公路路线设计方法与设计内容

一、有关资料

(一)设计资料

1.某地区1:2000或1:1000地形图一张;

2.交通量;

3.该地区地质、水文、气候、植被情况;

4.路线起终点位置。

(二)设计依据

1.《公路工程技术标准》(JTJ001—97)。

2.《公路路线设计规范》(JTJ011—94)。

3.《公路路基设计规范》(JTJ013—95)。

二、设计方法与设计内容

(一)公路技术等级的确定

根据所给资料,参照《公路工程技术标准》(以下简称《标准》)、《公路路线设计规范》(以下简称《路线规范》)确定路线的等级。

(二)公路技术标准的确定

根据已确定的公路技术等级,按《标准》、《规范》规定,确定公路的技术标准,及各项指标。

(三)公路的平面设计

1.纸上定线

1)路线布局

根据已确定的公路等级及技术标准,由课程设计指导教师,指导学生在地形图上确定出路线的各转角点,从而确定出路线导线的位置。

2)线形设计

按照地形图上已确定的转角点

(1)用正切法求出各转角点处的转角值,并确定出左偏或右偏。

(2)按地形图比例测量计算出交点间的距离。

(3)根据技术标准和交点间距,初步确定布线类型,如单曲线、同向曲线或同向复曲

线、反向曲线或反向复曲线等。

①同向曲线间尽量避免插入短直线,插入时,其最小长度不小于6V(V≧60km/h)。

②反向曲线间最小直线长度不小于2V(V≧60km/h)。

③V≦40km/h时,可参照①和②执行。

(4)据转角а、交点间距离,并结合交点处地形情况,确定合适的曲线半径R和曲线长度,计算曲线要素。切线长T h、曲线长L h外距E h和超距J h,并推算主点桩号。

(5)沿着已经布好的公路中线,从路线起点开始,按整桩号法排桩,将起点桩号

(K0+000)、百米桩、公里桩、曲线主点桩、终点桩及各相应整桩号桩布设,标定在公路中线上。

3)计算超高与加宽

参照《标准》与《规范》以及教材中的公式列表计算加宽值,确定旋转轴,列表计算超高值。

2.填写“直线、曲线及转角一览表”

直线、曲线及转角一览表,是平面设计的主要成果之一,它是通过转角计算、中线测量和曲线设置后获得的成果,它反映了设计者对平面线形的布设意图。该表要据实逐一填写(见“直线、曲线及转角一览表”(表3-1-5))。

表3-1-1

表3-1-2

在已经布设好公路中线的地形图上:

1)填写标题栏内容;

2)绘制曲线要素表;

3)加深公路中线;

4)起终点桩、百米桩、公里桩和主点桩按图例要求,绘制到地形图上。

(四)路线纵断面设计

1.纵断面设计

1)按3号图纸尺寸,在图纸下方,自下而上绘出超高、直线与曲线、里程桩号、坡度与坡长、地面高程、设计高程和地质状况;

2)填绘直线与平曲线栏、里程桩号栏;

3)在图纸左侧绘制相应高程标尺;

4)按高程1:200,水平1:2000的比例,点绘地面线;

5)拉坡。

(1)综合考虑最大纵坡、最小纵坡和坡长限制;

(2)高原地区注意纵坡的折减;

(3)标高的控制。

①在平原区,地面平坦,河沟交错,地面水源多,地下水位较高,其路线设计标

高主要由保证路基稳定性的最小填土高度控制。

②在丘陵区,地面有一定的高差,但不很大,路线在纵断面上克服高差不很困难,

其路线设计标高主要由土石方平衡、降低工程造价控制。

③在山岭区,地形变化大,地面自然坡度大,为了保证汽车平顺行驶,就必然产生

高填深挖的现象,其路线设计标高主要由纵坡度和坡长控制,同时要从土石方尽量平衡和路基附属工程合理等方面来适当考虑。

④在沿河及受水侵淹的路段,为保证路基稳定性,路基一般应搞出《标准》规定

洪水频率计算水位0.5m以上。

(4)转坡点位置的确定

①充分考虑纵断面线形和平面线形的互相搭配;

②桩号应设在10m的整数倍处;

③转坡点的选择应尽量使工程量最小;

