道路勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書85390

1、湖北理工學(xué)院道路勘測設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書1、道路選線 道路選線，就是個(gè)根據(jù)道路的使用任務(wù)、性質(zhì)、公路的等級(jí)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從規(guī)劃的起、終點(diǎn)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(shí)地或紙上選定道路中線的確切位置，然后進(jìn)行有關(guān)的測量和設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)，直線距離不能太長，一般以20V（V是設(shè)計(jì)車速）為最大長度。1.2選線原則 路線設(shè)計(jì)受到地形、水文、氣候等自然因素的影響，還受到到很多社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等上的因素。本次為山區(qū)選線，等級(jí)為二級(jí)公路，我們要注意以下幾點(diǎn):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(shè)相協(xié)調(diào)。5) 根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)合理布局線路，路線設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)兩個(gè)彎道，在彎道設(shè)計(jì)時(shí)，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(jī)的視線，為滿足視距要求，要對其橫凈距進(jìn)行計(jì)算，具體方法在橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)在詳細(xì)說明。2、平面設(shè)計(jì)2.1平面線形設(shè)計(jì)的一般原則1.平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適、并與地形、地物相適應(yīng)， 。2.保持平面線形的均衡與連貫。3.回頭曲線的設(shè)計(jì)，其為一個(gè)主

3、曲線、兩個(gè)輔助曲線和主、輔線所夾得直線段組合而成的復(fù)雜曲線。4.平曲線要有足夠的長度。2.2直線的設(shè)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(diǎn)大于20V是可以的，在景色單調(diào)的地點(diǎn)最好控制在20V以內(nèi)。而在特殊的地理?xiàng)l件下應(yīng)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)速度的2V（即120m）為宜。2.3緩和曲線設(shè)計(jì)緩和曲線設(shè)置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個(gè)轉(zhuǎn)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(jí)以上公路都需設(shè)置緩和曲線，緩和曲線的長度要滿足3s行程，本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)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(jí)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(jì)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、行線形美觀、易于測設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，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(zhuǎn)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(guān)系，半徑越小越不利，所以在選擇平曲線上時(shí)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(shí)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。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(yīng)汽車轉(zhuǎn)向操作的行駛軌跡及路線的順暢，以構(gòu)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(cè)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(shè)的路線而定，根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ011-94)規(guī)定圓曲線的半徑最大不宜超過10000m。在二級(jí)公路中，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中根據(jù)地形的情況自行選擇合適的半徑,所以在設(shè)計(jì)的二級(jí)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(shè)計(jì)的要素之一，它是設(shè)置在直線與圓曲線之間或半徑相

7、差較大的兩個(gè)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(jí)公路不要求設(shè)緩和曲線，其余的等級(jí)的公路都應(yīng)該設(shè)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(wù)書及地形圖有道路交點(diǎn)樁號(hào)為K0188.00，轉(zhuǎn)角29，圓曲線半徑設(shè)計(jì)為260m，緩和曲線設(shè)計(jì)為80m，計(jì)算：幾何要素：、R、 q；平曲線要素：Th、Lh、Eh、Jh；以及五個(gè)基本樁號(hào)（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(diǎn)樁號(hào)：ZH點(diǎn)里程：HY點(diǎn)里程：YH點(diǎn)里程：HZ點(diǎn)里程：QZ點(diǎn)里程：校驗(yàn)：計(jì)算正確無誤。同理由任務(wù)書及地形圖有 道路交點(diǎn) 樁號(hào)為K0874.00，轉(zhuǎn)角56°，圓曲線半徑設(shè)計(jì)為284m，緩和曲線設(shè)計(jì)為80m，同上步驟計(jì)算：

9、幾何要素：、R、q；平曲線要素：Th、Lh、Eh、Jh；以及五個(gè)基本樁號(hào)（ZH、HY、QZ、YH、HZ）。并將樁號(hào)計(jì)算結(jié)果整理到直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表。2.5平面曲線組合設(shè)計(jì) 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(jì)等級(jí)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(jí)公路平曲線的最小長度設(shè)計(jì)速度 km/h1201008060403020一般指1000850700500350250200最小值200170140100705040所求的

