道路工程毕业论文1道路勘测设计.docx
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道路工程毕业论文1道路勘测设计
毕业论文
道路勘测设计
道路工程
一、目的
本课程设计是在学生学完《道路勘测设计》及其相关专业后进行的一次综合性训练，既有助于巩固所学的专业知识，培养独立设计的能力，提高综合运用知识的能力，也为以后的毕业设计打好基础。
一、基本资料
本段公路为平原微丘三级新建公路。
起点坐标：
X=79380.000，Y=91030.000；终点坐标：
X=79150.000，Y=91980.000；起、终点设计高程均同地面高
程。
提供的地形图比例尺为：
1：
2000。
二、设计步骤和方法
1、认真阅读地形图，查清路线带的地形、地物特征，并定出起点、终点和中间控制点；
1、根据起终点和中间控制点，在地形图上进行选线，通过比选，最终确定公路具体走向，必须选出两条路线
进行比选（选线时注意各个段落土石方的平衡，尽可能少占农田，少拆房屋）；
1
2、根据选定的公路具体走向，确定交点位置，量出交
点坐标，计算交点间距、偏角，并根据地形、地物和《规范》的要求确定平曲线半径、缓和曲线长度，计算出平曲线各要素、公路总里程；
3、按照20的间距在地形图上定出各个中桩的位置，读出其他地面高程，依此点绘出纵断面（若地形变化大，
则要考虑加桩）；
4、断面图设计；
5、编制《路基设计表》；
6、点绘横断面地面线，进行横断面设计；
7、路基土石方数量计算与调配；
8、在地形图上点绘公路用地界限，并调查征地和拆迁情况；
10、整理装订成册。
三、要求
1、所有设计必须独立完成，不得抄袭。
2、图表格式要求：
所有图纸、汉字均要按照规范要求
采用工程字体；每张图表必须有设计人、复核人、审核人及其签名，并标上图号、日期；采用3号图纸；图框尺寸，外框为420mm×297mm，内框为（430-30-10）mm
×（297-10-10）mm，设计单位70mm，公路名称70mm，
2
图名65mm，设计、复核、审核、图号、日期均为（15+20）
mm。
3、横断面图比例为1：
200，纵断面比例，纵向为1：
2000，横向为1：
200。
4、挡土墙、涵洞各绘制一个。
5、设计后的成果必须整理装订好。
四、本次设计必须提交的设计成果
（一）计算说明部分
1、平面计算（直线、曲线及转角表）；
2、纵断面计算（设计标高、竖曲线各要素等）；
3、路基设计表；
4、路基土石方数量计算及调配（路基土石方数量表）；
5、主要技术经济指标；
6、总说明书。
（二）图纸部分
1、平面设计图（含用地图）；
2、纵断面设计图；
3、路基标准横断面图；
4、路基横断面图；
5、挡土墙及涵洞图各一个。
3
五、主要参考书目
1、《道路勘测设计》
2、《公路路基设计规范》
3、《公路路线设计规范》
4、《公路工程技术标准》
5、《小桥涵设计手册》
6、《路基路面工程》
4
设计总说明书
一、概述
（一）、任务依据
根据某理工大学公路工程学院土木工程专业道路工程方向《道路勘测设计任务书》。
（二）、设计标准
1、根据设计任务书要求，本路段按平原微丘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8.50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》JTJ011-94
《公路路基设计规范》JTJ013-95
《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97
《公路水泥混凝土路面设计规范》JTGD40-2002
（三）、路线起讫点
本路段起点A：
K0＋000为所给地形图坐标（79380.000，
91030.000，67.70），终点B：
K0＋623为所给地形图坐标
（79150.000，91980.000，75.10），全长0.623公里。
（四）、沿线自然地理概况
该工程整个地形、地貌特征平坦，地形起伏不大，最
高海拔高为91.00米，河谷海拔高为65.50米，总体高差在
25.5米左右。
（五）、沿线筑路材料等建设条件
沿线地方材料有：
碎石、砾石、砂、石灰、粉煤灰等。
其他材料如沥青、水
泥、矿粉需到外地采购。
二、路线
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。
路线测设里程全长0.623公里，主要技术指标采用情况
如下：
平曲线个数（个）3
平均每公里交点个数（个）1.5
平曲线最小半径（米/个）200/1
平曲线占路线长（%）52
直线最大长（米）467.439
变坡点个数（个）9
