道路勘测设计计算书
道路勘测课程设计计算书
班
姓 名
学 号
指导老师 级
一. 设计任务
内蒙古地区,地质情况为亚砂土,山岭区选线,公路等级为二级,设计车速为60 km/h,长度为2km ,平面
二. 选线原则
以安排路线纵坡为主导,处理好平面和横断面的布设;尽量少占用田地;为地方交通服务,在合理的范围内,宜多联系一些城镇。
三. 选线与比选
选线:由于在原有的地形图上存在着一条已经修建的国道,在选线的
时候应该考虑避让而不能随意穿过,此外在地形图的中间部位散布着众多的高压线和低压线,为保证通行车辆的安全行驶,我们尽量避免二级公路与电线平行,采取交叉穿过。同时,在选线的时候,应该充分考虑到山岭区地形的复杂性,合理避让不良地形,走纵坡相对平缓的地带。经过充分的考虑,最终选取了一条三交点的路线和一条两交点的路线。(具体参照平面图)
比选:原则:技术指标、经济指标、经济效益和社会效益分析 结果:三交点路线相对于两交点路线更多的避让了不良地形,在纵向上填挖土石方量会小很多。但相对的,路线长度上三交点路线会较远
一点。由于是二级公路,线型指标的要求较高速公路和一级公路要低,所以我们还是以考虑经济指标为主,最终选取三交点路线。
四. 平面线形设计
1.1初选两个方案
路线起点A 点,终点B 点,分别选择方案一、方案二如地形图所示。 地形图比例尺1:2000 1.2路线方案计算
JD1:设Ls=100 R=450m JD2:设Ls=100 R=400m JD3: 设Ls=100 R=420m
起点JD1=557.23m , JD1 JD2=502.78m, JD2JD3=498.61 , JD3终点=674.19m。 1.计算的JD1要素:
切线增长值q=Ls/2-Ls3/240R2=49.98m 曲线内移值p=Ls2/24R-Ls4/2384R3=0.9255m 切线长T=(R+P)tanα/2+q=111.63m 缓和曲线角β。=90Ls/πR=6.3662°
平曲线长L=(α-2β。)πR/180+2Ls=222.29m 外距E=(R+p)secα/2-R=5.12m 校核数D=2T-L=0.97m 2.路线中桩计算
设交点坐标为JD (XJ , YJ ) ,交点相邻直线的方位角分别为A 1和A 2。则ZH (或ZY )点坐标:
X ZH =XJ +T cos(A 1+180) ⎫
⎬
Y ZH =YJ +T sin(A 1+180) ⎭
HZ
(或YZ )点坐标:
X HZ =XJ +T cos A 2⎫
⎬
Y HZ =YJ +T sin A 2⎭
设直线上加桩里程为L ,ZH 、HZ 表示曲线起、终点里程,则前直线上任意点坐标(L ≤ZH )。
X =XJ +(T +ZH -L ) ⋅cos(A 1+180) ⎫
Y =YJ +(T +ZH -L ) ⋅sin(A ⎬
1+180) ⎭
后直线上任意点坐标(L >HZ )
X =XJ +(T +L -HZ ) ⋅cos A 2⎫
Y =YJ +(T +L -HZ ) ⋅sin A ⎬
2⎭
缓和曲线上任意点的切线横距
913x =l -
l 540R 2L 2+
l +
s
3456R 4L 4-
l s
599040R 6L 6s
式中:l ——缓和曲线上任意点至ZH (或HZ )点的曲线长;
L s ——缓和曲线长度。
(1)第一缓和曲线(ZH ~HY )任意点坐标
X =X ⎛30l 2⎫ZH +x /cos
⎝πRL ⎪⎛30l 2⎫⎫s ⎪⋅cos ⎭ A ⎝1+ξπRL ⎪⎪s ⎪⎭⎪
Y =Y ⎛30l 2⎫⎬ ZH +x /cos
⎝πRL ⎪2s ⎪⋅sin ⎛ ⎫
⎭ A ⎝1+ξ30l πRL ⎪⎪s ⎪⎭⎪⎭
(2)圆曲线内任意点坐标
①由HY ~YH 时
X =X sin 90(l +L HY +2R ⎛90l ⎫
⎡s ) ⎤⎫⎝πR ⎪⎭⋅cos ⎢⎣A 1+ξπR ⎥⎦⎪⎪
⎬
Y =Y +2R sin ⎛ 90l HY ⎫
⎝πR ⎪⎡90(l +L s ) ⎤⎪⎭⋅sin ⎢⎣A 1+ξ
πR ⎥⎦⎪⎭
式中:l ——圆曲线内任意点至HY 点的曲线长;
X HY 、Y HY ——HY 点的坐标 ②由YH ~HY 时
90(l +L ) ⎤⎫⎡⎛90l ⎫
X =X YH +2R sin ⎪⋅cos ⎢A 2+180-ξ⎪πR ⎥⎝πR ⎭⎣⎦⎪
⎬
90(l +L s ) ⎤⎪⎡⎛90l ⎫
Y =Y YH +2R sin ⎪⋅sin ⎢A 2+180-ξ
πR ⎥⎝πR ⎭⎣⎦⎪⎭
式中:l ——圆曲线内任意点至YH 点的曲线长。
(3)第二缓和曲线(HZ ~YH )内任意点坐标
2⎫⎫⎛30l 2⎫⎛30l ⎪⋅cos A 2+180-ξ⎪⎪X =X HZ +x /cos
πRL ⎪ πRL s ⎪s ⎭⎝⎝⎭⎪
⎬ 22⎛30l ⎫⎛30l ⎫ ⎪ ⎪⎪Y =Y HZ +x /cos ⋅sin A 2+180-ξ πRL ⎪ ⎪⎪πRL s s ⎝⎭⎝⎭⎭
式中:l ——第二缓和曲线内任意点至HZ 点的曲线长。
3 转角值计算
l 2
, l 为该点到缓和曲线起点的长度 缓和曲线上 β=
2RLs l
圆曲线上 β=αl , 为转角所对应的圆弧长度
R
在地形图上量取各点坐标:
起点(591554.00 473843.00) JD1(591990.00 474190.00) JD2 (592453.00 474386.00) JD3(592825.00 474718.00) 终点(593441.00 474992.00) 起点JD1方位角=38°30′55.02″ JD1 JD2方位角=22°56′39.16″ JD2JD3方位角=41°44′53″ JD3终点方位角=23°58′47.09″
