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1、本科生毕业设计汤鹤高速通道的设计与施工放样 107国道在汤阴县境内的改道工程 专 业：测绘工程 学 号：X X X 姓 名：X X X 指导老师：Y Y Y,华北水利水电学院,本次选题，是依据大学专业课程道路勘测设计、工程测量、大地测量等内容而定的具有代表性，全面检测所学知识的结业性选题。 本次毕业设计旨在河南省汤阴县与鹤壁市之间设计一条快速通道，从而改善两市各地区之间投资环境，加快经济发展，满足地区之间迅速增长的交通之间的要求，同时达到与其他高速路统筹规划的目的。汤阴县与鹤壁市均地处平原，测区周围多为农田村庄，没有什么较为复杂的地形，也不存在高填陡坡及桥涵等。两市间东西长17公里，沿G107
2、国道、京广铁路、石武高铁，交通便利，视野开阔。,选 题 依 据,1) 道路等级确定：如何通过交通量确定一条道路的等级2) 道路选线：原107国道线形的弊端、新107国道的选线3) 平曲线设计：直线、圆曲线、缓和曲线的设计和组合、相关要素的计算和检核、平面图的绘制等；4) 纵断面设计：竖曲线的设计、纵断面图的绘制等；5) 横断面设计：横断面的设计、横断面图的绘制；6) 平曲线放样方法：放样方法介绍、精度比较、放样方法的选择7) 高程放样方法：方法简介、精度分析,本课题研究内容,1.3 道路等级的确定107路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率4.5%）,交通量换算采用小客车为标准车型，根据
3、公路工程技术标准有初始年交通量： N=1200+1300+160*1.5+2100+600*1.5+140*1.5+200*2+40*3=6470假设该公路远景设计年限为20年，则远景设计年限交通量N: N=6470(1+4.5%)20-1 =14092辆/日 由规范知一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量500015000辆，所以由远景交通量可知本次设计道路等级为二级公路。,2.4 原107线路在汤阴县境内的弊端原107国道路经城镇居民集中地较多，尤其在汤阴县西部穿越大光寺大云村部分与其他道路交错，路线复杂，若通行大量大型货车，势必影响当地居民正常交通；原107国道在汤阴县城东南
4、部路段对整个城区形成包围之势，与设计规划的汤阴县城南环路相重合，容易形成交通拥挤，使得外环快速通行的目标无法实现；原107国道路线拐弯较多，线性不够平滑，影响重型货车的行车速度。,2.5 新107道路的选线成果本次设计K6到K17范围内沿着石武客运专线，线型较为平滑简单，本次我们重点研究K0至K6范围内的路线设计。我们共设计了两条路线，推荐线（蓝色）与比较线（红色）。比较线途经陈孔村等5个村庄，路线很少覆盖旧有路线，占用了大面积的高产农田，且路线有两个平曲线半径较小，容易出现交通事故，造成不安全因素。3.推荐线途经苏孔村等8个村庄，且很好的应用了原有的村路，比比较线占用的农田要少，带动了这些地
5、方的经济发展。其次它的路线较为平滑，平曲线的半径均比较大，有利于交通的安全和司机的舒适感；第三，它更靠近沿着京港澳高速和石武客专，方便统筹管理,3.4 107国道新线路平面线形设计成果根据规范，所设计的路线属于二级公路，速度V80km/h，由于所设计线路地处视野开阔的平原，障碍物较少，所以可假设其速度为70km/h 直线最大长度不大于20V，即1400m 直线最小长度不小于6V，即420m 圆曲线最小半径125m 圆曲线最大半径以不超过10000m 缓和曲线最小长度60m 缓和曲线参数A=,曲线半径、长度，缓和曲线要素选用表,3.7 新路线的超高与加宽的设计成果1) 根据标准规定的圆曲线半径与
6、超高坡度值，假设设计速度为70km/h，则设计超高坡度值为：,2) 根据公路路线设计规范规定，新建有中间带的道路，较多采用绕中央分隔带边缘旋转，中央分隔带保持水平3) 根据公路超高渐变率表规定，超高渐变率最大为1/3304) 由于所设计的圆曲线半径均大于250m，所以可以不设加宽,4.3 纵断面线形设计,从视觉观点考虑，竖曲线半径一般为最小值的1.54.0倍，即如下表所示：,纵断面线形设计成果,5.5 新线路的横断面设计成果 所设计107国道为二级公路，根据规范它应包括双向4车、两侧土路肩、右侧加固路肩等，如图共计18m。,6.1 平曲线放样方法曲线测设常用方法有偏角法、切线支距法、极坐标法、
