課程設(shè)計說明1

1、道路勘測設(shè)計課程設(shè)計說明書徐昌源2008240632011-1-3一、 設(shè)計條件與要求本次設(shè)計的公路路段位于山嶺地區(qū)。該地區(qū)地形崎嶇，山坡起伏，且坡度較大。路線始于山谷一側(cè)的山坡上，需要穿過山谷，并越過另一側(cè)的山嶺到達終點。地形條件給道路的設(shè)計帶來了一定的困難。根據(jù)實地條件和該地區(qū)的交通需求，該段公路的設(shè)計要求擬定為二級公路，設(shè)計速度定為60km/h。二、 選線根據(jù)路線走向的要求以及實地條件，本次路線設(shè)計的方案為越嶺線方案。首先選取合適的越嶺埡口。目前需要考慮的因素有埡口的位置、高程和埡口坡面的展線條件。在該地區(qū)，位于路線的大致走向附近可供選用的埡口共有兩個。而且兩個埡口的高程相差不多，埡口附

2、近也均有可供展線的坡面。故兩個埡口均可考慮。其中左側(cè)的埡口附近坡面上有兩種展線方案，分別是在左側(cè)和右側(cè)的山坡上展線。這樣共得到三種路線方案，如下圖所示?，F(xiàn)在對三種路線方案的利弊分析如下：甲方案：埡口處可以安排大半徑的平面圓曲線和縱斷面豎曲線，有利于獲得優(yōu)良的行車條件和視距條件。與乙方案比較，土石方工程量較小。但是路線迂回，長度較大，影響工程造價和行車的經(jīng)濟性。乙方案：埡口處路線線形指標不如甲方案，但是也可以安排較大半徑的平面圓曲線和縱斷面豎曲線，行車條件和視距條件較好。為了縱坡的安排，在埡口處需要集中挖方，土石方工程量較大。丙方案：路線長度比甲方案段，比乙方案短。主要困難是由于谷間平地狹小，兩

3、側(cè)山坡上的路線連接困難。且山坡不平順，展線條件不如甲方案和乙方案。埡口處也需要一定的挖方量。通過以上比較可以得出，丙方案劣勢較大，優(yōu)勢不明顯，首先淘汰。在甲方案和乙方案中，我認為乙方案是首選。雖然乙方案的挖方量較大，但是這可以從縮短路線長度降低的造價以及長遠的經(jīng)濟效益中得到彌補。較高的線性指標也有利于提高行車的舒適度和安全性。選線的最終方案定為乙方案。三、 定線和平面設(shè)計（一） 定線步驟1、 定導(dǎo)向線以前述的選線過程得到的路線方案為依據(jù)，確定路線的大致走向，定出控制點。本次設(shè)計目前的控制點是越嶺埡口。然后放坡定坡度線。這一過程在AUTOCAD軟件中完成，可以通過在地形圖中使用等長線段相連的辦法

4、放出坡度線。等長線段的長度根據(jù)選用的坡度（5%）和等高距（10m）計算得出。定出導(dǎo)向線后，經(jīng)過核查，導(dǎo)向線未經(jīng)過特別不利的障礙，該走法成立。2、 修正導(dǎo)向線（1） 試定平面和縱斷面這一過程在緯地軟件中完成。先分析上一步得出的導(dǎo)向線，定出直線段和曲線段。將直線段延長至相交，然后使用緯地軟件拾交點作為路線導(dǎo)線交點。使用緯地軟件在交點處添加合適的圓曲線和緩和曲線，同時檢查線形指標是否符合要求，需要檢查的指標見本節(jié)下一部分。如果平面線形指標不符合標準，需要對導(dǎo)向線做出調(diào)整。本次設(shè)計中，初次得到的平面線的指標均滿足標準要求，無需調(diào)整。在軟件中，按照一定間距輸入各個中樁處的地面高程，即可由軟件繪出道路縱斷

5、面的地面線。參照前面安排的縱坡設(shè)計理想縱坡。（2） 修正導(dǎo)向線根據(jù)理想縱坡線和縱斷面的地面線，可以看出埡口處需要向下深挖，這與選線時的預(yù)計相符。為了提高線形指標這是值得的，不需據(jù)此對路線做出調(diào)整。檢查縱斷面指標（需要檢查的指標見縱斷面設(shè)計部分），看其是否需要調(diào)整。發(fā)現(xiàn)的問題是山谷兩側(cè)的山坡上的縱坡坡長超過最大坡長限制。調(diào)整方案是在這兩段縱坡上添設(shè)小坡度的緩和坡段，詳見縱斷面設(shè)計部分。為了添加緩和坡段，需要對平面線形做出調(diào)整。原來的長直坡分為兩段，在平面上兩段之間通過曲線相連接。這樣得出新的路線導(dǎo)線。（3） 再次檢查按照（1）的過程，再次繪出縱斷面地面線圖和縱斷面圖。再按（2）的過程檢查，如有需

