从济源到郑州某段二级公路的设计 毕业设计说明书.doc

摘 要本设计是从济源到郑州某段二级公路的设计，该段路线总长为3810m。本设计中设计车速为80km/h，双向两车道, 不设置中央分隔带，行车道宽3.75m，设置1.5m的加固部分，0.75m的土路肩。对交通量进行了分析，查找相应技术规范，确定公路的等级以及设计需要的各种参数。在平面图中进行选线，然后又对道路路线进行了平面线形设计，本路线有三段曲线设置缓和曲线，并设置超高。纵断面的设计中有四个竖曲线，并且也满足了平纵面线形组合设计中的各种要求。在横断面的设计中，确定了横断面组成及各种要素后，绘制横断面图。路基设计的基本内容，就是确定路基边坡的形状和坡度。路面设计内容中包括路面类型与结构设计。在挡土墙设计中满足了各种稳定性的验算。最后的概算设计为计算机辅助计算，同时也给出了各部分内容相关的表格与图纸。通过这次设计不但了解建设公路的各个步骤，而且也能熟练的运用纬地进行辅助设计及运用autocad进行制图。关键词：二级公路；纵断面；横断面；沥青路面；挡土墙5 abstractthis design is a secondary road design from jiyuan to zhengzhou and the total length of the section is 3810m. the design speed is 80km/h and the road has two lanes.the tparameters which are needed in the design are defined by analyzing the traffic and searching the corresponding technical specification. finally the secondary roads technical specification is designed. based on the surrounding terrain, the alignment of the highway is designed, which has three corners. there are three vertical curves in the design of vertical alignment, which all meet the design requirement of the linear combination. in the cross section design, the cross section diagrams are drawn after determining the composition and cross section elements. the design of the asphalt pavement mainly contains the selection of the structure layer and the calculation of the layer thickness. the intension of the structure is checked after the selection of the dimensions of the structure in the culvert design. the design is combined with the terrain and surrounding environment conditions, and through the comparison of two line programs, the best solution is ultimately determined.keywords：the secondary roads; profile; cross section; asphalt pavement; retaining wall 可翻译 50 多种语言 haydi gidelim je ne sais pas ! pardon ? dti wie bitte? miracoloso rouge ! la voiture wie heien sie? cmo ests? hjelp! es ist sehr interessant! hoje est ensolarado vr s snill mijn vriend ich bin vierzig jahre alt escargots je parle un petit peu franais. . buongiorno principessa! hello s t nazdar! wie gehts? 