某工業(yè)區(qū)道路線形設(shè)計課程設(shè)計

1、武漢了理工大學(xué)課 程 設(shè) 計題 目：某工業(yè)區(qū)道路線形設(shè)計目 錄一、課程設(shè)計說明書1 道路選線11510二、參考文獻151 道路選線 道路選線，就是個根據(jù)道路的使用任務(wù)、性質(zhì)、公路的等級和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從規(guī)劃的起、終點之間結(jié)合地形、地質(zhì)、水文及其他沿線條件，綜合考慮平、縱、橫三方面因素，在實地或紙上選定道路中線的確切位置，然后進行有關(guān)的測量和設(shè)計工作。我們本次選線為紙上定線.1.1紙上定線 在紙上定線中，因使所設(shè)計路線盡量與等高線平行，繞開等高線密集的陡坡地區(qū)。在定線時，直線距離不能太長，一般以20V（V是設(shè)計車速）為最大長度。1.2選線原則 路線設(shè)計受到地形、水文、氣候等自然因素的影響，還受到到很

2、多社會、經(jīng)濟等上的因素。本次為丘陵區(qū)選線，等級為三級公路，我們要注意以下幾點:1) 使填、挖方平衡。路線的坡度做好控制，在0.3%7%為宜2) 多種方案，從中選擇最優(yōu)方案。3) 做到少占耕地，與農(nóng)田基本建設(shè)相協(xié)調(diào)。4) 根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)合理布局線路，路線設(shè)計要保證行車安全、舒適。5) 選擇坡度較緩的地形，有利于施工。6) 對水文地質(zhì)差的地方盡量繞行。在地形圖要設(shè)計兩個彎道，在彎道設(shè)計時，除考慮曲線要素外，還要注意彎道內(nèi)側(cè)是否有物體阻礙司機的視線，為滿足視距要求，要對其橫凈距進行計算，具體方法在橫斷面設(shè)計時在詳細(xì)說明。2 平面設(shè)計 路線的平面線形是由指直線、圓曲線和緩和曲線組成的平面線形，平面設(shè)計就

3、是將直線、圓曲線和緩和曲線等合理的組合起來，確定路線平面位置和各部分的幾何尺寸的工作。2.1平面線形設(shè)計要求 在路線的平面設(shè)計中，我們主要考察的是汽車的行的行駛軌跡，所以軌跡在幾何性質(zhì)上有以下特征：1） 曲線是連續(xù)和平滑的，軌跡上任何一點不出現(xiàn)破折。2） 曲率的變化是連續(xù)的，軌跡上任何一點不出現(xiàn)兩個曲率的值3） 曲率的變化率是連續(xù)的，軌跡上任何一點不出現(xiàn)兩個曲率變化率的值。 2.2直線的設(shè)計 直線是平面曲線的要素之一，也是運用最為廣泛的，能給人以短捷、直達(dá)的印象。但是在直線上高速行駛，容易使駕駛員產(chǎn)生疲勞，造成交通事故，因此，在運用直線時，必須慎重，不宜過長。直線的運用 在長直線上要注意下列幾

4、個問題：1） 長直線上縱坡不宜過大，易導(dǎo)致高速度。2） 長直線與大半徑結(jié)合最好。3） 長直線兩測加標(biāo)志物，改善單調(diào)景觀。直線的長度規(guī)定 直線的長度不宜過長，也不能太短，根據(jù)公路路線設(shè)計規(guī)范（JTJ011-94）推薦行駛的最短距離為行駛速度V的6倍，最長距離一般規(guī)定為行駛速度V的20倍。 有反向曲線時，根據(jù)公路路線設(shè)計規(guī)范(JTJ011-94)規(guī)定反向曲線間最小的直線長度以不小于行駛是速度的2倍為宜。2.3圓曲線 各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)該設(shè)平曲線，而圓曲線是平曲線中主要的組成成分。路線平面設(shè)計線形中常用的單曲線、復(fù)曲線及回頭曲線等，一般都包含了圓曲線。圓曲線具有易與地形相適應(yīng)、可循行好、行線形

