道路勘测设计设计总说明书.docx
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道路勘测设计设计总说明书
目录
设计总说明书1
一、概述1
二、路线1
三、横断面设计1
四、本次设计项目2
第1章设计说明3
1.1工程概况3
1.2公路技术等级及技术标准3
第2章平面选线及定线5
2.1平面选线5
2.2纸上定线5
3.1确定平面设计所需数据7
3.2平面设计计算7
3.3平面设计成果9
第4章路基纵断面设计11
4.1准备工作11
4.2纵断面拉坡11
4.3竖曲线计算11
4.4绘制路基纵断面图12
第5章路基横断面设计13
5.1准备工作13
5.2横断面设计计算13
5.3绘制路基横断面图16
5.4土石方调配16
致谢18
设计总说明书
一、概述
1、任务依据
根据湖南城市学院学院土木工程交通土建工程方向《道路勘测设计任务书》。
2、设计标准
(1)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
(2)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
3、路线起讫点
本路段起点A:
K0+0.00为所给地形图坐标(-960.00,538.00,500.00),终点B:
K1+441.04.全长1441.04m。
4,沿线自然地理概况
该工程整个地形、地貌特征平坦,地形起伏不大,总体高差在25.5.左右
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.
二、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1441.04m.,主要技术指标采用情况如下:
平曲线个数(个)4
平均每公里交点个数(个)4
平曲线最小半径〔米l个)60/1
直线最大长(米)268.21
变坡点个数(个)2
平均每公里变坡次数(次)0.25
最短坡长(米/处)200
凸型竖曲线最小半径(米/处)6000
凹型竖曲线最小半径(米/处)2000
三、横断面设计
1、横断面
(1)路基横断面布置:
0.75+3.75+3.75+0.75=8.5m,式中数字自左至右分别为:
左路肩、行车道、行车道、右路肩。
路面横坡设置(不含超高路段):
路肩为1%,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。
(3)路基施工注意事项:
路基施工应严格按规范进行,对能作为填方用土的挖方应尽量移挖作填,尽量减少取、弃土场地取、弃土场地应选择荒山、山地处,不得随意乱弃,绪塞河道,且要做好防护,绿化工作。
以免造成水土流失土基填筑前应进行清表、清淤,耕地填前夯实工作,做好填前排水
2、排水
排水:
挖方路段路面雨水通过路肩进入边沟,填方路段路面雨水经坡面散排至排水沟.
四、本次设计项目
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
第1章设计说明
1.1工程概况
设计公路为某三级公路。
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1441.04m.(起讫桩号为K0+000-K1+441),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:
40k./小时
2、平面设计技术指标:
(1)圆曲线最小半径:
①一般值:
l00m
②极限值:
60m
③不设超高最小半径:
600.
④最大半径:
10000.
(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
3、纵断面设计技术指标:
(1)最大纵坡度:
7%
(2)最小坡长:
120.
(3)不同纵坡度最大坡长:
表1-1纵坡坡度与最大坡长
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:
表1-2竖曲线最小半径和最小长度
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:
2X3.5m.
(2)土路肩宽度:
2X0.75m.
