道路勘测设计课程设计步骤.docx
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道路勘测设计课程设计步骤.docx
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道路勘测设计课程设计步骤
一、设计说明
1、工程概况
设计公路为某一级公路。
本路段为山岭区,地势稍陡。
路段主线长(起讫桩号为K0+—K1+),路基宽,设计行车速度为80km/小时。
2、技术标准
(1)平面设计技术标准:
%
圆曲线半径:
一般值:
400m,极限值:
250m
不设超高最小半径:
缓和曲线最小长度:
70m
平曲线间插直线长度:
同向平曲线间插直线长度应大于6V(480m)为宜,反向平曲线间插直线长度应大于2V(160m)为宜。
(2)纵断面设计指标
最大坡度:
5%
最小坡长:
200m
不同纵坡度最大坡长
纵坡坡度(%)
3
4
5
最大坡长(m)
1100
900
700
注:
当纵坡坡度小于或等于3%时,最大坡长没有限制
竖曲线最小半径和最小长度
凸形竖曲线半径(m)
一般值
4500
极限值
3000
凹形竖曲线半径(m)
一般值
3000
极限值
2000
竖曲线最小长度(m)
70
(3)路基横断面技术指标:
行车道宽度:
4×=15m
硬路肩宽度:
2×=5m
土路肩宽度:
2×=
中间带宽度:
中央分隔带2m+路缘带×2=3m
路基总宽度:
视距保证:
停车视距:
110m
会车视距:
220m
超车视距:
550m
不同圆曲线半径的超高值双车道加宽值
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
圆曲线半径(m)
加宽值(m)
250~200
200~150
150~100
100~70
70~50
50~30
30~25
25~20
20~15
注:
当圆曲线半径大于600m时,
可不设超高。
本路段超高和加宽值为:
R=700m处,不采用超高和加宽;R=360m处,采用超高,不采用加宽。
路拱应采用双向路拱坡度,由路中央向两侧倾斜,取2%,土路肩横坡度取用3%。
二、选线与定线
1、选线原则
(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。
2、选线过程:
选择的路线如平面图所示,选择此路线的原因:
优点:
(1)此路线过垭口,线形较好;
(2)此路线经过了此路线经过地区地形较好,施工条件较好。
(3)此路线填挖工程量小,节省成本。
缺点:
(1)此路线平曲线较多,对行车不利;
(2)路程相对较长。
3、纸上定线:
(1)定导向点,确定路线走向。
(2)定导向线,按规定的技术标准,结合导向点,试穿出一系列直线,延长直线交出交点,作为初定的路线导向线。
(3)初定平曲线,读取交点坐标计算或直接量测得到交点处路线转角和交点间距,定圆曲线半径和缓和曲线长度,计算曲线要素及曲线里程桩号。
(4)定线,检查各技术指标是否满足《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)要求,及平曲线位置是否合适,不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度,直至满足为止。
三、路线平面设计
1、结合实际地形,已知起点QD(50,190)、(270,545)、(287,1268),终点ZD(399,1448)。
2、初拟平曲线半径及缓和曲线长
交点
半径(m)
缓和曲线长(m)
500
130
450
120
3、平曲线计算:
(1)交点间距、坐标方位角及转角值的计算:
设起点坐标为,第个交点则:
坐标增量
交点间距
象限角
计算方位角A:
﹥0,﹥0
﹤0,﹥0
﹤0,﹤0
﹥0,﹤0
转角:
,当﹥0时,路线右转;﹤0时,路线左转。
下面仅以交点1为例利用上面的公式进行计算说明其计算过程,其余交点的计算过程类同,其结果见直线—路线—转角表(见附表)。
QD(50,190)、(270,545)
坐标增量:
交点间距:
象限角:
计算方位角:
A1=
(270,545)、(287,1268)
坐标增量:
交点间距:
象限角:
计算方位角:
A2=
交点1转角:
=30°26′25″所以路线右转
(2)曲线要素计算:
(3)平面线形要素组合及计算
本设计采取基本型曲线,回旋线—圆曲线—回旋线的长度接近1:
1:
1,且满足条件。
(4)直线上中桩计算
的坐标为(270,545),QD的坐标为(50,190),的坐标为(287,1268)
则ZH点的桩号为
K0++=K0++点的桩号为
K0++=K0++130=K0+
的桩号为
K0++=K0++2=K0+
YH点的桩号
K0++=K0++2=K0+
HZ的桩号
K0++=K0++130=K0+
设交点坐标为,交点相邻直线的方位角分别为和。
则ZH点坐标:
(或)点坐标:
设直线加桩里程为L,ZH,HZ表示曲线起,终点里程,则前直线上任意点坐标(LZH):
后直线上任意点坐标(L﹥HZ):
(5)单曲线内中桩坐标计算
设缓和曲线的单曲线上任意点坐标
曲线上任意点的切线横距:
式中:
——缓和曲线上任意点至ZH(HZ)点的曲线长;
——缓和曲线长度。
①第一缓和曲线(ZH—HY)任意点坐标:
②圆曲线内任意点坐标:
式中:
——缓和曲线上任意点至HY点的曲线长
——缓和曲线长度
