毕业设计（论文）-安徽省铜陵至汤口一级公路Ⅳ标段设计（上） .doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言随着现代经济的高速发展，中国的公路建设也步入了健康、持续、快速发展的道路，因此关于道路的设计问题也变得日趋严肃，任何一个道路设计中的疏忽或是其他道路辅助设施的使用不当都可能造成整条道路的瘫痪，危及到人们的正常生活。道路建设要发展，道路设计水平要提高，道路交通需要一个合理的发展程度，不仅是个人也是整个国家的重要发展任务。本次设计任务是安徽省铜陵至汤口一级公路标段设计，在认真观察和分析了原始的设计资料和图纸后，选择出了一条即经济方便又安全合理的设计路线，并对其进行了深层的设计。包含了道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、路基设计、路面设计、道路排水设计以及概预算编制等诸多内容。同时还在老师的要求下对一篇英语专业文献进行了翻译。通过本次设计，学到了许多专业知识，对道路的设计也有了更多新的认识，不再是停留在书本上的初步阶段，相信这对大家以后的生活工作道路都会起到积极的作用。在设计过程中，大家认真的完成了指导老师的交给的任务，对各个设计部分都认真负责，力争使自己的设计做到技术上合理先进、费用上经济合理、施工过程安全可靠。1 初始资料本设计是交通土建专业毕业设计，设计任务是安徽省铜陵至汤口一级公路标段施工图设计，主要内容包括：路线方案的拟订和比选、道路平面线形设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、道路排水设计、路面铺装层及厚度计算、概预算编制和施工组织设计等。本设计初始资料有地形图一幅，比例1：2000。地形、气候等设计资料按有关资料查询得到。具体内容如下：本设计地形图主要为平原微丘地区，整个设计应遵循丘陵地区一级公路的技术标准。1.1 自然条件本设计路线沿线为安徽省铜陵至汤口一级公路路段之一，公路自然规划为5区，主要为丘陵地形。道路沿线基本位于丘陵地区。本设计沿线的土质为黏性土，无不良地质现象，地质稳定。本设计所在地区属于亚热带季风湿润气候区，光照充足，热量丰富，无霜期长，降水丰沛，雨热同季，在设计中应该根据这种差异和变化，对路基和路面做出相应的设计。本设计地区河流较少，无大范围积水，无泉水、层间水、裂隙水等，不会影响地基的稳定性。1.2 路线状况本设计一级公路的起点为k0+000.000，终点为k2+726.909，总里程为2726.909米。路线设计起点位于地形图左下角，终点位于地形图右上角。1.3 公路建设与周围环境及自然环境的协调发展道路平面线形的选择和布置要合理，选一条技术可行，经济上合理，又能符合使用要求的线路。在定线的过程中，应尽力避开人口密集区，避免大挖大填，降低填土高度，减少占地宽度和植被的破坏，避免占用高产田，注意同农田基本建设相配合。1.4 道路等级确定经调查该地区近期交通量资料如下：表1-1交通量资料tab. 1-1 traffic information车 型 前轴重（kn ） 后轴重（ kn ） 后轴数 轮组数交通量解放 ca15 20.9770.38 1 双320黄河 jn150 49.0101.6 1 双200扶桑fp10154.0100.01 双240东风 eq14049.0101.61双190长征xd361 47.6290.72 双210日野kb222 50.2104.31 双260查公路工程技术标准得小客车和中型载重汽车折算系数如下：表1-2 汽车折算系数tab 1-2 vehicle conversion factor汽车代表车型车辆折算系数小客车1.0中型车1.5大型车2.0托挂车3.0设计年限内交通量的平均年增长率：8.0%道路必经点：无要求设计交通量： 式中：远景设计年平均日交通量（辆/日）起始年平均日交通量（辆/日）年平均增长率远景设计年限设计年限内交通量的平均年增长率为8.0%，远景设计年限为20年的年平均昼夜交通量为： 查公路工程技术标准可知公路根据功能和适应的交通量分为以下等级：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；各级公路设计交通量的预测应符合下列规定：1) 高速公路和具干线功能的一级公路的设计交通量应按20年预测；具集散功能的一级公。2) 设计交通量预测的起算年应为该项目可行性研究报告中的计划通车年。3) 设计交通量的预测应充分考虑走廊带范围内远期社会经济的发展和综合运输体系的影响。故根据标准，应建四车道一级公路，为主要供汽车行驶的公路。1.5 道路设计标准现依据规范将一级公路的设计指标列出如下：设计车速：80km/h；年平均日交通量：17004辆/日；圆曲线极限最小半径： 250m；圆曲线一般最小半径： 400m；缓和曲线最小长度：70m；平曲线最小长度：140m；同向曲线最小长度： 6v=480m；反向曲线最小长度： 2v=160m；公路直线段最大长度： 1600m；凸形竖曲线极限最小半径：3000m；凸形竖曲线一般最小半径：4500m；凹形竖曲线极限最小半径：2000m；凹形竖曲线一般最小半径：3000m；公路最短坡长：250m；公路最大坡长：800m；公路最大纵坡：5%；公路最小纵坡：0.5%；公路最大合成坡度：10.5%公路圆曲线最大超高横坡度：8%（一般地区）； 6%（积雪冰冻地区）；平曲线采用的超高方式：绕中间分隔带边缘旋转。