课程设计说明书 道路勘测.docx
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课程设计说明书道路勘测
第1章
设计说明
1.1工程概况
设计公路为某新建三级公路。
本路段为平原微丘区,多为中低山地貌,地势稍陡。
路段主线长1298.53m(起讫桩号为K0+000.00—K1+298.53),路基宽8.5m,设计行车速度为40km/小时。
1.2公路技术等级及技术标准
1.2.1公路技术等级
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技术标准
(1)、控制要素:
<1>、服务水平:
三级
<2>、设计车速:
40km/小时
(2)、平面设计技术指标:
<1>、圆曲线最小半径:
①、一般值:
100m
②、极限值:
60m
③、不设超高最小半径:
600m
④、最大半径:
10000m
<2>、缓和曲线最小长度:
35m
<3>、平曲线间插直线长度:
同向平曲线间插直线长度应大于6V(240m)为宜,同向平曲线间插直线长度应大于2V(80m)为宜。
<4>、平曲线最小长度:
70m;平曲线中圆曲线最小长度35m。
(3)、纵断面设计技术指标:
<1>、最大纵坡度:
7%;要求6%。
<2>、最小坡长:
120m
<3>、不同纵坡度最大坡长:
纵坡坡度与最大坡长表1-1
纵坡坡度(%)
最大坡长(m)
3
—
4
1100
5
900
6
700
7
500
注:
当纵坡坡度小于或等于3%时,最大坡长没有限制。
<4>、竖曲线最小半径和最小长度:
竖曲线最小半径和最小长度表1-2
凸形竖曲线半径(m)
一般值
700
极限值
450
凹形竖曲线半径(m)
一般值
700
极限值
450
竖曲线最小长度(m)
35
<5>、纵向坡度与横向坡度的合成坡度最大值:
10%
(4)、路基横断面技术指标:
<1>、行车道宽度:
2×3.5m
<2>、土路肩宽度:
2×0.75m
<3>、路基总宽度:
8.5m
<4>、视距保证:
①、停车视距:
40m
②、会车视距:
80m
③、超车视距:
200m
<5>、双车道路面加宽值:
设计路段采用第3类加宽值,不同圆曲线半径下的路基全加宽值如下表:
圆曲线半径(m)
加宽值(m)
圆曲线半径(m)
加宽值(m)
250~200
0.8
100~70
2.0
200~150
1.0
70~50
2.5
150~100
1.5
<6>、路拱及土路肩横坡度:
路拱横坡度取用2%,土路肩横坡度取用3%。
<7>、不同圆曲线半径的超高值:
曲线半径与超高表1-3
圆曲线半径(m)
超高值(%)
600~390
1
390~270
2
270~200
3
200~150
4
150~120
5
120~90
6
90~60
7
注:
当圆曲线半径大于600m时,可不设超高。
第2章平面选线及定线
2.1平面选线
2.1.1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。
2.1.2选线过程
(1)、控制点的选定:
在地形图范围内有多个垭口,本着设计路线应尽可能便民的原则,初步选定路线所应经过的垭口及两个主要控制点,定出路线的大致走向。
(2)、加密控制点:
在前面定出的路线大致走向的基础上,本着山岭重丘区公路应尽可能的克服高差,尽量使路线按平均自然坡度顺着等高线走,以为以后的纵断面设计留有余地的原则,选定路线上、下坡转折点和越岭标高,并避开地质不良地段,加密控制点。
(3)、确定路线走向:
在前面各项工作的基础上,顺着等高线,避免初定的路线尽量少的切割等高线,把各个控制点连结起来,定出路线的走向。
2.2纸上定线
设计路段为山岭重丘区三级公路,地形复杂,横坡陡峻,路线平、纵,横面所受的限制较严,定线时应尽可能的克服高程。
2.2.1定导向线:
(1)、首先在1:
2500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)、地形图上的等高线间距为2.5m,选用5.0%的平均自然坡度,按式2-1算出等高线间平距:
(式2-1)
由式2-1得:
a=2.5/0.05=50m
使两脚规的开度等于
(按图上的比例尺为2cm),从路线起点A前进村开始,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天旺村为止。
(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)、初步分析各交点处所采用的线型,并大致量出各交点的转角值,概算出各交点处的平曲线切线长,结合交点间距概算出平曲线间插直线长度,判断各同向、反向及复合线型能否满足规范要求。
(4)、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。
