道路勘测设计论文22506.doc
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1、21 道路勘测设计1.1 设计概况本设计为桂林至梧洲专用二级公路马江段,路线至长为1191.737m本路段以丘陵地貌为主,地面相对高差大多为520m,局部见低山,地形起伏不算太大;沿路需经过一道山脊和一块高产田,交通便利。桂林属典型的喀斯特地貌石灰岩地形,大部分为丘陵,有很多面积较小的山间盆地。桂林市区坐落在湘桂走廊中的一個相对较大的平原里。桂84林市南部有破碎的丘陵平原,西部、北部和东部是大面积的山地。桂林在自然地理带上属温带,气候带属亚热带,气候为亚热带季风性湿润气候,属中亚热带湿润季风区,温和多雨,雨热同期,气候适宜。桂林夏季温度有時在30攝氏度以上,偶尔有40度以上的高温。冬季大约在零
2、度左右,很少下雪。桂林年平均气温约19攝氏度。桂林全年无霜期为309天。年降水量1926mm。桂林属于梅雨地区,夏季降水集中,雨量大。降梅雨时,天气闷热,空气潮湿,河水暴涨。经常形成洪灾,对桂林的经济特別是旅游业造成极大的危害。因为雨季相对来说时间比较长,跨度比较大,所以路基土方及构造物要不失时机地做好施工计划安排。勘察区无大的主干水系通过,地表水主要分布在山塘、溪流中,其水位与水量随季节性变化大。沿线地下水类型主要有:孔隙水、裂隙水。地下水位随大气降水及季节的变化而波动较大,山坡上地下水位一般埋深较大,勘察时一般没有测到。冲沟中地下水位一般埋深较浅,对路基影响一般不大,但对冲沟中的构筑物基坑
3、开挖有不利影响,施工时应采取排水措施。地表水对场地边坡有一定冲刷作用,应采取适当的坡面防护。地下水对钢筋混凝土无侵蚀性。1.2 设计标准1.2.1 设计依据公路路线设计规范 (JTG D20-2006)公路路基设计规范 (JTG D20 2006)公路工程技术标准 (JTG D20-2003)路面设计手册 路基设计手册涵洞设计手册公路勘测设计 张雨化 (人民交通出版社)路基路面工程 邓学钧 (人民交通出版社)桥涵水文与水力学 闻德荪 (人民交通出版社)1.2.2 主要技术指标21、公路等级:平原微丘区汽车专用二级公路2、公路类型:新建汽车专用二级公路3、设计荷载:公路一级荷载4、直线最大长度:
4、1600 m5、设计车速:80km/h6、直线最小长度:同向曲线间:480m反向曲线间:160m7、圆曲线最小半径:400m228、缓和曲线最小长度:70m9、竖曲线最小半径:凸形Rmin=5000m凹形Rmin=4000m1.2.3 主要名词解释1.路线:公路的中线。2.设计车速:指公路几何设计采用的车速。本设计采用二级公路80km/h3.路线平面:公路中线在水平面上的投影。4.纵断面: 用一曲面沿公路中线竖直剖切,展开的平面。5.横断面:沿公路中线上任一点作法向剖切面。6.线形:公路中线的空间形状。7.缓和曲线:指在直线和圆曲线或者半径不同的同向曲线之间设置曲率连续的曲线。本设计交点2和交
5、点3处设置了缓和曲线。8.设计标高:即路基的设计标高。在本设计中是路基中线的标高。9.路基标准横断面:路幅范围的各组成部分的布置及尺寸。10.路基:按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物,承受由路面传来的荷载,必须具有足够的强度,稳定性,耐久性。11.边沟:为汇集和排除路面边坡的流水,在路堑两侧设置的纵向水沟。本设计采用了矩形边沟设计。12.水泥混凝土路面:指以水泥混凝土面板和基层所组成的路面,亦称刚性路面。13.柔性路面:在柔性基础上铺筑沥青面层或用一塑性细粒土稳定各种集料的中,低级路面结构,因具有较大的塑性变形能力,而称为柔性路面。14.沥青路面:在柔性基层,半刚性基层上铺筑一定厚度的
6、沥青混合料面层的路面结构。1.3 公路的平面设计1.3.1 选线的一般原则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、经济适用。3、在平原地区尽量少占田地和经济作物田。4、选线时应深入了解当地的工程地质和水文地质情况,弄清它们对工程的影响。5、选线时还要注意环境的保护。1.3.2 选线的步骤本设计为桂林至汽车专用二级公路,选线方法采用纸上选线,根据1:2000的地形图并结合当地地质、水文资料,初步拟订线路。具体步骤如下:1、路线带选择本路段大部分在落
7、差不是很大的山岭穿行,并于起点和中间处经过一块高产田,地形不是很复杂,但填挖方的地方比较多,而且需要在经过高产田的时候需要进行软地基处理,在该重丘地形中地形起伏均在5m20m内,公路设计中力求少占农田和经济作物田。本路段为丘陵地形,在路线布置中自然要尽量避开为数不多的水稻田及桔林。特别是在水田集中的地段尽量选择了较短距离的穿越方案。2、具体定线经过以上工作,路线雏形已经明显勾画出来。根据技术标准地形及路线方案,做到减少工程量,避免高填深挖,同时又尽量缩短路线长度。在起点和第一个交点处尽量做到少占用田地,尽量饶过高产田,并且留出一定的空隙,但是为了符合线形设计规范,在第一个交点处还是占用了小部分
