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《*********》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: 山西五鹿山二级公路设计
专 业: 交通工程
学 生 姓 名: 温永瑞
学　　 号: 071410137
指 导 教 师: 李 辉 夏英志 张会远
开 始 时 间: 2012 年 12 月 17 日
完 成 时 间: 2012 年 12 月 28 日

课程设计成绩：
学习态度及平时成绩（30）
技术水平与实际能力（20）
创新（5）
说明书撰写质量（45）
总 分（100）
等级

指导教师签名： 年 月 日

河南城建学院《道路勘测设计》课程设计说明书
目 录
1.设计任务书 1
1.1 设计题目 1
1.2 设计时间及地点 1
1.3课程设计的目的 1
1.4 设计原始资料及依据 1
1.5 主要内容与基本要求 2
1.6 设计纪律要求 5
1.7 成绩评定 5
1.8 参考目录 6
1.9 指导老师 6
2.设计方案的拟定及说明 6
2.1 平面设计 6
2.2 纵断面设计 6
2.3 横断面设计 7
3.平面曲线的选择及参数计算 7
3.1 平曲线选择 7
3.2 平曲线要素计算 8
4.竖曲线的设计计算 9
4.1纵断面设计原则 9
4.2竖曲线要素计算 9
4.3 竖曲线计算依据 9
4.4 纵断面设计成果表 10
5.横断面的设计 10
5.1 路幅断面尺寸拟定 10
5.2 路基边坡和断面形式设计 10
5.3超高与加宽设计 11
6.设计小结 11
参考文献 13