④转坡点的选择应做到使线形做到最好。

(5)竖曲线设计

①转坡点标高的确定

h x=h x-1+d x i

式中:h x——欲求转坡点设计标高;

h x-1——欲求转坡点前一转坡点(或起点)设计标高;

d——前一转坡点到欲求转坡点间水平距离;

i——前一转坡点与欲求转坡点间坡段的设计坡度,上坡取正值,下坡取负值,以小数计。

注意:a.当纵坡以百分数表示时,其分子精确到0.01;

b.转坡点标高和纵坡大小相互反算时要吻合。

②竖曲线要素计算,如图3-1-1。

③

转坡角ω=|i1-i2|

改正值h=l/2R

曲线长L=Rω

切线长T=Rω/2

外距E=T/2R

④竖曲线半径确定

竖曲线半径的确定在不过于增加工程数量的情况下,宜选用较大的半径,使视觉上感到舒适顺畅;

⑤竖曲线与直坡段

同向竖曲线与反向竖曲线间的直线段长度应满足规范要求。

(6)平纵线形组合

①组合原则

a.应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线,并保持线形的连续性;

b.平面与纵断面线形的技术指标应大小均衡,不要悬殊过大,使线形在视觉上、心理上保持协调;

c.选择组合得当的合成坡度,以利于路面排水和安全行车。

②平竖组合

a.平曲线(包括圆曲线和缓和曲线)与竖曲线两者应相互重合,这是平、纵最好的组合,且平曲线应比竖曲线长(俗称“平包竖”),如图3-1-2;

b.计算行车速度≥40Km/h的公路凸形竖曲线的顶部和凹曲线的底部,不得插入小半径平曲线;凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部,不得与反向平曲线的拐点重合。

c.平曲线与竖曲线的半径大小应选用适当,使其组合达到视觉上良好的效果。

③平纵组合

平面与纵坡组合时,应注意长坡下端避免设置小半径平曲线,较长的平面直线上也不宜设大坡。并应选择能够得到适当合成坡度的线形组合。一般最大合成坡度不宜大于8%,最小合成坡度不小于0.5%。应避免急弯与陡坡相重合的线形,以策安全。

平、纵面线形的组合必须是在路线所经地区的环境充分配合的基础上进行的,否则即使线形符合组合的有关规定,亦不是良好的设计。所以时时处处都应注意与公路周围环境的配合与协调。

2.路基设计表(见“路基设计表”(表3-1-6))

路基设计表是公路设计文件的组成内容之一,它是平、纵、横等主要测设资料的综合。表中填列所有整桩、加桩及填挖高度、路基宽度(包括加宽)、超高值等有关资料,为路基横断面设计的基本数据,也是施工的依据之一。路基设计表见例题。

路基设计表的填算方法如下:

第(1)栏“桩号”和第(6)栏“地面标高”是依据地形图,经内插计算填录;

第(2)、(3)栏“平曲线”中,可只列转角号和半径,供计算加宽、超高之用;

第(4)、(5)栏“坡度及竖曲线”是从纵断面图上抄录的,转坡点要注明桩号和高程,竖曲线要注明起、终点桩号;

第(8)、(9)栏“改正值”(即修正值)可根据半径和各桩距切点的距离用公式h=l/2R 算出,其中l各桩距切点的距离,由纵断面图上抄录,凹形竖曲线改正值为“+”号,凸形竖曲线改正值为“-”号;

第(7)栏“未设竖曲线设计高”和第(10)栏“设计高”是连续计算的,在竖曲线内,设计标高应为第(7)栏与第(8)栏或第(9)栏的代数和;

第(11)、(12)栏的“填”、“挖”是第(6)栏与第(10)栏之代数差,“+”号为填,“-”号为挖;

第(13)、(14)栏“路基宽”分别为左、右半个路基的宽度,在平曲线及缓和范围内应增路基加宽值;

第(15)、(16)、(17)栏为超高值;

第(18)、(19)栏“填”、“挖”为第(11)、(12)栏与第(16)栏之代数差;

第(20)、(21)栏为路基两侧边坡比,由横断面设计图抄录;

第(22)、(23)、(24)、(25)栏,由护坡道设计图抄录;

第(26)、(27)、(28)、(29)、(30)、(31)栏,由边沟设计图抄录;

第(32)、(33)为边坡脚至路中线之距离;

第(34)栏为作必要的说明,例如断链等。

(五)横断面设计

1.横断面的绘制(见“路基横断面图”(图3-1-5~图3-1-9))