5、美觀、易于測設(shè)等優(yōu)點，使用十分普遍。圓曲線的幾何要素 T=Rtan/2L=R/180 E=R(sec/21)D=2TLT切線長（m）L曲線長（m）E外距（m）D校正數(shù)或稱超距（m）R圓曲線半徑（m）轉(zhuǎn)角（）汽車在圓曲線上的行駛特性行駛在曲線上的汽車由于受到離心力的作用其穩(wěn)定性手到影響，而離心力的大小有與曲線的半徑有密切的關(guān)系，半徑越小越不利，所以在選擇平曲線上時應(yīng)盡量采用較大的值，只有在地形或者其他條件受影響時才可用較小的半徑。為了行車的安全與舒適，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).（JTGB01-2003）規(guī)定了圓曲線半徑在不同的情況下的最小值。R=V2/127(µ±i) V=行駛車速（

6、km/h） i=超高橫坡度在指定車速V下，最小Rmin決定于容許的最大橫坡度max和該曲線的最大超高icmax。圓曲線的半徑和長度在半徑的選用中，盡量選用較大的半徑，極限最小半徑盡可能不用，但是半徑不是越大越好，還要視所設(shè)的路線而定，根據(jù)公路路線設(shè)計規(guī)范(JTJ011-94)規(guī)定圓曲線的半徑最大不宜超過10000m。在三級公路中，設(shè)計速度V=40km/h,在一般最小半徑中R100m,在極限最小半徑中R50m，在設(shè)計中根據(jù)地形的情況自行選擇合適的半徑,所以在設(shè)計的三級公路中JD1的R1取200m，JD2的R2取60m，都符合要求。2.4緩和曲線緩和曲線是道路平面設(shè)計的要素之一，它是設(shè)置在直線與圓

7、曲線之間或半徑相差較大的兩個轉(zhuǎn)向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線,公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，除四級公路不要求設(shè)緩和曲線，其余的等級的公路都應(yīng)該設(shè)置緩和曲線。緩和曲線的線性特征回旋線是公路路線設(shè)計中最常用的的一種緩和曲線。1) 回旋線的基本公式RLS=A2R=回旋線所連續(xù)的圓曲線半徑LS=回旋線型的緩和曲線長度緩和曲線的長度及其標(biāo)準(zhǔn)緩和曲線的最小長度公式： LS(min)=0.036V3/R 在三級公路中，R1=200,V=40km/h,代入得: LS(min)=0.036*403÷200 =11.52m R2=60,V=40km/h,代入公式得 LS(min)=0.036*403

8、÷60 =38.4m 各級公路緩和曲線最小值設(shè)計速度(km/h)1201008060403020緩和曲線最小長度/m100857060403020所以在三級公路設(shè)計中，緩和曲線了LS都取40m滿足要求。有緩和曲線的道路平曲線幾何要素 道路平面曲線的幾何元素公式如下： T=(R+R)tan/2 + q L=R/180 + LS=R(2)/180 + 2LS E=(R+R)/cos/2 R =90LS/R q=LS/2 L3S/240R2 R=L2S/24R L4S/2384R3 在所設(shè)計的三級公路中，R1=200m，R2=60m，求出平面曲線幾何要素,就平曲線長度L為例子。 L1=R1

9、(121)/180 + 2LS 1=90LS/R1=90*40÷200=5.73 L1=200(372*5.73）÷180+80 =169.12m平曲線要素如下：JDRLSTLE1左 37。2004087169.1211.242左118。12，6040122.1163.7858.99 2.5平面曲線組合設(shè)計 平面線形應(yīng)值捷、連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。長直線的盡頭不能和小半徑的曲線相接，在公路彎道一般情況下，由兩端曲線和一段圓曲線組成。緩和曲線的長度不能小于所設(shè)計等級公路的最小長度的規(guī)定；中間圓曲線的長度也宜大于3s的行程。 下表為各級公路平曲線的最

10、小長度設(shè)計速度 km/h1201008060403020一般指1000850700500350250200最小值200170140100705040所求的兩個彎道的平曲線長度L1=169.12m、L2=163.78m都滿足要求。3 縱斷面設(shè)計 縱斷面設(shè)計的主要任務(wù)就是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項l件以及工程經(jīng)濟性等，研究空間的線形幾何構(gòu)成的大小及長度，以便達(dá)到行車安全迅速、運輸經(jīng)濟合理及乘客感覺舒適的目的?？v斷面是由兩條主要的線，一是地面線，根據(jù)中線個點的高程而繪出的不規(guī)則的折線；一條是設(shè)計線，是反映道路線的起伏情況，器標(biāo)高為設(shè)計標(biāo)高。三級公路的標(biāo)高采用路基邊緣標(biāo)高，在設(shè)置超高

