城市道路设计计算书

湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 1 1 1 1 设计的目的与实际意义设计的目的与实际意义 本设计的目的在于使学生能够正确运用已学过的道路勘测设计 路基工程 路 面工程 桥梁工程 公路工程概 预算等理论知识和专业知识 依据给定的条件和 设计要求综合地解决公路中的线形设计 路基设计 路面设计 小桥涵设计以及公 路工程概预算文件编制等问题 在指导教师的指导下 通过该设计 巩固所学的理 论知识 初步掌握公路设计的基本理论 方法和技能 提高和培养学生的计算 绘 图 使用现行公路工程各种有关的规范 标准查阅收集有关资料 理论联系实际及 解决实际问题的能力 1 1 2 2 设计内容与要求设计内容与要求 1 2 1 设计内容 1 道路技术等级的确定 根据设计公路要求的交通量及其使用任务和性质 确定 公路等级 2 路线方案的拟定 结合沿线地形 地质 水文 气象等自然条件与主要技术指 标的应用进行路线方案的论证 确定合理的设计方案 3 城市道路技术标准的确定 4 城市道路平面设计 5 城市道路纵断面设计 6 城市道路横断面设计 土石方数量计算与调配 7 城市道路路面设计 路面等级确定 结构组合设计 厚度计算 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 2 1 2 2 设计要求 1 施工图设计准确 线条清晰 图面整洁 装订成册 图幅尺寸 420 297 2 计算书整齐清晰 计算全面 准确 3 按时完成设计任务 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 3 第第 2 2 章章 设计基本资料设计基本资料 2 2 1 1 工程选址工程选址 荆州市飞达路城市道路的建设是为了加快城市周边小城镇的建设步伐 加速推 进城乡一体化 此条城市道路的建设将连接上吉岭库区范围内湖石村和铁丝坳两个 组团 可以完善此区域内城市道路网 以适应区域内交通量日益增长的需要 它的 立项建设对于促进区域内经济发展将起到巨大的推动作用 2 22 2 沿线自然资料沿线自然资料 设计路段工程所在区域内地形以山谷 中低山 丘陵为主 山谷海拔高度 90 100m 山岭海拔高度一般在 100 140m 地形坡度一般在 25o 60o 山谷地表植 被为耕地 山岭区被森林覆盖 间有低洼水塘和湿地 该公路自然区划属 5区 即东南湿热区 季节分明 春雨秋干 冬冷夏热 全 年平均气温 18 4 度 最热月平均气温 30 6 度 最冷月平均气温 6 3 度 年极端最 高气温 43 1 度 年最低气温 8 7 度 年平均降雨量 1113 1mm 年最大降雨量 1434 6mm 年平均气压 1010 1hpa 年平均日照 1577 小时 最冷月平均相对湿度 82 最热月平均相对湿度 74 平均最大冻深小于 10cm 全线地质条件良好 土壤为粉 质中液限粘土 2 3 设计依据设计依据 1 城市道路交通规划设计规范 GB50220 95 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 4 2 城市道路设计规范 CJJ37 90 3 公路路线设计规范 JTG D20 2006 4 公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40 2003 5 公路沥青路面设计规范 JTG D50 2006 6 公路路基设计规范 JTJ013 95 7 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 8 公路隧道设计规范 JTG D70 2004 9 城市桥梁设计荷载标准 CJJ77 98 2 42 4 主要设计技术标准主要设计技术标准 工程采用建设部颁发的 城市道路设计规范 CJJ37 90 城市主干路 II 级标 准进行设计 双向 2 车道 计算行车速度 40 公里 小时 车行道路面宽度 36m 设计 年限 20 年 路面荷截标准 BZZ 100 双轮组单轴 100KN 标准轴截 桥涵设计荷 载城 A 级 人群荷截 3 5kN m2 设计洪水频率百年一遇 2 52 5 主要设计内容主要设计内容 设计内容主要包括选线与总体设计 平纵横线形设计 市政管线设计 平面交 叉设计 路基路面结构设计 道路结构物设计和隧道桥涵设计 1 选线与总体设计 选线与总体设计是指根据在前期社会调查中获得的数据 拟定出一些较为科学 合理的路线选择方案 在社会公平性和经济效益性间进行权衡 综合各方面的因素 并依据特定的指标进行方案比选 最后确定推荐方案 2 平 纵 横线形设计 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 5 平纵横线形设计包括 a 确定城市道路的平面线形 b 横断面的形式 布置和各部分组成以及加宽和超高设计 c 纵断面线形设计 d 平纵组合线 形设计 在进行平纵横线形设计时 应当考虑到土石方的挖填方量 并进行土石方 挖填总量计算 定制出调运安排计划 3 市政管线设计 市政管线设计是指按照城市道路要求设计布置给水 雨水 污水 电力 综合 通信和照明等管线 4 平面交叉设计 平面交叉设计包括交叉口平面布置 交通工程设计和交叉口竖向设计 5 路基路面结构设计 路面结构设计按照 公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40 2002 公 路沥青路面设计规范 JTG D50 2006 的规定和标准进行设计 