道路勘測課程設計計算書.doc

道路勘測課程設計道路勘測課程設計 計算書計算書 一、一、 緒論緒論.3 一、概述.3 二、路線技術指標.3 三、本次設計工作的內容.4 四、本次設計深入研究的問題.4 第一章第一章 道路總體技術設計參數(shù)確定道路總體技術設計參數(shù)確定.4 1.1 工程概況.4 1.2 公路技術等級及技術標準.5 1.2.1公路技術等級.5 1.2.2技術標準.5 第二章第二章 道路平面選線及定線道路平面選線及定線 .7 2.1 平面選線.7 2.1.1平面選線的4個路線方案的比選.7 2.1.2選線過程.9 2.2 紙上定線.9 2.2.1定導向線：.10 2.2.2確定路線位置.10 第三章第三章 道路路線平面設計道路路線平面設計.10 3.1 確定平面設計所需數(shù)據(jù).10 3.1.1確定交點坐標.10 3.1.2初擬平曲線半徑及緩和曲線長.11 3.2 平面設計計算.11 3.2.1平面設計計算有關內容及計算公式.11 3.2.2平面設計計算過程.14 3.3 平面設計成果.14 3.3.1編制相關表格.14 3.3.2繪制平面圖.14 第四章第四章 道路縱斷面設計道路縱斷面設計.14 4.1 準備工作 .14 4.2 縱斷面拉坡.15 4.3 豎曲線計算.15 4.3.1確定豎曲線計算所需數(shù)據(jù).15 4.3.2豎曲線要素計算.15 4.3.3縱斷面設計成果表.16 4.3 繪制道路縱斷面圖.16 第五章第五章 道路橫斷面設計道路橫斷面設計.17 5.1 準備工作.17 5.1.1 橫斷面設計的原則.17 5.1.2 確定路基橫斷面寬度.17 5.1.3 資料收集.17 5.2 橫斷面設計計算.18 5.2.1 加寬計算.18 5.2.2 超高計算.19 5.2.3 編制路基設計表.23 5.3 繪制路基橫斷面圖.23 5.3.1確定路基標準橫斷面.23 5.3.2繪制路基橫斷面圖.24 5.4 土石方調配.24 5.4.1路基土石方量計算.24 5.4.2路基土石方調配.24 第六章第六章 深入研究的道路工程技術問題深入研究的道路工程技術問題 .25 6.1道路勘測設計專業(yè)技術問題1.25 6.2道路勘測設計專業(yè)技術問題2.25 6.3道路勘測設計專業(yè)技術問題3.25 6.4道路勘測設計專業(yè)技術問題4.25 6.5道路勘測設計專業(yè)技術問題5.25 6.6道路勘測設計專業(yè)技術問題6.26 6.7道路勘測設計專業(yè)技術問題7.26 6.8道路勘測設計專業(yè)技術問題8.26 6.9道路勘測設計專業(yè)技術問題9.26 緒論緒論 一、概述一、概述 （一） 、任務依據(jù) 根據(jù)遼寧工業(yè)大學土木建筑工程學院道路勘測設計任務書 。 （二） 、設計標準 1根據(jù)設計任務書要求，本路段按平原微丘三級公路技術標準勘察、設計。設計車 速為 40 公里/小時，路基雙幅兩車道，寬 8.50 米。 2設計執(zhí)行的行業(yè)標準、技術規(guī)范有： 中華人民共和國交通部公路工程技術標準JTG B01-2003 中華人民共和國交通部公路路線設計規(guī)范JTG D20-2006 設計理論及方法參考的主要文獻 潘寶峰 曹春陽道路勘測設計大連理工大學出版社，2010 年 5 月 張金水 張廷楷道路勘測與設計同濟大學出版社，2009 年 4 月 （三） 、路線起訖點 本路段起點 A：K0000 為所給地形圖坐標（79380.000，91030.000，67.70） ，終點 B：K0623 為所給地形圖坐標（79150.000，91980.000，75.10） ，全長 0.623 公里。 （四） 、沿線自然地理概況 該工程整個地形、地貌特征平坦，地形起伏不大，最高海拔高為 91.00 米，河谷海拔 高為 65.50 米，總體高差在 25.5 米左右。 （五） 、沿線筑路材料等建設條件 沿線地方材料有：碎石、礫石、砂、石灰、粉煤灰等。其他材料如瀝青、水泥、礦 粉需到外地采購。 二、路線技術指標二、路線技術指標 （一） 、本路段按三級公路標準測設，設計車速 40km/h，測設中在滿足公路路線 設計規(guī)范及在不增加工程造價的前提下，充分考慮了平、縱、橫三方面的優(yōu)化組合設計， 力求平面線型流暢，縱坡均衡，橫斷面合理，以達到視覺和心理上的舒展。 路線測設里程全長 0.623 公里，主要技術指標采用情況如下： 平曲線個數(shù)（個） 3 平均每公里交點個數(shù)（個） 1.5 平曲線最小半徑(米/個） 200/1 平曲線占路線長（%） 52 直線最大長(米） 467.439 變坡點個數(shù)（個） 9 平均每公里變坡次數(shù)（次） 2.3 最大縱坡（%） 4.15 最短坡長（米/處） 200 凸型豎曲線最小半徑（米/處） 3000 凹型豎曲線最小半徑（米/處） 2000 （二） 、橫斷面 1、路基橫斷面布置： 0.75+3.75+3.75+0.75=8.5 米 式中數(shù)字自左至右分別為：左路肩、行車道、行車道、右路肩。 路面橫坡設置（不含超高路段）：路肩為 3%，行車道為 2%。 2、加寬、超高方式 全線加寬采用比例過度，超高方式為繞內邊線旋轉。路基土石方計算控制高程為土 基高程，不含路面厚度。 3、路基施工注意事項： 路基施工應嚴格按規(guī)范進行，對能作為填方用土的挖方應盡量移挖作填，盡量減少 取、棄土場地。 取、棄土場地應選擇荒山、山地處，不得隨意亂棄，堵塞河道，且要做好防護，綠 化工作，以免造成水土流失。 土基填筑前應進行清表、清淤，耕地填前夯實工作，做好填前排水。 （三） 、排水 挖方路段路面雨水通過路肩進入邊溝，填方路段路面雨水經坡面散排至排水溝。 三、本次設計工作的內容三、本次設計工作的內容 1、確定道路技術等級和技術標準 2、紙上定線 3、平面定線設計 4、路線縱斷面設計 5、路線橫斷面設計 四、本次設計深入研究的問題四、本次設計深入研究的問題 詳見第六章。 第一章第一章 道路總體技術設計參數(shù)確定道路總體技術設計參數(shù)確定 1.1 工程概況工程概況 設計公路為某三級公路。本路段為平原微丘區(qū)，多為中低山地貌，地勢稍陡。路段主 線長 0.623km（起訖樁號為 K0+000K0+623） ，路基寬 8.5m，設計行車速度為 40km/小時。 1.2 公路技術等級及技術標準公路技術等級及技術標準 1.2.1 公路技術等級公路技術等級 設計路段公路等級為三級，適應于將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量為 20006000 輛。 1.2.2 技術標準技術標準 (1)、控制要素： 、服務水平：三級 、設計車速：40km/小時 (2)、平面設計技術指標： 、圓曲線最小半徑： 、一般值：100m 、極限值：60m 、不設超高最小半徑：600m 、最大半徑：10000m 、緩和曲線最小長度：35m 、平曲線間插直線長度：同向平曲線間插直線長度應大于 6V（240m）為宜，同 向平曲線間插直線長度應大于 2V（80m）為宜。 、平曲線最小長度：70m (3)、縱斷面設計技術指標： 、最大縱坡度：7% 、最小坡長：120m 、不同縱坡度最大坡長： 縱坡坡度與最大坡長 表 1-1 縱坡坡度(%)最大坡長(m) 3 41100 5900 6700 7500 注：當縱坡坡度小于或等于 3%時，最大坡長沒有限制。 