本科生畢業(yè)設計湯鶴高速通道的設計與施工放樣

——107國道在湯陰縣境內(nèi)的改道工程

專業(yè)：測繪工程學號：XXX姓名：XXX指導老師：YYY

華北水利水電學院本科生畢業(yè)設計華北水利水電學院

本次選題，是依據(jù)大學專業(yè)課程道路勘測設計、工程測量、大地測量等內(nèi)容而定的具有代表性，全面檢測所學知識的結(jié)業(yè)性選題。

本次畢業(yè)設計旨在河南省湯陰縣與鶴壁市之間設計一條快速通道，從而改善兩市各地區(qū)之間投資環(huán)境，加快經(jīng)濟發(fā)展，滿足地區(qū)之間迅速增長的交通之間的要求，同時達到與其他高速路統(tǒng)籌規(guī)劃的目的。湯陰縣與鶴壁市均地處平原，測區(qū)周圍多為農(nóng)田村莊，沒有什么較為復雜的地形，也不存在高填陡坡及橋涵等。兩市間東西長17公里，沿G107國道、京廣鐵路、石武高鐵，交通便利，視野開闊。選題依據(jù)本次選題，是依據(jù)大學專業(yè)課程道路勘測設計、工程測1)道路等級確定：如何通過交通量確定一條道路的等級2)道路選線：原107國道線形的弊端、新107國道的選線3)平曲線設計：直線、圓曲線、緩和曲線的設計和組合、相關要素的計算和檢核、平面圖的繪制等；4)縱斷面設計：豎曲線的設計、縱斷面圖的繪制等；5)橫斷面設計：橫斷面的設計、橫斷面圖的繪制；6)平曲線放樣方法：放樣方法介紹、精度比較、放樣方法的選擇7)高程放樣方法：方法簡介、精度分析本課題研究內(nèi)容1)道路等級確定：如何通過交通量確定一條道路的等級本課題研1.3道路等級的確定107路段初始年交通量（輛/日，交通量年平均增長率4.5%）

交通量換算采用小客車為標準車型，根據(jù)《公路工程技術標準》有初始年交通量：N=1200+1300+160*1.5+2100+600*1.5+140*1.5+200*2+40*3=6470假設該公路遠景設計年限為20年，則遠景設計年限交通量N:N=6470×(1+4.5%)20-1=14092輛/日

由規(guī)范知一般能適應按各種汽車折合成小客車的年平均晝夜交通量5000~15000輛，所以由遠景交通量可知本次設計道路等級為二級公路。1.3道路等級的確定交通量換算采用小客車為標準車型，根據(jù)《2.4原107線路在湯陰縣境內(nèi)的弊端①原107國道路經(jīng)城鎮(zhèn)居民集中地較多，尤其在湯陰縣西部穿越大光寺大云村部分與其他道路交錯，路線復雜，若通行大量大型貨車，勢必影響當?shù)鼐用裾＝煌ǎ虎谠?07國道在湯陰縣城東南部路段對整個城區(qū)形成包圍之勢，與設計規(guī)劃的湯陰縣城南環(huán)路相重合，容易形成交通擁擠，使得外環(huán)快速通行的目標無法實現(xiàn)；③原107國道路線拐彎較多，線性不夠平滑，影響重型貨車的行車速度。2.4原107線路在湯陰縣境內(nèi)的弊端2.5新107道路的選線成果本次設計K6到K17范圍內(nèi)沿著石武客運專線，線型較為平滑簡單，本次我們重點研究K0至K6范圍內(nèi)的路線設計。我們共設計了兩條路線，推薦線（藍色）與比較線（紅色）。比較線途經(jīng)陳孔村等5個村莊，路線很少覆蓋舊有路線，占用了大面積的高產(chǎn)農(nóng)田，且路線有兩個平曲線半徑較小，容易出現(xiàn)交通事故，造成不安全因素。3.推薦線途經(jīng)蘇孔村等8個村莊，且很好的應用了原有的村路，比比較線占用的農(nóng)田要少，帶動了這些地方的經(jīng)濟發(fā)展。其次它的路線較為平滑，平曲線的半徑均比較大，有利于交通的安全和司機的舒適感；第三，它更靠近沿著京港澳高速和石武客專，方便統(tǒng)籌管理2.5新107道路的選線成果道路勘測設計與施工放樣畢業(yè)設計ppt課件3.4107國道新線路平面線形設計成果根據(jù)規(guī)范，所設計的路線屬于二級公路，速度V<80km/h，由于所設計線路地處視野開闊的平原，障礙物較少，所以可假設其速度為70km/h