沥青混凝土路面 设计年限为 8 年 标准轴载采用 BZZ 100 以路表允许弯沉 值和层底拉应力控制路面整体强度 水泥混凝土路面 设计年限为 20 年 以 100kN 的单轴 双轮组荷载作为标准轴 载 并以荷载疲劳应力和温度疲劳应力进行验算 路基填方段土质边坡一般采用 1 1 5 挖方段边坡采用 1 1 并视填挖高度 相应的设置防护坡道或碎落台 6 道路结构物设计 在本条城市道路设计中 道路结构物设计主要包括挡土墙设计和边坡防护和边 沟 截水沟设计 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 6 2 62 6 提交成果提交成果 1 毕业设计说明书 2 英文文献翻译 3 工程图纸 包括 线路平面设计图 计算机绘制设计路段线路平面图 路基纵断面设计图 计算机绘制设计路段纵断面图 路基横剖面设计图 计算机绘制代表性横断面图 路面结构设计图 计算机绘制路面结构横断面图 2 72 7 计算机辅助设计 计算机辅助设计 CADCAD 工具 工具 鸿业市政道路 CAD 软件 城市道路规划是城市规划的重要组成 它受到所规划城市其规模 人口 城市 布局 城市环境以及城市土地使用等重要因素的制约和影响 而与此同时 城市道 路的建设也会反过来影响道路附近区域的功能和发展 城市道路选线和平面设计将直接关系到道路的建设费用 施工技术和难度 后 期的运营维护和服务水平 合理的路线选择将发挥出良好的经济效益和社会效益 所以说 选择路线方案是路线设计中最根本的问题 城市道路工程所在区域地形高低起伏较大 平坦开阔的区域小 狭长的山沟较 多 为典型的山区城市道路 山区城市道路一方面增加了城市道路设计的难度 另一方面也为城市道路创造 丰富多样的城市景观提供了有利空间 在进行山区城市道路设计时 应当坚持 安全 环保 以人为本 可持续发展 等适应时代潮流的设计理念 力求道路的 绿色与和 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 7 谐 第第 3 3 章章 选线和平面设计选线和平面设计 3 13 1 山区城市道路的特点山区城市道路的特点 随着经济和工程技术的迅速发展 城市建设正逐渐摆脱地理位置和地形地貌的 束缚 越来越多的城市将城市开发的触角伸入到周边的山地和丘陵区域 山区城市 道路道路走向多沿坡地或山体蜿蜒而上 因此是山地的自然地形条件决定了山地道 路的外在形式 山地的道路形态具有立体 自由 多向的特征 外观层次感较强 空间变化丰富多样 与一般的城市道路相比 山区城市道路兼具城市道路和山区公 路的特点 总结如下 1 地质人文情况复杂 山区植被茂盛 森林覆盖率高 地形复杂多变 地质情况也因地形的特殊而千差 万别 一般而言 山区更容易出现塌方 地质层断裂和溶洞等不良地质区域 加之 暴雨等气候条件的影响 山区容易发生洪涝灾害 甚至出现山体坍塌 滑坡 泥石 流等次生灾害 这些灾害将会给人民的生命财产构成巨大地威胁并可能造成重大损 失 因此 山区城市道路的立项 设计 施工 运营 维护都必须严格遵照相关的 规范要求 贯彻 安全 人文 可持续发展 的理念和原则 才能设计出放心路 安 全路 舒适路 2 线路选择情况复杂 线路总体设计直接决定了山区城市道路的工程造价和工程质量 在地形地质条件 复杂多变的山地城镇区域中选择一条合理的线路是一项十分具有挑战性的工作 一 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 8 方面必须考虑地形地质等自然因素 另一方面又要考虑线路作为城市道路所应具备 的的便捷性和高效性等经济因素 在设计山区城市道路时 应当灵活运用各种设计 方法 既注重与地形的结合 又不至于太受地形的束缚 可选择穿山隧道 盘山道 之字形线路等特殊道路线形 3 自然和生态环境复杂 山区城市风景秀丽 植被丰富 动植物资源呈现出多样性 比起平原区的城市 山区城市的自然环境和生态资源一般要好 但是山区城市环境稳定性较低 一旦遭 到地质灾害等破坏则影响范围较广 且不易恢复 山区城市道路按照其线路走向和 形态一般可分为傍山段 路堑段 高架道路和穿山隧道等 不同的道路形态对山地 生态系统的分割 扰乱和破坏程度也不尽相同 在进行设计时 应当根据具体情况 制定保护方案 在最大程度上保持原有的生态环境 为山区城市保留更多的自然生 态空间 山区城市道路途径或跨越河流水库时 应采取有效措施减少道路施工和后 期运营对水体的污染 如果水体为饮用水源 则必须高度重视并采取特别措施保护 4 交通组成和性质复杂 山区城市用地分散 城市形态一般为多中心组团或者带状结构 人口密集 城市 用地紧张 对于多中心组团式城市而言 连接组团的山区道路交叉口较少 车辆运 行速度较高 对线形有一定的要求 由于地形起伏较大 道路选线时为了减小纵坡 坡率 通常结合地形 沿山麓 谷地或河岸布置 或者延长道路长度来克服自然高 差 所以道路线形蜿蜒曲折 没有一定的几何形状 因而道路非线性系数较大 车 辆绕行距离远 同时 对中小城镇而言 城市交通组成复杂 机动车和非机动车混 合严重 在设计时必须加以考虑 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 9 5 市政管线布置复杂 山区城市道路由于地形高低起伏 自然高差大 道路弯曲无固定形态 道路路 幅较窄 这些因素给市政管线的布置带来了很大的难度 在山区布置市政管线 应 该合理利用高差 坚持一体化原则 注重管线布局的均衡性 同行业管线共用通道 协调竖向规划与排水专业规划 从综合角度评估专业管线路径 3 23 2 