道路勘測設計課程設計計算書34051

1、湖北理工學院道路勘測設計課程設計計算書1、道路選線 道路選線，就是個根據(jù)道路的使用任務、性質(zhì)、公路的等級和技術標準，從規(guī)劃的起、終點之間結合地形、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，然后進行有關的測量和設計工作。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是設計車速）為最大長度。1.2選線原則 路線設計受到地形、水文、氣候等自然因素的影響，還受到到很多社會、經(jīng)濟等上的因素。本次為山區(qū)選線，等級為二級公路，我們要注意以下幾點:1)

2、 使填、挖方平衡。2) 路線的坡度做好控制，在0.3%7%為宜3) 多種方案，從中選擇最優(yōu)方案。4) 做到少占耕地，與農(nóng)田基本建設相協(xié)調(diào)。5) 根據(jù)設計標準合理布局線路，路線設計要保證行車安全、舒適。6) 選擇坡度較緩的地形，有利于施工。7) 對水文地質(zhì)差的地方盡量繞行。在地形圖要設計兩個彎道，在彎道設計時，除考慮曲線要素外，還要注意彎道內(nèi)側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計時在詳細說明。2、平面設計2.1平面線形設計的一般原則1.平面線形應直捷、連續(xù)、順適、并與地形、地物相適應， 。2.保持平面線形的均衡與連貫。3.回頭曲線的設計，其為一個主

3、曲線、兩個輔助曲線和主、輔線所夾得直線段組合而成的復雜曲線。4.平曲線要有足夠的長度。2.2直線的設置 2.2.1直線的最大長度：直線的最大長度，在城鎮(zhèn)及其附近或其他景色有變化的地點大于20V是可以的，在景色單調(diào)的地點最好控制在20V以內(nèi)。而在特殊的地理條件下應特殊處理。2.2.2同向曲線間的最小直線長度：同向曲線間的最小直線長度不小于設計速度的6V（即360m）為宜。 2.2.3同向曲線間的最小直線長度：反向曲線間的最小直線長度不小于設計速度的2V（即120m）為宜。2.3緩和曲線設計緩和曲線設置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。 規(guī)范要求四

4、級以上公路都需設置緩和曲線，緩和曲線的長度要滿足3s行程，本設計中設計速度為60km/h，要求的緩和曲線的最小長度為75米。2.4圓曲線 各級公路不論轉角大小均應該設平曲線，而圓曲線是平曲線中主要的組成成分。路線平面設計線形中常用的單曲線、復曲線及回頭曲線等，一般都包含了圓曲線。圓曲線具有易與地形相適應、可循行好、行線形美觀、易于測設等優(yōu)點，使用十分普遍。 2.4.1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）轉角（）2.4.2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

5、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系，半徑越小越不利，所以在選擇平曲線上時應盡量采用較大的值，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，公路工程技術標準.（JTGB01-2003）規(guī)定了圓曲線半徑在不同的情況下的最小值。平曲線的半徑確定是根據(jù)汽車行駛的橫向穩(wěn)定性而定：式中：V-行車速度km/h； -橫向力系數(shù)； -橫向超高，我國公路對超高的規(guī)定。緩和曲線通過曲率的逐漸變化，適應汽車轉向操作的行駛軌跡及路線的順暢，以構成美觀及視覺協(xié)調(diào)的最佳線形；離心加速度的逐漸變化，不致產(chǎn)生側向沖擊；緩和超高最為超高變化的過渡段，以減小行車震蕩。在指

6、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。2.3.3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，還要視所設的路線而定，根據(jù)公路路線設計規(guī)范(JTJ011-94)規(guī)定圓曲線的半徑最大不宜超過10000m。在二級公路中，設計速度V=60km/h,在一般最小半徑中R200m,在極限最小半徑中R125m，在設計中根據(jù)地形的情況自行選擇合適的半徑,所以在設計的二級公路中JD1的R1=212m，JD2的R2=284m，都符合要求。2.4緩和曲線緩和曲線是道路平面設計的要素之一，它是設置在直線與圓曲線之間或半徑相

7、差較大的兩個轉向相同的圓曲線之間的一種曲率連續(xù)變化的曲線,公路工程技術標準規(guī)定，除四級公路不要求設緩和曲線，其余的等級的公路都應該設置緩和曲線。有緩和曲線的道路平曲線幾何要素：圖1 切線增長值：q=內(nèi)移值： p=緩和曲線角：=28.6479切線長：曲線長：外距： 切曲差：由任務書及地形圖有道路交點樁號為K0188.00，轉角29，圓曲線半徑設計為260m，緩和曲線設計為80m，計算：幾何要素：、R、 q；平曲線要素：Th、Lh、Eh、Jh；以及五個基本樁號（ZH、HY、QZ、YH、HZ）緩和曲線常數(shù)：切線增長值：內(nèi)移值： 緩和曲線角：=5°3033平曲線要素：切線長：=（212+0.