直線最大長度不大于20V，即1400m

直線最小長度不小于6V，即420m

圓曲線最小半徑125m

圓曲線最大半徑以不超過10000m

緩和曲線最小長度60m緩和曲線參數(shù)A=3.4107國道新線路平面線形設計成果曲線半徑、長度，緩和曲線要素選用表曲線半徑、長度，緩和曲線要素選用表3.7新路線的超高與加寬的設計成果1)根據(jù)《標準》規(guī)定的《圓曲線半徑與超高坡度值》，假設設計速度為70km/h，則設計超高坡度值為：2)根據(jù)《公路路線設計規(guī)范》規(guī)定，新建有中間帶的道路，較多采用繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，中央分隔帶保持水平．3)根據(jù)《公路超高漸變率表》規(guī)定，超高漸變率最大為1/3304)由于所設計的圓曲線半徑均大于250m，所以可以不設加寬3.7新路線的超高與加寬的設計成果2)根據(jù)《公路路線設4.3縱斷面線形設計從視覺觀點考慮，豎曲線半徑一般為最小值的1.5～4.0倍，即如下表所示：

4.3縱斷面線形設計從視覺觀點考慮，豎曲線半徑一般為最小值縱斷面線形設計成果縱斷面線形設計成果5.5新線路的橫斷面設計成果

所設計107國道為二級公路，根據(jù)規(guī)范它應包括雙向4車、兩側(cè)土路肩、右側(cè)加固路肩等，如圖共計18m。5.5新線路的橫斷面設計成果6.1平曲線放樣方法曲線測設常用方法有偏角法、切線支距法、極坐標法、RTK法6.1.1偏角法

偏角法是一種坐標定點的方法，是利用偏角（弦切角）δi和弦長L來測設圓曲線的。1.主點測設

圓曲線主點測設時候，將經(jīng)緯儀安置在交點（JD）上，后視相鄰交點或轉(zhuǎn)點，沿視線方向量取切線長度，得曲線起點（ZY），并檢查ZY點至相鄰里程樁的距離，較差應在限差之內(nèi)后并打樁。再將望遠鏡瞄準前視方向的交點或轉(zhuǎn)點，沿此方向量切線長度，得曲線終點（YZ）。最后沿分角線方向量取外矢距E，得到曲線中點（QZ）點。6.1平曲線放樣方法6.1.1偏角法1.主點測設2.偏角法詳細測設圓曲線與緩和曲線

以曲線的起點（或終點）至任一待點的弦線與切線間的偏角，（即弦切角）和相鄰點間的弦長來測設點的位置。圓曲線段設i是圓曲線上任意一點,則可得i點的偏角緩和曲線段以ZH為起點,距起點為L的緩和曲線上一點i,則

2.偏角法詳細測設圓曲線與緩和曲線6.1.2切線支距法

切線支距法又稱直角坐標法，是以曲線的起點ZY或終點YZ為坐標原點，以切線為X軸，經(jīng)過原點的半徑為Y軸，按曲線上各點坐標x、y設置曲線上各點的位置。1.圓曲線測設