目 录第一章 绪 论11.1 概述11.2 选题意义11.3 设计概况1第二章 公路技术等级的确定32.1 公路技术等级32.2 公路等级的确定42.3 二级公路技术指标5第三章 公路平面设计63.1 选线的一般原则63.2 平原微丘地区选线原则63.3 选线方法及步骤93.4 方案的拟定与初步比选93.5 平面线形设计113.5.1平面设计中的基本原则113.5.2平面线形的设计步骤:123.5.3平面线形的计算13第四章 纵断面设计164.1 纵断面设计原则164.2 纵坡设计要求174.3 竖曲线设计194.3.1 竖曲线设计194.3.2 竖曲线的计算194.4 平、纵线形组合22第五章 横断面设计245.1 横断面设计原则245.2 横断面的组成255.3 平曲线加宽设计265.4 超高设计27第六章 路基设计316.1 路基设计的内容与要求316.1.1 路基断面设计316.1.2 路基设计要求316.2 填料的选择及压实标准326.3 土石方调配336.3.1 调配原则336.3.2 土石方调配方法34第七章 路面工程367.1 路面基层设计367.2 沥青路面设计367.2.1 面层材料要求377.2.2透层与封层377.2.3沥青混凝土的配合比设计387.2.4接缝的设计处理387.3 新建沥青路面的结构厚度计算397.3.1原始设计资料397.3.2新建沥青路面结构设计步骤397.3.3计算过程中的用到的一些理论知识407.3.4路面设计计算过程437.4 路基路面施工方法及注意事项477.4.1路基施注意事项477.4.2路面施工方法及注意事项47第八章 公路排水设计508.1 公路排水概述508.2 路基排水52第九章 专题：挡土墙设计559.1设计资料559.2断面尺寸559.3墙顶以上填土压力的计算569.3.1车辆荷载569.3.2墙背土压力计算579.4墙身截面性质计算609.4.1截面面积609.4.2作用于基底以上的重力609.5墙身稳定性验算619.5.1抗滑稳定性验算619.5.2抗倾覆稳定性验算629.6基底应力验算629.7截面应力验算639.7.1对于1/2墙高处649.7.2对于墙身底部669.8 挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置69第十章 工程预算7110.1 预算定义和作用7110.2 预算费用的组成7110.3 预算定额编制的原则及程序7110.4 预算编制的依据7110.4 预算的编制7210.5 预算成果及方案比选72参考文献74致 谢75河南理工大学本科毕业设计（论文） 第一章 绪 论第一章 绪 论1.1 概述交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。公路运输作为其中最重要的运输方式之一，具有如下特点：（1）机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转，可以实现“库库”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。（2）受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式。（3）适用性强，服务面广，时间上随意性强。（4）投资少，资金周转快，社会效益显著。由于公路运输的这些特点，使公路运输事业得以快速发展。到上世纪70年代，经济发达国家大多改变了一个多世纪以来以铁路运输为中心的局面，公路运输在各种运输方式中起了主导作用，是我国综合运输体系中最为活跃的一种运输方式，并显示出了广阔的发展前景。1.2 选题意义综合运用已学的知识，解决土木工程专业道桥方向有关道路工程的技术问题，从而获得综合运用本专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，提高分析和解决实际问题的能力，并受到科学研究的初步训练。通过毕业设计进一步培养调查研究、检索和阅读中外文献资料、综合分析、设计计算、计算机应用、技术经济分析、绘图、撰写论文和设计说明书等方面的能力。此外毕业设计是作为大学生毕业前的一次重要的演练，为我们将来顺利踏上工作岗位或走上科研创新的道路，担当好自己的职责具有重要的意义。1.3 设计概况本设计为公路新建工程，本工程全线按二级公路标准设计，为双向两车道，设计时速为80km/h，工程起点桩号为k0+000，终点桩号 k3+810.310m。河南济源市济城县某公路地处5区，拟采用沥青混凝土路面结构设计，沿线土质为中液限黏性土，地下水位距路床1.5m，属于中湿状态，年降雨量900mm，最高气温39，最低气温-10。本路段主要是沟通济源附近县之间的一条干线公路，担负为沿线工、农业生产及政治、经济、文化物资交流服务；本设计是在结合当地的沿线地形、地质、水文、气象等自然条件下，确定公路的等级及技术标准；本设计是在对当地经济发展状况的了解和对交通量的预测的基础上进行的设计，并做方案比选。长远意义：为实现济源商城县到郑州市的快捷交通，加强与市区的联系，降低运营成本，提高经济社会效益，完善郑州市高等级路网；促进郑州市公路等级及运输结构合理化，适应郑州市作为国家公路运输枢纽城市的需要；大大增强郑州市对所辖地区的经济辐射影响，对促进经济发展具有重要意义。河南理工大学本科毕业设计（论文） 第二章 公路技术等级的确定第二章 公路技术等级的确定2.1 公路技术等级由于每条道路在国民经济中的作用不同，自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。公路路线设计规范jtg d202006将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级：（1）高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量4000080000辆；八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000100000辆。（2）一级公路为供汽车分向、分车道行驶，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年平均日交通量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年平均日交通量2500055000辆。