山区城市道路设计原则和方法山区城市道路设计原则和方法 山区城市道路选线应注意 1 充分利用地形条件 降低工程造价 路线敷设应跟随地形的变化 在确定路线平 纵线型时 应注意横向填挖的平衡 横坡较缓的地段 可采用半填半挖或填多于挖的路基 横坡较陡的地段 可采用全 挖或挖多于填的路基 必须注意到边坡的开挖高度 避免高边坡失稳 同时 还应 重视纵向土石方平衡 减少借方与废方 2 平 纵 横应综合设计 不能仅关心纵坡坡度 过分使纵坡平缓 降低道路的平面线形标准 而使路线过 于弯曲 也不能只考虑平面的直捷和纵面的平缓 导致高填深挖 工程量过大 或 者只注重经济效益 过分地迁就地形 使得在平 纵面的设计中过多地采用极限或 接近极限的指标 3 避免深挖高填 当线路通过高台地或垭口时 应结合地质和水文条件 在深挖方案和隧道方案之 间进行比选 综合考量施工 运营 景观 环保等因素 挑选出合适的方案 4 应以曲线形设计法为主 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 10 一般而言 在城市道路的规划工作中 道路线形设计理论与方法多采用 直线型 设计方法 先定出直线的方向和位置 确定交点 再敷设曲线 随着越来越多的城 市道路提高对线形的要求和规划控制的精准度 传统的直线型设计方法暴露出诸多 缺点和不足 已不适应现代山区城市道路的设计工作 具体表现在 难以充分 合理地利用圆曲线和缓和曲线 难以处理复杂多变的几何线形 难以满足地形地物的约束条件 所以 在山区城市道路设计中 应当逐步完善和推广曲线形设计方法 以曲线为 主 直线为辅 如拟合方法和综合方法等 3 43 4 平面线形设计与纸上定线平面线形设计与纸上定线 3 4 13 4 1 道路的圆曲线和平曲线设计道路的圆曲线和平曲线设计 道路平面线形的三要素为 1 直线 零曲率线 半径无穷大 2 圆曲线 恒曲率线 半径为常数 3 缓和曲线 回旋线 变曲率线 道路为了绕避地面障碍 利用地形 通过必要的关键控制点 致使在平面上出 现转折 在路线转折处 一般均用圆曲线连接 以使车辆平顺地由前一条直线转向 驶入后一条直线路段 所以要分析研究汽车在弯道上行驶的规律和特点 合理设置 圆曲线半径 以便采取有效的措施来确保车辆行驶的通畅 安全 经济 舒适 缓和曲线是道路平面线形三要素之一 它是设置在直线与圆曲线之间 当半径 小于表 2 2 规定的不设缓和曲线之半径时 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的变化曲线 城市道路设计规范 规定当设计时速大于或 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 11 等于 40km h 时应按照要求设置缓和曲线 一般城市道路倾向不设超高或者缓和曲线 以避免道路两边的建筑物标高不协 调 但山区城市道路由于其地形的特殊性和复杂性 不得不大量设置超高加宽段和 缓和曲线 设计时速为 40km h 根据 城市道路设计规范 CJJ37 90 确定了本道 路平曲线的设计参数 见表 2 2 表 2 2 平曲线设计参数 单位 米 设超高最 小半径 设超高 推荐半径 不设超高 最小半径 不设缓和曲线 最小半径 圆曲线 最大半径 7015030050010000 缓和曲线 最小长度 平曲线 最小长度 圆曲线 最小长度 同向曲线间 直线最小长度 反向曲线间 直线最小长度 设计时速 40km h 357035240120 3 4 23 4 2 纸上定线步骤与方法纸上定线步骤与方法 定线的任务是在选线布局阶段选定的 路线带 的范围内 按已定的技术标准 结合细部地形 地质等自然条件 综合考虑平 纵 横三面的合理安排 定出道路 中线的确切位置 纸上定线是在大比例尺 一般用 1 1000 1 2000 地形图上确定道路中线的 具体位置 再将纸上路线通过实地放线敷设到地面上 供详细测量和施工之用 纸上定线根据操作方法的不同可分为直线形定线法和曲线形定线法 直线型定线法是根据选线布局阶段所定的路线方案和该路等级相应的集合标准 试穿出一系列与地形相适应的直线作为控制路线走向和位置的基本单元 然后在相 邻直线转折处用适当平曲线连接的定线方法 直线型定线法主要适合在平原微丘地 区定线 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 12 曲线形定线法是先根据地形 地物等条件设置合适的圆曲线 然后在相邻圆曲 线间用适当的缓和曲线或直线连接的定线方法 曲线形定线法一般适用于重丘和山 地地区 结合所在区域的地形特点 确定在山谷地带采用直线形定线法 在山岭区域采 用曲线形定线法 直线型定线法步骤 1 在绘有格网的地形图上订出各交点的坐标 2 在定出直线和交点后确定圆曲线半径 R 和缓和曲线长度 Ls 曲线设置应根 据技术标准和地形条件 通过试算或反算的确定 曲线形定线法步骤 1 参照导线线或控制点 徒手勾绘线形顺适 平缓并与地形相适应的概略线 位 2 用直线或不同半径的圆曲线弯尺拟合徒手线位 形成一条由圆弧和直线组 成的具有错位 设缓和曲线后圆曲线的内移值 的间断线形 3 通过近似计算法或解析计算法确定回旋线参数 A 及长度 Ls 纸上定线是一个反复试线修改的过程 试线中是修改纵坡还是改移中线位置或两 者都改 应对平 纵 横三方面充分研究后确定 知道无论修改哪一方面都不能显 著节省工程或增进美观时 才可以认为纸上定线结束 3 4 33 4 3 坐标计算坐标计算 3 4 3 13 4 3 1 直线形定线法坐标计算直线形定线法坐标计算 在平面曲线设计中 主要运用单交点基本型曲线 示意图和坐标计算步骤如下 