根据以上的方法,即可在地形图上定出路线的位置,确定路线平面的交点,并初步定出了各交战处所采用的圆曲线半径值和缓和曲线长度,以及各平曲线的线型组合方式。
第3章线路平面设计
3.1确定平面设计所需数据
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。
方法如下:
<1>、推算坐标时,应在交点所在的坐标格内进行,现在已知地形图左下角一点坐标为(8000,6000)。
<2>、量出交点的到坐标横(纵)轴的距离
,再量取坐标格的垂直(水平)长度
。
<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3-1:
△x(y)=l(L)*25(式3-1)
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。
如:
起点前进村距坐标横轴的距离l=19.34cm,距坐标纵轴的距离为1.50cm,则有
△x=19.34*25=483.50
△y=1.50*25=37.50
那么,起点坐标为:
X=8000+483.50=8483.50
Y=6000+37.50=6037.50
(2)、按上述方法推算出的各交点坐标如表3-1。
交点坐标表表3-1
交点号
X(N)
Y(E)
起点
8483.50
6037.50
JD2
8399.50
6344.50
JD3
8417.50
6579.50
JD4
8265.75
6880.00
JD5
8306.25
7130.75
终点
8199.25
7262.50
3.2平面设计计算
3.2.1平面设计计算有关内容及计算公式
(1)、交点间距、坐标方位角及转角值的计算:
设起点坐标为
,第
个交点坐标为
,则:
(2)、曲线要素计算:
3.2.2平面设计计算过程
根据平面设计的有关内容以及相应的计算公式和要求,对初拟的半径值和缓和曲线长度值进行试算调整,使之满足各项要求,以最终确定各平曲线的圆曲线半径和缓和曲线长。
确定下来的圆曲线半径不应和初拟时的偏差过大,以免平曲线的位置偏离初拟位置过大而可能导致工程量的增加。
<1>计算坐标方位角
如图所示,其中各个桩号的坐标见表3-1
对于第一个方位角计算,及起点的方位角
由公式(3-2)、(3-4)、(3-5)
△x=8399.50-8483.50=-84
△y=6344.50-6037.50=307.00
θ1=arctan(△y/△x)=105°18′8.94″
如此,依次可以得到
θ2=85°37′11.78″
θ3=116°47′36.22″
θ4=80°49′30.29″
θ5=129°4′53.68″
<2>计算转角
由公式(3-6)得
α2左=θ1-θ2=19°40′57.16″
同理α3右=θ3-θ2=31°10′24.22″
α4左=θ3-θ4=35°58′5.93″
α5右=θ5-θ4=48°15′23.39″
<3>计算各路段长度
由公式(3-3)得
起点与JD2之间的距离为:
D1={(8483.50-8399.50)2+(6344.50-6037.50)2}1/2=318.28m
D2=235.69m
D3=336.64m
D4=254.00m
D5=169.73m
<4>平面曲线的设计
对于JD2处的曲线
取R=300m>R一般min=100m
LS=40m>35m
α2左=19°40′57.16″
由公式(3-7)-(3-13)得
q1=40/2-403/(240*3002)=20.00m
p1=402/(24*300)-404/(2384*3002)=0.22m
β1=28.6479*40/300=3°49′10.99″<α2左/2
T1=(300+0.22)tg(19°40′57.16″/2)+20.00=72.08
L1=(19°40′57.16″-2*3°49′10.99″)*∏*300/180+2*40=143.06m>70m
L1=(300+0.22)sec(19°40′57.16″/2)-300=4.70m
J1=2*T1-L1=2*72.08-143.06=1.10m
则圆曲线长度L1=L1-2*LS=63.06m>35m
满足要求,初步可以按此方案设定曲线。
同理,接下来的JD3、JD4、JD5处的曲线元素可以如下设置(考虑反向曲线间直线的长度要大于80m,同向的要大于240m)
R2=200mLS2=40m
q2=20.00mp2=0.33m
β2=5°43′46.49″T2=75.88m
L2=148.82mE2=7.98m
J2=2.94m
R3=200mLS3=40m
q3=20.00mp3=0.33m
β3=5°43′46.99″T3=85.03m
L3=165.55mE3=10.62m
J3=4.51m
R4=125mLS4=45m
q4=22.48mp4=0.67m
β4=10°18′47.68″T1=78.77m
L4=150.28mE4=12.70m
J4=7.26m
<5>曲线各要素的桩号计算