（3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆。（4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量20006000辆。（5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000以下。单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量400以下。2.2 公路等级的确定（1）交通组成如表2.1：表2.1 本路建成初期每日双向混合交通量组成及交通量汽车车型日交通量（辆/d）解放ca340200黄河jn163800黄河jn150500解放sp92001000预计年平均交通量增长率为5；（2）交通量的计算：各种车辆折算系数如表2.2。表2.2 各种车辆折算系数表汽车代表类型车辆折算系数说 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2t14t的货车大型车2.019座的客车和载质量2t14t的货车拖挂车3.019座的客车和载质量2t14t的货车通过上表得各车辆的折算系数，计算得换算交通量如表2.3。表2.3 建成初期每日双向交通量换算汽车车型日交通量（辆/d）折算系数换算交通量(辆/d)解放ca3402001.5300黄河jn1638002.01600黄河jn1505002.01000解放sp920010002.02000换算日交通量合计4900确定公路等级： (2-1)远景设计年平均日交通量（辆/日）；起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量；r设计交通量年平均增长率（%）；n设计交通量预测年限交通量年平均增长率为5.0%=4900（1+5.0%）=9701辆/d，平均日交通量在500015000之间，所以所选路段为二级公路。2.3 二级公路技术指标本设计路段在公路网中有着重要经济作用，交通量也较大，采用较高设计速度，拟定为80km/h，主要的技术指标如下(1)计算行车速度:80km/h(2)车道数：双向2车道(3)行车道宽度:23.75m(4)路基宽度:12m 路幅组成;2（0.75m+1.50m+3.75m）(5)停车视距:110m(6)计算荷载:公路-级河南理工大学本科毕业设计（论文） 第三章 公路平面设计第三章 公路平面设计3.1 选线的一般原则 选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原则如下：（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、快捷的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也不应片面追求高指标。（3）选线注意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、经济作物田或穿过经济林园等。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染等问题。3.2 平原微丘地区选线原则平原微丘区由于地势比较平坦，路线受高差和坡度的限制小，平、纵、横三方面的几何线形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，选现实应注意多方面的因素。（1）以平面为主安排路线平原微丘区路线，因受纵坡限制不大，布线时应在基本符合路线走向的前提下正确处理对地物、地质的避让与穿越，以平面为主安排路线。选线时，首先在起终点及中间必须经过的工厂、农场及风景区作为主要控制点，了解农田优劣及建筑群、水电设施、跨河桥位等地物的分布，确定避让方法。（2）线形与技术标准平原微丘区选线要求路线方向直捷，线形舒适可能采用较高标准。两个小控制点之间以两点直线连接的路线是最理想的，当路线必须转折时，相邻曲线间应尽量有较长的直线，以便曲线之间有充足的过渡时间，但不能片面的追求长直线，平曲线尽量采用大半径，小偏角，从而保证线形的平顺。路线纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓而造成排水不良。平原微丘区路基一般以低路堤为主，但必须做好排水设计，并在某些特殊路段做好挡土墙设计，以确保路基的稳定和坚固，同时还应考虑纵坡和排灌渠位及其高度的配合。（3）处理好于农业的关系平原微丘区农田成片，渠道纵横交错，路线布设时要注意与农业发展的关系，与农田灌溉、水利设施建设相结合，从支援农业出发，布线应处理好以下问题：平原微丘区新建公路占用一些农田是不可避免的，但结合我国地少人多的国情，在可能的条件下做到尽量少占或不占高产田。全面分析比较，使路线既不片面求直而占用大量良田，也不片面强调不占用良田而使路线弯曲较多，造成行车条件恶化。路线布设应紧密与农田水利建设相结合，注意了解灌溉渠道的分布情况，使路线尽量与干渠平行，尽可能避免相交，最好把路线布置在渠道上方非一侧或尾部。路线应尽量避开供灌溉用的水塘，必须穿过时，路线最好布设在水塘的一侧，并拓宽水塘，取土筑路，解决借土问题。（4）路线与城镇的联系平原微丘区有较多的城镇、村庄、工业区及其它公用设施，布线时应结合工路性质正确处理穿越与避绕、拆迁和保留的关系。高等级公路原则上不宜穿过城镇、工矿区及密集的居民点，以减少相互干扰确保安全。