《道路勘测设计》课程设计说明书.docx
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《道路勘测设计》课程设计说明书
《道路勘测设计》课程设计说明书
课题名称:
某三级公路路线设计
院（系）:
土木建筑分院
专 业:
交通工程
姓 名:
饶先鹏
班 级:
2014级交通工程2班0224号
教师签字
2016年12月26日
一、设计说明
1.1课程设计的目的
通过课程设计，让我们的理论知识得到实践，让我们对道路勘察设计有更深刻的了解，以及巩固和扩大所学的专业知识；道路勘测设计是教学计划中重要的实践性教学环节之一，在设计过程中，通过实际工程设计，同时结合课堂学习的知识及课本知识，掌握公路勘测设计的程序和技术方法。
使理论知识与实践相结合，熟悉路线设计的步骤和方法。
进一步巩固和加深及运用课堂上所学的勘测设计原理、标准、方法、理论基础知识，培养我们的分析问题、解决问题、独立设计的能力，使知识更加系统化。
1.2设计要求
按地形图上给定的起、讫点及相应设计高程（为起讫点的原地面高程），完成该公路的初步设计的主要设计工作，具体要求如下：
1、确定道路等级及主要技术指标。
2、方案图：
要求线路的布设能适应地形，土石方工程量少，线形指标满足《规范》要求；尽量做到技术上可行，经济上合理。
3、完成路线平面设计图；
4、完成路线纵断面设计图；
5、完成路基横断面设计图；
6、逐桩坐标表；
7、完成“直线、曲线及转角表”和“竖曲线表”的填写；
8、完成“路基设计表”和“路基土石方计算表”的填写；
9、编写设计计算说明书。
1.3设计原始资料
1、等高线地形图，比例为1：
2000；
2、起点坐标A（621061.1230，920590.8070），设计标高为1290.0000米；终点B坐标（622800.0000，920827.2074），设计标高为1272.0000米。
3、技术指标：
执行《公路工程路线设计规范》平原区、三级公路标准，设计年限为15年。
路基宽8.5m，路面宽7.0m，路面横坡度ih＝1.5%,路肩横坡度ij=2.0%,路堤边坡1:
1.5,路堑边坡1:
1,边沟采用底宽0.6ｍ，深0.6ｍ，边坡1:
1的梯形形式。
4、道路等级的确定：
技术指标表表1-1
服务水平
四级
圆曲线最小半径
100
车道宽度
3.5
最大纵坡：
300
路肩宽度
0.75
最小坡长
120
路基宽度
8.5
竖曲线最小半径
450
停车视距
50
竖曲线最小长度
35
二、道路定线
2.1道路选线的一般原则
1、多方案比选
2、正确掌握和运用技术指标
3、重视与农业配合
4、注意与周围景观相协调
5、保证道路结构安全
6、重视环境保护
7、处理好近期与远期的关系
2.2选线的步骤和方法
1、收集资料
2、初拟路线方案
3、确定可比方案
4、确定推荐方案
2.3路线方案比选评价指标
⑴主要工程技术指标
根据选线的原则与方法选出了两个方案，方案具体指标如下表所示：
主要工程技术指标表表2-1
顺序
指标名称
单位
方案一
方案二
1
公路等级
三
三
2
计算行车速度
Km/h
40
40
3
路线总长
m
1760
1771
4
路线增长系数
5
最小平曲线半径
m
580
550
6
最小竖曲线半径
18500
620.694
凹形
m
35800
6500
凸形
m
18500
620.694
7
最大纵坡
%
1.372
1.500
8
最短坡长
m
243.04
231.051
9
路基宽度
m
8.5
8.5
10
土石方数量
m3
15716
29190
具体经济指标对比表表2-2
方案一
方案二
一、平曲线
1、路线总长（KM）:
1.760
2、平均每公里交点数（个）:
2.841
3、平曲线最小半径（米/个）:
580.000/1
4、回头曲线（个）:
5、回头曲线最小半径（米）:
6、平曲线长占路线总长（%）:
22.997
7、直线最大长度（米）:
627.440
1、路线总长（KM）:
1.771
2、平均每公里交点数（个）:
2.824
3、平曲线最小半径（米/个）:
550.000/2
4、回头曲线（个）:
5、回头曲线最小半径（米）:
6、平曲线长占路线总长（%）:
41.003
7、直线最大长度（米）:
366.714
二、竖曲线
1、最大纵坡（%/米/处）:
1.372/380.852/1
2、最短纵坡长（米）:
243.040
3、竖曲线占路线长（%）:
22.833
4、平均每公里纵坡变更次数（次）:
3.409
5、竖曲线最小半径（凸/凹）（米）:
18500.000/35800.000
6、竖曲线增长系数:
1.0079
1、最大纵坡（%/米/处）:
1.500/400.000/1
2、最短纵坡长（米）:
231.051