平均每公里变坡次数（次）2.3
最大纵坡（%）4.15
最短坡长（米/处）200
凸型竖曲线最小半径（米/处）3000凹型竖曲线最小半径（米/处）2000三、横断面设计
1、路基横断面布置：
0.75+3.75+3.75+0.75=8.5米
式中数字自左至右分别为：
左路肩、行车道、行车道、右路肩。
路面横坡设置（不含超高路段）：
路肩为3%，行车道为
2%。
2、加宽、超高方式
全线加宽采用比例过度，超高方式为绕内边线旋转。
路
基土石方计算控制标高为土基标高，不含路面厚度。
3、路基施工注意事项：
路基施工应严格按规范进行，对能作为填方用土的挖方应尽量移挖作填，尽量减少取、弃土场地。
取、弃土场地应选择荒山、山地处，不得随意乱弃，堵塞河道，且要做好防护，绿化工作，以免造成水土流失。
土基填筑前应进行清表、清淤，耕地填前夯实工作，做好填前排水。
（二）排水
1、排水：
挖方路段路面雨水通过路肩进入边沟，填方路
段路面雨水经坡面
散排至排水沟。
四、本次设计项目
1、确定道路技术等级和技术标准
2、纸上定线
3、平面定线设计
4、路线纵断面设计
5、路线横断面设计
6、挡土墙及涵洞图各一个
第1章设计说明
1.1工程概况
设计公路为某三级公路。
本路段为平原微丘区，多为中
低山地貌，地势稍陡。
路段主线长0.623km（起讫桩号为K0+000—K0+623），路基宽8.5m，设计行车速度为40km/小时。
1.2公路技术等级及技术标准
1.2.1公路技术等级
设计路段公路等级为三级，适应于将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量为2000～6000辆。
1.2.2技术标准
（1）、控制要素：
<1>、服务水平：
三级
<2>、设计车速：
40km/小时
（2）、平面设计技术指标：
<1>、圆曲线最小半径：
①、一般值：
100m
②、极限值：
60m
③、不设超高最小半径：
600m
④、最大半径：
10000m
<2>、缓和曲线最小长度：
35m
<3>、平曲线间插直线长度：
同向平曲线间插直线长度应大于6V（240m）为宜，同向平曲线间插直线长度应大于2V（80m）为宜。
<4>、平曲线最小长度：
70m
（3）、纵断面设计技术指标：
<1>、最大纵坡度：
7%
<2>、最小坡长：
120m
<3>、不同纵坡度最大坡长：
纵坡坡度与最大坡长表1-1
纵坡坡度
（%）
最大坡长
（m）
3—
41100
5900
6700
7500
注：
当纵坡坡度小于或等于3%时，最大坡长没
有限制。
<4>、竖曲线最小半径和最小长度：
竖曲线最小半径和最小长度表1-2
凸形竖曲
线半径凹形竖曲
线半径
一般值700
极限值450
一般值700
极限值450
竖曲线最小长度（m）35
<5>、纵向坡度与横向坡度的合成坡度最大值：
10%
（4）、路基横断面技术指标：
<1>、行车道宽度：
2×3.5m
<2>、土路肩宽度：
2×0.75m
<3>、路基总宽度：
8.5m
<4>、视距保证：
①、停车视距：
40m
②、会车视距：
80m
③、超车视距：
200m
<5>、双车道路面加宽值：
设计路段采用第3类加宽值，不同圆曲线半径下的路基全加宽值如下表：
圆曲线半径
加宽值
圆曲线半
加宽值
（m）
（m）
径（m）
（m）
250～200
0.8
100～70
2.0
200～150
1.0
70～50
2.5
150～100
1.5
<6>、路拱及土路肩横坡度：
路拱横坡度取用2%，土路肩横坡度取用3%。
<7>、不同圆曲线半径的超高值：
圆曲线半径与超高表1-3
圆曲线半径（m）
超高值（%）
600～3901
390～2702
270～2003
200～1504
150～1205
120～906
90～607
注：
当圆曲线半径大于600m时，可不设超高。
第2章平面选线及定线
2.1平面选线
2.1.1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。
2.1.2选线过程
（1）、控制点的选定：
在地形图范围内有三个村庄，本着设计路线应尽可能服务居民区的原则，初步选定靠近村庄的三个控制点，定出路线的大致走向。
（2）、加密控制点：
在前面定出的路线大致走向的基础上，本着山岭重丘区公路应尽可能的克服高差，尽量使路线按平均自然坡度顺着等高线走，以为以后的纵断面设计留有余地的原则，选定路线上、下坡转折点和越岭标高，并避开地质不良地段，加密控制点。
（3）、确定路线走向：
在前面各项工作的基础上，顺着等高线，避免初定的路线尽量少的切割等高线，把各个控制点连结起来，定出路线的走向。
考虑到路线在各控制点间的不同连结方式，初步定出甲、乙、丙三条路线方案。