但考虑到方便运输，便利群众，充分发挥公路服务性能，路线又不宜离开城镇过远，做到“靠城不进城，利民不扰民”。（5）路线与桥渡的配合平原微丘区河流湖泊较多，桥涵工程大，路线在跨越水道应尽可能的保证路线的平顺性。特大桥桥位是路线总方向的控制点，路线的总方向应服从特大桥桥位的安排。大中桥桥位原则上应服从路线的总方向，但常常作为路线方案的控制点，在选定桥位时，应将路、桥综合考虑。桥位应尽量选择在河床稳定、河道顺直、河面较窄、地质良好和两岸有利于桥头路线布设的河段。一般情况下，桥位中线应尽可能与洪水的主流向正交，桥梁和引道应尽量在直线上。小桥涵位置应服从路线走向，但遇到斜交过大或河沟过于弯曲的情况，可采取改河措施或改移路线，调整轴线和流向间的夹角。（6）注意土壤水文条件平原微丘区土壤和水文条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，容易影响路基的稳定性。在低洼地段，路线与分水岭走向一致时，应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线，以使路基具有较好的水文条件。当路线遇到面积较大的水库或湖泊时，一般应避绕，难以避绕时，应选择最窄最浅和基地坡面平缓的位置，借土填堤通过。路线通过排水不良的低洼地带，布线时要注意保证陆地的最小填土高度，对低填及个别挖方地段要做好排水处理。（7）充分利用旧路平原微丘区，通常有较宽的人行大路，新建公路应尽可能利用旧路，但要注意从公路的远期发展考虑，根据该路在路网中的地位和作用，严格按照技术标准的要求对旧路进行改造，不能利用的可恢复成为耕田或改为通行农业机械的道路。（8）注意路基取土和就地取材路基取土不能乱挖乱取、破坏农田，造成路基两边积水。取土应进行全面规划，采用大面积集中取土的方法，使梯田取土变平田。本路线位于平原微丘区，有建筑材料生产工厂，有砂石、粉煤灰等材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工、养护、材料运输费用。3.3 选线方法及步骤公路选线一般可分为三种方法，其中有实地选线，纸上选线及自动化选线，根据实际情况，在本公路设计中，采用纸上定线法。纸上选线是在已经测得的地形图上进行路线布局、方案比选，从而在纸上确定路线，将此路线再放到实地的选线方法。其特点是野外工作量较小，定线不受自然因素干扰，能在室内纵观全局，结合地形、地物、地质条件，综合平衡平、纵、横三方面因素所选定的路线更为合理。但纸上定线必须要有大比例尺地形图，地形图的测设需花费较大的工作量和具备一定设备。纸上选线的地形图若用航空摄影成图可大大缩短成图时间。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的，一般要经过以下三个步骤:（1）首先确定起终点的位置,根据地形图上的地形地貌及相关的设计资料确定两点间路线的基本走向。（2）按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点，如沿线房屋、农田等地点要重点控制,然后连接控制点，初步完成路线布局。（3）本设计本着方便城镇出入,少占田地,尽量避免穿越池塘,尽可能利用老路,路线短,填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下,进行平纵横综合设计,以定出道路的中线。3.4 方案的拟定与初步比选根据地形图，按照选线的方法和原则，拟定出两条路线走向方案见平面线形图。本设计选线主要从以下方面考虑： （1）本路段位于平原微丘区，平原微区农田成片，渠道纵横交错，路线布设时注意到与农业发展的关系，与农田灌溉、水利设施建设相结合，从支援农业、带动当地经济发展出发布点选线。平原区新建公路占用一些农田是不可避免的，本设计在可能的条件下做到尽量少占或不占高产田。全面分析比较，使路线既不片面求直而占用大量良田，也不片面强调不占用良田而使路线弯曲较多，造成行车条件恶化。（2）在路线布设时做到紧密与农田水利建设相结合，仔细观察地形图，充分了解灌溉渠道的分布情况，使路线尽量与干渠平行，尽可能避免相交。路线尽量避开供灌溉用的水塘。（3）平原微丘区有较多的城镇、村庄、工业区及其它公用设施，布线时结合工路性质正确处理穿越与避绕、拆迁和保留的关系。高等级公路原则上不宜穿过城镇、工矿区及密集的居民点，以减少相互干扰确保安全。但考虑到方便运输，便利群众，充分发挥公路服务性能，路线设计又没有离开城镇过远，做到“靠城不进城，利民不扰民”。方案比选如表3.1表3.1 平面选线方案比选比较项目方案一方案二路线长度3.94km 3.81km线型平均圆曲线半径比较小，线型没有方案二顺畅平均圆曲线半径比较大，路线顺适交点数目4个3个占用农田情况中等少跨越河塘情况多少平曲线最小半径260m550m安全评价安全不太理想安全性好路基土石方高填深挖不多，土石方总量比方案二多。填挖方量不多，土石方总量较少征地拆迁多少方案优点1.所经地段填挖较少2.工程土石方数量比较少3.占用耕地少1.路线线型顺适，所经地段填挖较少2.占用耕地，穿越河塘较少3.房屋拆迁少方案缺点1.线型不顺适2.房屋拆迁多3.经过居民区多1.土石方总量较大方案比较参考方案推荐方案综合以上考虑，设计出方案一和方案二两个方案，初步比选如下：方案二直线、缓和曲线圆曲线结合使用，使线形更加美观，同时不增加额外的工程量，但此方案穿越一些农田。方案一转点稍多，线形不够平顺，圆曲线半径较小，会影响行车速度，同时跨越较多河塘，增加工程投资。方案一与方案二相比，方案一的线路穿越较多的居民区，离城市较近，需拆迁的稍多，且穿越的良田、河塘较多，增加工程投资，综上所分析可见方案二优于方案一，因此选择方案二的线路。