城市道路课程设计说明书.doc

城市道路课程设计说明书

- 25 -
2020年4月19日
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。
第一章 绪论

城市道路是指在城市范围内具有一定技术条件和设施的道路。
　　根据道路在城市道路系统中的地位、作用、交通功能以及对沿线建筑物的服务功能，中国当前将城市道路分为四类：快速路、主干路、次干路及支路。其中：
　　快速路在特大城市或大城市中设置，是用中央分隔带将上，下行车辆分开，供汽车专用的快速干路，主要联系市区各主要地区、市区和主要的近郊区、卫星城镇、联系主要的对外出路，负担城市主要客、货运交通，有较高车速和大的通行能力。
　　主干路是城市道路网的骨架，联系城市的主要工业区、住宅区、港口、机场和车站等客货运中心，承担着城市主要交通任务的交通干道。主干路沿线两侧不宜修建过多的行人和车辆入口，否则会降低车速。
　　次干路为市区内普通的交通干路，配合主干路组成城市干道网，起联系各部分和集散作用，分担主干路的交通负荷。次干路兼有服务功能，允许两侧布置吸引人流的公共建筑，并应设停车场。
　　支路是次干路与街坊路的连接线，为解决局部地区的交通而设置，以服务功能为主。部分主要支路可设公共交通线路或自行车专用道，支路上不宜有过境交通。
　　根据国家《城市规划定额指标暂行规定》的有关规定，道路还可划分为四级，如表所示：
　　道路四级划分表：
项目级别 设计车速(km/h) 双向机动车道数（条) 机动车道宽度(m) 道路总宽(m) 分隔带设置
一级 60～80 >=4 3.75 40～70 (必须设)
二级 40～60 >=4 3.5 30～60 (应设)
三级 30～40 >=2 3.5 20～40 (可设)
四级 30 >=2 3.5 16～30 (不设)
道路是交通的枢纽，它对一个国家及地区的经济发展起着及其重要的作用，在此次毕业设计中，使我基本掌握了城市道路设计的全部过程，能够全面、独立、系统地完成一段道路的技术设计。它培养了我独立工作、自我分析和解决问题的能力，巩固了课本知识也学到了很多来源于实际的现场施工经验。这对于我来说，能够提高自己的综合素质，此次设计对我帮助很大。

设计原则

根据省厅、省公路局对施工图设计的审核意见，本次道路设计应遵循长远规划，因地制宜的原则，一方面采用较高的技术标准与今后道路进一步留有余地，另一方面要充分考虑该地的地形，工程地质情况，达到规范要求各项指标节约投资，减少工程量，缩短工期。
1.设计应满足道路用地范围的要求
2.符合各项规范要求在满足道路交通要求的前担下尽量节约投资，减少工程量，缩短工期。
3.道路平，纵断面的设计应充分考虑地形，地貌及工程地质情况。
4.纵断面应满足平，纵，横，三方面的协调，线形顺适连续，视觉良好，工程经济合理，坡长符合设计要求，在满足规划的控制标高的条件下，考虑道路沿线地形变化，减少对生态环境的破坏，减少路基挖填高度，节约工程费用。
5.断面结构的选择做到节省工程费用，路面材料应结合地方材料的特点，便于施工，减少道路的后期养护费用。
6.因地制宜，就地取材
7.考虑今后的发展需要，留有发展余地
8.重视环境保护，防止水土流失，而且加强道路绿化美化设计
第二章 工程概要

一、工程概要
XX路是X城内一条东西向主要道路。西起桩号K0+000，东至桩号K1+002.905，道路全长1002.905米。本次设计范围为桩号K0+000至桩号K1+002.905。建好上新路能完善区域内道路交通、城市排水等基础设施的建设，对进一步加快城市建设步伐、拉动区域的经济发展、都有十分重要的作用。
（一）设计依据文件
1、《城市道路设计规范》（CJJ37－90）
2、《城市道路交通规划设计规范》（GB50220－95）
3、《公路路线设计规范》（JTG D20－ ）
4、《公路工程技术标准》（JTG B01－ ）
5、《公路沥青路面设计规范》（JTG D50－ ）
6、《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40－ ）
7、《公路路基设计规范》（JTG D30— ）
（二）原始资料
1、地理位置
该道路位于X城市。北侧为东三环，临近国道，合理利用了已有的城市交通设施。
2、地形地貌
规划区现状为城市用地，以平原、园地、城居用地为主，基本农田较少。

