交通土建工程设计毕业论文湖南省某山岭区北线的选线过程及线路设计路面结构设计.doc

2014 届届 自自 考考 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题题 目目： 专专 业：业： 交交通通土土建建工工程程 助学站点：助学站点： 考考 籍籍 号：号： 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 2 0 4 年年 4 月月 题题目名称目名称 专专 业：业： 交交通通土土建建工工程程 学生姓名学生姓名： 考考 籍籍 号：号： 站站 点：点： 指导教师：指导教师： 完成日期：完成日期： 2014 年年 4 月月 目 录 1 绪论 .1 1.1 引言2 1.2 DICAD PRO 技术.2 1.3 拟建项目地区概述 1 1.4 项目建设的重要意义 1 1.5 沿线地形地质及自然环境 1 2 路线设计 2 2.1 公路技术标准的确定 2 2.1.1 设计车辆2 2.1.2 设计交通量2 2.1.3 设计速度 .2 2.1.4、服务水平 3 2.2 路线方案的比选5 2.3 路线平面设计 3 2.3.1 平面线形设计的一般原则4 2.3.2 直线设计4 2.3.3 圆曲线半径设计 .4 2.3.4 缓和曲线设计 .4 2.3.5 平面要素组合类型 .4 2.3.6 平面线形要素组合计算 .5 2.3.7 主点桩号计算 .5 2.3.8 路线设计图 .5 2.3.9 平曲线要素及主点桩号计算示例 .6 2.3.10 回旋线与圆曲线长度比、S 形参数比.6 2.3.11 平曲线的敷设 6 2.4 纵断面设计 7 2.4.1 纵坡设计的一般要求7 2.4.2. 纵坡 7 2.4.3 纵坡设计的步骤.15 2.4.4 竖曲线.15 2.4.5 竖曲线计算示例（其他竖曲线计算见附表竖曲线表） 15 2.4.6 平、纵线形组合设计.16 2.4.7 拟建路线纵坡设计成果.16 2.5 路线比选.17 2.5.1 影响路线方案选择的主要因素.17 2.5.2 路线方案选择.17 2.6 横断面设计 .23 2.6.1 横断面组成.23 2.6.2 行车道宽度.23 2.6.2 行车道宽度.23 2.6.3 路肩.23 2.6.4 路拱.23 2.6.5 边沟.23 2.6.6 边坡.23 2.6.7 超高.24 2.6.8 行车视距验算.33 2.6.9 填挖方计算.33 3 路基路面设计 .35 3.1 概述 .35 3.1.1 路基路面工程的特点.35 3.1.2 路基路面应具备的性能.35 3.2 路基设计 .35 3.2.1 路基设计的一般要求.35 3.2.2 结构组合与材料选取 35 3.2.3 各层材料的抗压模量和劈裂强度 35 3.2.2 路基的类型与构造.38 3.2.3 路基宽度.38 3.2.4 路基边坡坡度.38 3.2.5 路基压实.38 3.3 路面结构设计 .39 3.3.1 设计原则.39 3.3.2 设计步骤.40 3.3.3 交通量分析.41 3.3.4 路面结构的破坏模式与设计指标.44 3.3.5 计算设计弯沉值.46 3.3.6 确定路基回弹模量.46 3.3.7 拟定路面结构.46 3.3.8 路面结构厚度计算.47 3.3.9 方案比较.47 4 排水设计 48 4.1 排水量的确定.48 4.2 排水结构的确定.48 4.3 新建沥青混凝土路面结构排水系统材料及施工要求.48 4.4 路基地面排水设计 .49 4.5 路基地下排水.49 4.6 路面排水 .50 4.7 中央分隔带排水 .50 5 桥涵设计 51 5.1 桥涵设计的一般规定 .51 5.2 位置及尺寸 .51 6 结论.57 参考文献 58 致 谢 59 附 录 60 第一章第一章 绪绪 论论 1.11.1 引言引言 年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比 世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快 速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民 经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技 术等级看，在全国公路总里程中还有近 20 万公里等外公路，等外公路占公路总 里程的比重达到 14.4%，西部地区更高，达到 21.8，技术等级构成不理想。 从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之 间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也 较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用 功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部 大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪 初我国公路交通发展的战略重点。 1.21.2 DICADDICAD PROPRO 技术技术 自 1963 年美国麻省理工学院的工.E.萨瑟兰德在其博士论文中提出了交互 式图形生成技术的概念以来，CAD 技术(Computer Aided Design，计算机辅助 设计)伴随着计算机技术和计算机图形学技术的发展而迅速地成长起来，成为一 门实用的技术，在机械、电子、建筑、化工、能源、交通土建等工程设计领域 得到了广泛的应用。