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文档简介
南通大学毕业设计摘 要本设计根据给定的资料,通过对原始数据的分析,根据该路段的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据公路工程技术标准 、公路路线设计规范等交通部颁发的相关技术指标及大学期间所学知识完成的。设计中,根据设计公路的交通量、使用任务和性质,确定公路等级。在此基础上,结合沿线自然条件与主要技术指标,进行路线方案的论证与比选,确定合理的设计方案。并推荐一个最佳方案进行详细技术设计,内容包括:路线的平、纵、横设计,路基路面设计和排水设计并完成施工图设计阶段应完成的各种图、表及设计说明书。关键词:公路等级,技术指标,路基,路面,abstractthe design based on the information given, through the analysis of the original data, according to which section of the geology, topography, terrain, hydrology, natural conditions, pursuant to the highway engineering technique standard, and the code for design of highway route, traffic, and other issues related to the specification and the university during the knowledge to complete.according to the given traffic volume,service level and attribute of the proposed highway, the highway is defined as the second-grade road.with the local natural condition and main technical standard,through analysis and comparision of several feasible plans,the most proper one of these is recommended and subsequently carried out in detail,including the design of alignment, surgrade,pave-ment,drainage,culvert and bridge.key words: road-grade, technical standard,roadbed, road 目录摘 要iabstractii第1章 绪 论11.1 我国公路发展现状11.2 选择的目的及意义11.3 路线概况21.4 公路等级和技术标准21.5 路线采用的技术经济指标21.6 路线设计起讫点及设计高程31.7 本章小结3第2章 路线线形设计42.1 路线方案的说明和比较42.1.1 了解资料42.1.2 定线的原则42.1.3 定线具体过程42.1.4 路线方案的比选52.2 路线平面设计52.2.1 确定直线的长度52.2.2 确定各平曲线半径及缓和曲线长度52.2.3 设计确定平曲线的原则72.2.4 特殊线形设计方法72.3 路线纵断面设计112.3.1 纵断面线形设计112.3.2 纵坡设计112.3.3 纵断面图的详细设计132.3.4 竖曲线132.3.5 平纵曲线的组合142.3.6 竖曲线要素的计算142.3.7 平、竖线形设计原则及避免组合162.4 横断面设计162.4.1 横断面的设计原则172.4.2 横断面各项技术指标172.5 本章小节18第3章 路基路面及排水193.1 路基设计193.1.1 路基设计的基本要求193.1.2 边坡的确定193.1.3 路基高度的确定203.1.4 路基压实203.1.5 加宽超高设计213.2 路面设计233.2.1 沥青路面设计原则233.2.2 路面结构的确定及材料的选择243.2.3 路面设计计算书243.3 排水系统283.4 土石方的计算和调配293.4.1 土石方计算293.4.2 路基土石方调配293.5 本章小结31第4章 桥梁和涵洞设计324.1 全线采用的涵洞及桥梁324.2 涵洞设计324.2.1 涵洞位置确定324.2.2 涵洞设计原则324.2.3 洞口类型的选择324.2.4 涵洞计算334.3 桥梁设计334.4 本章小结34第5章 路线交叉355.1 交叉概述355.1.1 交叉口设计的基本要求和内容355.2 交叉口设计类型355.3 交叉口的设计步骤355.4 平面交叉口的转弯设计365.5 本章小结36第6章 路基防护工程设计376.1 植物防护376.2 砌石护坡376.3 本章小结38结 论39参考文献40致 谢41iv第1章 绪 论1.1 我国公路发展现状我国城市道路建设的发展是很快的,也取得了显著的成就,但与发达国家相比,距现代化城市交通的要求还有很大差距。