8、的高产田。尽量把线形控制在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计,最后定出了道路中线。(平面线形布置如图1-2)1.3.3 平曲线要素计算图1-1 平曲线计算图示1、对JD1 进行平面要素设计计算。 拟定, , , 2、对JD2 进行平面要素设计计算。 拟定, , , , 交点3同样进行平曲线要素设计计算。得出曲线计算表如表1-1。 1.3.4 总结方案依照公路选线的一般原则,本设计中选线尽量少占农田,在平原微丘区地形中综合考虑了地形及线路曲直因素,做到减少工程量,避免高填深挖,同时又尽量缩短路线长度。本设计中圆曲线半径以及缓和曲线长度等取值都满足公路路线设计规范和公路工程技术标准要求。具体线形
9、指标见直线、曲线及转角表。 图1-2 线路平面布置图1.3.5 平曲线计算成果表1-1 平曲线计算成果表 交点号起点JD1JD2JD3终点交 点坐 标X692205.64692110.34692407.52692600.80692703.05Y521479.59521711.04522178.88522178.88522399.82交点 桩号K0+000.00K0+250.305K0+787.223K0+967.437K1+191.737转角值544822.5(Z)573429.1(Z)651001.2(Y)半径(m)200125125缓和曲线长度 (m)808080切线长度(m)144.32
10、1107.828101.969曲线长度(m)271.3099185.6086202.1723外距(m)26.7783.8224.934校正值(m)17.3320.7919.1541.3.6 逐桩坐标计算1、本设计路段已有地区的平面控制网,因此逐桩坐标计算采用原有坐标系统进行计算。2、逐桩坐标计算即路线中桩坐标计算,其计算方法、原理、步骤具体如下:(1)计算交点坐标,其坐标可从地形图上直接量取。(2)计算各中桩坐标,可先计算直线和曲线主要点坐标,然后计算缓和曲线上每一个中桩的坐标,计算公式如下:直线上中桩坐标计算设交点坐标为JD(XJ,YJ)交点相邻直线的方位角分别为A1和A2 则ZH点坐标:
11、(1-1) (1-2) HZ点坐标: (1-3) (1-4)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(LZH ) (1-5) (1-6)后直线上任意点坐标(LHZ) (1-7) (1-8)设缓和曲线单曲线中桩坐标计算曲线上任点的切线横距 (1-9)式中:缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)的曲线长;缓和曲线长度。第一缓和曲线(ZHHY)任意点坐标 (1-10) (1-11) 式中:转角符号,右偏为“+”,左偏为“-”。 圆曲线内任意点坐标 (i)由HYYH时 (1-12) (1-13) 式中: 圆曲线内任意点至HY点的曲线长;XHY、YHY HY点的坐标。(ii)由
12、YHHY时 (1-14) (1-15)式中: 圆曲线内任意点至YH点的曲线长。第二缓和曲线(HZYH)内任意点的坐标 (1-16) (1-17)式中: 第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。3、坐标计算成果见逐桩坐标表.1.4 竖曲线设计1.4.1纵曲线线形设计的一般原则1、纵面线形应与地形相适应,设计成视觉连续,平顺而圆滑的线形,避免在短距离内出现频繁的起伏。2、应避免能看见近处和远处而看不见中间凹处之线形。3、较长的连续上坡路段,宜将最陡的纵坡放在底部,接近坡顶的纵坡宜适当放缓。4、相邻纵坡之代数差小时,应尽量采用大的竖曲线半径。5、交叉处前后的纵坡应平缓。6、在积雪或冰冻地区,应避免采用
13、陡坡。1.4.2平曲线与竖曲线的组合一般原则1、平曲线与竖曲线应相互重合,且平曲线应稍长于竖曲线,即所谓的“平包竖”。2、平曲线与竖曲线大小应保持均衡。3、要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。4、小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。5、平曲线段最好只设一个竖曲线,最多不宜超过两个竖曲线。6、平、纵面线形组合必须注意与路线所经地区的环境相配合。对计算行车速度高的公路,线形设计和周围环境配合尤为重要。1.4.3 纵坡设计步骤准备工作:拉坡之前在厘米绘图纸上,按比例标注里程桩号和标高,点绘地面线,填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料,并领会设计意图和要求。标注控制点:控
14、制点是影响纵坡设计的标高控制点。如路线起、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及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。试坡:试坡主要是在已标注“控制点”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比较,最后定出既符合技术标准,又能满足控制点要求,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。调整:初定纵坡后,将所定的坡度与选线时坡度的安排比较,二者应基本相
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