道路与桥梁工程课程设计.docx

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道路与桥梁工程课程设计

1设计总说明书

1.1设计依据

根据合肥学院建筑工程系工程管理专业《道路与桥梁工程课程设计任务书》。

1.2公路设计概况

1.2.1概况根据设计任务书要求，本路段按平原微丘三级公路技术标准勘察、设计。

设计车速为

40公里/小时，路基单幅两车道，宽8.50米。

设计路段公路等级为三级，适应于将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量为2000〜6000辆。

1.2.2规范

设计执行的部颁标准、规范有：

公路工程技术标准》

JTGB01-2003

公路路线设计规范》

JTGD20-2006

公路路基设计规范》

JTGD30-2004

1.3路线起讫点

本路段起点A：

K0＋50.00为所给地形图坐标（6215.000，6680.000，205.70），终点B：

K1＋450为所给地形图坐标（7083.000，7721.000，215.50），全长1.400公里。

1.4沿线自然地理概况

本路段为平原微丘区，多为中低山地貌，地势稍陡。

该工程整个地形、地貌特征平坦，地形起伏不大，最高海拔高为267.60米，河谷海拔高为205.60米，总体高差在62.00米左

1.5沿线筑路材料等建设条件沿线地方材料有：

碎石、砾石、砂、石灰、粉煤灰等。

其他材料如沥青、水泥、矿粉需到外地采购。

1.6路线

本路段按三级公路标准测设，设计车速40KM/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1.400公里，主要技术指标采用情况如下：

平曲线个数（个）平均每公里交点个数（个）平曲线最小半径（米/个）平曲线占路线长（%）直线最大长（米）变坡点个数（个）平均每公里变坡次数（次）

2

0.7

67/1

16

500

5

3.6

最大纵坡（%

凸型竖曲线最小半径（米/处）3000

凹型竖曲线最小半径（米/处）2000

1.7横断面设计

1、路基横断面布置：

0.75+3.75+3.75+0.75=8.5米

路面横坡设置（不含超高路段）：

路肩为3%行车道为2%

2、加宽、超高方式：

全线加宽采用比例过度，超高方式为绕内边线旋转。

路基土石方计算控制标高为土基标高，不含路面厚度。

1.8道路技术标准

道路技术指标

序号

项目

单位

主要技术指标

1

设计车速

km/h

40

一般值

m

100

2

平曲线

半径

极限值

60

不设超高

最小半径

路拱w

2.0%

m

600

3

平曲线最小长度

m

4

缓和曲线最小长度

m

35

5

最大纵坡

%

7

6

最小坡长

m

120

7

相应纵坡的最

坡长

4%

m

1100

5%

900

6%

700

7%

500

8

停车、会车、超车视距

m

40、80、200

9

竖曲线半径

凹、凸

形

一般值

m

700

极限值

m

450

10

竖曲线最小长度

m

70

11

平曲线最大超高

%

8

1.9设计项目

1、确定道路技术等级和技术标准

2、纸上定线

3、平面定线设计

4、路线纵断面设计

5、路线横断面设计

2平面选线及定线

2.1平面选线

2.1.1平面选线的原则

1、应该尽量避开农田，做到少占或不占高产田。

2、保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，造价低，运营费用省，效益

好，并有利于施工和养护。

3、选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。

4、选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。

2.1.2平面设计技术指标

1、直线

本道路设计速度40km/h，在城镇及其附近或景色有变化的地点大于20V是可以接受的,

在景色单调的地点最好控制在20V以内，直线段长度不应超过800m为宜。

2、圆曲线

1圆曲线最小半径

圆曲线是平面线形中常用线形要素，圆曲线设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。

圆曲线半径

技术指标（km/h）

一般公路（40km/h）

般最小半径（m）

100

极限最小半径（m）

60

不设超高的最小半径（m）

路拱兰2%

600

路拱＞2%

800

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，圆曲线半径不

可大于10000米。

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，尽量采用不需设超高的大半径曲线。

4平曲线的最小长度

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；缓和曲线长度：

圆曲线长度：

缓和曲线长度宜在：

1:

1：

1到1:

2：

1之间。

平曲线的最小长度一般值：

400m

平曲线最小长度极限值取：

140m

3、缓和曲线

《公路路线设计规范》JTGD20-2006规定：

一般公路（40）缓和曲线最小长度为30m.。

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。

2.1.3线路方案拟定与比较

根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。

综合考虑该地

区自然条件、

、•小,

方案一：

技术标准、工程投资等因素，初步拟定了两个方案：

优点：

2路线短；

3土方量小；

4路线线形好，行车舒适；缺点：

1占用部分农田。

方案二:

优点：

1占农田少

缺点：

1挖方量较大；

2造价较高；

3路线长综合考虑，选取方案一较为合适。

2.2纸上定线本路段为平原微丘区，多为中低山地貌，地势稍陡。

该工程整个地形、地貌特征平坦，地形起伏不大。

2.2.1定导向线：

1、首先在1:

1000的地形图上，仔细研究路线选线阶段选定的主要控制点间的地形、地质情况，选择有利地形，拟定路线走法。

2、使两脚规的开度等于平，从路线起点A开始，拟定的路线走法在等高线上依次截取各点，直到最后一点的位置和标高按近路线终点B为止。

3、连接各点，分析该折线在利用地形和避让地物，以及工程艰巨的情况，从而选出应穿

应避让的特征点为中间控制点，并重新连接各点。

2.2.2确定路线位置

1、在前面定出的导向线的基础上，用不同半径的模板在路线平面可能出现的转点处描出路线平面位置，并标出其半径。

2、用直线连接各曲线，使各直线相交，初步定出路线交点。

3、分析所定出的路线位置的工程量并进行调整，力争定出线形好、工程量小的路线位置。

3线路平面设计

3.1参数确定

3.1.1确定交点坐标

1、根据地形图上所定出的路线位置，通过地形上的等高线推算各交点的坐标。

步骤如下:

<1>、推算坐标时，应在交点所在的坐标格内进行，先假定该坐标格四个脚点中的左下脚点

为原点。

<2>、量出交点的到坐标横（纵）轴的距离I，再量取坐标格的垂直（水平）长度L。

<3>、计算坐标增量。

从地形图可以看出相邻坐标网格线间的距离为0.2，按式:

二x（y）-0.2

L

即可得出在该坐标格内的坐标增量，再用此坐标增量加上原点在整体坐标系下的坐标值即可得出该交点的坐标。

2、按上述方法推算出的各交点坐标如表3-1。

交占

八、、

X（N）

Y（E）

交占

八、、

X（N）

Y（E）

起点

6215.000

6680.000

JD1

6445.000

6786.000

JD2

6977.000

7626.000

终占

八、、

7083.000

7721.000

交点坐标表表3-1

3.1.2初拟平曲线半径及缓和曲线长

纸上定线时所初定的各交点处平曲线半径及缓和曲线长如表。

交占

八、、

半径（m）

缓和曲线长（m）

JD1

157

40

JD2

67

30

半径及缓和曲线长表3-2

3.2平面设计

3.2.1平面设计计算

（1）平曲线1计算

确定两交点转角的的a1=62°。

拟定半径R=157m

①缓和曲线长度计算

a.按离心加速度的变化率计算

丄^厂0.0215丄70215-^「2.5（m）

0.7汇R0.7"57

b.按驾驶员的操作及反应时间计算:

V40

L=——疋t=——汇25=27s,min

3.63.6

（m>

c.按视觉条件计算:

Ls,min9

R徑17.4（m）

9

综合以上各项，为保持现行连续性确定

Ls=40m

2曲线要素的计算

LS

P一莎一2384R^

402

404

3

241572384157

7059（m

40

403

q巧一240R2巧一2401572"5（"

Th=（Rp）tan

62

q=（1570.059）tan7.5=101.835

22

（m（满足要求）

=62—15740=184.80（m

180

a

Eh=（Rp）secR=（1570.059）sec

2

竺-157=26.168

2

（m

Jh=2Th-Lh=2101.835-184.80=18.87

（m

HYYH点的坐标（X。

，Y。

）

35

LsLs

X。

二Ls「

40R2

403

405

Ls2

Ls4

丫°一6R336R3

4=4024=14.99m

3456R401573456157

404

402

3=0.239m

61573361573

3曲线1主点桩号计算如下:

JD1=JD0L0X-K050.00245=K0295.00

ZH-Th=K0+295-101.835=K0+193.165

HY-ZHLs=K0+193.165+15=K0+208.165

YH=HY（Lh-2Ls）=K0+208.165+（101.835-215）=K071.835

HZ=YHLs=K0+71.835+15=K1+86.835

QZ二HZ-半=K0+86.835-184.80=K0+285.56

22

11887

JD^QZ-=K0+285.56+=K0295.00（计算无误）

22

（2）平曲线2计算

确定两交点转角的的a2=42°00'00”。

拟定半径R=67m

①缓和曲线长度计算

a.

按离心加速度的变化率计算：

Ls（min）=0.0215

V3

403

=0.0215

0.7R0.767

29（m）

b.

按驾驶员的操作及反应时间计算:

Ls,min

V"理2—27（m）

…3.6

3.6

c.

