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《道路勘測設計》課程設計說明書 課題名稱:　某三級公路路線設計 院（系）:　土木建筑分院 專　　業(yè):　交通工程 姓　　名:　饒先鵬 班　　級:　2014級交通工程2班0224號 教師簽字　　　　　 2016年12月26日 目錄 一、設計說明 1 1.1課程設計的目的 1 1.2設計要求 1 1.3設計原始資料 1 二、道路定線 2 2.1道路選線的一般原則 2 2.2選線的步驟和方法 2 2.3路線方案比選評價指標 2 三、平面設計 4 3.1平面設計的要求和原則 4 3.2直線設計 4 3.3曲線設計 5 3.4有緩和曲線的平曲線要素計算實例 6 四、縱斷面設計 7 4.1縱斷面設計的原則 7 4.2縱坡及坡長設計 7 4.3平縱線形組合設計 8 4.4豎曲線設計 8 五、橫斷面設計 9 5.1道路橫斷面設計的要求 9 5.2路肩設計 10 5.3平曲線加寬超高設計 10 5.4路基土石方數(shù)量計算與調(diào)配 11 六、總結 11 參考文獻 12 一、設計說明 1.1課程設計的目的 通過課程設計，讓我們的理論知識得到實踐，讓我們對道路勘察設計有更深刻的了解，以及鞏固和擴大所學的專業(yè)知識；道路勘測設計是教學計劃中重要的實踐性教學環(huán)節(jié)之一，在設計過程中，通過實際工程設計，同時結合課堂學習的知識及課本知識，掌握公路勘測設計的程序和技術方法。使理論知識與實踐相結合，熟悉路線設計的步驟和方法。進一步鞏固和加深及運用課堂上所學的勘測設計原理、標準、方法、理論基礎知識，培養(yǎng)我們的分析問題、解決問題、獨立設計的能力，使知識更加系統(tǒng)化。 1.2設計要求 按地形圖上給定的起、訖點及相應設計高程（為起訖點的原地面高程），完成該公路的初步設計的主要設計工作，具體要求如下： 1、確定道路等級及主要技術指標。 2、方案圖：要求線路的布設能適應地形，土石方工程量少，線形指標滿足《規(guī)范》要求；盡量做到技術上可行，經(jīng)濟上合理。 3、完成路線平面設計圖； 4、完成路線縱斷面設計圖； 5、完成路基橫斷面設計圖； 6、逐樁坐標表； 7、完成“直線、曲線及轉角表”和“豎曲線表”的填寫； 8、完成“路基設計表”和“路基土石方計算表”的填寫； 9、編寫設計計算說明書。 1.3設計原始資料 1、等高線地形圖，比例為1：2000； 2、起點坐標A（621061.1230，920590.8070），設計標高為1290.0000米；終點B坐標（622800.0000，920827.2074），設計標高為1272.0000米。 3、技術指標：執(zhí)行《公路工程路線設計規(guī)范》平原區(qū)、三級公路標準，設計年限為15年。路基寬8.5m，路面寬7.0m，路面橫坡度ih＝1.5%, 路肩橫坡度ij=2.0%, 路堤邊坡1:1.5, 路塹邊坡1:1, 邊溝采用底寬0.6ｍ，深0.6ｍ，邊坡1:1的梯形形式。 4、道路等級的確定： 技術指標表 表1-1 服務水平 四級 圓曲線最小半徑 100 車道寬度 3.5 最大縱坡： 300 路肩寬度 0.75 最小坡長 120 路基寬度 8.5 豎曲線最小半徑 450 停車視距 50 豎曲線最小長度 35 二、道路定線 2.1道路選線的一般原則 1、多方案比選 2、正確掌握和運用技術指標 3、重視與農(nóng)業(yè)配合 4、注意與周圍景觀相協(xié)調(diào) 5、保證道路結構安全 6、重視環(huán)境保護 7、處理好近期與遠期的關系 2.2選線的步驟和方法 1、收集資料 2、初擬路線方案 3、確定可比方案 4、確定推薦方案 2.3路線方案比選評價指標 ⑴主要工程技術指標 根據(jù)選線的原則與方法選出了兩個方案，方案具體指標如下表所示： 主要工程技術指標表 表2-1 順序 指標名稱 單位 方案一 方案二 1 公路等級 三 三 2 