各城市仍然存在城市道路建设速度落后于城市车辆增加的速度;城市交通基础设施相对薄弱;交通拥挤、堵塞和乘车难问题严重;混合交通的机、非、人干扰大和行驶速度低、事故较多、车流量大、人流集中;交通管理水平不高等。从城市建设的角度增加城市道路建设的投资、加快建设速度是各城市的主要任务。道路是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施,道路运输在整个交通运输系统中也处于基础地位。道路运输系统是社会经济和交通运输系统的重要组成部分,社会经济水平和交通运输需求决定着道路交通的发展进程,而道路交通也会影响并制约社会经济和交通运输的发展水平。在国家宏观调控时,会将资金重点投入到基础设施建设上,包括道路建设,以促进国民经济的增长。随着国家经济和科学技术的发展,道路交通的地位越来越显重要。1.2 选择的目的及意义本次毕业设计是在对公路勘测设计、路基工程、路面工程、桥梁工程及其它有关专业课程的学习的基础上,并在教师的指导下,完成一段公路的两阶段初步设计任务。本次设计的目的和意义是应用学过的专业知识,根据自己专业的服务去向,在老师的指导下独立的完成一段公路的初步设计任务。通过此次设计可以培养我们的综合设计能力,进而把学过的知识加以系统的应用和巩固,使理论与生产实践相结合。掌握路线设计、路基设计、路面设计、小桥涵设计及初步设计概算设计理论和具体设计方法,并能够独立完成全部设计的图表。为自己走向工作岗位后适应生产实践的需要打下坚实的基础。1.3 路线概况本设计路段处于宁夏境内,属典型的大陆性半湿润半干旱气候,雨季多集中在69月,具有冬寒长,夏暑短,雨雪稀少,气候干燥,风大沙多,南寒北暖等特点。由于宁夏平均海拔在1000米以上,所以夏季基本没有酷暑;1月平均气温在零下8以下,极端低温在零下22以下。路段处于山岭区, 路线段土为黄土,土壤质地一般为粉砂质轻壤土。酸碱度为4.56.5。土质疏松多孔,具有良好的通气透水性,但结构性弱,水稳性差,抗蚀力低,易受侵蚀。沿线土资源丰富,便于该路线挖填方,解决挖填方较大的问题。1.4 公路等级和技术标准确定公路等级: (1-1)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4.5%,一般能适应各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交量,=小型车+1.5中型车+2大型车 =4550,设计年限15年,拟1年建成,= 4550(1+4.5%)=8806,交通量在500015000之间,所以所选路段为二级公路。 技术指标选取表 表1.1车型小汽车解放ca10b东风eq140黄河jn162辆/日16005006006501.5 路线采用的技术经济指标路线的起点桩号为k0+000.00 ,终点桩号为k3+285.193,总里程为3.285km,在路线设计路段3.285km上,设置了1个圆管涵洞,4条平曲线,设计速度为60km/h,路基宽度为10m,平曲线最小半径采用值为200米,最大纵坡度为6%,路面宽度为7米。该路设计基准期为15年,路面采用沥青混凝土路面,路面结构为面层(沥青混凝土),基层(5%水泥水稳砂砾),底基层(水泥、石灰综合稳定土),垫层(天然砂砾)。1.6 路线设计起讫点及设计高程起点坐标 n-3944974 e-494632 起点高程 2078.59终点坐标 n-3942855 e-496501 终点高程 2115.871.7 本章小结本章介绍了青海至兰州公路段的设计任务和整个路段的自然地理状况,为整个路段的设计提供了良好的依据。设计路段前应先确定路线的等级及路线采用的技术经济指标,因此,本章还介绍了公路等级及路线等级的技术指标。第2章 路线线形设计2.1 路线方案的说明和比较2.1.1 了解资料首先要熟悉地形图和所给的原始资料,分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。2.1.2 定线的原则根据给定的起终点,分析其直线距离和所需的展线长度,选择合适的中间控制点。在路线各种可能的走向中,初步拟定可行的路线方案,(如果有可行的局部路线方案,应进行比较确定),然后进行纸上定线。