道路勘测课程设计计算部分

1、 建设规模本项目路线经过地区基本为平原水网区，土地开发强度高。采用100km/h的设计速度有利于减少对项目所经地区的干扰。因此，本项目拟定设计行车速度为100km/h。公路等级的确定未来年的预测交通量见表2-1，各车型交通量组成百分比见表2-2。未来年份的断面交通量(单位：pcu/d) 表2-1桩号20072010201520202026K15+0001070912139181902651835409各车型交通量占总交通量百分比表2-2车型小客车中型车大型车拖挂车百分比(Pi)65%10%20%5%2.1.1单向车道数按式(2-1)计算： (2-1)式中：AADT设计远景年2026年的路段交通

2、量，按表2-1取； K设计小时交通量系数，根据公路所在位置、地区经济、气候特点等确定，K值范围：近郊公路0.085 0.11；公路0.12 0.15，高速公路0.110.15，则K取0.14；D交通量分布系数，取D0.55；各车型折算系数及折算交通量表2-3车型小客车中型车大型车拖挂车总计百分比65%10%20%5%100%交通量(pcu/h)2301635417082177035409折算系数1.0 1.52.0 3.0 折算交通量（pcu/h)23016531214164531047802N=DDHV/一条车道设计通行能力=3681/1400=2.63所以N=3由远景设计年限交通量N=47

3、802 辆/日，本设计决定按双向六车道高速公路标准设置，全封闭一次建成，交叉口处全部立交，控制出入，设计速度为100km/h。2.2服务水平分析高速路段的实际通行能力应按公式： = ×××式中：-高速公路路段的实际通行能力（veh/h·ln）-与实际行驶速度相对应的高速公路路段的设计通行能力（pcu/h·ln）车道宽度和侧向净宽对通行能力的修正系数，取理想状态下的对应值1.0；驾驶员条件对通行能力的修正系数，在0.90 1.00范围内取值，计算中1.0 利用公式第i类车交通量占总交通量的百分比。根据交通调查资料，在交通组成中，各车型所占的比例分

4、别为：小客车65，中型车10，大客车20，拖挂车5；第i类车的车辆换算系数，取值见表2-4各汽车代表车型与车辆折算系数 表2-4汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1019座的客车和载重量2t的货车中型车15>19座的客车和载重量>2t 7t的货车大型车20载重量>7t 14t的货车拖挂车30载重量>14的货车高速公路的基本通行能力与设计通行能力表2-5设计速度（km/h）12010080基本通行能力（pcu/h/ln）220021002000设计通行能力（pcu/h/ln）160014001200车道基本通行能力，当设计行车速度为100km/h时2100（pcu/h/l

5、n） = V/C=1016.652/2100=0.48路段平均交通量与路段通行能力的比值所以该高速公路为二级服务水平第三章 平面设计 圆曲线1圆曲线要素计算 圆曲线要素见图3-1:图3-1 圆曲线要素计算简图其中T切线长； ZY圆曲线起点（直圆）； QZ圆曲线中点（曲中）； L圆曲线长度； YZ圆曲线终点（圆直）。圆曲线上里程桩的编制在已知JD（转点）桩号以后，则圆曲线起点桩号 ZY桩号=JD桩号-T圆曲线终点桩号 YZ桩号=ZY桩号+L圆曲线中点桩号 QZ桩号=YZ桩号-L/2验算 JD桩号=QZ桩号+(2T-L)/2在平面线形中，圆曲线是最常用的基本线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向

6、时设置。各级道路（尤其公路）无论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线能较好地适应地形变化，易与地形、地物、景观等配合协调，圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。2圆曲线半径选用圆曲线半径时，在地形等条件允许的前提下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适。但半径过大，使圆曲线太长，对测设和施工都不利。且过大的半径，其几何性质与直线无多大差异。因此，公路路线设计规范规定，圆曲线最大半径以不超过10000m为宜。根据汽车转弯时的受力特点，可推导出汽车在弯道上行驶时的转弯半径计算公式。 式中v计算行车速度，km/h横向力系数，路拱横坡度。3缓和曲线3.1概述缓和曲线指在直线与圆曲线之间或者半径相差较大的两个转向

