某省金孟线二级公路设计课程设计论文.doc

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1、河南城建学院道路勘测设计课程设计说明书河南城建学院道路勘测设计课程设计说明书课 程 名 称: 道 路 勘 测 设 计 题 目: 河南金孟线二级公路设计 专 业: 交 通 工 程 学 生 姓 名: 学 号: 开 始 时 间: 2013 年 12 月 09 日完 成 时 间: 2013 年 12 月 20 日目录1.设计任务书11.1课程设计的目的11.2课程设计的题目11.3课程设计的依据11.4设计的原始资料和已知的技术参数11.5设计要求22.设计方案的拟定及说明42.1设计标准42.2方案的拟定原则52.3路线的方案比选63.平面线性的选择及参数计算93.1平面设计中的基本原则93.2 线

2、形设计103.3被选方案精确计算104.断面的设计计算144.1 纵坡设计的一般要求144.2纵断面设计应该注意的问题164.3线形组合特征及注意问题174.4 纵断面设计步骤184.5 高程计算184.6 竖曲线要素及变坡点处设计高程计算185.横断面设计205.1路幅构成205.2超高计算205.3填挖面积计算205.4路基土石方数量计算206.设计小结21参考文献2221.设计任务书1.1课程设计的目的通过课程设计，使学生所获得的专业理论知识加以系统化，整体化，以便于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，结合课程教学，

3、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，培养学生的分析问题、解决问题、独立设计的能力，使知识系统化，从而为毕业实习和设计打下基础。1.2课程设计的题目河南金孟线二级公路设计。1.3课程设计的依据（1）交通部.公路工程技术标准(JTJB012003)，北京：人民交通出版社，2004（2）交通部.公路路线设计规范(JTG D202006)，北京：人民交通出版社，2006（3）交通部.公路路基设计规范(JTG D302004)，北京：人民交通出版社，2004（4）交通部.公路工程基本

4、建设项目设计文件编制办法，北京：人民交通出版社，1996（5）杨少伟.道路勘测设计，北京：人民交通出版社，2009（6）许金良.道路勘测设计毕业设计指导，北京：人民交通出版社，20041.4设计的原始资料和已知的技术参数自然环境优越，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨量充沛，处于暖温带和亚热带气候交错的边缘地区，具有明显的过渡性特征。全市年平均总日照时数为18682378小时，年平均气温在15.215.8。全市年平均降水量为6121287mm。年平均相对湿度55.6%。雪期，冻土期为90天左右，初雪期11月上旬至中旬，冻土期开始于11月下旬，次年3月上旬开始解冻，年最大冻土深达10

5、7cm。（1）平原微丘区地形图：按编号对应，比例为1:2000。（2）沿线的工程地质及水文地质情况：境内土地，大面积已开垦为农田，植被覆盖主要是农作物，山区树木较多，常绿树种和落叶树种组成的混交林，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。（3）沿线的植被及土壤分布情况：生态条件优越，森林植被长势良好，地带性植被是落叶阔叶林，地处华北平原西部边缘与黄土高原东部边缘交错区，植被类型具有明显的过渡性，树木较多，沿线多黄土，山坡上1米以下是碎石土。（4）道路建筑材料及分布情况：沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。有小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。沿线可开采碎石、砂

6、砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。（5）交通量资料： 近期交通量表 1.1近期交通量车型东风KM340江淮HF140A三菱FR415五十铃EXR181L江淮HF150东风SP9135B数量350100245110200120 交通增长率： 7% 。 道路必经点： 无要求 。1.5设计要求严格按照公路工程技术标准和路线设计手册的有关规定执行，根据所设计公路的等级，采用相应的指标进行设计，尽量不用极限值。1.5.1平面设计路线平面图是设计文件主要内容之一，也是平面设计的重要成果。它综合反映了路线平面位置、线形，还反映了沿线人工构造物和工程设施的布置以及公路与周围环境、地形、地物的关

7、系。路线平面图应示出地形、地物、路线位置及桩号、断链、平曲线主要桩位与其它主要交通路线的关系以及县以上境界等，标注水准点、导线点及坐标格网或指北图式、示出特大、大、中桥、隧道、路线交叉（标明交叉方式和形式）位置等。图中还应列出平曲线要素表。比例尺用1:10001:5000，其带状宽度为中线两侧各200250米。本次课程设计要求路线平面图的比例尺为1:2000，由设计资料已给出的平面外业勘测原始资料，绘出路线的导线和路中线，其设计步骤与要求为：（1）编制出直线、曲线及转角一览表并复核。（2）根据交点坐标用坐标法绘制出路线交点，得到路线平面导线。（3）根据平曲线要素以及各里程坐标绘制平曲线。（4）

8、按有关规定要求标注出公里桩，百米桩、主点桩位置。交点号、水准点位置及高程等。（5）绘制曲线表。1.5.2纵断面设计纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定、排水及工程量等的要求，对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理、线形平顺圆滑的理想线形，以达到行车安全、快速、舒适、工程费用较省、运营费用较少的目的。纵断面设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸问题。纵断面设计可分成两步，一是纵坡设计，二是竖曲线设计。1.5.3路基横断面设计（1）路基横断面尺寸的拟定路基宽度的确定是根据所给

