毕业设计指导书
一﹑设计目的
本课程设计是一项公路初设的设计任务,目的在于：
进一步巩固和加深工程测量基本理论的理解和技术方法的应用；
通过完成道路勘测设计工作，熟练掌握道路选线和纵断面坡度控制的方法，深入理解平纵横结合的重要性；
3、通过路基设计和横断面图绘制，掌握路基设计的方法和要点。
二、设计依据
1、拟建公路地区带状地形图；
2、《道路工程测量》和《道路勘测设计》；
3、相关行业规范。
三、毕业设计任务说明
1、平面设计
路线平面图是设计文件主要内容之一，也是平面设计的重要成果。它综合反映了路线平面位置、线形，还反映了沿线人工构造物和工程设施的布置以及公路与周围环境、地形、地物的关系。路线平面图应示出地形、地物、路线位置及桩号、断链、平曲线主要桩位与其它主要交通路线的关系以及县以上境界等，标注水准点、导线点及坐标格网或指北图式、示出特大、大、中桥、隧道、路线交叉（标明交叉方式和形式）位置等。图中还应列出平曲线要素表。
本次课程设计要求路线平面图的比例尺为1：2000，由设计资料已给出的平面外业勘测原始资料，绘出路线的导线和路中线，其设计步骤与要求为：
（1）编制出《直线、曲线及转角一览表》并复核。
（2）根据交点坐标用坐标法绘制出路线交点，得到路线平面导线。
（3）根据平曲线要素以及各里程坐标绘制平曲线。
（4）按有关规定要求标注出公里桩，百米桩、主点桩位置。交点号、水准点位置及高程等。
（5）绘制曲线表。
2、纵断面设计
纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定、排水及工程量等的要求，对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理、线形平顺圆滑的理想线形，以达到行车安全、快速、舒适、工程费用较省、运营费用较少的目的。
纵断面设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸问题。纵断面设计可分成两步，一是纵坡设计，二是竖曲线设计。
（1）、纵坡设计
① 准备工作。根据校核无误的《直曲表》，中平资料。在纵断面图上绘出公里桩，百米桩、其它各中桩，直线与平曲线位置。点绘出地面线，并将桥涵、地质、土质、水准点等有关资料填注在纵断面图相应的栏目内。熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。
② 标注控制点。包括属于控制性的“控制点”和属于参考性的“控制点”（经济点）。
③ 试坡。“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。用三角板推平行线的办法，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合技术标准，同时又满足控制点要求而且土石方量又最省的坡度线。
④ 调坡。结合选线意图和对照技术标准或规范进行。一般要求纵坡不要太零碎（取至0.1%），变坡点设在整10米桩上。
⑤ 核对。主要核对具有控制意义的特殊横断面。如高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。
⑥ 定坡。最终确定纵坡度、变坡点位置（桩号），推算并校核变坡点高程。坡度值一般是用三角板推平行线的办法，直接读厘米格子得出，要求取值到千分之一，即0.1%。
（2）竖曲线设计
① 在满足标准的前提下，按外距控制选择竖曲线半径，按切线长度选择竖曲线半径。
② 计算竖曲线几何要素，包括竖曲线切线长T、曲线长L和外距E，以及竖曲线上任意点纵距y的计算、竖曲线上任意点设计标高的计算。
③ 点绘竖曲线。
④ 最后计算填挖高度，填绘有关资料，整理、上墨，完成纵断面设计图。
纵断面图的比例一般是：横坐标（里程及桩号）1：2000，纵坐标（水准高程）1：200。
纵断面图的上半部包括：
① 高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素
② 桥涵（桥梁按桥型、孔数及孔径标绘，注明桥名、结构类型、中心桩号、设计水位；跨线桥示出交叉方式；涵洞与通道按桩号及底高绘出，注明结构类型、中心桩号、孔数及孔径）；
③ 隧道（按长度、高度标绘，注明名称和起始点桩号）；
④ 与公路、铁路交叉时的桩号及路名；
⑤ 水准点的位置、编号及高程；
⑥ 断链桩位置及长短链关系；
⑦ 沿线跨越河流的现有水位和设计洪水位，影响路基稳定的地下水位等。
纵断面图的下部各栏应示出：
土壤地质情况、施工高度、设计高程、地面高程、坡长及坡度、里程及桩号、直线及平曲线（包括缓和曲线）等。
3、路基横断面设计
（1）路基横断面尺寸的拟定