1在1:2000的小比例尺地形图上在起,终控制点间研究路线的总体布局,找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况,选择地势平缓山坡顺直的地带,拟定路线各种可行方案。2.对于山岭重丘地形,定线时应以纵坡度为主导;对于平原微丘区域(即地形平坦)地面自然坡度较小,纵坡度不受控制的地带,选线以路线平面线形为主导。最终合理确定出公路中线的位置(定出交点)。2.1.3 定线具体过程路线平面定线采定线用纸上定线的方法,包括直线型定线和曲线型两种定线。在本次设计中使用直线型定线方法,具体过程如下:直线型定线:在图上标注路线基本控制点、路线局部控制点。路线基本控制点主要包括路线起终点、与沿线城镇的联系点、特定的大桥等控制点。路线局部控制点主要包括地物控制点、地形地质控制点、路线交叉、桥梁隧道等。然后进行穿点定线,当路线不受纵坡限制时,定线一安排平面和横断面为主。主要定线方法是:以点定线,以线交点。以点定线就是在全面布局和逐段安排确定控制点之间,结合各方面因素进一步确定影响公路中线位置的小控制点,然后按照这些小控制点,大致穿出道路直线的方法。以线交点,就是在已定的小控制点的基础上结合路线标准和前后路线条件,穿出直线,并延长交出交点。然后设置平曲线,在路线交点处根据设计标准并结合地形,地物以及其他因素选择合适的平曲线半径,设置合适的缓和曲线。本路段属于山岭重丘区,做完上面步骤后还要做横、纵断面的初步检查,检查出不合适的地方进行修改。反复进行直至满意为止,最终确定路线的线性。 2.1.4 路线方案的比选 如有路线局部方案,应分别进行定线设计,经论证比较定出推荐方案,路线方案比较选择主要考虑下列因素:(1)路线长度;(2)平、纵面线形指标的高低及配合情况;(3)占地面积;(4)工程数量(路基土石工程数量,桥梁涵洞工程数量);(5)造价等。2.2 路线平面设计 根据路线几何线形设计要求,确定路线平面线形各要素及其他们之间的配合;线形应与地、地物相适应,与道路所经地带的地形、地物、环境、景观相协调,而且减少工程数量,节省投资。2.2.1 确定直线的长度1.直线的最大长度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。规范规定,山岭重丘区二级公路最大直线长度为1200米。2.直线的最小长度规定山岭重丘区二级公路同向曲线间的直线最小长度为6v,当直线两端没有缓和曲线时,可直接相连,构成s形曲线。本设计路段设计速度为60km/h,所以同向曲线间直线最小长度为360m,在jd3和jd4两处构成同向曲线,曲线间直线长度为452.35m,符合规范要求。在jd1和jd2两处曲线直接相连构成s形曲线。2.2.2 确定各平曲线半径及缓和曲线长度公路工程技术标准jtgb01-2003规定:当平曲线半径小于等于250m时应设置加宽;当平曲线半径大于等于1500m时可以不设置缓和曲线和超高,超高的横坡度计算由行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。二级最大超高不应大于8%,在积雪地区不宜大于6%。当超高横坡度的计算值小于路拱坡度时,应当设等于路拱坡度的超高值。极限最小半径:(规范值125m)一般最小半径:(规范值200m)不设超高最小半径:(规范值1500m)平曲线极限最小长度按6秒行程设计计算:(规范值100m)平曲线一般最小长度按3倍极限长度计算:(规范值300m)缓和曲线最小长度按3秒计算极限长度:(规范值50m)同向曲线间为了防止出现组合出现断臂曲线宜在两同向曲线间设置不小于6v的直线段。 平曲线规范规定汇总表 表2.1序号名称取值说明1平曲线一般最小半径200m在一般情况下应尽量使用大于一般最小半径的曲线半径(规范规定,原曲线半径不宜超过10000m),只有在地形条件限制时采用。2平曲线极限半径125m只有当地形条件特殊困难或受其它条件严格限制时方可采用。3不设超高最小半径 1500m。路拱=2%4平曲线一般最小长度 300m。9s行程计5平曲线极限最小长度100m6s行程计6同向曲线间最小直线长度6v360m按照实际工程经验在山区工程可以在一般困难地区保证4v=240m,在工程十分艰巨困难处可以采用3v=180m。但在采用低值时应避免在直线上设置凹形竖曲线7反向曲线间最小直线长度为2v120m按照实际工程经验山区公路此指标比较容易满足。8缓和曲线最小长度50m3秒行程。9最大超高8%越岭段纵坡较大将最大超高值由8%减小至6%可以减小合成坡度,保证车辆在雨天,冰雪天气的行车安全。10超高渐变率1/125边线,线性超高11原曲线加宽第三类线性加宽12会车视距150m两倍停车视距2.2.3 设计确定平曲线的原则1.