道路勘测设计说明.doc

目 录1 设计概述11.1目的和要求：11.2设计依据：11.3公路设计概况：11.4平面设计标准的确定11.5路线起讫点22 设计参数22.1 道路等级的确定22.2 公路技术标准的确定22.3 控制要素22.4平面设计技术指标22.4.1缓和曲线技术要求22.5 路线方案的拟定与比较33 道路平面设计33.1选线设计33.1.1选线的基本原则33.1.2 选线的步骤和方法43.2平曲线要素值的确定53.2.1平面设计原则53.3带有缓和曲线的平曲线计算公式63.4路线曲线要素计算74 道路纵断面设计84.1纵断面设计的原则94.2纵坡设计的要求94.3纵坡设计的步骤104.4竖曲线设计105.总结12参 考 文 献13- I -1 设计概述1.1目的和要求：道路工程课程设计是专业教学的一个重要环节，包括道路路线设计和路面结构设计两部分。通过本设计，使学生对所学专业知识进行一次全面的、系统的综合运用，进而对所学知识加深理解、巩固和融会贯通。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。1.2设计依据：根据宁夏理工学院2009级土木工程专业工路勘测与设计原理课程设计任务书。1.3公路设计概况：公路等级：三级公路 交通量：小汽车平均日交通量为6000辆。 设计年限： 15年设计车速：30km/小时1.4平面设计标准的确定1、根据设计任务书要求，本路段按三级公路技术标准勘察、设计。设计车速为30公里/小时。2、设计执行的部颁标准、规范有：公路工程技术标准JTGB01-2003公路路线设计规范JTGD20-20061.5路线起讫点比例尺：1：2000；公路等级：三级；起点桩号K0+000，坐标终点桩号K0+796.2坐标起点高程：882米 终点高程：908米气候特点 东北地区冬天积雪。地质情况 地表下1.0至1.5米内为路基可用土；1.5至3.0米为强风化岩；3.0米以下为软岩和次坚岩；10.0米以下为硬坚岩。2 设计参数2.1 道路等级的确定根据所给资料，参照公路工程技术标准JTGB01-2003（以下简称标准）、公路路线设计规范JTGD20-2006（以下简称路线规范）确定路线的设计等级，本路段按三级公路技术标准勘察、设计。设计车速为30Km/小时，设计使用年限15年。2.2 公路技术标准的确定 本路段按三级公路标准测设，设计车速30Km/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。2.3 控制要素（1）公路等级：三级（2）设计车服务车速：30km/h。2.4平面设计技术指标2.4.1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：(1) 离心加速度变化率不过大;(2) 控制超高附加纵坡不过陡;(3) 控制行驶时间不过短;(4) 符合视觉要求;2.5 路线方案的拟定与比较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。山区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、沿溪线和山脊线，此时可根据地形图研究可能的路线布局型式。 山区公路的选线一段应按：(1)全面布局；(2)逐段安排路线；(3) 具体定线三个步骤进行。一条公路因地形地貌的不同，应分段选用不同的道路线型式，互相接通。3 道路平面设计根据小比例尺等高线地形图所确定的路线方案，即可在较大比例尺的等高线地形图上进行详细的精确定线，此时可按交角点的偏角，结合地形地物确定平曲线半径及其要素，鉴于时间所限，平面设计长度可取1公里。直线、圆曲线及缓和曲线为道路线形的基本组成要素，诸如直线最大长度、缓和曲线最小长度、缓和段长度的规定等均应从行车安全视觉舒顺出发满足要求并通过计算分析确定。平面线形的桩距应按照规定并对地物及地形变化给予加桩。曲线段的设置影响平面视距，此时应结合纵横断面的设计进行视距的验算，取得视距的保证。3.1选线设计3.1.1选线的基本原则1、路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应2、在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。3、路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。4、选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。5、要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。6、选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。7、选线应综合考虑路与桥的关系。3.1.2 选线的步骤和方法1、选线 道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。2、全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。3、逐段安排在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。4、具体定线在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。3.2平曲线要素值的确定3.2.1平面设计原则 1、 平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。2、 除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。3、 保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。4、 应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。5、 平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。3.2.2平曲线要素值的确定平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有按直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合而成的曲线。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和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一种曲率连续变化的曲线。公路工程技术标准JTG01-2003规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：1：11:2:1。 在设计的时缓和曲线长度确定除应满足最小外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。3.3 带有缓和曲线的平曲线计算公式1、有缓和曲线的圆曲线要素计算公式在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） （3-5） （3-6） （3-7） （3-8）式中: 总切线长，（）；总曲线长，（）； E外距，（）；D校正数，（）；主曲线半径,（）；路线转角，（）；缓和曲线终点处的缓和曲线角，（）；缓和曲线切线增值，（）；设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（）；缓和曲线长度，（）；圆曲线长度，（）。2、主点桩号计算 （3-9） （3-10） （3-11） （3-12） （3-13） （3-14）3.4路线曲线要素计算1、路线简介 该三级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：全长：792.37m交点：2个交点桩号：K0+200.；K0+568.182 半径：100m 缓和曲线长度：35m 35m 2、曲线要素JD1：K0+200,=160 m，=80m ，=60度49分48秒，则曲线要素计算如下：=17.482m=0.51m=76.486m=141.182m=16.550mD=11.79m主点里程桩号计算：ZH=K0+124HY=ZH+=K0+159QZ=ZH+L/2= K0+194.591YH=HZ-= K0+230.182HZ=ZH+L= K0+265.1824 道路纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性，道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。纵断面设计线的标高是指路基边缘标高，高速公路则指分隔带外侧边缘的标高，对于改建公路则指路面中心线的标高。 纵断面设计线的确定包括：纵坡度的选定、坡长的限定以及竖曲线半径的拟定。为了满足行车和排水要求，道路应有最大纵坡和最小纵坡的限制。坡长限制应有利于行车平顺，尽量减少纵断面上的转坡点和设置大半径的竖曲线，坡长应注意做到：缓坡宜长、陡坡宜短。纵断面设计线拟定前，应先确定标高控制点（如桥涵标高、最小填土高度、最大挖方深度、交叉口标高等)。对于山区公路横断面依据地面线试定合宜的填挖高度，试定拉坡，然后按照“标准”规定确定纵坡度及其长度，并拟定竖曲线。纵断面设计长度与平面设计的长度相同。4.1纵断面设计的原则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。5、 平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”6、 平、纵线形的技术指标大小应均衡。7、 合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。8、 与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。4.2纵坡设计的要求1、 设计必须满足公路工程技术标准JTG01-2003的各项规范2、 纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。3、 沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。4、 应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。5、 纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。6、 对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。7、 在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。4.3纵坡设计的步骤1、准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（直线段和曲线段20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。2、 标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。3、 试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。4、 调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。5、 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。6、 定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值最小要求取到0.3以满足排水要求，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。7、 设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。8、 计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。4.4竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径如表3-1。公路工程技术标准JTG01-2003规定：表4-1 曲线半径凸形竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度(km/h)标准规定值(m)竖曲线半径竖曲线长度极限值一般值极限值一般值602504002560凹形竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度(km/h)标准规定值(m)极限最小半径Rmin一般最小半径60250400山岭重丘区三级公路纵断面设计相关技术指标：最大纵坡：8%最大容许合成坡度：10.0 %最小坡长：100m各级公路的最大纵坡及坡长长度限制不易轻易采用，而应有适当的余地。该三级公路路线总长796.2m，全线共设2个竖曲线，其中1个凹曲线，1个凸曲线。变坡点桩号：K0+190; K0+580