7、相同圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。缓和曲线要点如下：1设置目的：缓和离心加速度的急骤变化，且使驾驶员容易做到匀顺地操纵方向盘，提高视觉的平顺度，保持线形的连续性。2 设置位置：设置在直线与圆曲线间或不同半径的两圆曲线之间3. 缓和曲线的形式：回旋线、双纽线、抛物线、多心复曲线等。基本形式：因回旋线与汽车行驶轨迹相一致，多采用回旋线，回旋线方程为R*L=A2(A为回旋线参数)缓和曲线特征如下：1.缓和曲线曲率渐变，设于直线与圆曲线间，其线形符合汽车转弯时的行车轨迹，从而使线形缓和，消除了曲率突变点。2.由于曲率渐变，使道路线形顺适美观，有良好的视觉效果和心理作用感。3.在直线和圆曲线间

8、加入缓和曲线后，使平面线形更为灵活，线形自由度提高，更能与地形、地物及环境相适应、协调、配合，使平面线形布置更加灵活、经济、合理。4.与圆曲线相比，缓和曲线计算及测设均较复杂。缓和曲线的作用如下：（1）线形缓和：在直线上，曲率半径为无穷大，曲率为零，在圆曲线上，曲率为1/R。若直线与圆曲线径连接，在连接处形成曲率突变点。这种组合线形视觉效果差，有折点和扭曲现象。加入缓和曲线，则曲率渐变，线形圆滑，有良好的视觉效果和心理作用感。（2）行车缓和:汽车由直线直接驶入圆曲线其离心力发生了突变，使行车舒适感和安全感受到影响。并且，从司机转弯操纵来看，汽车前轮转向角逐渐变化，其中间需要插入一逐渐变化的缓和

9、曲线，才能保持在车速一定的情况下使汽车前轮的转向角从0至逐渐转向，从而有利于驾驶员操纵方向盘。超高和加宽缓和：为适应汽车转弯的特点，公路在圆曲线上设置有超高和加宽。设置超高和加宽也需要有一个缓和过渡段。3.2缓和曲线要素计算缓和曲线要素计算的简图如下图3-2。 图3-2 缓和曲线计算简图切线总长 外矢距 曲线总长 超距 缓和曲线上里程桩的编制直缓点 ZH桩号=JD桩号-Th缓圆点 HY桩号=ZH桩号L缓直点 HZ桩号=HY桩号（LhL)圆缓点 YH桩号=HZ桩号-L曲中点 QZ桩号=YH桩号-(Lh-L)/2验 算 JD桩号=QZ桩号+D/23.3缓和曲线长度的计算缓和曲线长度计算有如下三种方

10、法：1按离心加速度变化率计算 L=0.036V3/R2按司机操作反应时间计算 L=0.83V3按视觉条件计算 L=R/9 R 设计道路时，应符合规范中规定的缓和曲线最小长度。3.4曲线上的超高和加宽为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称之为超高。超高是为了克服离心力，保证行车安全，在曲线段将双面破做成单面破。超高横坡度计算公式：i超=V2/127R u 为保证安全，各等级道路设计超高时应满足最大超高横坡度的要求。超高混合段：从直线行路工的双向坡断面，过渡到小半径曲线上具有超高横坡的单向坡断面，要有一个逐渐变化的区段，称为超高缓和段。超高缓和

11、段的长度计算随超高横坡过渡方式不同而异。横坡过渡方式有绕路面边线和中线旋转两种。按下式计算：Le=b*i/加宽：汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。为适应汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，在平曲线内侧相应增加的路面、路基宽度称为曲线加宽(又称弯道加宽)。加宽要点如下：加宽目的：避免汽车在弯道上行使时不侵占相邻车道。加宽条件：R250m曲线路段。加宽位置：通常在弯道内侧。对于R>250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。3.5路线方案设计的线形大样经过以上工作，路线雏形已经明显勾画出来。根据技术标准地形及路线方

12、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。过人口稠密地区时，在现有详细调查资料基础上，进行了多方案比较，尽可能减少房屋的拆迁量。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。设计的线形大致如下图所示：由图计算出起点、交点、终点的坐标如下：XYQD3435273.7012496162.3732JD13434802.7992494261.5744JD23434102.0332492802.6810JD33434226.8857491904.5868ZD34333526.77224