2 选线和定线选线是在道路规划路线起、终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。它面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济条件，需要综合考虑多方面因素。为达到此目的，选线时做到由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，定出了我认为最合理的路线来。2.1 影响公路路线设计的因素城镇或乡村；公路的功能；公路等级；新建或改建路段；设计车辆流量；交通量以及重型车辆在交通流中的比例；法规要求：如规划界限或历史文物；超车许可；适宜的交叉口位置及其形式；地形和地质状况，特别是山丘、高地下水位或不良地质等情况；避绕从经济角度考虑，不宜坼迁的物体或设施；排水要求；尽可能达到土方填挖工程的调配平衡；其它环境及景观要求。2.2 道路选线的原则本设计是一级公路，所以有很多问题需要注意。路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小，造价低，营运费用省，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，也不应不顾及工程量的大小，而片面追求高指标。本设计选线时，注意了同农田水利基本建设相配合，做到了少占田地，并尽量不占高产田，经济作物田或穿过经济园林等。本设计在路线走向方面，基于考虑绕过一些险地，所以填了几个水塘。本设计的地形图上，没有名胜、风景、古迹地区的道路，所以不用考虑此因素。选线时应对工程地质和水文地质进行深入的勘测和调查。对严重的不良地段，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠及多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应该设法绕避，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。本路段中，在地形图上可以看到，有一个堤坝需要慎重考虑。2.3选线的步骤和方法在道路规划路线起、终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又符合使用要求的道路中心线的工作，即是所谓的“选线”。本设计必须在这众多的方案中选出一条符合设计要求，经济合理的最优方案。因为影响选线的因素很多，这些因素有的互相矛盾，有的相互制约，各因素在不同场合的重要程度也不相同，不可能一次就找出最理想方案来。最有效的做法是通过分阶段，由粗到细反复比选来求最佳解。本设计选线按工作内容分三步进行。2.3.1 路线方案选择结合设计来说，路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。在比例尺1：2000的地形图上，从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集各种可能方案的有关资料，确定数条有进一步比较价值的方案。通过多方案的比选，得出了一个最佳方案来。本次设计平原区路段，因地形限制不大，布线应在基本符合路线走向的前提下，着重考虑政治、经济因素，正确处理对地理、地质的避让，找出一条理想的路线。2.3.2 路线带选择在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，即构成路线带，也称路线布局。只有在地形简单，方案明确的路段，路线布局才可以现场直接选定。因为大家还不具备实地的工作经验，也没有物质条件，所以线路布局只能在1：2000的平面图上进行选线、定线。 2.3.3 具体定线经过上述两步的工作，路线雏形能明显勾画出来。定线就是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、横综合设计，具体定出道路中线的工作。本设计中影响定线的主要因素：沿线地形、地质、水文、气象等的自然条件；要求的路线技术等级与实际可能达到的技术标准及其对路线使用的任务、性质、路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、三材（钢筋、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力情况。纸上定线应该既符合该级路的几何标准，又能充分适应当地地形，避开了尽可能多的障碍物。其具体操作方法有两种：直线型法、曲线型法。 