道路勘测设计

道路勘测设计课程设计说明书THEINSTRUCTIONBOOKLETOFTHEPATHSURVEYCURRICULUMDESIGN作者姓名李利兵专业班级道桥1003班学号311007020813指导教师魏海霞设计时间201314河南理工大学HENANPOLYTECHNICUNIVERSITY目录1设计概述111目的和要求112设计依据113公路设计概况114平面设计标准的确定115路线起讫点216沿线自然地理概况22道路参数321道路等级的确定322公路技术标准的确定423控制要素424平面设计技术指标4241圆曲线最小半径4242圆曲线最大半径5243圆曲线半径的选用5244平曲线最小长度5245缓和曲线技术要求5246平曲线要素的确定7247初步设计的平曲线加桩9248曲线主点桩号计算925路线方案的拟定与比较9251两方案概述10252两方案特点比较10253两方案比选结果1026道路平面设计10261平面选线的原则1127道路纵断面设计1128道路横断面设计12281行车视距1229土石方量计算及调配13291土石方数量计算133设计图纸及计算说明部分1431计算说明部分（附表）1432图纸部分（附图）14致谢15参考文献161设计概述11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。通过本次课程设计，要求熟悉公路设计规范，理解、掌握道路勘测设计的基本概念，综合运用本课程和其他有关课程的基本知识和基本操作技能，使所学知识进一步巩固、深化和发展；学习道路路线设计的一般方法和步骤。通过设计，培养学生初步具备正确的设计思想和动手的能力，使学生具有初步的工程设计概念；培养学生具备道路路线设计的基本技能。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；综合确定路线的最终方案。12设计依据根据河南理工大学土木工程专业道路工程方向道路勘测设计指导书。13公路设计概况公路等级三级公路交通量平均昼夜交通量为20006000辆设计年限10年设计车速40KM/小时14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40公里/小时，路基双幅两车道，宽85米。2、设计执行的部颁标准、规范有公路工程技术标准JTGB012003公路路线设计规范JTGD202006公路路基设计规范JTGD30200415路线起讫点比例尺12000；公路等级三级；起点桩号K0000，坐标终点桩号K0732822坐标终点高程379992米16沿线自然地理概况山岭地区山高谷深、坡陡流急地面自然坡度大、地形复杂，日温差和年温差较大、暴雨多、河流水位变化幅度大等特点。山岭地区路线弯多坡陡、标准低、工程量大，由于受山岭区地形、水文、地质、气候等因素的影响，道路平、纵、横都受限制。2道路参数21道路等级的确定根据所给资料，参照公路工程技术标准JTGB012003（以下简称标准）、公路路线设计规范JTGD202006（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40KM/小时，路基单幅双车道，宽85米。设计使用年限10年。22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。查公路工程技术标准得小客车和中型载重汽车折算系数如下表21交通量资料车型分类数量辆/日小客车2500中客车500大客车500轻型货车400中货车500大货车400拖挂车500表22汽车折算系数汽车代表车型车辆折算系数小客车10中型车15大型车20托挂车30交通增长率6道路必经点无要求23控制要素（1）道勘三级（2）设计车服务车速40KM/MIN。24平面设计技术指标241圆曲线最小半径极限最小半径1一般最小半径平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此规范规定了一般最小半3径。不设超高最小半径当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。圆曲线半径要求如表241所示表241圆曲线半径要求技术指标三级公路一般最小半径M65极限最小半径M30路拱02350不设超高最小半径M路拱450242圆曲线最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于9999米。243圆曲线半径的选用在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为200米，极限最小半径及一般最小半径均未采用。244平曲线最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9S的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6S的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3S内的行驶距离。245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符合视觉要求因此，规范规定平原微丘区三级公路缓和曲线最小长度为40M。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。表245交点半径M缓和曲线长MJD11504040JD21504040平面设计计算有关内容及计算公式1、交点间距、坐标方位角及转角值的计算设起点坐标为，第个交点坐标为，则,0YXJDINIYXJDI,32,1,122IIYL坐标增量交点间距象限角ARCTG0,180,XXYFW计算方位角当时当时当136IIIFA时当时转角“I当为时路线右偏,当为时路线左偏246平曲线要素的确定1圆曲线要素及其计算根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得127HIVR式中V行车速度（KM/H）横向力系数；超高横坡度。