1 路线转角 交点间距设起点坐标为 第 个交点坐标为 000 YJXJJD i 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 13 则 1 2 3 in 坐标增量 1 1 ii ii YJYJDY XJXJDX 交点间距 象限 22 DYDXS 角 DX DY arctg 计算方位角 A 图 2 2 平曲线坐标计算示意图 3600 0 1800 0 1800 0 0 0 ADYDX ADYDX ADYDX ADYDX 时 时 时 时 转角 1 iii AA 时路线左偏 为 时路线右偏 为 ii 2 直线上中桩坐标计算 设交点坐标为 JD XJ YJ 交点相邻直线的方位角分别为 A1 和 A2 则 ZH 或 ZY 点坐标 式 2 1 180sin 180cos 1 1 ATYJY ATXJX ZH ZH HZ 或 YZ 点坐标 式 2 2 2 2 sin cos ATYJY ATXJX HZ HZ 设直线上加桩里程为 L ZH HZ 表示曲线起终点 则前直线上任意点坐标 LZH 180sin 180cos 1 1 ALZHTYJY ALZHTXJX 后直线上任意点坐标 L HZ 2 2 sin cos AZHLTYJY AZHLTXJX 3 曲线内中桩坐标计算 i 不设缓和曲线的单曲线 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 14 曲线起终点坐标按式 2 1 2 2 计算 设其坐标分别为 ZY XZY 则圆曲线上坐标为 YZYZZY YXYZY R l A R l RYY R l A R l RXX ZY ZY 90 sin 90 sin2 90 cos 90 sin2 1 1 式中 圆曲线内任意点至 ZY 点的曲线长 l R 圆曲线半径 转角符号 右偏为 左偏为 ii 设缓和曲线的平曲线 曲线上任意点的切线横距 6 6 13 44 9 2 2 5 599040345640 S S S LR l LR l LR l lx 式中 缓和曲线上任意点至 ZH 或 HZ 点的曲线长 l 缓和曲线长 s L 第一缓和曲线 ZH HY 任意点坐标 SS ZH SS ZH RL l A RL l xYY RL l A RL l xXX 2 1 2 2 1 2 30 sin 30 cos 30 cos 30 cos 圆曲线内任意点坐标 由 HY YH 时 90 sin 90 sin 2 90 cos 90 sin 2 1 1 R Ll A R l RYY R Ll A R l RXX S HY S HY 由 YH HY 时 R Ll A R l RYY R Ll A R l RXX S YH S YH 90 180sin 90 sin 2 90 180cos 90 sin 2 2 2 第二缓和曲线 HZ YH 内任意点坐标 30 180sin 30 cos 30 180cos 30 cos 2 2 2 2 2 2 sS HZ Ss HZ RL l A RL l xYY RL l A RL l xXX 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 15 式中 第二缓和曲线内任意点至 HZ 点的曲线长l 3 4 3 2 曲线形定线法坐标计算 1 直线与圆曲线的连接 如图 2 3 ZH HZ 点到圆 心的方位角为 图2 3 各 线性元衔接点坐标计算示意图 各衔接点坐标计算式为 cos 180 sin 180 HZMHZMHM HZMHZMHM XXL YYL cos 180 sin 180 ZHMZHMZM ZHMZHMZM XXL YYL cos sin HYMMHY HYMMHY XXR YYR MYH MYH cos sin YHM YHM XXR YYR 其中 22 11 ZHM LqRp 22 22 HZM LqRp 22 90 MYH 11 90 MHY 2 两反向曲线的连接 图 2 4 两反向曲线的连接 由图 2 4 的几何关系得 22 1212212112 mmmm DM MRRxxyyRR 11ZM 22 180 HM 2 2 2 arctan q pR 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 16 43 24ADR 12 12 R R R RR 12 22 22 12 ss AA LL RR 12 1212 qq tg RRpp 90 QM m2m1 m2m1 arctan M yy xx 圆心 M1到公切点 D2的方位角 12 M DQ 11 1 arctan Rp q D2点的坐标 2112 cos DMDM D XXL 2112 sin DMDM D YYL 22222 cos DMDM D XXL 22222 sin DMDM D YYL 其中 22 111 D LqRp 22 2 180 M DQ 22 2222 D LqRp 22 2 2 arctan Rp q D1 D3坐标的计算公式同直线与圆曲线连接的计算公式 3 53 5 平面设计成果平面设计成果 表 2 3 平曲线要素表 交点坐标转角值曲线要素值 m 交 点 号 交点 桩号XY左转角右转角 半 径 缓和 曲线 切线 长度 曲线 长度 外距校正值 123456789101112 AK0 000 JD1K0 261 0721 45 16 400100105 311121 87131 33231 479 JD2K0 520 08 629 25 1 200 122 4 74 93 228173 