在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径(r10000m)。2.一般情况下使用极限半径的48倍或超高为24%的原曲线半径值,即3901500m为宜。3.从现行设计要求方面考虑,曲线长度按最小值58倍。4.地形受限时曲线半径应该尽量大于一般最小半径。5.从视觉连续性角度,缓和曲线长度与平曲线半径间应有如下关系。6.为使线形连续协调宜将回旋线与原曲线长度比例定位1:1:1,当曲线半径较大,平曲线较长时 也可以为1 :2:1。根据设计资料,本次设计段路为二级路,设计速度为60km/h,设计年限20年,全线共设3条平曲线,其中包含基本型、和s形曲线等多种曲线。在jd1和jd2处设置的s形曲线。jd1处r=218.984m,ls=95m,缓和曲线长度与平曲线半径关系24.3395218.985,满足规范要求;jd2处r=250m,ls=80m,缓和曲线长度与平曲线半径关系27.7780250,满足规范要求。jd3处r=500m,ls=80m,缓和曲线长度与平曲线半径关系55.5580500,满足规范要求;jd4处r=350m,ls=80m,缓和曲线长度与平曲线半径关系38.8980350,满足规范要求。2.2.4 特殊线形设计方法1、基本型:按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合,为了使线形连续协调,宜将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:1:1;当半径较大,平曲线较长时,也可以将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:2:1等组合形式。计算图示如下所示:计算交点(jd3k1+822.326) ,=185345 ,ls=80m ,r=500m1) 曲线内移值 pp=0.5332) 总切线长tq=39.991mt=(r+p)tan+q=123.281m3) 曲线总长lh= r+ls=262.05m4) 外距ee=(r+p) secr=18.63m5) 校正值j j=2t-lh=18.22m6) 计算出个主点里程桩号jd4k1+822.326t 123.281zh k1+699.037+ls 80hy k1+779.037+lh2ls 84.368yh k1+863.405+ls 80hz k1+943.405lh/2 131.0 25qz k1+812.38+j/2 9.11jd k1+821.490 校正后的交点与原来的交点相符。计算交点(jd4k2+530.630) ,=30645 ,ls=80m ,r=350m7) 曲线内移值 pp=0.768) 总切线长tq=39.983mt=(r+p)tan+q=134.34m9) 曲线总长lh= r+ls=263.85m10) 外距ee=(r+p) secr=14.47m11) 校正值j j=2t-lh=4.83m12) 计算出个主点里程桩号jd4k2+530.630t 134.34zh k2+396.29+ls 80hy k2+476.29+lh2ls 103.85yh k2+580.14+ls 80hz k2+660.14lh/2 131.925qz k2+528.215+j/2 2.145jd k2+530.63 校正后的交点与原来的交点相符。2、s型曲线:两个反向圆曲线用回旋线连接的组合,两圆曲线的半径之比不宜过大,比值宜1:2,两个回旋线参数a1与a2之比应小于2.0,有条件时以小于1.5为宜。当回旋线间不得以插入直线时,其直线的长度应符合以下公式:l(a1+ a2)/40。s型曲线计算算例例如jd1与jd2组成s型交点桩号为k0+241.148,偏角为左741314.1交点桩号为k1+241.148,偏角为右373245.1 交点间距l=339.704mr1=218.984m ls1=95m设计曲线2的半径和缓和曲线长q1=ls1/2-ls13/240r=31.186mp1=ls12/24r1=1.717m th1=(r1+p1)tan(/2)+q1=198.145mth2=l-th1=141.559m拟r2=250m r1/r2=218.984/250=0.875在1到1/3之间q2=ls2/2-ls23/240r22p2=ls22/24r2th2=(r2+p2)tan(/2)+q2由上两式解得ls2=80ma2=(r2ls2)1/2=141.421a1=(r1ls1)1/2=144.234a2/a1=0.981.5q2=ls2/2-ls23/240r2=39.966mp2=ls22/24r2=1.067mth2=(r2+p2)tan(/2)+q2 =229.917mvl=l-th1-th2=-8.358(a1+a2)/40=7.141m各项验算满足要求(1) zh=jd- th1 = k0+737.173hy=zh+ls1= k0+823.173yh=hz- ls1 = k1+020.844hz=zh+lh= k1+115.844(2) zh=jd- th2 = k1+115.844hy=zh+ls2= k1+195.844yh=hz- ls2 = k1+279.669 hz=zh+lh= k1+359.669式中:zh第一缓和曲线起点(直缓点)hy第一缓和曲线终点(缓圆点)yh第二缓和曲线终点(圆缓点)hz-第二缓和曲线起点(缓直点)经校核无误。