8、264）tg(54°/2)+18.335=126.49m曲線長：L=R/180 + LS =212×3.14×(54°/180°)+36.68=236.48m外距：=(212+0.264) ×sec(54°/2)-212=26.23m切曲差：=2×126.49-236.48=26.23m主點樁號：ZH點里程：HY點里程：YH點里程：HZ點里程：QZ點里程：校驗：計算正確無誤。同理由任務書及地形圖有 道路交點 樁號為K0874.00，轉角56°，圓曲線半徑設計為284m，緩和曲線設計為80m，同上步驟計算：

9、幾何要素：、R、q；平曲線要素：Th、Lh、Eh、Jh；以及五個基本樁號（ZH、HY、QZ、YH、HZ）。并將樁號計算結果整理到直線、曲線及轉角一覽表。2.5平面曲線組合設計 平面線形應值捷、連續(xù)、順適，并與地形、地物相適應，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小長度設計速度 km/h1201008060403020一般指1000850700500350250200最小值200170140100705040所求的

10、兩個彎道的平曲線長度L1=236.48m、L2=304.96m都滿足要求。 3、縱斷面設計3.1設計要求 3.1.1 縱斷面設計的一般要求 1.應滿足縱坡及豎曲線的各項規(guī)定2.縱坡應均勻平順。3.設計標高的確定應結合沿線自然條件。4.縱斷面設計應與平面線形和周圍地形景觀協(xié)調(diào)，應考慮人體心里上的要求，按照平豎相協(xié)調(diào)及半徑的均衡來確定縱面設計線。5.應爭取填挖平衡，應盡量移挖做填，以節(jié)省土石方量，降低工程造價。6.依路線的性質(zhì)要求，適當照顧當?shù)孛耖g運輸工具、農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)田水利等方面要求。 3.2坡長設計坡長是指縱斷面兩變坡點之間的水平距離，坡長不宜過短，以不小魚設計速度的9s的行程為宜。3.2.1

11、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)公路工程技術標準二級級公路在V=60km/h時的最大合成坡度為6%，最小合成坡度不宜小于0.5%。3.2.2最短坡長 二級公路在60km/h的最短坡長為150米。 根據(jù)公路工程及技術標準在山區(qū)二級公路越嶺路線的平均縱坡一般接近5.5%和5%為宜。3.2.3最大坡長最大坡長限制：防止影響汽車的正常行駛和安全考慮，而對最大坡長進行限制，具體要求如表3-2 表3-2 縱坡長度限制設計車速（km/h）1201008060403020縱坡坡度3900100011001200470080090010001100110012005600700800

12、80090010003.3坡度設計 3.3.1最大縱坡 最大縱坡是指在縱坡設計時，各級道路允許采用的最大坡度值，是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級自然條件以及工程和運營條件等因素，通過綜合分析，全面考慮，合理確定的。要求見下表設計速度（km/h）1201008060403020最大縱坡（%）3456789在設計速度為60km/h的山區(qū)二級公路上，最大縱坡為6%3.3.2最小縱坡在挖方路段、設置邊溝的低填方路段和其他橫向排水不暢的路段，為了保證排水，防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，應設置不小于0.3%的縱坡（一般情況下以采用不小于0.5%為宜）。3.4豎曲線設計在縱斷面設計中，豎曲線的設計要受到眾多

13、因素的限制。其中有三個因素即：緩和沖擊、行駛時間和視距的要求，決定著豎曲線的最小半徑和最小長度。有規(guī)范規(guī)定知道凸形豎曲線一般最小半徑為4500m，凹形豎曲線的一般最小半徑為3000m。豎曲線的最小長度相當于各級公路設計車速的3s行程，本設計中豎曲線的最小長度為100m.豎曲線要素計算豎曲線要素設計公式為：豎曲線長度 切線長 外距 由于該段道路山區(qū)二級公路，設計時速為60km/h，考慮到通行的各種車輛的動力性能、道路等級、自然條件等因素，故其縱坡坡度宜控制在5.5%。豎曲線半徑在該設計中，有2個變坡點，所以有3個坡度，i1=5.5% i2=5.6%i3=5.4%根據(jù)前面確定的豎曲線半徑及坡度值，

14、計算各變坡點處的豎曲線要素如下：(1) 、變坡點1：(樁號K0+160.00) 設： R=1000m(2)、變坡點2：(樁號K0+880.00)設：R=1000m 計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+160.00.凸100055.51.5478.302K0+880.00凹1000551.5194.15縱斷面圖見附圖01縱斷面設計圖3.5平縱組合設計3.5.1平縱線形組合的設計原則1.應能在視覺上自然地誘導駕駛員的視線，并保持線形的連續(xù)性；2.平面與縱斷面線形的技術指標應大小均衡，不要懸殊過大，使線形在視覺上、心理上保持協(xié)調(diào)；3.選擇組合得當?shù)暮铣善露?，以利于路?/p>

