道路勘测设计课程设计计算说明书文艺.docx
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道路勘测设计课程设计计算说明书文艺
课程设计任务书
课程名称：
道路勘测设计课程设计
题目：
某地区二级公路设计
学院：
至诚学院系：
土木工程系
专业：
土木工程路桥专业
班级：
1班
学号：
2111311174
学生姓名：
吕文艺
起讫日期：
2015年6月15日—2015年7月7日
指导教师：
高红梅姚晓琴职称：
讲师，讲师
一、课程设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求）
1课程设计的目的
《道路勘测课程设计》是土木工程专业的一门实践性课程。
本课程设计主要训练学生综合运用所学基础知识和专业知识的能力，培养学生用定性分析方法对问题进行综合分析和评介。
学生通过该课程设计，达到以下教学目的：
1、掌握路线线型设计的一般过程及设计内容；
2、掌握路线平面线型的纸上定线方法及线型计算方法；
3、掌握路线纵断面设计及计算方法；
4、掌握路线土石方数量计算与调配方法；
5、提高综合运用所学知识分析、解决问题的能力；
6、掌握道路平面、纵断面及横断面的绘图方法。
2课程设计的内容
（1）、任务概况
某地地处东南沿海，随着经济的迅速发展，交通需求日益增长，原有路网已不能适应要求。
为此，拟从A点到B点新建二级公路。
为少占地，填方路段可根据具体情况采用挡土墙、护肩或放坡，全路线均设置浆砌片石边沟。
（2）、技术标准
1、路线等级公路二级
2、计算行车速度km/h60
3、平曲线极限最小半径m125
4、最大纵坡%6
5、路基宽度米10
6、路面宽度米7
7、设计荷载公路II级
8、小桥涵洞与路基同宽
超高（60Km/h）
<1500~7802%
<780~5303%
<530~3904%
<390~3005%
<300~2306%
<230~1707%
<170~1258%
（3）、有关资料
1、1/2000航测地形图
（4）、设计任务
每个学生应单独完成下列设计内容：
1、设计说明书
主要具体介绍该设计任务来源、设计标准、设计原则、主要技术资料和主要施工方法和技术要求；以及介绍道路线形设计计算。
可参照指导书编写。
1）平曲线设计计算书（第一个曲线完整列出计算过程，其它以表格体现）
2）竖曲线设计计算书（第一个曲线完整列出计算过程，其它以表格体现）
3）横断面设计计算书（第一个有超高或加宽的曲线完整列出计算过程，其它以表格体现）
2、路线平面图（1：
2000）全线
3、路线纵断面图（横1：
2000，纵1：
200）全线
4、路基横断面设计图1.5Km
5、路基设计表1.5Km
6、路基土石方计算及调配1.5Km
二、课程设计图纸内容及张数
学生完成设计后，应准时提交下列设计文件：
1、设计说明书（A4）
2、路线平面图和直线曲线转角表（A3）
3、路线纵断面图
4、路基设计表
5、路基横断面设计图
6、路基土石方计算及调配表（A3）
打印和装订标准：
1.设计说明书要求按照福州大学毕业论文撰写规范要求执行，并和任务书转定成一册，任务书在上。
2.直线曲线转角表、路线纵断面图、路基设计表、路基横断面设计图、路基土石方计算及调配表的顺序装订成一本，注意设计图需要裁成A3大小。
3.路线平面图单独折成一册，不用装订。
4.统一使用牛皮档案袋装材料，注意封面和袋底需要填写学生的姓名和学号
三、课程设计实物内容及要求
1、考核方式：
学生完成课程设计后，应提交规定的设计文件。
考核方式为抽查答辩，根据回答问题情况、设计内容完成的质量与完整程度、设计图纸整洁与规范程度，考察课程设计期间的表现来综合评定成绩，考核成绩按百分制方式记载。
2、要求：
1、学生应独立完成课程设计；
2、计算结果要正确，设计方案应满足相应的技术规范或标准；
3、设计图纸应整洁、规范；
4、按时提交相应的设计说明书及设计图纸。
四、主要参考资料
《道路勘测设计》.杨少伟主编.人民交通出版社，2006年
《公路工程技术标准》.交通部.人民交通出版社，2004年
《公路路线设计规范》.交通部.人民交通出版社，2006年
任务下达日期2015年6月15日
完成日期2015年7月7日
指导教师（签名）
学生（签名）
说明：
本表除签名外均可采用计算机打印。
本表不够，可另加页。
道路勘测设计设计说明书
第一章设计总说明
1.1道路修建的目的
道路修建的目的是为了满足运输要求，道路运输实现铁路，水运航空运输的货物及旅客的集中与分散。
与铁路、内河运输分流，补充铁路长距离运输的不足，如西藏、青海、新疆的运输及晋、冀、鲁、豫、皖的部分煤炭的外运；面上运输，国防运输。