2.3 路线纵断面设计2.3.1 纵断面线形设计纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置,形状和尺寸问题,具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素,考虑路基稳定,排水及工程量等的要求对纵坡的大小,长短,前后的纵坡情况,竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计,从而设计出纵坡合理,线形平顺圆滑的最优线形,以达到行车安全、快速、舒适,工程造价省,运营费用较少的目的。2.3.2 纵坡设计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。1.最大纵坡汽车沿纵坡向上行驶时,升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大,车速降低越大,这样在较长的陡坡上,将出现发动机水箱开锅 、气阻、熄火等现象,导致行车条件恶化,汽车沿陡坡下行时,司机频繁刹车,制动次数增加,制动容易升温发热导致失效,驾驶员心里紧张、操作频繁,容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而,应对最大纵坡进行限制。最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑,规范对二级公路最大纵坡规定如下:山岭重丘区二级公路:最大纵坡为 7%。本设计中设置最大纵坡为4.5。2.最小纵坡各级公路的路堑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,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。本设计路段纵坡都大于0.3%,满足规范要求。3.最小坡长如果坡长过短,变坡点增多,形成”锯齿形”的路段,容易造成行车起伏频繁,影响公路的服务水平,减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性,应减少纵坡上的转折点;两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求,同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间,通常汽车以计算行车速度行驶9s7415s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求(参考资料17)。标准规定山岭重丘区二级公路的 smin=150m。本设计路段的坡长分别是150m,252m,328m,835.5m,471.5m,316.4m,199.6m均满足规范要求。4.最大坡长汽车沿长距离的陡坡上坡时,因需长时间低挡行驶,易引起发动机效率降低。下坡时,由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命,影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑,对坡度的最大坡长应加以限。标准规定山岭重丘区二级公路最大坡长如下表: 山岭重丘区二级公路的纵坡长度限制 表2.2纵坡坡度(%)3456纵坡长度(m)120010008005005.平均纵坡平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。为了合理运用最大纵坡、缓和坡段及坡长,应控制路线总长度内的平均纵坡,规范规定二级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段相对高差为200-500m时,平均纵坡不应大于5.5%。越岭路线相对高差大于500m时,平均纵坡不应大于5%,并注意连续3000m路段范围内的平均纵坡不宜大于5.5%。