡点桩号及高程 竖曲线要素 桩号 地 面高程 设计高程 填挖高度 路基宽度 原宽 加宽 加宽后宽 缓和长度超高值 左 右 路基边缘与设计高之差 左 右 等 边沟 排水沟 需特殊设计时还应列出沟 底纵坡设计资料 形状及尺寸 沟底高程 左 右 5 说明书 说明书主要写设计的基本方法 基本步骤 存在的问题以及体会和建议 1 6 设计纪律要求 1 设计中要自主完成 杜绝抄袭现象 2 正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计 上午 8 00 12 00 下午 14 00 16 00 不得迟到和早退 3 设计期间指导教师实行不定期点名制度 两次无故不到者设计成绩降级 四 次无故不到者设计成绩为不及格 1 7 成绩评定 本次课程设计结束后每位同学提交一份完整的设计说明书 课程设计成绩由指 导老师根据说明书质量及设计纪律综合评定 成绩分优 良 中 及格和不及格五 个档次 不及格的同学应另行安排补做课程设计 评分标准如下 1 优秀 工作努力 遵守纪律 表现良好 能按时按量优异地完成任务书中规定的任务 能熟练运用所学理论和专业知 识 具有较强的综合分析问题和解决问题的能力 在某些方面有独到见解 说明书完整 内容正确 概念清楚 书写工整 说明书齐全 整洁 2 良好 道路勘测设计课设 第 6 页 共 16 页 工作努力 遵守纪律 表现良好 能按时按量独立完成任务书中规定的任务 能较好地运用所学理论和专业知 识 具有较强的综合分析问题和解决问题的能力 说明书完整 内容正确 概念清楚 书写工整 说明书齐全 整洁 3 中等 工作努力 遵守纪律 表现良好 基本上能按时按量独立完成任务书中规定的任务 基本能运用所学理论和专 业知识 具有一定的综合分析问题和解决问题的能力 说明书完整 内容基本正确 概念较清楚 书写较工整 说明书齐全 整洁 4 及格 工作态度及表现一般 在规定时间内勉强完成任务书中规定的任务 达到基本教学要求 但分析问 题和解决问题的能力较差 在主要问题上存在错误 说明书内容基本正确 书写较工整 说明书齐全 仅有局部非原则性错误 5 有以下情况之一者成绩示为不及格 工作不努力 有违纪行为 表现差 未能达到课程设计所规定的基本要求 或课程设计中有原则性错误 弄虚作假 有抄袭行为 或部分内容有其他学生代做 说明书模糊不清 内容不齐全 1 8 参考书目 1 交通部 公路工程技术标准 JTJB01 2003 北京 人民交通出版社 2004 2 交通部 公路路线设计规范 JTG D20 2006 北京 人民交通出版社 2006 3 交通部 公路路基设计规范 JTG D30 2004 北京 人民交通出版社 2004 4 交通部 公路工程基本建设项目设计文件编制办法 北京 人民交通出版社 1996 5 杨少伟 道路勘测设计 北京 人民交通出版社 2009 6 许金良 道路勘测设计毕业设计指导 北京 人民交通出版社 2004 1 9 指导教师 李辉 夏英志 张会远 道路勘测设计课设 第 7 页 共 16 页 2 设计方案的拟定及说明 为巩固课堂所学知识 培养学生进行道路设计的构思 运算 绘图等基本技能 根据提供的地形图 在地形图上选择一条最佳路线 确定最佳路线方案 并对最佳路 线方案进下述各项设计 1 平面设计 1 进行平面设计 选定平曲线半径 计算平曲线 缓和曲线 超高和加宽等要素 并填写 直线 曲线及转角表 2 绘制路线平面图 绘出地形 地物 示出路线 标出里程桩 平曲线要素及主要桩位 大中桥的位 置 比例为 1 2000 2 纵断面设计 1 进行纵断面设计 根据确定的平面图 直接读取各桩地面高程 绘制地面线 并进行纵断面设计 确定竖曲线等要素 2 绘制路线纵断面图 示出高程 地面线 设计线 竖曲线极其要素 注出桥梁的位置 孔数及跨径 水平比例尺 1 2000 垂直比例尺 1 200 3 横断面设计 1 根据平 纵设计填写 路基设计表 2 绘制标准横断面图 比例尺 1 200 和一般横断面设计图 比例尺 1 200 3 平面曲线的选择及参数计算 3 1 平曲线选择 3 1 1 平面选线的原则 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 路线设计应注意立体线形设计中平 纵 横面的疏顺 合理配合 在工程量增加不大时 应尽可能的采用较高的技术指标 不 应轻易采用最小或极限指标 也不应片面采用较高指标 3 选线应同农田基本建设相配合 做到少占田地 并应尽量不占高产田 经济 道路勘测设计课设 第 8 页 共 16 页 作物田和经济林园 如橡胶林 茶林 果园 等 对沿线必须占用的田地 应按国家 有关法规 做好造田还林等规划和必要的设计 4 通过名胜 风景 古迹地区的道路 应与周围环境 景观相协调 并适当照 顾美观 重视保护原有自然状态和重要历史文物遗址 5 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 