本设计采用直线型的方法，利用导向线各点的可活动性，按照“照顾多数、注重重点”的原则，掌握与一级公路路线线形相应的几何标准，先用直线尺试画出与较大地形相适应的一系列直线，然后用适当的曲线把相邻直线连接起来，因地制宜地选择合适的线路走向。2.4 具体的选线本次设计中，在地形图上起、终两点为指导教师规定的固定控制点，所谓固定控制点，是指无论设计选线采用何种方案，都必须通过的点。本次设计的地形从图纸上表现为以平原微丘为主。 所以在本次选线设计中，主要考虑道路对平原微丘和居民区的处理，对耕地的占有及利用问题，线形如何展开以及线形的美观流畅、经济、工期的长短等诸多因素。2.4.1 影响本设计路线方案选择的因素1) 城镇和乡村；2) 一级公路的标准；3) 省级公路4) 河流；5) 排水要求；6) 各种大小水塘；7) 堤坝；8) 地势的起伏。2.4.2 方案拟定由于本次设计是一级公路，在此特选择了三种方案：方案一：从k0+000.00出发，在k0+749.077右转，到达k1+958.465处左转，到达终点k2+726.909处。方案二：从k0+000.000出发途中需要经过陵阳粮站和陵阳建筑工程队，在k1+354.510处左转，在k1+792.14处右转最终到达终点。方案三：从k0+000.000处出发架桥通过陵阳河，在k0+945.620处右转一段路程需要修建隧道 ，在k1+865.060处右转经过一处谷场最终到达终点2.4.3 方案比选方案一：优点：1）路线线形较平缓，转弯半径较大，缓和曲线有足够的长度，能够使直线平缓过度到圆曲线上，行驶舒适，增强通行能力。2）成功绕过了高产田，避免了耕地浪费，并且尽量选择从村庄旁边经过，也避免了让村民动迁，节省了大量经费。方案二：缺点：需要拆迁陵阳粮站和陵阳建筑工程队。方案三：缺点：1）道路需要两次架桥通过陵阳河。2）地势起伏很大，必要路段需要修建隧道。方案比选：本设计最终选择了方案一。因为第一种方案在地形上优于后两种方案，地势简单，经过的水塘和房屋较少，平曲线过渡的好，平纵线形结合合理，给驾驶员提供了更好的驾驶环境。3 道路平面设计本设计路线全长2726.909米，设了2个交点，交点1为k0+749.077，右偏593917.3，交点2为k1+958.465，左偏120145。平面设计指的是根据汽车行驶的性能，结合当地的地形条件，按照道路设计规范在平面上布置出一条通顺、舒畅的线形来。3.1 直线3.1.1 直线一般要素直线，即曲率为零，在直线道路上行驶的汽车受力简单，方向明确，驾驶操作容易，给人以短捷，直达的良好印象且在测设中也比较简单。基于直线的这些优点，在各种线形工程中都被广泛使用，但过长直线的设置也受一定条件的限制，譬如，司机长时间处于直线的行驶状态，身体会疲乏，精神会放松下来甚至注意力会不集中，而导致车祸或其他。本设计的一级公路路段直线的最大长度限制在20v=2000m内。设置长直线时应注意下列事项：1) 在长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更容易导致高速度；2) 长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬的直线得到一些缓和；3) 道路两侧地形过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建筑物、雕塑、广告牌等设施，以改善单调的景观；4) 直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径，超高，视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志，增加路面抗滑能力等安全设施。3.1.2 直线的最小长度在考虑了线形的连续和优美，规范规定了在平面线形设计中直线的最小长度如下：同向曲线间的直线最小长度以不小于6v为宜；反向曲线间的直线最小长度以不小于2v为宜。3.2 圆曲线3.2.1 曲线的几何要素如下图3-1 图3-1曲线几何要素fig.3-1 the geometry element of curve （3-1） （3-2） （3-3） （3-4）式中：t切线长（米）；l曲线长（米）；e外距（米）；j校正数或称超距（米）；r圆曲线半径（米）；转角（度）。3.2.2 圆曲线半径根据汽车行驶在曲线上力的平衡得： =m （3-5）式中： v行驶速度（km/h）；横向力系数；超高横坡度。在指定车速v下，最小的r决定于容许的最大横向力系数，和该曲线的最大超高3.2.3 半径的限制规范在考虑了具体要求并结合我国的具体情况规定了一级公路最小、最大以及极限半径的大小：一般最小半径：400m；极限最小半径：250m；圆曲线的最大半径不宜超过10000m。3.3 缓和曲线缓和曲线的曲率为变数，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。3.3.1 缓和曲线的作用a 曲率连续变化，便于车辆遵循；b 离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；c 超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳；d 与圆曲线配合得当，增加线形美观；e 作为缓和曲线的曲线形式很多，在本设计中我把回旋线作为缓和曲线。