10、兩個(gè)彎道的平曲線長度L1=236.48m、L2=304.96m都滿足要求。 3、縱斷面設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)要求 3.1.1 縱斷面設(shè)計(jì)的一般要求 1.應(yīng)滿足縱坡及豎曲線的各項(xiàng)規(guī)定2.縱坡應(yīng)均勻平順。3.設(shè)計(jì)標(biāo)高的確定應(yīng)結(jié)合沿線自然條件。4.縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)與平面線形和周圍地形景觀協(xié)調(diào)，應(yīng)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(shè)計(jì)線。5.應(yīng)爭取填挖平衡，應(yīng)盡量移挖做填，以節(jié)省土石方量，降低工程造價(jià)。6.依路線的性質(zhì)要求，適當(dāng)照顧當(dāng)?shù)孛耖g運(yùn)輸工具、農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)田水利等方面要求。 3.2坡長設(shè)計(jì)坡長是指縱斷面兩變坡點(diǎn)之間的水平距離，坡長不宜過短，以不小魚設(shè)計(jì)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)二級(jí)級(jí)公路在V=60km/h時(shí)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(jí)公路在60km/h的最短坡長為150米。 根據(jù)公路工程及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在山區(qū)二級(jí)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(jìn)行限制，具體要求如表3-2 表3-2 縱坡長度限制設(shè)計(jì)車速（km/h）1201008060403020縱坡坡度3900100011001200470080090010001100110012005600700800

12、80090010003.3坡度設(shè)計(jì) 3.3.1最大縱坡 最大縱坡是指在縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，各級(jí)道路允許采用的最大坡度值，是根據(jù)汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)自然條件以及工程和運(yùn)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(shè)計(jì)速度（km/h）1201008060403020最大縱坡（%）3456789在設(shè)計(jì)速度為60km/h的山區(qū)二級(jí)公路上，最大縱坡為6%3.3.2最小縱坡在挖方路段、設(shè)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(yīng)設(shè)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(shè)計(jì)在縱斷面設(shè)計(jì)中，豎曲線的設(shè)計(jì)要受到眾多

13、因素的限制。其中有三個(gè)因素即：緩和沖擊、行駛時(shí)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(dāng)于各級(jí)公路設(shè)計(jì)車速的3s行程，本設(shè)計(jì)中豎曲線的最小長度為100m.豎曲線要素計(jì)算豎曲線要素設(shè)計(jì)公式為：豎曲線長度 切線長 外距 由于該段道路山區(qū)二級(jí)公路，設(shè)計(jì)時(shí)速為60km/h，考慮到通行的各種車輛的動(dòng)力性能、道路等級(jí)、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(shè)計(jì)中，有2個(gè)變坡點(diǎn)，所以有3個(gè)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(jì)算各變坡點(diǎn)處的豎曲線要素如下：(1) 、變坡點(diǎn)1：(樁號(hào)K0+160.00) 設(shè)： R=1000m(2)、變坡點(diǎn)2：(樁號(hào)K0+880.00)設(shè)：R=1000m 計(jì)算的豎曲線要素如下：變坡點(diǎn)變坡點(diǎn)樁號(hào)凹凸性RTE變坡點(diǎn)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(shè)計(jì)圖3.5平縱組合設(shè)計(jì)3.5.1平縱線形組合的設(shè)計(jì)原則1.應(yīng)能在視覺上自然地誘導(dǎo)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(shù)指標(biāo)應(yīng)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(dāng)?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(dāng)豎曲線與平曲線組合時(shí)，豎曲線宜包含在平曲線之內(nèi)，且平曲線應(yīng)稍長與豎曲線，2.要保持平曲線與豎曲線大小均衡。3.當(dāng)平曲線緩而長、縱斷面坡差較小時(shí)，可不要求平、豎曲線一一對應(yīng)，平曲線中可包含多個(gè)豎曲線或豎曲線略長與平曲線。4.要選擇適當(dāng)?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(chǔ)上進(jìn)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(shè)計(jì)車速高的道路，平、縱線形組合設(shè)計(jì)與周圍景觀配合尤為重要。4、橫斷面設(shè)計(jì)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(cè)之間的部分。二級(jí)公路在設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)的最小路基寬度為8.5m，則本設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)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(hù)車道的主要穩(wěn)定，供車輛緊急停止，在道路的兩側(cè)。在二級(jí)公路設(shè)計(jì)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 橫斷面設(shè)計(jì)的原則橫斷面設(shè)計(jì)的原則： (1)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

