道路勘测设计课程设计

道路勘测课程设计计算书

学院（系）:土木工程系

专业：道路与桥梁

学生姓名：________________

学号：______________

指导教师：__________________________________

完成日期：_____________

目录

1道路平面设计........................................................1

1.1平面设计中的基本原则.....................................................1

1o2线形设计.....................................................................2

1.3路线方案确定................................................................2

1o3.1选线步骤与方法.........................................................2

1.3.2路线的方案比选....................................................3

1o3.3路线方案的试算......................................................3

1o3o4方案比选............................................................5

1.4被选方案精确计翼..........................................................5

1O4.1方位角的计算.......................................................5

1o4.2平曲线要素计算......................................................6

1♦4♦3平线王点机"-'^十算••・・♦•・・♦♦♦・•♦•♦•♦♦•♦•♦♦♦・•・・♦♦・・•♦♦♦♦,♦♦7

1o4o4平曲线内设计计算（切线支距法）.....................................8

2纵断面设计..............................................................10

2。1纵坡设计的一般要求.....................oo10

2.1.1最大纵坡.........................10

2o1o2最小纵坡............................................................10

2.1O3坡长...........................................................10

2o1o4合成坡度..................................................11

2.1.5竖曲线半径及长度.............................................11

2.2纵断面设计注意问......................................12

2o3线形组合特征及注意问题......................................13

2O4纵断面设计步骤......................................14

2o5高程计算......................................................14

2.6竖曲线要素及变坡点处设计高程计算............................15

2.6.1坡度计算.............................................15

2.6O2公路竖曲线要素计算....................................15

2o6o3计算高程.....................................17

3横断面设计...................................18

3o1路幅构成...................................18

3o2加宽计算...................................18

3o3超高计算...................................19

3.4横断面地面线绘制...................................21

3・5*O•O••O>«O«*«00•••o«ooooo«oo2*1

3。6填挖面积计算.......................................o22

3.7路基土石方数量计算........................。。。。。.22

结束语.............................................................23

参考文献...........................................................................24

1、道路平面设计

平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中：应保

证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足车辆行

驶舒适的要求。

(1)路线的交点主要确定路线的具体走向位置，因此其位置的确定非常重要，必要时应做相

应的比较方案进行比选，保证方案可行、经济、合理、工程量小C

(2)曲线和缓和曲线长度的确定

首先在满足圆曲线及缓和曲线的最小长度的前提下，初步拟定其长度，然后平曲线半径及缓

和曲线长度可以根据切线公式(2.1)或外距公式(2.2)反算:

r=(R+〃)xta吟+q(2D

£=(/?+p)xSec--R(22)

在确定R、4以后就计算各曲线要素，推算各主点里程及交点的里程桩号。最后由平面设计

的成果可以得到直线曲线及转交表。

(3)充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线经济的发展

(4)公路干面线形是由直线、圆曲线和缓和曲线构成.直线作为使用最广泛的干面线性，

在设计中我们首先考虑使用，该地区的新建三级公路，所经区域为平原区，本设计在平原区采用

的主要技术指标以争取较好的线形为目的，同时注意同向曲线间的直线最小长度应不小于6V,

即360米；反向曲线间的直线最小长度应不小于2V,即120米.

1.1平面设计中的基本原则

在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：

(1)平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；

本设计地区部分地势开阔，处于平原微丘区，路线直捷顺适，在平面线形三要素中直线所

占比例较大。在设计路线中间地段，路线多弯，曲线所占比例较大。路线与地形相适应，既是

美学问题，也是经济问题和生态环境保护的问题。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合

取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比

例都是错误的。

(2)行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足；

高速公路、一级公路以及计算行车速度260Km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线

形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因

素越应周全。本路线计算行车速度为60Km/h,在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适

应，尽量做到了“平包竖”。

(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，应注意各线形要素保持连续性而不出现技

术指标的突变，在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出

现长直线以及高低标准的过渡。

(4)避免连续急弯的线形；

连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响，在设计中可在曲线间

插入足够的直线或回旋线.

(5)平曲线应有足够的长度；

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。缓和曲线的长度不能小

于该级公路对其最小长度的规定，中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程。当条件受限制时,

可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时圆曲线长度为0。路线转角过小，即使设置了较大的

半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉.这种倾向转角越小越显著，以致造

成驾驶者枉作减速转弯的操作.一般认为，847°应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已

符合规范规定，也不存在小偏角问题。

1o2线形设计

路线的平面设计所确定的几何元素以设计行车速度为主要依据。本路段按直线一缓和曲线

——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合。为了实现行连续、协调，缓和曲线——圆曲线一

一缓和曲线之比尽量在1:1:1〜1:2：1之间.最小缓和曲线长度为45米.