13、90870.70443.6平曲线要素计算3.6.1缓和曲线1要素计算：取JD1作为算例，具体计算如下： 图 3-3 缓和曲线几何要素取圆曲线半径R1=750m，缓和曲线长度确定如下：，取因此曲线的几何要素为：偏角11°4433.43，半径R1=800m 切线长4°1749.86 曲线长主点桩号计算如下：JD1桩号为K16+958.323， 直缓点桩号：ZH=JD1-T=K16+816.093缓圆点桩号：HY=ZH+L=K16+936.093曲中点桩号：QZ=YH-½（Lh-2L）=K16+958.073圆缓点桩号：YH=HZ-L=K16+980.053缓直点桩号：

14、HZ=HY+（Lh-L）=K17+ 100.0533.6.2圆曲线1要素计算：取JD2作为算例，具体计算如下：已知:12 = 64°2035.2423=97°5452.19取圆曲线半径R2=700m=23-12 = 33°3416.95曲线要素计算： 主点桩号计算如下: ZY=JD2T2=K18+365.1424QZ2=ZY+L/2=K18+570.2174YZ=ZY+L=K18+775.2924JD2=QZ+½2T-L=K18+576.29243.6.3缓和曲线2要素计算：取JD3作为算例，具体计算如下：R=750m,=42°2350.66,

15、Ls=110mJD3点曲线要素计算: 4°126.09 曲线主点桩号计算：JD3=K19+470.8736ZH=JD3-T3=K19+124.8236HY=ZH+L=K19+234.8236HZ=ZH+(L3-L)=K19+789.8036YH=HZ-L=K19+679.8036QZ=YH-½(L3-2L)=K19+457.31363.7 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

16、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：图3-4中桩坐标计算示意图1.路线坐标与方位角计算起点坐标ZH（X=3434836.986, Y=494399.57, 第1个交点的坐标为JD（X=3434802.7992，Y=494261.5744）坐标增量：DX=XJi-XJi-1=34.19DY=YJi-YJi-1=138.00交点间距： S=142.17象限角： arctan=76°55.84则方位角=180°+76°55.84=256°55.84同理可得方位角244°2035.26 2直线上中桩坐标计算JD1相邻直

17、线的方位角分别为和;则ZH点坐标： XZH=XJ + T×cos (+180)=3434837.003 YZH=YJ +T×sin(+180)=494399.6304HZ点坐标： XHZ=XJ +T×cos=3434741.216 YHZ=YJ +T×sin=494133.36783单曲线内中桩坐标计算：缓和曲线上任意点的切线横距： 式中：-缓和曲线上任意点至ZH（或HZ）点的曲线长度； LS-缓和曲线长度。第一缓和曲线（ZHHY）任意点坐标 X=XZH+ Y=YZH+式中：-转角符号，右转为“+”，左转为“”，下同圆曲线内任意点坐标，由（HYYH） X

18、=XHY+ Y=YHY+式中：-圆曲线内任意点至HY点的曲线长； XHY、YHY-HY点坐标，由式（上式）计算而来由YHHY X=XYH+ Y=YYH+式中：-圆曲线内任意点至YH点的曲线长度第二缓和曲线（HZYH）内任意点坐标 X=XHZ+ Y=YHZ+ 式中：-第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。 横断面设计4.路基标准横断面4. 1路基宽度路基宽度是指在一个横断面上两路肩外缘之间的宽度，一般是指行车道与路肩宽度之和，当没有中间带、紧急停车带、爬坡车道、变速车道、错车道时，应包括在路基宽度内，公路工程技术标准规定的各级公路的路基宽度如表4-1各级公路路基宽度表4-1公路等级高速公路、一级

19、公路设计速度（km/h）1201008060车道数864864644路基宽度（m）一般值45.0034.5028.0044.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值42.0026.0041.0024.5021.5020.00一般情况下应采用表4-1中的一般值，有条件时还可适当增加硬路肩和路基宽度，以利交通组织和日后交通量增加时拓宽行车道。只有在受地形或特困和其他特殊情况限制时，在局部路段才能使用变化值，且不宜太长，以免影响全路的使用质量。4. 2 行车道1)行车道的功能 行车道为车辆行驶提供通行条件，行车道的宽度和路面状况影响车辆行驶的安全性、舒适性和公路的通行能力，行车道

