《道路勘测设计》课程设计说明书.docx
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《道路勘测设计》课程设计说明书
《道路勘测设计》课程设计说明书
Theinstructionbookletofthepathsurveycurriculumdesigns
作者姓名：
9
专业、班级：
道桥08-5班
学号：
指导教师：
魏老师
设计时间：
河南理工大学
HenanPolytechnicUniversity
河南理工大学《道路勘测设计》课程设计说明书
1设计总说明
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；进行路面结构类型选择，并确定各结构层的合理厚度。
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》。
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2500～4500辆
设计年限：
10年
设计车速：
40km/小时
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，宽米。
2、设计执行的部颁标准、规范有：
《公路工程技术标准》JTGB01-2003
《公路路线设计规范》JTGD20-2006
《公路路基设计规范》JTGD30-2004
路线起讫点
地形图比例尺：
1：
2000；公路等级：
三级；起点桩号K0+000，坐标终点桩号K0+，坐标起点高程：
470米，终点高程：
450米。
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（20o以上）、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。
本地区地势西北高，东南低。
低山、丘陵与平原交相接壤，地貌类型多样。
丘陵台地土壤主要是赤红壤，土层较为深厚，富含有机质；平原则为深厚肥沃的水稻土，潜在肥力高，是本区主要的农业土壤，为稻谷、甘蔗、水果、蔬菜、花卉等赖以生长的基础。
本区属南亚热带季风气候区，温和多雨，阳光充足。
全年日照时数平均为1732-2003小时。
年平均气温21．8℃-23．2℃，最冷为1月，月平均气温为12．9℃-13．7℃；最热为7月，月平均气温为28．1℃-28．3℃，极端最高气温为38°12，极端最低气温为0．5℃。
全年无霜期达354天。
年平均降雨量1600~2700毫米，有利于农作物的生长。
夏秋盛吹偏南风，高温多雨；冬春常吹偏北风，干冷少雨。
全年降雨量70％集中在4月至9月，形成明显的雨季汛期。
夏秋，沿海一带常常受到台风洪涝侵袭，台风风力最大可达12级。
风灾洪涝是主要的自然灾害。
2道路参数
道路等级的确定
根据所给资料，参照《公路工程技术标准》JTGB01-2003（以下简称《标准》）、《公路路线设计规范》JTGD20-2006（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，宽米。
设计使用年限10年。
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。
经调查该地区近期交通量资料如下：
表2.1交通量资料
车型分类
代表车型
数量（辆/日）
小客车
桑塔纳3000
2500
中客车
东风EQ140
500
大客车
江淮HF352
500
轻型货车
成都CD130
400
中货车
解放CA50
500
大货车
黄河JN150
400
拖挂车
五十铃EXR181
500
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：
表汽车折算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
小型车
中型车
大型车
托挂车
交通增长率：
γ=5%
道路必经点：
无要求
控制要素
（1）道路等级：
三级
（2）设计车服务车速：
40km/min。
平面设计技术指标
圆曲线最小半径
极限最小半径
②一般最小半径
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所示
表圆曲线半径要求
技术指标
平原微丘区三级公路
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
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。
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。
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。
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。
如表所示为平面交点相关参数。
表
交点
半径（m）
缓和曲线长（m）
JD1
85
45
45
JD2
100
45
45
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：
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：
式中：
V---行车速度（km/h）;
---横向力系数；
---超高横坡度。
（2）主点桩号的计算
<1>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
，则：
设直线上加桩里程为
，
，
为曲线起点、终点里程，则前直线上任意点坐标为：
后直线上任意点的坐标为：
<2>单曲线内中桩坐标计算：
曲线上任意一点的切线横距为：
式中：
——缓和曲线上任意点到
点的曲线长；
——缓和曲线长度。
第一缓和曲线（
）上任意点坐标
式中：
——转角符号，右偏时为“+”，左偏时为“-”。
②圆曲线内任意点坐标（
）：
式中：
——圆曲线上任意点至
点的曲线长；
——转角符号，右偏时为“+”，左偏时为“-”。
③第二缓和曲线（
）内任意点坐标：
式中：
——第二缓和曲线内任意点至
点的曲线长。
（2）、曲线要素计算：
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。
曲线主点桩号计算
计算结果详见附表“直线、曲线转角表”。
路线方案的拟定与比较
选线的依据：
（1）道路选线就是根据路线的基本走向和技术标准，结合当地的地形、地质、地物及其它沿线条件和施工条件等，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。
（2）选线是道路路线形设计的重要环节，选线的好坏直接影响着道路的使用质量和工程造价。
选线是一项涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作。
选线的原则：
（1）在路线设计的各个阶段，应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究，在方案论证、比较的基础上，选定最优的路线方案。
（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，但也不应片面追求高指标。