它把人从许多重复繁重的体力、脑力劳动中解放出来，大 大提高了工作效率。CAD 技术在公路勘测设计中的应用，使得传统的公路设计 手段、设计方法甚至设计理论都产生了重大变革，极大地促进了交通土建行业 的技术进步，成为道路勘测设计现代化的主要标志之一。 互动式道路及立交 CAD 系统专业加强版DICAD PRO 是东南大学交通学院 刘洪波老师继 DICAD 之后的又一力作，DICAD PRO 全面摒弃华而不实的方法和 功能，更注重实用功能的研究与开发。 1、加强辅助成图功能，变速车道、收费广场、桥梁涵洞等自动成图，高质 量、高效益。 2、增加辅助桥梁功能，保证路线与桥梁设计整体进行，提高整个项目的设 计效率。 3、强化智能更新功能，平、纵、横面图及端部高程图数据自动刷新，变更 设计不再烦恼。 4、丰富自动成表功能，增加 EXCEI 表格形式，改善图表效果且利于后续处 理！ 5、提高设计效率，使道路及立交的设计效率至少增强一倍，给您带来更多 便捷、更多效益、更多享受。 6、方便学习掌握，DICAD PRO 更具可学习性、易懂性，适合所有设计人员 使用。 1.31.3 拟建项目地区概述拟建项目地区概述 陕西省位于中国西北地区东部的黄河中游，地处北纬 313935东京 1052911115，与山西、河南、湖北、四川、甘肃、宁夏接壤。地域南北 长，东西窄，南北长约 870 公里，东西宽约 200500 公里，土地总面积 2056 万平方公里，占全国土地总面积的 2145%。因位于陕原以西，故名“ 陕西“。 陕西境内山塬起伏，河川纵横，地形复杂。其本特征是：南北高，中间低。 以北山和秦岭为界，全省可分为陕北高原、关中平原和秦巴山地三大地貌区。 陕北黄土高源海拔 8001300 米，约占全省总面积的 45。畜牧业较为 发达，煤、石油、天然气储量丰富。 关中平原西起宝鸡，东至潼关，平均海拔 520 米，东西长 360 公里，面积 约占全省土地总面积的 19。是全省的精华之地，号称“八百里秦川“。 陕南秦巴山地包括秦岭、巴山和汉江谷地，约占全省土地总面积的 36。 秦岭在省境内东西长 400500 公里，南北宽 120180 公里，海拔 10003000 米。巴山们于本省最南部，长约 300 公里，海拔 15002000 米。 秦巴山区是林特产的宝库，汉江谷地土质肥美，农产丰富。 陕西地处内陆中纬度地带，形成显著的大陆性季风气候。从北到南跨温带、 暖温带和北亚热带三个气候带。 1.4 项目建设的重要意义 近几十年来，随着公路等级的不断提高以及汽车性能的不断改善，再加上 高新技术在公路运输中的广泛应用，使得公路运输越来越快捷、安全、舒适、 方便，公路在国民经济和社会生活中的地位日益提高。 拟建公路对于拉动沿线经济增长具有重要意义，也是构建便捷、通畅、高效、 安全的交通运输体系的重要组成部分。该公路的建成可以改善沿线城镇的运输 条件和投资环境，可以加快这些城镇的信息传播和对外交流，可以有效地促进 公路沿线资源的开发利用，有利于沿线经济的快速发展。 1.5 沿线地形地质及自然环境 1：地形特征 西安以北，陕甘黄土高原边，由梁山、黄龙山、药王山、陇山 组成的北山山系，与秦岭山脉遥相对应，共同构成环绕关中平原的自然屏障。 黄河的最大支流渭河横贯关中平原。关中平原由渭河及其众多支流冲积形成， 因而又称渭河平原。它西起宝鸡，东到黄河，号称“八百里秦川”。 :2：气 候 西安属于暖温带半湿润的季风气候区，雨量适中，四季分明。无霜期平均为 219233 天。1 月份最冷，平均气温-0.51.3；7 月份最热，平均气温 26.426.9；年平均气温 13.3。年降水量平均为 507.7 毫米719.8 毫米。 年平均湿度为 69.6%。年平均降雪日为 13.8 天。 :3：矿产资源 西安 地质发育史复杂，构造类型多样。秦岭山区大片的火成岩、变质岩以及渭河盆 地巨厚的新生代沉积层，为各种金属、非金属以及能源资源的集聚奠定了基础。 现已查明的各类矿产共 47 种，其中金属矿产 21 种，非金属矿产 22 种，能源 矿产 2 种，其他矿产 2 种。主要金属矿有：铁、锰、铬、钛、铜、铅、锌、锌 铜、钼、金、钨、铀和高铝矿物原料。非金属矿主要有：大理石、长石、白云 岩、水泥灰岩、石墨、建筑砂砾、脉石英、“蓝田玉”、砂线石、硫矿等。 4：自然资源 西安的自然植被未遭受第四纪大陆冰川直接侵袭，尚保留若干第 三纪古老的孑遗植物，如银杏、水青树、连香、马甲子等。秦岭山地从高海拔 向低海拔垂直分布有高山灌丛草甸、针叶林、针阔叶混交林和落叶阔叶林等自 然植被类型。自然植被中野生植物资源丰富，计有野生植物 138 科、681 属、 2224 种，为中国种子植物的重要“基因库”之一。渭河平原主要为大田农作物、 蔬菜、果园和城市绿化等栽培植物类型。野生动物资源主要分布在秦岭山地， 有兽类 55 种，鸟类 177 种，包括有大熊猫、金丝猴、扭角羚秦岭亚种、鬣羚、 大鲵、黑鹳、白冠长尾雉、血雉、金鸡等珍稀动物。为保护自然生态系统和珍 稀动植物资源，境内已建立 3 个国家级自然保护区。 2 路线设计 2.1 公路技术标准的确定 为了满足经济发展、设计交通量、路网建设和功能的要求，公路必须分等 级建设。 公路工程技术标准 （JTG B012003） ，将公路根据功能和适应的交 通量分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路。 