商丘某地新建二级公路设计毕业论文.doc

华北水利水电大学毕业设计（论文） 存档编号 华北水利水电大学 north china university of water resources and electric power 毕 业 设 计题目：商丘某地新建二级公路设计 学 院 华北水利水利水电大学 专 业 交通土建专业 姓 名 李 世 庆 学 号 100212100780 指导教师 曾桂香 完成时间 2013月9月28日 教务处制 存档编号 华北水利水电学院 north china university of water resources and electric power 毕 业 论 文题目：商丘某地新建二级公路设计 学 院 华北水利水利水电大学 专 业 交通土建专业 姓 名 李 世 庆 学 号 100212100780 指导教师 曾桂香 完成时间 2013月9月28日 教务处制独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名：李世庆 指导导师签名： 签字日期： （打印出来之后手写） 签字日期：毕业设计（论文）版权使用授权书本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用毕业设计（论文）的规定。特授权华北水利水电学院可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）原件或复印件和电子文档（涉密的成果在解密后应遵守此规定）。毕业设计（论文）作者签名：（手签） 导师签名：签字日期： 签字日期：内 容 提 要本设计的主要内容为商丘某新建二级公路设计。设计的目的是在所提供的地形图上，采用纸上定线的方法，并根据交通量数据、地形情况等其他资料确定设计的公路等级，做出相应的设计，以此加深对公路设计原理和方法的认识。商丘公路施工图设计是在所在地区的地形、地质、气候的影响下，按照设计规范进行的。本次设计的内容有：平面线设计、纵断面设计、横断面设计。平面线设计包括纸上选线、定线，圆曲线、缓和曲线参数设定，直线设计等；纵断面设计包括拉坡、竖曲线设计等，超高的设定一满足了设计要求的8%之内，在竖曲线设计时，应注意行车视距和视线诱导问题即满足“平包纵”，合成坡度也要满足规范要求；横断面设计时，使行车更加舒适，为确保道路的使用年限，在路段上还做了防护和排水设计。排水设计包括路基排水和路面排水，路面设计又有边沟设计和截水沟设计和路拱排水。通过本次设计，加深了我对道路设计基本理论和重要概念的理解，熟悉具体设计的计算内容、步骤和方法，使大学期间所学的理论知识与实践较好地结合起来。 关 键 词：施工图；路基路面；平面；横断面；纵断面 abstractthe main contents of this design is the jincheng segment. the purpose of this design is on a providing geography diagram, settle the linear method on the adoption paper, and make sure the highway grade design according to traffic volume and geography circumstance ,etc. doing the homologous design, so as to deepen the knowing of the principle of the highway design and method.working properly to hope the highway construction diagram design is under the influence of the geography, geology, weather of the place region, carrying on according to the design norm of.a contents for design have:the flat surface line design, vertical section design, cross section design, block the soil wall design and the engineering quantity calculations and grounds square dispensation.the flat surface line the design includes the paper select line, settle line, a curve, the mitigation curve parameter enactment, straight line design etc.;the vertical section design includes to pull the gradient , set extremely highly on satisfying 8% of the design request inside the vertical curve design.etc., at the vertical curve design, at the request of notice to go the car to see to be apart from to induce the