二、设计标准

根据中华人民共和国行业标准《城市道路设计标准CLL37-90》X路的设计标准如下：

表2.1 道路设计规范值

规范值
道路等级
城市道路Ⅱ级主干道
设计年限（年）
30
计算行车速度（km/h）
50
路缘带宽度（m）
0.25
机动车道宽度（m）
3.75 3.5
机动车道路拱设计坡度（%）
1.0～2.0
非机动车道路拱设计坡度（%）
1.0～2.0
人行道坡度（%）
1.5
不设超高最小半径（m）
300
圆曲线最小长度（m）
35
最大纵坡（%）
3.0
最小纵坡（%）
0.2
最小坡长（m）
110
凸曲线最小半径（m）
400
凹曲线最小半径（m）
450
竖曲线最小长度（m）
35
机动车设计标准轴载
BZZ-100

第三章 横断面设计
一 设计原则：
   道路横断面设计应在城市规划的红线宽度范围内进行，横断面设计应近远期结合，使近期工程成为远期工程的组成部分，路面宽度及标高等应留有发展余地。
     1，横断面设计：
规划红线40米，城市次干路Ⅱ级标准；根据红线宽度考虑了两种断面方案，见断面
方案图：

图3-1 标准横断面图
整个路幅宽度组成如下：
整个路幅宽度划分为:
5米人行道+7米机动车道+1米中间带+1米中间带+7米行车道+5米人行道
机动车道：设计年限末 非机动车道：设计年限末
计算可能通行能力：根据规范查得，城市主干道二级道路V=50km/h,一条车道的可能通行能力为：，若没有观测值，采用建议值，查规范
设计通行能力的计算：
机动车道通行能力分类系数：主干路为0.8

车道折减系数：
第一条车道的车道折减系数为，第二条车道折减系数为，第三条车道折减系数为
交叉口影响交通能力的折减系数：

此处取平均距离为400米
由规范得27.5s
可计算得
则第一车道的通行能力：

设两个车道时

因此取两车道 n=2
由《城市道路设计规范》，大汽车与小汽车混和通行时的车道宽度为3.75m, 小汽车通行的车道宽度为3.5m.两侧的路缘带宽度为0.25m.
人行道的设计：此城市为大型城市，拟定设计初期单向高峰行人通行量为5℅。则第三十年末的通行量为： tong
城市次干道Ⅱ级道路的一条人行道的可能通力为:。其折减系数为，则一条人行道的可能通行能力为：
则人行道数为：。由规范得城市主干道Ⅱ级道路一条人行道的宽度为。在此处取人行道总宽度为5m.
拟定为两幅路，机动车与机动车道采用隔离带分开。
整个机动道宽为：
机动车道隔离带的宽度为2m。
为了保障交通安全，人车互不干扰，人行道一般高出车行道左右。

方案一：主要考虑该路位于居民区，出行人次较多，可是近期非机动车较多，机动车有一个逐渐增长的过程，近期采用机非共板，根据发展趋势预测，非机动车会越来越少，利于将来改建为主干道
方案二：传统的断面布置，对于人非共版会导致行人占用非机动车道，降低非机动车道的利用率。
对比选用方案一原因如下：
1、该路两侧位于居住区，出行人次较多，但近期非机动车交通量较大，能够保障人行安全及道路通畅。
2、机非共版，有利于以后改建为主干道，同时能够满足现有的机动车与非机动车的通行。
3、若选用方案二，会导致人非混行，行人占用费机动车道，降低了道路的使用率
4、方案一近期对环境好，远期根据发展趋势预测，非机动车将会越来越少，远期以机动车为主
⑴路拱
为了利于路面横向排水，路拱的形式采用折线形。行车道路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，人行道做成向行车道倾斜的拱形。本设计中行车道和人行道横坡度统一取1.5%。
⑵超高
为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理地设置超高，能够全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。由于本设计设计时速为50km/h，圆曲线半径采用的350m。而城市道路设计规范中不设超高最小半径为150m。