所选设计路线共有2个交点，为提高公路使用性能，在圆曲线半径的选择过程中尽量选取

较大的半径。当地形限制较严时方可采用极限。本设计中偏角均大于7°,不存在小偏角问题。

1.3路线方案确定

1o3.1选线步骤与方法

（1）全面布局（路线方案选择）：路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。

此工作通常是在小比例尺（1：2.5〜1:10万）地形图上从大面积范围内找出各种可能的方案，

收集各可能方案的有关资料，进行初步评选，确定数条有进一步比较价值的方案，然后进行现

场勘察，通过多方案的比选得出一个最佳方案来。

（2）逐段安排（加密控制点）：是在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自

然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带。路线布局一般应该在1:1000-

1:5000比例尺的地形图上进行。

具体定线：有了上述路线轮廓即可进行具体定线，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.随后拟

定出曲线的半径，至此定线工作基本完成。

1o3o2路线的方案比选

道路做为一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的

线性构造物。选线是在道路规划起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要

求的道路中心线的工作。但影响选线的因素有很多，这些因素有的互相矛盾，有的又相互制

约，各因素在不同的场合重要程度也不相同，不可能一次就找出理想方案来，所以最有效的

方法就是进行反复比选来确定最佳路线。路线方案是路线设计是最根本的问题。方案是否合理，

不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率。更重要的是影响到路线在公路网中是否起到

应有作用。

1o3o3路线方案的试算

方案/:

初估算圆曲线要素值:

JD\:a=29R=250/77I=55m

圆曲线的内移值：

p=().500/71

切线增长值:

q=27.492,篦

切线长：T=(R+/?)tany+=92.270

缓和曲线角：〃，=k?幽6.312。

02Rp

平曲线长度：L=2b)①-21s=181.435/77

1805

缓和曲线：圆曲线二55:71.435=1:1.3（满足要求）

JD2:a=60R=150/??(=60,w

圆曲线的内移值：

p=0.100777

切线增长值:

q=29.96/??

切线长：T=(R+/?)tan—+q

=116.621m

缓和曲线角：〃=4-?幽11.460

"2Rp

平曲线长度：L=(a-2/?,)?-^-2L=217.026/w

“1805

缓和曲线：圆曲线二60：97.026=1:1o62

校核”H与JD2之间的直线距离：300—T「Tk91。113>80（满足要求）

方案/路线总长为：1388m路线延长系数：1.08

方案//：初估算圆曲线要素值

JD\:a=81°R=120mL=70m

圆曲线的内移值：

p=1.70b??

切线增长值:

q=34.900/w

切线长：

T=(R+p)tany+q

=138.840，"

缓和曲线角：_£?幽is,？?。

"2Rp

平曲线长度：L=(a-2，,)?也2L=219.561m

01805

缓和曲线：圆曲线二70：99o563=1.1.42

JD2:a=75JR=120m4=70,n

圆曲线的内移值：

/2/4

/?=3------1.701,72

24R2384W

切线增长值：

q=34.900/7?

切线长：

T=(R+p)tan—+q

=128.280/n

缓和曲线角：工?世16732。

“2Rp

平曲线长度：L=(a-2bJ?凶2L=207.000,H

0180$

缓和曲线：圆曲线=70:87=1:1。24（满足）

校核JD1与JD2之间距离D=390—T—T2=122.88核满足要求）

方案〃路线总长：1546m路线延长系数：1.20

1.3.4方案比选如1.1表

表1.1方案指标比较表

指标单位方案一方案二

路或长度m13881546

路线延长系数10081.20

转角数个22

转角平均度数度44。4578

线矽优劣好劣

比皎结果推荐

由表中可见方案I优于方案II,因此最终选择方案I。

1o4被选方案精确计算

1o4.1方位角的计算

对于方案一

起点A坐标:N(X)=7384E(Y)=7440

”>1坐标:N(X)=6830E(Y)=7725

坐标：N(X)=6660E(Y)=7974

终点8坐标：N(X)=6200E(Y)=7933

象限角b=arctan型=.tan

DXX?・X,

/〜JD\:

象限角

仇=27.2"

第二象限方位角%=180°-b=152.267°

JD\〜JD2:

r)v

象限角by=arctan-----=55.5'

DX

第二象限方位角%=180-b=124.5,

JD2〜B段

DY

象限角b.=arctan—=5.1°

DX

第二象限方位角%=180+/=185.1°

转角卬=%-[=28.3

%=%.q2=60.3

1o4.2平曲线要素计算

JD\的计算

R=250LS=55ma=28.3

圆曲线的内移值:

/4

——~-=0.504/77

2384R'

p

切线增长值:q=i—^=27.489团

240R2

切线长:

T=(R+p)tany+q

=90.644w

」?幽6.306

缓和曲线角：瓦,

2Rp

22)?述2/.=178.417

平曲线长度：L=(a-s

0180$

超距：D=2T-L=2.871机

JD2的计算

a-60.3R=150/T?/v=60m

圆曲线的内移值：

/2I4

p=———------r=0.998〃？

24R2384R'

切线增长值：q=1——匚=29.960〃？

2240R2

切线长：

T=(R+p)tany+q

=118.550/H

缓和曲线角：b,=i?—11.4651

02Rp

平曲线长度：L=(a-2b,)?四2(=219.093〃？

0180$

超距：D=2T-L=18.007m

JD\与JO2之间的距离：D二301o498m直线段的长度D-T-T2=99.093m

符合要求

J*缓和曲线：圆曲线=1:1。244

JD2；辍和曲线：圆曲线=1：1.652

符合要求

1.4.3平曲线主点桩号计算

J»的桩号K0+623。010

ZH=JD-T=K0+532.366

HY=ZH+lx=K0+587.366

YH=ZH+L-2ls=K0+655.783

HZ=YH+l、=K0+710.783

QZ=ZH+^=K0+621.575

校核：JD=QZ+—=K0+623.011

2

校核无误。

JD26勺计算

〃)2的桩号为K0+921.637

ZH=JD-T=K0+803.087

HY=ZH+K0+863.087

YH=ZH+L-2/、=KO+962.180

HZ=YH+ls=/fl+22.180

QZ=Z/7+K0+912.634

校核：JD=QZ+—=K()+921.638

校核无误.

1.4O4平曲线内设计计算(切线支距法)

在缓和曲线上以ZH点为坐标系原点，建立坐标系XOY

,Z50

x-L99y=

z

40/?L•,J6RLS

在圆曲线上

x=q+Rsinjy=R(\-cosy)+P^+Q

R衣

具体计算结果如表1.2：

平曲线内设计

桩号1(P备注

K0+532。366000(JD1)ZH

JD\+5407.6347.6340.005

+56027c63427.6320.256

+58047o63447o6021o310

K0+587o3665554.B9332o017HY

K0+60067.6349.20367.4723o722

+62087.63413.78987o0767.709

+621.57589.20914o15088.6048.089QZ

+64070.7839o92570o5794.25

+655.78354o9332o017YH

+66050o7831.587

+68030o7990o354

+710.783000HZ

+803.087000（JD2：）ZH

+82016.91316.9130o090

+84036o91336.8920o931

+86056.91356.7293.414

+863o0876059.7604.000HY

JD2+88076.91317.92976.1368.282

+90096o91325.57294o70715o691

+912o634109o86530o400105.86521.621QZ

+920102o1827O58599.42018o049

+94082o1819o94181.11890991

+96062.18012o29861o9094o440

平曲线内设计

桩号(P备注

+962o1806059o7604.000YH

+98042.18042o1391.390

K1+00022.1822.1780o202

+202.182o1800

22。18000HZ

2纵断面设计

纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵

坡设计和竖曲线设计两项.

2o1纵坡设计的一般要求

2o1o1最大纵坡

根据《公路工程技术标准》(JTGB01—2003)及《公路路线设计规范》(JTGD20—2006)规

定，三级公路(平原微丘区)的最大纵坡，应不大于7%。公路的纵坡不应小于0o3%,横向排

水不畅的路段或长路堑路段，采用平坡或小于0。3%的纵坡时，其边沟应做纵向排水设计.纵坡的

长度不应小于120米。当坡度为7%时，最大坡长为500米。

表2.1最大纵坡

设计速度(Km/h)1201008060403020

最大纵坡(％)3456789

2O1o2最小纵坡

在长路堑地段。设置边沟的低填方地段以及其他横向排水不畅地段，为满足排水要求，防止

积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0。3%的纵坡，并做好纵、横断面的排水设计。

2.1.3坡长

表2。2最小坡长

设计速度(Km/h)1201008060403020

最小坡长(m)30025020015012010060

表2.3不同纵坡最大坡长

公路等级高速公路二三四

设计速度(Km/h)1201008010080608060403020

39001000110010001100120011001200

470080090080090010009001000110011001200

纵坡56007006007008007008009009001000

坡度6500600500600700700800

(%)7500500600

8300400

9200300

10200

2o1.4合成坡度

在有平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水

线方向,将合成坡度控制在一定范围之内，目的是尽可能避免急弯和陡坡的不利组合，防止因合

成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险，保证车辆在弯道上安全而顺适的运行,在设有超高的

平曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过10%。当路线的平面和纵坡设计基本完成后，应

检查合成坡度，如果超过最大允许合成坡度时，可减小纵坡或加大平曲线半径以减小横坡，或

者两方面同时减小.