路基宽度的确定是根据所给出的公路等级查公路工程技术标准确定。
边坡值的确定是根据路基横断面形式、填料种类、土质情况以及边坡高度等因素确定。路堑边坡应根据开挖情况、土石成份的工程性质不同，修筑成折线形边坡；路堤边坡应根据填料的种类及路堤高度而确定。边坡加固在横断面设计中仅确定加固类型和坡度，示意表示即可，不作详细设计。
（2）横断面图的设计步骤
① 点绘各横断面的横向地面线；
② 根据《技术标准》的规定，确定路基宽度；按照土质成分、边坡高度拟定路基边坡坡度，根据土质成分、边坡高度确定路基边坡，并进行边坡设计。填方边坡一般采用1：1.5。按照排水要求拟定边沟、截水沟等尺寸。
③ 按弯道半径大小分别拟定超高加宽值；
④ 根据纵断面设计资料，按设计标高，在路基设计表上逐桩进行计算，完成路基设计表的编制；
⑤ 按路基设计表数据，绘出横断面设计线；陡峻山坡需设挡土墙等防护工程时，应将挡墙等防护工程处要绘出。
⑥ 检查弯道路段横断面内侧视距是否保证，是否需要清除障碍及设置视距台。
横断面的绘制，一般在方格纸上按桩号由下向上绘制，路基横断面设计图应绘出所有整桩、加桩的横断面图，示出加宽、超高、边坡、边沟、截水沟、碎落台、护坡道、路侧取土坑，开挖台阶及视距台等，注明用地界。挡土墙、护面墙、护脚、护肩、护岸、边坡加固、边沟(排水沟)及截水沟加固等均绘在本图上，并注明起讫桩号、圬工种类及断面尺寸(另绘有防护工程设计图的只绘出示意图，注明起讫桩号和设计图编号)。比例尺用1：200。
（3）路基标准横断面图
路基标准横断面图应示出路中心线、行车道、拦水缘石、土路肩、路拱横坡、边坡、护坡道、边沟、碎落台、截水沟、用地界碑等各部分组成及其尺寸，路面宽度及概略厚度。高速公路、一级公路按整体式路基、分离式路基分别绘制，还应示出中央分隔带、缘石、左侧路缘带、硬路肩(含右侧路缘带)护栏、隔离栅、预埋管道等设置位置。比例尺用1：100（或1:50）。
4、表格填制
（1）直线、曲线及转角一览表
列出交点号、交点坐标、偏角、曲线各要素值、平曲线主要桩位、直线长、计算方位角或方向角等。
（2）路基设计表
列出平曲线要素`纵坡(坡高、坡长、变坡点桩号及高程)、竖曲线要素、桩号、地面高程、设计高程、填挖高度、路基宽度(原宽、加宽、加宽后宽)、缓和长度超高值(左、右)、路基边缘与设计高之差(左、右)等。边沟(排水沟)需特殊设计时还应列出沟底纵坡设计资料、形状及尺寸、沟底高程(左、右)。
5、说明书
说明书主要写设计的基本方法、基本步骤、存在的问题以及体会和建议。
四﹑毕业设计基本过程
1、 撰写开题报告
2、 拟定设计计划书（含具体技术设计）
3、 进行交通量分析确定公路等级
4、 公路初选线（在带状地形图进行）
5、 平曲线设计
6、 竖曲线设计
7、 纵断面图绘制
8、 路基设计（不含排水工程）
9、 横断面图绘制
10、路基设计表
11、整理设计正文，完成设计成果。
五、逐桩中边桩坐标计算方法
（一）带缓和曲线的圆曲线的元素计算及里程推算：
1、带缓和曲线的圆曲线的元素及计算公式：
切线长:
曲线长:
圆曲线长：
外矢距:
缓和曲线角：
切线加长:
圆曲线相对切线内移量:
切曲差:
式中：α为线路转向角；R为圆曲线半径，Ls为缓和曲线长。
2、带缓和曲线的圆曲线的主点里程桩号推算：
直缓点：ZH桩号 = JD桩号－Th
缓圆点：HY桩号 = ZH桩号＋Ls
圆缓点：YH桩号 = HY桩号＋Ly
缓直点：HZ桩号 = YH桩号＋Ls
曲中点：QZ桩号 = Hz桩号-Lh/2
交点：JD桩号 = QZ桩号－Dh/2（检核）
（二）道路中桩和路基边桩计算方法
1、直线上的坐标推算:
式中：Xm、Ym——直线段起点M坐标
Li——直线段上任意点i到线路起点M的距离
a0——直线段起点M到JD1的方位角
2、圆曲线段上任一点的坐标推算
圆曲线上任一点i相对应的圆心角：
式中：Li——圆曲线上任一点i到圆曲线起点或终点的弧长
为减少坐标转换次数，通常与缓和曲线处在同一假定坐标系中进行坐标计算，即以ZH
点为原点，以交点方向为X轴，以ZH点为垂足的朝向线路转向方向的垂线为Y轴建立坐标系，则圆曲线段坐标计算方式更改为：
，其中P和q分别按下式计算：
。 3、缓和曲线上任一点的坐标推算
缓和曲线上任意点i的坐标为：
Li———缓和曲线上任一点I点到ZH点或HZ点的里程差
4、平面直角坐标系转换
Xp、Yp
分别为P
点在XOY
坐标系中的纵、横坐标值，x
p、y
p分别为P
点在xo'y
坐标系中的纵、横坐标值，X
0、Y
0分别为xo'y
坐标系的坐标原点o'
在XOY
坐标系中的纵、横坐标值，Δα
为两坐标系坐标纵轴的顺时针夹角，也即为x轴方向在XOY