（3）选线应与农田基本建设相配合，做到少占耕地，注意尽量地不占高产田、经济作物田或经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。
（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围的环境、景观相协调，并适当照顾美观。
注意保护原有的自然生态环境和重要的历史文物遗址。
（5）选线时应对沿线的工程地质和水文地质进行深入的勘探，查清其对道路工程的影响程度。
对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。
一般情况下，路线应设法绕避；当路线必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。
（6）选线时应重视环境保护，注意由于道路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题，具体应注意以下几个方面：
1）路线对自然环境与资源可能产生的影响。
2）占地、房屋拆迁所带来的影响。
3）路线对城镇布局、行政区划、农耕区、水利排灌体系等现有设施造成分割，而产生的影响。
4）噪声对居民生活的影响。
5）汽车尾气对大气、水源、农田所造成的影响。
6）对自然环境、资源的影响和污染的防治措施及其对政策实施的可能性。
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：
图方案示意图
（1） 全面布局；
（2） 逐段安排路线；
（3）具体定线三个步骤进行。
两方案综述
两方案示意图如图1所示
方案1（即既定方案）选择路线为，沿河自然布线，地形起伏不大，不通过通过村庄，不占用居民区，减少了对居民区的噪声污染，同时也尽量避免占用农田和破坏植被，填挖方相对较少，减少了施工工作量，同时也减少了施工花费，最后展线至终点。
方案2（比选方案）穿过重丘区，起伏严重，各点高差相对较大，施工难度大，施工花费较多，同时占用太多良田，又通过一建筑小学，对学校会造成噪声污染，还有与第一方案相比路线太长，而土石方量也太大。
方案比较
方案1的优点：
因为方案1基本避开了山丘高差大的地区而沿河走，所以减少了大量的挖方量；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；路线较短，有利于降低造价。
方案1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。
同时通过管线，需要设置相应的防治破坏措施，从而加大了造价和施工的难度。
方案2优点：
基本不穿过村庄，有利于减少噪声污染，同时也是沿等高线放线，有利于减少土石方量。
方案2的缺点：
路线较直，长度较长，造价高因为经过重丘，开挖路基较多，施工难，不够经济，挖方量很大；施工难度较高；地形复杂，施工不便，施工速度较慢；路线沿线地面高差较大，道路坡度较大，纵断面不理想；路线在较长挖方段中通过时，容易出现视距不够、视觉压抑等问题；较大的挖方量和较高的挖方高度，容易出现难以预料的工程地质危害。
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1为最终设计方案。
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1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。
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。
道路纵断面设计
沿着路中线竖向剖切、再行展开即得到了路线的纵断面。
路线纵断面一般情况下是一条在竖向上有起伏的空间线形。
纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然条件以及工程经济性等，确定纵面线形的竖向位置与形状，以便达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的
、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。
、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所示
表各级公路最大纵坡
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最大纵坡（%）
3
4
5
6
7
8
9
、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%的最小纵坡，一般情况下以不小于%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于%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。
、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
表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
、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。
、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%。
、纵面线形设计中应注意避免的组合：
（1）除V<40km/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。
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1／100。
（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。
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40m，超车视距Sc一般值取200m，低限值取150m。
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
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：
计算结果详见附表路基土石方数量计算表
3设计图纸及计算说明部分
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、路基土石方数量计算及调配（路基土石方数量表）；
附表4、路基设计表
图纸部分（附图）
附图1、道路路线方案图；
附图2、道路平面设计图 1:
2000
附图3、道路纵断面图 横向1:
2000竖向 1:
100
附图4、道路横断面 1:
200
致谢
敬爱的魏老师,在这学期刚开始的时候，您就带领我们进行了我们专业的认识实习，在实习过程中魏老师和大家就像兄弟姐妹一样，对大家和蔼可亲，让我们对我们专业有了更深的认识，对于这次的课程设计产生了积极的作用，但是随着专业知识的加深，慢慢对专业知识有
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