按视觉条件计算：

Ls,min=§

R匸=7.5（m）

9

综合以上各项，为保持现行连续性确定

Ls=30m

2曲线要素的计算

ls

P_24R

L；

302

304

3

2384R

3=0.558

2467238467

（m）

30

303

2240R2一2240672_20（m）

Th-（Rp）tanq=（670.558）tan经20-

22

50（m）

JI

6730=79（m）

180

a42

Eh=（Rp）secR=（670.558）sec67=5.36（m）

22

Jh何-Lh=250-79=21（m）

HYYH点的坐标（X。

，Y。

）

X。

=Ls

Ls3

40R2

303

305

Ls2丫°一6R336R3

Ls4

4=30—2+4=29.9m

3456R4406723456674

304

302

3二2.23m

66733667

3曲线2主点桩号计算如下:

JD2二JD「二K0+295.00990.00二K1+285.00

ZH二JD2-Th=K1+285.00-50.00=K1+235.00

HY=ZHLs=K1+235.00+30=K1+265.00

YH=HY鸡-2Ls）=K1+265.00+（79-230）=K1+284.00

HX=YHLs=K1+284.00+30=K1+314.00

QZ=HZL1-

2-

:

K1+314.00-79=K1+274.50

2

j21

JD2二QZ」=K1+274.50+=K1+285.00（计算无误）

22

3.3平面设计成果

3.3.1编制相关表格

根据程序计算所得结果绘制直线、曲线及转角表，见附表一《直线、曲线及转角表》

3.3.2绘制路线平面图

见图一。

附表一：

直线、曲线及转角表

距外

9一

□

881ON

□

注

9一

度长线曲

9

GO.4-

向方及度长线直

角位方算计

91

^0o

/

度长线切

8

O

558^Aw—亠

距间点交

81

02.50-

和缓

7

□

□DOB-

□

线直

彳

□

□

20.70

径半

6一

□

Qu71

□

置位线曲

召

9一

TOOC6+^

值角转

5

/o°nAO右

HY

51

530^.77^0

号桩点交

4

00000+^

CO09+^

K

ZZ

4—

标坐点交

Y

3

nB

QuC6

Qu^.A0O

YY

31

50100o2TU^

X

2

GO.40

oo1040

oo060

UZ-

2—

100-09+^

点1

交

丄

点起

点转

点终

号点交

7

点起

点转

点终

距外

9一

□

635

□

注

9一

度长线曲

9

^0n.7

向方及度长线直

角位方算计

91

o

/

度长线切

8

O

oo00〈

距间点交

81

02150-

和缓

7

□

□DOTO

□

线直

彳

□

n

20zwo

径半

6一

□

ooOD

□

置位线曲

召

9一

V140+^

值角转

5

/o°0^4左

HY

51

QD08+^

号桩点交

4

00000+^

oo08+^

K

ZZ

4—

oo07+^

标坐点交

Y

3

CX3090/

Qu^OZ37

Qu^020/

YY

31

oo15M+^

X

2

CDG>0ID

oo070

ooOL9D

UZ-

2—

oo03+^

点2

交

丄

点起

点转

点终

号点交

7

点起

点转

点终

4路基纵断面设计

4.1准备工作

在线路平面图上依次截取各中桩桩号点，并推算对应的地面标高。

然后在CAD图上按

横向1:

2000，纵向1:

200的比例尺绘制地面线，并打上方格网。

按相应比例以及里程画出平曲线示意图。

地面标高及平曲线示意图图4-1

4.2纵断面拉坡

4.2.1标注控制点

确定路线起、终点以及越岭垭口，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深等线路必须

经过的标高控制点。

4.2.2试坡

在已标出的“控制点”纵断面图上，根据各技术指标和选线意图，结合地面线的起伏变

化，以控制点为依据，在其间穿插取值，同时综合考虑纵断面设计中的平纵组合问题。

4.2.3调整并核对

对试坡时所定出的各种坡线进行比较，排除不符工程技术标准的坡线，在剩下的坡线中

选取填挖方量最小又比较平衡的坡线。

在选取的坡线上选择有控制意义的重点横断面，从纵

断面图上读出其对应桩号的填挖高度，检查该点的横断面填挖是否满足各项工程指标。

4.2.4定坡

调整无误后，直接在图上把各段直线坡的坡度值、坡长、变坡点的桩号、标高确定下来。

4.3竖曲线的设计计算

4.3.1确定竖曲线计算所需数据（K0+050-K1+450）

变坡点

桩号

高程

坡度

起点

K0+050

250.700

变坡点1

K0+150

210.0

0.900%

变坡点2

K0+250

207.4

-3.200%

变坡点3

K0+450

209.4

1.800%

变坡点4

K0+550

209.0

-1.000%

边坡点5

K1+350

215.5

1.200%

终占

”A八、、

K1+450

214.8

4.3.2竖曲线要素计算

（1）变坡点1处的竖曲线计算:

3=i1—i2=3.5%p「2.6%=0.90%0（凸形）

2竖曲线半径确定:

按L=80控制设置此竖曲线

取：

R=10000m

L80

R8888.90m

w0.90%

3曲线要素计算：

L=Rw=100000.90%=90m

T2

2R

452

210000

=0.101m

（2）变坡点

4竖曲线范围：

起点桩号=K0+150-45=K0+105

终点桩号=K0+150+45=K1+195

2处的竖曲线计算：

（2）判断竖曲线类型：

3=2-i3二-2.6%-（0.60%）=-3.2%：

：

0（凹形）

（3）竖曲线半径确定:

按T=100控制设置此竖曲线

2100

3.2%

二6250.00m

取：

R=8000m

③曲线要素计算:

L=Rw=80003.2%=256.0m

L

T128.0m

2

T2

E1.024m

2R

（3）变坡点

④竖曲线范围：

起点桩号=K1+250-128.0=K1+222

终点桩号=K1+250+128.0=K2+378.0

3处的竖曲线计算：

1判断竖曲线类型：

3=h-i2=1.40%-（-0.40）%=1.80%0（凸形）

2竖曲线半径确定:

取:

R=6000m

R=-1005555m

w1.80%

3曲线要素计算：

L二Rw二60001.80%二108.0m

T=L=54.0m

2

E」2

2R

=542=0.243m

26000

④竖曲线范围：

起点桩号=K0+450-54.0=K0+396..0终点桩号=K3+450+54.0=K0+504.0

（4）变坡点4处的竖曲线计算：

1判断竖曲线类型：

:

:

=i2-i3=-0.4%-0.6%=—1.0%<0（凹形）

按L=100控制设置此竖曲线R=10000m

②曲线要素计算：

曲线长

L=R3=10000X0.01=100（m）

切线长

L100

T50（m）

22

夕卜距E=-500.125（m）

2R2X10000

③竖曲线范围：

竖曲线起点桩号=（K0+550）-50=K0+500

竖曲线终点桩号=（K0+550）+50=K0+600

（5）变坡点5处的竖曲线计算：

①判断竖曲线类型：

3=1~^2=0.50%—（—0.70）%-1.20%0（凸形）

2竖曲线半径确定：

按L=100控制设置此竖曲线

取：

R=10000m

L100

R8333m

w1.20%

3曲线要素计算：

L=Rw=100001.20%=120.0m

T=-=60.0m

2

T2542

E0.180m

2R26000

4竖曲线范围：

起点桩号=K1+350-60.0=K1+290..0

终点桩号=K1+350+60.0=K1+410.0

4.3.3中桩的设计高程

桩号

x（m

2

y=（m

2R

设计高程

（m

地面咼程

（m

K0+50

0

0

206.50

206.5

K0+100

10

0.80

207.80

207.0

K0+150

15

1.00

209.00

210.0

K0+200

20

0.45

208.55

209.0

K0+250

35

0.60

208.00

207.4

K0+350

55

0.70

208.30

208.0

K0+450

75

0.29

209.11

209.4

K0+500

80

0.10

209.20

209.02

K0+550

95

0.23

209.23

209.0

K0+600

100

0.02

209.38

209.6

K0+650

115

0.20

209.40

209.6

K0+750

135

0.30

210.30

210.0

K0+850

115

0.10

211.30

210.2

K0+950

95

0.20

211.70

211.5

K1+050

75

0.30

212.80

212.5

K1+150

55

0.40

213.60

213.2

K1+250

35

0.50

214.50

215.0

K1+350

15

0.20

215.30

215.5

K1+450

0

0.20

214.6

214.8

4.4绘制路基纵断面图

绘制纵断面图：

纵断面图采用横向1:

5000，纵向1:

200的比例尺绘制，由上、下两部

分内容组成。

至上而下分别填写：

坡长及坡度，设计标高，地面标高，填挖高度，直线及平

曲线，超高。

纵断面图见附图二《纵断面设计图》。

5路基横断面设计

横断面设计俗称“戴帽子”，主要任务是根据公路等级，结合当地自然条件，综合考虑交通安全、路基稳定，公路排水、节省用地和工程经济等的要求，确定能够公路横断面的组成部分及其几何尺寸。

横断面设计本着经济，避免大填大挖，填挖平衡的原则。

本次设计中横断面的比例尺为1:

200。

5.1准备工作

5