起点桩号:
K0+000.00
对于JD2处的曲线:
JD2:
K0+000.00+318.28=318.28
ZH2=JD2-T2=K0+246.20
HY2=ZH2+LS2=K0+286.20
QZ2=ZH2+L2/2=K0+317.73
HZ2=ZH2+L2=K0+389.26
YH2=HZ2-LS2=K0+349.26
校核:
JD2+T2=K0+318.28+72.08=K0+390.36
HZ2+J2=K0+389.26+1.1=K0+390.36
两者相等,故以上桩号即为所求。
同理,计算其它曲线处桩号可得以下数据:
JD3=HZ2+S=K0+389326+235.69-72.08=K0+552.87
ZH3=K0+476.99HY3=K0+516.99
QZ3=K0+551.40HZ3=K0+625.81
YH3=KO+585.81
JD4=K0+886.57
ZH4=K0+801.54HY4K0+841.54
QZ4=K0+884.32HZ4=K0+967.09
YH4=K0+927.09
JD5+K1+136.06
ZH5=K1+057.29HY5=K1+102.29
QZ5=K1+132.43HZ5=K1+207.57
YH5=K1+162.57
<6>其它桩号的设置
方法:
直线段50m、曲线段20m设一个桩号,除曲线主点桩号是非整数外,其它桩号一般均为50或20的整数倍的整桩号。
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绘制平面图
根据《直线、曲线及转角表》在地形图绘制线路平面图,具体见附图一。
第4章
路基纵断面设计
4.1准备工作
准备一张坐标格纸,比例横向1:
2000,纵向1:
200.
在地形图上依次量出各个桩号的高程。
各个桩号高程见附表二。
然后根据各桩号的高程及距离在坐标格纸上做出地面高程图。
4.2纵断面拉坡
(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。
(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,即当竖曲线和平曲线重合时,应设法使竖曲线的起、终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内,其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上,也不要放在圆弧段之内。
由此试定出若干坡线。
(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。
如果不满足,则应对所选坡线进行调整。
(4)、定坡:
经上述方法调整无误后,直接在坐标格纸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。
i1=5.8%i2=1.6%i3=-3.3%i4=0.6%i5=-2.0%i6=-0.6%
坡长分别为L1=130mL2=190mL3=120m
L4=260mL1=430mL1=168.53m
变坡点桩号K0+130.00K0+320.00K0+440.00
K0+700.00K1+130.00
变坡点高程:
590.04593.08589.12
590.68582.08
4.3竖曲线计算
4.3.1确定竖曲线计算所需数据
根据前面确定的竖曲线半径及坡度值,计算各变坡点处的竖曲线要素如下:
(1)、变坡点1:
(
)
(2)、变坡点2:
(R=2000m)
(3)、变坡点3:
(
)
(4)、变坡点4:
(
)
(5)、变坡点5:
(
)
4.3.2纵断面设计成果表
由前面的计算即可确定出各直线段坡线上所对应的中桩标高,再由公式
算出竖曲线内各点的竖距,凸形竖曲线的曲线上中桩标高即为对应直线坡线标高减去竖距
,凹形竖曲线的曲线上中桩标高即为对应直线坡线标高加上竖距
。
由此即可确定纵断面线上各中桩的标高,也就可以算出各中桩的填、挖高度。
注意,在计算各桩号的设计高程时,要注意竖曲线变坡点设在平曲线上的的情况,此时要综合考虑工程数量和平纵配合,设计坡度线标记坡度、坡长和变坡点高程。
下面以第二个竖曲线为例,计算该竖曲线内及附近桩号的设计高程。
如图所示,变坡点桩号是K0+320.00,高程是593.08m,两侧的坡度分别为1.6%和-3.3%。
则有:
由此可以计算出竖曲线的起点、终点桩号及高程:
起点:
桩号:
K0+320.00-49=K0+271.00
高程:
593.08-49*0.016=592.30
终点:
桩号:
K0+320.00+49=K0+369.00
高程:
593.08-49*0.033=593.08
对应的平曲线上:
ZH2=K0+246.20
HY2=K0+286.20
QZ2=K0+317.73
YH2=K0+349.26
HZ2=K0+389.26