可见道路运输是其他运输方式所不能替代的一种运输方式。
改革开放以来，随着社会主义市场经济以及农村经济的蓬勃发展，以大城市为中心的卫星城的建立，道路运输的重要性日益显现。
“要想富，先修路”“要快富，修高速”已成共识，只有运输发展了，才能体现出公路建设的经济和社会效益。
1.2公路勘测设计程序与内容
修建一条公路首先必须进行勘测设计。
勘测设计工作的依据是计划任务书。
在任务书中，明确阐明该路的建设意义、技术等级、技术标准、基本走向、按几阶段进行测设、投资估算、工程可行性研究等。
因此，在进行一条路线勘测设计时，首先必须明确任务书中各项规定，并按其执行。
公路勘测设计有一阶段和两阶段设计之分。
所谓一阶段设计，即首先进行踏勘，提出踏勘报告，经审批后，一次性现场实地定线，进行详细测量，收集公路设计所需全部外业资料，并进行内业设计工作，完成平、纵、横设计图及其他文件表格，经外业验收通过后，再进行深化设计，最后完成施工图、文件、编制预算文件，最后验收通过，交付施工单位施工。
目前一般小型公路工程的测设采用一阶段设计。
两阶段设计：
第一阶段为初步设计、第二阶段为施工图设计。
纸上定线可作为初步设计进行，即在路线通过的走廊带内用航测或地区测量，绘制1：
500、1：
1000或1：
2000的大比例地形图，在实地踏勘基础上，进行纸上定线，充分拟定若干条可行的路线走向，进行方案比选，经各种评估与数据分析，最后确定一条正线，在地形图上，充分发挥纸上定线的长处，确定平面线位置，编制桩号，计算坐标，然后进行一系列平、纵、横设计，完成初步设计文件，编制概算，报请上级审批。
第二阶段，经审批后，将纸上所定路线按坐标放到实地去，并进行纵横断面测设，桥梁涵洞以及其他外业资料的测设与调查，据此，完成道路设计的各种施工图表文件，编制预算，经验收交付施工单位施工。
一般高等级公路均作两阶段设计。
本次课程设计采用纸上定线，进行路线平面设计、纵断面设计与横断面设计，具体内容由任务书规定。
一般纸上定线具体内容如下：
1）依据任务书规定，在小比例地形图上（1/1000~1/5000）作方案比选，初步确定比较线长度，桥涵及其他人工构造物数量，土石方数量，估计造价，并从营运里程长短，营运时间等因素上加以比较，从中选一条正线。
2）在大比例地形图上（1/500~1/2000）依据具体地形，做平面线形设计，即定出道路中线位置，确定各平曲线要素，敷设桩号。
3）进行道路纵断面设计，计算路基设计表。
4）进行道路横断面设计，土石方计算与调配。
在进行纸上定线，方案比选时必须首先到现场去进行踏勘，了解路线所经地带地形，桥位，土壤地质情况，工程难易程度，听取当地群众意见，但因条件所限，我们设计的纸上定线给予省略。
现就纸上定线中平面设计、横断面设计、纵断面设计等需注意的问题加以叙述。
1.3公路概况
公路等级：
二级公路
交通量：
折合成小客车的年平均日交通量为5000～15000辆
设计年限：
10年
设计车速：
60km/小时
本方案设计起点桩号K0+000，坐标为：
X=906128.421，Y=485889.000；设计终点桩号为K4+012.334，坐标为：
X=904774.447，Y=482971.685。
路线全长4012.33m。
1.4工程特点
本路线建设应尽可能地避免引起沿线居民生产、生活的需要。
合理设置线型，尽可能减少居民迁移，避免破坏原有农田、水利系统而产生各种污染等。
因此，在设计的各个阶段都将社会环境、自然环境保护放在重要位置，选线时尽量避开房屋以减少拆迁，合理设置构造物以最大限度的满足水综合系统，力求将对沿线社会人文环境的负面影响降至最小。
1.5主要技术标准
本次设计一律执行《公路工程技术标准》JTGB01-2003。
公路等级：
二级公路
设计速度：
60km/h
圆曲线极限最小半径：
125m
圆曲线一般最小径：
200m
圆曲线不设超高最小半径：
1500m
圆曲线不设加宽值最小半径：
250m
最大纵坡:
6%
路基宽度:
10m
路面宽度:
7m
小桥和涵洞：
与路基同宽
设计荷载:
公路Ⅱ级
1.6采用的设计规范
1）《公路工程技术标准》JTGB01-2003
2）《公路路线设计规范》JTGD20-2006
3）《公路沥青路面设计规范》JTGD50-2006
4）《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40-2002
5）《公路路基设计规范》JTGD30-2004
6）《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004
7）其它国家相关规范和地方相关规范等