problem to satisfy a vertical curve namely with view, synthesize the slope also want satisfy the norm;when the cross section design, considered the extremely high constitution, make go the car more comfortable, in order to insure the usage time limit of the road, still did the protection and drain the design on the road segment. drain the design to include the roadbed catchment and roads to face the catchment, the road faces the design and has the side ditch design and cuts the drain design and the road arch catchments.through this designing course, i have a deeper comprehension of the basic theories and the important concept of the road, and i am familiar with the calculation contents, steps of the design and method which makes learning theories in university and practice more easily to be put together.keywords:diagram design ； roadbed and roadway； flat surface design；vertical section design；cross section design 目 录 内 容 提 要abstract目 录 . 第1章 设计依据规范1第2章 总体设计12.1 工程概述22.1.1工程名称22.1.2设计内容22.1.3道路所在地气候资料及工程特点22.2 总体设计原则22.2.1平面设计22.2.2纵断面设计32.2.3横断面设计32.2.4路面结构设计32.3 路基路面工程3第3章 道路定线43.1 定线原则43.2 定线方法43.3 定线原则4 3.4 方案比选. 5第4章 平面设计54.1 综述64.2 直线设计64.2.1直线的特点64.2.2直线的长度64.3 圆曲线设计74.3.1圆曲线几何要素74.3.2圆曲线半径确定74.4 缓和曲线设计94.4.1缓和曲线的作用94.4.2有缓和曲线的平曲线的曲线要素的计算104.4.3缓和曲线的最小长度104.5 平面线形设计114.5.1平面线形设计的一般原则114.5.2平曲线的最小长度11第5章 纵断面设计115.1 纵坡及坡长设计125.1.1概述125.1.2最大纵坡135.1.3最小纵坡135.1.4坡长限制135.1.5缓和坡段135.1.6平均纵坡145.1.7合成坡度145.2 竖曲线设计14 5.2.1竖曲线要素的计算公式. 145.2.2竖曲线最小半径165.3 道路平纵组合设计165.3.1平纵组合的设计原则175.3.2平曲线与竖曲线的组合175.4.1纵断面设计步骤175.4.2纵断面设计要点185.4.3纵断面图的绘制18第6章 道路横断面设计186.1 道路横断面的组成196.1.1路幅的构成19 6.1.2横断面设计的原则.196.2 行车道及路肩、路拱196.2.1行车道宽度的确定196.2.2平曲线加宽及其过渡206.2.3路肩216.2.4路拱及超高216.3 路面横断面设计246.3.1公路横断面的设计方法236.4 路基土石方计算及调配246.4.1土石方数量计算246.4.2路基土石方调配25第7章 路基工程设计267.1 路基类型与构造267.1.1 路堑267.1.2路堤277.1.3半填半挖路基277.2路基设计27 7.2.1 路基设计的一般原则. 277.2.2路基边坡坡度287.2.3路基高度287.2.4路基宽度287.2.5路基压实297.3 路基附属设施297.4 挡土墙设计30 7.5 路基防护与加固. 377.5.1边坡防护377.5.2地基加固387.6 排水设计387.6.1地面排水设备38第8章 路面工程设计398.1 路面类型与结构方案设计398.2 路面基层设计408.3 沥青路面设计418.3.1 面层材料要求418.3.2透层与封层418.3.3沥青混凝土的配合比设计428.3.4接缝的设计处理438.4 新建沥青路面的结构厚度设计438.4.1原始设计资料438.4.2沥青路面结构设计步骤448.4.3 计算过程中的用到的一些理论知识458.4.4 此二级公路的路面设计计算过程488.5 路基路面施工注意事项498.5.1路基施工注意事项508.5.2路面施工方法及注意事项50第9章 沿线防护设置设计53 9.1 交通安全设施设计.53 结 论55特别致谢56参考文献：57ix3第1章 设计依据规范此二级公路进行施工图设计的编制依据和设计规范有：1 公路路线设计规范（jtgd20-2006）2 公路沥青路面设计规范（jtgd50-2004）3 公路路基设计规范（jtgd302004）4 公路路面基层施工技术规范（jtj034-2000）5 沥青路面施工及验收规范（gbj50092-96）6 公路沥青路面施工技术规范(jtgf40-2004)7 公路路基施工技术规范（jtg f102006）8 公路桥涵通用规范(jtgd602004)9 公路排水设计规范(jtj018-97)10公路路面基层施工技术规范(jtj034-2000)11 中华人民共和国国家标准道路交通标志和标线(gb5768-1999)12 中华人民共和国行业标准公路工程技术标准（jtj b01-2003） - 51 -第2章 总体设计2.1 工程概述2.1.1工程名称河南商丘某新建二级公路建设工程初步设计。