9、出的公路等级查公路工程技术标准确定。边坡值的确定是根据路基横断面形式、填料种类、土质情况以及边坡高度等因素确定。路堑边坡应根据开挖情况、土石成份的工程性质不同，修筑成折线形边坡；路堤边坡应根据填料的种类及路堤高度而确定。边坡加固在横断面设计中仅确定加固类型和坡度，示意表示即可，不作详细设计。边沟要分土质边沟和石质边沟，还要考虑边沟加固的情况。以上各部分的具体尺寸可参照标准、路基设计规范以及设计示例确定。（2）路基标准横断面图路基标准横断面图应示出路中心线、行车道、拦水缘石、土路肩、路拱横坡、边坡、护坡道、边沟、碎落台、截水沟、用地界碑等各部分组成及其尺寸，路面宽度及概略厚度。高速公路、一级公路

10、按整体式路基、分离式路基分别绘制，还应示出中央分隔带、缘石、左侧路缘带、硬路肩(含右侧路缘带)护栏、隔离栅、预埋管道等设置位置。比例尺用1:1001:200。2.设计方案的拟定及说明根据公路工程设计任务书，进行本次施工图设计。本次初步设计为河南金孟线二级公路，工程起桩号为K1+056，境内土地，大面积已开垦为农田，植被覆盖主要是农作物，山区树木较多，常绿树种和落叶树种组成的混交林，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。本工程全线按二级公路标准设计，根据沿线村镇的分布情况，并与现有公路和规划路网相结合进行设计。2.1设计标准本工程是按交通部颁发的公路工程技术标准（JTJB012003）规定的二级

11、公路标准设计，计算行车速度80Km/h,其主要技术指标如下：公路等级： 二级公路；计算行车速度：80公里/小时；路基宽度：12米其中： 行车道宽度：23.75 米 硬路肩：21.5米土路肩：20.75米2.1.1线形要素标准平曲线半径： 一般最小半径：400米；极限最小半径：250米；不设缓和曲线和超高最小半径：1500米。纵坡：最大纵坡：5最小纵坡：路堑或其他横向排水不畅地段不小于0.3；最大坡长：1200米（坡度为3时）1000米（坡度为4时） 800米（坡度为5时） 600米（坡度为6时）竖曲线要素：竖曲线最小半径：凸形一般最小半径/极限最小半径2000/1400米；凹形一般最小半径/极

12、限最小半径：1500/1000米；竖曲线最小长度：70米。2.1.2桥涵设计标准桥涵宽度：与路基同宽；桥涵设计荷载：公路级；2.1.3路面设计标准 路面设计标准轴载：100KN；2.1.4道路平面交叉标准平面交叉路线尽可能为直线、并尽量正交。当必须斜交时，交叉角度应大于45度。平面交叉范围内的纵坡宜设置为平坡，当条件受限制时，纵坡不大于3。所有的平面交叉口采取严格的安全措施，设置了警告标志、指路标志、限速标志等，在主要的交叉口还设置转弯车道。2.2方案的拟定原则2.2.1平原区路线特点平原地区地面高度变化微小，有时的轻微的起伏和倾斜，平原地区除泥沼、盐渍土、河谷漫滩、海边滩涂等外，一般多为耕地

13、，分布有各种建筑设施，居民点较密，在天然河网地区，还有水塘、河叉、沟渠多等特点，因此平原地区选线一方面由于地势较平坦，路线纵坡及曲线半径等几何要素比较容易达到较高的技术标准；另一方面往往由于受当地自然条件和地物的障碍以及支援农村建设需要的限制选线要考虑各方面的因素。平原地区地形对路线的限制不大，路线的基本线形，多顺直短捷，如在两控制点之间既无地物、地质等障碍，也无应迁就的风景、文物及居民点等，则与两控制点直线连线相吻合的路线是最理想的，这只有在荒芜人烟的草原和海边滩涂才有可能。而在一般地区，农田密布，灌溉渠道网纵横交错、城镇、工业区较多，居民点也比较密集，由于这些原因，按照公路的使用任务和性质

14、，有的需要靠近它，有的需要避绕，从而产生了路线的转折，虽然增厂了距离，但这也是必要的，因此平原地区选线，先是把路线总方向内所规定绕过的地点，如城镇、工厂、农场、乡村以及风景文物地点作为控制点，然后在大控制点之间进行实地踏勘，了解农田的优劣及地理分布情况，确定哪里可以穿过，哪里应该饶行，从而建立一系列中间控制点，控制点之间以直线为主，在直达的基础上作适当的调整，使路线的平纵断面配合好。2.2.2平原区路线选线要点平原区新建道路要占用一些农田，这是不可避免的，但要尽量做到少占高产田，布线要从路线的地位、支农运输、地形条件、工程数量、运营费用等方面全面分析比较，既不片面要求不占大片农田，也不片面强调

