交通工程毕业设计.doc

摘要本设计研究的是郑州至民权开封段路段ZM-KF3标初步设计。主要研究方法是在考察现场地质水文资料，查阅当地交通量等信息的基础上，为郑州至民权两地间设计出一条交通便利，线形合理，经济美观，使用年限长久的高速公路。河南省地处中国东部，路线所经地形为平原微丘区。本设计标段全线总长3087.094m。有 1个平曲线、6个竖曲线、3座高架桥，设计车速120km/h，路基宽度34.5m。路面为沥青混凝土结构。本设计说明进行路线方案的论证，确定合适的设计方案，并推荐一个最佳方案进行详细的技术设计，包括路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，等各方面内容。关键词：高速公路，平、纵、横设计，路基，路面，排水AbstractThe design and research of Zhengzhou Kaifeng road to civil rights ZM-KF3standard preliminary design. The main research methods was investigated in field geological and hydrological data, check out the local traffic information based on, for Zhengzhou to civil rights between two design a convenient transportation, linear rational, economic appearance, use fixed number of year long expressway.Henan province is located in the eastern part of China, the routes through the terrain for the plain or hilly area. The design of full length3087.094m. There are 1horizontal curve vertical curve,6,3 viaducts, the design speed of120km / h, roadbed width34.5m. Pavement asphalt concrete structure.The design of the route scheme argumentation, determine the appropriate design, and recommend an optimal scheme for the detailed design, including the flat, vertical, horizontal alignment design, design of roadbed and road surface and drainage design, and other aspectsKey words: highways, flat, vertical, horizontal design, subgrade, pavement,drainage目录摘要1Abstract2目录第一章 工程概述3第一章 工程概述61.1工程概况61.2沿线自然地理概况61.3工程技术标准61.4交通量资料71.5设计依据和标准7第二章 路线平面设计82.1道路技术等级确定82.2 路线方案的拟定与比选92.2.1 选线原则92.2.2平原微丘区选线要点102.2.3选线的一般步骤112.2.4平面设计技术指标的确定122.2.5 路线方案拟定与比选132.3 平面设计152.3.1平面设计的一般原则152.3.2逐桩桩号计算152.3.3 逐桩坐标计算182.4设计成果20第三章 纵断面设计213.1纵断面设计原则213.2 平纵组合设计213.3 道路坡长及坡度确定223.5竖曲线设计233.5.1 曲线最小半径和最小长度233.5.2 竖曲线各要素计算253.6设计成果26第四章 横断面设计274.1横断面布置274.2路拱坡度设计274.3护坡道284.4边沟设计284.5超高设计284.6 加宽设计294.7 中央分隔带形式设计294.8设计成果29第五章 路基设计305.1一般路基设计305.1.1一般规定305.1.2路基断面形式、坡度305.1.3填料选择及填筑方式305.1.4边坡防护335.2 路基压实标准与压实度335.3路基施工要求及注意事项335.3.1路基施工要求335.3.2施工注意事项345.4设计成果34第六章 路面结构设计356.1 路面类型及结构层组合356.1.1设计原则356.1.2路面类型确定356.1.3标准轴载及轴载换算366.1.4 路面结构层组合406.2路面结构层组成设计416.2.1沥青混凝土面层组成设计416.2.2水泥稳定碎石基层组成设计416.2.3二灰土底基层组成设计426.3路面结构层厚度确定426.3.1确定土基回弹模量426.3.2 拟定路面结构及参数426.3.3 计算设计弯沉值436.3.4 计算容许弯拉应力436.3.5按容许弯沉计算路面厚度456.3.6 验算弯拉应力466.3.7电算结果516.4设计成果52第七章 道路工程量计算537.1土石方调配与计算537.1.1调配要求537.1.2调配方法537.1.3路基土石方计算547.2 