79318 42112 664 BK1 375 59 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 17 第第 4 4 章章 纵断面设计纵断面设计 通过道路中线的竖向剖面称为纵断面 在设计城市道路时 一般以车行道中心 线的立面线形作为基本纵断面 当道路上设有几个不在同一平面上的车道时 则应 分别定出各个车道中线的纵断面 4 14 1 山区城市道路纵断面设计原则山区城市道路纵断面设计原则 1 应参照城市规划控制标高并考虑临街建筑的车辆出入 2 为确保行车舒适与安全 线形设计应平顺 圆滑 视觉连续 纵坡宜设计 得较为缓顺 起伏不宜过于频繁 3 应综合考虑自然条件 城市土地的用地性质 道路和区域的土石方平衡 汽车运营效益等因素 合理确定路面的设计标高 4 机非混合车行道的纵坡度宜按非机动车爬坡能力设计 5 山城道路应该控制平均纵坡度 6 纵断面设计应对沿线地形 地下管线 地质 水文 气候和排水要求综合 考虑 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 18 4 2 纵断面设计具体要求纵断面设计具体要求 1 设计车速按道路等级采用 在转坡脚处应设置较大的凸形或凹形竖曲线相 连接 并保证行车视距的要求 2 最小纵坡应满足排水要求 一般不小于 0 3 0 5 否则 应另行设计锯 齿形街沟 3 桥上纵坡和桥头引道坡度不宜大于 3 如果采用较大的坡度 坡长适合 做得短一些 不应把陡坡的尽头设在靠近小半径的平曲线处 否则容易发生交通事 故 4 道路纵断面的设计标高应保证管线的最小覆土深度 管顶最小覆土深度一 般不小于 0 7m 依据 城市道路设计规范 CJJ 37 90 在设计时速为 40km h 时 各种车道纵 断面纵坡坡度控制指标见表 3 1 表 3 1 纵断面纵坡坡度控制指标 类型 最大纵坡限制值 最大纵坡推荐值 机动车道8 6 非机动车道3 5 2 5 主干道交叉口 2 车辆长时间下坡 特别是下陡坡时 容易而引起刹车片的发热磨损甚至失灵 在长直下坡的终点处 车辆运行速度较快 也极易发生交通事故 所以当道路的设 计纵坡超过 5 时 应当限制其纵坡坡长 但与此同时 道路纵断面的变坡点的设置 不应过于频繁 使得道路跌宕起伏 驾驶员判断道路线形困难 从而影响行车安全 所以在道路设计中也应当控制纵坡坡段的最小长度 表 3 2 纵断面纵坡坡长控制指标 设计时速40km h 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 19 坡段最小长度 m 110 纵坡度 6 578 坡段限制坡长 m 300250 200 在纵断面设计线的变坡点处 为了保证行车安全 缓和纵坡折现而设的曲线称 为竖曲线 确定竖曲线半径的标准是满足行驶时的车内乘客的舒适感 缓冲要求 和驾驶员的安全性 视距要求 各级道路纵坡变更处应设置竖曲线 竖曲线采用 圆曲线 竖曲线半径及最小长度见表 3 3 表 3 3 竖曲线设计极限指标 设计时速 km h 40 极限最小半径 m 400 凸形竖曲线 一般最小半径 m 600 极限最小半径 m 450 凹形竖曲线 一般最小半径 m 700 竖曲线最小长度 m 35 4 3 视觉分析及平 纵线形组合设计视觉分析及平 纵线形组合设计 道路平 纵线形组合效果是驾驶员的主要视觉实体 将直接影响道路的适用性 道路建成后 道路线形将长期限制汽车的运行 制约城市用地的规划和发展 线形设计的好坏 对汽车行驶的安全 舒适 经济以及道路的通行能力起着决定性 作用 在进行线形设计时 必须对道路应具有的性能与作用进行充分慎重地研究分 析 不留后患 城市道路的平纵线性组合设计的原则是 1 平曲线和竖曲线宜相互重合 平曲线应比竖曲线稍长 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 20 竖曲线的起终点宜分别设置在平曲线前后缓和曲线段内 也就是 平包竖 平包竖 的立体线性能够起到良好的视觉诱导作用 获得平顺流畅的效果 2 平曲线和竖曲线的大小应保持均衡 一般认为 竖曲线半径宜为平曲线半径的 10 20 倍 3 注意道路的合成坡度 在山岭地区 当纵坡度陡而又插入小半径的平曲线时 就容易造成合成坡 度大 这对行驶安全不利 在平坦地区 当纵坡接近水平时 在平曲线起讫点 附近的合成坡度非常小 排水成了问题 因此 选择能够获得适当的合成坡度 之平曲线和竖曲线的组合是十分必要的 4 避免不良的平 竖曲线组合 暗弯与凸形竖曲线 明弯与凹形竖曲线的组合是悦目 合理的 对暗与凹 明与凸的组合 当坡差较大时会留下故意爬坡 绕弯的感觉 此种组合在山区 难以避免 但坡差不宜太大 应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线 前者失 去引导视线的作用 驾驶员须接近坡顶才发现平曲线 导致不必要的的减速或 交通事故 后者会出现汽车高速行驶时急转弯 不利于行车安全 平 竖曲线线形组合如图 3 1 所示 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 21 回回 回回回 回回回 回回回 回回 图 3 1 平面线与竖曲线的组合 4 4 纵断面设计步骤与方法纵断面设计步骤与方法 1 绘出原有地面线 2 标出沿线各控制点标高 在进行纵坡设计时 应先将全线各控制点的标高在图 上标出 主要的控制点有相交道路路口标高 桥梁标高 隧道路面标高等 3 拉坡 对于设计道路的纵断面拉坡有两种方法可以考虑 一种是通过调整道路 中线纵坡 满足道路排水要求 