平曲线设计+纵断面设计

平面线形设计平面线形设计 1 1 路线设计路线设计 1 11 1 道路等级和技术标准的确定道路等级和技术标准的确定 1 1 11 1 1 已知资料已知资料 该地区的初始年交通组成如表 1 1 1 交通量年平均增长率 6 5 表表 1 1 11 1 1 初始年交通组成表初始年交通组成表 交通组成 辆 日 解放 CA10B 554 解放 CA390 827 东风 EQ140 792 黄河 JN150 414 黄河 JN253 266 长征 XD980 138 日野 ZM440 163 日野 KB222 128 太拖拉138 161 轴重小于25kN 的车辆 3410 1 1 21 1 2 交通量计算交通量计算 由 公路工程技术标准 可知 确定公路等级要把各种汽车的交通量折合成小客车的 交通量 各汽车代表车型与车辆折算系数见表 1 1 2 表表 1 1 21 1 2 各汽车代表车型与车辆折算系数各汽车代表车型与车辆折算系数 汽车代表车型车辆折减系数说明 小客车 1 0 19 座的客车和载质量 2t 的货车 中型车 1 5 19 座的客车和载质量 2t 的货车 大型车 2 0 载质量 7t 14t 的货车 拖挂车 3 0 载质量 14t 的货车 于是初始年交通量 93730 31630 2 161128138266414 5 1 792827554 0 13410 0 日辆 N 1 1 31 1 3 公路等级确定公路等级确定 其初始年交通量已达 9373 辆 日 故根据 公路工程技术标准 可知其道路等级可能 不是二级及以下的公路 因此假设公路设计年限为 20 年 则设计交通量 N 31011 5 61 9373 1 1201 0 日辆 n kNN 由设计交通量 N 31011 辆 日 根据 公路工程技术标准 拟定该公路为四车道一 级公路 1 1 41 1 4 公路主要技术标准的确定公路主要技术标准的确定 该一级公路路段作为湖南省重要干线公路 其交通量比较大 加之沿线地形比较平缓 地 质条件良好 因此设计速度选用 80Km h 服务水平为二级 其主要技术标准表见表 1 1 4 表表 1 1 41 1 4 主要技术标准表主要技术标准表 指 标 名 称单 位技 术 指 标 公 路 等 级四 车 道 一 级 公 路 设 计 速 度 Km h80 行 车 道 宽 度 m2 7 50 路 基 宽 度 m24 5 极 限 最 小 m250 一 般 最 小 m400 平曲线半径 不设超高最小 m2500 极限最小 m3000 凸型 一般最小 m4500 极限最小 m2000 竖曲线半径 凹型 一般最小 m3000 停 车 视 距 m110 最 大 纵 坡 5 最 短 坡 长 m200 1 21 2 纸上选线纸上选线 1 2 1 选址原则选址原则 路线方案的选择首先得考虑该方案能否在国家 省公路网中起到应有的作用 即是 否能够满足国家的政治 经济和国防的要求和长远利益 对于一级公路 其主要功能是作为人烟稀少地区的干线公路 部分控制出入 提供城 市与城市 城市与较大城镇之间的直接交通服务 生成并吸引大部分远距离的出行 选线 是在符合国家建设发展的需要下 结合自然条件选定合理路线 使筑路费用与使用质量得 到正确的统一 达到行车迅速安全 经济舒适及构造物稳定耐久 易于养护的目的 选线 人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策 深入实际 综合考虑路线 路基 路面 桥涵 等 最后选出合适的路线 本路段的地形是以丘陵为主 绝对高度最大为 165 4m 绝对高度最小为 91 1m 属于微 丘地形 地质条件良好 而本路段除了居民区 农田区地势较为平缓之外 大部分的丘陵 坡度较大 因此 在能够保证一级公路技术指标的前提下 应尽量使工程数量最小 造价 最低 运营费用省 效益好 并有益于施工和养护 在工程量增加不大时 应尽量采用较 高的技术指标 不宜轻易采用低限指标 也不应该片面追求高指标 选线应同农田基本建 设相配合 做到少占田地 注意尽量不占高产田 经济作物田或经济园林等 选线是应对 工程地质和水文地质深入勘测 查清楚基础对道路工程的影响程度 宣先应重视环境保护 注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题 选线是还要尽量避开池塘 水库 高压电设备等 与旅游景点保持适当的距离等 1 2 21 2 2 路线方案拟定与比选路线方案拟定与比选 根据以上的选线原则 同时结合当地的实际情况 详细研究 综合考虑 现提出以下 两个路线方案 方案 A 该路线方案全长约 1175 45m 该方案有两个交点 且两交点处的转角反向 由于有无法避免的水库 故需设置一座跨径 60m 