路面工程量计算557.3设计成果55第八章 道路排水设计及桥涵方案设计568.1 道路排水设计568.1.1路基排水目的和要求568.1.2路基排水设计一般原则568.1.3排水系统设计568.1.4 排水结构物设计578.2 桥涵方案设计578.2.1 桥涵设计的基本要求578.2.2 设计方案58第九章 绿化设计59第十章 施工组织设计6110.1编制说明及设计目标6110.1.1 编制依据6110.1.2编制原则6110.2工程施工组织管理机构6110.3施工方案6210.3.1施工准备6210.3.2施工工序总体安排6310.3.3主要工序施工方法6310.4工期及施工进度计划6610.5 施工平面图布置6610.6机械设备使用计划6710.7 施工工期保证措施6710.8工程质量目标、质量保证措施6810.8.1质量目标6810.8.2工程质量保证措施6810.8.3质量管理及检验的标准6910.9工程安全保证措施6910.10环境保护措施7010.11文明施工的目标和实施方案7110.11.1目标和实施方案7110.11.2文明施工管理71附表一 拟投入本合同的主要施工设备表73附表二 拟配备本合同的试验和检测仪器设备表74附表三 劳动力计划表75附表四 施工进度计划横道图76附表五 施工总平面布置77结语78参 考 文 献80致 谢81第一章 工程概述1.1工程概况郑州至民权高速公路开封境段大致呈东西走向，起点位于西姜寨乡韩寨西侧，郑汴两市交界处，终点位于开封县陈留镇东南，七里湾村东侧。工程沿线经过开封市的开封县和杞县。 其中，本标段位于开封境内，开封市位于黄河南岸，属黄河洪积冲积平原区的黄河南岸沙丘地副区。工程全线按全封闭双向六车道高速公路标准设计，设计速度120km/h，路基宽度34.5m。路面为沥青混凝土路面，设有硬路肩和土路肩分别宽23m和20.75m。1.2沿线自然地理概况郑州至民权开封段公路自然区划属于5区，为东部温润季冻区。开封市位于黄河南岸，属黄河洪积冲积平原区的黄河南岸沙丘地副区。地势由西北向东南倾斜，地面坡降为1/40001/2000，海拔高度介于6978米之间。由于历史上黄河多次在开封市境内决口，泛滥改道，致使微地形起伏不定，微地形差异显著，形成类型多样、差异显著的微地貌形态。主要包括沙丘、平地和洼地三种基本类型。本项目沿线位于黄河冲积平原，地势平坦，地貌单一。土层虽然变化较大，但均为第四系粘性土、粉性土和砂性土。项目所在区域地处北温带，属半湿润大陆性季风气候，四季分明，其主要特点是春季干旱风沙多，夏季炎热雨丰沛，秋季晴和日照足，冬季寒冷雨雪少。路线沿线有居民区较少，在路线平面设计中按高速公路平原微丘区的标准进行设计。对沿线跨越河流路段以及与其他公路相交路段，从工程造价、施工难度等方面的比较，确定桥涵类型。公路线型顺畅，与自然景观协调。1.3工程技术标准工程采用双向六车道高速公路标准设计，其主要技术指标如下：道路等级：高速公路设计行车速度：120km/h路面结构：沥青混凝土路面路基横断面：路基宽度为34.5m,取设计车道宽度为3.75m,总宽为3.756=22.5m。硬路肩32=6m,土路肩0.752=1.5m，中间带宽度为4.50m（其中中央分隔带宽度为3m,路缘带宽度为0.752=1.5m）。行车道、硬路肩横坡2%、土路肩横坡度3%1.4交通量资料解放CA-10B2350辆/日太脱拉138280辆/日黄河JN-150150辆/日日野KB-211280辆/日跃进NJ-1301050辆/日长征XD 980220辆/日交通SH-141380辆/日小轿车850辆/日1.5设计依据和标准根据批准的设计任务书、地质勘测报告、国家关于公路设计施工的规范、规程、标准等。如：1)公路路线设计规范(JTJ 0112006）2)公路沥青路面设计规范(JTG D502006）3)公路沥青路面施工技术规范(JTGF402004）4)公路排水设计规范(JTJ 0181997）5)公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000）6)公路自然区划标准(JTJ 0011986）7)公路路基设计规范(JTGD302004）8)公路桥涵设计通用规范(JTGD602004）9)公路工程技术标准(JTGB012003）10)公路路基施工技术规范(JTJ 033-1995）第二章 路线平面设计2.1道路技术等级确定由交通量组成表，折算成以小客车为标准进行计算。表2.1 交通量组成表 车 型总 重前轴重后轴重后轴数前轴数交通量 小汽车11850交通SH-14180.6525.5555.1011380解放CA-10B80.2519.4060.85122350跃进NJ-13044.76.438.3111050黄河JN-150150.6049.00101.6012150太脱拉138211.4051.402*80.0022600日野KB-211147.5547.5510011280长征XD980182.4037.102*72.6522220 以上为实测交通量组成，通车后第一年双向平均日交通量，交通量年平均增长率为6.0 %表2.2 各汽车代表车型与车辆折算汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t7t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 各汽车车辆折算系数表 车型汽车代表车型车辆折算系数跃进NJ-130中型车1.5解放CA-10B大型车2.0交通SH-141大型车2.0日野KB-211拖挂车3.0长征XD980拖挂车3.0黄河JN-150拖挂车3.0太脱拉138拖挂车3.0交通量换算采用小客车为标准车型，按公路工程技术标准（JTN B01-2003）中各汽车代表车型与车辆折算系数换算。