2.1.2设计内容k2+000至k4+581.27范围内的道路平纵横设计、路基路面设计。2.1.3道路所在地气候资料及工程特点 此二级公路位于河南商丘地区，属于暖温带季风气候，四季较分明，春季干旱多风，夏季受东南亚季风气候影响，炎热多雨，秋季温和凉爽，阴雨较多，冬季受西伯利亚高压气流控制，气候寒冷，雨雪稀少，平均气温11.7度，极端最高气温40.2度，最低气温-19.7度，多年平均风速2.2米/秒。沿线山体稳定，无不良地质状况，山坡地下水3米以下，洼地地下水1.5米以下。，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。公路沿线附近可采用的建筑材料：水泥、沥青、碎石、砂砾、石灰及粉煤灰等。2.2 总体设计原则2.2.1平面设计道路为平原区二级公路，设计车速为60km/h，道路全长2581.27m，起点桩号为k2+000，终点桩号为k4+581.27。本次设计的平面线形中全线共设交点3个，平均每公里交点数为0.552个，平曲线占路线总长37.727%，最小平曲线半径300米/2处，最小圆曲线半径为300m，最大圆曲线半径为400m。最大直线段的长度为551.019m。平面设计绘图祥见附图。2.2.2纵断面设计 在本设计项目中最大纵坡2.445，510.000米/1处。最短坡长151.385，变坡点共8个，平均每公里纵坡的变更次数为2.993%，竖曲线的最小半径是2000.000米。竖曲线增长系数:1.03079。2.2.3横断面设计此公路按照设计任务书要求为山岭重丘区二级公路，计算行车速度为60km/h，路基宽度为10m，其中行车道宽7.0m，两边土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。路拱坡度为1.5，路肩坡度为1.5，详见道路标准横断面图。2.2.4路面结构设计行车道路面结构为：3cm 细粒式沥青混凝土4cm 中粒式沥青混凝土6cm 粗粒式沥青混凝土25cm 石灰粉煤灰碎石25cm 石灰土2.3 路基路面工程路基路面是道路的主要工程结构物。路基是在天然地表面按照道路的设计线形(位置)和设计横断面（几何尺寸）的要求开挖或堆填而成的岩土结构物，路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。工程路基主要是根据当地的地形地物合理的设计出路基的类型和构造。必须严格保证路基的压实。压实时采用重型击实标准控制，土方要求分层碾压，按道路路基施工规范要求进行施工。填方路段路堤在路槽以下080cm深度范围内压实度为95%，80150cm深度范围内压实度为93%，挖方路段路堑在030cm深度范围内压实度为95%。路面工程主要有沥青路面结构层的设计，根据所给的交通资料合理的计算出路面的结构组成。第3章 道路定线3.1 定线原则根据交通部公路路线设计规范（jtgd302004）的有关规定及河南平原区交通厅路网改造精神，公路布线遵循经济合理的原则。尽可能少拆迁，少占用农田，少破坏自然环境，利用有利地形布线，使公路路线与自然景观协调统一，并以充分利用旧路改建减少工程投资为目的进行选线。定线的任务是按照一定的技术标准，在选线布局阶段选定的“路线带”（或叫定线走廊）的范围内，结合细部地形、地质条件、综合考虑平、纵、横三面的合理安排，确定并通常实地定出道路中线的确切位置。定线是公路设计过程中很关键的一步。它不仅要解决工程、经济方面的问题，而且对如何使公路与周围环境想配合，以及公路本身线形的美观等问题都要在定线过程中给予充分的考虑。定线应吸收桥梁、水文、地质等专业人员参加，发挥各种专业人员的才能和智慧，使定线成为各专业组协作的共同目标。3.2 定线方法公路定线质量还在很大程度上取决于采用的定线方法，常用有直接定线和纸上定线两种方法。在道路的勘测设计中，一般是先在地形图上进行纸上定线，然后进行实际定线，技术标准高的、地形、地物复杂的路线必须使用“纸上定线”，然后把纸上路线敷设在地面上。“直接定线”省去了纸上定线这一步，所以只适用于标准较低的路线。在本设计中，道路等级为二级，且地形、地物较为复杂，故线路采用“纸上定线”的方法。3.3 定线原则本项目是公路新建工程，由于地形比较复杂、落差较大，考虑到为了减少填挖方量，尽量减少拆迁房屋和少占用高产农田，控制工程造价和环境保护等方面得问题，优化线形，而采用了沿等高线的走向布线。但是个别无法避免的地方，只好直穿等高线了，但应尽量使其交角小。 3.4 方案比选在近两公里平原地区的路线设计中路线走向基本确定，根据已确定的路线的大概走向，综合考虑地形状况和技术经济指标后，选定了两套方案。两个方案的总里程前一个方案较比后一个方案多了近一百米，但后一方案的填挖方量比较多，同时，后一个方案穿过沟谷存在过水问题，要修桥，大大增加了工程费用及工程难度。