11、、加寬地段為設(shè)超高、加寬前該處邊緣標(biāo)高。縱斷面設(shè)計線是由直線和豎曲線組成，直線的坡度和長度會影響行車的速度和安全，豎曲線有凹有凸，主要解決公路線形在縱斷面上的位置、形狀和尺寸問題。3.1縱坡及坡長設(shè)計坡度設(shè)計 是縱坡設(shè)計經(jīng)濟合理，結(jié)合選線的縱坡安排意圖，經(jīng)過綜合分析、反復(fù)比較定出縱坡?？v坡設(shè)計要滿足以下要求：1） 縱坡要有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。2） 縱坡要考慮地質(zhì)、水文、氣候、排水等因素。3） 縱坡要考慮填挖平衡，就近填方。4） 考慮交通樞紐、農(nóng)田水利等因素。最大縱坡是道路所允許的最大坡度值，是縱斷面設(shè)計的重要指標(biāo)。設(shè)計速度km/h1201008060403020最大縱坡%34

12、56789在設(shè)計速度為30km/h的三級公路上，最大縱坡為7%。最小縱坡縱坡小能有利于汽車的行駛，但是同時還要考慮到路面排水的功效，說以縱坡不宜太小，要滿足排水要求，防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，所以縱坡的設(shè)計以不小于0.3%為最小縱坡，一般要大于0.5%為宜。在特殊地形上縱坡小于0.3%是，邊溝要做縱向的排水設(shè)計在超高橫坡度漸變段上，為使行車外側(cè)邊緣不出現(xiàn)反坡，設(shè)計最小的縱坡不宜小于超高的允許漸變率。合成坡度是由路線縱坡與彎道超高橫坡或路拱橫坡組合而成的。根據(jù)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)三級公路在V=40km/h時的最大合成坡度為10%，最小合成坡度不宜小于0.5%。坡長設(shè)計 三級公路在40km/h的

13、最短坡長為120米。 根據(jù)公路工程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在三級公路越嶺路線的平均縱坡一般接近5.5%和5%為宜。3.2豎曲線 在汽車行駛過程中，為了緩和因車輛動力變化而引起的沖擊和視距保證，必須插入豎曲線。豎曲線一般是由圓曲線和二次拋物線兩種。豎曲線的最小半徑和長度在縱斷面設(shè)計中，有三個因素決定最小半徑。1） 緩和沖擊 汽車在行駛過程中，產(chǎn)生了加速度，從而產(chǎn)生了離心力，讓乘客感覺不舒服。 R=V2/13a 加速度a一般在0.50.7m/s2.2）時間行程不過短在豎曲線上行駛，行駛路程太短，會讓乘客感覺不舒服，所以最短距離要滿足。Lmin=V/1.2，設(shè)計速度為40km/h的最小長度為35m.2） 滿足視距

14、要求 汽車在凸曲線上行駛，半徑太小，會阻擋司機視線。在凸曲線上設(shè)計車速為40km/h最小半徑為700m。3.3豎曲線設(shè)計在縱斷面的變坡點上，由于坡度的改變形成了坡度角=i2i1當(dāng)為“+”時表示凹曲線，當(dāng)為“”時為凸曲線。在總多面設(shè)計中，有3個變坡點，所以有4個坡度，i1=0.56% i2=5.9%i3=3.4% i4=5%所以經(jīng)過計算1=i2i1=6.46% 2=i3i2=9.3% 3=i4i3=8.3%所以第一個為凹曲線，第二個為凸曲線，第三個為凹曲線，分別選擇半徑R1=2000m,R2=800m,R3=1000m,都滿足豎曲線半徑的要求。三個變坡點的樁號分別為K0+710 、K1+40 、

15、K1+360.三個變坡點的高程：H1=281，H2=300.5，H3=291在進行豎曲線要素計算豎曲線長度： L=R豎曲線切線長： T= L/2=R/2豎曲線上任一點豎距; h=x2/2R x為計算點樁號與豎曲線起終點樁號差 豎曲線外距：E=T2/2R豎曲線起終點樁號=變坡點樁號 T豎曲線起點高程H起=H0 ± Ti豎曲線終點樁號=變坡點樁號 + T豎曲線終點高程H終=H0 ± Ti以上兩式中的凸豎曲線用“”，凹豎曲線用“+”。以半徑R1=2000m為例計算L1=R1=2000*0.0646=129.2 T=L/2=129.2÷2=64.6E=T2/2R=64.6