1)基设计表中的桩号,依序在平面设计图上沿各中桩所在位置的横断面按比例向两侧量取满足路基设计要求宽度。将地面线按高度与平距均为1:200比例点绘到米格纸上,顺序从下到上,从左到右。

2)按各公路等级相应标准横断面的要求,进行横断面的绘制。

①参照典型横断面图进行横断面设计,设计图参见《教材》;

②路堤边坡和路堑边坡,按《标准》要求和据地质情况进行设计;

③边沟形式,根据地质情况而定;

④绘制横断面时,要注意曲线和缓和段部分的超高和加宽。

2.视距设计

1)视距包络图

五.设计时间安排

1.平面设计 8

2.纵断面设计 8

3.横断面设计 6

4.写设计说明、整理、装订文件 2

六.参考资料

本课程设计,涉及到的知识面较广,最后应将设计过程中的参考资料列出,以使阅者知晓某些引言的出处,便于相互交流。

七.设计示例

本设计示例选自张家口市怀化线的一段,该段按平原微丘区三级公路设计。现分述如下:

(一)设计资料

1.平原微丘区地形图一张,比例1:2000

2.交通量:1400辆/昼夜

3.地理概况:该地区土质以黄土为主,岩石为粗粒岩,地质构造古老,岩性复杂;该

地区为东部温润季冻区向西北干旱区的过度区,1月份平均气温低于零度,年平均降雨量

400~600㎜。

4.路线起终点:起点桩号为K3+600~K4+300

(二)设计依据

1.《公路工程技术标准》(JTJ001-97)。

2.《公路路线设计规范》(JTJ001-94)。

3.《公路路基设计规范》(JTJ013-95)。

(三)技术标准

1.根据所给资料,按《标准》、《规范》要求,确定为平原微丘区三级路。

2.按《标准》、《规范》规定,设计车速为60Km/h,路基宽度为8.5m,路面宽度

为7.0m,路基两侧各设0.75m的土路肩,路拱横坡为1.5%,路肩采用2.5%的横坡。

超高方式:

绕路面未加宽时的内边缘线旋转,全加宽值采用第三类加宽值,路堤边坡采用1:1.5,路堑边坡采用1:1。

(四) 设计内容

1.平面设计

1)交点间距和转角

交点间距用尺子量出,转角用正切法计算,结果见表3-1-1。

2)根据交点间距和转角,进行交点处平曲线设计,计算结果见表3-1-2。

3)由起点桩号K30+600推算各交点桩号,并计算出各交点的主点桩号,见表3-1-3。

表3-1-1

表3-1-2

表3-1-3

4)从起点开始设置里程桩,布桩情况见“路基设计表”,然后在地形图上求得每个中

桩所在的地面高程,填在“路基设计表”内,然后计算出平曲线内各桩号的超高与加宽值,(本示例两个平曲线半径均大于250m,故不设加宽),填入“路基设计表”。

2.纵断面设计

根据“路基设计表”绘制“纵断面设计图”。

1)填写“直线与曲线”栏,“里程桩号”栏和“地面高程”栏;

2)点绘地面高程,连接地面线;

3)进行纵坡设计。本路线长700m,共分两个坡段,设一个凸曲线。第一坡段纵坡为 +6.289%,第二坡段纵坡为+0.986,竖曲线元素见下表:

表3-1-4

4)曲线的设计,充分考虑了平纵结合,转坡点在10m整桩号处,纵曲线包含在

平曲线中。

5)从纵断面上可看出,填挖基本平衡。

6)计算出各桩的设计高程、坡度、坡长填入“纵断面设计图”相应的栏目中。

7)将各设计高程和设计竖曲线填入“路基土石方数量计算表”。

3.横断面设计

在地形图上用尺度在中桩所在位子的横断面方向上,向中线两侧平距和内插地面高程,绘出中桩所在位置地面线,然后进行横断面设计。

1)根据“路基设计表”内容,绘出路基横断面,超高.加宽在横断面图上应相

应绘出。

2)用“纸条法”或其他方法计算各横断面填挖面积,将其填入“路基土石方数

量计算表”。

3)在“路基土石方量计算表上进行土石方调配,达到平衡。

(四)参考资料

1.朱永明。公路勘测设计。北京:人民交通出版社,1999。

2.《路线手册》,人民交通出版社。

3.赵卫平.夏连学.路基路面工程。北京:人民交通出版社,1999.

4.张保成。测量学。北京:人民交通出版社,1999.

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