7、RTK法,6.1.1 偏角法 偏角法是一种坐标定点的方法，是利用偏角（弦切角）i和弦长L来测设圆曲线的。,1. 主点测设 圆曲线主点测设时候，将经纬仪安置在交点（JD）上，后视相邻交点或转点，沿视线方向量取切线长度，得曲线起点（ZY），并检查ZY点至相邻里程桩的距离，较差应在限差之内后并打桩。再将望远镜瞄准前视方向的交点或转点，沿此方向量切线长度，得曲线终点（YZ）。最后沿分角线方向量取外矢距E，得到曲线中点（QZ）点。,2. 偏角法详细测设圆曲线与缓和曲线以曲线的起点（或终点）至任一待点的弦线与切线间的偏角，（即弦切角）和相邻点间的弦长来测设点的位置。圆曲线段 设i是圆曲线上任意一点,则可得
8、i点的偏角缓和曲线段以ZH为起点,距起点为L的缓和曲线上一点i,则,6.1.2 切线支距法 切线支距法又称直角坐标法，是以曲线的起点ZY或终点YZ为坐标原点，以切线为 X 轴，经过原点的半径为 Y 轴，按曲线上各点坐标x、y设置曲线上各点的位置。 1. 圆曲线测设 如图,设Pi为曲线上欲测设的点位,该点至ZY点或YZ点的弧长为li,i为li所对的圆心角,R为圆曲线半径，则Pi的坐标可按下式计算：xi = Rsini yi = R(1-cosi)=xtan(i/2) 式中：i=Li/R(rad),2.切线支距法测设带有缓和曲线的平曲线 以ZH为坐标原点，以切线为x轴。 在缓和曲线内,距ZH点为
9、Li的i点的坐标为： 在圆曲线内,距ZH点为Li 的i点的坐标为：,6.1.3 任意设站极坐标法 任意设站极坐标法是选一个尽量能看到整个曲线上的点作为控制点，反算曲线上各点到该点的距离、方位，然后在实地进行拨角、量距测定放样点、该方法关键是求出曲线上各点的坐标值在曲线放样中先设计好曲线上的直圆点(ZY)、直缓点(ZH)、圆直点(YZ)和缓直点( HZ)的坐标，然后依据这些数据，计算出圆心坐标，并根据半径及角度的变化，求出曲线上各点的坐标值。 具体的计算公式详见毕业设计正文，可通过计算机编程来计算，下面介绍一下此计算方法的基本流程。,6.1.4 RTK法 RTK技术是目前GPS领域最新技术之一,
10、是一种将GPS与数据传输技术相结合,实时解算进行数据处理,在短时间里得到高精度定位信息的技术。公路测量方面, 在保证测量精度的情况下,它有效的提高了工作的效率。针对不同需要,RTK 放线模式分为线放样、曲线放样和线路放样三种模式，具体详见毕业设计正文,6.2.1 平曲线放样方法的比较1) 偏角法使用经纬仪，适用于山区与丘陵地带；常常因地形地貌障碍需要多次置镜，这样存在误差积累，影响放样点的精度。2) 切线支距法适用于平原地区，计算比较复杂，使用麻烦，工作量大；而且测设曲线越长，支距越大，点为测设就越困难，精度就越低。3) 极坐标法测设克服了以上方法存在的置镜点位置受限制的间题。可以根据需要在任
11、意点置镜测设完整个曲线，从而减少了误差积累, 提高了测量速度；由于可以在任意点置镜, 克服了传统的偏角法测设中必须先测设五大控制桩方能顺利测设曲线的限制；,极坐标法测设可以从置镜点沿角度方向直接丈量距离, 这一点对于有全站仪的测量显得更为重要, 它可以充分发挥这种先进仪器的测距功能,也克服了以弧长代替弦长的误差。4) 偏角法、切线支距法、极坐标法采用的仪器均为经纬仪或者全站仪，在测角侧边中也就存在仪器误差、照准误差、读数误差、外界影响引起的误差等；而网络RTK技术,其误差由固定误差和环境误差构成,固定误差由仪器本身技术所约束,环境误差主要是指电离层延迟、卫星星历数据等影响因素。,6.2.2 平
12、曲线放样方法的选择根据以上放样方法的比较与分析，可选择极坐标法或者网络RTK法进行平曲线的放样。全站仪施工放样技术具有测量精度高(一般情况下可选毫米级)，仪器的集成化自动化和智能化程度高等优点。缺点是不通视、人为影响较大，往往会降低工作效率。RTK放样克服了传统放样法的缺点，具有时间短，精度高、无须通视、现场给出较精确坐标等优点，但其放样精度远远不如全站仪。RTK技术存在许多误差，例：外界因素所造成的误差我们耍特别注意，如多路径效应等。因此在道路中线放样中，由于线路长且对精度要求不是太严格，可采用RTK放样；在主点桩放样中，可应用全站仪达到较高的精度。,6.3 高程放样方法介绍及选择已知高程的放样是根据施工现场已有的水准点，用水准测量或三角高程测量的方法，将设计的高程测设到地面上，即根据一个已知高程的点，来测设另一个点的高程，使其高差为所指定的数值。 高程一般选用水准测量法，可以达到高程放样的精度要求。 三角高程法只有在长距离放样且对精度要求不太严格时侯使用。,在这次的毕业设计当中，我的收获很大，通过这次设计，对大学期间所学的理论知识进行了一次全面系统的复习。感谢各位老师，督促我们完成设计，抽时间给予我们指导与帮助，培养了我们理论与实践相结合的能力。 最后感谢各位老师在百忙之中莅临指导，希望各位老师批评指正并提出宝贵意见。,致 谢,