II

道路勘测设计课设
1 设计任务书
1.1、设计题目
山西五鹿山二级公路设计
1.2、设计时间及地点
课程设计的时间在本学期的第16、17周，共计二周，12月17日——12月28日。
1.3、课程设计的目的
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，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。
根据教学计划要求和具体条件，要求对山西五鹿山山岭区二级公路进行设计。该公路地处山西省西南部山岭重丘区，气象资料主要包括：
暖温带季风型大陆性气候区，是东南区季风的边缘，受海拔、地形和森林等多种因素的影响，与省内同纬度地区相比，气温偏低，变幅较大，空气湿度偏高，形成典型的山地气候，其特点是夏季炎热多雨，多为东南风，冬季寒冷，盛行西北风。年平均气温8.7℃，极端最高气温36.4℃，极端最低气温-23.2℃。一月份平均气温-6.7℃，七月份平均气温26.7℃。日照充足，全年太阳辐射总量116-138千卡/cm2，年日照时数2400-2700小时。降水量年均500-560mm左右，最高899.5mm，最低346.4mm。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107cm。
1.4、设计原始资料及依据
1. 山岭重丘区地形图：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：沿线山体稳定，无不良地质状况，地表水源充足，流量相对稳定，山坡地下水3.0米以下，有较大范围的补给汇水区，调节能力强，流量比较稳定。
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：沿线有丰富的砂砾、碎石，有小型采石场和石灰厂，水泥和沥青均需外购。
5. 交通量资料：
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
350
100
245
110
200
120
② 交通增长率： 7% 。
③ 道路必经点： 无要求 。
1.5、主要内容与基本要求
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、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1：1000～1：5000，其带状宽度为中线两侧各200～250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）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。
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）、纵坡设计
① 准备工作。根据校核无误的《直曲表》，中平资料。在纵断面图上绘出公里桩，百米桩、其它各中桩，直线与平曲线位置。点绘出地面线，并将桥涵、地质、土质、水准点等有关资料填注在纵断面图相应的栏目内。熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
② 标注控制点。包括属于控制性的“控制点”和属于参考性的“控制点”（经济点）。
③ 试坡。“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。用三角板推平行线的办法，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合技术标准，同时又满足控制点要求而且土石方量又最省的坡度线。
④ 调坡。结合选线意图和对照技术标准或规范进行。一般要求纵坡不要太零碎（取至0.1%），变坡点设在整10米桩上。
⑤ 核对。主要核对具有控制意义的特殊横断面。如高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。
⑥ 定坡。最终确定纵坡度、变坡点位置（桩号），推算并校核变坡点高程。坡度值一般是用三角板推平行线的办法，直接读厘米格子得出，要求取值到千分之一，即0.1%。
（2）竖曲线设计
① 在满足标准的前提下，按外距控制选择竖曲线半径，按切线长度选择竖曲线半径。
② 计算竖曲线几何要素，包括竖曲线切线长T、曲线长L和外距E，以及竖曲线上任意点纵距y的计算、竖曲线上任意点设计标高的计算。
③ 点绘竖曲线。
④ 最后计算填挖高度，填绘有关资料，整理、上墨，完成纵断面设计图。
纵断面图的比例一般是：横坐标（里程及桩号）1：2000，纵坐标（水准高程）1：200。
纵断面图的上半部包括：
① 高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素
② 桥涵（桥梁按桥型、孔数及孔径标绘，注明桥名、结构类型、中心桩号、设计水位；跨线桥示出交叉方式；涵洞与通道按桩号及底高绘出，注明结构类型、中心桩号、孔数及孔径）；
③ 隧道（按长度、高度标绘，注明名称和起始点桩号）；
④ 与公路、铁路交叉时的桩号及路名；
⑤ 水准点的位置、编号及高程；
⑥ 断链桩位置及长短链关系；
⑦ 沿线跨越河流的现有水位和设计洪水位，影响路基稳定的地下水位等。
纵断面图的下部各栏应示出：
土壤地质情况、施工高度、设计高程、地面高程、坡长及坡度、里程及桩号、直线及平曲线（包括缓和曲线）等。
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）横断面图的设计步骤
① 点绘各横断面的横向地面线；
② 根据《技术标准》的规定，确定路基宽度；按照土质成分、边坡高度拟定路基边坡坡度，根据土质成分、边坡高度确定路基边坡，并进行边坡设计。填方边坡一般采用1：1.5。按照排水要求拟定边沟、截水沟等尺寸。
③按弯道半径大小分别拟定超高加宽值；
④根据纵断面设计资料，按设计标高，在路基设计表上逐桩进行计算，完成路基设计表的编制；
⑤按路基设计表数据，绘出横断面设计线；陡峻山坡需设挡土墙等防护工程时，应将挡墙等防护工程处要绘出。
⑥检查弯道路段横断面内侧视距是否保证，是否需要清除障碍及设置视距台。
横断面的绘制，一般在方格纸上按桩号由下向上绘制，路基横断面设计图应绘出所有整桩、加桩的横断面图，示出加宽、超高、边坡、边沟、截水沟、碎落台、护坡道、路侧取土坑，开挖台阶及视距台等，注明用地界。挡土墙、护面墙、护脚、护肩、护岸、边坡加固、边沟(排水沟)及截水沟加固等均绘在本图上，并注明起讫桩号、圬工种类及断面尺寸(另绘有防护工程设计图的只绘出示意图，注明起讫桩号和设计图编号)。比例尺用1：200。
（3）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1：100~1：200。
4、表格填制
（1）直线、曲线及转角一览表
列出交点号、交点坐标、偏角、曲线各要素值、平曲线主要桩位、直线长、计算方位角或方向角等。
（2）路基设计表
列出平曲线要素`纵坡(坡高、坡长、变坡点桩号及高程)、竖曲线要素、桩号、地面高程、设计高程、填挖高度、路基宽度(原宽、加宽、加宽后宽)、缓和长度超高值(左、右)、路基边缘与设计高之差(左、右)等。边沟(排水沟)需特殊设计时还应列出沟底纵坡设计资料、形状及尺寸、沟底高程(左、右)。
5、说明书
说明书主要写设计的基本方法、基本步骤、存在的问题以及体会和建议。
1.6、设计纪律要求
1. 设计中要自主完成，杜绝抄袭现象。
2. 正常上课期间所有设计学生必须到教室进行设计，上午8：00~12：00，下午14：00~16：00，不得迟到和早退。
3. 设计期间指导教师实行不定期点名制度，两次无故不到者设计成绩降级。四次无故不到者设计成绩为不及格。
1.7、成绩评定
本次课程设计结束后每位同学提交一份完整的设计说明书。课程设计成绩由指导老师根据说明书质量及设计纪律综合评定。成绩分优、良、中、及格和不及格五个档次。不及格的同学应另行安排补做课程设计。评分标准如下：
1. 优秀
⑴ 工作努力，遵守纪律、表现良好；
⑵ 能按时按量优异地完成任务书中规定的任务，能熟练运用所学理论和专业知识，具有较强的综合分析问题和解决问题的能力，在某些方面有独到见解；
⑶ 说明书完整，内容正确，概念清楚，书写工整，说明书齐全、整洁。
2. 良好
⑴ 工作努力，遵守纪律、表现良好；
⑵ 能按时按量独立完成任务书中规定的任务，能较好地运用所学理论和专业知识，具有较强的综合分析问题和解决问题的能力；
⑶ 说明书完整，内容正确，概念清楚，书写工整，说明书齐全、整洁。
3. 中等
⑴ 工作努力，遵守纪律、表现良好；
⑵ 基本上能按时按量独立完成任务书中规定的任务，基本能运用所学理论和专业知识，具有一定的综合分析问题和解决问题的能力；
⑶ 说明书完整，内容基本正确，概念较清楚，书写较工整，说明书齐全、整洁。
4. 及格
⑴ 工作态度及表现一般；
⑵ 在规定时间内勉强完成任务书中规定的任务，达到基本教学要求，但分析问题和解决问题的能力较差，在主要问题上存在错误；
⑶ 说明书内容基本正确，书写较工整，说明书齐全，仅有局部非原则性错误。
5. 有以下情况之一者成绩示为不及格
⑴ 工作不努力，有违纪行为，表现差；
⑵ 未能达到课程设计所规定的基本要求，或课程设计中有原则性错误；
⑶ 弄虚作假，有抄袭行为，或部分内容有其他学生代做；
⑷ 说明书模糊不清，内容不齐全。
1.8、参考书目
1.交通部.《公路工程技术标准》(JTJB01－2003)，北京：人民交通出版社，2004
2.交通部.《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)，北京：人民交通出版社，2006
3.交通部.《公路路基设计规范》(JTG D30－2004)，北京：人民交通出版社，2004
4.交通部.《公路工程基本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，2004
1.9、指导教师
李辉、夏英志、张会远