、豎曲線最小半徑和最小長度： 豎曲線最小半徑和最小長度 表 1-2 一般值 700 凸形豎曲線半徑 (m) 極限值 450 一般值 700 凹形豎曲線半徑 (m) 極限值 450 豎曲線最小長度(m) 35 、縱向坡度與橫向坡度的合成坡度最大值：10% (4)、路基橫斷面技術指標： 、行車道寬度：23.5m 、土路肩寬度：20.75m 、路基總寬度：8.5m 、視距保證： 、停車視距：40m 、會車視距：80m 、超車視距：200m 、雙車道路面加寬值： 設計路段采用第 3 類加寬值，不同圓曲線半徑下的路基全加寬值如下表： 路基全加寬值 表 1-3 圓曲線半徑(m)加寬值(m)圓曲線半徑(m)加寬值(m) 250200 0.8 10070 2.0 200150 1.0 7050 2.5 150100 1.5 、路拱及土路肩橫坡度：路拱橫坡度取用 2%，土路肩橫坡度取用 3%。 、不同圓曲線半徑的超高值： 曲線半徑與超高 表 1-4 圓曲線半徑(m)超高值(%) 600390 1 390270 2 270200 3 200150 4 150120 5 12090 6 9060 7 注：當圓曲線半徑大于 600m 時，可不設超高。 第二章第二章 道路平面選線及定線道路平面選線及定線 2.1 平面選線平面選線 2.1.1 平面選線的平面選線的 4 個個路路線線方案的比方案的比選選 （1）路線長度及延長系數(shù) A、B 兩點間的直線距離為 1301,A 為路線起點，B 為路線終點。 m 方案一：路線實際長度為 1388.5m ，066 . 1 1303 5 . 1388 點直線長度、 路線實際長度 技術延長系數(shù) BA 之間。在20 . 1 05 . 1 方案二:路線實際長度為 1342.7m 之間。，不在 點直線長度、 路線實際長度 技術延長系數(shù)20 . 1 05 . 1 03 . 1 1303 7 . 1342 BA （2）轉角數(shù) 方案一：兩個 方案二：一個 （3）轉角總和及轉角平均度數(shù) 方案一：轉角總和，轉角平均度數(shù)。 00 2490 00 1245 方案二：轉角總和，轉角平均度數(shù)。 00 2430 00 2430 (4) 平曲線要素 方案一: 1 JDmR200mLs80 左 004851 mLTD mRRRE mLRL mqRRT R LL R L R L R L R hh h sh 70.142 81.23 2 sec) 72.2602 180 )2( 71.137 2 tan) m95.39 2402 q 542711 90 m33 . 1 268824 h 0 h 2 3 ss s 0 3 4 ss （ （ 2 JDmR150mLs35 左 003637 mLTD mRRRE mLRL mqRRT R LL R L R L R L R hh h sh 95 . 3 2 81 . 8 2 sec) 39.1332 180 )2( 67.68 2 tan) m49.17 2402 q 16416 90 m34 . 0 268824 h 0 h 2 3 ss s 0 3 4 ss （ （ 方案二: mR320mLs80 左 002430 mLTD mRRRE mLRL mqRRT R LL R L R L R L R hh h sh 60 . 4 2 46.12 2 sec) 70.2492 180 )2( 15.127 2 tan) m98.39 2402 q 56097 90 m83 . 0 268824 h 0 h 2 3 ss s 0 3 4 ss （ （ (5) 由上述可知，兩方案基本上都滿足各技術指標，兩條路線的長度基本相同。 從地形圖上看，盡管方案一的路線轉角個數(shù)和轉角度數(shù)都比方案二的路線多，但是能 較好地滿足填挖平衡，且在地形相對復雜的地區(qū)容易展線，容易施工；而方案二的路 線有些路段高差太大，會出現(xiàn)大填大挖的情況，這就增加了施工的難度。