左右的中型桥梁 其充分利用沿线地形 与地形相适应 基本上是顺着低坡前行 尽量避免高挖深填 避开了居住密集地 需穿越 高压电设备和占用少量池塘 其两个交点处的转角均为 17 其设置的平曲线线形技术指 标比较好 方案 B 该路线方案线形短捷顺直 全长约 1177 65m 仅有一个交点 需要一座跨径 75m 左右的桥梁 其充分利用沿线地形 与地形相适应 基本上是顺着低坡前行 尽量避 免高挖深填 避开了居住密集地 需穿越高压电设备占用少量池塘 其交点处的转角为 18 可设置较大半径的圆曲线 其设置的平曲线线形技术指标比较好 大部分远距离的出行 选线是在符合国家建设发展的需要下 结合自然条件选定合理 路线 使筑路费用与使用质量得到正确的统一 达到行车迅速安全 经济舒适及构造物稳 定耐久 易于养护的目的 选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策 深入实际 综 合考虑路线 路基 路面 桥涵等 最后选出合适的路线 本路段的地形是以丘陵为主 绝对高度最大为 165 4m 绝对高度最小为 91 1m 属于微 丘地形 地质条件良好 而本路段除了居民区 农田区地势较为平缓之外 大部分的丘陵 坡度较大 因此 在能够保证一级公路技术指标的前提下 应尽量使工程数量最小 造价 最低 运营费用省 效益好 并有益于施工和养护 在工程量增加不大时 应尽量采用较 高的技术指标 不宜轻易采用低限指标 也不应该片面追求高指标 选线应同农田基本建 设相配合 做到少占田地 注意尽量不占高产田 经济作物田或经济园林等 选线是应对 工程地质和水文地质深入勘测 查清楚基础对道路工程的影响程度 宣先应重视环境保护 注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题 选线是还要尽量避开池塘 水库 高压电设备等 与旅游景点保持适当的距离等 1 2 31 2 3 路线方案拟定与比选路线方案拟定与比选 根据以上的选线原则 同时结合当地的实际情况 详细研究 综合考虑 现提出以下 两个路线方案 方案 A 该路线方案全长约 1175 45m 该方案有两个交点 且两交点处的转角反向 由于有无法避免的水库 故需设置一座跨径 60m 左右的中型桥梁 其充分利用沿线地形 与地形相适应 基本上是顺着低坡前行 尽量避免高挖深填 避开了居住密集地 需穿越 高压电设备和占用少量池塘 其两个交点处的转角均为 17 其设置的平曲线线形技术指 标比较好 方案 B 该路线方案线形短捷顺直 全长约 1177 65m 仅有一个交点 需要一座跨径 75m 左右的桥梁 其充分利用沿线地形 与地形相适应 基本上是顺着低坡前行 尽量避 免高挖深填 避开了居住密集地 需穿越高压电设备占用少量池塘 其交点处的转角为 18 可设置较大半径的圆曲线 其设置的平曲线线形技术指标比较好 方案比较 1 技术方面 方案 A 有两个交点 且两交点处转角相反 但转角不是很大 需设置 反向曲线 但方案 B 只有一个交点 且转角与 A 相当 曲线技术标准均较好 但平曲线技 术标准方案 B 更优于方案 A 其行车舒适性也更佳 2 经济方面 两个方案的全长几乎相等 均避开了居民区和农田 且都充分利用沿 线地形 与地形相适应 尽量保持填挖平衡 但 B 方案所穿过的高压线数量较多 且方案 B 所需桥梁跨度大于方案 A 3 生态环境方面 方案 A B 均未占用农田 最大限度的维持了原有的生态平衡 但 B 处距离农田较近 有利于农业的发展 综上所述 在技术指标和生态环境方面方案 B 优于方案 A 在经济方面 两者线路的 总长差不多 但方案 A 要优于方案 B 综合考虑各个方面的因素 选择方案 B 作为本设计 推荐的最佳方案 1 31 3 平面定线设计平面定线设计 平面线形应与地形 地物和环境相适应 保持线形的连续性和均衡性 并与纵断面设 计相协调 设计路线避开了所有的农田和大部分和池塘 减少了生态环境的破坏 在交点处设置 半径大小合适的圆曲线 使之与附近的农田和池塘保持适当的距离 避免了该处附近农田 和池塘的占用 该路线由于转角较小 故选用半径 1000m 圆曲线长 150m 的设计 符合规 范要求 路线走向及交点如下图所示 图图 1 3 11 3 1 路线走向及交点图路线走向及交点图 以下是平曲线设计的相关计算 1 交点间距及方位角计算 在地形图上读出起点 交点及终点的坐标如下 QD A 476038 784 944329 640 JD B 475643 966 943969 346 ZD C 475333 754 943408 968 AB 段 mdAB503 534 943969 346944329 640 475643 967476038 784 22 9126 0 817 