3.3.2 缓和曲线的长度由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过度行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度，以使司机能从容地打方向盘，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内完成。所以，应规定缓和曲线的最小长度。缓和曲线的最小长度可以从以下几方面考虑：a 旅客感觉舒适b 超高渐变率适中 （3-6）式中：b 旋转轴至行车道外侧边缘的宽度；超高坡度与路拱坡度代数差；超高渐变率。c 行驶时间不太短=66.7m式中：汽车行驶速度在考虑了上述影响缓和曲线长度的各项因素，公路工程技术标准规定了一级公路的缓和曲线的最小长度为：85m。3.3.3 有缓和曲线的道路平曲线几何要素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，其几何要素的计算公式如下： （3-7） （3-8） （3-9） （3-10） （3-11） （3-12） （3-13）式中符号见图3-1。3.4 平面线形设计的原则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) 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足；3) 保持平面线形的均衡与连贯；a长直线尽头不能接以小半径曲线；b高、低标准之间要有过渡。4) 应避免连续急弯的线形；5) 平曲线有足够的长度。（本设计的平曲线长都大于170m）3.5 平曲线要素的组合类型本设计中采用基本型的平曲线。示意图如图3-2：图3-2 基本型回旋线fig.3-2 basic typed returning line 3.6 行车视距行车视距是为了保证行车安全，驾驶人员能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞的最短距离。行车视距有以下几种类型：3.6.1 停车视距它是指汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物前安全停车需要的最短距离。它又分为反应距离和制动距离两部分：反应距离： = （3-14）制动距离： （3-15）为路面附着系数（0.4）。i为纵坡度，上坡为正、下坡为负（0.00615、-0.00877、0.0244）。安全距离 所以停车视距为： = 126 本设计的停车视距为126 m110m、货车停车视距为126m125m。根据道路勘测设计的标准。3.7 本设计平面线形的具体设计过程3.7.1 平曲线要素的设置本设计在指导教师给定的两个控制点的基础上，结合实际图纸上的地形情况，初步定出线形的大致走向。整个线形设置两个转点，转点处坐标及圆曲线半径，缓和曲线的长度在曲线转角表中列出。3.7.2 几何要素计算平曲线要素计算图如下： 图3-2平曲线几何要素fig.3-2 geometric factor curve几何元素的计算公式如下： (3-16) (3-17) (3-18) (3-19) (3-20) (3-21) (3-22) (3-23)式中: t切线长；l曲线长； e外距；j校正数；r圆曲线半径；路线转角；缓和曲线角；缓和曲线切线增值；设缓和曲线后，主圆曲线的内移值；缓和曲线长度；l圆曲线长度。其中的计算如下：设起点坐标为，第个交点坐标为 =1，2，3n，则坐标增量 ： (3-24) 交点间距： (3-25)象限角： (3-26)计算方位角a： 0 ，0 (3-27)0 ，0 0 ，0 0 ，0 转角：，当0时，路线右偏；0时，路线左偏。平曲线要素计算：见表3-1表3-1 平曲线要素计算表table 3-1 curve computation elements序号要素名称符号计算公式计算结果jd1 jd2 1回旋参数a354.96m379.47m 2曲线转角593917.3-370049.33切线增长值q40.69m59.625m 4曲率圆的内移值r3.06 m1.69m 5缓和曲线角10136626456切线长t450.651m358.309m 7曲线长l834.7038m696.8087m 8外距e95.147m45.406m 9校正系数d66.599m19.81m 注：r1=600m，r2=800m; ls1=210, ls2=180.详见直曲转角表。3.7.3 主点里程计算主点里程计算：见表3-2表3-2 主点里程计算表table 3-2 mileage calculator of main points序号主点名称符号计算公式计算结果1交点jd749.077m1958.465m2直缓点zh298.426m1600.156m3缓圆点hy508.426m1780.156m 4曲中qz715.778m1948.560m5圆缓点yh923.130m2116.964m6缓直点hz1133.130m2296.964m3.7.4 直线上中桩坐标计算设交点坐标为，交点相邻直线方位角分别为和。