道路勘测设计课程设计计算书

.1、道路选线 道路选线，就是个根据道路的使用任务、性质、公路的等级和技术标准，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。我们本次选线为纸上定线.1.1纸上定线 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。1.2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。本次为山区选线，等级为二级公路，我们要注意以下几点:1) 使填、挖方平衡。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。7) 对水文地质差的地方尽量绕行。在地形图要设计两个弯道，在弯道设计时，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，具体方法在横断面设计时在详细说明。2、平面设计2.1平面线形设计的一般原则1.平面线形应直捷、连续、顺适、并与地形、地物相适应， 。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、两个辅助曲线和主、辅线所夹得直线段组合而成的复杂曲线。4.平曲线要有足够的长度。2.2直线的设置 2.2.1直线的最大长度：直线的最大长度，在城镇及其附近或其他景色有变化的地点大于20V是可以的，在景色单调的地点最好控制在20V以内。而在特殊的地理条件下应特殊处理。2.2.2同向曲线间的最小直线长度：同向曲线间的最小直线长度不小于设计速度的6V（即360m）为宜。 2.2.3同向曲线间的最小直线长度：反向曲线间的最小直线长度不小于设计速度的2V（即120m）为宜。2.3缓和曲线设计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一种曲率连续变化的曲线。 规范要求四级以上公路都需设置缓和曲线，缓和曲线的长度要满足3s行程，本设计中设计速度为60km/h，要求的缓和曲线的最小长度为75米。2.4圆曲线 各级公路不论转角大小均应该设平曲线，而圆曲线是平曲线中主要的组成成分。路线平面设计线形中常用的单曲线、复曲线及回头曲线等，一般都包含了圆曲线。圆曲线具有易与地形相适应、可循行好、行线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。 2.4.1圆曲线的几何要素 T=Rtan/2L=R/180 E=R(sec/21)D=2TLT切线长（m）L曲线长（m）E外距（m）D校正数或称超距（m）R圆曲线半径（m）转角（）2.4.2汽车在圆曲线上的行驶特性行驶在曲线上的汽车由于受到离心力的作用其稳定性手到影响，而离心力的大小有与曲线的半径有密切的关系，半径越小越不利，所以在选择平曲线上时应尽量采用较大的值，只有在地形或者其他条件受影响时才可用较小的半径。为了行车的安全与舒适，公路工程技术标准.（JTGB01-2003）规定了圆曲线半径在不同的情况下的最小值。平曲线的半径确定是根据汽车行驶的横向稳定性而定：式中：V-行车速度km/h； -横向力系数； -横向超高，我国公路对超高的规定。缓和曲线通过曲率的逐渐变化，适应汽车转向操作的行驶轨迹及路线的顺畅，以构成美观及视觉协调的最佳线形；离心加速度的逐渐变化，不致产生侧向冲击；缓和超高最为超高变化的过渡段，以减小行车震荡。在指定车速V下，最小Rmin决定于容许的最大横坡度max和该曲线的最大超高icmax。2.3.3圆曲线的半径和长度在半径的选用中，尽量选用较大的半径，极限最小半径尽可能不用，但是半径不是越大越好，还要视所设的路线而定，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。在二级公路中，设计速度V=60km/h,在一般最小半径中R200m,在极限最小半径中R125m，在设计中根据地形的情况自行选择合适的半径,所以在设计的二级公路中JD1的R1=212m，JD2的R2=284m，都符合要求。2.4缓和曲线缓和曲线是道路平面设计的要素之一，它是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一种曲率连续变化的曲线,公路工程技术标准规定，除四级公路不要求设缓和曲线，其余的等级的公路都应该设置缓和曲线。有缓和曲线的道路平曲线几何要素：图1 切线增长值：q=内移值： p=缓和曲线角：=28.6479切线长：曲线长：外距： 切曲差：由任务书及地形图有道路交点桩号为K0188.00，转角29，圆曲线半径设计为260m，缓和曲线设计为80m，计算：几何要素：、R、 q；平曲线要素：Th、Lh、Eh、Jh；以及五个基本桩号（ZH、HY、QZ、YH、HZ）缓和曲线常数：切线增长值：内移值： 缓和曲线角：=53033平曲线要素：切线长：=（212+0.264）tg(54/2)+18.335=126.49m曲线长：L=R/180 + LS =2123.14(54/180)+36.68=236.48m外距：=(212+0.264) sec(54/2)-212=26.23m切曲差：=2126.49-236.48=26.23m主点桩号：ZH点里程：HY点里程：YH点里程：HZ点里程：QZ点里程：校验：计算正确无误。