（4）、方案比选：
分别对甲、乙、丙三条路线方案作进一步的研究，
得出各个方案的主要技经济指标，如表2-1所示：
各路线方案主要技术经济指标比较表表
2-1
指标单位方案甲方案乙方案丙
路线总
长
km
623
715
654
通过村
庄
个
0
0
0
回头弯
个
0
2
1
线形
好
中
中
土石方
中
较多
多
量
挡土墙
中
中
多
总造价
较低
高
较高
比较结
推荐
果
通过上表的比较发现，乙方案的各项技术经济指标
都较平均，设置两个回头弯使得在该路段处的填方量有
一定减少，但是回头弯处由于取用的圆曲线半径小，使
得行车舒适性及迅速性有所降低，而且设置了回头弯却没有克服高差，没能充分发挥回头弯的作用。
丙方案虽然路线较短，联结的村庄只有两个，还要翻越一处地面标高较高的垭口，增加了开挖量，造价较高，还难以满足平曲线间插直线长度要求。
相比之下，甲方案的综合指标比其他两个都好，所以推荐甲方案。
2.2纸上定线
设计路段为山岭重丘区三级公路，地形复杂，横坡陡峻，路线平、纵，横面所受的限制较严，定线时应尽可能的克服高程。
2.2.1定导向线：
（1）、首先在1:
2000的地形图上，仔细研究路线选线阶段选定的主要控制点间的地形、地质情况，选择有利地形，拟定路线走法。
（2）、地形图上的等高线间距为10m，选用5.0%的平均
自然坡度，按式2-1算出等高线间平距：
ah
i均
（式2-1）
由式2-1得：
a10200m
0.05
使两脚规的开度等于a（按图上的比例尺为10cm），从路线起点A开始，拟定的路线走法在等高线上依次截取各点，
直到最后一点的位置和标高按近路线终点B为止。
（3）、连接各点，分析该折线在利用地形和避让地物，以及工程艰巨的情况，从而选出应穿应避让的特征点为中间控制点，并重新连接各点。
2.2.2确定路线位置
（1）、在前面定出的导向线的基础上，用不同半径的模板在路线平面可能出现的转点处描出路线平面位置，并标出其半径。
（2）、用直线连接各曲线，使各直线相交，初步定出路线交点。
（3）、初步分析各交点处所采用的线型，并大致量出各交点的转角值，概算出各交点处的平曲线切线长，结合交点间距概算出平曲线间插直线长度，判断各同向、反向及复合线型能否满足规范要求。
（4）、分析所定出的路线位置的工程量并进行调整，力
争定出线形好、工程量小的路线位置。
根据以上的方法，即可在地形图上定出路线的位置，确定路线平面的交点，并初步定出了各交战处所采用的圆曲线半径值和缓和曲线长度，以及各平曲线的线型组合方式。
第3章线路平面设计
3.1确定平面设计所需数据
3.1.1确定交点坐标
（1）、根据地形图上所定出的路线位置，通过地形上的等高线推算各交点的坐标。
方法如下：
<1>、推算坐标时，应在交点所在的坐标格内进行，先假定该坐标格四个脚点中的左下脚点为原点。
<2>、量出交点的到坐标横（纵）轴的距离l，再量取坐标格的垂直（水平）长度L。
<3>、计算坐标增量。
从地形图可以看出相邻坐标网格线间的距离为0.2，按式3-1：
（式3-1）
x（y）
l
0.2
L
即可得出在该坐标格内的坐标增量，再用此坐标增量
加上原点在整体坐标系下的坐标值即可得出该交点的
坐标。
（2）、按上述方法推算出的各交点坐标如表3-1。
交点坐标表表
3-1
交点X（N）Y（E）
交
X（N）Y（E）
点
79380.0
起点
00
91030.0
00
JD1JD2JD3
79150.0
终点
00
91980.0
00
3.1.2初拟平曲线半径及缓和曲线长
纸上定线时所初定的各交点处平曲线半径及缓和曲线长
如表3-2。
半径及缓和曲线长表3-2
交点半径（m）
缓和曲线长（m）
JD196.33525
JD279.9025
JD330025
3.2平面设计计算
3.2.1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
JD0（X0,Y0）
，第i个交点坐标为
JDi（Xi,Yi）,i
1,2,3,
n，则：
XXiXi1
坐标增量
:
（式3-2）
交点间距:
YYi
L（
Yi1
X）2（
Y）2
（式3-3）
象限角:
arctgY
X
（式3-4）
计算方位角:
当X0,Y当X0,Y当X0,Y当X0,Y
0时:
0时:
0时:
0时:
fw
fw180
fw180
fw360
（式3-5）
转角:
i
AiAi1
（式3-6）
当i为""
时路线右偏,当
i为""
时路线左偏
（2）、曲线要素计算：
qLsLs（m）（式3-7）
2240R2
L2L4
pss
（m）（式3-8）
24R2688R3
T（Rp）tg
2
q（m）（式3-9）
LyRLs