3、竖曲线占路线长（%）:
35.055
4、平均每公里纵坡变更次数（次）:
3.389
5、竖曲线最小半径（凸/凹）（米）:
620.694/6500.000
6、竖曲线增长系数:
1.00714
三、路基
1、平均填土高度（米）:
1.428
2、最大填土高度（米）:
4.038
3、最小填土高度（米）:
0.024
1、平均填土高度（米）:
1.200
2、最大填土高度（米）:
3.737
3、最小填土高度（米）:
0.035
⑵定线
方案一是沿村庄布线，联系各个村庄之间的，连接交通较好，填挖方相对较少，路线行进方向高差较小，易于纵断面布线，排水较方便，方便填与挖的调配，原路改建减小施工量，无过大山体，大多路线视距较好，有利于驾驶。
方案二为新建道路占用农田多，三次跨河，会造成设置过多的桥涵，工程造价成本比较高，从经济和农业等其他方面综合考虑不合理。
经过各方面考虑政治经济等综合因素，对两个方案进行综合比选，确定方案一为理想方案。
三、平面设计
3.1平面设计的要求和原则
1、平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；
2、各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径；
3、两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以段直线相连；
4、两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜；平曲线应有足够的长度；
5、曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性；
6、应避免连续急弯的线形。
3.2直线设计
（1）适宜采用直线的路段
为了更好地与环境相协调、节约耕地和工程造价以及保证必要的视距条件，通常情况下平面线形适宜采用直线的地段有：
①不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；
②市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；
③长大的桥梁、隧道等构造物路段；
④路线交叉点及其前后；
⑤为双车道公路提供超车的路段。
（2）直线长度确定
1、直线的最大长度
我国在道路设计中参照使用国外的经验值，根据德国的规定：
直线的最大长度为20V（V是设计速度,用km/h表示，20V相当于72s的行程）。
虽然地域不同、环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长的直线指标。
2、直线的最小长度
①对于同向曲线间的最小直线长度：
《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）规定同向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于设计速度的6倍为宜。
②对于反向曲线间的最小直线长度：
规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于2V（以km/h计）为宜。
3.3曲线设计
圆曲线能较好的适应地形的变化，并可以获得圆滑的线形。
在与地形、地物等条件相适应的前提下，宜尽量采用较大曲线半径，以优化线形和改善行车条件。
（1）圆曲线半径确定注意事项
①当地形条件受到限制时，曲线半径应尽量大于或接近于一般最小半径。
②在自然条件特殊困难或受其它条件严格限制而不得已时，方可采用圆曲线的极限最小半径。
③圆曲线的最大半径不宜超过10000m。
（2）缓和曲线的作用
①曲率逐渐变化，便于驾驶操作；
②离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变，乘客感觉舒适；
③为设置超高加宽提供过渡段；
④与圆曲线配合得当，美化线形。
（3）缓和曲线要素计算
1、缓和曲线要素计算公式：
①切线角β:
β=L/2ρ
②内移值P:
P=LS2/（24R）
③切线增值q：
q=LS/2-LS3/（240R2）
图3-1缓和曲线要素
2、带缓和曲线的平曲线要素计算
Th=（R+P）tan（α/2）+p
Lh=（α-2βo）ΠR/180+2LS
Eh=（R+P）sec（α/2）-R
Jh=2Th-Lh
3、主点里程桩号计算
ZH=JD-Th
HY=ZH+LS
QZ=ZH+Lh/2
YH=HZ-LS
HZ=ZH+Lh=YH+Ls
JD=QZ+Jh/2（校核）
图3-2带缓和曲线的平曲线要素
3.4有缓和曲线的平曲线要素计算实例
图3-3带缓和曲线的平曲线要素
1、缓和曲线的平曲线要素计算
由设计曲线要素表得：