综合比较，最终选定第一方案。选线图见附图。 第4章 平面设计4.1 综述道路是带状的三维空间结构实体，一般由线形、路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施等组成。不论是公路还是城市道路，其路线位置的选定都会受到社会经济，自然地理和技术条件等多重因素的制约。需要设计者再进行充分调查，掌握大量可靠资料的基础上，利用现行的技术标准和设计规范，结合当地的地形，地质和地物等条件，设计出一条经济，合理而又与自然景观协调的路线来。道路平面设计就是在平面图上研究确定路中线几何形状的原理和方法的工作。直线是最简单的平面线形，然而从道路的起点到终点之间往往不能用一条直线将其连接起来，由于受地形、地物等因素的制约，路线在平面上往往出现很多转折，为了保证行车的安全性和平稳性，在转折处需要用圆曲线加以连接。如果圆曲线半径较小，还要进行曲率过渡，即加设缓和曲线。因此，道路的平面线形要素是由直线，圆曲线和缓和曲线构成的，通常称之为“平面线形三要素”。直线是曲率为零的线形；圆曲线是曲率为常数的线形；缓和曲线是曲率逐渐变化的线形。三要素是道路平面线形最基本的组成，在道路上各要素所占比例难以量化规定，但只要各组成要素使用合理，组合得当，均可以得到较为理想的平面线形。4.2 直线设计4.2.1直线的特点作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中的使用最为广泛，当地势平坦，地物障碍较小时，定线人员往往首先考虑使用直线线形通过。这因为两点之间的连接长度以直线最短；汽车在直线上行驶时受力简单，方向明确，驾驶操作容易；同时，路线测设简单、方便。基于直线的上述优点，在个种线形工程中都有着其独特的地位。当然直线线形也有其缺点:直线线形灵活性差，难以与地形，地物等周围的环境相协调；过长的直线易使驾驶员感到单调、疲倦，注意力难以集中；直线路段上难以准确目测车辆之间的距离；长直线上容易导致高速行车，引发交通事故等。因此，在运用直线线形和确定其长度时，需要持谨慎态度，尽量不采用过多和过长的直线线形。4.2.2直线的长度(1)直线的最大长度：我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值，根据德国和日本的规定:直线的最大长度(单位m)为20v(v-设计速度，km/h)。虽然地域不同，环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指标。(2)直线的最小长度：为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定地直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点(缓直hz或圆直yz)到后一曲线起点(直缓zh或直圆zy)之间的长度。对于同向曲线间的最小直线长度: jtgd20-2006(以下简称)规定同向曲线间地最短直线长度(单位为m)以不小于6v(单位km/h)为宜。另外，对于计算行车速度v40km/h地山岭重丘区公路地特殊困难地段，可以适当放宽。对于反向曲线间的最小直线长度:规定反向曲线间最小直线长度(单位为m)以不小于2v(单位为km/h)为宜。4.3 圆曲线设计4.3.1圆曲线几何要素各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的重要组成部分。路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。圆曲线具有易与地形相适应、可循环好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。四级公路可以不设缓和曲线，其他各级公路当曲线半径大于或等于“不设缓和曲线的半径”时也可不设缓和曲线，因而在此类弯道中只有圆曲线。本次公路为二级公路，故应该合理的设置缓和曲线。圆曲线几何要素及公式如下： 式中：t切线长（m）；l曲线长（m）；e外距（m）；r圆曲线半径（m）；转角（度）。4.3.2圆曲线半径确定行驶在曲线上的汽车由于受离心力作用其稳定性受到影响，而离心力的大小又与曲线的半径密切相关，半径愈小愈不利，所以在选择平曲线半径时应尽可能采用较大的值，只有在地形或其他条件受到限制时才可以使用较小的半径。为了行车的安全，标准规定了圆曲线半径在不同情况下的最小值。(1)圆曲线半径的计算公式与影响因素根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得到 式中 r圆曲线半径，m；v-行车速度，km/h；-超高横坡度，（。）在公路等级和地形条件已定时，设计车速v也就唯一确定了，圆曲线半径r的大小取决于横向力系数和曲线的超高横坡度的取值范围。值的采用影响到行车的安全、经济与舒适度等。在计算最小平曲线半径时，应综合考虑汽车行驶的横向稳定性、驾驶员的驾驶操作、燃料消耗和轮胎磨损以及乘车的舒适性等因素，采用一个适当的值。经分析得出的的取值范围：值最小不小于0.10，最大不大于0.16。(2)超高横坡度超高横坡度有最大超高横坡度与最小超高横坡度之分。在制定最大超高横坡度 时要综合考虑道路所在地区的气候条件、驾驶员和乘客的心理上的安全感。对山岭重丘区、城市附近、交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路上，最大超高横坡度比一般道路还要小些。