根据公式 :式中： 设计初始年平均日交通量； 设计年限内交通量年平均增长率； 设计年限（高速公路一般为20年）； 设计年限内累计日交通量。 (辆/日) (辆/日)由远景设计年限交通量N=50213辆/日，故拟定该公路为高速公路双向六车道，设计车速为120km/h。2.2 路线方案的拟定与比选2.2.1 选线原则1）在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。公路路线设计是一项立体线形设计，应注意立体线形设计中平、纵、横面的舒顺、合理的配合。在工程量增加不大时，平、纵线形应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小值或极限值，也不应不顾工程量的大幅增加，而片面追求高指标。3）选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或经济林园等。4）通过名胜、风景、古迹地区的公路，应与周围环境、景观相协调，桥梁、隧道、沿线设施应与该地区自然景观相适应，与环境融为一体。5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对公路工程的影响。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待。一般情况下路线应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。对于高填、深挖路基地段，应做好路基边坡岩土情况的勘测工作，查清边坡及基底情况，据以进行填(挖)边坡的稳定计算，必要时采取切实可行及安全可靠的防护措施。6）选线应重视环境保护，注意由于修建公路及汽车运行所产生的影响与污染等问题。2.2.2平原微丘区选线要点本设计地段属于洪积冲积平原，地形开阔，地势起伏平缓。平原区由于地势相对平坦，路线受高差和坡度的限制小，平、纵、横三方面的几何线性较易达到较高的技术标准，但往往由于受当地自然条件和地物的阻碍以及支农的需要，选线时应综合考虑多方面的因素。1） 布线时在符合路线走向的前提下正确处理对地物、地质的避让和穿越，以屏幕为主安排路线。选线时首先在起、终点及中间必须经过的城镇或把路线必须经过的工厂、农场以及文物景点作为主要控制点，然后在主要控制点之间进行实地勘察，了解农田优劣及建筑群、水电设施、障碍物等地物分布情况，确定哪些可穿、哪些该绕避以及怎样绕避，从而建立一系列控制点。2） 要求路线方向直捷，线性舒顺，尽可能采用较高标准。3）处理好与农业的关系。平原区新建道路占用一些农田是难以避免的，但结合我国地少人多的国情，在可能的条件下要做到尽量少占地或不占高产田。路线布设应紧密与农田水利建设结合。4）平原区有较多的城镇、村庄、工业区及其它公用设施，布线时应结合道路性质正确处理穿越与绕避、拆迁与保留的关系。5）平原区湖泊较多，桥涵工程大，路线在穿越水道时，无论在平面还是纵断面上，都应尽可能保证路线的平顺性。6）应注意土壤水文条件。平原区土壤水文条件较差，特别是河网湖区，地势较平，地下水位高，影响路基稳定性。在低洼地段，当路线与分水岭走向基本一致时，应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线，以有利路基。7）另外要注意充分利用旧路，注意路基取土和就地取材。2.2.3选线的一般步骤一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现，一般经过以下三个步骤：1）全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点及中间必须通过的控制点间寻找可能通过的“路线带”，并确定一些主要的控制点，连接起来即可形成路线的基本走向。 2）路线布局在总体路线方案既定的基础上，以相邻主要控制点间划分段落，根据道路标准以及道路的技术指标，结合其间具体地形条件逐段加密细部控制点，进一步明确道路路线走法，这就构成了路线的雏形。3）具体定线有了上述路线轮廓即可进行具体定线，根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横的综合设计，具体定出道路中线，以期使整个线形连贯协调。综上所述，选线是由浅入深，由粗到细，由面到线的工作过程。它是根据路网规划、技术和规范指标值、自然条件、工程造价等综合考虑的结果。2.2.4平面设计技术指标的确定1)直线做为平面线形要素之一的直线，在道路设计中使用最为广泛。在道路平面线形设计时，一般应根据路线所处地带的地形、地物条件，驾驶员的视觉、心理感受一级保证行车安全因素，合理地布设直线路段，对直线的最大与最小长度应有所限制。直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。在景色单调的地点最好控制在20V（201202400米）以内。规范规定，高速公路同向圆曲线的最小直线长度不小于6V（6120720米）、反向圆曲线的最小直线长度不小于2V2120240米。本设计速度为120km/h。