一级公路：为供车辆分向、分道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公 路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的远景设计年限内年平 均日交通量为 1500030000 辆。六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小 客车的远景设计年限内年平均日交通量为 2500055000 辆。 2.1.1 设计车辆 设计车辆是指道路设计所采用的具有代表性的车辆。汽车的行驶性能、外 廓尺寸以及不同种类车辆的组成对道路几何设计具有决定作用，对确定路幅组 成、车道宽度、平曲线加宽、纵坡大小、行车视距等都与设计车辆有密切关系1。 按使用目的、结构或发动机的不同，作为道路设计依据的车辆可分为四类：小 客车、载重汽车、鞍式列车、铰接车。 鞍式列车适用于大型集装箱运输，可作为高速公路、一级公路和有大型集 装箱运输公路的设计依据。其车辆外形轮廓如下表 2-1。 表 2-1 设计车辆外廓尺寸 尺寸 车型 总长 （m） 总宽 （m） 总高 （m） 前悬 （m） 轴距 （m） 后悬 （m） 鞍式列车 162.541.24+8.82 2.1.2 设计交通量 设计交通量：设计交通量是指拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日 交通量，其值根据历年交通观测资料预测求得，目前多按年平均增长率计算确 定。 （2.1) 1 )1 ( n ADTAADT 式中： AADT设计交通量（辆/天） ； ADT起始年平均日交通量（辆/天） ； 交通量预计年增长率； n设计年限 将初始年日交通量换算成小汽车数量： 辆/天。各562023205 . 15705 . 15105 .DT 种车型换算系数见下表 2-2，初始年交通量见下表 2-3. 一级公路的设计交通量按 20 年预测，交通量年平均增长率取 =8%。计算 辆/天。介于 1500030000 之间，定此公路24254)08 . 0 1 (5620 120 AADT 为一级四车道。 表 2-2 各车型车型换算系数 汽车代表车型车辆折算系数说 明 小客车 1.0 19 座的客车和载质量2t 的货车 中型车 1.5 19 座的客车和载质量2t 的货车 大型车 2.0 载质量7t14t 的货车 拖挂车 3.0 载质量14t 的货车 表 2-3 初始年交通量 车型分类代表车型数量（辆/天） 小汽车桑塔纳 2000 2200 中客车江淮 AL6600 440 大客车黄海 DD680 480 轻型货车北京 BJ130 510 中型货车解放 CA50 570 中型货车沃尔沃 N8648 320 2.1.3 设计速度 设计速度，是指当气候条件良好、交通密度小、汽车运行只受道路本身 条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响，中等驾驶技术的驾驶员能保持 安全顺适行驶的最大行驶速度。设计速度是决定道路几何形状（如曲线半径、 超高、视距）的基本依据,同时还影响车道宽度、中间带宽度、路肩宽度等指标。 该一级公路交通量比较大，位于山岭地区，地势起伏较明显、高差大，选取设 计速度为 80km/h。 2.1.4、服务水平 服务水平是指车辆在道路上运行过程中驾驶员和乘客所感受到的质量量度。 一级公路按二级服务水平设计。 2.22.2 路线方案的比选路线方案的比选 从地形图上看到，根据起终点位置，路线总体成西南-东北走向，路线起终 点高差高达 70 米，起点高终点低，路线较短有三千米左右，平均纵坡很大。第 一幅图，起始点处为一片花椒地，北侧为陡峭的山区，南侧稍缓有村庄。第二 幅图，中间为山谷较平坦，周围地势较高。从南到北有一条引水渠道，南侧为 暗渠，北侧为明渠。与第三幅图连接处为山丘，其东侧山坡为苹果园。第三幅 图，南侧地势高且陡，北侧稍缓，偏北侧有一条低等级的沥青道路，路周围有 较多的房屋建筑。各幅图上都有较多的坟地。在此地形图上道路选线最主要的 问题为利用地形克服高差。 （1）正线选线过程 1）所设计的道路为北线，选线时，使路线尽量靠北。从起点开始线路往 东北方向走，主要考虑以下因素： 由于北侧很高，如果路线再往北偏，路线 的开挖将会大幅度增加。若起始段路线抬高太多，会导致后面在更短路线形 成更大高差，对车辆行车不利。 2）从 JD1 始，路线往北偏，在 K0+904 处穿越垭口。考虑因素：此垭口 在北侧山脉中高程最低，低标高垭口克服高度小，可以缩短路线或采用较平缓 的坡度，既节省投资又降低运营费用。此处垭口，山体较薄，有利于减小开 挖量。 垭口东侧， 地势较平坦，有利于展线。 为了使路线尽量与引水渠 道正交，JD2 定的位置比较靠上。 3）从 JD2 往下走，地势较缓和，到 JD3 再往北穿越垭口。K1+880 处的垭 口在同位置处最低，是路线的主要控制点，必经之地。考虑因素与 2)一样，虽 然占用了部分苹果园，但避免了道路绕远和大挖方，可以减少造价。并避开了 部分坟地。 4）JD3 和终点之间的路段，尽量与引水渠道正交，并避开房屋建筑，避免 拆迁，减少拆迁费用。在路线与引水渠道相交处，挖方超过 14 米，可以考虑做 高架引水渠道，净高符合一级公路净高为 5 米得要求。 (2）比选路线的选线过程 比选路线的选线原则与正线的选线原则相同,比选路线选择利用原有旧路的 一部分，并在起始段绕过垭口，从终点往起始点选线。 从终点开始沿原有旧路直走。尽量避开坟地和避免从土岗中间直穿。为了 从低垭口处穿过，JD4 往西路线往北偏斜，但仍然不能避免从苹果园中穿过。 穿过垭口后，路线基本沿等高线走，长直线避开北侧高山，减小开挖量。