则，zh点坐标： （3-28） （3-29）hz（或yz）点坐标： （3-30） （3-31）设直线加桩里程为l，zh、hz表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标（lzh）， （3-32） （3-33）右直线上任意点坐标（lhz） （3-34） （3-35）3.7.5 单曲线内中桩坐标计算（设缓和曲线单曲线）曲线上任意点的切线横距： （3-36）式中：缓和曲线上任意点至zh（或hz）点的曲线长缓和曲线长度1) 第一缓和曲线（zhhy）任意点坐标 （3-37） （3-38）2) 圆曲线内任意点坐标a 由hyyh时： （3-39） （3-40）式中：l缓和曲线上任意点至hy点的曲线长；缓和曲线长度；点坐标。b由yhhy时： （3-41） （3-42）式中：缓和曲线上任意点至yh点的曲线长。3) 第二缓和曲线（hzyh）内任意点坐标 （3-43） （3-44）式中：第二缓和曲线上任意点至hz点的曲线长。4) 方向角计算a缓和曲线上坐标方向角： ， =1，2 （3-45）是转角符号（第一缓和曲线右偏为“+”左偏为“”；第二缓和曲线右偏为“”左偏为“+” ）式中：缓和曲线上任意点至zh（或hz）点的曲线长；缓和曲线长度。b圆曲线上坐标方向角： ， =1，2 （3-46）转角符号（右偏为“+”；左偏为“” ）具体详见逐桩坐标表。4 道路纵断面设计公路路线在平面上不可能从起点至终点是一条直线，在纵断面上也不可能从起点至终点是一水平线，而是有起伏的空间线。所谓纵断面，即沿道路中线刨切然后展开。由于自然因素以及经济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。纵断面上有两条主要的线，一条是地面线；一条是设计线。纵断面设计的主要任务是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全速度、运输经济合理和乘客感觉舒适的目的。4.1 纵坡设计的原则纵坡设计必须满足公路工程技术标准的各项规定。本设计依据一般原则，对下面几点进行了考虑：为保证车辆能以一定的速度安全顺适的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大或过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，应该避免设置反坡段，越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓和些。1) 纵坡设计应对沿线地质、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况处理，以保证道路的稳定与通畅；本设计中的土质为粘性土，比较适合建路，由于离城镇比较远，而且是新建公路，所以没有地下管线的干扰。2) 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；本设计的前段地势较高，而中后段地势较低，考虑到此点，前后段的挖方比较多，中间段都是填方，这就要求“移挖作填”，相继增加了些许费用。1) 丘陵地区地下水埋藏较深，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；2) 对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应缓和，避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓些；3) 在实地调查的基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求；4) 应通过视觉分析、经济比较、与周围环境相协调等因素进行道路平纵组合设计，主要注意以下几点：a平曲线应与竖曲线相重合，且平曲线要稍长于竖曲线，最好使竖曲线的起点与终点都在平曲线的两个缓和段内，这就是所谓的“平包竖”；b 平曲线应与竖曲线大小保持均衡，不要在长的平曲线内设置多个竖曲线；由于地形的限制，高程相差很大，所以设置了两个竖曲线。c 暗弯与凸形竖曲线组合、明弯与凹形竖曲线组合是合理的，悦目的；d避免凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合，小半径竖曲线不要与缓和曲线重叠；e 设计时应充分考虑与周围环境的协调。4.2 纵断面设计的步骤和方法1) 准备工作：纵坡设计之前我在“坐标绘图纸”上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时收集和熟悉了必要的设计资料，并领会设计意图和要求。2) 标注控制点：控制点是指影响纵坡设计标高的控制点。