6、要再次調(diào)整，直至路線符合標準為止。3、 定出最終的平面路線核對無誤后，使用緯地軟件繪出最終的路線平面圖。具體步驟與2-（1）類似。（二） 平面線形指標1、 直線（1） 直線的最大長度。不超過20v，即1200米。（2） 直線的最小長度。同向圓曲線間直線段長度不超過6v，即360米。反向圓曲線間直線段長度不超過2v，即120米。2、 圓曲線圓曲線的最小半徑使用下面的公式計算。其中h和ih的取值見橫斷面設(shè)計部分標準規(guī)定的設(shè)計速度為60km/h的二級公路的極限最小半徑為125m嗎，一般最小半徑為250m，不設(shè)超高的最小半徑為1500m。3、 緩和曲線（1） 緩和曲線的最小長度緩和曲線的最小長度需要同

7、時滿如以下條件。標準規(guī)定的設(shè)計速度為60km/h的二級公路的緩和曲線最小長度一般值為80m，最小值為60m。若采用最小值則不一定滿足超高漸變率的要求，經(jīng)驗算后取整為5或10的倍數(shù)確定采用值。（2） 回旋線參數(shù)根據(jù)回旋線的最小長度，可以由公式RLs=A2得出最小參數(shù)A的值。回旋線參數(shù)應(yīng)該與圓曲線半徑保持協(xié)調(diào)?；匦€參數(shù)只要保持R/3AR,就可以獲得視覺上協(xié)調(diào)的線性。當R接近100m時，宜取A=R；若R小于100m，則取A大于或等于R；在圓曲線半徑較大或接近3000m時，可選擇A在R/3左右；如果R超過3000m，即使A小于R/3，在視覺上也是可以接受的。（3） 緩和曲線的省略在直線與圓曲線間，當

8、圓曲線半徑大于或等于不設(shè)超高的最小半徑是，緩和曲線省略。半徑不同的圓曲線間，當小圓半徑大于或等于不設(shè)超高的最小半徑是，緩和曲線省略。（三） 平面線形要素組合計算以下為計算所需的公式。結(jié)果列于所附的直線、曲線及轉(zhuǎn)角表。1、 對稱型曲線計算2、 卵形曲線計算（四） 坐標計算人工計算方法略。本次設(shè)計中使用緯地軟件自動計算逐樁坐標。結(jié)果見所附的逐樁坐標表。四、 縱斷面設(shè)計（一） 設(shè)計過程由于使用了CAD軟件，縱斷面設(shè)計是和平面設(shè)計交叉完成的，二者的操作參見平面設(shè)計部分?？v斷面設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)縱斷面圖上不規(guī)則的地面線，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟以及美學(xué)上的比較后定出一條具有規(guī)則形狀的幾何線，即設(shè)計線?？v斷面設(shè)計

9、線由直坡線和豎曲線組成。1、 準備工作研究標準規(guī)定的有關(guān)技術(shù)指標和設(shè)計任務(wù)書的有關(guān)規(guī)定，同時應(yīng)收集和熟悉有關(guān)資料，并領(lǐng)會設(shè)計意圖和要求，做到心中有數(shù)。2、 標注控制點控制點是指影響縱坡設(shè)計的標高控制點。如路線起、終點，越嶺埡口，重要橋涵，地質(zhì)不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪線的洪水位，隧道進出口，平面交叉和立體交叉點，鐵路道口，城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標高以及受其它因素限制路線必須通過的標高控制點等。山區(qū)道路還有根據(jù)路基填挖平衡關(guān)系控制路中心填挖值的標高點，稱為“經(jīng)濟點”。3、 試坡在已標出“控制點”、“經(jīng)濟點”的縱斷面圖上，根據(jù)技術(shù)指標、選線意圖，結(jié)合地面起伏變化，本著以“經(jīng)濟點”為依據(jù)，照顧多數(shù)

