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道路勘测设计设计书

20
2020年4月19日
文档仅供参考

《道路勘测设计》课程设计

姓 名： 苏常庆
班 级： 1306
学 号： 13120270
专 业： 土木工程
指导教师： 李刚

2024年9月
目录
1 设计概述
1.1目的和要求
1.2设计依据
1.3公路设计概况
1.4平面设计标准的确定
1.5路线起讫点
2 设计参数
2.1道路等级的确定
2.2公路技术标准的确定
2.3控制要素
2.4平面设计技术指标
2.4.1圆曲线最小半径
2.4.2圆曲线最大半径
2.4.3圆曲线半径的选用
2.4.4平曲线最小长度
2.4.5缓和曲线技术要求
2.5路线方案的拟定与比较
2.6道路平面设计
2.6.1平面选线的原则
2.7道路纵断面设计
2.8道路横断面设计
3设计图纸及计算说明部分
3.1平面线要素计算
3.2竖曲线计算

1 设计概述
1.1目的和要求：
在课程设计中，要求学生综合运用所学的基础理论知识，在辅导教师的指导下，发挥同学们独立思考和独立工作的能力，较全面地完成一段丘陵地区二级公路的路线设计。经过本次课程设计，要求熟悉公路设计规范，理解、掌握《道路勘测设计》的基本概念，综合运用本课程和其它有关课程的基本知识和基本操作技能，使所学知识进一步巩固、深化和发展；学习道路路线设计的一般方法和步骤。经过设计，培养学生初步具备正确的设计思想和动手的能力，使学生具有初步的工程设计概念；培养学生具备道路路线设计的基本技能，如丘陵地区公路选线的方法、纸上定线的方法、路线设计指标的确定方法、路线几何要素的计算、路线设计成果提交的主要内容和格式要求等；为学生毕业设计打下良好的基础。
1.2设计依据：
根据北京交通大学海滨学院土木工程专业道路桥梁工程方向《道路勘测设计任务书》。
1.3公路设计概况：
公路等级：二级新建公路
设计年限：
设计车速：80km/小时
1.4平面设计标准的确定
1、根据设计任务书要求，本路段按三级公路技术标准勘察、设计。
2、设计执行的部颁标准、规范有：
《公路工程技术标准》（JTG B01- ）；
《公路路线设计规范》（JTG D20- ）。
1.5路线起讫点
比例尺：1： ；公路等级：二级；起点桩号K0+000，坐标终点桩号K1+615.084坐标起点高程：129.554米 终点高程：138.0米。
2 设计参数
2.1 道路等级的确定
根据所给资料，参照《公路工程技术标准》JTGB01- （以下简称《标准》）、《公路路线设计规范》JTGD20- （以下简称《路线规范》）确定路线的设计等级，本路段按2级公路技术标准勘察、设计。设计车速为80km/h，路基单幅双车道，宽10米。设计使用年限 。
2.2 公路技术标准的确定
本路段按二级公路标准测设，设计车速80km/h，测设中在满足《公路路线设计规范》及在不增加工程造价的前提下，充分考虑了平、纵、横三方面的优化组合设计，力求平面线型流畅，纵坡均衡，横断面合理，以达到视觉和心理上的舒展。 路线测设里程全长1615.084米，主要技术指标采用情况如表2.1所示：
表2.1道路技术指标
平曲线个数（个）
2
平曲线最小半径(米/个）
400
直线最大长(米）
971.124
变坡点个数（个）
2
最大纵坡（%）
1.02
最短坡长（米/处）
111.379
凸型竖曲线最小半径（米/处）
13600
2.3 控制要素
（1）道勘：二级
（2）设计车服务车速：80km/h。
2.4平面设计技术指标 
2.4.1圆曲线最小半径
①极限最小半径
②一般最小半径
③平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此《规范》规定了一般最小半径。  
不设超高最小半径 
当圆曲线半径大于一定数值时，能够不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。圆曲线半径要求如表2.21所示 
表2.2 圆曲线半径要求
设计速度（km/h）
80
一般最小半径 (m)
400
极限最小半径 (m)
400
不设超高
路拱<%0.2
600
最小半径(m)
路拱>%0.2
800
2.4.2圆曲线最大半径 
选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，因此圆曲线半径不可大于100米。 
2.4.3圆曲线半径的选用 
在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为800米，极限最小半径及一般最小半径均未采用。 
2.4.4平曲线最小长度 
公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。
平曲线的最小长度：16.263m 
平曲线中圆曲线的最小长度取：57.176m 
平曲线间插直线长度：同向平曲线间插直线长度应大于6V（480m）为宜，同向平曲线间插直线长度应大于2V（160m）为宜。
2.4.5缓和曲线技术要求
缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：
(1)离心加速度变化率不过大；
(2)制超高附加纵坡不过陡;
(3)制行驶时间不过短; 
(4)符合视觉要求; 
因此，《规范》规定：丘陵地区二级公路缓和曲线最小长度为40m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。
2.5 路线方案的拟定与比较
根据给定的等高线地形图，采用纸上定线的方法研究路线的可能方案，并经过比较论证确定最后路线方案。
山区路线依行经地区的地貌地质和地形特征，可能有越岭线、山坡线、沿溪线和山脊线，此时可根据地形图研究可能的路线布局型式。
山区公路的选线一段应按：
(1) 全面布局；
(2) 逐段安排路线；
(3) 具体定线三个步骤进行。
一条公路因地形地貌的不同，应分段选用不同的道路线型式，互相接通。
2.6道路平面设计
根据小比例尺等高线地形图所确定的路线方案，即可在较大比例尺的等高线地形图上进行详细的精确定线，此时可按交角点的偏角，结合地形地物确定平曲线半径及其要素，鉴于时间所限，平面设计长度可取1公里。
直线、圆曲线及缓和曲线为道路线形的基本组成要素，诸如直线最大长度、缓和曲线最小长度、缓和段长度的规定等均应从行车安全视觉舒顺出发满足要求并经过计算分析确定。平面线形的桩距应按照规定并对地物及地形变化给予加桩。
曲线段的设置影响平面视距，此时应结合纵横断面的设计进行视距的验算，取得视距的保证。
2.6.1平面选线的原则：
(1)、在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。
(2)、路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽可能的采用较高的技术指标。不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。
(3)、选线应能满足国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，保证路线能够加强居民区特别是经济较发达地区的之间的联系，同时也应注意同农田等基本建设相配合，尽量少占用农田，避免可多的拆迁工程。
(4)、在选线过程中，对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼及排水不良等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避，如必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。
2.7道路纵断面设计
纵断面设计线的标高是指路基边缘标高，高速公路则指分隔带外侧边缘的标高，对于改建公路则指路面中心线的标高。
纵断面设计线的确定包括：纵坡度的选定、坡长的限定以及竖曲线半径的拟定。
为了满足行车和排水要求，道路应有最大纵坡和最小纵坡的限制。坡长限制应有利于行车平顺，尽量减少纵断面上的转坡点和设置大半径的竖曲线，坡长应注意做到：缓坡宜长、陡坡宜短。
纵断面设计线拟定前，应先确定标高控制点（如桥涵标高、最小填土高度、最大挖方深度、交叉口标高等)。对于山区公路横断面依据地面线试定合宜的填挖高度，试定拉坡，然后按照“标准”规定确定纵坡度及其长度，并拟定竖曲线。
纵断面设计长度与平面设计的长度相同。
2.8道路横断面设计
道路横断面设计的基本要求：
(1)公路横断面设计应最大限度地降低路堤高度，减小对沿线生态的影响，保护环境，使公路融入自然。条件受限制不得已而出现高填、深挖时，应同架桥、建隧、分离式路基等方案进行论证比选。
(2)路基断面布设应结合沿线地面横坡、自然条件、工程地质条件等进行设计。自然横坡较缓时，以整体式路基断面为宜。横坡较陡、工程地质复杂时，高速公路宜采用分离式路基断面。
(3)整体式路基的中间带宽度宜保持等值。当中间带的宽度增减时，应设置过渡段。过渡段以设在回旋线范围内为宜，长度应与回旋线长度相等。条件受限制时，过渡段的渐变率不应大于1／100。
(4)整体式路基分为分离式路基或分离式路基汇合为整体式路基时，其中间带的宽度增宽或减窄时，应设置过渡段。其过渡段以设置在圆曲线半径较大的路段为宜。
按照平纵断面的设计，可取其中l公里左右做横断面设计，该段范围内所有桩号的横断面地面线，除规定的路基路面宽度外应照各桩断面的地形质情况确定边坡度、边沟形状尺寸，绘出横断面的设计线(即“戴帽子”)，绘出各桩号的横断面图。
路拱的型式应按道路等级、性质及道路宽度，采用直线横坡或方程式不同的路拱(横坡)曲线。
高填深挖路段需设挡土墙等防护工程外，应按规定计算或参照标准图设计。

3设计图纸及计算说明部分
3.1平面线要素计算
<1> JD1处的桩号为K1+070.420，转角18°14′34.7″，取R=400m。
（1）缓和曲线长度Ls
由旅客感觉舒适得：
由行驶时间不过短得：
取整为5m的倍数，采用缓和曲线长70m。
（2）圆曲线内移植 P