394 294 360 475643 967 476038 784 346 943969640 944329 tan AB 04 372279126 0 arctan180 AB BC 段 mdBC513 640 69443969 34943408 968 475643 97754 753334 22 QD A JD B 806 1 216 310 378 560 475643 97 475333 754 943969 346 943408 968 tan BC 2 04 58208806 1 arctan180 BC 2 转角计算 8 59 3818 04 37227 2 04 58208 ABBC 3 路线方位角 转角汇总 路线方位角 转角汇总如表 1 3 1 所示 表表 1 3 11 3 1 路线方位角 转角汇总路线方位角 转角汇总 交点编号方位角转角 QD A 227 37 04 JD B 18 38 59 8 ZD D 208 58 04 2 4 圆曲线计算 JD1 转角处 已知 18 38 59 8 取圆曲线半径 JD 处圆曲线示意图mR750 mLs120 如图 1 3 2 以下为各字母符号所代表的含义 路线转角 L 曲线长 m T 切线长 m E 外距 m J 校正数 m R 曲线半径 m 图图 1 3 21 3 2 JDJD 处圆曲线示意图处圆曲线示意图 各曲线要素计算如下 m R LL q ss 9872 59 750240 120 2 120 2402 2 3 2 3 m R L R L p ss 7998 0 7502384 120 75024 120 238424 3 42 3 42 mqpRT27 1839872 59 2 8 59 3818 tan 7998 0750 2 tan 5837 4 750 120 6479 286479 28 0 R Ls mLRL127 3641202750 180 5837 4 2 8 59 3818 2 180 2 s0 mRpRE854 10750 2 8 59 3818 sec 7998 0 1000 2 sec mLTJ416 2 127 36427 18322 桩号校核 QDKO O 0000 AB d 534 503 JDK0 534 503 T 183 271 ZHKO 351 232 1 2L 1 2 364 127 QZK0 533 296 1 2J 1 2 2 416 JDK0 534 503 校核无误 表表 1 3 21 3 2 直线 曲线及转角直线 曲线及转角 交点坐标曲 线 要 素 值 m 交点 号E X N Y 交点桩号转角值 半径 圆曲线 长度 缓和曲 线长度 315 33 75 切线长度曲线长度外距校正值 123456789101112 QD476038 7842944329 640K0 0 00 JD475643 9658943969 346K0 534 50 ZD475333 7541943408 967K1 172 60 18 38 59 8 Z 750124 127120183 271364 12710 8542 416 曲 线 主 要 桩 点直线长度及方向 第一缓和曲线起点 第一缓和曲线终 点或圆曲线起点 曲线中点 第二缓和曲线起 点或圆曲线终点 第二缓和曲线终点 直线段 长 m 交点间距 m 计算方位角 备注 131415161718192021 351 232534 503 227 37 04 KO 351 232K0 471 232K0 533 295K0 595 395K0 715 395 457 240640 512 208 58 04 2 纵断面设计纵断面设计 本一级公路路段处于微丘地区 纵坡应均匀平缓 第一个直线段采用 2 的纵坡 第二 个直线路段采用 3 12 的纵坡 在平纵组合上做到了 平包纵 竖曲线的半径大于规范所 规定的最小半径值 竖曲线要素示意图如下图 3 1 所示 图 3 1 竖曲线要素示意图 图中字母所代表的含义为 L 竖曲线长度 m w 坡差 R 竖曲线半径 m E 竖曲线外距 m T 竖曲线切线长 m 准备工作准备工作 按比例标注 20m 桩 在地形图上读出地面标高 绘制地面线 绘制平曲线示意图等内容见 纵断面设计图 土质情况 0 50cm 为松土 50 100cm 为软土 100 300cm 为硬土 300cm 以上为软石 控制点 在桩 K0 380m 与桩 K0 440m 间有河流 拟建造一座 60 米跨径的简直梁桥 桥道高出河滩 11 3m 同时有原有公路从该两桩号间通过 可以建造匝道连接桥涵与原有公路 实现集散 功能 故不再设置交叉口 起点高程 110m 无越岭垭口 试坡及核对试坡及核对 按照 标准 最大纵坡为 6 最小纵坡 