JD1转角=22°56′39.16″-38°30′55.02″=-15°34′15.86″﹤0 因此为左转角。
JD2转角=41°44′53″-41°44′53″=18°48′13.84″﹥0 因此为右转角。
JD3转角=23°58′47.09″-41°44′53″=-17°46′5.91″﹤0 因此为左转角。
桩号计算:起点桩号K0+000.00 JD1桩号K1+059.04 JD2桩号K1+556.17 JD3桩号K2+229.04
JD1主点桩号计算:ZH 点桩号=JD1桩号-T=K0+445.60 HY点桩号=ZH点桩号+Ls=K0+545.60 QZ点桩号=ZH点桩号+L/2=K0+556.745 YH点桩号=HY点桩号+L-2Ls=K0+567.89 HZ点桩号=YH点桩号+Ls=K0+667.89
五. 纵断面设计
5.1设计指标及标准
1. 规范要求:R min =2000(凸)或1000m (凹),L min =120m,最小纵坡>0.5%,最
小坡长200m ,最大纵坡6%;相对高差为200~500m时,平均纵坡不应大于5.5%,>500m时,不应大于5.0%。纵断面图横向比例采用1:2000,纵向比例采用1:200。 2. 平纵组合设计:
(1) 平曲线与竖曲线宜相互重合,且平曲线应稍长于竖曲线。 (2) 要保持平曲线与竖曲线的大小均衡。
(3)要选择适当的合成坡度。 (4)避免平纵不良组合
5.2读取各中桩地面高程,填入中桩地面高程表 5.3在厘米格坐标纸展绘地面线 5.4拉坡,定坡度和变坡点
变坡点桩号:K1+058.30 变坡点高程:878.8m 纵坡坡度:i 1=1.4457% i 2=4.464869%
ω=4.464869%-1.4457%=3.019169%<0 为凹形竖曲线。 取竖曲线半径R=6000m。 5.5竖曲线要素计算
计算竖曲线要素:L=Rω=182.95m T=L/2=90.575m E=T2/2R=0.68
竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=K0+967.7249 竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T=K1+148.85
竖曲线设计中,最小纵坡、最大纵坡、半径均满足设计要求,且平纵曲线之间路程大于3s ,符合要求。 5.6各中桩设计高程计算
x 2
计算公式: 竖距:h=(2-1)
2R
切线高程:H 1= H0-(T-x) i 1 竖曲线设计高程:H= H1±h
H 0:变坡点高程。
X :计算点至竖曲线起点水平距离。
i 1:前坡。
六.断面设计
6.1设计指标及标准
1. 路横断面拟定:二级公路,设计速度60Km/h,路基宽度10m ,
边坡 挖:1:0.5, 填:1:1.5
行车道宽度7m ,路肩宽度b j =1.5m,硬路肩。 路基设计高程采用路基设计高程,路拱横坡度1.0%~2.0%,横断面图比例采用1:200。
2. 实际设计值:
(1) 由于平曲线的半径R>250m,故此处不考虑加宽设计;
v 2
公式:i h =-μ
127R
2395.10497.8030
此处的 μ=-+0.03914
R 2R
已知v 设=60km /h , 我们取设计速度的90%作为实际运行速度,代入求解i h ,结果为
i h 1=0.01547, i h 2=0.02053≈0.020, i h 3=0.01739满足i h
(2) 为双向排水的需求,我们选定路拱横坡度为2%; 6.2超高计算
超高值计算:新建公路,无中间带,绕内边线旋转,缓和曲线段为超
高过渡段。 计算公式:
h c =b j i j +(b j +B ) i h
圆曲线上: h c ' =b j i j +Bi h /2
h c " =b j i j -(b j +b ) i h
过渡段上:h cx =b j (i j -i G ) +⎡⎣b j i G +(b j +B ) i h ⎤⎦x /L c
x ≤x 0
h cx ' =b j i j +Bi G /2h cx " =b j i j -(b j +b x ) i G
x >x 0
h cx ' =b j i j +Bxi h /2L c
h cx " =b j i j -(b j +b x ) xi h /L c
直线上:i h =2% 取i j =2.5% i G =2% JD1: i h =1.74% 取i j =2.5% i G =2%
因为i h
圆曲线上:h c =0.2075m h c ' =0.1075m h c " =0.0075m 过渡段上:h c =0.0075+5×4.5% x/100 h c ' =0.1075m
h c " =0.0075m
JD2: i h =2.28% 取i j =2.5% i G =2% 因为i h > i G , 所以i h =2。5%
圆曲线上:h c =0.25m h c ' =0.1075m h c " =0m 过渡段上:h c =0.0075+0.2425×x/100 h c ' :x80
h c ' =0.1075 h c ' =0.0375+0.0875×x/100 h c " : x80
h c " =0.0075 h c " =0.0375-0.0375×x100
JD3:同JD2