坐标系中的方位角，如果某一直线边在XOY
坐标系中的坐标方位角为A，
而在xo'y
坐标系中的坐标方位角为α
，则Δα
按下式计算：Δα=A-α=αo'x （1） 计算值为负时应加上360°。
故将已知点P点的坐标从局部坐标系xo'y转换到施工坐标系XOY中，其转换公式如下：
Xp= Xo'+xpcosαo'x- m·ypsinαo'x （2）
Yp= Yo'+xpsinαo'x+ m·ypcosαo'x （3）
m—左转时为-1，右转时为+1。
5、路基边桩计算：路基边桩计算应该在中桩坐标进行坐标转换后进行，减少坐标转换计算工作量。
1）计算切线角：
缓和曲线上任一点的切线角：
Li———缓和曲线上任一点I点到ZH点的里程差
圆曲线上任一点的切线角：
Kp———圆曲线上任一点P点的里程
KHY———缓圆点的里程
2）计算切线方位角：
缓和曲线上任一点I点的切线方位角：
圆曲线上任一点P点的切线方位角：
m———左转取-1，右转取+1
3）计算路基边桩坐标
①计算左路基边桩坐标：
②计算右路基边桩坐标：
六﹑毕业设计要求
1、计划先行；
2、公路全线设计团队合作，标段设计独立完成。
3、资料真实齐全，成果详尽完整。
七、应提交的实习成果
1、开题报告；
2、设计完成计划书；
3、毕业设计成果书；
4、直线、曲线及转角一览表
5、逐桩坐标表
6、路基设计表；
7﹑路线平面图；
8、路线纵断面图；
9、横断面图（每50m一个）
1、交通部.《公路工程技术标准》(JTJB01－2003)，北京：人民交通出版社，2004
2、交通部.《公路路线设计规范》(JTG D20－2006)，北京：人民交通出版社，2006
3、交通部.《公路路基设计规范》(JTG D30－2004)，北京：人民交通出版社，2004
4、交通部.《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》，北京：人民交通出版社，1996
5、杨少伟.《道路勘测设计》，北京：人民交通出版社，2009
6、许金良.《道路勘测设计毕业设计指导》，北京：人民交通出版社，2004
附录二：设计说明书（仅供参考）
1.1目的和要求：
道路工程课程设计是专业教学的一个重要环节，包括道路路线设计和路面结构设计两部分。通过本次课程设计，要求熟悉公路设计规范，理解、掌握《道路勘测设计》的基本概念，综合运用本课程和其他有关课程的基本知识和基本操作技能，使所学知识进一步巩固、深化和发展；学习道路路线设计的一般方法和步骤。通过设计，培养学生初步具备正确的设计思想和动手的能力，使学生具有初步的工程设计概念；培养学生具备道路路线设计的基本技能。 根据设计所给资料，进行平、纵、横断面设计及其组合处理，完成土石方计算与调配，编制直线、曲线及转角一览表，路基设计表，路基土石方数量计算表；进行路面结构类型选择，并确定各结构层的合理厚度。
1.2设计依据：
相关教材和规范
1.3公路设计概况：
设计年限：15年
设计车速：60km/小时
1.4平面设计标准的确定
1、根据设计任务书要求，
本路段按三级公路技术标准勘察、设计。设计车速为40公里/小时，路基双幅两车道，宽8.5米。
2、设计执行的部颁标准、规范有：
《公路工程技术标准》JTGB01-2003
《公路路线设计规范》JTGD20-2006
《公路路基设计规范》JTGD30-2004
1.5路线起讫点
地形图比例尺：1：2000；公路等级：三级；起点桩号K0+700，坐标终点桩号K1+320，坐标起点高程：168.68米，终点高程：132.11米。
2 道路参数
2.1 道路等级的确定
根据所给资料，参照《公路工程技术标准》JTGB01-2003（以下简称《标准》）、《公路路线设计规范》JTGD20-2006（以下简称《路线规范》）确定路线的设计等级，本路段按三级公路技术标准勘察、设计。设计车速为40Km/小时，路基单幅双车道，宽8.5米。设计使用年限15年。
2.2 公路技术标准的确定
本路段按三级公路标准测设，设计车速40KM/h，测设中在满足《公路路线设计规范》及在不增加工程造价的前提下，充分考虑了平、纵、横三方面的优化组合设计，力求平面线型流畅，纵坡均衡，横断面合理，以达到视觉和心理上的舒展。
2.3 控制要素
（1）道路等级：二级
（2）设计车服务车速：60km/h。
2.4平面设计技术指标
2.4.1圆曲线最小半径
1极限最小半径
②一般最小半径
3平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此《规范》规定了一般最小半径。
不设超高最小半径
2.4.2圆曲线最大半径
选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。