10、“經(jīng)濟點”的原則，在這些點位間進行穿插與取直，試定出若干直坡線。對各種可能坡度線方案反復(fù)進行比較，最后定出即符合技術(shù)標準，且土石方較省的設(shè)計線作為初定坡度線，將前后坡度線延長交會出變坡點的初步位置。4、 比較將所定坡度與選線時坡度的安排比較，二者應(yīng)基本相符，若有較大差異時應(yīng)全面分析，權(quán)衡利弊，決定取舍。然后對照技術(shù)標準檢查設(shè)計的最大縱坡、最小縱坡、坡長限制等是否滿足規(guī)定，平縱組合是否得當，以及路線交叉、橋隧和接線等處的縱坡是否合理，若有問題應(yīng)進行調(diào)整。調(diào)整方法是對初定坡度線平抬、平降、延伸、縮短或改變坡度值。5、 核對選擇有控制意義的重點橫斷面，如高填深挖、地面橫坡較陡路基、擋土墻、重要橋涵以

11、及其它重要控制點等，在縱斷面圖上直接讀出對應(yīng)樁號的填、挖高度，用“模板”在橫斷面圖上戴“帽子”，檢查是否填挖過大、坡腳落空或過遠、擋土墻工程過大、橋梁過高或過低、涵洞過長等情況，若有問題應(yīng)及時調(diào)整縱坡。在橫坡陡峻地段核對更為重要。6、 定坡經(jīng)調(diào)整核對無誤后，逐段把直坡線的坡度值、變坡點樁號和標高確定下來。坡度值可用三角板推平行線法確定，要求取值到千分之一，即0.1%。變坡點一般要調(diào)整到10m的整樁號上，相鄰變坡點樁號之差為坡長。變坡點標高是由縱坡度和坡長依次推算而得。7、 設(shè)置豎曲線拉坡時已考慮了平縱組合問題，此步根據(jù)技術(shù)標準、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑，計算豎曲線要素。（二） 縱坡指標1、

12、 縱坡設(shè)計的一般要求 為使縱坡設(shè)計經(jīng)濟合理，必須在全面掌握勘測資料基礎(chǔ)上，結(jié)合選（定）線的縱坡安排意圖，經(jīng)過綜合分析、反復(fù)比較定出設(shè)計縱坡?？v坡設(shè)計的一般要求為：（1） 縱坡設(shè)計必須滿足標準的各項規(guī)定。（2） 為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛，縱坡應(yīng)具有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。盡量避免采用極限縱坡值，合理安排緩和坡段，不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡夾最短長度的緩坡。連續(xù)上坡或下坡路段，應(yīng)避免設(shè)置反坡段。越嶺線埡口附近的縱坡應(yīng)盡量緩一些。（3） 縱坡設(shè)計應(yīng)對沿線地于、地下管線、地質(zhì)、水文、氣候和排水等綜合考慮，視具體情況加以處理，以保證道路的穩(wěn)定與通暢。（4） 一般情況下山嶺重丘區(qū)

13、縱坡設(shè)計應(yīng)考慮填挖平衡，盡量使挖方運作就近路段填方，以減少借方和廢方，降低造價和節(jié)省用地。即縱向填挖平衡設(shè)計。（5） 平原微丘區(qū)地下水埋深較淺，或池塘、湖泊分布較廣，縱坡除應(yīng)滿足最小縱坡要求外，還應(yīng)滿足最小填上高度要求，保證路基穩(wěn)定。即包線設(shè)計。（6） 對連接段縱坡，如大、中橋引道及隧道兩端接線等，縱坡應(yīng)和緩、避免產(chǎn)生突變。交叉處前后的縱坡應(yīng)平緩一些，（7） 在實地調(diào)查基礎(chǔ)上，充分考慮通道、農(nóng)田水利等方面的要求。2、 最大縱坡最大縱坡：是指在縱坡設(shè)計時各級道路允許使用的最大坡度值。（1） 理想的最大縱坡理想最大縱坡是指設(shè)計車型即載重車在油門全開的情況下，持續(xù)以V1等速行駛所能克服的坡度。V1取

14、值，對低速路為計算行車速度，高速路為上述載重車的最高速度。根據(jù)V1由下面的公式計算或從動力特性圖上查出D1。 i1可稱為理想的最大縱坡，因為在具有下大于i1的坡道上載重車能以最高速度行駛，這樣，可以指望載重車與小客車、重車與輕車之間的速差最小，因而相互干擾也將最小，道路通行能力將最大。 理想的最大縱坡固然好，但常因地形等條件的制約，這種坡度不是總能爭取到的。為此，有必要允許車速由V1降到V2，以獲得較大坡度i2，在i2的坡道上，汽車將以V2的速度等速行駛。容許速度V2：不同等級的道路容許速度應(yīng)不同，其值一般應(yīng)不小于計算行車速度的1/22/3（高速路取低限，低速路取高限）。（2） 不限長度的最大