計算行車速度 Km/h 40 40 3 路線總長 m 1760 1771 4 路線增長系數(shù) 5 最小平曲線半徑 m 580 550 6 最小豎曲線半徑 18500 620.694 凹形 m 35800 6500 凸形 m 18500 620.694 7 最大縱坡 % 1.372 1.500 8 最短坡長 m 243.04 231.051 9 路基寬度 m 8.5 8.5 10 土石方數(shù)量 m3 15716 29190 具體經(jīng)濟指標對比表 表2-2 方案一 方案二 一、平曲線 1、路線總長(KM):1.760 2、平均每公里交點數(shù)(個):2.841 3、平曲線最小半徑(米/個):580.000/1 4、回頭曲線(個): 5、回頭曲線最小半徑(米): 6、平曲線長占路線總長(%):22.997 7、直線最大長度(米):627.440 1、路線總長(KM):1.771 2、平均每公里交點數(shù)(個):2.824 3、平曲線最小半徑(米/個):550.000/2 4、回頭曲線(個): 5、回頭曲線最小半徑(米): 6、平曲線長占路線總長(%):41.003 7、直線最大長度(米):366.714 二、豎曲線 1、最大縱坡(%/米/處):1.372/380.852/1 2、最短縱坡長(米):243.040 3、豎曲線占路線長(%):22.833 4、平均每公里縱坡變更次數(shù)(次):3.409 5、豎曲線最小半徑(凸/凹)(米):18500.000/35800.000 6、豎曲線增長系數(shù):1.0079 1、最大縱坡(%/米/處):1.500/400.000/1 2、最短縱坡長(米):231.051 3、豎曲線占路線長(%):35.055 4、平均每公里縱坡變更次數(shù)(次):3.389 5、豎曲線最小半徑(凸/凹)(米):620.694/6500.000 6、豎曲線增長系數(shù):1.00714 三、路基 1、平均填土高度(米):1.428 2、最大填土高度(米):4.038 3、最小填土高度(米):0.024 1、平均填土高度(米):1.200 2、最大填土高度(米):3.737 3、最小填土高度(米):0.035 ⑵定線 方案一是沿村莊布線，聯(lián)系各個村莊之間的，連接交通較好，填挖方相對較少，路線行進方向高差較小，易于縱斷面布線，排水較方便，方便填與挖的調(diào)配，原路改建減小施工量，無過大山體，大多路線視距較好，有利于駕駛。 方案二為新建道路占用農(nóng)田多，三次跨河，會造成設置過多的橋涵，工程造價成本比較高，從經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)等其他方面綜合考慮不合理。 經(jīng)過各方面考慮政治經(jīng)濟等綜合因素，對兩個方案進行綜合比選，確定方案一為理想方案。 三、平面設計 3.1平面設計的要求和原則 1、平面線形應直捷、連續(xù)、均衡，并與地形、地物相適應，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)； 2、各級公路不論轉角大小均應敷設曲線，并盡量選用較大的圓曲線半徑； 3、兩同向曲線間應設有足夠長度的直線，不得以段直線相連； 4、兩反向曲線間夾有直線段時，以設置不小于最小直線長度的直線段為宜；平曲線應有足夠的長度； 5、曲線線形應特別注意技術指標的均衡性與連續(xù)性； 6、應避免連續(xù)急彎的線形。 3.2直線設計 （1）適宜采用直線的路段 為了更好地與環(huán)境相協(xié)調(diào)、節(jié)約耕地和工程造價以及保證必要的視距條件，通常情況下平面線形適宜采用直線的地段有： ①不受地形、地物限制的平坦地區(qū)或山間的開闊谷地； ②市鎮(zhèn)及其近郊，或規(guī)劃方正的農(nóng)耕區(qū)等以直線條為主的地區(qū)； ③長大的橋梁、隧道等構造物路段； ④路線交叉點及其前后； ⑤為雙車道公路提供超車的路段。 （2）直線長度確定 1、直線的最大長度 我國在道路設計中參照使用國外的經(jīng)驗值，根據(jù)德國的規(guī)定：直線的最大長度為20V（V是設計速度,用km/h表示，20V相當于72s的行程）。雖然地域不同、環(huán)境不同，但一般情況下應盡量地避免追求過長的直線指標。 2、直線的最小長度 ①對于同向曲線間的最小直線長度：《公路路線設計規(guī)范》（JTGD20-2006）規(guī)定同向曲線間的最短直線長度（以m計）以不小于設計速度的6倍為宜。 ②對于反向曲線間的最小直線長度：規(guī)定反向曲線間最小直線長度（以m計）以不小于2V（以km/h計）為宜。 3.3曲線設計 圓曲線能較好的適應地形的變化，并可以獲得圓滑的線形。在與地形、地物等條件相適應的前提下，宜盡量采用較大曲線半徑，以優(yōu)化線形和改善行車條件。 （1）圓曲線半徑確定注意事項 ①當?shù)匦螚l件受到限制時，曲線半徑應盡量大于或接近于一般最小半徑。 ②在自然條件特殊困難或受其它條件嚴格限制而不得已時，方可采用圓曲線的極限最小半徑。 ③圓曲線的最大半徑不宜超過10000m。 （2）緩和曲線的作用 ①曲率逐漸變化，便于駕駛操作； ②離心加速度逐漸變化，消除了離心力突變，乘客感覺舒適； ③為設置超高加寬提供過渡段； ④與圓曲線配合得當，美化線形。 （3）緩和曲線要素計算 1、緩和曲線要素計算公式： ①切線角β: β=L/2ρ ②內(nèi)移值P: P=LS2/(24R) ③切線增值q： q=LS/2-LS3/(240R2) 圖3-1緩和曲線要素 2、帶緩和曲線的平曲線要素計算 Th=(R+P)tan(α/2)+p Lh=（α-2βo）ΠR/180+2LS Eh=(R+P)sec(α/2)-R Jh=2Th-Lh 3、主點里程樁號計算 ZH=JD-Th HY=ZH+LS QZ=ZH+Lh/2 YH=HZ-LS HZ=ZH+Lh=YH+Ls JD=QZ+Jh/2（校核） 圖3-2帶緩和曲線的平曲線要素 3.4有緩和曲線的平曲線要素計算實例 圖3-3帶緩和曲線的平曲線要素 1、緩和曲線的平曲線要素計算 由設計曲線要素表得： JD1樁號：K0+242.129 路線轉角:α右=621′0″ 總切線長:Th=74.931m 曲線總長:Lh=149.747m 外距:Eh=1.500m 緩和曲線長度:Ls=50.00 校正數(shù):Jh=2Th-Lh=0.115m 2、主點里程樁號計算： ZH=JD-Th=K0+242.129-74.931=KO+167.198 HY=ZH+LS= KO+167.198+50.00=KO+217.198 QZ=ZH+Lh/2=KO+167.198+74.874=KO+242.072 YH=HZ-LS=HY+(Lh-2LS)=KO+217.198+149.747-2*50.00=KO+266.945 HZ=ZH+Lh=YH+LS= KO+266.945+50.00=KO+316.945 JD=QZ+Jh/2=KO+242.072+0.115/2=KO+242.129(校核無誤) 四、縱斷面設計 4.1縱斷面設計的原則 1、應滿足縱坡及豎曲線的各項規(guī)定（最大縱坡、最小縱坡、坡長最小長度、豎曲線最小半徑及豎曲線最小長度等）； 2、縱坡應均勻平順； 3、設計標高應結合沿線自然條件如地形、土壤、水文、氣候等因素綜考慮； 4、縱斷面設計應與平面線形和周圍地形景觀相協(xié)調(diào)，并應考慮人體視覺心理上的要求； 5、應爭取填挖平衡，盡量移挖作填，以節(jié)省土石方量，降低工程造價； 6、依路線的性質(zhì)要求，適當照顧當?shù)孛耖g運輸工具、農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)田水利等方面的要求。 4.2縱坡及坡長設計 ⑴最大縱坡 最大縱坡是指在縱坡設計時各級道路允許采用的最大坡度值。