i平均=h/l (32)式中 i平均平均纵坡h相对高差l路线长度在本设计路段中,共有7段纵坡,其平均纵坡分别为2%,3%,0.9%,2.5%,1.6%,2.8%,1.54%。符合规范要求。2.3.3 纵断面图的详细设计选取各变坡点处竖曲线半径:计算各竖曲线要素。根据设计资料绘制出路线中桩点的地面线,并写出纵断面设计图的地质土壤情况,地面标高里程桩号、桥涵位置、孔径、结构类型、水准点的高程和位置坡度、填挖高度、与公路交叉的位置。纵坡设计应考虑汽车的性能。有利于安全,提高车速,减少大气污染。应当避免出现小于0.3%的不利于排水的纵坡度。2.3.4 竖曲线为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求,在变坡点处均应设置竖曲线。1.竖曲线最小半径1、 凹形竖曲线最小半径对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑:限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。规范建议在条件许可的情况下山岭重丘区二级公路取rmin=6000m的要求设计竖曲线。本次设计中设置的凹曲线最小半径为4000m。2、 凸形竖曲线最小半径确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时,由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时,不设竖曲线也能保证视距,但变坡角较大时,必须设竖曲线以满足行车视距的要求。规范建议在条件许可的情况下山岭重丘区二级公路取rmin=9000m的要求设计竖曲线。本次设计中设置的凸曲线最小半径为9000米。2.一般最小半径和极限最小半径在条件许可的条件下,应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求,但上述的最小半径,在条件较差时,并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。标准规定在设计速度为60km/h时,凹形竖曲线半径的一般值为1500m;极限值为1000m;凸形竖曲线半径的一般值为2000米,极限值为1400米 ,竖曲线一般最小长度为120m,极限最小长度50m。当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值,当受地形条件及其它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。2.3.5 平纵曲线的组合1.应保持线形在视觉上的连续性,能自然的引导驾驶员的视线;2.注意保持平、总现行的技术指标大小应均衡,是线形在视觉和心理方面保持协调;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.注意与道路周围自然环境和景观的结合。2.3.6 竖曲线要素的计算 (2-12) (2-13) (2-14) (2-15)注:r竖曲线半径t竖曲线切线长e外距 前段坡线坡度 后段坡线坡度 当0时为凹型竖曲线;0时为凸型竖曲线。竖曲线起点高程=变坡点高程t注:起点位于上坡段取负;起点位于下坡段取正切线高程=竖曲线起点高程+设计高程=切线高程h填挖高度=设计点高程-地面高程注:凹型竖曲线取正;凸型竖曲线取负;计算点到竖曲线起点距离坡线的中纵坡度;上坡取正;下坡取负;h竖曲线上任意点的距离例:里程和桩号k0+210处,高程为2074.398米 i10=-3%,i11= -2%,取半径r=12000mw= i11i10=1% (凸形)曲线长l=rw=120001%=120m切线长t=l/2=120/2=60m外距e=t2/2r=602/(212000)=0.15m(2) 设计高程计算:竖曲线起点桩号=( k0+210)60=k0+150竖曲线起点高程=2074.39860(2%)=2075.598m竖曲线终点桩号=( k0+210)+60=k0+270竖曲线终点高程=2074.398+60(-3%)=2072.598m 里程和桩号k0+600,高程为2062.698米 i11=0.9% i12= -3% 取半径r=2000mw= i12i11=-3%0.9%=-3.9% (凹形)曲线长l=rw=40003.9%=156m切线长t=l/2=156/2=78m外距e=t2/2r=782/(24000)=0.7605m(2) 设计高程计算:竖曲线起点桩号=( k0+600)78=k0+522竖曲线起点高程=2062.69878(-3%)=2065.038m竖曲线终点桩号=( k0+600)+78=k0+678竖曲线起点高程=2062.698-780.9%=2061.996m2.3.7 平、竖线形设计原则及避免组合设计原则:1 应保持线形在视觉上的连续性,能自然的引导驾驶员的视线;2 注意保持平、总现行的技术指标大小应均衡,是线形在视觉和心理方面保持协调;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 注意与道路周围自然环境和景观的结合。