道路勘测课程设计实习报告册
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组号:2
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时间:20##、9、14-20##、9、21
目录
道路勘测课程设计实习报告册... 1
一、概述... 3
1.1设计任务依据及概况... 3
二、线形设计... 4
2.1 平面线形设计... 4
2.1.1选线... 4
2.1.2定线... 7
2.1.3平面线形组成设计... 8
2.1.4 平曲线的计算 :... 10
2.2 纵断面设计:... 12
2.2.1纵断面设计的要求及注意事项... 12
2.2.2 纵断面设计方法步骤及注意事项... 14
2.2.3 纵断面图的绘制... 15
2.3 横断面设计... 17
2.3.1横断面设计的要求... 17
2.3.2横断面设计时应收集的资料有... 17
2.3.3路基横断面的绘图步骤。... 18
2.3.4 填挖面积计算... 18
2.3.5平曲线加宽... 18
2.3.6平曲线超高... 18
三、土石方数量计算... 19
四、收获... 22
五、致谢... 22
一、概述
1.1设计任务依据及概况
根据道理勘测设计任务书,进行本次施工图设计。
本次初步设计新建工程,工程起点A点,桩号为K0+000,终点在B点,桩号K2+400.000,路线2400Km。本工程全线按二级公路标准设计,根据沿线等高线的分布情况,修建公路。
设计标准
(1)主线设计标准
本工程是按交通部颁发的《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定的三级公路标准设计,计算行车速度60Km/h,其主要技术指标如下:
公路等级: 二级公路;
路基宽度: 8.5米
其中:行车道宽度:3.75*2米
土路肩:0.75*2米
(2)线形要素标准
缓和曲线半径:
一般最小半径:200米;
极限最小半径:150米;
纵坡:最大纵坡:4%
最小纵坡:路堑或其他横向排水不畅地段不小于0.3%
最大坡长:1100米(坡度为4%时)
900米(坡度为5%时)
700米(坡度为6%时)
500米(坡度为7%时)
竖曲线要素:
竖曲线最小半径:凸形一般最小半径 2000米;
凹形一般最小半径1500米;
二、线形设计
2.1 平面线形设计
2.1.1选线
(1)选线的依据:
①道路选线就是根据路线的基本走向和技术标准,结合当地的地形、地质、地物及其它沿线条件和施工条件等,选定一条技术上可行、经济上合理,又能符合使用要求的道路中心线的工作。
② 选线是道路路线形设计的重要环节,选线的好坏直接影响着道路的使用质量和工程造价。选线是一项涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作
(2)选线的原则:
① 在路线设计的各个阶段,应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究,在方案论证、比较的基础上,选定最优的路线方案。
② 路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下,使工程数量小、造价低、营运费用省、效益好,并有利于施工和养护。在工程量增加不大时,应尽量采用较高的技术指标,不宜轻易采用低限指标,但也不应片面追求高指标。
③选线时应对沿线的工程地质和水文地质进行深入的勘探,查清其对道路工程的影响程度。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。一般情况下,路线应设法绕避;当路线必须穿过时,应选择合适的位置,缩小穿越范围,并采取必要的工程措施。
(3)原则性方案比较
路线方案比较可分为质的比较和量的比较两个方面。原则性的方案比较,主要是质的比较,多采用综合评价的方法,这种方法不是通过详细计算经济和技术指标进行的比较,而是综合各方面因素进行评比。主要综合的因素有:路线在政治、经济、国防上的意义,国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求,以及战备、支农、综合利用等重要方针的贯彻和体现程度。沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件对道路的影响;要求的路线等级与实际可能达到的技术标准及其对路线的使用任务、性质的影响;路线的长度、筑路材料的来源、施工条件以及工程量、三材(钢材、木材、水泥)用量、造价、工期、劳动力等情况及其运营、施工、养护的影响等。
(4)选线的一般方法
选定道路中线的位置按具体作法不同可分为实地选线、纸上选线和自动化选线三种。
实地选线
