大连理工土木工程13年春季道路勘测设计课程设计作业

网络教育学院《道路勘测设计课程设计》
题目：某公路施工图设计
学习中心：
专业：土木工程（道桥方向）
年级： 2013年春季
学号：
学生：
指导教师：
1 设计交通量的计算
设计年限内交通量的平均年增长率为7%，路面竣工后第一年日交通量如下： 桑塔纳2000：2300辆； 江淮a16600：200辆； 黄海dd680：420辆； 北京bj30：200辆； Ep140：580辆； 东风sp9250：310辆。

设计交通量：d N ＝0N ×()
1
1n r -+
式中：d N —远景设计年平均日交通量（辆/日）； 0N —起始年平均交通量（辆/日）；
r —年平均增长率；
n —远景设计年限。

代入数字计算：
解：（1）一级、高速公路d N ＝0N ×
()1
1n r -+
=（2300+200+420+200+310）×（1+0.07）20-1 =12404.69（辆/日）
（2）二、三级公路d N ＝0N ×
()1
1n r -+
=（2300+200+420+200+310）×（1+0.07）15-1 =8844.37（辆/日）
2 平面设计
路线设计包括平面设计、纵断面设计和横断面设计三大部分。

道路是一个三维空间体系，它的中线是一条空间曲线。

中线在水平面上的投影称为路线的平面。

沿着中线竖直的剖切，再展开就成为纵断面。

中线各点的法向切面是横断面。

道路的平面、纵断面和各个横断面是道路的几何组成。

道路的平面线形，受当地地形、地物等障碍的影响而发生转折时，在转折处需要设置曲线，为保证行车的舒顺与安全，在直线、圆曲线间或不同半径的两圆曲线之间要插入缓和曲线。

因此，直线、圆曲线、缓和曲线是平面线形的主要组成因素。

直线是平面线形中的基本线形。

在设计中过长和过短都不好，因此要加以限制。

直线使用与地形平坦、视线目标无障碍处。

直线有测设简单、前进方向明确、路线短截等特点，直线路段能提供较好的超车条件，但长直线容易使司机由于缺乏警觉产生疲劳而发生事故。

圆曲线也是平面线形中常用的线性。

《公路路线设计规范》规定，各级公路不论大小均应设置圆曲线。

平曲线的技术标准主要有：圆曲线半径，平曲线最小长度以及回头曲线技术指标等。

平曲线的半径确定是根据汽车行驶的横向稳定性而定：
)(1272
i V R +=
μ 式中：V-行车速度km/h ； μ-横向力系数；
i -横向超高，我国公路对超高的规定。

缓和曲线通过曲率的逐渐变化，适应汽车转向操作的行驶轨迹及路线的顺畅，以构成美观及视觉协调的最佳线形；离心加速度的逐渐变化，不致产生侧向冲击；缓和超高最为超高变化的过渡段，以减小行车震荡。

平曲线要素：
切线增长值：q=2s L －23
240R
L
s
内移值： p=R L s 242－3
4
2384R
L s
缓和曲线角：0β=28.6479R
L s
切线长：()2
T R p tg q α
=++
曲线长：0(2)
2180
s L R L π
αβ=-+ 外距：()sec
2
E R p R α
=+-
切曲差：2J T L =-
桩号的确定：
ZH 点里程：T JD -01 HY 点里程：s L ZH + QZ 点里程：2
L ZH +
YH 点里程：s L L ZH 2-+ HZ 点里程：s L YH +
道路交点桩号为K45＋654.32，转角0326'= α，圆曲线半径设计为600m ，缓和曲线设计为80m ，试计算：（1）计算几何要素：β、ΔR 、q ；（2）计算平曲线要素：T h 、L h 、E h 、D h ；（3）计算五个基本桩号（ZH 、HY 、QZ 、YH 、HZ ）。

解： (1)计算几何要素：
242433
80800.444m 242384246002384600s s
L L R R R ∆=-=-=⨯⨯ 33s 22
808039.994m 22402240600s L L q R =-=-=⨯
01943600
80
6479.286479.28'''=== R L s β
(2)计算平曲线要素：
2630()tan (6000.444)tan 39.994181.380m 22h T R R q α
'
=+∆+=+⨯+=
3.14263060080357.367m 180180
h s R L L πα'⨯⨯=+=+=
2630()sec (6000.444)sec 60016.865m 22
h E R R R α'
=+∆-=+-=
22181.38357.367 5.393m h h h D T L =-=⨯-=
(3)计算基本桩号：
94.47245380.18132.65445+=-+=-=K K T JD ZH h
94.552458094.47245+=++=+=K K L ZH HY s
624.651452
367
.35794.472452+=+
+=+=K K L ZH QZ h 307
.83045367.35794.47245+=++=+=K K L ZH HZ h 307
.7504580307.83045+=-+=-=K K L HZ YH s 检验校正：与题目中给定的交点桩号相同，说明计算正确无误。

32.654452
393
.5624.651452+=++=+
=K K D QZ JD h
道路纵断面主要反映路线起伏、纵坡与原地面的切割等情况。

纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的，直线有上坡和下坡，是用高程差和水平长度表示的。

直线的长度和坡度影响着汽车的行驶速度和运输的经济及行车安全。

在直线的坡度转折处为平顺过渡设置竖曲线。

按坡度转折形式的不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。

某路段中有一变坡点桩号为K10+450，高程为66.770m ，其相邻坡段纵坡分别为i 1=-3.68%和i 2=+2.06%，为保证路基的最小填土高度，变坡点处的路基设计标高不得低于68.560m 。

试进行：（1）计算竖曲线半径最小应为多少m （取百米的整数倍数）？（2）用确定的竖曲线半径计算竖曲线的起止点桩号。

解： 计算竖曲线半径最小值：
外距68.56066.770 1.79m E ≥-=
由22T E R =，和12T R ω=，可以得到：22
142R E R
ω=⨯
即22
88 1.79
4346.29m [0.0206(0.0368)]E R ω⨯==
=-- 根据题意可以得到4400m R = 计算竖曲线起始点桩号：
21()4400(0.03680.0206)252.56m L R R i i ω==⋅-=⨯+=
252.56126.28m 22L T ==
=，22
126.28 1.812m 224400
T E R ===⨯ 竖曲线起点桩号为：K10450126.28K10323.72+-=+
竖曲线起点桩号为：K10450126.28K10576.28++=+
道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所组成的。

其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。

某公路，路面宽7.0m，土路肩宽0.75m，路拱坡度i G=2%，路肩坡度i j=3%，一弯道平曲线长L=151m缓和曲线长l s=50m，需设置超高，超高横坡度为4%，平曲线起点（ZH）桩号为K4+800。

试计算K4+810、K4+840和K4+860点处的路基边缘高程与设计高之差。

（注：绕行车道中线旋转时最大超高渐变率为1/150，本题按绕行车道中线旋转计算）。

解：
3.5(2%4%)1
50238
s
B i
p
l
∆⨯+
===<
1
150
∴ls可以作为超高过渡段
ZH=K4+800，HY=K4+850，YH= K5+901
∴K4+860位于圆曲线上，K4+810和K4+840位于缓和曲线上K4+860：h860=0.75⨯(3%-2%)+(0.75+3.50)⨯(2%+4%)=0.2625(m)
K4+810：x810=4810-4800=10(m)，h810=
10
0.2625
50
⨯=0.0525(m) K4+840：x840=4840-4800=40(m)，h840=
40
0.2625
50
⨯=0.21(m)。