如圖,設Pi為曲線上欲測設的點位,該點至ZY點或YZ點的弧長為li,φi為li所對的圓心角,R為圓曲線半徑，則Pi的坐標可按下式計算：

xi=Rsinφiyi=R(1-cosφi)=xtan(φi/2)式中：φi=Li/R(rad)6.1.2切線支距法2.切線支距法測設帶有緩和曲線的平曲線

以ZH為坐標原點，以切線為x軸。

在緩和曲線內(nèi),距ZH點為

Li的i點的坐標為：

在圓曲線內(nèi),距ZH點為Li

的i點的坐標為：2.切線支距法測設帶有緩和曲線的平曲線6.1.3任意設站極坐標法

任意設站極坐標法是選一個盡量能看到整個曲線上的點作為控制點，反算曲線上各點到該點的距離、方位，然后在實地進行撥角、量距測定放樣點、該方法關鍵是求出曲線上各點的坐標值．在曲線放樣中先設計好曲線上的直圓點(ZY)、直緩點(ZH)、圓直點(YZ)和緩直點(HZ)的坐標，然后依據(jù)這些數(shù)據(jù)，計算出圓心坐標，并根據(jù)半徑及角度的變化，求出曲線上各點的坐標值。具體的計算公式詳見畢業(yè)設計正文，可通過計算機編程來計算，下面介紹一下此計算方法的基本流程。6.1.3任意設站極坐標法道路勘測設計與施工放樣畢業(yè)設計ppt課件6.1.4RTK法

RTK技術是目前GPS領域最新技術之一,是一種將GPS與數(shù)據(jù)傳輸技術相結(jié)合,實時解算進行數(shù)據(jù)處理,在短時間里得到高精度定位信息的技術。公路測量方面,在保證測量精度的情況下,它有效的提高了工作的效率。針對不同需要,RTK放線模式分為線放樣、曲線放樣和線路放樣三種模式，具體詳見畢業(yè)設計正文6.1.4RTK法6.2.1平曲線放樣方法的比較1)偏角法使用經(jīng)緯儀，適用于山區(qū)與丘陵地帶；常常因地形地貌障礙需要多次置鏡，這樣存在誤差積累，影響放樣點的精度。2)切線支距法適用于平原地區(qū)，計算比較復雜，使用麻煩，工作量大；而且測設曲線越長，支距越大，點為測設就越困難，精度就越低。3)極坐標法測設克服了以上方法存在的置鏡點位置受限制的間題。可以根據(jù)需要在任意點置鏡測設完整個曲線，從而減少了誤差積累,提高了測量速度；由于可以在任意點置鏡,克服了傳統(tǒng)的偏角法測設中必須先測設五大控制樁方能順利測設曲線的限制；6.2.1平曲線放樣方法的比較極坐標法測設可以從置鏡點沿角度方向直接丈量距離,這一點對于有全站儀的測量顯得更為重要,它可以充分發(fā)揮這種先進儀器的測距功能,也克服了以弧長代替弦長的誤差。4)偏角法、切線支距法、極坐標法采用的儀器均為經(jīng)緯儀或者全站儀，在測角側(cè)邊中也就存在儀器誤差、照準誤差、讀數(shù)誤差、外界影響引起的誤差等；而網(wǎng)絡RTK技術,其誤差由固定誤差和環(huán)境誤差構(gòu)成,固定誤差由儀器本身技術所約束,環(huán)境誤差主要是指電離層延遲、衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)等影響因素。極坐標法測設可以從置鏡點沿角度方向直接丈量距離,這一點對于6.2.2平曲線放樣方法的選擇根據(jù)以上放樣方法的比較與分析，可選擇極坐標法或者網(wǎng)絡RTK法進行平曲線的放樣。 全站儀施工放樣技術具有測量精度高(一般情況下可選毫米級)，儀器的集成化．自動化和智能化程度高等優(yōu)點。缺點是不通視、人為影響較大，往往會降低工作效率。 RTK放樣克服了傳統(tǒng)放樣法的缺點，具有時間短，精度高、無須通視、現(xiàn)場給出較精確坐標等優(yōu)點，但其放樣精度遠遠不如全站儀。RTK技術存在許多誤差，例：外界因素所造成的誤差我們耍特別注意，如多路徑效應等。 因此在道路中線放樣中，由于線路長且對精度要求不是太嚴格，可采用RTK放樣；在主點樁放樣中，可應用全站儀達到較高的精度。6.2.2平曲線放樣方法的選擇6.3高程放樣方法介紹及選擇

已知高程的放樣是根據(jù)施工現(xiàn)場已有的水準點，用水準測量或三角高程測量的方法，將設計的高程測設到地面上，即根據(jù)一個已知高程的點，來測設另一個點的高程，使其高差為所指定的數(shù)值。

高程一般選用水準測量法，可以達到高程放樣的精度要求