JD1桩号：
K0+242.129
路线转角:
α右=6°21′0″
总切线长:
Th=74.931m
曲线总长:
Lh=149.747m
外距:
Eh=1.500m
缓和曲线长度:
Ls=50.00
校正数:
Jh=2Th-Lh=0.115m
2、主点里程桩号计算：
ZH=JD-Th=K0+242.129-74.931=KO+167.198
HY=ZH+LS=KO+167.198+50.00=KO+217.198
QZ=ZH+Lh/2=KO+167.198+74.874=KO+242.072
YH=HZ-LS=HY+（Lh-2LS）=KO+217.198+149.747-2*50.00=KO+266.945
HZ=ZH+Lh=YH+LS=KO+266.945+50.00=KO+316.945
JD=QZ+Jh/2=KO+242.072+0.115/2=KO+242.129（校核无误）
四、纵断面设计
4.1纵断面设计的原则
1、应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）；
2、纵坡应均匀平顺；
3、设计标高应结合沿线自然条件如地形、土壤、水文、气候等因素综考虑；
4、纵断面设计应与平面线形和周围地形景观相协调，并应考虑人体视觉心理上的要求；
5、应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价；
6、依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。
4.2纵坡及坡长设计
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。
在山岭重丘区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。
1、最大纵坡确定
《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）对各级公路最大纵坡的规定见下表：
最大纵坡标准值表表4-1
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最大纵坡（%）
3
4
5
6
7
8
9
⑵最小纵坡
挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。
各级公路均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。
⑶坡长限制
坡长是纵断面上相邻两变坡点的桩号之差，即水平距离。
坡长限制主要是对陡坡的最大坡长和一般纵坡的最小长度加以限制。
1、最大坡长
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。
最低容许速度V2对应的纵坡为不限长度最大纵坡I2,所以当坡度大于I2时，其纵坡长度需要加以限制。
各级公路纵坡最大坡长表4-2
设计速度/（km/h）
120
10
80
60
40
30
20
纵坡坡度/%
3
900
1000
1100
1200
4
700
800
900
1000
1100
1100
1200
5
600
700
800
900
900
1000
6
500
600
700
700
800
7
500
500
600
8
200
300
9
200
2、最小坡长最
最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9-15S的行程为宜，《公路路线设计规范》规定各级公路纵坡的最小坡长如下表所示：
各级公路纵坡最小坡长表4-3
设计速度/（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最小坡长/m
300
250
200
150
120
100
60
4.3平纵线形组合设计
1、基本要求
①平包竖；
②要保持平曲线与竖曲线大小的均匀；
③要选择适当的合成坡度。
4.4竖曲线设计
⑴竖曲线最小半径和最小长度要求
①缓和冲击
②行程时间不过短
③满足视距的要求
⑵竖曲线要素计算
图4-1竖曲线要素示意图
由纵坡及竖曲线表计算第二个变坡点要素：
桩号
KO+243.040
高程/m
1287.802
纵坡/%
i1=-0.905
i2=-0.569
半径/m
R=35800
①计算竖曲线要素：
ω=i2-i1=-0.569％-（-0.905％）=0.336％，凹型竖曲线；
曲线长：
L=Rω=35800*0.336%=120.288m
切线长：
T=L/2=120.288/2=60.144m
外距：
E=T2/（2R）=60.1442/2/35800=0.0505m
②竖曲线起、终点桩号。