式（3-10）
LLy
2Ls
式（3-11）
E（Rp）secR2
J2TL
式（3-12）
（式3-13）
（3）、平面线形要素组合及计算：
<1>、S型曲线：
S型曲线为反向圆曲线间用回旋线连接的
组合形式，其相邻两个回旋线参数
A1与
A2宜相
等。
如果采用不同的参数时，
A1与
A2之比应小于
2.0，有条件时以小于1.5为宜。
在两个回旋线间的插直线（或重合段）的长度l应符合式3-14：
（式3-14）
lA1A2m40
此外，S型曲线两圆曲线半径之比也不宜过大，
宜为：
（式3-15）
<2>、C型曲线：
R21～1
R13
其中R2R1
C型曲线为同向曲线的两回旋线在曲率为零处
径相衔接的形式。
其计算要求与方法同S形曲线。
（4）、逐桩坐标计算：
<1>、直线上中桩坐标计算：
设交点坐标为
JD（X
Y），交点相邻两直线方位角分别
为fw1和fw2，则：
ZH点坐标:
HZ点坐标:
XZH
YHZ
XTcos（fw1YTsin（fw1
180）（式3-16）
180）（式3-17）
设直线上加桩里程为L，ZH，HZ为曲线起点、终点里程，
则前直线上任意点坐标为：
XX（TZHL）cos（fw1
180）
（式3-18）
YY（TZHL）sin（fw1
180）
后直线上任意点的坐标为：
XX（TLHZ）cosfw2
（式3-19）
YY（TLHZ）sinfw2
<2>、单曲线内中桩坐标计算：
曲线上任意一点的切线横距为：
l5
22
xl
40RLs
式（3-20）
式中：
l——缓和曲线上任意点到ZH（或HZ）点的
曲线长；
Ls——缓和曲线长度。
①、第一缓和曲线（
ZHHY
）上任意点坐标：
XXZH
YYZH
cos
cos
x30l2
RLs
x30l2
RLs
cos
sin
fw1
fw1
30l2
RLs
（
30l2
RLs
式3-21）
式中：
——转角符号，右偏时为“+”，
左偏时为“-”。
②、圆曲线内任意点坐标（HYYH）：
XXHY
2Rsin
90l
cos
fw1
90lLs
RR（
YYHY
2Rsin
90l
sin
fw1
90lLs
RR
式3-22）
式中：
l——圆曲线上任意点至HY点的曲
线长；
——转角符号，右偏时为“+”，
左偏时为“-”。
③、第二缓和曲线（
HZYH
）内任意点坐标：
XXHZ
cos
x
x30l2
RLs
cos
fw2
180
30l2
RLs
（
30l2
YYHZ
cos
30l2
RLs
sin
fw2
180
RLs
式3-23）
式中：
l——第二缓和曲线内任意点至HZ
点的曲线长。
3.2.2平面设计计算过程
（1）、根据平面设计的有关内容以及相应的计算公式和要求，对初拟的半径值和缓和曲线长度值进行试算调整，使之满足各项要求，以最终确定各平曲线的圆曲线半径和缓和曲线长。
确定下来的圆曲线半径不应和初拟时的偏差过大，以免平曲线的位置偏离初拟位置过大而可能导致工程量的
增加。
（2）、根据上述原则以及相关公式，用Fortran90编程序计算，圆曲线半径和缓和曲线长度的调整在程序中执行。
程序见附录二《平面设计计算程序》。
（3）、用此程序计算所得结果如下：
一、起终点及交点坐标：
1:
79380.000
91030.000
2:
00000.000
00000.000
3:
00000.000
00000.000
4:
00000.000
00000.000
5:
79150.000
，91980.000
二、半径及缓和曲线长：
2:
96.335
25.000
3:
79.900
25.000
4:
200.000
25.000
三、方位角和交点间距：
fw（1-2）:
L（1-2）:
fw（2-3）:
L（2-3）:
fw（3-4）:
L（3-4）:
fw（4-5）:
L（4-5）:
四、转角：
0
α
（2）:
47030＇00＇α（3）:
-5550＇00＇α（4）:
21000＇00＇
五、曲线要素：
q
（2）:
12.49298
P
（2）:
0.27032
T
（2）:
55.000
LY
（2）:
17.464
L
（2）:
67.464
J
（2）:
42.536
E
（2）:
9.2087
q（3）:
12.4898
P（3）:
0.3259
T（3）:
54.9971
LY（3）:
16.8260
L（3）:
66.8260
J（3）:
43.1682
E（3）:
10.8913
q（4）:
12.4984
P（4）:
0.1302
T（4）:
47.7868
LY（4）:
15.3756
L（4）:
65.3
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