2)圆曲线各级公路不论转角大小均应设置圆曲线，在选用圆曲线半径时应与计算行车速相适应，并应尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。我国公路路线设计规范(JTG D20-2006)对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径。郑州至民权开封段ZM-KF3标设计车速为120km/h，可知(1)圆曲线的最小半径极限最小半径一般最小半径不设超高最小半径表2.4 圆曲线半径 技术指标高速公路（120km/h）一般最小半径 1000极限最小半径 650不设超高最小半径路拱5500路拱7500(2)圆曲线的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。 (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，尽量采用不需设超高的大半径曲线。 (4)平曲线的最小长度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；缓和曲线长度：圆曲线长度：缓和曲线长度宜在：1：1：1 到1：2：1之间。平曲线的最小长度一般值：1000m平曲线最小长度极限值取：200m3)缓和曲线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;因此，公路路线设计规范JTG D20-2006规定：高速公路（120）缓和曲线最小长度为100m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。 4)行车视距行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。公路路线设计规范JTG D20-2006规定：高速公路（120）停车视距St取210m。2.2.5 路线方案拟定与比选根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定了两个方案，路线方案比选图如下：图2.1选线方案比选图方案一：从点（4128453.143，499161.282）开始。该线路高差相对较小，所经区域大部分是微丘，土石方工程量相对较小，该线路设置一条圆曲线，圆曲线半径R=2000m，因半径小于规范规定的当高速公路设计设计车速为120Km/h时的不设缓和曲线的最小半径，故需设缓和曲线，Ls=300m。方案二：从点（4128453.143，499161.282）开始。该线路前半部分所经区域大多为微丘区，土石方工程量较大。该线路设置两条圆曲线，该半径小于规范规定的当高速公路设计设计车速为120Km/h时的不设缓和曲线的最小半径，故设缓和曲线。表2.5 方案比选 方案一 方案二 优 缺 点优点： 1.土石方工程量小，拆除沿线设施较少，有利于环境保护 2线形简单，比较缓和3符合地理区位优势，远离居住区相对安全缺点： 1.平面线形指标略低，但可满足要求优点： 1.平面线性指标高，行车舒适性好。2占用较少的低等级车道。 缺点： 1.线形复杂，道路设计复杂 2土石方工程量大高速公路投资比较大，对所经过地区的经济起重要作用，所以在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价最低。综合考虑：1)从景观、行车视觉上看，方案一优于方案二;2)从路线平面指标上看，方案一较好;3)从规模及施工难度上看，方案一较好;综合考虑以上各种因素,最终选择方案一作为最终设计方案2.3 平面设计2.3.1平面设计的一般原则1)道路是一条带状的三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。路线在水平面上的投影线性称为道路的平面线型，而沿中线竖直剖切再沿着道路里程展开的立面投影线型成为道路的纵断面线型。中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。 2)在设计顺序上，一般是在尽量顾及纵、横断面平衡的前提下定平面，沿这个平面线型进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面、路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。 3)现代道路平面线型是由基本几何线型即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线型三要素”不受地形、地物限制的平坦地区或者山涧谷底、市镇及其近郊，或规划方正的农耕区、长大隧道、桥梁等构造物路段、路线交叉点及其前后路段、双车道公路提供超车的路段可以采用直线。但直线的最大长度应该有所限制： (1)在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车 (2)长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或者改善2.3.2逐桩桩号计算1、曲线几何元素的计算公式如下：内移值： (2.1)切线增值： (2.2)缓和曲线角： (2.3)切线长： (2.4)曲线长： (2.5)圆曲线长： (2.6)外距： (2.7)切曲差： (2.8)校正值： (2.9)图2.1 平面线要素示意图式中： 切线转向角()；R 曲线半径(m)；Ls 缓和曲线长(m)；T 切线长(m)；E 外距(m)；L 曲线全长(包括缓和曲线)(m)；J 校正值(m)；q 切线增长值(m)；p 曲线内移值(m)； 缓和曲线角()。