0 3 最小坡长 150m 最大坡长见表 1 4 1 表 1 4 1 不同纵坡最大坡长 纵坡坡度最大坡长 m 3 1200 4 1000 5 800 6 600 经核对均符合 设置竖曲线设置竖曲线 根据 标准 竖曲线各项指标要求见表 1 4 3 表表 1 4 31 4 3 竖曲线各项指标要求竖曲线各项指标要求 一般值 2000 凸形竖曲线半径 m 极限值 1400 一般值 1500 凹形竖曲线半径 m 极限值 1000 竖曲线最小长度 m 50 以下为竖曲线的相关计算 已知 变坡点桩号 K0 540 00 高程为 122 51m 5395 1 1 i 1277 3 2 i 拟定竖曲线半径 R 6000m 则 为凹形竖曲线0467 0 015395 0 031277 0 12 iiw 竖曲线长 mRwL20 2800467 0 6000 切线长 m L T10 140 2 20 280 2 竖曲线变坡点纵距 m R T E6357 1 60002 10 140 2 22 竖曲线起点桩号 K0 540 00 140 10 K0 399 90 竖曲线终点桩号 K0 540 00 140 10 K0 680 10 竖曲线起点高程 122 51 140 10 0 015395 124 67m 竖曲线终点高程 122 51 140 10 0 031277 126 89m 竖曲线内桩号的高程计算公式为 R x ixHH i iqi 2 2 1 其中 为曲线上任意点到曲线起点的水平距离 i x 该处各中桩号设计高程如下表 4 1 表 4 1 K0 540 处竖曲线设计高程 桩号地面高程Xi切线高程设计高程填挖高度 K0 400114 00 0 00 124 67 124 67 10 67 K0 420114 00 20 00 124 36 124 39 10 39 K0 440114 29 40 00 124 05 124 18 9 89 K0 460122 76 60 00 123 74 124 04 1 29 K0 480130 12 80 00 123 43 123 97 6 16 K0 500136 00 100 00 123 13 123 96 12 04 K0 520136 29 120 00 122 82 124 02 12 27 K0 540136 31 140 00 122 51 124 14 12 17 K0 560135 18 160 00 123 14 124 34 10 84 K0 580130 82 180 00 123 76 124 60 6 22 K0 600122 82 200 00 124 39 124 92 2 10 K0 620117 35 220 00 125 01 125 31 7 97 K0 640122 95 240 00 125 64 125 77 2 82 K0 660134 10 260 00 126 26 126 30 7 80 K0 680137 35 280 00 126 89 126 89 10 46 2 曲线桩号设计高程 根据上述计算结果 得出全线桩号设计高程汇总如下表 4 2 表 4 2 全线中桩号设计高程 桩号地面高程设计高程填挖高度桩号地面高程设计高程填挖高度 K0 000135 22 130 82 4 40 K0 600122 82 124 92 2 10 K0 020139 67 130 52 9 15 K0 620117 35 125 31 7 97 K0 040142 00 130 21 11 79 K0 640122 95 125 77 2 82 K0 060140 11 129 90 10 21 K0 660134 10 126 30 7 80 K0 080132 37 129 59 2 78 K0 680137 35 126 89 10 46 K0 100128 33 129 28 0 95 K0 700133 25 126 51 6 74 K0 120123 45 128 98 5 52 K0 720122 96 128 14 5 18 K0 140117 83 128 67 10 83 K0 740120 93 127 51 6 58 K0 160116 00 128 36 12 36 K0 760121 18 129 39 8 21 K0 180118 52 128 05 9 53 K0 780128 69 128 51 0 18 K0 200123 55 127 74 4 19 K0 800133 09 130 64 2 45 K0 220125 71 127 44 1 72 K0 820136 43 129 51 6 92 K0 240121 63 127 13 5 50 K0 840137 3