1.7路线设计原则
1）平面线形应流畅顺适，利于安全行车，与地形和周围环境相协调。
2）在经济条件许可的情况下，设计尽可能采用较高的技术指标，还要综合考虑工程造价、施工技术条件、地质气候、材料来源等其它影响因素。
3）处理好道路与农业、城镇、居民的关系，要努力做到“近村不进村，利民不扰民”。
注意与农业基本建设的配合，做到少占田地并尽量不要占高产田地和经济作物田地，注意与农田水利设施、当地土地规划良好结合。
4）充分重视水文地质条件。
不良地质地貌对路基的稳定性影响较大，同时对特殊地质的处理将增加工程费用，应尽量绕避滑坡、崩塌、岩堆、泥石流等不良地质，必须穿越时应选择合理的位置缩小穿越范围，并采取相应的处理措施。
5）重视环境保护和生态保护，加强环境保护工作，重视生态平衡。
1.8道路平面设计
路线线形设计以《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》为依据，按60km/h二级公路的标准来进行设计，路线设计应根据道路等级及其使用任务和功能，在符合规范要求的前提下合理利用地形，力求保证线形的美观流畅，安全顺适，路线设计当中尤其要对公路的平、纵、横三个方面进行综合设计，以保证路线的整体性和协调性，做到平面顺适、纵坡均衡、横断面合理，并且应当考虑车辆行驶时的安全性、舒适性以及驾驶员的视觉和心理反应，并注意与当地环境和自然景观相协调。
在平曲线设计时，在实际条件允许的情况下尽可能的选用较大的圆曲线半径，力求线形的高标准，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。
圆曲线的最小长度一般要有3s行程，以便于驾驶操作确保行车安全舒适。
本方案在确保满足曲线间直线最小长度的前提下，尽可能的选用较大的圆曲线半径，所有交点处的圆曲线半径都大于《规范》中所规定的圆曲线一般最小半径值，完全满足规范要求。
在经过精心设计之后，本设计的所有缓和曲线的回旋线参数A值和于之连接的圆曲线半径R的关系为R/3本方案特点：
1、线形美观舒顺，能很好的于地形相协调。
2、线形标准较高，确保了行车安全性。
3、平、纵、横三个方面进行综合设计。
1.9道路纵断面设计
二级公路的最大纵坡规定为6%，在挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，为了保证排水，防止水渗入路基而影响路基的稳定性，应设置不小于0.3%的纵坡。
1.9.1纵断面设计过程
1）拉坡前的准备工作。
首先在纵断面图上点绘出每个中桩的位置、平曲线示意图，写出每个中桩的地面标高，并绘出地面线。
2）标注控制点位置。
路线起、讫点的接线标高，地质不良地段的最小填土高度和最大挖方深度，路线交叉点，以及其他路线高程必须通过的控制点位等，都应作为纵断面设计的控制依据。
3）试坡。
根据技术标准、选线意图，结合地面起伏情况，以“控制点”为依据，在这些点位间进行穿插和裁弯取直，试定出若干坡度线。
对各种方案进行反复比较，最后选出最优方案。
4）调整。
试定纵坡后，首先将所定的坡度与选线时考虑的坡度进行比较，两者应基本符合。
5）核对。
根据调整后的坡度线，选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、陡峭山坡路段路基、挡土墙等断面，在纵断面图上直接读出对应中桩的填（挖）高度。
然后按该填（挖）值用“模板”在横断面图上“戴帽子”，检查是否有填挖过大、坡脚落空或挡土墙工程过大等情况。
若发现有问题，应及时调整纵坡。
6）定坡。
纵坡设计在经调整核对无误后即可定坡，逐段把坡度线的坡度值、变坡点位置和高程确定下来。
将变坡点的位置调整到10m整桩位上。
1.9.2纵断面设计的一般原则
1.应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）。
2.纵坡应均匀平顺。
纵坡尽量平缓，起伏不宜过大和频繁；变坡点尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；缓和坡段配合地形布设；垭口处纵坡尽量放缓。
3.设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；稻田低湿路段还应有最小填土高度的保证。
4.纵断面设计应与平面线形和周围地形景观相协调，应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵面的设计线。
5.应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。