2、计算过程：则由Ls=300m ，R=2000m 根据上式(2.1)、(2.2)、(2.3)解得=1.8746 (m)，=150(m)，=4.30()=1.8750-0.42510-3=1.8746 m=150-2.812510-2 =150 m=4.30平曲线设计及线形要素和曲线上的五个基本桩号：交点JD1桩号K1+912.852，坐标（4128686.251，501059.878），R=2000m，Ls=300m ， 转角=左312422.5高速公路车速120km/h,那么圆曲线长度=781.908m曲线长度=1381.908m切线长度= 705.168m外矩= 77.426m缓和参量=774.597m第一缓和曲线起点桩号ZH= K1+912.852-T1= K1+200.061第一缓圆点桩号HY= K1+200.061+Ls= K1+500.061曲线中点桩号QZ= K1+500.061+Ly/2= K1+898.203第二圆缓点桩号YH=QZ+Ly/2= K2+296.346第二缓和曲线终点HZ=YH+Ls= K2+596.346本设计选用的事方案一，计算结果见表2.4：表2.6平曲线几何要素表R (m)L(m)T(m)E(m)J(m)2000312422.51381.908705.16877.42628.428其余具体计算数值见直线、曲线及转角表2.3.3 逐桩坐标计算1）主线逐桩坐标计算公式（1）HZ点（包括路线起点）至ZH点之间的中桩坐标计算此段为直线，桩点的坐标按照以下公式计算： （2.10） （2.11）式中：为路线导线至的坐标方位角；为桩点至点的距离，即桩点里程与点里程之差；和为点的坐标。（2） ZH点至YH点之间的中桩坐标计算此段包括一缓和曲线和圆曲线，缓和曲线上面的各点坐标按缓和曲线参数方程计算： （2.12） （2.13）圆曲线上各点的计算公式为： （2.14） （2.15）其中：，为该点至HY或YH的曲线长，仅为圆曲线部分的长度。通过坐标变换将其转换为测量坐标X和Y，坐标转换公式为： = （2.16）当曲线为左转角时，应以代入。（3） YH点至HZ点之间的中桩坐标计算此段为第二段缓和曲线，缓和曲线上面的各点坐标按缓和曲线参数方程计算： （2.17） （2.18）通过坐标变换将其转换为测量坐标X和Y，坐标转换公式为：= （2.19）当曲线为左转角时，应以代入。2）计算过程本次路线设计的逐桩坐标计算采用坐标法，且本路线设有一个控制交点。本设计中：A： （4128453.1434, 499161.2825） JD1： (4128686.2505, 501059.8780) C： （4128097.8478，502356.6083）(1)直线上桩坐标计算 例：JD1的HZ1桩号K1+200.061已知其坐标为：X1= 4128599.3871, Y1= 500352.3992 ,求桩号K1+300的坐标：所以K1+300的坐标为X2=4128611.2908, Y2=500451.6265依此类推，详细数据见逐桩坐标表。2.4设计成果选线成果见选线成果CAD图平面设计成果见 直曲表 逐桩坐标表第三章 纵断面设计3.1纵断面设计原则纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。纵坡设计的一般要求为：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，和理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。3纵坡设计应对沿线地形、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。5纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。6对连接段纵坡，如大、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。7在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。3.2 平纵组合设计 1设计原则(1)应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。(2)注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。(4)注意与道路周围环境的配合，它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。 2平曲线与竖曲线的组合(1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即所谓的“平包竖”。(2)平曲线与竖曲线大小应保持平衡。(3)暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理、悦目。（4）要选择适当的合成坡度。图3-1 平、竖曲线的组合原则3.3 道路坡长及坡度确定道路最大纵坡和最小纵坡的限制,是为满足行车和排水要求.为使车辆行驶平顺，应尽量减少纵断面上的转坡点并设置大半径的竖曲线，坡长坡缓宜长，坡陡宜短。