16、2÷4000=1.04 算的豎曲線要素如下：變坡點變坡點樁號凹凸性RTE變坡點高程1K0+710凹200064.61.042812K1+40凸80037.20.86300.53K1+360凹1000420.88290豎曲線上的任何一點的豎距h，豎曲線上的一點里程樁號K0+690該豎曲線的起點樁號為K0+710T=K0+645.4x=690645.4=44.6m h=x2/2R=44.62÷4000=0.497m豎曲線起點高程=281+64.6*0.0056=281.36（m）豎曲線的終點樁號=(K0+710) + T=K0+774.6豎曲線終點高程=281+64.6*0.0

17、59=284.81（m）在樁號為K0+760處：橫距x=44.6m切線高程=281+(64.644.6)*0.0036=.281.07m設(shè)計高程=281.07+0.497=581.57m 樁號K0+760橫距x=774.6760=14.6mh=x2/2R=0.05m切線高程=281+（64.614.6)*0.059=283.95m設(shè)計高程=283.95+0.05=284m求的在豎曲線上的樁號的切線標(biāo)高、設(shè)計標(biāo)高如下:里程樁號K0+670K0+690K0+710K0+740K0+760K1+40K1+60K1+340K1+360K1+390切線高程281.21281.07281282.77283

18、.95300.5299.82291290291.5設(shè)計高程281.4281.57282.04283.10284299.64299.60290.90290.90291.603.4 道路的平、縱線形組合設(shè)計平、縱組合的設(shè)計原則 1）平曲線與豎曲線應(yīng)該相互重合，且平曲線要長于豎曲線，就是所說的“平包縱”。 2）平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持平衡。 3）暗彎與凸形曲線結(jié)合，明彎和凹形曲線組合才合理。 4）要避免使凸曲線的頂部或者凹曲線的底部與反向平曲線的拐點重合。 5）小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相重合。3.5縱斷面設(shè)計要點和方法 縱斷面設(shè)計要點要求從斷面均勻平順、起伏緩和、坡長和豎曲線長短適當(dāng)、平面組合設(shè)計

19、協(xié)調(diào)以及填挖經(jīng)濟、平衡。考慮到排水的因素，所以為了路面和邊溝的排水，最下縱坡不應(yīng)低于0.3%0.5%.在關(guān)于縱坡的長度上，縱坡的長度不宜過短，以不小于設(shè)計速度9s的行程為宜。豎曲線的半徑選用較大的為宜，在受限制時可用最小值?？v坡設(shè)計應(yīng)注意的問題在縱坡的設(shè)計小于0.3%時，對道路的排水不利，所以在道路的兩側(cè)可以設(shè)置鋸齒形的溝進行排水。4 橫斷面設(shè)計 道路的橫斷面是指中線上各個點的法相切面，是由橫斷面設(shè)計和地面線組成。4.1橫斷面的組成1）路幅是指公路路基頂面的兩路肩外側(cè)之間的部分。三級公路在設(shè)計速度為40km/h時的路基寬度為8.5m。2）路拱是為了有利于路面的橫向排水，將路得中央做成相亮澤傾斜

20、的拱形。路拱對排水有利但是路拱對于行車不利，在設(shè)計時不能太大。在水泥混凝土路面、瀝青混凝土路面一般取1.02.0%，為了有利排水，在這里去路拱ig=2.0%。路肩是為了保護車道的主要穩(wěn)定，供車輛緊急停止，在道路的兩側(cè)。在三級公路設(shè)計中只有土路肩，寬度為0.75m。在路肩上也有為了有利于排水而設(shè)置的路肩橫坡度，在這里選用3%.4.2行車道寬度 行車道寬度是根據(jù)車輛寬度、設(shè)計交通量、交通組成和汽車行駛速度分別來確定。參考數(shù)據(jù)：在設(shè)計速度為40km/m的時候，車道寬度取3.5m.4.3曲線的超高、加寬于視距保證4.3.1曲線超高為了抵消在曲線段上的離心力，將路面設(shè)計成為外側(cè)高內(nèi)側(cè)低的單向橫坡度，就是