实地选线是由选线人员,根据设计任务书的要求,在现场实地进行勘察测量,经过反复比较,直接选定路线的方法。该方法的优点是工作简便、符合实际;在实地容易掌握地质、地形、地物等情况,选出的方案切实可靠;一般情况下不需要大比例尺地形图。缺点是野外的工作量很大,体力劳动强度高;野外测设工作受气候和季节的影响大。同时,由于视野的局限性,加上地形、地物的影响,使路线的整体布局存在一定的片面性和局限性。
适用范围:实地选线往往用于等级较低、方案比较明确的公路。
②纸上选线
是在已经测得的地形图上,进行路线布局和方案比选,从而在纸上确定路线,再到实地放线的选线方法。
这种方法的优点是野外工作量较小、测设速度快;测设和定线不受自然因素干扰;能在室内纵观全局,结合地形、地物、地质等条件,综合考虑平、纵、横三方面的因素,使所选定的路线更为合理。缺点是纸上定线必须要有大比例尺的地形图。地形图的测设需要较大的工作量和较多的设备。
适用范围:纸上选线多用于等级较高和地形、地物复杂的道路。
(5)选线的步骤:
一条路线的选定是一项研究范围由大到小、工作深度由粗到细、工作方法由轮廓到具体,逐步深入的工作。一般要经过以下三个步骤:
①全面布局
全面布局是解决路线基本走向的工作。就是根据公路的技术等级、及其在公路网中的作用,结合地形地物条件,在路线的起、终点及中间必须通过的控制点间寻找可能通行的“路线带”,并进而确定一些大的控制点,将其连接起来,即形成路线的基本走向。路线布局是关系到公路质量的根本性问题。因此,在选线中首先应着眼于总体布局工作,解决好基本走向问题。全面布局是通过路线视察、经过方案比较来解决的。
②逐段安排
逐段安排是在路线基本走向已经确定的基础上,再进一步加密控制点,解决路线局部方案的工作。即在大控制点间,结合地形、地质、水文、气候等条件,逐段定出中、小的控制点。逐段安排路线是通过踏勘测量或详测前的路线察看来解决的。
③具体定线
在所有的控制点间,根据技术标准、结合自然条件,综合考虑平、纵、横三方面因素,反复穿线插点,具体定出路线位置的工作。这是一步更深入、更细致、更具体的工作。具体定线在详测时完成。
2.1.2定线
(1)定线依据:根据已定的技术标准和路线方案,结合有关条件,从平面、纵断面和横断面综合考虑、具体定出道路中线
(2)定线步骤:
① 分段安排路线:在选线布局定下的控制点间,沿拟订的方向。用试坡方法粗略定出沿线应穿越、避让的中间控制点,定出路线的轮廓方案。
② 放坡:纵坡的安排和选择,应考虑《标准》要求,如最大纵坡、合成坡度、缓坡段等,并力求两控制点间的坡均匀,越岭线不应设反坡,各段应结合地形选用,尽可能不用极限值,也不应太缓,以接近控制点间平均坡度为宜。放坡时要估计平曲线的大致位置和曲线半径,以便考虑折减。
③ 修正导向线:坡度点是概略的路基设计标高,线位应放在路基稳定和经济点上,这就需要按横断要求在实地定出最合适的中线位置并插上标志。
④ 穿线交点:穿线即在上述坡度点和修正导线线间进行实地穿线,以满足平面线的要求,因而穿线时应尽可能多地穿过或靠近这些特征点,使平、纵、横三方面协调配合得当。即穿出与地形想适应的若干直线,相邻两直线的交点,从而获得整条路线的导线。
⑤ 设置平曲线:设置平曲线的主要问题是拟定平曲线半径,应根据技术标准和交点实际情况拟定。一般情况下,应选用大于《标准》所规定的一般最小半径,只有当受地形、地物或其他条件限制时,方可采用小于一般最小半径。不要轻易采用极限最小半径,同时还要考虑弯道前后线形标准的协调。
2.1.3平面线形组成设计
(1)平面线形组成要素
平面线形主要组成要素为直线、圆曲线、缓和曲线。路线线形设计理论要点为线形与地物景观相协调,与交通量相协调,与计算行车速度和实际行车速度相协调,与平、纵、横面设计相协调,与相邻路段的线形相协调。
(2)线形设计一般原则:
① 线形与地形、地物相适应。
② 线形应是连续的,必须避免线形的突变。
③ 线形组合的各种技术标准,应符合相应技术等级的有关规定。
(3)直线长度的限制
①直线的最大长度
我国地域辽阔,各地区的地形条件差异非常大,很难统一规定直线的最大长度。
②直线的最小长度
为了保证行车安全,相邻两曲线之间应具有一定的直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点 ( 缓直 HZ 或圆直 YZ) 到后一曲线起点 ( 直缓 ZH 或直圆 ZY) 之间的长度。
a.对于同向曲线间的最小直线长度:《公路路线设计规范》(JTJ011-94)(简称《规范》)规定同向曲线间的最短直线长度(以m计)以不小于6V(以km/h 计)为宜。另外,对于计算行车速度V≤40km/h的山岭重丘区公路的特殊困难地段,可以适当放宽。
b.对于反向曲线间的最小直线长度:《规范》规定反向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于2V(以km/h 计)为宜。
(4) 圆曲线的运用:
① 各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应,并应尽可能选用较大的圆曲线半径,以提高公路的使用质量。
②二级公路设计速度为(60km/h)时设计规范规定极限最小半径为125m,一般最小半径为200m,不设超高最小半径为1500m(路拱≤2%)。
