道路勘测课程设计计算说明书1.docx
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道路勘测课程设计计算说明书1
《道路勘测设计》课程设计任务书
一、设计课题：
山区公路路线设计
二、设计内容：
按计划任务书指定控制点进行纸上定线，纵、横断面设计，土石方计算与调配以及方案技术指标论证分析。
三、设计原始资料：
（1）设计用地形图一张：
比例尺为1/2000。
2.道路性质与控制点:
本路为某矿区通往工业基地跨越重丘区一路线。
3.交通运输情况:
主要为解决解放牌汽车运输,现年平均交通量990辆（折合重型载重汽车）平均年增长率为7.5%。
4.自然条件：
本线一端接山区,另一端为微丘地形,中间为重丘过渡段,（即本课题设计路段）,该段地质情况基本稳定,除地表0.5-1.0米风化土层外,下部为石灰岩,地下水位一般较深对路基与边坡稳定影响不大.
四.设计应解决的主要任务:
1.公路技术等级拟定；
2.路线技术标准选定；
3.指定控制点路线选定；
4.纵断面设计；
5.路线横断面设计；
6.弯道细部设计；
7.排水与计算设计；
8.土石方计算与调配；
9.路线方案技术指标论证；
10.设计说明书编写；
五.课程设计应提交的成果：
1.设计说明书；
2.路线平面图；
3.路线纵断面图；
4.路线标准横断面图；
5.弯道设计大样图；
6.横断面图；
7.路基土石方表（或附土石方调配图）；
8.其他.
六.课程设计有关规定
1.课程设计前,学生应根据任务书要求,制定设计进度计划,并严格执行,按期独立完成设计任务.
2.课程设计方法与步骤,可参阅设计指导书,对于设计疑难问题,首先应独立思考与查阅有关参考文件,确实不能解决时,可向指导教师提出请求答疑,如因资料不足,需对设计中某些重大问题进行假定时,需征得指导教师的同意.
3.本设计可学生二人组成小组,在相同控制点间选定一路线方案分别进行设计,最后汇总进行方案技术指标论证分析,选定推荐路线方案.
4.设计图纸用铅笔绘制或墨绘应按指导教师规定
要求在指定规格图纸上绘制,力求线条均匀,粗细分明,书写工整,尺寸齐全.
5.设计说明书应使用统一规格纸张用铅笔正楷书写,并加封页及封底连同设计任务书和设计图表作为附件,一并装订成册.
6.本设计完成后,经指导教师评阅后,交送道桥系教研室.
道路勘测课程设计计算说明书
一、设计总说明
1、目的和要求：
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；进行路面结构类型选择，并确定各结构层的合理厚度。
2、工程概况：
本路为某矿区通往工业基地跨越重丘区一路线，主要为解决解放牌汽车运输问题，现年平均交通量990辆（折合重型载重汽车）平均年增长率为7.5%。
设计路线范围为11#~45#，路线起点11#高程为160m，终点45#高程204m。
本线一端接山区，另一端为微丘地形，中间为重丘过渡段（即本课题设计路段），该段地质情况基本稳定，除地表0.5-1.0米风化土层外，下部为石灰岩，地下水位一般较深对路基与边坡稳定影响不大。
二、道路参数
1、道路技术等级的确定
查《公路工程技术标准》以下简称《标准》）及其他相关资料，解放牌汽车以小客车为标准的折算系数为：
1.5（包括：
>19座的客车和载质量>2~7t的货车）。
当设计年限为15年，远景设计年平均交通量：
式中：
——远景设计年平均日交通量，辆/日；
——预测初年平均日交通量，辆/日；
——交通量年平均增长率，%；
n——远景设计年限。
查《公路工程技术标准》双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为2000~6000辆。
本设计路线折合成小客车的远景设计年平均日交通量为4087辆，综合考虑公路工程技术标准和指标，确定该公路等级为三级公路。
设计车速为40km/h，路基宽度为8.5m，车道宽7m，双车道，两侧为0.75m的土路肩，路拱坡度2%，路肩坡度3%。
2、公路技术标准的拟定
本路段按三级公路标准测设，设计车速40km/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。
3、平面设计技术指标
（1）圆曲线最小半径
圆曲线最小半径分为极限、一般和不设超高的最小半径，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1所示
表1圆曲线半径要求
技术指标
三级公路
一般最小半径（m）
100
极限最小半径（m）
60
不设超高
最小半径（m）
路拱
600
路拱
800
（2）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10000米。
（3）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，尽量采用大于一般最小半径的平曲线，最大半径为160m，最小半径为70m。
（4）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控制超高附加坡度不过陡;
③控制驾驶员操作反应时间不过短;
④满足视觉要求;
因此，《规范》规定：
山区三级公路缓和曲线最小长度为35m。
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。
（5）平曲线要素的确定
根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得：
式中：
V---行车速度（km/h）;
---横向力系数；
---超高横坡度。
三、道路平面设计
1、选线原则
（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。
2、纸上定线
（1）定导向线：
确定路线方案：
通过观察地形图，了解地形情况，大致确定路线走向。
定匀坡线：
根据本地形图等高线间距2m及选用平均坡度5%，按a=h/i计算出展线平距a=2cm，使卡规的开度为2cm，用两脚规从起始点（K0+000）开始定匀坡线到终点。
定导向线：