根据公路工程技术标准 JTGB01-2003规定，平原微丘区高速公路最大纵坡为3%，最小坡长最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9-15s的行程为宜。标准中规定了各级道路的最小坡长，当设计速度为120km/h，最小值为300m。最大坡长坡长太短对行车不利，而长距离的陡坡对汽车行驶也不利，汽车上坡时客服坡度阻力，采用低速档行驶，坡长过长，长时间使用低速档行驶，使发动机过热，水箱沸腾，行驶无力，而下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁制动，影响行车安全。在此基础上，标准规定了最大坡长，当设计速度为120km/h时，最大坡长为900m。3.4纵断面设计方法和步骤纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。其方法和步骤可归纳为以下几点： （1）拉破钱的准备：首先在纵断面上点绘出每个中桩的位置、平曲线示意图（包括起、讫点位和半径等），写出每个中桩的地面标高，并绘出地面线。 （2）标注控制点位置：即影响路线纵坡设计的高程控制点。如路线起、讫点的接线标高。 （3）试坡：试坡主要是在已标出的“控制点”和“经济点”的纵断面图上，根据技术标注、选线意图，结合地面起伏情况，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插和裁弯取值，使出若干坡度线。最后选出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方数量较省的设计线作为初步坡度线，再将前后坡度线延长交会，即可定出各变坡点的初步位置。 （4）调整：试定纵坡后，首先将所定的坡度与选线时考虑的坡度进行比较，两者应基本符合。调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本符合。 （5）核对：根据调整后的坡度线，选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、陡峭山坡路基、挡土墙、重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对于中桩的填（挖）高度。然后按该填（挖）值用“模板”在横断面图上“戴帽子”，检查是否有填挖过大、坡脚落空或挡土墙工程过大等情况。若发现有问题，应及时调整纵坡。 （6）定坡：纵坡设计在经调整核对无误后即可定坡。即逐段把坡度线的坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。变坡点一般要调整到10m整桩位上，变坡点的高程则是根据坡度、坡长依次计算确定的。 (7）计算设计标高：根据已定的纵坡和变坡点的设计标高，则可以计算出未设竖曲线以前各桩号的设计标高。3.5竖曲线设计3.5.1 曲线最小半径和最小长度在纵断面设计中，竖曲线的设计要素受众多因素的限制，其中缓和冲击、时间行程及视距要求三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。根据规范中的各行车速度时的凸、凹形竖曲线的最小半径和最小长度，如下表3.1，表3.2，确定本设计路段的竖曲线半径和竖曲线长度。表3.1 公路竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度km/m1201008060403020凸形竖曲线半径极限最小值(m)11000650030001400450250100一般最小值(m)170001000045002000700400100凹形竖曲线半径极限最小值(m)4000300020001000450250100一般最小值(m)6000450030001500700400200竖曲线最小长度(m)100857050352520表3.2 视觉要求的最小竖曲线半径计算行车速度(km/h)竖曲线半径(m)计算行车速度(km/h)竖曲线半径(m)凸形凹形凸形凹形10016000100001202000012000图3-2竖曲线纵坡图本工程设计速度为120km/h，查标准所得出的此速度下竖曲线的合理取值，凸形竖曲线半径取20000m,凹形竖曲线半径取12000m。设计方案见上图3.5.2 竖曲线各要素计算图3-2 竖曲线要素示意图各要素计算公式如下： (3.1) (3.2) (3.3) (3.4)式中: 竖曲线长度(m)； 竖曲线半径(m)； 坡差(%)，为“+”时表示凹形竖曲线，为“-”时表示凸形竖曲线； 竖曲线切线长(m)； 计算点至起算点的距离(m)； 竖曲线上任一点竖距(m)； 竖曲线外距(m)。已知在K0+360处，竖曲线半径R20000m，=1.27%, =-0.93% , 则：-2.2%,为凸形竖曲线= =440.00m竖曲线起点桩号：K0+360T = K0+140竖曲线起点高程：32.7383-T1.27%=29.9443（m） 竖曲线终点桩号：K0+360+T= K0+580竖曲线终点高程：32.7383+T（-0.93%）=30.6923 (m)其余各处竖曲线要素由上述方法即可求得。