2.4.3圆曲线半径的选用
在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为200米，极限最小半径及一般最小半径均未采用。
公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。
2.4.5缓和曲线技术要求
缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：
(1) 离心加速度变化率不过大;
(2) 控制超高附加纵坡不过陡;
(3) 控制行驶时间不过短;
(4) 符合视觉要求;
平面设计计算有关内容及计算公式
曲线要素计算：
2.4.6曲线主点桩号计算
计算结果详见附表 “直线、曲线转角表”。
2.5 路线方案的拟定与比较
(1) 道路选线就是根据路线的基本走向和技术标准，结合当地的地形、地质、地物及其它沿线条件和施工条件等，选定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。
(2) 选线是道路路线形设计的重要环节，选线的好坏直接影响着道路的使用质量和工程造价。选线是一项涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作。
2.6道路平面设计
根据小比例尺等高线地形图所确定的路线方案，即可在较大比例尺的等高线地形图上进行详细的精确定线，此时可按交角点的偏角，结合地形地物确定平曲线半径及其要素，鉴于时间所限，平面设计长度可取1公里。
直线、圆曲线及缓和曲线为道路线形的基本组成要素，诸如直线最大长度、缓和曲线最小长度、缓和段长度的规定等均应从行车安全视觉舒顺出发满足要求并通过计算分析确定。平面线形的桩距应按照规定并对地物及地形变化给予加桩。
曲线段的设置影响平面视距，此时应结合纵横断面的设计进行视距的验算，取得视距的保证。
2.7道路纵断面设计
沿着路中线竖向剖切、再行展开即得到了路线的纵断面。路线纵断面一般情况下是一条在竖向上有起伏的空间线形。
纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然条件以及工程经济性等，确定纵面线形的竖向位置与形状， 以便达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的
纵坡设计的一般要求
(1)纵坡设计必须满足《标准》中的各项规定与要求。
(2)为保证车辆能以一定速度安全、顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用《规范》中的极限纵坡值，并留有一定的余地。
(3)设计应对沿线地形、地质、水文、地下管线、气候和排水等进行综合考虑，并根据需要采取适当的技术措施，以保证道路的稳定与通畅。
(4)一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方及其它工程数量，以降低工程造价和节省用地。
2.8道路横断面设计
道路横断面设计的基本要求：
(1)公路横断面设计应最大限度地降低路堤高度，减小对沿线生态的影响，保护环境，使公路融入自然。条件受限制不得已而出现高填、深挖时，应同架桥、建隧、分离式路基等方案进行论证比选。
(2)路基断面布设应结合沿线地面横坡、自然条件、工程地质条件等进行设计。自然横坡较缓时，以整体式路基断面为宜。横坡较陡、工程地质复杂时，高速公路宜采用分离式路基断面。
(3)整体式路基的中间带宽度宜保持等值。当中间带的宽度增减时，应设置过渡段。过渡段以设在回旋线范围内为宜，长度应与回旋线长度相等。条件受限制时，过渡段的渐变率不应大于1／100。
(4)整体式路基分为分离式路基或分离式路基汇合为整体式路基时，其中间带的宽度增宽或减窄时，应设置过渡段。其过渡段以设置在圆曲线半径较大的路段为宜。
按照平纵断面的设计，可取其中l公里左右做横断面设计，该段范围内所有桩号的横断面地面线，除规定的路基路面宽度外应照各桩断面的地形质情况确定边坡度、边沟形状尺寸，绘出横断面的设计线(即“戴帽子”)，绘出各桩号的横断面图。
3 设计图纸及计算说明部分
3.1计算说明部分（附表）
附表1、平面计算（直线、曲线和转角表）；
附表2、纵断面计算（设计标高、竖曲线各要素等）；
附表3、路基土石方数量计算及调配（路基土石方数量表）；
附表4、路基设计表
3.2图纸部分（附图）
附图1、道路路线方案图；
附图2、道路平面设计图 1:2 000
附图3、道路纵断面图 横向1:2000 竖向 1:200
附图4、道路横断面 1:200
