道路勘测设计课程设计步骤.doc

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1339.512m（起讫桩号为K0+000.000—K1+339.512），路基宽24.5m，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： 4×3.75=15m
硬路肩宽度：2×2.50=5m
土路肩宽度：2×0.75=1.5m
中间带宽度：中央分隔带2m+路缘带0.5m×2=3m
路基总宽度：24.5m
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
0.4
200～150
0.6
150～100
0.8
100～70
1.0
70～50
1.2
50～30
1.4
30～25
1.8
25～20
2.2
20～15
2.5
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，计算曲线要素与曲线里程桩号。
（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，与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、初拟平曲线半径与缓和曲线长
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、坐标方位角与转角值的计算：
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）平面线形要素组合与计算
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+000.000+(417.642-T)= K0+000.000+(417.642-201.382)=K0+216.260
HY点的桩号为
K0+216.260+ = K0+216.260+130=K0+346.260
的桩号为
K0+346.260+ = K0+346.260+135.649/2=K0+414.085
YH点的桩号
K0+414.085+ = K0+414.085+135.649/2=K0+481.909
HZ的桩号
K0+481.909+ = K0+481.909+130= K0+611.909
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（L ZH）：

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（L ZH）:
桩号K0+100.000坐标：

后直线上任意点坐标（L>HZ）
桩号K0+700.000坐标：

第一缓和曲线上任意点坐标（ZH-HY）:
桩号K0+300.000坐标：
=300－216.260=83.740

圆曲线内任意点坐标（HY-YH）:
桩号K0+400.000坐标：
=400－346.260=53.740

第二缓和曲线上任意点坐标（YH-HZ）:
桩号K1+200.000坐标：
=1200.000-1190.413=9.587

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、曲线与转角表，见附表一《直线、曲线与转角表》。
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、曲线与转角表》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、终点以与越岭垭口，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+000.000

910
0.833
400
变坡点
K0+600.000
8000
915

终点
K1+339.215

890
3.382
739.215
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+600.000 ，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+600.000)－168.6=K0+431.400
竖曲线起点高程=915－0.833%×168.6=913.60m
竖曲线终点桩号=(K0+600.000)+168.6=K0+668.600
竖曲线终点高程=915-3.382%×168.6=909.30m
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+000.000
910.000

600.000
431.388
0.833

2
K0+600.000
915.000
凸
8000
168.612
1.777

739.215
570.603
-3.382

2
K1+339.215
890.000

（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）与设计行车速度（80km/小时），确定路基横断面车道数为四车道，行车道宽为3.75m，行车道外侧设置宽度为2.5m的硬路肩和0.75m的土路肩，中央分隔带为2m，分隔带路缘石为0.5m,路基总宽度为24.5m。
公路横断面示意图
2、路拱和超高的设计
（1）确定路拱与路肩横坡度：
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1.5，85×1.5=127.5m, 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＋216.260，
外缘：
中线：
内缘： =
超高缓和段内的超高为：
K0+300.000处，
外缘：
中线： =
内缘： =
K0+346.260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+216.260
0.000
0.000
0.000
0.2475
0.000
K0+300.000
0.000
83.740
0.672
0.2475
-0.1772
K0+346.260
0.000
130.000
1.0125
0.2475
-0.5175
K0+400.000
0.000
183.740
1.0125
0.2475
-0.5175
K0+481.902
0.000
265.642
1.0125
0.2475
-0.5175
K0+500.000
0.000
283.740
2.1434
0.2475
-0.1434
K0+600.000
0.000
383.740
2.8790
0.2475
-2.3840
K0+611.902
0.000
395.642
2.9665
0.2475
-2.4715
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+950.522
0.000
0.000
0.0750
0.3300
0.5850
K1+000.000
0.000
49.478
0.6007
0.3300
0.0593
K1+070.522
0.000
120.000
1.3500
0.3300
-0.6900
K1+100.000
0.000
149.478
1.3500
0.3300
-0.6900
K1+190.413
0.000
239.891
1.3500
0.3300
-0.6900
K1+200.000
0.000
249.478
2.7257
0.3300
-2.0657
K1+300.000
0.000
349.478
3.7882
0.3300
-3.1282
K1+310.413
0.000
359.891
3.8988
0.3300
-3.2388

19 / 19