避免设置锯齿形街沟 另一是参照沿街建筑物 出入口的地坪标高 尽量不改动各控制点标高 由于飞达路 标段为新建道路 道路两侧建筑物不多 所以采用前一种拉坡方案 在定线设计时 一般采用 多包少割 做到缓坡宜长 陡坡宜短 4 5 竖曲线计算竖曲线计算 竖曲线可分为圆形曲线 二次抛物线 三 次抛物线 通常在设计中采用圆形曲线 圆形竖曲线各要素见图 3 2 并按下列式 子进行计算 组合不当 组合得当 平曲线 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 22 32 ii 22 22 LR T 2 2 x y R 图 3 2 竖曲线要示意图 222 288 TLRw E RR 竖曲线上各点标高的计算如下 在凸形竖曲线内 设计标高 未设竖曲线的设计标高 y 在凹形竖曲线内 设计标高 未设竖曲线的设计标高 y 4 6 纵断面设计成果纵断面设计成果 见图纸 4 7 纵断面设计图纵断面设计图 道路纵断面设计图 一般包括以下内容 道路中线的地面线 纵坡设计线 施工 高度 沿线桥涵位置 结构类型和孔径 沿线交叉口位置和标高 沿线水准点位置 桩号和标高等 我国城市道路交通与其他国家相比 最大的特点就是机非混行现象严重 对此 在规划设计中 特别是在道路横断面构造中 应加以充分考虑 横断面的形式 布置 各组成部分尺寸及比例 应按照道路类别 级别 计算 行车速度 设计年限等因素统一考虑 以保障车辆和行人的安全通畅 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 23 第第 5 5 章章 横断面设计横断面设计 5 15 1 横断面布置横断面布置 5 1 15 1 1 道路横断面设计规范道路横断面设计规范 道路横断面设计 研究路基横断面结构组成及尺寸的过程 道路横断面的组成 和部分的尺寸要根据设计交通量 交通组成 设计车速 地形条件等因素确定 在 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 24 保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下 尽量做到用地省 投资少 使道 路发挥其最大的经济效益与社会效益 城市道路横断面由车行道 人行道 绿带和 道路上附属设施用地等部分所组成 道路横断面设计图3 1 道路的路基宽度是按照一定的规范进行设计施工的 各个公路路基宽度规范 车道宽度规范 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 25 城市道路中机动车车道条数 条 表 4 2 1 城市规模与人口 万人 快速路 主干路 次干路 支 路 200 6 8 6 8 4 6 3 4 大 城 市 200 4 6 4 6 4 6 2 中等城市 4 2 4 2 机动车道数常根据城市规模与道路等级确定 5 1 25 1 2飞达路道路横断面设计飞达路道路横断面设计 飞达路是荆州市的主干路 年平均交通量大 为了减少各主干道的横向交通 阻力 也为满足日益增加的的交通需求以及远景年的交通需求 可以设置为双向 六车道 在道路两侧设置机动车与非机动车道隔离设施 缓解并逐渐解决机动车 非机动车混行的现象 提高整条道路的利用率和交通通行通行能力 根据规定知飞达路的道路红线是40米 5 1 2 15 1 2 1车道的设置车道的设置 飞达路上的机动车以公交车 私家车 机动三轮车为主 主干路的设计车速 为30KM H 采用双向六车道的机动车道 车道宽度宜取3 5米 非机动车以自行 车为主 根据国内城市建设的实践经验 一条非机动车道的宽度至少4 5米 若 自行车的比例高 高峰小时自行车交通量大 宽度可达6 7米 这也有利于远景 交通方式产生变化后改造和拓宽道路 或改作路边停车用 由于光华路的自行车 数量不是很大 预测未来年的自行车交通量不会有大幅增加 所以可以采用单幅 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 26 路的形式 车道宽度设置为3 5米 非机动车靠右侧行驶 在路面上划出白色虚 线 作为车辆分道线 基本实行各行其道 5 1 2 45 1 2 4 路侧带和人行道的设置路侧带和人行道的设置 人行道是为市民提供步行交通的道路 以步行人流的流量为基本依据 人行 道应有良好的铺装 道面平整 排水流畅 并且要保证步行交通安全和连续不断 不被其它活动任意占用 人行道上应铺设盲条 并应符合无障碍交通的要求 以 适应老 幼 残 弱者们步行活动的特殊需要 人行道应与沿街建筑和绿地结合 在一起规划设计 有时与步行广场 建筑小品结合在一起建造 以丰富城市的景 观 要改变以纯工程技术的手法建造人行道 在飞达路上由于居民区较多 且居民区附近有许多商店和公交站点 这样居 民不行出行两不容忽视 为了满足现有居民步行出行交通量 人行道的设位置不 宜过小 在荆州这样的城市适宜取5米 像飞达路这样的主干路由于道路两侧有 许多的商店和商业区适于用绿带将人行道分为两部份 靠车行道一侧的人行道供 过路者快走 靠建筑一侧的人行道供购物者慢行 5 1 2 55 1 2 5 道路绿化带的设置道路绿化带的设置 道路绿化可以增加城市景观 使人心情舒畅 浓密的树冠可以遮荫挡风防日晒 绿化带可以分隔道路横断面上各组成部分 或用以限制横向交通任意穿越 以保 障停车安全和快速 道路绿化带宽度宜为道路红线宽度的15 30 为了保障行 车安全适于在道路中间设置绿化隔离带 既保证各行其道又可以缓解驾驶疲劳 减少交通事故的发生 提高道路的使用效率 5 1 2 65 1 2 6 