（3）总切线长

（4）曲线总长度

满足设计规范的要求。
（5）五个基本桩号的确定如图2-1

图 2-1
图中: T—切线长，R—圆曲线半径，α—转角，Ls—缓和曲线长，ZH—直线与缓和曲线的交点，HY—缓和曲线和圆曲线的交点，QZ—圆曲线中点，YH—圆曲线和缓和曲线的交点，HZ—缓和曲线和圆曲线的交点。
计算过程如下所示：
JD K1+070.420
- T 63.30
ZH K1+041.124
+ LS 70
HY K1+098.484
+ (L-2LS) 144.412
YH K1+168.484
+ LS 100
HZ K1+168.484
- L/2 172.206
QZ K1+069.804
超距D=2T－L=2×99.297-197.36=1.234
故有QZ桩号算出JD桩号为QZ+D／2= K1+069.804+1.234／2= K1+070.420，为原曲线的JD的桩号符合，故验算无误。

<2> JD2处的桩号为K1+283.727，转角14°34′24.1″，取R=400m。
（1）缓和曲线长度Ls
由旅客感觉舒适得：
由行驶时间不过短得：
取整为5m的倍数，采用缓和曲线长100m。
（2）圆曲线内移植 P

（3）总切线长

（4）曲线总长度

满足设计规范的要求。
（5）五个基本桩号的确定如图2-2。

图 2-2
图中: T—切线长，Ls—缓和曲线长，R—圆曲线半径，a—转角，ZH—直线与缓和曲线的交点，HY—缓和曲线和圆曲线的交点，QZ—圆曲线中点，YH—圆曲线和缓和曲线的交点，HZ—缓和曲线和圆曲线的交点。
计算过程如下所示：
JD K1+283.727
- T 178.746
ZH K1+184.747
+ LS 70
HY K1+254.747
+ (L-2LS) 57.17
YH K1+311.92
+ LS 70
HZ K1+381.924
- L/2 98.588
QZ K1+283.335
超距D=2T－L=2×98.98-197.177=0.783
故有QZ桩号算出JD桩号为QZ+D／2= K1+283.335+0.783／2= K1+283.727，为原曲线的JD的桩号符合，故验算无误。

平曲线要素汇总表
表2-1 平曲线要素汇总
交点号
交点桩号
转角值
曲线要素值
半径
缓和曲线长度
切线长度
曲线长度
JD1
K1+070.420
18°14′34.7″(Y)
400
70
99.297
197.3600
JD2
K1+283.727
14°34′24.1″(Z)
400
70
98.98
197.1766

表2-2平曲线要素汇总
交点号
曲线位置
第一缓和曲线起点
第一缓和曲线终点
曲线中点
第二缓和曲线起点
第二缓和曲线终点
JD1
K1+041.124
K1+041.124
K1+069.804
K1+098.484
K1+168.484
JD2
K1+254.747
K1+254.747
K1+283.335
K1+311.924
K1+381.924

3.2竖曲线计算

图3-1竖曲线要素示意图
变坡点1
变坡点桩号为K0+070,设置凸型竖曲线，变坡点标高为135.277m，两相邻路段纵坡为，，取竖曲线半径R=13600m。
①算竖曲线基本要素
竖曲线长度　 =13600×1.4242%=111.52m
切线长　 T=L/2=111.52/2=55.76ｍ
外距 　
竖曲线起点桩号： (K1+070)- 55.76= K1+014.240
竖曲线起点高程： 135.277+55.76×0.0003=135.26m
竖曲线终点桩号： (K1+070)+ 55.76= K1+125.760
②计算设计高程
桩号K1+130处:
横距ⅹ=（K1+130）-（K1+125.760）=4.24m
竖距m
切线高程
设计高程
h=x22R=4.2422×13600=0.00066m

变坡点2
变坡点桩号为K1+290,设置凹型竖曲线，变坡点标高为134.617m，两相邻路段纵坡为 ，，取竖曲线半径R=8000m。
①算竖曲线基本要素
竖曲线长度　 =8000×1.321%=105.68m
切线长　 T=L/2=105.68/2=52.84m
外距 　
竖曲线起点桩号： (K1+290)- 52.86= K1+237.139
竖曲线起点高程： 134.617+52.86×0.0003=134.784m
竖曲线终点桩号： (K1+290)+ 52.86=K1+342.861
②计算设计高程
桩号K1+240处:
横距ⅹ=（K1+240）-（K1+237.319）=2.681m
竖距=0.00044m
切线高程 =134.782
设计高程 =134.781

附表1、平面计算（直线、曲线和转角表，逐桩坐标表）；
附表2、纵断面计算（设计标高、竖曲线各要素等）；
附表3、路基设计表；
附表4、路基土石方数量计算及调配（路基土石方数量表）；
附图1、道路平面设计图 1:2 0 0 0；
附图2、道路纵断面图 （横向1:2 0 0 0， 竖向 1:200）；
附图3、道路横断面 1:2 0 0