15、不占某块田，使路线弯曲，造成行车恶化。路线应从与农田水利建设相配合，有利农田灌溉，尽可能少和灌溉渠道相交，把路线布置在渠道上方非灌溉的一侧或渠道尾部。当路线走向与渠道方向基本一致时，可沿河堤布线，堤路结合，桥闸结合，以减少占田和便利灌溉。当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争取靠河岸布线，利用道路的防护措施，兼作护村保田之用。平原区有较多的城镇村庄、工业及其他设施。选线应以绕避为主，尽量不破坏或少破坏，并采用较高的技术指标通过。在避让局部障碍时，要注意线性的连续舒顺。2.3路线的方案比选道路做为一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线性构造物。选线是在道路规

16、划起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。但影响选线的因素有很多, 这些因素有的互相矛盾, 有的又相互制约, 各因素在不同的场合重要程度也不相同, 不可能一次就找出 理想方案来, 所以最有效的方法就是进行反复比选来确定最佳路线。路线方案是路线设计是最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率。更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有作用。方案I：初估算圆曲线要素值: ： 圆曲线的内移值： 切线增长值： 切线长： 缓和曲线角： 平曲线长度： ： 圆曲线的内移值： 切线增长值： 切线长： 缓和曲线角 ： 平曲线长度： 方案I路线总长

17、为：2222m 路线延长系数：1.06 方案II初估算圆曲线要素值： 圆曲线的内移值： 切线增长值： 切线长： 缓和曲线角： 平曲线长度： ： 圆曲线的内移值： 切线增长值： 切线长： 缓和曲线角： 平曲线长度： 方案II路线总长：2356m 路线延长系数：1.12方案比选如表2.1表 2.1 方案指标比较表指标单位方案一方案二路线长度M22222356路线延长系数1.061.12转角数个22转角平均度数度39.82656.15线形优劣好劣比较结果推荐由表中可见方案I优于方案II，因此最终选择方案I。3.平面线性的选择及参数计算平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定

18、过程中：应保证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足车辆行驶舒适的要求。（1）路线的交点主要确定路线的具体走向位置，因此其位置的确定非常重要，必要时应做相应的比较方案进行比选，保证方案可行、经济、合理、工程量小。（2）曲线和缓和曲线长度的确定首先在满足圆曲线及缓和曲线的最小长度的前提下，初步拟定其长度，然后平曲线半径及缓和曲线长度可以根据切线公式(2.1)或外距公式(2.2)反算： （2.1） （2.2）在确定、以后就计算各曲线要素，推算各主点里程及交点的里程桩号。最后由平面设计的成果可以得到直线曲线及转交表。（3）充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动

19、沿线经济的发展（4）公路平面线形是由直线、圆曲线和缓和曲线构成。直线作为使用最广泛的平面线性，在设计中我们首先考虑使用，该地区的新建三级公路，所经区域为平原区，本设计在平原区采用的主要技术指标以争取较好的线形为目的，同时注意同向曲线间的直线最小长度应不小于，即360米；反向曲线间的直线最小长度应不小于，即120米。3.1 平面设计中的基本原则在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：（1）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；本设计地区部分地势开阔，处于平原微丘区，路线直捷顺适，在平面线形三要素中直线所占比例较大。在设计路线中间地段，路线多弯，曲线所占比例较大。路线

20、与地形相适应，既是美学问题，也是经济问题和生态环境保护的问题。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。（2） 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足； 高速公路、一级公路以及计算行车速度80Km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。（3）保持平面线形的均衡与连贯；为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变，在长直线尽头不能接以小半

21、径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出现长直线以及高低标准的过渡。（4）避免连续急弯的线形；连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响，在设计中可在曲线间插入足够的直线或回旋线。（5）平曲线应有足够的长度；平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整。缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定，中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程。当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时圆曲线长度为0。路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，

22、7应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。3.2 线形设计路线的平面设计所确定的几何元素以设计行车速度为主要依据。本路段按直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合。最小缓和曲线长度为70米。所选设计路线共有2个交点，为提高公路使用性能，在圆曲线半径的选择过程中尽量选取较大的半径。当地形限制较严时方可采用极限。本设计中偏角均大于7，不存在小偏角问题。选线步骤与方法全面布局（路线方案选择）：路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。此工作通常是在小比例尺（1:2.51:10万）地形图上从大面积范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选

23、，确定数条有进一步比较价值的方案，然后进行现场勘察，通过多方案的比选得出一个最佳方案来。逐段安排（加密控制点）：是在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带。路线布局一般应该在1:10001:5000比例尺的地形图上进行。具体定线：有了上述路线轮廓即可进行具体定线，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点（特别是那些控制较严的点位）的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作基本完成。3.3被选方案精确计算3.3.1 方位角的计算对于方案一 起点 A坐标：N(X)=957522 E(Y)=1009014 坐标：N(X)=957617 E(Y)=1009391 坐标： N(X)=957230 E(Y)=1010159 终点B坐标： N(X)=957352 E(Y)=1011150象限角： A：象限角： 第一象限: 方位角