超高值的大小与设计速度、半径、路面类型、当地的自然条件等因素有关，设计时可根据半径大小等条件确定具体超高的采用值。本次设计为二级公路最大超高为8%。道路的最小超高横坡度不应小于道路直线段的路拱横坡度，否则不利于道路的排水，因此有 式中 路拱横坡度。 (3)圆曲线最小半径的计算圆曲线最小半径包括极限最小半径、一般最小半径和不设超高的的最小半径。极限最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其行车的安全的最小允许半径。它是圆曲线半径允许采用的极限最小值，只有当地形条件特殊困难或受其他条件严格限制时，方可采用。根据我国规范规定的极限最小半径值本次设计的二级公路极限最小半径为125m。一般最小半径是指通常情况下各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其安全性和舒适性行车的推荐采用的最小半径。对此，我国的规范也做了相应的规定，本次设计取200m。当平曲线半径较大时，根据情况可以不设超高。此时我国的规范所制定的“不设超高的最小半径”是取0.035，由半径计算公式计算得出。因而在本次设计中，对于不设超高的最大半径，即当圆曲线半径大于1400m时，就可以不设置超高。对于本次设计中所有交点的半径均小于1400m,故每个交点都应设置合理的超高，以确保行车的安全、稳定。(4)圆曲线最大半径选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大曲线半径。但是，当半径大到一定程度时，其几何性质与直线区别不大，而且容易给驾驶员造成判断上的失误，因此，规范规定了圆曲线的最大半径不宜超过10000m。4.4 缓和曲线设计缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间的或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。标准规定，除四级公路可以不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径不小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。4.4.1缓和曲线的作用（1）曲率逐渐变化，便于车辆遵循；（2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变，旅客感觉舒适；（3）为设置超高和加宽提供过渡段，行车更加平稳；（4）与圆曲线配合得当，增加线形美观。4.4.2有缓和曲线的平曲线的曲线要素的计算道路平面线形三要素的基本组成是：直线回旋线圆曲线回旋线直线。下图所示的组合形式是最常见的在直线与圆曲线之间假设缓和曲线后的形式。(1)曲线要素计算公式 4.4.3缓和曲线的最小长度为了车辆在缓和曲线上平稳的完成曲率的过渡与变化，保证线形顺适美观，同时为在圆曲线上设置的超高和加宽提供过渡段，应规定缓和曲线的最小长度。通过考虑了离心加速度的变化率、驾驶员的操作反应时间、超高渐变率和视觉条件，我国规范规定了各级公路缓和曲线最小长度值，本次设计为二级公路，设计速度为60km/h，取缓和曲线最小长度50m。直线，曲线转角表祥见附表。4.5 平面线形设计4.5.1平面线形设计的一般原则(1)平面线形应直接、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。(2)各级公路不论转角大小均应敷设直线，并尽量地选用较大的圆曲线半径。当公路转角过小时，应设法调整平面线形，当不得已而设置了小于7的转角时，必须设置足够长的平曲线。(3)两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得已短直线相连。否则，应调整线形，使之成为一条单曲线或复曲线，也可以运用回旋线组合成卵形、c型、复合型等曲线。(4)两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜。否则，应调整线形或运用回旋线而组合成s型平曲线。(5)曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。(6)应避免连续急转弯的线形。4.5.2平曲线的最小长度(1)平曲线的极限最小长度现行的规范规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度，本次设计的二级公路最小长度取100m。 (2)平曲线的一般最小长度公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线和一段圆曲线组合而成的，中间圆曲线的长度也不宜小于3s行程。第5章 纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面即为路线纵断面。纵断面设计的主要内容是根据道路等级及沿线自然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、坡长和竖曲线长度适当、平面与纵面组合设计协调、以及填挖经济、平衡，如果道路的设计纵坡太小，还要考虑路面的排水问题。这些要求虽在选定线阶段有所考虑，但要在纵面设计中具体加以实现。纵断面设计的原则有：（1） 纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。