從總體來看， 方案一的路線能較好地與周圍地形相協(xié)調，施工較方便，工程造價可能要低于方案二 的路線，比較經濟合理，所以優(yōu)先選用方案一的路線。 2.1.2 選線過程選線過程 (1)、控制點的選定： 在地形圖范圍內有三個村莊，本著設計路線應盡可能服務居民區(qū)的原則，初步選 定靠近村莊的三個控制點，定出路線的大致走向。 (2)、加密控制點： 在前面定出的路線大致走向的基礎上，本著山嶺重丘區(qū)公路應盡可能的克服高差， 盡量使路線按平均自然坡度順著等高線走，以為以后的縱斷面設計留有余地的原則， 選定路線上、下坡轉折點和越嶺高程，并避開地質不良地段，加密控制點。 (3)、確定路線走向： 在前面各項工作的基礎上，順著等高線，避免初定的路線盡量少的切割等高線， 把各個控制點連結起來，定出路線的走向?？紤]到路線在各控制點間的不同連結方式， 初步定出甲、乙、丙三條路線方案。 (4)、方案比選： 分別對甲、乙、丙三條路線方案作進一步的研究，得出各個方案的主要技經濟 指標，如表 2-1 所示： 各路線方案主要技術經濟指標比較表 表 2-1 指標單位方案甲方案乙方案丙 路線總長 km623715654 通過村莊個 000 回頭彎個 021 線形好中中 土石方量中較多多 擋土墻中中多 總造價較低高較高 比較結果推薦 通過上表的比較發(fā)現(xiàn)，乙方案的各項技術經濟指標都較平均，設置兩個回頭彎使 得在該路段處的填方量有一定減少，但是回頭彎處由于取用的圓曲線半徑小，使得行 車舒適性及迅速性有所降低，而且設置了回頭彎卻沒有克服高差，沒能充分發(fā)揮回頭 彎的作用。丙方案雖然路線較短，聯(lián)結的村莊只有兩個，還要翻越一處地面高程較高 的埡口，增加了開挖量，造價較高，還難以滿足平曲線間插直線長度要求。相比之下， 甲方案的綜合指標比其他兩個都好，所以推薦甲方案。 2.2 紙上定線紙上定線 設計路段為山嶺重丘區(qū)三級公路，地形復雜，橫坡陡峻，路線平、縱，橫面所受的限 制較嚴，定線時應盡可能的克服高程。 2.2.1 定導向線：定導向線： (1)、首先在 1:2000 的地形圖上，仔細研究路線選線階段選定的主要控制點間的地形、 地質情況，選擇有利地形，擬定路線走法。 (2)、地形圖上的等高線間距為 10m，選用 5.0%的平均自然坡度，按式 2-1 算出等高線 間平距： (式 2-1) h a i 均 由式 2-1 得： 10 200 m 0.05 a 使兩腳規(guī)的開度等于（按圖上的比例尺為 10cm） ，從路線起點 A 開始，擬定的路線走法在a 等高線上依次截取各點，直到最后一點的位置和高程按近路線終點 B 為止。 (3)、連接各點，分析該折線在利用地形和避讓地物，以及工程艱巨的情況，從而選出 應穿應避讓的特征點為中間控制點，并重新連接各點。 2.2.2 確定路線位置確定路線位置 (1)、在前面定出的導向線的基礎上，用不同半徑的模板在路線平面可能出現(xiàn)的轉點處 描出路線平面位置，并標出其半徑。 (2)、用直線連接各曲線，使各直線相交，初步定出路線交點。 (3)、初步分析各交點處所采用的線型，并大致量出各交點的轉角值，概算出各交點處 的平曲線切線長，結合交點間距概算出平曲線間插直線長度，判斷各同向、反向及復合線 型能否滿足規(guī)范要求。 (4)、分析所定出的路線位置的工程量并進行調整，力爭定出線形好、工程量小的路線 位置。 根據(jù)以上的方法，即可在地形圖上定出路線的位置，確定路線平面的交點，并初步定 出了各交戰(zhàn)處所采用的圓曲線半徑值和緩和曲線長度，以及各平曲線的線型組合方式。 