易见竖曲线的起终点均在平曲线的缓和曲线上,满足要求。
下面计算设计高程:
在竖曲线内的桩号有:
K0+280.00,K0+286.20,K0+317.73,K0+300.00,K0+320.00,K0+340.00,K0+349.26,K0+360.00
列表计算
桩号
K0+280
K0+286.20
K0+300.00
K0+317.73
K0+320.00
K0+340.00
K+349.26
K0+360.00
L
9.00
15.20
29.00
46.73
0.00
29.00
19.74
9.00
Y
0.02
0.06
0.21
0.55
0.00
0.21
0.10
0.02
切线高程
592.44
592.54
592.76
593.05
593.08
592.42
592.11
591.76
设计高程
592.42
592.48
592.55
592.50
592.48
592.21
592.01
591.74
说明:
①L:
桩号到起终点的距离,起终点由变坡点而定
②Y:
L2/2*R
③竖曲线以外的桩号设计高程的确定按上面一般方法计算而定
④本次设计中,其它桩号的设计高程计算结果,详见附表二。
4.4绘制路基纵断面图
根据《纵断面设计成结表》绘制纵断面图。
纵断面图一般采用横向1:
2000,纵向1:
200的比例尺绘制,由上、下两部分内容组成。
上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线,并标注竖曲线及其要素,以及沿线人工构造物的位置结构类型、孔数和孔径等。
下部主要用来填写线路纵坡的有关数值。
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》。
第5章路基横断面设计
5.1准备工作
5.1.1横断面设计的原则
(1)、设计时应根据公路等级、技术标准,结合地形、地质、水文、填挖等情况选用。
设计前必须做好各项勘察工作,收集横断面资料。
(2)、兼顾当地基本建设的需要,尽可能与之配合,合理设计边沟断面尺寸,并按有关规定采取必要的处理措施。
(3)、路基穿过耕种地区时,为了节约用地,如果当地石料丰富,可修建石砌边坡或直立矮墙。
(4)、沿河线的横断面设计,应注意路基不被洪水冲毁,如废方过多压缩河道而引起壅水危及农田、房舍时,一般应变更设计,将路线适当外移以减少废方,否则应将废方运走。
5.1.2确定路基横断面宽度
设计公路为三级公路,采用整体式单幅双车道的路基断面形式。
根据工程技术标准,由公路等级(三级)及设计行车速度(40km/小时),确定路基横断面车道数为双车道,行车道宽为3.5m,行车道外侧设置宽度为0.75m的土路肩,路基总宽度为8.5m。
5.1.3资料收集
(1)、平曲线起、终点桩号,平曲线半径和转角在平面设计中读取。
(2)、每个中桩的填挖高度在纵断面设计中读取。
(3)、路基宽度为8.5m。
在路线平面图上的各中桩横断面范围内并向外延伸10m距离选取连续的20个桩号点,量取各点的地面标高。
(从起点开始的20个桩号)
详见附表三
(4)、根据技术标准确定边沟的形式及尺寸。
(5)、根据线路所处地区的地质情况确定填方路堤和挖方路堑的边坡值。
5.2横断面设计计算
5.3绘制路基横断面图
见附图三
5.4确定路基标准横断面
在绘制路基横断面图之前,以确定路基横断面的形式及其横面布置、构造尺寸(主要包括路幅尺寸、横坡度值、变坡高度、护坡道宽度、边沟尺寸、排水沟尺寸、截水沟尺寸、挖台阶的宽度等)。
标准横断面图中应包括路基横断面中各种可能的形式及其有关的支挡防护形式。
本次设计中绘制本段的路基横断面图,即K0+000.000~K0+476.99这一路段。
在这一路段中,主要出现的路基横断面形式有:
填方路堤、全挖方路堑、半填半挖路基。
按工程技术标准规定,路基宽度为8.5m,现拟定路面采用2%的折线形路拱横坡度,土路肩横坡度值为3%。
填方路堤的边坡值根据其地质情况选用1:
1.5。
挖方路堑选用1:
1.5的边坡值,坡底设置矩形边沟,宽、深都为0.5m,对一挖方较高的边坡,应在坡顶设置梯形截水沟,底宽和、沟深均为0.5m,内边坡值取1:
1.5,外边坡1:
1。
具体见附图三
5.5土石方计算
土石方填挖及调配有关数据详见附表《路基土石方数量计算表》。
第6章超高加宽设置
根据标准,提出各曲线的超高、加宽值。
主要参考文献
1、中华人民共和国行业标准《公路工程技术标准》(JTGB01-2003),北京:
人民交通出版社,2004年4月
2、中华人民共和国行业标准《公路路基设计规范》(JTGD30-2004),北京:
人民交通出版社,2004年12月
3、公路设计手册(线路、路基、路面),人民交通出版社(2版)
4、吴明先、符锌砂主编,《道路勘测设计》,人民交通出版社,1997年10月
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