JD3 到 JD2 之间的长直线使路线往南偏了很多，为使路线整体靠北，从 JD2 到起点 这一段选择较缓和的地势尽量向北侧偏，避开坟地和少占用花椒地。尽量使起 始段不爬坡或少爬坡，防止后面的纵坡过大。 由于路线较短，所以考虑将两条路线的平面设计和纵坡设计都进行计 算，最后综合道路平面线形和纵坡进行路线方案的比选，从而选出最优方案。 2.3 路线平面设计 2.3.1 平面线形设计的一般原则 （1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境 相协调。 （2）保持平面线形的均衡与连贯。 （3）只有在地形特别困难，自然展线无法争取到需要的距离以克服高差， 或因地质条件而无法采取自然展线时，在低等级道路上才可以采用回头曲线。 （4）平曲线应有足够的长度。曲线长度过短，使得驾驶员操作方向盘困难； 乘客的生理和心理感受不好。 对于设计车速为 80km/h 的一级公路平曲线的最小长度的一般值为 400m， 极限值为 140m。 2. 3. 2 圆曲线设计 圆曲线半径，缓和曲线长度是路线平面设计中要解决的基本问题，但只此 对于满足一条路线行驶安全顺畅的要求是不够的。实践证明，直线长度过长或 过短、曲线与直线、曲线与曲线配置的不适当也会导致行车事故，降低通行能 力，造成行驶时间和运营费用的损失以及破坏与自然景观的协调。因此，一般 来说，平面设计应满足以下几点要求： 1.平面设计必须满足标准和规范的要求 2.平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协 调 3. 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求应尽量满足 4. 保持平面线形的均衡和连贯 5.应避免连续急转的线形 2.3.3 直线设计 直线以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和行车方向明 确的特点。视距良好，易于排水。但从行车的安全和线形的美观来看，过长的 直线，线形呆板，行车单调，容易使驾驶员产生疲劳感，也容易发生超车和超 速行驶。采用直线线形时应该特别注意直线同地形的关系，在运用直线线形并 决定其长度时，必须采取严谨的态度，不宜采用过长的直线。在我国，根据经 验，直线的最大长度，在城镇及其附近或其他景色有变化的地点大于 20V 是可 以接受的。 但是直线的距离也不能过短，特别是同向曲线和反向曲线之间不能设置过 短的直线。 同向曲线是指两个转向相同的圆曲线之间用直线或缓和曲线或径相连接而 成的平面线形。其中间直线长度就是指前一曲线的终点至后一曲线的起点之间 的长度。当此直线的长度很短的时候，在视觉上容易形成直线与两端曲线构成 反弯的错觉，使整个线形缺乏连续性，形成所谓的“断背曲线” 。 公路路线设 计规范 （JTG D202006）规定，当计算行车速度60km/h 时，同向曲线间直 线最短长度以不小于设计行车速度的 6 倍（以 m 计）为宜； 反向曲线是指两个转向相反的圆曲线之间用直线或缓和曲线或径相连接而 成的平面线形。 公路路线设计规范 （JTG D202006）规定，当计算行车速度 60km/h 时，反向曲线间直线最短长度以不小于设计行车速度（以 m 计）的 2 倍为宜；当曲线两端设有缓和曲线时，也可以直接相连，构成 S 形曲线2。 2.3.4 缓和曲线设计 缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径 相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。 因车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过度行驶，缓和曲线要有足够的长 度，以使驾驶员能从容的打方向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅、圆曲线上 的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线段完成。 公路路线设计规范 （JTG D20 2006）规定了各级公路缓和曲线的最小长度2。对于 80km/h 的一级公路，缓和 曲线最小长度的一般值为 100m，最小值为 70m。 2.3.5 平面要素组合类型 （1）基本型曲线 如下图 21，按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序组合的线形。适 用场合：交点间距不受限。 从线形的协调性出发，宜将回旋线、圆曲线、回旋 线之长度比设计成 1：1：11:2:1。并注意满足设置基本型曲线的几何条件： 2 （2.2） 式中：路线转角（） 回旋线角（） 图 2-1 基本型曲线 （2）S 形曲线（见下图 2-2） 两个反向圆曲线用两段回旋线连接的组合。适用场合：交点间距受限（交 点间距较小） 。 S 形相邻两个回旋线参数 A1 与 A2 宜相等。当采用不同的参数时，A1 与 A2 之比应小于 2.0，有条件时以小于 1.5 为宜。 在 S 形曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，是行驶力学上所希望的。 不得已插入直线时，必须尽量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下 式（2.3）： （2.3） 40 21 AA l 式中：l反向回旋线间短直线或重合段的长度。 