第四章 平面线形设计
一、设计指导思想
依据规划、规范要求，综合考虑各种因素，有利创新路两侧土地开发，缓解城市交通压力，繁荣开发区经济。
平面线形应直捷，连续，顺适，并与地形，地物相适应，与周围环境相协调。
除满足汽车行驶动力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。
保持平面线开的均衡与连贯。
应避免连续急弯的线形。
平面线形应有足够的长度。
二、平面设计
1、道路里程及交点桩号计算
道路起点：起点坐标为 （X：334.63423， Y:564.63954）
终点坐标为 （X：459.16682， Y:1522.47553）

2 平面线形选择
方案一：充分考虑了征地拆迁以及原有工厂的情况，但道路的转折太多，而且也避免不了工厂的部分拆迁，同时工程量、造价会很大。
方案二：为直线行路线，优点是没有转弯，施工方便，造价相对较低，对于城市未来交通的流畅快速，安全，简洁方面是很合适的。缺点是直线经过处拆迁量稍微有点大。
经过综合考虑，采用第二方案。
设计指标：
根据交通规划，通仙路为城市主干道，根据《城市道路设计规范》，通仙路采用的各项技术指标如下：
平面设计技术指标
设计指标（城市主干道Ⅱ级）
规范值
采用值
设计车速（km/h）
50
50
3 平曲线要素计算

图4—1 “基本型”平曲线

缓和曲线长度相等的基本型道路平曲线几何要素计算公式如下：
(m) （2－1）
(m) （2－2）
（º） （2－3）
(m) （2－4）
(m) （2－5）
(m) （2－6） (m)

表4-1 平曲线要素计算结果表

第五章 纵断面设计
一、纵断面设计原则
纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的总坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺，起伏和缓，坡长和竖曲线长短适当，平面和纵面组合设计协调，以及填挖经济、平顺。具体体现如下：
1.纵断面设计应满足纵坡和竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、竖曲线最小半径及长度等）；
2.为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些。变坡点处应尽量设置大半径竖曲线；
3.设计标高的确定，应结合沿线自然条件如地形、土壤、地质、水文、气候、排水等和各种构造物控制标高等因素综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅；
4.纵断面的设计应与平面线形和周围自然景观相协调，即应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡，来确定纵断面的设计线；
5.一般情况下纵断面设计，应考虑填挖平衡，尽量就近移挖做填，以减少借方和弃方，降低造价和节省用地，保证自然环境；
6.对连接段纵坡，如大中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应平缓一些；
7.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求.
二、 纵坡及坡长设计
1 平曲线与竖曲线的组合一般原则
⑴平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即满足“平包竖”的原则。
⑵平曲线和竖曲线的大小应保持均衡，一条平(竖)曲线不宜设两个或两个以上的竖(平)曲线。
⑶暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的、悦目的。
⑷平、竖曲线应避免的组合：
要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合；
小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠；
计算行车速度≥40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。
⑸平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。对计算行车速度高的公路，线形设计和周围环境配合尤为重要。
2 设计依据
⑴最大纵坡
最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的重要控制指标。地形为平原微丘的城市次干道机动车道的最大纵坡为7%，非机动车道纵坡宜小于2.5%。因此在本设计道路纵坡要求不大于2.5%。
⑵最小纵坡
在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，本设计要求不小于0.5%为宜。
⑶坡长限制
坡长是两个变坡点之间的水平距离。最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。地形为平原微丘城市道路设计时速50km/h的最短坡长为85m，还必须考虑大于两竖曲线切线长度之和。最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。本设计的设计时速50km/h不需要考虑最大坡长限制。
3 纵坡设计步骤
⑴准备工作：拉坡之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。
⑵标注控制点：控制点是影响纵坡设计的标高控制点。如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点及受其它因素限制路线必须经过的标高控制点等。
⑶试坡：试坡主要是在已标注“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案重复比较，最后定出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。
⑷调整：初定纵坡后，将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术规范检查设计的最大、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理。
⑸核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，初画横断面，检查是否填挖过大、坡角落空或过远等。
⑹定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高记确定下来。
⑺经过重复拉坡比较后，最后确定纵坡设计如表5-1所示。