15、縱坡與容許速度V2相對應(yīng)的縱坡i2稱為不限長度的最大縱坡，根據(jù)V2可得D2，則 當汽車在坡度小于或等于不限長度最大縱坡的坡道上行駛時，只要初速度大于容許速度，汽車至多減速到容許速度；當坡度大于下限長度的最大縱坡時，為防止汽車行駛速度低于容許速度，應(yīng)對其坡長加以限制。3、 最小縱坡 最小縱坡：各級公路在特殊情況下容許使用的最小坡度值。 適用條件：橫向排水不暢路段：路塹、橋梁、隧道、設(shè)超高的平曲線、路肩設(shè)截水墻等。 最小縱坡值：0.3%，一般情況下0.5%為宜。為使道路上行車快速、安全和通暢，希望道路縱坡設(shè)計的小一些為好。但是，在長路塹、以及其它橫向排水不通暢地段，為保證排水要求，防止積水滲入路基

16、而影響其穩(wěn)定性，均應(yīng)設(shè)置不小于0.3%的縱坡，一般情況下以下小于0.5%為宜。規(guī)范規(guī)定：各級公路的長路塹路段，以及其它橫向排水不暢的地段，應(yīng)采用不小于0.3%的縱坡。 當必須設(shè)計平坡（0%）或小于0.3%的縱坡時，邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計。在彎道超高橫坡漸變段上，為使行車道外側(cè)邊緣不出現(xiàn)反坡，設(shè)計最小縱坡不宜小于超高允許漸變率。干旱少雨地區(qū)最小縱坡可不受上述限制。4、 坡長限制（1） 最短坡長限制最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的。如果坡長過短，使變坡點增多，汽車行駛在連續(xù)起伏地段產(chǎn)生的增重與減重的變化頻繁，導(dǎo)致乘客感覺不舒適，車速越高越感突出。從路容美觀、相鄰兩豎曲線的設(shè)置和縱面視

17、距等也要求坡長應(yīng)有一定最短長度。標準和城規(guī)規(guī)定，各級道路最短坡長應(yīng)按下表選用。在平面交叉口、立體交叉的匝道以及過水路面地段，最短坡長可不受此限設(shè)計速度（km/h）1201008060403020最短坡長（m）30025020015012010060（2） 最大坡長限制所謂最大坡長限制是指控制汽車在坡道上行駛，當車速下降到最低允許速度時所行駛的距離。標準規(guī)定的最大坡長見下表各級公路縱坡長度限制 （m)設(shè)計速度（km/h）1201008060403020 坡度%390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600

18、70070080075005006008300300400920030010200高速公路、一級公路當連續(xù)陡坡由幾個不同坡度值的坡段組合而成時，應(yīng)對縱坡長度受限制的路段采用平均坡度法進行驗算。 5、 緩和坡段在縱斷面設(shè)計中，當陡坡的長度達到限制坡長時，應(yīng)安排一段緩坡，用以恢復(fù)在陡坡上降低的速度。同時，從下坡安全考慮，緩坡也是需要的。在緩坡上汽車將以加速行駛，理論上緩坡的長度應(yīng)適應(yīng)這個加速過程的需要，但實際設(shè)計中很難滿足這個要求。標準規(guī)定，公路連續(xù)上坡或下坡時，應(yīng)在不大于表-2所規(guī)定的縱坡長度范圍內(nèi)設(shè)置緩和坡段。緩和坡段的縱坡應(yīng)不大于3，其長度應(yīng)符合縱坡長度的規(guī)定。 緩和坡段：縱坡值：不應(yīng)大于3

19、% 長 度：不小于最小坡長要求 線 形：宜采用直線。在地形困難路段可采用曲線；注：曲線半徑較小時，緩和坡段長度應(yīng)增加。 回頭曲線段不能作為緩和坡段。6、 平均縱坡 平均縱坡是指一定長度的路段縱向所克服的高差與路線長度之比，是為了合理運用最大縱坡、坡長及緩和坡長的規(guī)定，以保證車輛安全順利地行駛的限制性指標。公路斷面設(shè)計，即使完全符合最大縱坡、坡長限制及緩和坡段的規(guī)定，還不能保證使用質(zhì)量。不少路段雖然單一陡坡并不大，甚至也有緩和坡段，但由于平均縱坡較大，上坡使用低速檔較久，易致車輛水箱開鍋。下坡則因剎車發(fā)熱、失效而導(dǎo)致事故發(fā)生。因此，有必要控制平均縱坡。這樣既可保證路線長度的平均縱坡不致過陡，也可