S 型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：R2/R1=11/3。 图 2-2 S 形曲线示意图 2.3.6 平面线形要素组合计算 计算图示如下图 2-3 所示： 切线增长值： （2.4） 3 2 ( m ) 2240 SS LL q R 内移值： （2.5） 24 3 ( m ) 242384 SS LL p RR 缓和曲线角： （） （2.6) R Ls 6479.28 0 切线长： (2.7）()( m ) 2 TRp tgq 平曲线长： （2.8） 0 (2)2( m ) 180 LRLs 外距： （2.9）()sec( m ) 2 ERpR 切曲差： （2.10）2( m )JTL 式中： 转角(度)； 缓和曲线长(m)；Ls 圆曲线半径(m)。 R 图 2-3 平曲线要素图示 2.3.7 主点桩号计算 以交点里程桩号为起算点： (2.11) TJDZH (2.12) S LJDHY (2.13) 2 L ZHQZ (2.14) S LHZYH (2.15)LZHHZ 2.3.8 路线设计图 路线设计图见下图 2-4，实线为正线，虚线为比选路线。 正线：JD1、JD2、JD3 三个交点之间的距离比较近，若设置基本型曲线， 则曲线之间的直线距离不能满足 2V 的要求，所以在 JD1、JD2、JD3 之间设置连 续的两个 S 形曲线，S 形中间不设直线。JD4 设置基本型曲线。 比选路线：JD1、JD2 之间的直线长度比较短，设置 S 形曲线。JD3、JD4 之 间设置 S 形曲线。 JD4JD4 JD1 JD2JD2 JD1JD1 JD3 JD2 JD3JD3 图 2-4 路线设计图 2.3.9 平曲线要素及主点桩号计算示例 以正线 JD4 为例=31，R=600 米，Ls=120 米，JD4=K2+162.912。 （1）平曲线要素计算 m RR p LsLs 000 . 1 6002384 120 60024 120 238424 3 42 3 42 m R LL q SS 980.59 600240 120 2 120 2402 2 3 2 3 m R Ls 730 . 5 180 6002 120180 2 mqpRT652.226980.59 2 31 tan)000 . 1 600( 2 tan)( mLRL s 631.444120 180 31600 180 mRpRE683.23600 2 sec) 1600( 2 sec)( mLTD673 . 8 631.444652.22622 （2)主点桩号计算 543.4872K120543.6072KLHZYH 543.6072K652.226912.1622KLZHHZ 2275.3852K2/652.226912.1622K2/LZHQZ 912.2822K120912.1622KLZHHY 912.1622K652.226564.3892KT4JDZH S S 验算： 4JD564.3892K2/673 . 8 2275.3852K2/DQZ 其他交点具体计算结果见附表 直线、曲线、转角表。 2.3.10 回旋线与圆曲线长度比、S 形参数比 （1）正线回旋线与圆曲线长度比、S 形参数比（见下表 2-5） 表 2-5 正线回旋线与圆曲线长度比 交点半径 R(m)缓和曲线 LS（m) 参数 A圆曲线长 LR（m) LS：LR：LS JD1700121.157291.2196.493 1：1.62:1 JD2400110209.8207.6501:1.89:1 JD3400111.727211.4216.3951:1.94:1 JD4600120268.3204.6311:1.71:1 A1/A2=291.2/209.8=1.39 A3:A2=211.4/209.8=1 Ls：Lr：Ls 在 1：1:11:2:1 之间，A1：A21.5。 均符合要求 (2)比选路线回旋线与圆曲线长度比、S 形参数比（见下表 2-6） A1/A2=256.9/233.5=1.10 A4/A3=340.3/312.2=1.09 s：Lr：Ls 在 1：1:11:2:1 之间，A1：A21.5。 均符合要求 表 2-6 比选路线回旋线与圆曲线长度比 交点 半径 R(m) 缓和曲线 LS（m) 参数 A 圆曲线长 （m) LS：LR：LS JD1550120256.9167.9761:1.40:1 JD2400136.268233.5142.9851:1.04:1 JD3750130312.2157.979 1：1.21:1 JD4900128.648340.3169.727 1:1.32：1 2.3.11 平曲线的敷设 平曲线的敷设主要是指圆曲线和缓和曲线的敷设。在曲线敷设之前，需要 在已选定的路线上标上桩号。曲线敷设的方法是采用切线支距法。在 ZH 点建立 坐标系，坐标系的 X 轴方向与 ZH 点处的直线同向，Y 轴垂直于 X 轴。然后每隔 20 m（以桩号计）计算一个点的坐标。对于缓和曲线，坐标计算的公式如下： （2.16） 22 5 40LsR L Lx （2.17） 33 73 3366LsR L RLs L y 对于圆曲线，坐标计算的公式如下： （2.18） mm Rqxsin （2.19）)cos1 ( mm Rpy （2.20）) 2 (6479.28 R ll sm mmm 具体计算结果见附表逐桩坐标表。 2.4 纵断面设计 路线的纵断面是指沿着公路中线竖直剖切然后展开的线。把公路的纵断面 图与平面图结合起来,就能准确地定出公路的空间位置。 纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线,它是根据中线上各桩点的高程 而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化情况；另一条设 计线是一条具有规则形状的几何线，反映了公路路线的起伏变化情况。纵断面 设计线是由直线和竖曲线组成的。高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧 边缘高程作为路基设计高程。 2.4.1 纵坡设计的一般要求 （1）纵坡设计必须满足公路工程技术标准 （JTG B012003）的各项规 定。 （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。尽量避免采用极限纵坡值。合理安排缓和坡段，不 宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。 （3）纵坡设计应对沿线地面、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合 考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。 （4）一般情况下山岭重丘区纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就 近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。 （6）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避 免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些。 （7）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。 2.4.2. 纵坡 （1)最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。各级公 路最大纵坡见下表 2-7。 表 2-7 各级公路最大纵坡 设计速度（km/h） 1201008060403020 最大纵坡（%） 3456789 (2)理想最大纵坡：是指设计车型在油门全开的情况下，持续以希望速度等 速行驶所能克服的坡度。 (3)不限长度最大纵坡：是指设计车型在油门全开的情况下，持续以容许速 度等速行驶所能克服的坡度。容许速度一般为设计速度的 1/22/3（高速路取 低限，低速路取高限） 。 （4）最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。 最小纵坡值：0.3%，一般情况下 0.5%为宜。 （5）最小限制坡长：最小坡长规定汽车以设计速度的 915S 的行程为宜。 80km/h 的公路，最小坡长一般值为 250m，最小坡长最小值为 200m。 （6）最大坡长限制：指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速 度时所行驶的距离。各纵坡坡长限制见下表 2-8。 表 2-8 设计速度 80km/h 时纵坡长度限制表 纵坡坡度（%）坡长（m） 31100 4900 5700 2.4.3 纵坡设计的步骤 （1）准备工作：在坐标纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。 （2）标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段 的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，平面交叉和立体交叉点，城镇 规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。 （3） 试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意 图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。 反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且 土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。 （4） 调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等 是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。 （5） 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计 图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有 问题应调整。 （6） 定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和 标高确定下来。变坡点一般要调整到 10m 的整桩号上。 （7） 公路工程技术标准 （JTG B012003）规定，连续上坡(或下坡)时， 应在不大于规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于 3，其长度应符合纵坡长度的规定3。