2.设计方案的拟定及说明
为巩固课堂所学知识，培养学生进行道路设计的构思、运算、绘图等基本技能，根据提供的地形图，在地形图上选择一条最佳路线，确定最佳路线方案，并对最佳路线方案进下述各项设计：
（1）平面设计
1） 进行平面设计
选定平曲线半径，计算平曲线、缓和曲线、超高和加宽等要素，并填写《直线、曲线及转角表》；
2） 绘制路线平面图
绘出地形、地物、示出路线（标出里程桩、平曲线要素及主要桩位）大中桥的位置，比例为1：2000；
（2）纵断面设计
1） 进行纵断面设计
根据确定的平面图，直接读取各桩地面高程，绘制地面线，并进行纵断面设计，确定竖曲线等要素；
2） 绘制路线纵断面图
示出高程、地面线、设计线、竖曲线极其要素，注出桥梁的位置、孔数及跨径。水平比例尺1：2000 ，垂直比例尺1：200；
（3）横断面设计
1） 根据平、纵设计填写《路基设计表》；
2） 绘制标准横断面图（比例尺：1：200）和一般横断面设计图（比例尺：1：200）

3.平面曲线的选择及参数计算
3.1平曲线选择
3.1.1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。路线设计应注意立体线形设计中平、纵、横面的疏顺、合理配合。在工程量增加不大时，应尽可能的采用较高的技术指标。不应轻易采用最小或极限指标，也不应片面采用较高指标。
（3）选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田和经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。对沿线必须占用的田地，应按国家有关法规，做好造田还林等规划和必要的设计。
（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围环境、景观相协调，并适当照顾美观，重视保护原有自然状态和重要历史文物遗址。
（5）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。

3.1.2选线过程
一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤:
（1）全面布局
（2）逐段安排
（3）具体定线
3.1.3纸上定线
3.2平曲线要素计算
3.2.1 JD1段平曲线设计
JD1位置选择控制：交点避开小山丘，可避免因保证视距而出现的对山体的大量开挖。根据以上控制因素最终选定交点位置。
圆曲线半径和缓和曲线长度的选取：JD采取圆曲线半径300米，缓和曲线长度80米。
3.2.2 JD2段平曲线综合设计
JD2的位置控制因素，主要是考虑越山脊线的位置。挖方段尽量选在山体厚度较小的位置，可使挖方距离较短，工程量较小；直线沿山脚，垂直于坡面方向，减小挖填方量，且可尽量减少对农用耕地的占用。
选择JD2的理由：如果不选择此交点，就会使路线施工中的挖方工程量有很大的增加。JD2位置直线段尽量正交的方向通过最高挖方段，这样较大降低了挖方造价。
3.2.3 曲线及桩号标定：
起点桩号K1+037，起点坐标为（98910.553，77948.691）,
JD1坐标为（99841.052,78293.684）, R=300m。
JD2坐标为（100628.421,77955.185），R=300m。
JD1桩号K1+985.424 。
JD2桩号K2+787.424 。
3.2.4 平曲线要素计算
切线增长值：
內移植：
切线长：
外距：
平曲线：
3.2.5 曲线主点桩号计算：
例JD1
=K1+827
=K1+907
=K1+974.573
=K2+042.147
=K2+112.147
4．竖曲线的设计计算
4.1纵断面设计原则
1.纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。
2.纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。
3.平面与纵断面组合设计应满足:
4.视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
4.2 竖曲线要素计算
竖曲线要素设计公式为：
竖曲线长度：
竖曲线切线长：
竖曲线外距：
4.3 竖曲线计算数据：
纵坡：i1=1.622%, i2=5.000%，i3=4.428%, i4=-2.517%；
半径：R1=1500m，R2=2000m, R3=2500, R4=2000。