20、过窄会使不同车道之间的横向间距不足，车辆的横向干扰增加，平均速度和通行能力下降：(2)车道数 公路的车道数主要根据该路的预测交通量来确定，行车道的基本数目应在一个较大的路线长度内保持不变，而且当车道数目需要增加或减少时一次应不多于一条车道，各级公路的车道数见表4-1。(3)行车道宽度 一条车道的宽度必须能满足设计车辆在有一定横向偏移的情况下运行，并能为相邻车道上的车流提供余宽，所以汽车所需车道的宽度受车速、交通量、驾驶员的驾驶能力、会车等影响，各级公路一条车道宽度的确定方法见表4-2。车道宽度表4-2设计速度（km/h）1201008060403020车道宽度（m）37537537535035

21、0325300(单车道时为3.50)4. 3中间带中间带由路线双向的两条左侧路缘带和中央分隔带组成。中央分隔带是分隔高速公路或一级公路上对向行车道的地带。(1)中间带的功能 分离不同方向的交通流，减少车辆的对向干扰，以防止无序的交叉运行和转弯运行。 在不妨碍公路限界的前提下，作为设置公路标牌的场地。 在交叉路口为左转车辆提供避让区域。 提供绿化带，以遮挡对向车灯的眩光。 引导驾驶员的视线，同时为失控车辆提供救险区域。 埋设管线等设施。(2)中间带的宽度 中间带的作用明显，但投资、占地多。一般均采用窄分隔带高出行车道表面的中央分隔带，称为凸形；也有宽度大于4.5m的凹形，表面采用植草、栽灌木或铺

22、面。中间带可不等宽，也不一定等高，应与地形、景观等配合。不等宽的中间带应逐步过渡，避免突变。中央分隔带每隔2km设置一处开口，供紧急特殊情况使用。中间带宽度见表4-3所示，正常情况下采用一般值，当遇特殊情况时可以采用低限值。中间带宽度表4-3设计速度（km/h）1201008060中央分隔带宽度（m）一般值3.002.002.002.00最小值2.002.001.001.00左侧路缘带宽度（m）一般值0.750.750.500.50最小值0.750.500.500.50中间带宽度（m）一般值4.503.503.003.00最小值3.503.002.002.00 4. 4 路肩路肩位于行车道外缘

23、至路基边缘之间，是具有一定宽度的带状结构物，高速公路和一级公路的路肩包括硬路肩和土路肩两部分。路肩的主要作用是保护行车道，供行人、自行车通行和临时停放车辆。高速公路和一级公路应在路肩宽度内设右侧路线带其宽度一般为0.5m。规范见表4-4。路肩宽度表4-4设计速度（km/h）高速公路、一级公路1201008060右侧硬路肩宽度（m）一般值3.00或3.503.002.502.50最小值3.002.501.501.50左侧硬路肩宽度（m）一般值0.750.750.750.50最小值0.750.750.750.504. 5 横断面拟定因为本段为设计车速100km/h的6车道高速公路，所以拟采用路基宽

24、为34.5米。根据规范的规定并结合本路段的交通特点及经济枢纽的重要地位，设置路段宽度见表：路基宽度及横断面要素表表4-5标段路基总宽（m）行车道宽度（m）中间带（m）路肩宽度（ m ）中央分隔带左、右侧路缘带硬路肩土路肩K15+000.0000-K22+000.000034.52×3×3.753.00.75×23×20.75×24.6 超高设计4.6.1超高确定为了抵消车辆在曲线路段上时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车在曲线上行驶的稳定性和舒适性。当汽

25、车等速行驶时，圆曲线上产生的离心力是常数，而在回旋线上行驶则因回旋曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应该是圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。这段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，称作超高缓和段或超高过渡段。该段公路是高速公路，设置中央分隔带。其超高过渡方式有三种：1绕中央分隔带的中心线旋转（下图a）先将外侧车道绕中央分隔带边缘旋转，待达到与内侧车行道构成单向横坡后，整个断面再绕中心线旋转，直至超高横坡度值。此时中央分隔带呈倾斜状2绕中央分隔带边缘旋转（下图b）将两侧车道分别饶中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原来的