③ 当平曲线小于不设超高最小半径时,应在曲线上设置超高,超高加横坡度按计算行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。
(5) 圆曲线半径的选用原则:
圆曲线能较好的适应地形的变化,并可以获得圆滑的线形。在与地形、地物等条件相适应的前提下,宜尽量采用较大曲线半径,以优化线形和改善行车条件。
确定圆曲线半径时,应注意以下几点:
① 在条件许可时,争取选用不设超高的圆曲线半径。
② 在一般情况下,宜采用极限最小半径的4~8倍或超高横坡度为(2~4)%的圆曲线半径。
③ 当地形条件受到限制时,曲线半径应尽量大于或接近于一般最小半径。
④ 在自然条件特殊困难或受其它条件严格限制而不得已时,方可采用圆曲线的极限最小半径。
⑤ 圆曲线的最大半径不宜超过10000m 。
(6)缓和曲线的应用:
缓和曲线是道路平面线形要素之一,它是设置在直线与圆曲线之间或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。《标准》规定,除四级公路可不设缓和曲线外,其余各级公路在其半径小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。在高速公路和城市道路上,缓和曲线均得以广泛的应用。
①缓和曲线的作用:
a.曲率逐渐变化,便于驾驶操作
b.离心加速度逐渐变化,消除了离心力突变
c.与圆曲线配合得当,美化线形圆曲线与直线径相连接,在连接处曲率突变,视觉效果差,产生折点和扭曲现象。加设缓和曲线以后,曲率渐变,线形连续圆滑,增加线形的美观程度。同时,能产生良好的视觉效果和心理感受。直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处,应设置缓和曲线,缓和曲线采用回旋值。
2.1.4 平曲线的计算 :
(1) 平曲线1计算
确定两交点转角的的α1=44°0′00″。 拟定半径R=200m。
由《标准》 ,为保持现行连续性确定50m
② 曲线要素的计算
24.990(m)
105.7(m)(满足要求)
=202.500(m)
8.900(m)
曲线1主点桩号计算如下:
ZH=K0+53.170
K0+117.730
=K0+103.170
= K0+132.290
= K0+182.290
= K0+117.145
= =K0+117.730(计算无误)
JD2、JD3、JD4计算方法均与JD1相同。(在平面图已标注)
2.2 纵断面设计:
沿着路中线竖向剖切、再行展开即得到了路线的纵断面。路线纵断面一般情况下是一条在竖向上有起伏的空间线形。
纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然条件以及工程经济性等,确定纵面线形的竖向位置与形状, 以便达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的
2.2.1纵断面设计的要求及注意事项
(1)纵坡设计的一般要求
① 纵坡设计必须满足《标准》中的各项规定与要求。
② 为保证车辆能以一定速度安全、顺适地行驶,纵坡应具有一定的平顺性,起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用《规范》中的极限纵坡值,并留有一定的余地。
③ 山岭微丘区的纵断面设计应考虑纵向填、挖平衡,尽量使挖方作为就近路段的填方,以减少借方和废方;平原微丘区的纵断面设计应满足最小填土高度的要求,以保证路基的稳定性。
(2)最大纵坡
最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。
它是道路纵断面设计的重要控制指标。在山岭重丘区,它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。
(3)最小纵坡
挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。各级公路均应设置不小于0.3%的最小纵坡,一般情况下以不小于0.5%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时,边沟应作纵向排水设计。
注:干旱少雨地区的最小纵坡可不受此限制。
(4)坡长限制
根据希望速度V1和容许速度V2,可以得出对应于V1的“理想的最大纵坡”i1和对应于V2的“不限长度的最大纵坡”i2。
① 小于i1 的纵坡称为缓坡,汽车在缓坡上可以加速行驶;
② 大于i1的纵坡称之为陡坡。
1)当 i<i2的纵坡,汽车在其上行驶时,设初速为V1,则终速不会低于V2;
2)当 i>i2的纵坡,应对其长度进行限制。
(5)平、纵组合的设计原则
① 应保持线形在视觉上连续性,能自然地引导驾驶员的视线,使之在高速行驶的情况下,能安全舒适的行车。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误。为此,要避免在视线所及的路段内,出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。