它是道路縱斷面設計的重要控制指標。在山嶺重丘區(qū)，它直接影響著路線的長短、線形的好壞、道路使用的質(zhì)量、工程數(shù)量和運輸成本等。 1、最大縱坡確定 《公路路線設計規(guī)范》（JTG D20-2006）對各級公路最大縱坡的規(guī)定見下表： 最大縱坡標準值表 表4-1 設計速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20 最大縱坡（%） 3 4 5 6 7 8 9 ⑵最小縱坡 挖方路段以及其它橫向排水不良路段所規(guī)定的縱坡最小值稱為最小縱坡。各級公路均應設置不小于0.3%的最小縱坡，一般情況下以不小于0.5%為宜。當必須設計平坡或縱坡小于0.3%時，邊溝應作縱向排水設計。 ⑶坡長限制 坡長是縱斷面上相鄰兩變坡點的樁號之差，即水平距離。坡長限制主要是對陡坡的最大坡長和一般縱坡的最小長度加以限制。 1、最大坡長 最大坡長限制是指控制汽車在坡道上行駛，當車速下降到最低容許速度時所行駛的距離。最低容許速度V2對應的縱坡為不限長度最大縱坡I2,所以當坡度大于I2時，其縱坡長度需要加以限制。 各級公路縱坡最大坡長 表4-2 設計速度/（km/h） 120 10 80 60 40 30 20 縱坡坡度/% 3 900 1000 1100 1200 4 700 800 900 1000 1100 1100 1200 5 600 700 800 900 900 1000 6 500 600 700 700 800 7 500 500 600 8 200 300 9 200 2、最小坡長最 最小坡長通常規(guī)定汽車以設計速度行駛9-15S的行程為宜，《公路路線設計規(guī)范》規(guī)定各級公路縱坡的最小坡長如下表所示： 各級公路縱坡最小坡長 表4-3 設計速度/（km/h） 120 100 80 60 40 30 20 最小坡長/m 300 250 200 150 120 100 60 4.3平縱線形組合設計 1、基本要求 ①平包豎； ②要保持平曲線與豎曲線大小的均勻； ③要選擇適當?shù)暮铣善露取? 4.4豎曲線設計 ⑴豎曲線最小半徑和最小長度要求 ①緩和沖擊 ②行程時間不過短 ③滿足視距的要求 ⑵豎曲線要素計算 圖4-1豎曲線要素示意圖 由縱坡及豎曲線表計算第二個變坡點要素： 樁號 KO+243.040 高程/m 1287.802 縱坡/% i1=-0.905 i2=-0.569 半徑/m R=35800 ①計算豎曲線要素： ω=i2-i1=-0.569％-(-0.905％)=0.336％，凹型豎曲線； 曲線長：L=Rω=35800*0.336%=120.288m 切線長：T=L/2=120.288/2=60.144m 外距：E=T2/(2R)=60.1442/2/35800=0.0505m ②豎曲線起、終點樁號。 豎曲線起點樁號=(KO+243.040)- 60.144=KO+182.896 豎曲線終點樁號= (KO+243.040)+ 60.144=KO+303.184 五、橫斷面設計 5.1道路橫斷面設計的要求 ⑴設計應符合《公路工程技術標準》的規(guī)定要求。 ⑵設計應兼顧當?shù)剞r(nóng)田基本建設等的需要，盡可能少占耕地。 1、路基寬度確定 各級道路整體式斷面的路基寬度 表5-1 公路等級 二、三、四級公路 計算行車度 （km/h） 80 60 40 30 20 車道數(shù) 2 2 2 2 2或1 路基寬度（m） 一般值 12.00 10.00 8.50 7.50 6.5(雙) 4.50(單) 最小值 10.00 8.5 - - - 本次設計為三級公路，設計速度為40Km/h路基寬度8.5米，路面寬是7米，路面橫坡度是1.5%，路肩橫坡度是2%。 5.2路肩設計 我國《公路工程技術標準》明確規(guī)定了各級公路的路肩寬度。 