变坡点R（m）=-(%)L（m）T（m）E（m）K0+36020000-2.24402201.21K0+800120002.28273.6136.80.78K1+15018222-2.34426.4213.21.25K1+600120000.99118.859.40.15K2+380120001.56187.293.60.37K2+75020000-2.615222611.70各曲线的几何要素详见竖曲线纵坡图、竖曲线表3.6设计成果纵断面设计成果详见 竖曲表纵断面成果图第四章 横断面设计道路横断面是指中线上各点沿法向的垂直剖面，它是由横断面设计线和地面线组成的。其中横断面设计包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃水坑、环境保护设施等。高速公路、一级公路和二级公路中还有爬坡车道、避险车道；高速公路、一级公路的出入口处还有变速车道等。横断面图中的地面线是表征地面起伏变化的线，它是通过现场实测或由大比例尺地形图、测航相片、数字地面模型等途径获得。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接有关的部分，即两侧路肩外缘之间各组成部分的宽度、横向坡度等问题，所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。4.1横断面布置根据设计交通量，拟建高速公路，其横断面各组成部分的取值可根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件和抗震设防等因素确定，并且应该符合公路建设的基本原则和相关规范的具体要求。本路段路基按六车道高速公路（120km/h）标准路基全宽34.5m，双向六车道63.75 m=22.5，两侧硬路肩宽度为3.02=6.0m，土路肩的宽度为0.752=1.5m，中间带的宽度为4.5m(其中中央分隔带宽度为3.00m，两侧路缘带宽度为0.752=1.5m。)路基宽度=行车道宽+分隔带宽+路肩宽34.5 m 本设计横断面具体布置见路基标准横断面图4.2路拱坡度设计路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。查公路工程技术标准(JTGB01-2003)，沥青路面横坡宜取1.02.0%，高速公路、一级公路位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜采用2%；位于严重强度降雨地区时，路拱坡度可适当增大；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%2%。考虑到该地区降雨量，路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用2.0%的路拱坡度。公路的硬路肩，采用与行车道相同的坡度。土路肩的横坡采用3%，路拱形式采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。4.3护坡道当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽1m的护坡道；当高差大于6m时，应设置宽2m的护坡道。4.4边沟设计边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：1.01：1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1：21：3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处平原微丘区，故宜采用梯形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m，内侧边坡坡度为1：1。4.5超高设计为抵消车辆在曲线路线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，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行驶则因回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与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。在公路工程施工中，路面的超高横坡及正常路拱横坡是不便于用坡度值来控制，而是用路中线及路基，路面边缘相对于路基设计高程的相对高差来控制的。因此，在设计中为便于施工，应计算出路线上任意位置的路基设计高程与路肩及路中线的高差。所谓超高值就是指设置超高后路中线，路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差。超高过渡段仅在回旋线上的某一区段上进行。超高方式采用绕中央分隔带边缘旋转超高。在确定超高值时应注意以下几点：a.高速公路、一级公路的超高横坡不应大于10%，其他各级公路不大于8%；b.在积雪、冰冻地区，最大超高不超过6%；c.各级公路圆曲线最小超高为直线段的路拱坡度值。图4.1 绕中央分隔带边缘旋转本设计标段平原微丘一般地区，当设计车速为120km/h，圆曲线半径为,因此需设超高值。确定圆曲线的超高值横向分布力系 设该圆曲线的超高值为3%。 4.6 加宽设计汽车在曲线路段上行驶时，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，平曲线内侧应增加路基路面宽度称为曲线加宽。当平曲线的半径大于250m时，其加宽值甚小，可以不设加宽。在本设计中半径为20