通过匀坡点连线，使折线尽量靠近匀坡线，剪裁一小块硫酸纸，在其上画出若干半径不等的圆，在折线中卡圆，选定一个半径的圆，使导向点尽可能多在圆上，通过计算选择缓和曲线形式并初步定出导向线。
（2）修正导向线
1）平面试线
穿直线：
按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，然后“以点连线，以线交点”的办法平面试线，反复试线，最后确定出初定交点。
敷设曲线：
满足线形设计和《标准》的规定和要求，综合分析地形、地物等情况，选取且注明各弯道的圆曲线的半径，缓和曲线的长度等。
读取交点坐标计算或直接量测得到交点处路线转角和交点间距，定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素及曲线里程桩号。
①曲线要素计算
交点1平曲线要素计算：
取整数，采用缓和曲线长45m,满足《公路工程技术标准》的规定：
V=40km/h时，最小缓和曲线长度为35m。
同理，各交点的平曲线要素计算如下表2：
表2平曲线要素计算表
交点号
半径
（m）
转角
（°）
（m）
（m）
（°）
（m）
（m）
（m）
（m）
（m）
1
45
2
45
3
45
4
45
②主点桩里程推算
设有缓和曲线的平曲线有五个主点桩位，分别是ZH、HY、QZ、YH、HZ，里程推算如下：
JD
-Th
————————
ZH
+Ls
————————
HY
+LY（=Lh-2Ls）
————————
YH
+Ls
————————
HZ
-Lh/2
————————
QZ
+Dh/2
————————
JD
主点桩里程计算如下表3：
表3主点桩里程
交点号
ZH
HY
QZ
YH
HZ
1
K0+000
K0+045
K0+090.925
K0+136.85
K0+181.85
2
K0+261.85
K0+306.85
K0+342.85
K0+378.85
K0+423.85
3
K0+423.85
K0+468.85
K0+570.04
K0+671.22
K0+716.22
上述计算汇总于附表1直线、曲线及转角一览表中。
2）设计理想纵断面
在平面试线的基础上，在平面图上截取各控制点及地形变化特征点桩号及地面高程，点绘出粗略纵断面地面线（见附图纵断面设计草图），进行理想纵坡设计，计算各桩号的概略设计高程列于下表4
表4初定平曲线上各桩概略高程
序号
桩号
地面高程
设计高程
序号
桩号
地面高程
设计高程
1
k0+000
160
160.00
32
k0+600
189.6
185.00
2
k0+020
163.4
161.08
33
k0+605
188.4
185.28
3
k0+040
157.6
162.16
34
k0+650
177.4
187.74
4
k0+060
163
163.24
35
k0+660
189.6
188.29
5
k0+080
159.6
164.33
36
k0+678.8
186.6
189.32
6
k0+100
164
165.41
37
k0+700
192.8
190.48
7
k0+126
168.8
166.81
38
k0+707.6
194
190.89
8
k0+150
166
168.11
39
k0+719
195
191.52
9
k0+174
170.8
169.41
40
k0+730.1
194
192.12
10
k0+186
170
170.06
41
k0+752.6
194.6
193.36
11
k0+200
176.4
170.81
42
k0+788
191.2
195.29
12
k0+207.8
178
171.24
43
k0+800
196.4
195.95
13
k0+238
182.6
172.77
44
k0+825.21
200
197.33
14
k0+252.8
178.3
173.42
45
k0+861
207
199.29
15
k0+283.78
165.2
174.54
46
k0+897.82
202.2
201.30
16
k0+300
170.6
174.99
47
k0+900
202
201.42
17
k0+314.75
174.4
175.33
48
k0+942.82
203.4
203.77
18
k0+337
179.3
175.73
49
k0+993.5
207.6
205.69
19
k0+359.75
173.4
176.11
50
k1+000
207.4
205.64
20
k0+374
170
176.50
51
k1+044
206.4
205.30
21
k0+400
178.6
176.79
52
k1+084.82
207.4
204.98
22
k0+406
180
176.90
53
k1+100
207.4
204.87
23
k0+424
180
177.29
54
k1+129.82
206.4
204.63
24
k0+440
173
177.81
55
k1+139.78
206.4
204.56
26
k0+473
177.6
178.00
56
k1+149.73
206.4
204.48
27
k0+484
174.8
179.17
57
k1+194.73
204.2
204.13
28
k0+500
175.4
179.82
58
k1+200
203
204.09
29
k0+532
183
181.34
59
k1+207
202
204.03
30
k0+564
182
183.03
60
k1+215.93
204
203.96
31
k0+586
190.8
184.24
3）一次修正导向线
在平面试线哥桩的横断面方向上点出与概略设计高程相应的点，即一次修正导向线
（3）具体定线
检查各技术指标是否满足《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）要求，及平曲线位置是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。
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。