第三章第三章 道路路線平面設計道路路線平面設計 3.1 確定平面設計所需數(shù)據(jù)確定平面設計所需數(shù)據(jù) 3.1.1 確定交點坐標確定交點坐標 (1)、根據(jù)地形圖上所定出的路線位置，通過地形上的等高線推算各交點的坐標。方法 如下： 、推算坐標時，應在交點所在的坐標格內進行，先假定該坐標格四個腳點中 的左下腳點為原點。 、量出交點的到坐標橫（縱）軸的距離 ，再量取坐標格的垂直（水平）長度l 。L 、計算坐標增量。從地形圖可以看出相鄰坐標網格線間的距離為 0.2，按式 3-1： (式 3-1)2 . 0)( L l yx 即可得出在該坐標格內的坐標增量，再用此坐標增量加上原點在整體坐標系下的坐標 值即可得出該交點的坐標。 (2)、按上述方法推算出的各交點坐標如表 3-1。 交點坐標表 表 3-1 交點X（N）Y（E）交點X（N）Y（E） 起點 79380.00091030.000 JD1 JD2 JD3 終點 79150.00091980.000 3.1.2 初擬平曲線半徑及緩和曲線長初擬平曲線半徑及緩和曲線長 紙上定線時所初定的各交點處平曲線半徑及緩和曲線長如表 3-2。 半徑及緩和曲線長 表 3-2 交點半徑(m)緩和曲線長(m) JD196.33525 JD279.9025 JD330025 3.2 平面設計計算平面設計計算 3.2.1 平面設計計算有關內容及計算公式平面設計計算有關內容及計算公式 (1)、交點間距、坐標方位角及轉角值的計算： 設起點坐標為，第 個交點坐標為，則：),( 000 YXJDiniYXJD iii , , 3 , 2 , 1 , ),( 1 1 22 : (3-2) : ()() (3-3) ii ii XXX YYY LXY 坐標增量式 交點間距式 象限: arctg (3-4) : 0 , 0 : 0 , 0 : 180 Y X XYfw XYfw 角式 計算方位角當時 當時 1 (3-5) 0 , 0 : 180 0 , 0 : 360 : iii XYfw XYfw AA 式 當時 當時 轉角 (3-6) ii 式 當為時路線右偏, 當為時路線左偏 (2)、曲線要素計算： 2 24 3 (m) (3-7) 2240 (m) (3-8) 242688 () tg (m) (3-9) 2 ss ss s LL q R LL p RR TRpq LyRL 式 式 式 (3-10) 2 (3-11) () sec (3-12) 2 2 s LLyL ERpR JTL 式 式 式 (3-13)式 (3)、平面線形要素組合及計算： 、S 型曲線： S 型曲線為反向圓曲線間用回旋線連接的組合形式，其相鄰兩個回旋線參 數(shù)與宜相等。如果采用不同的參數(shù)時，與之比應小于 2.0，有條 1 A 2 A 1 A 2 A 件時以小于 1.5 為宜。在兩個回旋線間的插直線（或重合段）的長度 應符合l 式 3-14： (式 3-14)m 40 21 AA l 此外，S 型曲線兩圓曲線半徑之比也不宜過大，宜為： (式 3-15) 12 1 2 3 1 1RR R R 其中 、C 型曲線： C 型曲線為同向曲線的兩回旋線在曲率為零處徑相銜接的形式。其計算要求與 方法同 S 形曲線。 (4)、逐樁坐標計算： 、直線上中樁坐標計算： 設交點坐標為，交點相鄰兩直線方位角分別為， 則：) , (YXJD 21 fwfw 和 1 1 : cos (180) (3-16) : sin (180) (3-17) ZH HZ ZHXXTfw HZYYTfw 點坐標式 點坐標式 設直線上加樁里程為 ，為曲線起點、終點里程，則前直線上任意LZHHZ 點坐標為： 1 1 () cos (180) (3-18) () sin (180) XXTZHLfw YYTZHLfw 式 后直線上任意點的坐標為： 2 2 () cos (3-19) () sin XXTLHZfw YYTLHZfw 式 、單曲線內中樁坐標計算： 曲線上任意一點的切線橫距為： 5 22 (3-20) 40 s l xl R L 式 式中： 緩和曲線上任意點到點的曲線長；l)(HZZH 或 緩和曲線長度。 