HI2主点桩号的计算直线上中桩坐标计算设交点坐标为，交点相邻两直线方位角分别为，,YXJD21FW和则1COS80INZHZHTFW点坐标点坐标设直线上加桩里程为，为曲线起点、终点里程，则前直线上任L意点坐标为1COS80INXTZHLFWY后直线上任意点的坐标为2COSINFTLZW单曲线内中桩坐标计算曲线上任意一点的切线横距为5240SLXRL式中缓和曲线上任意点到点的曲线长；LHZ或缓和曲线长度。SL第一缓和曲线（）上任意点坐标YZH21221230COS30COSSINSSSZHSSXLXFWRLLRLLYFL式中转角符号，右偏时为“”，左偏时为“”。圆曲线内任意点坐标（）Y1190902SINCOSIISHYSLLLXRFWRLLF式中圆曲线上任意点至点的曲线长；LHY转角符号，右偏时为“”，左偏时为“”。第二缓和曲线（）内任意点坐标YHZ22222230COS1830COSSIN0SHZSHZSSXLXFWRLLRLLYFL式中第二缓和曲线内任意点至点的曲线长。LHZ2、曲线要素计算2243M068TGSSSSSLQRPTQLYR2ECEPJT247初步设计的平曲线加桩在路线选定和曲线计算完成之后，要将路线加桩，直线段为100米加桩，曲线段为20米加桩。由于采用软件进行上述工作，本设计为20米加桩。248曲线主点桩号计算计算结果详见附表“直线及曲线曲线一览表”。25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。本路段设计时，根据地形地貌等情况，经过筛选后得到两个方案（方案1和方案2），经过进一步方案比选后，选择方案1为最后设计方案。比选过程如下251两方案概述方案1坡度变化较大的图,比选方案）此方案地形复杂,有段路线是沿山而上,施工困难,经过比较宽的河道需架大桥,费用较高,不合理方案2即既定方案）此方案经过的地形比较平坦,施工较简单,占农田较少。252两方案特点比较方案1路线较直，长度较短，路段路面造价较低。方案1的缺点玩填土较多,路线坎坷崎岖,施工比较困难,汽车行驶起来不是很舒适,有大沟壑的出现以及需要过较宽的河道,需架设大桥,费用较高方案2的优点因为方案1基本避开了山丘高差大的地区，所以减少了填挖方量；路线行进地区地势平坦，视野开阔，视线通畅，驾驶时视觉感受较好；路线行进方向高差较小，有利于设置标准较高的纵断面，有利于行车。方案2的缺点因为经过的是水田，需解决可能发生道路路基进水导致的稳定性下降的问题，故不宜以低填方通过，为了保持路基填土最小安全高度，不可避免的会有大的填方量；较高路基占用的水田面积较大。253两方案比选结果综合比较以上两方案各自的优缺点，最终选择方案2为最终设计方案。26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07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。261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。在工程量增加不大时，应尽可能的采用较高的技术指标。不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。3、选线应能满足国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，保证路线能够加强居民区特别是经济较发达地区的之间的联系，同时也应注意同农田等基本建设相配合，尽量少占用农田，避免可多的拆迁工程。4、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。27道路纵断面设计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。271、纵坡设计的一般要求1纵坡设计必须满足标准中的各项规定与要求。2为保证车辆能以一定速度安全、顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用规范中的极限纵坡值，并留有一定的余地。3设计应对沿线地形、地质、水文、地下管线、气候和排水等进行综合考虑，并根据需要采取适当的技术措施，以保证道路的稳定与通畅。4一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方及其它工程数量，以降低工程造价和节省用地。5山岭重丘区的纵断面设计应考虑纵向填、挖平衡，尽量使挖方作为就近路段的填方，以减少借方和废方；平原微丘区的纵断面设计应满足最小填土高度的要求，以保证路基的稳定性。6高速公路和一级公路，应考虑通道、农田水利等方面的要求；低等级公路，应注意考虑民间运输、农业机械等方面的要求。272、最大纵坡1概念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。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在山岭重丘区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。2最大纵坡的影响因素各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的各级公路最大纵坡的规定见表25所示表25各级公路最大纵坡设计速度（KM/H）1201008060403020最大纵坡（）3456789273、最小纵坡挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。各级公路均应设置不小于03的最小纵坡，一般情况下以不小于05为宜。当必须设计平坡或纵坡小于03时，边沟应作纵向排水设计。注干旱少雨地区的最小纵坡可不受此限制。274、坡长限制根据希望速度V1和容许速度V2，可以得出对应于V1的“理想的最大纵坡”I1和对应于V2的“不限长度的最大纵坡”I2。（1）小于I1的纵坡称为缓坡，汽车在缓坡上可以加速行驶；（2）大于I1的纵坡称之为陡坡。1当II2的纵坡，汽车在其上行驶时，设初速为V1，则终速不会低于V2；2当II2的纵坡，应对其长度进行限制。