3 1 2 选线过程 一条道路路线的选定是经过由浅入深 由轮廓到局部 由总体到具体 由面到带 进而到线的过程来实现的 一般要经过以下三个步骤 1 全面布局 2 逐段安排 3 具体定线 3 1 3 纸上定线 3 2 平曲线要素计算 3 2 1 JD1 段平曲线设计 JD1 位置选择控制 交点避开小山丘 可避免因保证视距而出现的对山体的大量开 挖 根据以上控制因素最终选定交点位置 圆曲线半径和缓和曲线长度的选取 JD 采取圆曲线半径 300 米 缓和曲线长度 80 米 3 2 2 JD2 段平曲线综合设计 JD2 的位置控制因素 主要是考虑越山脊线的位置 挖方段尽量选在山体厚度较小 的位置 可使挖方距离较短 工程量较小 直线沿山脚 垂直于坡面方向 减小挖填 方量 且可尽量减少对农用耕地的占用 选择 JD2 的理由 如果不选择此交点 就会使路线施工中的挖方工程量有很大的 增加 JD2 位置直线段尽量正交的方向通过最高挖方段 这样较大降低了挖方造价 3 2 3 曲线及桩号标定 起点桩号 K1 037 起点坐标为 98910 553 77948 691 JD1 坐标为 99841 052 78293 684 R 300m JD2 坐标为 100628 421 77955 185 R 300m JD1 桩号 K1 985 424 JD2 桩号 K2 787 424 3 2 4 平曲线要素计算 道路勘测设计课设 第 9 页 共 16 页 切线增长值 2 3 2402R L L q s s 內移植 3 4 2 238424R L R L p s s 切线长 qtgpRT 2 外距 RpRE 2 sec 平曲线 0 180 s LRL 3 2 5 曲线主点桩号计算 例 JD1 K1 827TJDZH K1 907 S L ZHHY K1 974 573L 2ZQZ H K2 042 147 S L ZHYH K2 112 147LZ HHZ 4 竖曲线的设计计算 4 1 纵断面设计原则 1 纵面线形应与地形相适应 线形设计应平顺 圆滑 视觉连续 保证行驶安全 2 纵坡均匀平顺 起伏和缓 坡长和竖曲线长短适当 以及填挖平衡 3 平面与纵断面组合设计应满足 4 视觉上自然地引导驾驶员的视线 并保持视觉的连续性 4 2 竖曲线要素计算 竖曲线要素设计公式为 12 ii 竖曲线长度 RL 竖曲线切线长 2 L T 竖曲线外距 R T E 2 2 4 3 竖曲线计算数据 纵坡 i1 1 622 i2 5 000 i3 4 428 i4 2 517 道路勘测设计课设 第 10 页 共 16 页 半径 R1 1500m R2 2000m R3 2500 R4 2000 纵断面要素示意图 例 BPD1 桩号 K1 900 3 378 凹型竖曲线 121 ii 曲线长 50 670m 111 wRL 切线长 T1 25 335m 2 1 L 外距 0 214 m 1 2 1 1 2R T E 起点桩号 K1 900 25 335 K1 874 665 终点桩号 K0 900 25 335 K1 925 335 BPD2 桩号 K1 300 3 000 凸型竖曲线 232 ii 曲线长 60 000m 222 wRL 切线长 T2 30 000m 2 2 L 外距 0 225m 2 2 2 2 2R T E 起点桩号 K2 300 30 K2 270 终点桩号 K2 300 30 K2 330 4 4 纵断面设计成果表 由前面的计算即可确定出各直线段坡线上所对应的中桩标高 再由公式 道路勘测设计课设 第 11 页 共 16 页 算出竖曲线内各点的竖距 凸形竖曲线的曲线上中桩标高即为对应直线坡线Rxh2 2 标高减去竖距 凹形竖曲线的曲线上中桩标高即为对应直线坡线标高加上竖距 由hh 此即可确定纵断面线上各中桩的标高 也就可以算出各中桩的填 挖度 5 横断面的设计 5 1 路幅断面尺寸拟定 根据道路设计有关规范的要求 三级公路按双车道设计 车道宽 3 50 米 土 路肩宽和硬路肩都为 0 75 米 因此路幅的断面尺寸为 10 00 米 5 2 路基边坡与断面形状设计 路基边坡的陡与缓直接影响路基的稳定性及其工程经济合理性 路基边坡坡度应 根据边坡土质的物理力学性质 边坡高度 行车荷载和工程地质条件等确定 边坡坡 度一般以坡段的竖直投影和水平投影之比表示 根据规范规定 边坡的坡度应在 1 2 1 5 的范围内 路基横断面垂直于线路中心线截取的路基断面 依其所处的地形条件不同 有各 种断面形式 以上两种为本设计路基横断面与线路平纵面的几何关系图 道路勘测设计课设 第 12 页 共 16 页 5 3 超高与加宽设计 设置超高是为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力 保证汽车 能安全 稳定 满足设计速度和经济 舒适地通过圆曲线 在该路段横断面上设置 的外侧高于内侧的单向横坡 超高过渡段中的超高渐变