17、，結(jié)合地形、地質(zhì)、水文、填挖等情況選用。設(shè)計(jì)前必須做好各項(xiàng)勘察工作，收集橫斷面資料。(2)兼顧當(dāng)?shù)鼗窘ㄔO(shè)的需要，盡可能與之配合，合理設(shè)計(jì)邊溝斷面尺寸，并按有關(guān)規(guī)定采取必要的處理措施。(3)路基穿過耕種地區(qū)時(shí)，為了節(jié)約用地，如果當(dāng)?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(shè)計(jì)，應(yīng)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(shí)，一般應(yīng)變更設(shè)計(jì)，將路線適當(dāng)外移以減少廢方，否則應(yīng)將廢方運(yùn)走。4.3確定路基橫斷面寬度路基總寬9.0m（路基不設(shè)置加寬值）, 路面寬度2×3.75米,設(shè)計(jì)標(biāo)高(未設(shè)超高前含路面結(jié)構(gòu)層)為行車道邊緣處標(biāo)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(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)時(shí)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(guān)系時(shí)，適量保留 了部分挖余(即棄方),以便在施工時(shí)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(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖。4.4土石方量計(jì)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(jì)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(jì)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(tái)更為接近。其計(jì)算公式

19、為：式中：=,其中>。路基土石方計(jì)算完后，在進(jìn)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(jì)價(jià)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(jìn)行，在進(jìn)行土石方調(diào)配時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)行橫向調(diào)配，滿足本樁利用方的需要，然后計(jì)算其他填缺和挖余的數(shù)量。根據(jù)填缺和挖余的情況進(jìn)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(shè)計(jì)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(jì)速度為60km/h，的時(shí)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(shè)計(jì)成為外側(cè)高內(nèi)側(cè)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(shè)計(jì)速度為60km/h的二級(jí)公路上，超高橫坡度的選擇如下表：V=60km/m1500780780530530390390300300230230170170125超高%23456789則各樁號(hào)加高的具體結(jié)果見路基設(shè)計(jì)表4.6.2曲線加寬為了適應(yīng)汽車在平曲線上行駛時(shí)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的圓曲線不用設(shè)計(jì)加寬。在圓曲線上為全加寬。 則本設(shè)計(jì)中半徑分別為212m和284m的圓曲線不用設(shè)計(jì)加寬。4.7路基土石方數(shù)量計(jì)算及調(diào)配在公路工程中，有挖方有填方，所以對其要進(jìn)行計(jì)算和合理的調(diào)配。

21、4.7.1橫斷面的計(jì)算用積距法，把需要填挖的地方劃分成若干個(gè)規(guī)則圖形進(jìn)行計(jì)算在相加。4.7.2土石方的計(jì)算平均斷面法，用相鄰兩個(gè)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(yùn)距計(jì)算土體的平均運(yùn)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(xiàn)1 北京市市政設(shè)計(jì)院.城市道路設(shè)計(jì)手冊.北京：中國建筑工業(yè)出版社.19952 陳洪仁.道路交叉設(shè)計(jì).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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì).北京:人民交通出版社.20035 何景華.公路實(shí)用勘測設(shè)計(jì).北京:人民交通出版社.20016 建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn).城市道路設(shè)