② 保持平、纵线形的技术指标大小均衡,使线形在视觉和心理方面保持协调。在保证有足够视距的前提下,对于高速公路、一级公路、平原区三级公路,驾驶员在任意点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个、纵面起伏不应超过三个。
③ 选择组合得当的合成坡度,以利于路面排水和行车安全。设计时要注意纵坡不要接近水平状态;同时,应避免形成合成坡度过大的线形。
2.2.2 纵断面设计方法步骤及注意事项
(1) 纵断面设计方法与步骤
① 准备工作。
②标注控制点。控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。有以下两类:
a.路线起终点、越岭垭口、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、隧道进出口、平面交叉和立体交叉点、铁路道口、城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。
b.山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点,称为“经济点”。
③ 试坡。在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上,根据技术指标、选线意图,结合地面起伏变化,本着以“控制点”为依据,照顾多数“经济点”的原则,在这些点位间进行穿插与取直,试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复进行比较,最后定出即符合技术标准,且土石方较省的设计线作为初定坡度线,将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。
④ 调坡。将所定坡度与选线时坡度的安排比较,二者应基本相符,若有较大差异时应全面分析,权衡利弊,决定取舍。然后对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定,平纵组合是否得当,以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理,若有问题应进行调整。调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。
⑤ 核对。选择有控制意义的重点横断面,检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况,若有问题应及时调整纵坡。
⑥ 定坡。经调整核对无误后,逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。变坡点标高是由纵坡度和坡长依次推算而得。
⑦ 设置竖曲线。拉坡时已考虑了平纵组合问题,在此应根据技术标准、平纵组合等确定竖曲线半径,计算竖曲线要素。
⑧ 标高计算。
(2) 纵坡设计应注意的问题
① 设置回头曲线地段,拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该路段的纵坡,然后从两端接坡,应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。
② 拉坡时如受“控制点”或“经济点”制约,导致纵坡起伏过大,或土石方工程量太大,经调整仍难以解决时,可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。
2.2.3 纵断面图的绘制
纵断面设计图是道路设计重要文件之一,也是纵断面设计的最后成果。
纵断面采用直角坐标,以横坐标表示里程桩号,纵坐标表示高程。为了明显地反映沿着中线地面起伏形状,通常横坐标比例尺采用1:2000,纵坐标采用1:200。
纵断面图是由上下两部分内容组成的。
(1)上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线;
另外,上部也用以标注竖曲线及其要素。
(2) 下部主要用来填写有关内容,自下而上分别填写:设计标高、地面标高、填、挖高度、里程桩号。
3.2.4 竖曲线的设计计算:(本所选路线没有设置竖曲线 仅列出公式)
(1)变坡点1处的竖曲线计算:
①判断竖曲线类型:
ω= 结果>0时(凸形)<0时(凹)
②竖曲线半径确定:
按L= 控制设置此竖曲线 取:R
③曲线要素计算:
④竖曲线范围:
起点桩号=JD-T
终点桩号=JD+T
(在图中 已表明)
2.3 横断面设计
横断面设计俗称“戴帽子”,它的主要任务是根据公路等级,结合当地自然条件,综合考虑交通安全、路基稳定,公路排水、节省用地和工程经济等的要求,确定能够公路横断面的组成部分及其几何尺寸。横断面设计本着经济,避免大填大挖,填挖平衡的原则。本次设计中横断面的比例尺为1:200.