(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:
表1-3圆曲线半径与加宽值
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
表1-4圆曲线半径与超高
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600.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:
在地形图范围内有三个村庄,本着设计路线应尽可能服务民区的原则,初步选定靠近村庄的三个控制点,定出路线的大致走向。
2.1.2选线过程
1、控制点的选定:
在地形图范围内有三个村庄,本着设计路线应尽可能服务民区的原则,初步选定靠近村庄的三个控制点,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,以以后的纵断面设计留有佘地的原则,选定路线上、下坡转折点和越岭高,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的切割等高线,把各个控制点连结起来,定出路线的走向.考虑到线在各控制点间的不同连结方式。
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:
2000的地形图上,仔细研究路线选线阶段选定的主要控制点问的地形、地质情况,选择有利地形,拟定路线走法。
2、地形图上的等高线问距为10m,选用4.0%的平均自然坡度,a=
得出等高线问平距:
a=10/0.04=250m
使两脚规的开度等于a(按图上的比例尺为10cm),从路线起点A开始,拟定的路线走法在等高钱卜依次截取各点,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而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确定文点坐标
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,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L.,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
Δx(y)=l/L×0.2
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。
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
3.2平面设计计算
3.2.1平面设计计弄有关内容及计算公式
一、缓和曲线上的点坐标计算
已知:
①缓和曲线上任一点离ZH点的长度:
l
②圆曲线的半径:
R
③缓和曲线的长度:
l0
④转向角系数:
K(1或-1)
⑤过ZH点的切线方位角:
α
⑥点ZH的坐标:
xZ,yZ
计算过程:
说明:
当曲线为左转向时,K=1,为右转向时,K=-1,
公式中n的取值如下:
当计算第二缓和曲线上的点坐标时,则:
l为到点HZ的长度
α为过点HZ的切线方位角再加上180°
K值与计算第一缓和曲线时相反
xZ,yZ为点HZ的坐标
切线角计算公式:
3、平面线形要素组合及计算:
(1)S型曲线:
S型曲线为反向圆曲线间用回旋线连接的组合形式,其相邻两个回旋线参数
A1与A2宜相等。
如果采用不同的参数时,A1与A2之比应小于2.0,有条件时以
小于1.5为宜。
在两个回旋线间的插直线(或重合段)的长度L应符合式3-14:
(式3-14)
此外,S型曲线两圆曲线半径之比也不宜过大,宜为:
R2/R1=1~0.333(其中R2>R1)(式3-15)
(2)C型曲线
C型曲线为同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式其计算要求
与方法同S形曲线
4,逐桩坐标计算
(1)直线上中桩坐标计算
设交点坐标为JD(X,Y),交点相邻两直线方位角分别为fw1和fw2,则:
ZH点坐标:
Xzh=X+Tcos(fw1+180)(式3-16)
HZ点坐标:
Yhz=Y+Tsin(fw1+180)(式3-17)
设直线上加桩里程为L,ZH.HZ为曲线起点.终点里程,则前直线上任意点坐标为:
X=X+(T+ZH-L)cos(fw1+180)
Y=Y+(T+ZH-L)sin(fw1+180)〔式3-18)
后直线上任意点的坐标为
X=X+(T+L-HZ)cosfw2
Y=Y+(T+L-HZ)sinfw2〔式3-19)
(2)单曲线内中桩坐标计算
曲线上任意一点的切线横距为:
X=L-L5/(40R2×Ls2)(式3-20)
式中:
L------缓和曲线上任意点到ZH(或LZ)点的曲线长;
Ls------缓和曲线长度
3.2.2平面设计计其过程
l、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。
2、根据上述原则以及相关公式,用Fort-90编程序计算,圆曲线半径和缓和曲线长度的调整在程序中执行。
3.3平面设计成果
3.3.1编制相关表格
l、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》。
3.3.2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,具体见附表一。
第4章路基纵断面设计
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。
4.2纵断面拉坡
l、标注控制点:
确定路线起、终点以及越岭娅口,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:
在己标出的“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。
4.3竖曲线计算
4.3.1注确定竖曲线计算所需数据
根据平纵组台原则以及纵断面设计有各项工程技术标准,按公式X=Llw确
定各变坡点处所取用的竖曲线半径.以及定坡时在CAD上算出的各直线段坡度
和桩号、坡长
4.3.2竖曲线上高程计算
已知:
①第一坡度:
i1(上坡为“+”,下坡为“-”)
②第二坡度:
i2(上坡为“+”,下坡为“-”)
③变坡点桩号:
SZ
④变坡点高程:
HZ
⑤竖曲线的切线长度:
T
⑥待求点桩号:
S
计算过程:
4.3.3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h—x^2/2R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h,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h.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。
本次设计中,用Excel表格编工式计算,所得结果如表4-2e详细见路基设计表
桩号
地面标高/m
拉坡线标高/m
竖距/m
设计标高/m
填(挖)/m
K0+000.000
K0+020.000
K0+040.000
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。
纵断而图见附图二《纵断而设计图》。
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,井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奎水危及农田、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(40krn/小时),确定路基横断面车道数为双车道,行车道宽为3.5.,行车道外侧设置宽度为0.75.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,平曲线半径和转兔在平面设计中读取。
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一定距离选取若干点,量取各点的地面标高
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
5.2.1加宽计算
1、确定各交点处圆曲线上的全加宽值:
按工程技术标准规定,山岭重丘区三级公路采用第三类加宽值,即汽车轴距加前悬总长为52+8.8=14m时的加宽值。
当圆曲线半径R>250m时,由于加宽值很小,可以不加宽。
各级公路的路面加宽后,路基也应相应加宽。
路面的加宽一般在路线内侧加宽。
双车道公路平曲线全加宽值如表5-1
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
2、加宽的过渡
为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线卜VT了的加宽的宽度,需设置
加宽缓和段。
在加宽缓和段上,路面具有逐渐变化的宽度。
本次设计所采用的加宽过渡方法为按高次抛物线过渡的方法。
按此方法在加
宽缓和段上插入一条高次抛物线,抛物线上怀意点的加宽值为:
bx=(4k3-3k4)b
k=Lx/L
式中:
b-------圆曲线上全加宽值〔m);
L一一任意点到加宽缓和段起点的距离(m)
L—加宽缓和段长(m)
3、加宽缓和段的长度
对于设有缓和曲线的平曲线,加宽缓和段采用与缓和曲线相同的长度。
本次
设计中,各交点处的平曲线均设有缓和曲线,所以加宽缓和段与缓和曲线同长,
即Lx=Ls。
5.2.2超高计其
l、确定路拱及路肩横坡度:
为了利干路面横向排水,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10%^2%,故土路肩横坡度取3%。
2、超高横坡度的确定
为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力,当平曲线半径小于不设高的最小半径值时,应在路面上i0N招高,而当平曲线半径大于不设超高时的最小半径时,即可不设超高。
拟建公路为山岭重丘区三级公路,设计行车速度为40km/小时。
按各平曲线所采用的半径不同,对应的超高值如衷5-5:
圆曲线半径(m)
超高值(%)
圆球形半径(m)
超高值(m)
600-390
1
150-120
5
390-270
2
120-90
6
270-200
3
90-60
7
200-150
4
表5-5圆曲线半径与超高当按平曲线半径查表5-11所得超高值小于路拱横坡度值((2%)时,取2%。
3、缓和段长度计算:
超高缓和段长度按下式计算:
L=B'Δi/P(式5-3)
式中:
Lc一一超高缓和段长度(m)
B一一旋转轴至行车道外侧边缘的(m);
Δi一一旋转轴外侧的超高与路拱横坡度的代数差;
P-超高渐变率,根据设计行车速度40km/小时,若超高旋转轴为路线中时,取1/150,若为边线则取1/100。
根据上式计算所得的超高缓和段长度应取成5m的整数倍,并不小于10m的长度。
拟建公路为无中间带的三级公路,则上式中各参数的取值如下:
绕行车道中心旋转B'=B/2,Δi=iy+iz(式5-0)
绕边线旋转B'=B,△i=iy,(式5-5)
式中:
B一一行车道宽度(m);
iy—超高横坡度
iz—路拱横坡度
4、超高缓和段的确定
超高缓和段长主要从两个方面来考虑:
一是从行车舒适性来考虑,缓和段长度越长好;二是从排水来考虑,缓和段越短越好,特别是路线纵坡度较小时,更应注意排水的要求确定缓和段长度时应考虑以下几点:
一般情况下,取缓和段长度和缓和曲线长相等,即L,=L,使超高过
4、超高缓和段的确定
超高缓和段长主要从两个方面来考虑:
一是从行车舒适性来考虑,缓和段长度越长越好;二是从排水来考虑,缓和段越短越好,特别是路线纵坡度较小时,更应注意排水的要求
确定缓和段长度时应考虑以下几点:
(1)一般情况下,取缓和段长度和缓和曲线长相等,使超高过渡在缓和曲线全长范围内进行。
(2)若L,>L,,但只要横坡度从路拱坡度〔2%)过渡到超高横坡度((2%)时,超高渐变率P>1/330。
否则按下面两个方法处理
①在缓和曲线部分范围内超高。
根据不设超高圆曲线半径和超高缓和段长度计算公式分别计算出超高缓和段长度,然后取两者中较大值,作为招高过渡段长度,并验算横坡从路拱坡度(-2%)过渡到超高横坡度((2%)时,超高渐变率是否大于1/330,如果不满足,则需采取分段超高的方法
②分段却高。
超高在缓和曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行,第一段从双向路拱坡度J过渡到单向超高横坡万时的长度为左。
=6608i,第二段的长度为L,=L.-L.,
(3)若L>L,,则此时应修改平面线形,增加缓和曲线的长度。
无中央分隔带的公路超高方式有三种,常用的只有两种绕行车道中心旋转绕未加宽未超高的内侧路面边缘旋转,前者一般适用于旧路改建,后者适用于新建公路。
拟建公路为新建公路,故采用第二种超高方式。
超高值计算公式如表
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