3.5 平面线形设计 3.5.1平面设计中的基本原则在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：（1）平面线形应力求直捷，做到连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；本设计路线要绕山而行，路线弯曲较大，曲线所占比例较大。路线与地形相适应，既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题，这一点对于处于旅游区的地区来说特别重要。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件。行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高等级公路应尽量满足；二级公路应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。本路线计算行车速度为80km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适应，平曲线应该梢长于竖曲线，尽量做到了“平包竖”。（2）保持平面线形的均衡与连贯；为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性 而不出现技术指标的突变。在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出现长直线以及高低标准的过渡。（3）避免连续急弯的线形；连续急弯的线形给驾驶着造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中可在曲线间插入足够长的直线段或回旋线，如果在两个平曲线之间不能满足长直线的要求，最小也要满足最短直线距离限制，同向曲线之间最短直线为6v=480m米，反向曲线间为2v=160m米。（4）平曲线应有足够的长度；平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整。缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程，当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时圆曲线长度为0。路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，7应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。3.5.2平面线形的设计步骤:平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中：应保证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足行驶力上的要求。（1）交点主要确定路线的具体走向位置，因此其位置的确定非常重要。必要时应做相应的比较方案进行比选，保证方案可行、经济、合理、美观、工程量小。（2）缓和曲线长度的确定首先在满足曲线及缓和的最小长度的前提下，初步拟定其长度，然后平曲线半径及缓和曲线长度可以根据切线公式（3-1）或外距公式（3-2）反算 （3-1） （3-2）在初步设计时可忽略p,并近似取q=ls/2,由（3-1）、（3-2）即可得： （3-3） （3-4）当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。缓和曲线采用回旋曲线。缓和曲线的长度从以下几个方面考虑确定：a.驾驶操作从容，旅客感觉舒适b.超高渐变率适中由于在缓和曲线上设置有超高渐变段，如果缓和曲线太短会因路面急剧的由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。c.行驶时间不过短车在缓和曲线上的行驶时间不应少于3秒。在本设计中缓和曲线最小值为100m，均满足以上要求。在确定r,ls以后就计算各曲线要素，推算各主点里程及交点的里程桩号。最后由平面设计的成果可以得到直线曲线及转角表。3.5.3平面线形的计算以第一个平面曲线为例计算：已知取圆曲线半径r=550m，如图 3.1图3.1 jd1平曲线路线转角 l曲线长（m） t切线长（m）e外矩（m） j校正数（m） r曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）(1) 计算缓和曲线长度:设 则有公式 切线角公式： 取为了满足线形舒顺和美观的要求，回旋曲线参数a应满足: 即所以 取满足要求。缓和曲线上离心加速度的变化率为: (2) 曲线几何元素的计算:切线增值： 内移值： 切线角：切线长：曲线长：圆曲线：外距： 校正值：其他平曲线要素值见附表一直曲转角表曲线主点桩号计算: 在地形图上测得ab间距离988.234m，即得=k0+988.234则 其它各桩号坐标见附表二逐桩坐标表16河南理工大学本科毕业设计（论文） 第四章 纵断面设计第四章 纵断面设计纵断面反映了路线纵坡的的变化、路中线位置地面的起伏、设计线与原地面线的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可以完整的表达出路线作为空间曲线的立体线形效果。纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，在用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。根据道路的等级（二级公路）、沿线自然条件和构造物控制标高，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。具体路段设计可见纵断面设计图。4.1 纵断面设计原则路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。根据选线时的意图，以及桥涵、地质等方面对路线纵断面设计的要求，综合考虑工程技术与工程经济因素，定出路线的纵坡，再选则合适的竖曲线，最后才计算出各桩号的设计标高和填挖值。进行道路纵坡设计时，一般应遵循以下原则：（1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）（2）纵坡应均匀平顺。纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁；变坡点尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；垭口处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段。（3）设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；沿河线路线标高应在设计洪水位以上0.5m以上。（4）纵断面设计应与平面线形和周围地形景观相协调，应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵断面的设计线。（5）应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。（6）依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农用机械、农田水利等方面要求。4.2 纵坡设计要求纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。纵坡设计一般要求：（1）纵坡设计必须满足标准的各项规定。（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曲线坡段，不宜连续用极限长度的陡坡夹最短长度的坡。连续上下坡或下坡路段，应避免设置反坡段。越岭附近的纵坡应尽量缓一些。（3）纵坡设计应对沿线地形、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，降低造价和节约用地。（5）平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，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，如大中小桥引道及隧道两端接线等，纵坡应缓一些避免产生冲突，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。1、最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。最大纵坡的影响因素：各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的。各级公路最大纵坡的规定见表所4.1示。表4.1 各级公路最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789 2、最小纵坡规范规定各级公路在挖方路段、设置边沟的低填方路段以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基而影响稳定性，规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡(0.0%)或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。3、坡长限制（1）最小坡长限制 最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。标准规定，各级道路最小坡长应按表 4.1和表中4.2选用。表 4.2 各级公路最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最短坡长（m）30025020015012010060（2）最大坡长限制 各级公路纵坡长度限制见表4.3。表 4.3 各级公路纵坡长度限制设计速度（km/h）1201008060403020坡度%390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300102004.3 竖曲线设计4.3.1 竖曲线设计竖曲线最小长度与平曲线相似，当坡度角较小时，即使采用较大的竖曲线半径，竖曲线半径的长度也很短，这样容易使驾驶员产生急促的变坡感觉，同时，竖曲线长度过短，宜对行车造成冲击。我国公路按照汽车在竖曲线上3s的行程时间控制竖曲线的最小长度。择竖曲线半径时，为更好的视觉效果，还应将竖曲线的半径选的大一些，使视觉上感觉到舒适顺畅。相邻竖曲线衔接时应注意：（1）同向竖曲线:特别是同向凹形竖曲线，如果直坡段接近或达到最小坡长时，宜合并设置为单曲线或复曲线。