（2） 纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。（3）平面与纵断面组合设计应满足：视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”平、纵线形的技术指标大小应均衡。合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。5.1 纵坡及坡长设计5.1.1概述沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。由于自然因素的影响以及经济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。 纵断面设计根据地形、地质、水文、地物，综合考虑平面、横断面而设。设计纵坡连续、协调、充分利用旧路。纵断面是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一，见纵断面设计图。在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；另一条是设计线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。5.1.2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。本次设计二级公路设计速度为60km/h，最大纵坡取6%。5.1.3最小纵坡挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。在长路堑以及其他横向排水不利地段，为了防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路均应设置不小于0.3的最小纵坡，一般情况下不小于0.5。当必须设计平坡或纵坡小于0.3的路段时，边沟应作纵向排水设计。5.1.4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。本次设计取150m。（2）最长坡长限制所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶时，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。规定规定的最大坡长如下表所示。 各级公路最长坡长见下页表：设计速度/(km/h)1201008060403020坡度/39001000110012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200本次设计中的最大坡长为670.000m，最小坡长为510.000m，均符合设计要求。5.1.5缓和坡段当连续纵坡大于坡长限制时，应在不大于规范所规定长度处设缓和坡段，用以恢复在陡坡上降低的速度和保证安全。标准规定缓和坡段的纵坡度应不大于3，其长度应不小于该级公路相应的最短坡长。在必须设置缓和坡段而地形又困难的地段，可将缓和坡段设置于半径较小的平曲线上，但应适当增加缓和坡段的长度。此时缓和坡段的长度应予增加，所增加的长度为该平曲线的半径值。5.1.6平均纵坡平均纵坡是指由若干坡段组成的路段所克服的高差与路现长度之比，是衡量线形质量的重要指标，目的是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利行驶的限制性指标。本公路的相对高差小于200m，顾可以不考虑平均纵坡。5.1.7合成坡度合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即为流水线方向。合成坡度的计算公式为： （5-1）式中 i合成坡度，()；超高横坡或路拱横坡，()；路线设计纵坡坡度，()。公路最大合成坡度值规定如下表：公路等级高速公路 一级公路二级公路三级公路四级公路设计速度（km/h）10080604020合成坡度（%） 10.010.59.5 10.010.0经计算本次设计的最大合成坡度符合规范要求 。（规范规定二级公路在车速为60km/h时最大为9.5%）各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5。当合成纵坡小于0.5时，应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。5.2 竖曲线设计纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车的方便用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线型或圆曲线型。由于在纵断面上只计水平距离和垂直高度，斜线不计角度而计坡度，因此，竖曲线的切线长与曲线长是其在水平面上的投影，切线支距是竖直的高程差，相邻两坡度线的交角用坡度差表示。5.2.1竖曲线要素的计算公式 在xoy坐标系中，如下图所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为，他们的代数差用表示，即 ，当为“”时，表示为凹形竖曲线，为“”时，为凸形竖曲线。竖曲线诸要素计算公式为：竖曲线长度l或竖曲线半径r： 竖曲线切线长t: 竖曲线上任一点竖距h： 竖曲线外距e： 5.2.2竖曲线最小半径竖曲线设计限制因素：在竖曲线设计时有多个要素限制着竖曲线的要素取值，其中有三个决定着竖曲线的半径或最小长度。