竖曲线起点桩号=（KO+243.040）-60.144=KO+182.896
竖曲线终点桩号=（KO+243.040）+60.144=KO+303.184
五、横断面设计
5.1道路横断面设计的要求
⑴设计应符合《公路工程技术标准》的规定要求。
⑵设计应兼顾当地农田基本建设等的需要，尽可能少占耕地。
1、路基宽度确定
各级道路整体式断面的路基宽度表5-1
公路等级
二、三、四级公路
计算行车度（km/h）
80
60
40
30
20
车道数
2
2
2
2
2或1
路基宽度（m）
一般值
12.00
10.00
8.50
7.50
6.5（双）
4.50（单）
最小值
10.00
8.5
-
-
-
本次设计为三级公路，设计速度为40Km/h路基宽度8.5米，路面宽是7米，路面横坡度是1.5%，路肩横坡度是2%。
5.2路肩设计
我国《公路工程技术标准》明确规定了各级公路的路肩宽度。
路肩宽度表5-2
设计速度/（km/h）
高速公路、一级公路
二、三、四级公路
120
100
80
60
80
60
40
30
20
土路肩宽度/m
一般值
3.00或3.50
3.00
2.50
2.50
1.50
0.75
最小值
3.00
2.50
1.50
1.50
0.75
0.25
土路肩宽度/m
一般值
0.75
0.75
0.75
0.50
0.75
0.75
0.75
0.50
0.25（双车道）0.50（单车道）
最小值
0.75
0.75
0.75
0.50
0.50
0.50
5.3平曲线加宽超高设计
⑴平曲线加宽
我国《公路工程技术标准》（JTGB01-1003）规定。
平曲线的半径等于或小于125米时，应在平曲线内侧加宽。
⑵平曲线超高
超高横坡度应按计算行车速度、半径大小，结合路面种类、自然条件和车辆组成等情况综合确定。
一般来说，平曲线半径小，超高坡度就应大一些，反之，超高坡度就可小一些。
而当平曲线半径大于或等于不设超高最小半径时就可以不设超高。
在路面由积雪或结冰的地区，超高坡度应比一般地区的小一些，以防止出现汽车向内侧滑动的危险。
在非机动车通行较多的公路，超高坡度也应适当减小。
各级公路圆曲线最大超高值表5-3
公路等级
高速公路、一级公路
二、三、四级公路
一般地区/%
10或8
8
积雪冰冻地区
6
市区路段最大超高值表5-4
设计速度/（Km/h）
80
60
40、30、20
超高值/%
6
4
2
5.4路基土石方数量计算与调配
⑴横断面面积计算；
⑵土石方数量计算；
⑶土石方的调配；
1、土石方调配原则：
①就近利用，以减少运量。
②不跨沟调运。
③高向低调运。
④经济合理性。
⑤不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。
⑥土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。
2、土石方调配方法：
复核检查：
填方=横向调运+纵向调运+借方
挖方=横向调运+纵向调运+弃方
挖方+借方=填方+弃方
六、总结
在学习这门课程前我以为道路建设就是单纯的在地面铺上水泥，连接每个城市。
只后我才明白，设计一条道路要考虑很多因素，如安全、经济、快速便捷、环境的限制影响等等，还有选线、平纵横设计等，这是一个巨大的工程。
此次的课程设计，我们把课本上的知识通过道路设计得以实践，把理论知识与实践相结合，很好地巩固了专业知识，同时又让我们的专业知识有了进一步提升，在这过程中我遇到问题解决问题，发现对于专业知识还不是学的很透彻，不能很好地运用到实践中，这是自己的不足之处，如果以后要从事这方面工作那么自己还有很长的路要走，首先就是掌握好知识，对于知识要点理解透彻，然后就是学好相关的软件，这是很有必要的。
在设计中我发现要设计好一条道路是非常困难的，要综合考虑各种因素，如果我们能很好地用到道路勘察设计的知识就能够相对全面系统地对设计的道路进行规划设计，所以学好道路勘测设计这门课程是很有意义的。
我们通过对道路设计要求和相关规范，学会如何正确的设计一条符合要求的道路，去改变我们国家交通网络。
虽然在课程设计中遇到了比较多问题，历经坎坷，但我都一一解决了。
这次课程设计让我深刻体会到知识的重要性以及认真学习的重要性，也明白只要自己坚持做一件事情，付出行动，你就一定会有收获。
参考文献
［1］《道路勘测设计》教材
［2］《公路工程技术标准》，JTGB01-2003，人民交通出版社
［3］《公路路线设计规范》，JTGD20-2006人民交通出版社
［4］《道路工程制图标准》，GB50162—92人民交通出版社
［5］《道路勘测设计》毕业设计指导许金良主编人民交通出版社
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