（2）反向竖曲线：反向竖曲线之间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3s行程。（3）竖曲线设计应满足排水要求。规定的竖曲线最小半径和竖曲线长度如下表4.4所示：表4.4 竖曲线最小半径和竖曲线长度设计速度（km/h）1201008060403020凸形竖曲线最小半径（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度（m）一般值250210170120906050最小值1008570503525204.3.2 竖曲线的计算1、竖曲线的要素坡度差（代数差），当为“+”时，为凹形竖曲线；为“”时，为凸形竖曲线。竖曲线要素见图4.1。图4.1 竖曲线要素示意图竖曲线长度： (4.1)竖曲线切线长： (4.2)竖曲线上点的竖距： (4.3)竖曲线外距： (4.4)式中 r竖曲线半径，m； l竖曲线的曲线长，m； t竖曲线的切线长，m； e竖曲线的外距，m； 两相邻纵坡的代数差，在竖曲线要素计算时去其绝对值； y竖曲线上任意一点到切线的纵距，m； x竖曲线上任意一点与竖曲线始点或终点的水平距离，m。在设计过程中，按折线计算出的纵断面设计标高为未计竖曲线之设计标高；设置竖曲线后，竖曲线内所在路段的设计标高应在未计竖曲线之设计标高的基础上加以改正，此改正值为y，即：在凸形竖曲线内： 设计标高=未计竖曲线的设计标高y在凹形竖曲线内： 设计标高=未计竖曲线的设计标高+y2、竖曲线要素计算 该公路全长3810.310m，全线共设四个竖曲线。其中一个凸形竖曲线，三个凹形竖曲线。竖曲线半径选择说明：(1)符合平纵结合设计(2)竖曲线半径的选择符合规范要求，凸曲线r4500m，凹曲线r3000m，同时凸的竖曲线最小长度不小于70m。(3)竖曲线的设置应使驾驶员能保持视距的连续性，平纵线形的技术指标大小均衡，线型协调。 变坡点桩号：k0+860，k1+650，k2+420，k3+170纵坡坡度：-0.6745%，0.3949%，-1.5192%，0.5140%，0.6252%竖曲线半径：3000m，4500m，3000m, 3600m(1) 计算竖曲线要素 （为正说明是凹形曲线）曲线视距要求，竖曲线长度：15.88m切线长： 外距： （2）计算设计高程竖曲线起点桩号竖曲线起点高程85.5594-10.23810.6745%=85.4903m竖曲线上纵距y的计算: （此处是凹形曲线，设计高程为切线1的高程减去标高改进差切线高程=曲线起点高程+）以计算桩号k0+870处的高程为例：横距x=( k0+860)-(k0+849.762)=10.238m竖距h=切线高程=85.4903+10.2380.6745%=85.5594m设计高程=85.5594-0.017=85.5424m同理可计算其它各桩号的高程 竖曲线详细见附表三纵坡、竖曲线表与附表四路基设计表4.4 平、纵线形组合1、 线形组合原则平面与纵断面的线形组合是指在满足汽车动力学和力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续性、舒适感，研究与周围环境的协调和良好的排水条件。公路平、纵线形组合的基本原则是：(1)应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。(2)平面与纵断面的技术指标大小应均衡，不要悬殊太大，使线形在视觉上和心理上保持协调。(3) 注意与道路周围环境相结合。2、 平、纵线形组合的基本要求（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。（2）要保持平曲线与竖曲线大小的均衡。平曲线与竖曲线的大小如果不均衡，会给人以不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。（3）当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。（4）要选择适当的合成坡度。合成坡度过大对行车不利，特别是在冬季结冰期更危险，合成坡度过小对排水不利也影响行车，车辆行驶时有溅水干扰。虽然标准对合成坡度的最大允许值作了规定，但在进行平、纵面线形组合时，如条件可能，最好使合成坡度小于8%，最小合成坡度不应小于0.5%31河南理工大学本科毕业设计（论文） 第五章 横断面设计第五章 横断面设计公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求：横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行公路路线设计规范jtg d202006规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并确定公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与之间配合，不能任意兼、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小，纵坡适宜，可考虑与路基边沟合并，但边沟断面应适当加大。路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑重力式挡墙。地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑进行设计。5.1 横断面设计原则（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地