缓和冲击：此限制条件限制下的竖曲线半径和最小长度分别为： 时间行程不过短：此限制条件限制下汽车在竖曲线上行程时间最短应满足3s行程，即： 满足视距要求：汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻碍司机试线。为了行车的安全，应该对凸形竖曲线的半径或最小长度加以限制。同样在凹形竖曲线上也要对此加以限制。总之，无论是凸形竖曲线还是凹形竖曲线都要受到以上三种因素的限制。在进行设计时，必须明确哪一种限制因素最为不利，这样才能最为有效的控制。5.3 道路平纵组合设计5.3.1平纵组合的设计原则（1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保证视觉的连续性。（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）注意与道路周围的环境的配合。5.3.2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。最好是使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。（2）平曲线与竖曲线的大小应保持均衡。（3）暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合。5.4 纵断面设计方法及步骤5.4.1纵断面设计步骤（1）根据所给的平面图，结合当地的地形、地物的实际情况，设计出一条既符合规范的，又省土石方的设计线；（2）结合坡长限制和半径限制，合理的定出竖曲线半径；（3）计算出有关的竖曲线要素值；（4）绘制纵断面图，并注明各要素值。5.4.2纵断面设计要点（1）纵坡极限值的运用：一般来讲，纵坡缓一些为好，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应低于0.30.5。（2）最短坡长：坡长是指纵断面上两变坡点之间的距离。坡长不宜过短，一般以不小于计算行车速度9s的行程为宜。则此二级公路的最短坡长为90.503=45m（3）纵坡的设计：本设计地形为山岭重丘地形，所以其纵坡应均匀平缓，注意保证最小纵坡的要求。（4）竖曲线半径的选用：竖曲线半径应以较大为宜，当受到限制时可采用一般最小值，特殊困难方可采用极限最小值。、5.4.3纵断面图的绘制纵断面图在cad图里面包括上下两部分内容。上部分在本图里面主要包括地面线和设计线，以及纵断面各要素的数据。下部分主要包括填挖高度、里程桩号、地面高程、设计高程、坡长坡度说明、平曲线说明。纵断面图详见附图。第6章 道路横断面设计道路的横断面是指中线各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、边沟边坡、护坡道、分隔带、截水沟以及取土坑、弃土坑、环境保护设施。横断面中的地面线是表征地脉起伏变化的那条线。路线设计中所涉及的横断面设计只限于与行车道直接有关的那一部分，即各组成部分的宽度、横向坡度等问题。6.1 道路横断面的组成6.1.1路幅的构成路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分。道路的分隔方式有两种，一种是用分隔带分隔（整体式断面），一种是将上下行车道分别放在不同的平面上加以分隔（分离式断面）。路幅布置类型包括单幅双车道、双幅多车道、单车道三种。设计时根据设计要求合理采用路幅形式。6.1.2横断面设计的原则(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等外，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段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。(4) 沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5） 当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。（6） 路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。6.2 行车道及路肩、路拱6.2.1行车道宽度的确定行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称,它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总宽设计交通量交通组成和汽车行驶速度确定。本次设计行车道宽7m。6.2.2平曲线加宽及其过渡（1）加宽值的计算汽车行驶在曲线上,各轮迹半径不同,其中以后内轮轨迹半径最小,且偏向曲线内侧,故曲线内侧应增加路面宽度,以确保曲线上行车的顺适与安全。 四级公路和山岭、重丘区的三级公路采用第一类加宽值；其余的各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值。对于r250m的圆曲线，由于其加宽值比较小，可以不加宽。对于本次工程来说，三处交点的半径均大于250m，均不设置加宽。（2）加宽的过渡加宽的过渡方式有比例过渡、高次抛物线过渡、回旋线过渡和插入二次抛物线过渡。一般采用的是比例过渡方式。计算公式如下： （6-1）式中 任意点距缓和段坡点的距离（m）； l加宽缓和段长（m）； b圆曲线上的全加宽（m）。比例过渡简单易于操作，但经