路肩寬度 表5-2 設計速度/(km/h) 高速公路、一級公路 二、三、四級公路 120 100 80 60 80 60 40 30 20 土路肩寬度/m 一般值 3.00或3.50 3.00 2.50 2.50 1.50 0.75 最小值 3.00 2.50 1.50 1.50 0.75 0.25 土路肩寬度/m 一般值 0.75 0.75 0.75 0.50 0.75 0.75 0.75 0.50 0.25（雙車道）0.50（單車道） 最小值 0.75 0.75 0.75 0.50 0.50 0.50 5.3平曲線加寬超高設計 ⑴平曲線加寬 我國《公路工程技術標準》（JTG B01-1003）規(guī)定。平曲線的半徑等于或小于125米時，應在平曲線內(nèi)側加寬。 ⑵平曲線超高 超高橫坡度應按計算行車速度、半徑大小，結合路面種類、自然條件和車輛組成等情況綜合確定。一般來說，平曲線半徑小，超高坡度就應大一些，反之，超高坡度就可小一些。而當平曲線半徑大于或等于不設超高最小半徑時就可以不設超高。在路面由積雪或結冰的地區(qū)，超高坡度應比一般地區(qū)的小一些，以防止出現(xiàn)汽車向內(nèi)側滑動的危險。在非機動車通行較多的公路，超高坡度也應適當減小。 各級公路圓曲線最大超高值 表5-3 公路等級 高速公路、一級公路 二、三、四級公路 一般地區(qū)/% 10或8 8 積雪冰凍地區(qū) 6 市區(qū)路段最大超高值 表5-4 設計速度/（Km/h） 80 60 40、30、20 超高值/% 6 4 2 5.4路基土石方數(shù)量計算與調(diào)配 ⑴橫斷面面積計算； ⑵土石方數(shù)量計算； ⑶土石方的調(diào)配； 1、土石方調(diào)配原則： ①就近利用，以減少運量。 ②不跨溝調(diào)運。 ③高向低調(diào)運。 ④經(jīng)濟合理性。 ⑤不同的土方和石方應根據(jù)工程需要分別進行調(diào)配，以保證路基穩(wěn)定和人工構造物的材料供應。 ⑥土方調(diào)配對于借土和棄土應事先同地方商量，妥善處理。 2、土石方調(diào)配方法： 復核檢查： 填方=橫向調(diào)運+縱向調(diào)運+借方 挖方=橫向調(diào)運+縱向調(diào)運+棄方 挖方+借方=填方+棄方 六、總結 在學習這門課程前我以為道路建設就是單純的在地面鋪上水泥，連接每個城市。只后我才明白，設計一條道路要考慮很多因素，如安全、經(jīng)濟、快速便捷、環(huán)境的限制影響等等，還有選線、平縱橫設計等，這是一個巨大的工程。 此次的課程設計，我們把課本上的知識通過道路設計得以實踐，把理論知識與實踐相結合，很好地鞏固了專業(yè)知識，同時又讓我們的專業(yè)知識有了進一步提升，在這過程中我遇到問題解決問題，發(fā)現(xiàn)對于專業(yè)知識還不是學的很透徹，不能很好地運用到實踐中，這是自己的不足之處，如果以后要從事這方面工作那么自己還有很長的路要走，首先就是掌握好知識，對于知識要點理解透徹，然后就是學好相關的軟件，這是很有必要的。 在設計中我發(fā)現(xiàn)要設計好一條道路是非常困難的，要綜合考慮各種因素，如果我們能很好地用到道路勘察設計的知識就能夠相對全面系統(tǒng)地對設計的道路進行規(guī)劃設計，所以學好道路勘測設計這門課程是很有意義的。我們通過對道路設計要求和相關規(guī)范，學會如何正確的設計一條符合要求的道路，去改變我們國家交通網(wǎng)絡。 雖然在課程設計中遇到了比較多問題，歷經(jīng)坎坷，但我都一一解決了。這次課程設計讓我深刻體會到知識的重要性以及認真學習的重要性，也明白只要自己堅持做一件事情，付出行動，你就一定會有收獲。 參考文獻 ［1］《道路勘測設計》教材 ［2］《公路工程技術標準》，JTG B01-2003，人民交通出版社 ［3］《公路路線設計規(guī)范》，JTG D20-2006人民交通出版社 ［4］《道路工程制圖標準》，GB50162—92人民交通出版社 ［5］《道路勘測設計》畢業(yè)設計指導 許金良主編 人民交通出版社