A最小坡长限制最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。标准,城规规定，各级道路最小坡长应按表26选用。注在平面交叉口、立体交叉的匝道以及过水路面地段，最小坡长可不受此限。表26最小坡长限制设计速度（KM/H）1201008060403020最短坡长（M）30025020015012010060B最大坡长限制道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶的影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也将越大。所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。标准规定的最大坡长见下表27表27各级公路纵坡长度限制（M）设计速度（KM/H）1201008060403020390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300坡度10200275、平、纵组合的设计原则1应保持线形在视觉上连续性，能自然地引导驾驶员的视线，使之在高速行驶的情况下，能安全舒适的行车。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误。为此，要避免在视线所及的路段内，出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。2保持平、纵线形的技术指标大小均衡，使线形在视觉和心理方面保持协调。在保证有足够视距的前提下，对于高速公路、一级公路、平原区二级公路，驾驶员在任意点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个、纵面起伏不应超过三个。3选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。设计时要注意纵坡不要接近水平状态；同时，应避免形成合成坡度过大的线形。4注意与道路周围自然环境和景观的配合。5良好的组合可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度；适宜的景观设计还能起到诱导视线的作用。276、平、纵组合的基本要求1平曲线与竖曲线宜相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即能做到“平包竖”；2平曲线与竖曲线对应关系曲中点与变坡点相重合最好；错开不超过平曲线的1/4时较好，超过其1/4时很差；竖曲线起终点分别置于两条缓和曲线上；3平、竖曲线半径均较小时不宜重合；4平、竖曲线半径大小要均匀；5选择适宜的合成坡度，一般合成坡度宜大于8，不小于05。277、纵面线形设计中应注意避免的组合1除V40KM/H避免凸凹竖曲线插入小半径平曲线；2避免竖曲线与反向平曲线的变曲点相重合；3在长直线或长平曲线内，尽量设计成直坡线；4避免片面上的变向点比拟面上变坡点多；5避免小半径竖曲线与回旋曲线相重合；6避免小半径竖曲线与回旋线相重合的线形；7避免在长直线上设置长的下坡凹形曲线路段。28道路横断面设计道路横断面设计的基本要求1公路横断面设计应最大限度地降低路堤高度，减小对沿线生态的影响，保护环境，使公路融入自然。条件受限制不得已而出现高填、深挖时，应同架桥、建隧、分离式路基等方案进行论证比选。2路基断面布设应结合沿线地面横坡、自然条件、工程地质条件等进行设计。自然横坡较缓时，以整体式路基断面为宜。横坡较陡、工程地质复杂时，高速公路宜采用分离式路基断面。3整体式路基的中间带宽度宜保持等值。当中间带的宽度增减时，应设置过渡段。过渡段以设在回旋线范围内为宜，长度应与回旋线长度相等。条件受限制时，过渡段的渐变率不应大于1100。4整体式路基分为分离式路基或分离式路基汇合为整体式路基时，其中间带的宽度增宽或减窄时，应设置过渡段。其过渡段以设置在圆曲线半径较大的路段为宜。按照平纵断面的设计，可取其中L公里左右做横断面设计，该段范围内所有桩号的横断面地面线，除规定的路基路面宽度外应照各桩断面的地形质情况确定边坡度、边沟形状尺寸，绘出横断面的设计线即“戴帽子”，绘出各桩号的横断面图。路拱的型式应按道路等级、性质及道路宽度，采用直线横坡或方程式不同的路拱横坡曲线。高填深挖路段需设挡土墙等防护工程外，应按规定计算或参照标准图设计。281行车视距行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。行车视距可分为停车视距、会车视距、错车视距、超车视距。规范规定，三级公路设计视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的两倍。工程特殊困难或受其它条件限制的地段，可采用停车视距，但必须采取分道行驶措施。对于平原微丘区三级公路，停车视距ST取30M，超车视距SC一般值取150M，低限值取150M。29土石方量计算及调配横断面设计完后，就要计算各桩号的土石方量。表面025M为腐植土，不能利用，所以单独计算。在进行土石方调运时，注意以下几点1首先考虑本桩利用。2尽可能避免和减少上坡运土。当运距超过500M时，考虑采用外借的方式。土石方调配，首先按教材所述要求，将有关数据计算出，然后在路基土石方数量计算表上进行图示法调配，调配中要用公式填方本桩利用填缺挖方本桩利用挖余进行闭合核实，调配完成要进行闭合验算，公式为填缺远运利用借方挖余远运利用废方291土石方数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122,VFL31式中体积，即土石方数量（M）分别为相邻两断面的面积（相邻断面之间的距离（）计算结果详见附表路基土石方数量计算及调配3设计图纸及计算说明部分31计算说明部分（附表）附表1、平面计算（直线、曲线和转角表）；附表2、纵断面计算（设计标高、竖曲线各要素等）；附表3、路基设计表；附表4、路基土石方数量计算及调配（路基土石方数量表）；附表5、主要技术经济指标表；32图纸部分（附图）附图1、道路路线方案图；附图2、道