表5-1 纵坡设计成果表
变坡点桩号
设计高程(m)
竖曲线半径（m）
纵坡值(%)
K0+000
155.9292

0.4301
K0+460
157.85
40000
0
K1+1002.905
157.85

三、 竖曲线设计
竖曲线是设在纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车，起缓和作用的一段曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差别，但在设计和计算中，圆曲线比抛物曲线更为方便。因此，本设计采用圆形曲线线型竖曲线。

表5-2 计算行车速度V=50km/h的竖曲线的最小半径
竖 曲 线 半 径
凸 形
凹 形
一般最小值
400m
400m
极限最小值
250m
250m

1 竖曲线要素计算

图5-1 竖曲线要素示意图
如图3-1所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为和，它们的代数差用表示，即，当为“＋”时，表示凹形竖曲线；为“－”时，表示凸形竖曲线。
用圆形曲线线作为竖曲线的基本方程式
（1）竖曲线上任一点竖距y:
或 （4－1）
式中:——坡差（%）；
L——竖曲线长度(m)；
R——竖曲线半径(m);
x——竖曲线上任一点距起点或终点的水平距离(m);
y——竖曲线上任一点距切线的纵距(m)。
⑵竖曲线要素计算公式
竖曲线切线长T:
（4－2）
（3）竖曲线外距E:
或
（4－3）
竖曲线计算
以变坡点1（凹形竖曲线）为例计算各曲线要素：
变坡点桩号为K0+460，高程为157.85m。
①计算竖曲线要素
由于＝1.506%，＝1.036%，R＝6000m，故
，为凹形。
曲线长:m
切线长:m
外 距:m
(2)计算设计高程
竖曲线起点桩号:
竖曲线起点高程: m
计算竖曲线上10m整桩的设计高程,以桩号K0+800为例:
横距:m
竖距:m
切线高程:m
设计高程:m
2竖曲线计算及成果
本设计的竖曲线设计高程主要采用纬地软件进行计算。使用方法为先将从地形图上读出来的中桩地面高程和纵断面主要参数按要求输入，随后进行拉坡，然后计算得竖曲线设计成果由于该变坡点转坡角很小(= 1.000%)，即使不设置竖曲线也可满足视距的要求。能够不用再计算竖曲线长度大于或等于视距时的情况。
综合而言平纵线形组合是较合理的。

城市道路课程设计总结
经过这次城市道路课程设计，让我们在大学的期间增加实践的经验，每天仔细研究设计要求，跟同学商量路线的最优选定，同时，这次课程设计是我们除了更进一步的学习使用CAD和纬地的同时又了解了鸿业的初级使用方法，使得我们在设计中又有了一种意外的收获。
经过这次设计，我们了解了真正的一个城市道路设计的所有的程序，从选线到到软件的各种数据的输入，用软件设计各种断面的图形的方法，为我们以后走上工作岗位奠定了夯实的基础！
最后感谢老师在我们设计中给予我们帮助，同时也感谢所有我们一起在画图室画图学习的各位同学！

参考文献
1..徐家钰 程家驹 编著 道路工程 同济大学出版社 1995；
2. 交通部行业标准．公路工程技术标准．北京：人民交通出版社，1997.
3. 交通部行业标准．公路路线设计规范．北京：人民交通出版社，1994.
4. 建设部行业标准．城市道路设计规范．北京：中国建筑工业出版社，1991.
5. 周荣沾主编．城市道路设计．北京：人民交通出版社，1988.
6.王伯惠编著．道路立交工程．大连：大连理工大学出版社，1992.
7.朱照宏、陈雨人等 主编 道路路线CAD 同济大学出版社 1993；
8.李峻利、姚代禄 主编 路基设计原理与计算 人民交通出版社
9.孙德栋、彭波 编著 沥青路面设计与施工技术 黄河水利出版社
10.李清波、符锌砂 编著 道路规划与设计 人民交通出版社
11.尤晓伟 主编 现代道路勘测设计 清华大学出版社