同理由任务书及地形图有 道路交点 桩号为K0874.00，转角56，圆曲线半径设计为284m，缓和曲线设计为80m，同上步骤计算：几何要素：、R、q；平曲线要素：Th、Lh、Eh、Jh；以及五个基本桩号（ZH、HY、QZ、YH、HZ）。并将桩号计算结果整理到直线、曲线及转角一览表。2.5平面曲线组合设计 平面线形应值捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。长直线的尽头不能和小半径的曲线相接，在公路弯道一般情况下，由两端曲线和一段圆曲线组成。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所求的两个弯道的平曲线长度L1=236.48m、L2=304.96m都满足要求。 3、纵断面设计3.1设计要求 3.1.1 纵断面设计的一般要求 1.应满足纵坡及竖曲线的各项规定2.纵坡应均匀平顺。3.设计标高的确定应结合沿线自然条件。4.纵断面设计应与平面线形和周围地形景观协调，应考虑人体心里上的要求，按照平竖相协调及半径的均衡来确定纵面设计线。5.应争取填挖平衡，应尽量移挖做填，以节省土石方量，降低工程造价。6.依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面要求。 3.2坡长设计坡长是指纵断面两变坡点之间的水平距离，坡长不宜过短，以不小鱼设计速度的9s的行程为宜。3.2.1合成坡度是由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的。根据公路工程技术标准二级级公路在V=60km/h时的最大合成坡度为6%，最小合成坡度不宜小于0.5%。3.2.2最短坡长 二级公路在60km/h的最短坡长为150米。 根据公路工程及技术标准在山区二级公路越岭路线的平均纵坡一般接近5.5%和5%为宜。3.2.3最大坡长最大坡长限制：防止影响汽车的正常行驶和安全考虑，而对最大坡长进行限制，具体要求如表3-2 表3-2 纵坡长度限制设计车速（km/h）1201008060403020纵坡坡度390010001100120047008009001000110011001200560070080080090010003.3坡度设计 3.3.1最大纵坡 最大纵坡是指在纵坡设计时，各级道路允许采用的最大坡度值，是根据汽车的动力特性、道路等级自然条件以及工程和运营条件等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。要求见下表设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789在设计速度为60km/h的山区二级公路上，最大纵坡为6%3.3.2最小纵坡在挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，为了保证排水，防止积水渗入路基而影响其稳定性，应设置不小于0.3%的纵坡（一般情况下以采用不小于0.5%为宜）。3.4竖曲线设计在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到众多因素的限制。其中有三个因素即：缓和冲击、行驶时间和视距的要求，决定着竖曲线的最小半径和最小长度。有规范规定知道凸形竖曲线一般最小半径为4500m，凹形竖曲线的一般最小半径为3000m。竖曲线的最小长度相当于各级公路设计车速的3s行程，本设计中竖曲线的最小长度为100m.竖曲线要素计算竖曲线要素设计公式为：竖曲线长度 切线长 外距 由于该段道路山区二级公路，设计时速为60km/h，考虑到通行的各种车辆的动力性能、道路等级、自然条件等因素，故其纵坡坡度宜控制在5.5%。竖曲线半径在该设计中，有2个变坡点，所以有3个坡度，i1=5.5% i2=5.6%i3=5.4%根据前面确定的竖曲线半径及坡度值，计算各变坡点处的竖曲线要素如下：(1) 、变坡点1：(桩号K0+160.00) 设： R=1000m(2)、变坡点2：(桩号K0+880.00)设：R=1000m 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1K0+160.00.凸100055.51.5478.302K0+880.00凹1000551.5194.15纵断面图见附图01纵断面设计图3.5平纵组合设计3.5.1平纵线形组合的设计原则1.应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线，并保持线形的连续性；2.平面与纵断面线形的技术指标应大小均衡，不要悬殊过大，使线形在视觉上、心理上保持协调；3.选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和安全行车。4.注意与道路周围环境相配合。3.5.2平曲线与竖曲线的组合的基本要求1.