6.依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。
综合考虑上述纵断面设计的各项原则，本设计经过多种方案比选论证，择取最优方案，最终取得了较好的纵断面线形，所选方案纵坡平缓，并符合各项技术指标。
1.10道路横断面设计
在设计路线内，每20m设计一个横断面，在地形图上读出各桩号的横断面地面高程,并绘制横断面地面线，具体设计见路线横断面图。
1、平曲线超高、加宽设计
对于R>250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽，故本设计在JD1和JD2处平曲线应进行加宽设计。
超高过渡方式：
本工程为新建工程，采用绕内侧车道边缘旋转的超高过渡方式。
先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边线旋转，直至超高横坡度。
2、行车视距的保证
行车视距是否充分，直接关系到行车的安全与迅速，它是道路使用质量的重要指标之一。
在道路平面上的暗弯（处于挖方路段的曲线和内侧有障碍物的曲线）、纵断面上的凸形竖曲线以及下穿式立体交叉的凹形竖曲线上都有可能存在视距不足的问题。
本设计在选线、平面设计、纵断面设计等过程中均考虑了行车视距的因素，避免了各种可能出现行车视距不满足的情况，使行车视距得到了保证。
3、路基设计表
结合纵断面设计资料，按设计标高，在路基设计表上逐桩进行计算，完成路基设计表。
1.11路基设计
1.11.1边坡设计
填方路基边坡，高度在8米以内，填土边坡为1:
1.5，高度大于8米时设1米宽护坡道，然后按填土边坡1:
1.75。
挖方路基边坡，挖土深度在8米以内为1:
0.5，挖土深度超过8米时，每8米设一宽度为1米的平台，上边坡为1:
0.75，下边坡为1:
0.5。
在地面自然坡度陡于1:
5的斜坡上修筑路堤时，路堤基底应挖台阶，台阶宽度应不小于1米。
1.12土石方调配
1、调配的原则
1）在半填半挖断面中，应首先考虑在本段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调配，以减少总的运输量。
2）路基填方如需向外借土，应结合地形、农田灌溉等情况选择借方地点。
3）综合考虑施工方法、运输条件、施工机械化程度和地形情况,选用合理的经济运距。
4）对于土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定。
5）土方调配移挖作填固然要考虑经济运距的问题，但这不是唯一的因素，还要考虑弃方或借方占地及其对农业的影响。
2、调配方式
首先进行横向调配，满足本桩号利用的需要，然后计算挖余和填缺的数量。
根据挖余和填缺的分布情况，可以大致看出调运的方向和数量，结合路线的情况和经济运距对土方进行纵向调配，填方若有不足或挖余未尽利用，再选择废方或借土的合适地点，确定借方或废方数量。
土石方调配的结果见“路基土石方数量表”。
第二章平面设计
一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。
路线在水平面上的投影称作路线的平面。
沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。
中线上任意一点法向切面是道路在该点的横断面。
路线的平面设计、纵断面设计和横断面设计三者是相互关联的，既分别进行，又综合考虑。
本节主要讨论路线的平面设计。
图9-1JD1计算图示
其中：
——路线转角L——曲线长（m）T——切线长（m）
E——外矩（m）J——校正数（m）R——曲线半径（m）
——缓和曲线长（m）
2.1平面选线和定线
选线和定线，就是根据公路的性质、任务、等级和标准，在路线起点、终点间，结合地形、地质、地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，以功能齐备、经济可行、安全可靠、环境优美这设计原则，在实地或纸上选定道路中线位置，然后进行有关测量和设计工作。
本方案设计起点桩号K0+000，坐标为：
X=906128.421，Y=485889.000；设计终点桩号为K4+012.334，坐标为：
X=904774.447，Y=482971.685。
路线全长4012.33m
表2-1平面上各点的坐标
交点号
交点坐标
N
E
QD
906128.421
485889.000
JD1
905447.830
485687.712
JD2
905586.332
485016.466
JD3
905056.842
484643.849
JD4