15、排水和安全行車。4.注意與道路周圍環(huán)境相配合。3.5.2平曲線與豎曲線的組合的基本要求1.當豎曲線與平曲線組合時，豎曲線宜包含在平曲線之內(nèi)，且平曲線應稍長與豎曲線，2.要保持平曲線與豎曲線大小均衡。3.當平曲線緩而長、縱斷面坡差較小時，可不要求平、豎曲線一一對應，平曲線中可包含多個豎曲線或豎曲線略長與平曲線。4.要選擇適當?shù)暮铣善露取?.5.3道路線形與景觀協(xié)調(diào)配合平縱線性組合必須是在充分與道路所經(jīng)過地區(qū)的景觀相配合的基礎上進行的。對于駕駛員來說，只有看上去具有優(yōu)美的線性和景觀，才能成為舒適安全的道路。對于設計車速高的道路，平、縱線形組合設計與周圍景觀配合尤為重要。4、橫斷面設計4.1橫斷面的

16、組成1）路幅是指公路路基頂面的兩路肩外側之間的部分。二級公路在設計速度為60km/h時的最小路基寬度為8.5m，則本設計中取9.0m。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的拱形。路拱對排水有利但是路拱對于行車不利，在設計時不能太大。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，在這里取路拱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。在二級公路設計中只有土路肩，寬度為0.75m。在路肩上也有為了有利于排水而設置的路肩橫坡度，在這里選用3%.4.2 橫斷面設計的原則橫斷面設計的原則： (1)設計時應根據(jù)公路等級、技術標準

17、，結合地形、地質(zhì)、水文、填挖等情況選用。設計前必須做好各項勘察工作，收集橫斷面資料。(2)兼顧當?shù)鼗窘ㄔO的需要，盡可能與之配合，合理設計邊溝斷面尺寸，并按有關規(guī)定采取必要的處理措施。(3)路基穿過耕種地區(qū)時，為了節(jié)約用地，如果當?shù)厥县S富，可修建石砌邊坡或直立矮墻。(4)沿河線的橫斷面設計，應注意路基不被洪水沖毀，如廢方過多壓縮河道而引起壅水危及農(nóng)田、房舍時，一般應變更設計，將路線適當外移以減少廢方，否則應將廢方運走。4.3確定路基橫斷面寬度路基總寬9.0m（路基不設置加寬值）, 路面寬度2×3.75米,設計標高(未設超高前含路面結構層)為行車道邊緣處標高。路面橫坡度1.5%,路肩

18、坡度1.5%。為使全路段土石方填挖基本平衡,設計時充分考慮了各段路堤填方高度和減少支擋工程數(shù)量等因素；為充分利用路基開挖土石方,設計時基本按利用全填缺方式平衡土石方。在具體處理土石方平衡于其它因數(shù)關系時，適量保留 了部分挖余(即棄方),以便在施工時作換填填料。具體見附圖02路基逐樁橫斷面圖和附圖03路基標準橫斷面圖。4.4土石方量計算若相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近，則可假定斷面之間為一棱柱體，其體積的計算公式為式中：體積，即土石方數(shù)量（）、分別為相鄰兩斷面的的面積()相鄰斷面之間的距離()此法計算簡易，較為常用，一般稱之為“平均斷面法”。若、相差甚大，則與棱臺更為接近。其計算公式

19、為：式中：=,其中>。路基土石方計算完后，在進行土石方調(diào)配，合理解決各路段土石方數(shù)量的平衡與利用，以降低工程計價方數(shù)量，避免不必要的借土和棄土。土石方調(diào)配可以在土石方數(shù)量表上進行，在進行土石方調(diào)配時，首先應進行橫向調(diào)配，滿足本樁利用方的需要，然后計算其他填缺和挖余的數(shù)量。根據(jù)填缺和挖余的情況進行縱向調(diào)配，確定借方或廢方數(shù)量。 4.5行車道寬度 行車道寬度是根據(jù)車輛寬度、設計交通量、交通組成和汽車行駛速度分別來確定。參考數(shù)據(jù)：在設計速度為60km/h，的時候，車道寬度取3.50m.4.6曲線的超高、加寬于視距保證4.6.1曲線超高為了抵消在曲線段上的離心力，將路面設計成為外側高內(nèi)側低的單向

20、橫坡度，就是超高。在這里我們根據(jù)超高表來確定，在設計速度為60km/h的二級公路上，超高橫坡度的選擇如下表：V=60km/m1500780780530530390390300300230230170170125超高%23456789則各樁號加高的具體結果見路基設計表4.6.2曲線加寬為了適應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)側增加路面、路基的寬度。但是對于R>250m的圓曲線不用設計加寬。在圓曲線上為全加寬。 則本設計中半徑分別為212m和284m的圓曲線不用設計加寬。4.7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。

21、4.7.1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。4.7.2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/24.7.3平均運距計算土體的平均運輸距離，即為從挖方體積的中心到填方距離重心的距離。參考文獻1 北京市市政設計院.城市道路設計手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社.19952 陳洪仁.道路交叉設計.北京:人民交通出版社.19913 馮桂炎.公路航測選線.北京:人民交通出版社.19894 符鋅砂.公路計算機輔助設計.北京:人民交通出版社.20035 何景華.公路實用勘測設計.北京:人民交通出版社.20016 建設部標準.城市道路設