分车带与路肩分车带与路肩 中间分隔带上的绿化 一般以种植花草或低矮灌木为主 既开阔视野又挡眩 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 27 目的车头灯光 也便于竖立照明灯杆 中间分隔绿带的宽度 在用地允许时 一 般宜大于4米 到交叉口附近 可辟出一条车道供左转车排队和过街行人等候绿 灯 机动车道与非机动车道间的分隔带 若用地紧 宽度小于2米 不宜种树乔 木 但可铺草皮或铺筑硬地 供临时停放自行车 若宽度小于1米 不宜种植 向外生长的枝条要侵占道路净宽 降低道路通行能力 且绿化常年在烟尘的侵蚀 和车辆对根系的震动下 也很难成活 在机动车辆和非机动车辆都很多的干路上 设置较宽的分隔绿化 到交叉口附近可将绿带辟出一条机动车道供右转车排队 等候非机动车的空档右转 也可供行人在此等候过街 在城市郊区的道路上采用边沟排水时 在车行道路面外侧至路基边缘所保留 的带状用地 称路肩 它可供临时停车 通行非机动车和行人 并对路面作横向 支承 埋设交通护栏和交通号志 路肩分为硬路肩 包括路缘带 和保护性路肩 左侧路肩用于双幅路或四幅路中间具有排水沟的断面 最终效果图如下图所示 5 2 15 2 1 断面形式的选择断面形式的选择 我国道路规范中按照分隔带的设置与否以及设置方式 把道路的横断面形式分 为四种 单幅路 双幅路 三幅路和四幅路 一般而言 一条道路应该采用相同形式的横断面 当道路横断面形式或是横断 面组成部分的宽度发生变化时 应设过渡段 并以交叉口或结构物为起止点 由于飞达路 标段为山区城市 级主干路 交通量不大 且地形起伏大 城镇 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 28 用地紧张 不宜使横断面的路幅过大 所以 飞达路 标段采用单幅路 一块板 的横断面形式 5 2 25 2 2 横断面组成设计横断面组成设计 根据城市道路设计规范 主干路的机动车车道宽度一般取 3 5m 考虑到路口形 式 速度降低和路口渠化的需要 路口处的车道宽度要低于路段的宽度 值得注意的是 通过研究和试点实验 城市道路机动车车道设计宽度倾向于进一 步减小 现行国标规定城市道路单条普通车道设计宽度为 3 50 米 设计车速 40km h 或 3 75 米 设计车速 40km h 而各城市中心区机动车交通以车宽 1 8 米的小型车为主 单车道 3 5 米 3 75 米的宽度相对较宽 在相对 宽松 的条件下 车辆超速行驶或是 2 条车道并行 3 辆小车的情况时有发生 存在交通隐患 武汉 南京 杭州等城市近年来采用压缩城市道路车道宽度的措施 将路段宽度压缩至 3 2 3 5 米 交叉口进口道宽度压缩至 2 6 3 5 米 通过对机动车车道宽度的适当压 缩 可增加车道数量 大幅提升通行能力 同时改善车辆通行秩序和行驶安全 在确定南湖路车道布置时和车道宽度时 考虑到山区城市道路的交通程度和交 通组成 选择机动车车道宽度为 3 5m 非机动车车道宽度为 2 5m 行车道机非混合 布置 这样设置 也是基于机动车可灵活借用非机动车道临时停车和后期将非机动 车道改造成机动车道的需要 5 2 35 2 3 道路横坡和路拱设计道路横坡和路拱设计 为了利于路面横向排水 将路面做成中央高两边低的拱形 称为路拱 路拱对 排水有利 但对行车不利 路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不稳定性 当 车辆在有水或潮湿的情况下制动容易出现侧向滑移 因此 横坡坡度应当综合考虑 利于排水和安全行车两方面的要求 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 29 由于飞达路行车道的宽度不大 因 而选择 1 5 的横坡坡度 人行道采用直 线路拱 车道路拱采用修正三次抛物线 路拱 三次抛物线路拱的计算式为 路拱曲线大样图如图 4 2 所示 图 4 2 半个路拱曲线大样图 5 35 3 超高加宽设计超高加宽设计 5 3 15 3 1 道路超高设计道路超高设计 设置超高是为了平衡车辆在曲线路段上形式所产生的离心力 将路面做成外侧 高内侧低的单向横坡 在城市道路中 为了使道路两侧建筑物标高协调 一般避免 设置超高 但在山区城市道路的线性一般顺应地形 蜿蜒曲折 圆曲线半径较小 不得不设置一些超高 飞达路横断面为单幅路形式 没有中间带 路面超高过渡采用由双向倾斜逐渐 过渡到具有超高横坡的单向倾斜的形式 超高横坡取 1 5 超高旋转过渡方式为绕 道路中线旋转 为了行车的舒适 路容的美观和排水的顺畅 必须设置一定长度的超高缓和段 超高的过渡是在超高缓和段全长范围内进行的 道路超高缓和段长度按下式计算 式中 超高缓和段长度 m c L 旋转轴至路缘带外侧边缘的宽度 m 超高坡度与路拱坡度的代数差 i 3 3 4hh yxx BB 2hiB i c L p 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 30 超高渐变率 设计时速为 40km h 时 超高渐变率为 1 100 p 由此计算出道路超高缓和段长度为 18m 当两相邻曲线是反向曲线时 宜将一个曲线的全超高过渡到另一个曲线的反方 向的全超高 没有固定旋转轴 中间是面到面的过渡 横断面始终是单坡断面 这 样设置将使两反向圆曲线间的过渡段只出现一次零坡断面 对排水和路容都有改善 5 3 25 3 2 道路加宽设计道路加宽设计 道路加宽是为满足在平曲线 上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧 的需要 平曲线内侧应相应增加 路面 路基宽度 在这里 加宽过渡方式选择 回旋线过渡方式 根据城市道路设计规范 对飞达 路各曲线段进行加宽设计 设计 成果如下 图 4 3 小型汽车最小转弯轨迹 表 4 1 车道加宽值 交点圆曲线半径加宽宽度 JD180m0 7m JD2120m0 6m JD3220m0 4m JD4100m0 7m JD5220m0 4m JD6120m0 6m JD7140m0 6m 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 31 5 45 4 市政管网布置市政管网布置 地下市政管线主要有污水管 自来水管 其他市政管线 如弱电管 电缆管等 根据以往市政管线埋设实例并结合工程实际 污水管和雨水管合并设置 管顶 埋深 4m 直径 1200mm 埋设在离路缘石 1 5m 处的非机动车道下方 自来水管管 顶埋深 2 5m 直径 600mm 埋设在人行道下方 市政管网尽量布置在人行道下方 以减少检修维护时对道路交通的影响 市政管网横断面布置见图 4 4 5 55 5 路基设计和土石方计算路基设计和土石方计算 路堤边坡取 1 1 5 路堑边坡取 1 1 部分地质条件较好的区域和有边坡坡面防 护的路段 路堤边坡取 1 1 3 路堑边坡取 1 0 75 路基土石方作为道路工程中的重要工程量 其计算和调运是道路设计的一项重 要内容 除了控制土石方数量外 还应合理解决各路段土石方平衡和利用 尽量使 土石方能在经济调运条件下移挖作填 避免额外的路外借土和弃土 减轻对环境的 破坏 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 32 第第 6 6 章章 交叉口设计交叉口设计 6 1 交叉口平面规划交叉口平面规划 当道路在同一高度相交并有一共同构筑面时称为平面交叉 又称平面交叉口 在交叉口采用合理的道路工程措施和交通工程措施能使交通流能够快速 顺畅地通 过交叉口 减少行车延误 提高整条道路的服务水平 进而提高道路网的服务水平 平面交叉是相交道路上的车辆发生汇集和转向的区域 容易产生交通混乱 拥堵和 事故 所以应当高度重视交叉路口的规划 设计 施工和交通组织管理 6 1 1 平面交叉口的形式 平面交叉口的形式 决定于道路网的规划用地 周围建筑的情况 交通量 交 通组成 交通组织方式 交叉口相交道路的条数和相交角度 常见的交叉口形式有 十字形 X 形 T 形 Y 形 错位交叉和复合交叉 五条或五条以上道路的交叉口 环形交叉等几种 一般而言 平交路口应尽量规划十字路口而避免 X 形交叉 这是因为 X 形交叉 范围狭长 对交通也有不利的影响 但由于飞达路 湖石路交叉口位于山体下方 若将路口设计改造成十字交叉 将会导致较大的挖方量 视野也没有 X 形交叉口好 而且交叉路口的左转弯车辆比例较小 X 形交叉对交通的影响有限 所以 此交叉 的采用 X 形交叉的形式 相交角度为 60 度 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 33 6 1 2 进出口道设计 在确定交叉口的车道数和车道宽度时 必须考虑到我国城市目前自行车交通量 较大的客观要求 尽可能组织机动车和非机动车分流行驶 以保证交通安全和畅通 由于飞达路是双向两车道道路 为了提高交叉口的通行能力 考虑将车行道拓 宽 此交叉路口均采用进口道右侧拓宽的方式 将进口车道的数量由一个车道增加 到两个车道 交叉口处单条车道宽度适当减少 在这里设置为 3 25m 由于左转车 较少而右转车多 内侧车道为左转与直行车辆合用车道 外侧车道为右转车道 交叉口进口车道划分如下 飞达路 东西向 由内向外依次为 3 25m 直行左转合用车道 3 25m 右转 车道 1 5m 非机动车道 进口车道总宽度为 8m 道路整体行车道路幅将由 12m 过渡增加到 14m 湖石路 南北向 由内向外依次为 3 25m 直行左转合用车道 3 25m 右转 车道 0 5m 路缘带 进口车道总宽度为 7m 道路整体行车道路幅将由 8m 过 渡增加到 11m 出口车道处的路幅与原有路幅相同 保持一个行车道不变 为了更好地引导左转弯车辆通过 X 形交叉口 使车辆运行轨迹更加顺适流畅 在路面上绘制了左转弯引导线 6 1 2 行人和非机动车交通设计 行人过街横道应设在车辆驾驶员容易看清楚的位置 尽可能靠近交叉口 与行 人的自然流向一致 人行横道设为 3 0m 宽 为了保障非机动车驾驶者的安全 左转非机动车采用两次过街的方式处理 这 湖南文理学院芙蓉学院 2015 届本科生毕业设计 34 样处理也能避免影响到其他各类交通流的通行 交叉路口进口道为多车道 所以根据交通流向 每条车道都标明了明确的箭头 标线 因该交叉口有交通信号管制 所以在交叉口的每个进口道处都设置了停车线 停车线垂直于道路中心线 并在人行道后 2m 处设置 在拓宽段内依据停车排队长 度设置了禁止变换车道线 6 2 交叉口竖向设计交叉口竖向设计 6 2 1 交叉口竖向设计原则 交叉口竖向设计的目的是调整交叉口范围内的车行道 人行道 建筑物及其邻 近地面有关各点的设计标高 统一解决相交道路之间以及交叉口和周围建筑物之间 在立面位置上行车 排水和建筑三方面的要求 使交叉口能获得一个平顺的共同构 筑面 以保证交通安全 方便 排水通畅 建筑造型美观 交叉口竖向设计的主要原则 1 主要道路和次要道路相交 一般次要道路的纵 横坡迁就主要路纵 横坡 的变化 2 等级相同的两条道路交叉 如交通量差别不大 但有不同的纵坡时 一般 维持两条道路的设计纵坡不变 而缓和地改变它们的横坡 使两条道