2.3.1横断面设计的要求
(1)设计施工前须做好工程地质、水文等有关的自然条件的勘察工作。
(2)设计应符合《公路工程技术标准》的规定要求。
(3)设计应兼顾当地农田基本建设等的需要,尽可能少占耕地。
(4)应使路基具有足够的稳定性。
2.3.2横断面设计时应收集的资料有:
(1)平曲线的始终点桩号、转角方向及其各个桩号的超高、加宽值;
(2)桩号的填挖高;
(3)路基宽度;
(4)路基边坡坡度;
(5)边沟形势和断面尺寸;
(6)试距不良路段所设是试距台的位置和断面尺寸;
(7)其他资料 ,如地质、土质、水文资料及特殊限制情况等。
2.3.3路基横断面的绘图步骤。
(1) 根据平纵上的设计成果,在各桩号的地面横断面图上,逐桩号(1公里)标注填挖高路基宽度。平曲线半径小于等于200米,在平曲线内侧须加宽。
(2)逐桩绘制各横断面。
2.3.4 填挖面积计算
本设计中用几何图形法求个横断面的面积
填挖方面积计算的常用方法有积距法、几何图形法、混合法、求积仪法
2.3.5平曲线加宽
我国《规范》规定。平曲线的半径等于或小于250米时,应在平曲线内侧加宽。
2.3.6平曲线超高
对于二级公路 ,当平曲线半径小于不设超高的最小半径1500米时,应在曲线上设超高 。设置超高的方式应根据地形情况、车道数、中间带宽度、超高横坡度大小, 从有利于路面排水、路面同地面或构造物的协调以及路容美观等因素进行选择。此设计中采用的是绕车道内侧边缘旋转。
三、土石方数量计算
四、收获
作为第一个专业相关的课设实习,它给了我许多感悟和启示。对于此次实习,困难重重,从熟练掌握CAD使用到每一个路线的设计,对我都是一个挑战。但这却激起了我的斗志,使我不断钻研。由于知识的遗漏,在一些简单的步骤上我一次又一次的返工,一步一步地改进,直到得出标准精确的结果。课设期间,很多同学也曾因为软件应用不熟想要放弃,但是值得庆幸的是我有足够的耐心,能够尽量用平和的态度对待,并一步步踏实得出结果。课设让我学到了许多书本上学不到的知识,认识到书本上看不到的细节和问题;同时也是一种警示:这样的课设只是以后实际设计的九牛一毛,做起来已经显得繁琐,如果真正身处一个大工程之中,我们需要学习注意的问题还有更多,知识永远是无穷尽的,即使已是大学生,我们所掌握的东西还不够实操作的万分之一。我们只有亲身去体验去感受,才会学到真正值得学习的东西
五、致谢
课程设计业已经结束,在此期间,尽管遇到了不少的难题,但是还是尽最大的努力完成了设计工作。再次期间,感谢两位老师给予我们细心的指导和同学们热情的帮助。正是有了老师、同学,才让我的设计事半功倍,高质高量地完成。通过老师的指导,我的设计更加完善。通过同学的帮助,我才能尽快又精的完成任务。在此,对老师、同学表示感谢。