若地形限制不严，当设计速度60km/h 时缓和路段宜小于 2%，其长度为设置竖曲线后的直线段的长度。 2.4.4 竖曲线 纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲 线。 （1）竖曲线半径 在不过分增加工程量的情况下，竖曲线设计时宜选用较大的竖曲线半径， 获得平顺且连续的纵断面线形。 公路工程技术标准 （JTG B012003）规定， 当设计速度为 80km/h 时，凸竖曲线最小半径的一般值是 4500m，极限值是 3000m3。凹型竖曲线最小半径的一般值是 3000m，极限值是 2000m。竖曲线最 小长度的极限值是 70m，最小长度一般值为 170 米。 （2）竖曲线要素计算（图示见下图 2-5） 计算公式如下： （2.21） 21 ii （2.22） RL （2.23） 22 RwL T （2.24） R T E 2 2 式中：两纵坡段的坡差(%)； L竖曲线长度(m)； T切线长度(m)； E外矩(m)； R竖曲线半径(m)。 图 2-5 竖曲线要素图示 2.4.5 竖曲线计算示例（其他竖曲线计算见附表竖曲线表） 以正线桩号 K0+640 处变坡点为例进行计算，边坡点桩号 478m，i1=2.656%，i2=-4.0%，竖曲线半径 R=4600m。 （1）竖曲线要素计算 坡差 ，为凸形。mii06656 . 0 02656. 004 . 0 12 曲线长 mRL176.30606656 . 0 4600 切线长 m L T088.153 2 176.306 2 外距 m R T E547 . 2 46002 088.153 2 22 （2）计算设计高程 竖曲线起点桩号912.4860088.153)6400(KK 竖曲线起点高程m934.47302656 . 0 088.153478 桩号 K0+500 处: 横距mKKx088.13)912.4860()5000( 1 竖距 m R x h019. 0 46002 088.13 2 22 1 设计高程。m263.474019 . 0 02656 . 0 088.13934.473 其他各桩号计算见下表 2-9。 表 2-9 竖曲线其他各桩号竖曲线计算表 桩号横距 x（m）竖距 h（m） 设计高程 （m） K0+52033.0880.119474.694 K0+54053.0880.306475.038 桩号横距 x(m)竖距 h(m)设计高程(m) K0+56073.0880.581475.294 K0+58093.0880.942475.464 K0+586.78599.8731.084475.503 K0+600113.0881.390475.548 K0+620133.0881.925475.544 K0+640153.0882.547475.453 K0+660173.0883.256475.275 K0+680193.0884.052475.010 K0+685.032198.1204.266474.930 K0+700213.0884.935474.659 K0+720233.0885.905474.220 K0+740253.0886.962473.694 K0+760273.0888.106473.081 K0+780293.0889.337472.381 K0+783.278296.3669.547472.258 K0+793.088306.17610.190471.876 2.4.6 平、纵线形组合设计 （1）平纵线形组合原则 应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡,使线形在视觉上、心理上保 持协调。 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。 (2)平纵线形组合的基本要求 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线 平曲线与竖曲线大小应保持均衡 2.4.7 拟建路线纵坡设计成果 (1)正线坡度坡长见下表 2-9 表 2-9 正线坡度坡长表 变坡点位置纵坡大小（%)变坡点距离(m） 起点 K0+6402.656640 K1+520-4880 K2+380-2860 终点 -4.99692.891 （2）比选路线坡度坡长见下表 2-10 表 2-10 比选路线坡度坡长表 变坡点位置纵坡大小（%)变坡点距离(m） 起点 K0+7602.500760 K1+460-4.929700 K2+500-2.7881040 2.5 路线比选 路线方案的选择是路线设计中最根本的问题，目的是合理的解决设计道路 的起讫点和路线走向。路线方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投 资和运输效率，更重要的是影响到公路在路线网中是否能起到应有的作用3。 2.5.1 影响路线方案选择的主要因素 影响路线方案选择的因素很多，应综合考虑以下主要因素： （1）路线在政治、经济、国防上的作用，国家或地方建设对路线使用任务、 性质的要求，改革开放、综合利用等重要方针的体现。 （2）路线在铁路、公路、水运、航空等综合交通运输体系中的作用，与沿 线工矿，城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。 （3）沿线自然条件的影响。 （4）设计道路的主要技术标准（如最大纵坡）和施工条件（对困难山区） 的影响。 