此次设计路线为山区三级公路，初定匀坡度为5%。
选线中涉及到一处垭口的选择问题。
在综合考虑了垭口位置与路线走向一致，垭口高程较低利于展线等各因素后选择适合垭口。
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、山脊线，此时可根据地形图研究可能的路线布局型式。
山区公路的选线应按：
全面布局、逐段安排路线、具体定线三个步骤进行。
四、道路纵断面设计
为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡设计的小一些为好。
但是，在长路堑、以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，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，一般情况下以下小于0.5%为宜。
为了保证行车安全、舒适以及视距的需要，在变坡处设置竖曲线。
竖曲线的主要作用是：
缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的冲击作用，确保道路纵向行车视距；将竖曲线与平曲线恰当地组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。
竖曲线技术指标主要有竖曲线半径和竖曲线长度。
凸形的竖曲线的视距条件较差，应选择适当的半径以保证安全行车的需要。
凹形的竖曲线，视距一般能得到保证，但由于在离心力作用下汽车要产生增重，因此应选择适当的半径来控制离心力不要过大，以保证行车的平顺和舒适。
1、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；山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。
2、最大纵坡
各级公路最大纵坡的规定见表5所示
表5各级公路最大纵坡
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最大纵坡（%）
3
4
5
6
7
8
9
3、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0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3%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。
4、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。
小于i1的纵坡称为缓坡，汽车在缓坡上可以加速行驶；大于i1的纵坡称之为陡坡。
1）当i＜i2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i＞i2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6选用。
本次设计选用120m.
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6最小坡长限制
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最短坡长（m）
300
250
200
150
120
100
60
b.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7
表7各级公路纵坡长度限制（m）
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
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
―
―
―
―
300
300
400
9
―
―
―
―
―
200
300
10
―
―
―
―
―
―
200
5、平、纵组合的基本要求
1）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，，一般最大合成坡度不大于8%，最小坡度不宜小于0.5%。
6、纵面线形设计中应注意避免的组合：
1）除V<60km/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。
7、竖曲线要素计算
竖曲线要素计算公式如下：
计算变坡点1竖曲线要素（K0+270）
（2）计算设计高程
竖曲线1起点桩号=（K0+270-55.86）=K0+214.14
竖曲线1起点高程=174.6-55.86×0.0541=171.58
竖曲线1终点桩号=（K0+270+55.86）=K0+325.86
竖曲线1终点高程=174.6+55.86×0.0168=175.54
桩号K0+238处：
横距
=（K0+270）-（K0+238）=32m
竖距
切线高程=160+32×0.0541=172.87m
设计高程=172.87-0.095=172.77m
同理，可计算出竖曲线上各桩点的设计高程，列于下表8。
纵断面设计图见附图3公路纵断面设计（比例尺为横向1:
2000，纵向1:
200）。
表8竖曲线上各桩设计高
变坡点
桩号
切线高
纵坡
切圆高差
设计高
1
k0+214.14
171.579
0.054
0
171.579
k0+238
172.870
0.054
0.095
172.775
k0+252.8
173.670
0.054
0.249
173.421
k0+270
174.600
0.054
0.520
174.080
k0+283.78
174.832
0.017
0.295
174.537
k0+300
175.105
0.017
0.111
174.993
k0+314.75
175.353
0.017
0.021
175.333
k0+325.86
175.540
0.017
0
175.540
2
k0+396.22
176.724
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