比如此路线的起点、终点、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的最高设计洪水位、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：我在已标出的控制点的基础上，根据经济指标、选线意图、结合地面的起伏变化，在这些点位间进行穿插与取直，试定若干直线段，对于各种可能的坡度方案进行了比较，最后定出了既符合技术标准，又满足控制点的要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，延长就可以确定变坡点的初步位置。4) 调整：我将选定的坡度与公路工程技术标准进行对照，检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否符合要求，平、纵组合是否适合，以及与路线交叉等处的纵坡安排是否合理，若有问题则要进行调整，调整方法不外乎是对坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。本设计调整工作的重点是最小纵坡和坡长限制的考虑。5) 核对：选择有控制意义的重点横断面，如最大填挖高度处，检查是否填挖过大、横断面坡度线是否与地面线相交、桥梁过高或过低涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡。6) 定坡：调整核对无误后，定出变坡点的里程（一般要为10的整倍数），然后逐段将直线坡段的坡度值、变坡点的桩号和标高等确定下来，相邻变坡点的里程之差为坡长。变坡点标高是由纵坡度和坡长依次推算而得的。7) 设置竖曲线：斜坡时已经考虑了平、纵组合等问题，可以根据公路工程技术标准、道路设计资料集、道路勘测设计等资料确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。4.3 纵断面技术标准的确定4.3.1 最大纵坡我国公路路线设计规范中规定时速80 km/h公路的最大纵坡为5%。4.3.2 最小纵坡在长路堑、低填以及其他横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。当必须设计平均纵坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。本设计的最小纵坡为0.615%0.5%，所以满足要求。4.3.3 坡长限制a 最短坡长限制：公路工程技术标准规定一级公路的最短坡长为：200m。本设计的最短坡长为220.57m。b 最大坡长限制：规范规定，一级公路最大坡长为：纵坡为3%时，最大坡长为1000m。而本设计的最大纵坡为2.440%，小于规定限制坡度，故不必考虑最大破长的限制。4.3.4 平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比，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地行驶的限制性指标。 4.3.5 合成坡度合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡度或路拱横披组合而成的坡度，其方向为流水线方向。合成坡度的计算公式为： （4-1） 式中：合成坡度（%）；路线设计纵坡坡度（%）；超高横坡度或路拱横坡度（%）。对于最大允许合成坡度，公路工程技术标准中考虑了汽车的行驶特性和实际排水的要求，规定了最大允许合成坡度为：设计时速80km.h-1的一级公路为10.5%。两处合成坡度分别为：10.5%4.4 竖曲线的设计4.4.1 竖曲线设计的原则1) 要满足竖曲线最小半径和最小长度的要求本设计中凸形竖曲线半径7000米大于极限最小半径3000米，长度105米大于最小长度70米；凹形竖曲线半径4000米大于一般最小半径2000米，长度133米大于最小长度70米。2) 考虑平、纵组合的设计原则a 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；b平、纵线形的技术指标大小的均衡；c 合成坡度组合得当，以利于路面排水和行车安全；d 注意和道路周围环境的协调，以便减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，起到诱导视线的作用。3) 考虑平曲线与竖曲线的组合a 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；本设计考虑到坡长限制和坡度限制的因素，平、竖曲线没有相互重合。b 平曲线与竖曲线大小应保持均衡；本设计的平曲线长度分别为834.7038m、696.8087m,竖曲线长度分别为：105m、133m。基本能保持平衡。c 暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的、悦目的；由于本设计中地势比较平坦，道路周围没有高的地势，所以不涉及到明、暗弯的问题。