路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，结合考虑自然条件、技术标 准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，通过多方案的比较， 精心选择，提出合理推荐方案。 2.5.2 路线方案选择 方案比较项目见下表 2-11 （1）正线方案 优点：拆迁量小，拆迁费用低； 填挖与比选方案相比较平衡； “靠村不进村”,减少了高速行车对居民的影响； 连续下坡路段的缓和坡段坡度小，有利于行车； 高架引水渠道少，造价低； 竖曲线半径大，纵断面线形好； 路线更靠北，贴合北线设计。 缺点：填挖量比较大，靠近终点处挖方多 表 2-11 两方案比较 比较项目正线方案比选方案 路线长度 /km 3072.8913050.502 平曲线最小半径（m） 400400 最大纵坡（%0 -4.99-4.929 凸形 46004500最小竖曲线 半径(m)凹形 150008000 最大开挖（m） 33.4033.6 路基填挖 最大填深（m） 17.8818.27 建筑物拆迁量 （m2） 90 440 高架引水渠道 / 座 1 2 工程数量 涵洞 /道 1 0 （2）比选方案 优点：利用原有道路，路基条件较好； 靠近终点路段填挖小，靠近村庄有利于居民出行。 缺点：路线沿线需要拆迁 440 m2的建筑物，加大了工程投资； 高速行车对附近居民造成噪音和大气污染大，同时需要增加声屏障等 交通设施； 由于原有旧路比较窄，利于旧路可能造成基础沉降不均匀； 旧路北侧边坡比较陡，开挖量稍大； 从纵断面整体来看，填挖量不平衡，挖的多填的少； 需要建两座高架引水渠道，造价大； 从纵坡看，连续下坡路段的缓和坡段坡度比较大，对行车安全不利。 由上表可以看出，两路线方案在技术指标上相差不多，但从工程造价、汽 车行驶特性、道路维修养护及对居民影响上看，正线方案明显优于比选方案， 因此推荐正线方案。 修养护及对居民影响上看，正线方案明显优于比选方案，因此推荐正线方 案。 2.6 横断面设计 2.6.1 横断面组成 一般组成：如下图 2-6 所示 （1）行车道：公路上供各种车辆行驶车道，有快、慢车道。 （2）路肩：位于行车道外缘，具有一定宽度的带状结构部分。 （3）中间带：高速公路及一级路中用于分隔对向车辆的组成部分。 2.6.2 行车道宽度 行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称，包括快车道和慢车道，在一 般公路和城市道路上还有非机动车道。 行车道的宽度要根据车辆宽度、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度来 确定。 2.6.2 行车道宽度 行车道宽度应该满足车辆行驶的需要，双车道公路应满足错车、超车行驶 所必须的余宽，四车道公路应满足车辆并列行驶所需的宽度。具体尺寸见下表 2-12. 表 2-12 行车道宽度 公路等级 一级公路 计算行车速度 （km/h） 100 80 60 车道数（条） 64644 车道宽度 （m） 3.753.753.753.753.5 行车道宽度 （m） 211.2527.5211.527.527.0 本道路属于一级公路，根据设计车速和车道数，行车道宽度采用 2x7.5m。 2.6.3 路肩 行车道外缘至路基边缘之间的带状部分成为路肩。其作用在于： 保护支撑路面结构。 供临时停车之用。 作为侧向余宽一部分，增加驾驶的安全和舒适感。这对保证设计车速是 必要的。尤其在挖方路段，还可以增加弯道视距，减少行车事故。 提供道路养护作业、埋设地下管线的场地 对未设人行道的道路，可供行人及非机动车使用。 本道路属于一级公路，设计时速 80/h，硬路肩取 2.5m，土路肩取 0.75m。 2.6.4 路拱 为了迅速排除路面上的雨水，采用中间高两边低的直线型路拱。为有利于 路面排水，沥青混凝土路面路拱坡度采用 2%，土肩横坡为 3%。 2.6.5 边沟 边沟是路基两侧布置的纵向排水沟。设置于挖方和低填路段，路面和边坡 水汇集到边沟后，通过跌水井或急流槽引到桥涵进出口处或通过排水沟引到路 堤坡脚以外，排出路基。 设计路线的边沟的断面形式依据公路路线设计规范 （JTG D202006） 采用梯形。边沟底宽与深度设置为 0.6m，内侧边坡设计为 1：1。 2.6.6 边坡 路堤的边坡坡度，应根据填料的物理力学性质、气候条件、边坡高度以及 基底的工程地质与水文地质条件进行合理的选定。拟建公路地处地势崎岖的山 岭地区，石质为弱风化的石灰岩，花岗岩等，土质为黏土。路堤边坡采用 1:1.5 的坡度，路堑边坡取为 1：0.5。 2.6.7 超高 （1）为了抵消曲线路段上行驶时所产生的离心力,将路面做成外侧高于内侧 的单向横坡的超高形式。当设计时速 80Km/h，路线设计中平曲线的半径 R2500m 时，必须设置超高段。设计中 JD1、JD2、JD3、JD4 处半径均小于 2500m，所以均要设置超高。超高值计算公式如下： （2.24） R v ih 127 2 (2.25）03804 . 0 7275.102328.7804 2 RR 表 2-13 圆曲线超高表 交点半径 R（m） Ih(%) JD17000.0393.3 JD24000.0606.6 JD34000.0606.6 JD46000.0424.2 （2）超高过渡方式 本道路设有中间带，采用绕中央分隔带边缘旋转的方式进行超高过渡。图 示如下： 图 2-7 超高过渡方式 （3)超高缓和段： 由直线段的双向横坡断面渐变到圆曲线段全超高的单向横坡断面，其间必 须设超高缓和段,公路超高缓和段长度按下式计算： （2.26) p B L i c