允许合成纵坡值见下表：

表2。4允许合成纵坡值

公路等级高速公路、一级公路二、三、四级公路

设计速度(Km)12010080608060403020

合成坡度值(％)10.010oC10.510.59.09。510.010»010.0

2.1.5竖曲线半径及长度

表2.5凸形竖曲线最小半径及长度

《标准》规定值

援和冲击视距要求

停车视距行程要求

设计速度

3竖曲线最

V.VDS/

极限最小一般最小

(Km)ST(m)y=-----(m)4in=-加)R=-----(m)

小长度

3.61・L

4半径(m)半径(m)

(m)

1202104000100.00110251100017000100

100160277283.33640065001000085

80110177866.6730253000450070

6075100050o0014061400200050

404044433o3340040070035

303025025.0022525040025

202011116o6710010020020

象2。6凹形竖曲线最小半径及长度

《标准》规定依

垓和冲击视距要求

停车视距行程要求

设计速度

竖曲线最

V3

,VCST极限最小一般最小

(Km)Sr(m)y=—(m)4in=石加)R=—(m)

小长度

3.6JL♦4

4半径(m)半径(m)

(m)

1202104000100.00163840006000100

100160277283。339513000450085

80110177866。674492000300070

6075100050o002091000200050

404044433.335940070035

303025025.003325040025

202011116o671510020020

2.2纵断面设计应该注意的问题

(1)设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该地段的纵坡，然后从两端

接坡，应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。

(2)大、中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起、终点应设在桥头10m以外。

(3)小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现

“驼峰式”纵坡。

（4）注意平面交叉口纵坡及两端接线要求.道路与道路交叉时，一般宜设在水平地段，其长

度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡应不大于3%,山区工程艰巨地段不大于5%.

（5）拉坡时如受“控制点”或“经济点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大,

经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。

2.3线形组合特征及注意问题

是2.7线形组合特征及注意问题

空间线杉组合特征注意问题2.4纵断

1、线形单调、枯燥，在行车过程景观无变化，1、为调节单调的视觉，增设视线诱导设Em上

施，面设计步

容易使司机产生疲劳；

平面长直线与纵

2、驾驶易超速行驶，超车频繁；2、设计时用划车道线、设建标志：骤：

断面长坡段组合

3、但在交通比较错擦复杂的路段（如交又3、注意改变景观，分段绿化、注意与

口），采用这种线彩要素是有利的。路旁建筑设施配合等方法来弥补.（1）

1、具有较好的视距备件；1、注意避免采用较短的凹形竖曲线，以

平面直线与凹形2、线形不再生硬、呆板；避免产生折点；准备工作：

竖曲线组合3、给予驾驶员以动的视觉印象，提高了行2、在两个凹形竖曲线间注意不要插入短

车的舒适性.直线。在厘米绘

平面直线与凸形1、线形视距条件差，注意采用较大的竖曲线半径，以保证有较

竖曲线组合2、线形单调，应尽量避免。好的视距。图纸上，按

1、只要平曲线半径选择适当、平面的圆曲1、要注意平曲线半径与纵坡度协调；

线与纵面直坡段组合其视觉效果是良好的。2、要注意合成坡度的要求；比例标注

平曲线与纵面直

2、若平面的直线与圆曲残阳合不当（如3、要避免急弯与陡坡相阳合.

坡段组合

断背曲线）、或平曲线半径较小时与纵面直里程桩号

坡段组合将在视觉上产生折曲现象。

1、平曲线与竖曲线组合的组合线形，如1、一般情况下，当平、纵曲线半径较大*口标高，点、

果平纵而几何要素的大小适当、均衡协调、时，应便平、纵曲线对应重叠组合，并使

位置适宜，可以获得视觉舒顺、诱导视线良平曲线校长些将竖曲线包起来。绘十也面线。

好的空间线形。2、注意平、纵曲线几何要素指标均衡.

2、平曲线与竖曲线较小，则会出现一些匀称、：办调，不要把过缓与过急、过长与填写有关

平曲线与竖曲线不良的组合效果。过短的平纵曲线组合在一起。

组合3、注意凸形竖曲线顶部与凹形竖曲线底内容。

部，不得与反向平曲线的拐点重合.

4、避免在一个平曲线上连续出现多个凹、（2）

凸竖曲线；

5、应避免出现“暗凹”、“跳跃”等不良标注控制

现象。

点：如路线

起、终点，越岭短口，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，