20、以免除局部地段所使用過大的平均縱坡。 標準規(guī)定：二、三、四級公路越嶺路線的平均縱坡應(yīng)符合以下規(guī)定：1) 越嶺路段的相對高差為200m500m時，平均縱坡以接近5.5%為宜。2) 越嶺路段的相對高差大于500m時，平均縱坡以接近5%為宜。3) 在任一連續(xù)3km路段的平均縱坡不宜大于5.5%。7、 合成坡度合成坡度是指由路線縱坡與彎道超高橫坡或路拱橫坡組合而成的坡度，其方向即流水線方向。合成坡度的計算公式為式中：I合成坡度（%）； ik超高橫坡度或路拱橫坡度（%）； i路線設(shè)計縱坡坡度（%）。（1） 最大允許合成坡度 在有平曲線的坡道上，最大坡度既不是縱坡方向，也不是橫坡方向，而是兩者組合成的流水

21、線方向。將合成坡度控制在一定范圍之內(nèi)，目的是盡可能地避免急彎和陡坡的不利組合，防止因合成坡度過大而引起的橫向滑移和行車危險，保證車輛在彎道上安全而順適地運行。本次設(shè)計的路段的最大合成坡度設(shè)為9.5.當陡坡與小半徑平曲線重合時，在條件許可的情況下，以采用較小的合成坡度為宜。特別是下述情況，其合成坡度必須小于8%。1) 在冬季路面有積雪結(jié)冰的地區(qū)；2) 自然橫坡較陡峻的傍山路段；3) 非汽車交通比率高的路段。在設(shè)計中可由下式計算平曲線上允許的最大縱坡。式中：iR平曲線上的允許最大縱坡度（%）； Imax最大允許合成坡度（%）； ih意義同前。當路線的平面和縱坡設(shè)計基本完成后，可用式（4-16）或圖

22、4-11檢查合成坡度I。如果超過最大允許合成坡度時，可減小縱坡或加大平曲線半徑以減小橫坡，或者兩方面同時減小。（2） 最小合成坡度最小合成坡度不宜小于0.5%。合成坡度過小也不好，它會導(dǎo)致路面排水不暢，影響行車安全。各級道路最小合成坡度不宜小于0.5%。當合成坡度小于0.5時，應(yīng)采取綜合排水措施，以保證路面排水暢通。（三） 豎曲線設(shè)計和計算不同縱坡的轉(zhuǎn)折處稱為邊坡點，為了平順過度要求設(shè)置豎曲線。按縱坡轉(zhuǎn)折形式的不同，豎曲線有凸有凹。按規(guī)范規(guī)定，豎曲線采用二次曲線形式，其大小用 半徑和水平長度表示。圖 豎曲線要素計算圖1、 豎曲線要素的計算公式2、 豎曲線的最小長度和最小半徑（1） 凸型豎曲線最

23、小半徑和最小長度凸型豎曲線最小長度應(yīng)以滿足視距要求為主，按豎曲線長度 L 和視距 S 的關(guān)系分為兩種情況。當 LS 如圖 4-4所示當采用停車視距時，h1=1.2m,h2=0.1m,即當采用會車視距時，h1=h2=1.2m,則式中：R 豎曲線半徑，m；h1 司機視線高，即目高 hl=1.2m；h2 障礙物高，即物高 h2=0.1m；其它符號意義同前。LS 如圖4-3所示 當采用停車視距時， 當采用超車視距時， 表 4.3.1 凸型豎曲線最小半徑和最小長度設(shè)計速度（km/h）標準規(guī)定值（m）極限最小半徑一般最小半徑豎曲線最小長度1201100017000100100650010000858030

24、00450070601400200050404507003530250400252010010020（2） 凹型豎曲線最小半徑和最小長度 設(shè)置凹豎曲線的主要目的是緩和行車時的離心力，確定凹豎曲線半徑時，應(yīng)以離心加速度為控制指標 。 表 4.3.2 凹型豎曲線最小半徑設(shè)計速度（km/h）標準規(guī)定值極限最小半徑（m）一般最小半徑（m）120400060001003000450080200030006010001500404507003025040020100200 標準規(guī)定的一般最小半徑約為極限最小半徑的 1.52.0 倍。豎曲線最小長同凸型豎曲線。凹形豎曲線的最小半徑、長度，除滿足緩和離心力要求外，還應(yīng)考慮兩種視距的要求：一是保證夜間行車安全，前燈照明應(yīng)有足夠的距離；二是保證跨線橋下行車有足夠的視距。（3） 按汽車行駛時間的要求確定豎曲線最小長度標準規(guī)定豎曲線的最小長