904774.447
483292.076
ZD
904123.526
482971.685
2.2路线技术指标控制
直线最大长度以不超过1.2km为宜。
设计速度大于或等于60km/h时，同向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度的的6倍为宜，即360m；反向曲线间的直线最小长度以不小于设计速度的2倍为宜，即120m。
表2-2规范规定的圆曲线最小半径
设计速度（km/h）
60
一般值（m）
200
极限值（m）
125
不设超高
最小半径（m）
路拱
1500
路拱
1900
圆曲线的最大半径值一般不应超过10000m。
2.3直线、曲线、转角设计
已知设计时速为
，
交点JD1的桩号为K0+709.733，转角右85°10′58″，弯道R=200m。
计算如下：
缓和曲线长100米
，
由
桩号算出的
桩号为
与原桩号相同。
同理计算出其余各平曲线要素值，其值列于下表：
表2-3平曲线要素表
第三章纵断面设计
根据道路中心线地面线图及《公路工程技术标准》JTGB—2003等相关规范的要求进行纵断面设计。
3.1设计原则
1、满足现行的公路技术标准和规范的要求。
2、充分结合自然地形，尽量减少路基填、挖方数量，节省工程投资。
3、处理好道路与两侧各用地功能分区之间的竖向关系，以便于道路两侧土地的开发利用。
4、满足道路沿线片区防洪、排水的要求。
5、使道路与自然融为一体，充分体现道路设计的生态效果。
3.2拉坡
图3-1平曲线与竖曲线的各种组合
3.3纵断面计算
3.3.1竖曲线要素
已知变坡点桩号为
，地面高程为144.20m，
，
，
竖曲线半径为
。
计算如下：
，为凸形竖曲线。
曲线长
切线长
外距
同理计算出其余各竖曲线的要素值，其值列于下表:
表3-1竖曲线要素值
变坡点
桩号
变坡点
高程（m）
竖曲线半径R（m）
切线长
T（m）
外距
E（m）
凸
凹
K0+230
143.29
2500
67.50
0.91
K0+960
141.27
2600
37.57
0.27
K1+270
146.38
3250
120.25
2.22
K1+690
128.90
2000
66.20
1.10
K2+170
135.33
4000
61.20
0.47
K2+730
128.27
2510
60.11
0.72
K3+300
146.31
2000
66.00
1.09
K3+750
133.73
2500
61.00
0.74
3.3.2计算设计高程
变坡点桩号为
，地面高程为144.20m，
，
，竖曲线半径为
。
竖曲线起点桩号
竖曲线起点高程
竖曲线终点桩号
竖曲线终点高程
直线段：
桩号K0+000.000，地面高程为132.00m
设计高程
填挖高为132.80-132.00=0.80m（负数为挖高）
竖曲线段：
桩号K0.180.000，地面高程为148.83m
横距
纵距
切线高程
设计高程
填挖高为141.66-148.83=-7.17m（负数为挖高）
同理计算出其余各20米桩号的设计高程和填挖高，其值列于下表（单位:
m）：
表3-2设计线内桩号的设计高程
设计线
桩号
切线高程
设计高程
地面高度
填挖高
直线i=4.69%
K0+000.000
132.80
132.80
132.00
0.80
K0+020.000
133.79
133.79
133.83
-0.04
K0+040.000
134.78
134.78
134.00
0.78
K0+060.000
135.77
135.77
136.50
-0.73
K0+080.000
136.77
136.77
140.57
-3.80
K0+100.000
137.76
137.76
143.60
-5.84
K0+120.000
138.75
138.75
144.67
-5.92
K0+140.000
139.74
139.74
145.67
-5.93
K0+160.000
140.73
140.73
147.50
-6.77
变坡点K0+230
起点K0+162.5
K0+180.000
141.72
141.66
148.83
-7.17
K0+200.000
142.71
142.43
146.67
-4.24
K0+220.000
143.70
143.04
144.71
-1.67
K0+240.000
144.16
143.49
143.80
-0.31
终点K0+297.5
K0+260.000
144.07
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