21、超高。在這里我們根據(jù)超高表來確定，在設(shè)計速度為40km/h的三級公路上，超高橫坡度的選擇如下表：V=40km/m600390390270270200200150150120120909060超高%234567891）超高的過度一般繞內(nèi)線旋轉(zhuǎn)由于內(nèi)側(cè)的不降低，有利于縱向排水，所以在新建的公路中一般都以繞內(nèi)線旋轉(zhuǎn)的方法。2） 橫斷面的超高值得計算利用繞邊線旋轉(zhuǎn)超高值計算公式：超高位置計算公式注圓曲線上外緣1計算結(jié)果均為與設(shè)計高之高差2.臨界斷面距緩和段起點3.X距離處的加寬值：中線內(nèi)緣過度段上外緣或（）中線內(nèi)緣 參考數(shù)據(jù)：a=0.75 b=3.5 ic1=5% ic2=8% ig=2% ij=3%

22、 LC=40 路基加寬值隨半徑的變化而變化 在JD1 R=200時，BJ1=1.0在JD2 R=60時， BJ2=2.5 對超高進行計算：1） 圓曲線的超高，以樁號K0+240為例外緣hc=0.75*0.03 + (0.75+7)*0.05=0.41中線hc=0.75*0.03 + 3.5*0.05=0.2內(nèi)緣hc=0.75*0.03 (0.75+0.6)*0.05=0.0452） 緩和曲線上的超高，以樁號K0+200為例X0=0.02÷0.05*40=24 X=200 180=20所以xx0 BJX=x·Bj/LC=0.5外緣=20*0.41÷40=0.205中

23、線=0.75*0.03 + 3.5*0.05=0.0925內(nèi)緣=0.75*0.03（0.5+0.75）*0.02=-0.0025對在平曲線上的各個樁號的超高值計算如下表：JD1內(nèi)緣中線外緣K0+180(ZH)00.09250+200-0.00250.09250.205+220(HY)-0.0650.20.41+240-0.0650.20.41+260-0.0650.20.41+280-0.065 0.20.41+300-0.0650.20.41+309.12(YH)-0.0650.20.41+320-0.0220.150.3+340-0.00350.09250.094+349.12(HZ)00

24、.09250JD2K1+133.92(ZH)00.09250+150-0.0340.1350.26+170-0.190.30.063+173.92(HY)-0.240.30.64+190-0.240.30.64+210-0.240.30.64+230-0.240.30.64+250-0.240.30.64+257.7(YH)-0.240.30.64+270-0.1150.445+290-0.0020.09250.12+297.7(HZ)00.092504.3.2曲線加寬為了適應(yīng)汽車在平曲線上行駛時候的后輪軌跡偏向曲線內(nèi)測的需要，在平曲線的內(nèi)側(cè)增加路面、路基的寬度。但是對于R>250m的圓

25、曲線不用設(shè)計加寬。在圓曲線上為全加寬。參考數(shù)據(jù)：在JD1 R=200時，BJ1=1 在JD2 R=60時， BJ2=2.5加寬值公式： bx=LXb/L以圓曲線上的樁號K0+200為例,在JD1上，所以BJ1=1。LX=200-180=20 L=40Bx=20*1÷40=0.5在K0+200樁號處的加寬為0.75m圓曲線上加寬值樁號加寬值/mK0+180(ZH)0K0+2000.5K0+220(HY)1+2401+2601+2801+3001K0+309.12(YH)1.+3200.728+3400.228K0+349.12(HZ)0.05K1+133.92(ZH)0+1501+17

26、02.23K1+173.92(HY)2.5+1902.5+2102.5+2302.5+2502.5K1+257.7(YH)2.5+2701.73+2900.48K1+297.7(HZ)04.4視距保證在彎道部分，可能有建筑物擋住司機的視線，所以在設(shè)計路線時候要考慮到在彎道內(nèi)側(cè)的建筑物和障礙是否遮擋了視線，即考慮橫凈距h。參考數(shù)據(jù)：S=80m L=163.78m R=60 B=8.5參考公式：h=RS(1cos/2) =180S/RS RS=RB/2+1.5 過程：RS=604.25+1.5=57.25=180。*80÷÷57.25=80°0350 h=57.25*(1cos40°0155)=13.4m在設(shè)計時候用橫凈距對彎道進行限制。4.5路基土石方數(shù)量計算及調(diào)配在公路工程中，有挖方有填方，所以對其要進行計算和合理的調(diào)配。4.5.1橫斷面的計算用積距法，把需要填挖的地方劃分成若干個規(guī)則圖形進行計算在相加。4.5.2土石方的計算平均斷面法，用相鄰兩個斷面的填方或者是挖方的平均面積與其距離的乘積。參考公式：V=（F1+F2）L/24.5.3平均運距計算土體的平均運輸距離，即