纵断面要素示意图
例：BPD1桩号K1+900
=3.378%，凹型竖曲线
曲线长：=50.670m
切线长：T1==25.335m
外距：=0.214 m
起点桩号=K1+900-25.335=K1+874.665
终点桩号=K0+900+25.335=K1+925.335
BPD2:桩号K1+300
=-3.000%，凸型竖曲线
曲线长：=60.000m
切线长：T2==30.000m
外距：=0.225m
起点桩号=K2+300-30=K2+270
终点桩号=K2+300+30=K2+330
4.4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、挖度。

5、横断面的设计
5.1 路幅断面尺寸拟定
根据道路设计有关规范的要求，三级公路按双车道设计，车道宽3.50米，土路肩宽和硬路肩都为0.75米，因此路幅的断面尺寸为10.00米。
5.2 路基边坡与断面形状设计
路基边坡的陡与缓直接影响路基的稳定性及其工程经济合理性。 路基边坡坡度应根据边坡土质的物理力学性质、边坡高度、行车荷载和工程地质条件等确定。边坡坡度一般以坡段的竖直投影和水平投影之比表示。根据规范规定，边坡的坡度应在1.2~1.5的范围内。
路基横断面垂直于线路中心线截取的路基断面。依其所处的地形条件不同，有各种断面形式。

以上两种为本设计路基横断面与线路平纵面的几何关系图

5.3 超高与加宽设计
设置超高是为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡 。超高过渡段中的超高渐变率，其取值在0.4％~2.0％间变化，最大超高容许值为8％，
根据规范的相关规定，当圆曲线半径小于等于250米时，应在平曲线内侧加宽，本设计中的加宽采用三类加宽值，半径范围在200~250米时，在平曲线内侧加宽0.8米。

6、设计小结
这次课程设计，在老师的指导下，从课题到确定大纲、收集资料，从着手设计到完成初稿，一切显得匆忙有序。使我们基本上能够独立地完成一项工程的设计的各项任务。
历时两个星期，从平面方案选择到设计结束，使我们把所学的理论知识在具体的应用和实践中得到灵活的应用，使我们的理论知识得到了巩固和加强，并增强了我们灵活应用知识的能力以及动手和动脑的能力，同时也提高了我们的实践能力。综合运用了学习期间所学的各门专业课程，例如《道路勘测设计》、《路面路基工程》等。 依据老师的要求，我们每人的设计起始点都由学生的学好给定，因而在客观上刺激了我们独立自主的完成自己的设计。
这次课程设计在学习安排上似乎有些紧张，大家从一开始都不敢有所懈怠，“一份耕耘，一份收获”每一阶段认真做下来，感觉以前忽略或不很熟练掌握的知识在脑海中变得越来越明确，逐渐形成了一个框架。 不过“书到用时方恨少”，在做课程设计的过程中，我深深的感觉到自己在所学的专业方面还有很多欠缺。
总之，这次课程设计使我受益非浅，获得了许多宝贵知识

参考文献

[1]. 交通部《公路工程技术标准》（JTJB01-2003），北京：人民交通出版社，2004
[2]. 交通部《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）,北京：人民交通出版社，2006
[3] 交通部《公路工程勘测规程》（JTJ061－1999），北京：人民交通出版社，1999;
[4]. 《公路勘测设计》 张雨化主编,北京：人民交通出版社,1996年
[5]. 《道路勘测设计》 杨少伟主编，北京：人民交通出版社，2004年
[6]. 维地道路设计系统说明书。
[7]. 《路基路面工程》 邓学均主编，北京：人民交通出版社，2008年
[8]. 吴夯《CARD/1使用教程》兰州大学出版社 2000.6；
[9]. 周蔚吾《公路平面交叉优化设计》北京：知识产权出版社，2006；
[10]. 许金良主编 《公路CAD技术》，人民交通出版社，1999
[11]. 《路线》(公路设计手册),北京：人民交通出版社,1995年

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