s L 、第一緩和曲線（）上任意點坐標：HYZH (式 3-21) 2 1 2 2 1 2 30 cos 30 cos 30 sin 30 cos ZH s s ZH s s xl XXfw RLl RL xl YYfw RLl RL 式中：轉角符號，右偏時為“+” ，左偏時為“-” 。 、圓曲線內任意點坐標（）：YHHY (式 3-22) 1 1 9090 2 sin cos 9090 2 sin sin s HY s HY lLl XXRfw RR lLl YYRfw RR 式中： 圓曲線上任意點至點的曲線長；lHY 轉角符號，右偏時為“+” ，左偏時為“-” 。 、第二緩和曲線（）內任意點坐標：YHHZ (式 3-23) 2 2 2 2 2 2 30 cos 180 30 cos 30 sin 180 30 cos HZ s s HZ s s xl XXfw RLl RL xl YYfw RLl RL 式中： 第二緩和曲線內任意點至點的曲線長。lHZ 3.2.2 平面設計計算過程平面設計計算過程 (1)、根據(jù)平面設計的有關內容以及相應的計算公式和要求，對初擬的半徑值和緩和曲 線長度值進行試算調整，使之滿足各項要求，以最終確定各平曲線的圓曲線半徑和緩和曲 線長。確定下來的圓曲線半徑不應和初擬時的偏差過大，以免平曲線的位置偏離初擬位置 過大而可能導致工程量的增加。 (2)、根據(jù)上述原則以及相關公式，用 excel 編程序計算，圓曲線半徑和緩和曲線長度 的調整在程序中執(zhí)行。 第一個程序：輸入角度值，求算五個主點樁號。 交交點點樁樁號號JDK17+568.380 Ls1(米米)75 Ls2(米米)75 曲曲線線半半徑徑r(米米)250 度度. .分分秒秒38.3000.00 -01-020.371952 滿足緩和曲線設置條件 Ls低低限限值值=55.996 Ls1滿足線形連續(xù)協(xié)調條件 Ls高高限限值值=83.994 Ls2滿足線形連續(xù)協(xié)調條件 T(Th)1(米米)125.1029 T(Th)2(米米)125.1029 L(Lh)(米米)242.9879 Ly(米米)92.9879 E(Eh)(米米)15.7978 D(J)(米米)7.2179 曲曲線線起起點點ZHK17+443.277 圓圓曲曲線線起起點點HYK17+518.277 J JD D- -O O連連線線交交點點QZK17+564.771 圓圓曲曲線線終終點點YHK17+611.265 曲曲線線終終點點HZK17+686.265 緩緩和和段段長長度度建建議議的的參參考考長長度度在在5 55 5. .9 99 96 6和和8 83 3. .9 99 94 4之之間間 。 。 。 。 。 。 BU I LD 20101121 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 Ls1+Ly+Ls2。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 123456.78。 。 。 。 12.345678。 。 。 轉轉角角 R/2LsR/3 程序設計：遼寧工業(yè)大學土木建筑學院 曹春陽 基本型平曲線設計計算程序 第二個程序：輸入相鄰三點的 JD 坐標值，求算由 ZH 起的曲線上所有點的坐標值。 JDi交點里程曲線半徑 （米）（米） X54815.1970K15+250.460600 Y29