d 平、竖曲线应避免的组合要避免是凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点相重合；小半径竖曲线不与缓和曲线相重合；计算行车速度40km/h的道路，应该避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线，这种组合是使平曲线与竖曲线对应，最好使竖曲线的起终点分别方在平曲线的两个缓和线内，即所谓的“平包竖”，本设计不涉及这些。4) 直线与纵断面的组合只要路线有起有伏，就不要采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理的组合，但要避免驾驶员一眼能看到路线方向转折两次以上或纵坡起伏三次以上。平面的长直线与纵面的直坡线配合，对双车道道路超车方便，在平坦地区与地形相适应，但行车单调乏味，易疲劳。直线上一次变坡是很好的平纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形竖曲线次之；直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”，看上去线形有起伏，就不如采用长直线。本设计因为地形的限制，设计了一个凹形竖曲线和一个凸形竖曲线的组合。 5) 平、纵线形组合与景观的协调配合a 应在道路规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，该路段设计广告牌；b 尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填；c 应提供视野的多样性，力求与周围的风景自然的融为一体；d 不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救；e 应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。4.4.2 竖曲线要素的确定1) 竖曲线要素的计算公式竖曲线长度l或竖曲线半径r： l=r或r= （4-2）竖曲线切线长t： （4-3）竖曲线上任意一点竖距h： （4-4）竖曲线外距e： 或 （4-5）上述式中：坡差（%）；竖曲线长度（m）； 图4-1 竖曲线要素图fig.4-1 the element of vertical curve 竖曲线半径（m）。2) 竖曲线的最小半径在本次纵断面的设计中，下面三个主要限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度的设计。a 考虑到缓和冲击时的最小半径：m 或 （4-6）b 考虑到时间行程不过短的最小长度：=c 满足视距的要求：汽车行驶在竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司机的视线。为了行车的安全，对竖曲线的最小半径或最小长度加以限制。公路工程技术标准规定了竖曲线的最小半径的一般值、极限值和最小长度如表4-1：本设计采用的计算行车速度为80km/h。表4-1 纵断面技术参数tab.4-1 the technological parameter of lengthwise section 设计速度，km/h80凸形竖曲线半径，m一 般 值4500极 限 值3000凹形竖曲线半径，m一 般 值3000极 限 值2000竖曲线最小长度，m704.5 纵断面的设计第一边坡点桩号(k1+825.000)的竖曲线要素计算如下： r=7000 m1) 计算竖曲线要素= -0.00833-0.00615=-0.01448，故为凸形曲线。曲线长 m切线长 m外距 m2) 计算设计高程竖曲线起点桩号=k1+100.00050.68=k1+249.295竖曲线起点高程=154-50.680.006154=153.679 m竖曲线终点桩号=k1+100.000+50.68=k1+350.705竖曲线终点高程=154-50.680.00833=153.578m第二个变坡点(k2+875.000)的竖曲线要素计算如下： r=4000 m1) 计算竖曲线要素= 故为凹形。曲线长 m切线长 m外距 m2) 计算设计高程竖曲线起点桩号=k2+440.00061.98=k2+378.023竖曲线起点高程=144.561.980.00833=143.984m竖曲线终点桩号=k2+440.000+61.98=k2+501.977竖曲线终点高程=144.561.980.02266=143.096 m表4-2竖曲线要素表tab 4-2 vertical curve elements form序号桩 号高程（m）凹凸r（m）t（m）e（m）变坡点间距（m）直线坡长（m）坡度（%）1k0+000.00016413001247.7600.6152k1+130.000154凸700050.710.1811401027.320-0.8333k2+240.000144.5凹400061.980.48286.91224.9302.2664k3+2726.9