当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长与竖曲线，2.要保持平曲线与竖曲线大小均衡。3.当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长与平曲线。4.要选择适当的合成坡度。3.5.3道路线形与景观协调配合平纵线性组合必须是在充分与道路所经过地区的景观相配合的基础上进行的。对于驾驶员来说，只有看上去具有优美的线性和景观，才能成为舒适安全的道路。对于设计车速高的道路，平、纵线形组合设计与周围景观配合尤为重要。4、横断面设计4.1横断面的组成1）路幅是指公路路基顶面的两路肩外侧之间的部分。二级公路在设计速度为60km/h时的最小路基宽度为8.5m，则本设计中取9.0m。2）路拱是为了有利于路面的横向排水，将路得中央做成相亮泽倾斜的拱形。路拱对排水有利但是路拱对于行车不利，在设计时不能太大。在水泥混凝土路面、沥青混凝土路面一般取1.02.0%，为了有利排水，在这里取路拱ig=2.0%。路肩是为了保护车道的主要稳定，供车辆紧急停止，在道路的两侧。在二级公路设计中只有土路肩，宽度为0.75m。在路肩上也有为了有利于排水而设置的路肩横坡度，在这里选用3%.4.2 横断面设计的原则横断面设计的原则： (1)设计时应根据公路等级、技术标准，结合地形、地质、水文、填挖等情况选用。设计前必须做好各项勘察工作，收集横断面资料。(2)兼顾当地基本建设的需要，尽可能与之配合，合理设计边沟断面尺寸，并按有关规定采取必要的处理措施。(3)路基穿过耕种地区时，为了节约用地，如果当地石料丰富，可修建石砌边坡或直立矮墙。(4)沿河线的横断面设计，应注意路基不被洪水冲毁，如废方过多压缩河道而引起壅水危及农田、房舍时，一般应变更设计，将路线适当外移以减少废方，否则应将废方运走。4.3确定路基横断面宽度路基总宽9.0m（路基不设置加宽值）, 路面宽度23.75米,设计标高(未设超高前含路面结构层)为行车道边缘处标高。路面横坡度1.5%,路肩坡度1.5%。为使全路段土石方填挖基本平衡,设计时充分考虑了各段路堤填方高度和减少支挡工程数量等因素；为充分利用路基开挖土石方,设计时基本按利用全填缺方式平衡土石方。在具体处理土石方平衡于其它因数关系时，适量保留 了部分挖余(即弃方),以便在施工时作换填填料。具体见附图02路基逐桩横断面图和附图03路基标准横断面图。4.4土石方量计算若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定断面之间为一棱柱体，其体积的计算公式为式中：体积，即土石方数量（）、分别为相邻两断面的的面积()相邻断面之间的距离()此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。若、相差甚大，则与棱台更为接近。其计算公式为：式中：=,其中。路基土石方计算完后，在进行土石方调配，合理解决各路段土石方数量的平衡与利用，以降低工程计价方数量，避免不必要的借土和弃土。土石方调配可以在土石方数量表上进行，在进行土石方调配时，首先应进行横向调配，满足本桩利用方的需要，然后计算其他填缺和挖余的数量。根据填缺和挖余的情况进行纵向调配，确定借方或废方数量。 4.5行车道宽度 行车道宽度是根据车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度分别来确定。参考数据：在设计速度为60km/h，的时候，车道宽度取3.50m.4.6曲线的超高、加宽于视距保证4.6.1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60km/h的二级公路上，超高横坡度的选择如下表：V=60km/m1500780780530530390390300300230230170170125超高%23456789则各桩号加高的具体结果见路基设计表4.6.2曲线加宽为了适应汽车在平曲线上行驶时候的后轮轨迹偏向曲线内测的需要，在平曲线的内侧增加路面、路基的宽度。但是对于R250m的圆曲线不用设计加宽。在圆曲线上为全加宽。 则本设计中半径分别为212m和284m的圆曲线不用设计加宽。4.7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。4.7.1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。4.7.2土石方的计算平均断面法，用相邻两个断面的填方或者是挖方的平均面积与其距离的乘积。参考公式：V=（F1+F2）L/24.7.3平均运距计算土体的平均运输距离，即为从挖方体积的中心到填方距离重心的距离。参考文献1 北京市市政设计院.城市道路设计手册.北京：中国建筑工业出版社.19952 陈洪仁.道路交叉设计.北京:人民交通出版社.19913 冯桂炎.公路航测选线.北京:人民交通出版社.19894 符锌砂.公路计算机辅助设计.北京:人民交通出版社.20035 何景华.公路实用勘测设计.北京:人民交通出版社.20016 建设部标准.城市道路设计规范（CJJ37-9