——点坐标
③第二缓和曲线(HZ—YH)内任意点坐标:
——第二缓和曲线上任意点至HZ点的曲线长
④方向角计算
缓和曲线上坐标方向角
,=1,2
转角符号,第一缓和曲线右偏为“+”左偏为“-”
第二缓和曲线右偏为“-”左偏为“+”
——缓和曲线上任意点至ZH(HZ)点的曲线长
——缓和曲线长度
圆曲线上坐标方向角
,=1,2
转角符号,右偏为“+”左偏为“-”
现在举例说明计算过程,利用以上公式进行计算:
ZH点坐标:
点坐标:
前直线上任意点坐标(LZH):
桩号K0+坐标:
后直线上任意点坐标(L>HZ)
桩号K0+坐标:
第一缓和曲线上任意点坐标(ZH-HY):
桩号K0+坐标:
=300-=
圆曲线内任意点坐标(HY-YH):
桩号K0+坐标:
=400-=
第二缓和曲线上任意点坐标(YH-HZ):
桩号K1+坐标:
=四、平面设计成果
(1)编制相关表格
①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》。
②根据程序计算结果绘制逐桩坐标表,见附表二《逐桩坐标表》。
(2)绘制平面图
根据《直线、曲线及转角表》和《逐桩坐标表》在地形图绘制线路平面图,具体见附图一。
纵断面设计
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。
(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CAD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。
2、确定竖曲线计算所需数据
变坡点
桩号
竖曲线半径(m)
设计高
程(m)
坡度(%)
坡长(m)
起点
K0+
910
400
变坡点
K0+
8000
915
终点
K1+
890
3、竖曲线要素计算
本设计只有一个变坡点,变坡点桩号为K0+,设计高程915m现对其各要素进行计算:
故为凸形。
曲线长:
切线长:
外距:
计算设计高程:
竖曲线起点桩号=(K0+-=K0+
竖曲线起点高程=915-%×=
竖曲线终点桩号=(K0++=K0+
竖曲线终点高程=%×=
5、纵断面设计成果
(1)编制相关表格:
竖曲线要素表
序号
桩号
高程(m)
凹凸
R
(m)
T
(m)
E
(m)
变坡点间距(m)
直坡段长(m)
坡度(%)
1
K+
2
K0+
凸
8000
2
K1+
(2)绘制纵断面图
根据以上计算结果绘制纵断面图。
纵断面图采用横向1:
2000,纵向1:
200的比例尺绘制。
纵断面图见附图二《纵断面设计图》。
五、横断面设计
1、路基横断面尺寸的确定
设计公路为一级公路,采用整体式双幅四车道的断面形式。
根据工程技术标准,由公路等级(一级)及设计行车速度(80km/小时),确定路基横断面车道数为四车道,行车道宽为,行车道外侧设置宽度为的硬路肩和的土路肩,中央分隔带为2m,分隔带路缘石为,路基总宽度为。
公路横断面示意图
2、路拱和超高的设计
(1)确定路拱及路肩横坡度:
为了利于路面横向排水,应在路面横向设置路拱。
按工程技术标准,采用折线形路拱,路拱横坡度为2%。
由于土路肩的排水性远低于路面,其横坡度一般应比路面大1%~2%,故土路肩横坡度取3%。
(2)超高横坡度的确定:
拟建公路为山岭重丘区一级公路,设计行车速度为80km/小时。
根据曲线段圆曲线的半径值,本设计中交点1处超高取4%,交点2
处取超高为8%,因有中央分隔带,超高过渡采用绕中央分隔带边缘旋转。
(3)平曲线上超高缓和段长度的确定:
超高缓和段的长度为缓和曲线的长度100m
(4)超高值计算公式
超高过渡采用绕中央分隔带边缘旋转式,计算公式如下表:
绕边线旋转超高值计算公式
超高位置
计算公式
注
圆曲线上
外缘
1.计算结果均为与设计高之高差
2.临界断面距缓和段点:
3.x距离处的加宽值
中线
内缘
过渡段上
外缘
中线
内缘
式中:
——路面宽度(m);
——路肩宽度(m);
——路拱横坡度;
——路肩横坡度;
——超高横坡度;
——超高缓和段长度;
——与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离(m);
——超高缓和段中任意点至超高缓和段起点的距离(m);
——路基加宽值;
——距离处的路基加宽值(m);
(5)各平曲线处的超高值计算:
①交点1:
,查表取
,取
由于设计车道数为4车道,故从旋转轴到行车带边缘的距离为2车道,故应乘以距离系数,85×=,取
验证超高渐变率:
,符合要求;
圆曲线上的超高为
外缘:
中线:
=
内缘:
超高缓和段起点为:
K0+,
外缘:
中线:
内缘:
=
超高缓和段内的超高为:
K0+处,
外缘:
中线:
=
内缘:
=
K0+处,
外缘:
中线:
=
内缘:
=
交点1超高计算表
交点
桩号
加宽(m)
x(m)
外侧超高(m)
中线超高(m)
内侧超高(m)
JD1
K0+
K0+
K0+
K0+
K0+
K0+
K0+
K0+
其他交点计算方法类似,如下:
②交点2:
,查表取
取
验证超高渐变率:
,符合要求;
交点2超高计算表
交点
桩号
加宽(m)
x(m)
外侧超高(m)
中线超高(m)
内侧超高(m)
JD2
K0+
K1+
K1+
K1+
K1+
K1+
K1+
K1+
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