避免组合:1 避免竖曲线的顶、低部插入小半径的平曲线。2 避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。3 避免是竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。4 避免小半径的竖曲线与缓和曲线重合。5 避免在长直线上设置陡坡或长度短、半径小的竖曲线。6 避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视线中断的线形。2.4 横断面设计道路横断面是指中线上各点的法向切面,它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计主要包括行车道、路肩、边沟边坡、截水沟等的设计。2.4.1 横断面的设计原则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。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。2.4.2 横断面各项技术指标(1)查规范,得各项技术指标1 路基宽度设计年限20年,各种车辆折合成小客车的交通量合计为10501辆/日,公路等级为二级,车道数拟定双车道。二级公路车速为60km/h,双车道的路基宽度一般值为10m,取设计车道宽度为3.50m,得总车道宽度为3.5027.0m。2 路拱坡度沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1-2%,故取路拱坡度为2%;路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%-2%,故取路肩横向坡度为3%,路拱坡度采用双向坡面,由路中央向两侧倾斜。3 路基边坡坡度由公路路基设计规范jtgd30-2004得知,当h1.50923.1.5 加宽超高设计1.加宽 当半径小于等于250m时,为了保证车的安全,曲线段上的正常宽度应做适当的加宽,半径大于250时不加宽。2.超高二级公路设计时速为60km/h时,当平曲线半径小于1500m时为让汽车在曲线上行驶时能够获得一个指向曲线圆心的横向分力,以克服离心力对行车的影响应设置超高。本设计中超高的设置方法采用的是绕边线旋转的方法,超高的形成过程包括提肩阶段、双坡阶段和旋转阶段。、3.超高值的计算路基设计调和一般是指路肩边缘的高程,在超高设置段路基及中线的填、挖高度内改变,因此在该段应对超高值进行计算。下面是计算各超高缓和段上各断面的超高值,公式摘录如下: 绕路面内边线旋转超高值计算公式 表3.4超高位置计算公式备注1.计算结果均为与设计高之高差;2.临界端面距超高缓和段的 起点:全超高阶段外缘中线内缘超高过度段外缘中线内缘以桩号(k2+396.293k2+660.239)为例:ls=80m v=60km/h r=350m 查得ib=4.0%m 70.4%330lc70.4%125 满足要求 1) 圆曲线的全超高断面 h内=(bjtijt+bjyig)-(bjt+bjy)+b ib =(0.753%+1.52% )-( 0.75+1.5+0) 4.0%=-0.0375h外=(bjtijt +bjyig)+ (b/2)ib =(0.753%+1.52% )+3.754%=0.2025h中=(bjtijt+bjyig)+(b+bjt+bjy)ib= (0.753%+1.52% ) +9.754%=0.44252) 超高缓和段超高值计算:(1)双坡断面 桩号为k2+420h内=(bjtij+bjyig)-(bj+bx)ig=(0.753%+1.52.0%)-(0.75+1.5+0) 1.9%=0.0075h外=bjt(ij-ig)+x/x0b+2(bjt+bjy) ig =0.75(3%-2%)+26.976/49.57.5+2(0.75+1.5) 2% =0.138h中=(bjtijt+bjyig)+(b/2)ig=(0.753%+1.52% )+ 3.752%=0.1275x0 = lc ig/ib=1002.0%/4.0%=50(2)旋转断面桩号为k2+520h=(bjtijt+bjyig)-(bjt+bjy)+bxix =(0.73%+1.52%)-( 0.7+1.5+0)+0 66.976/1004%=-0.0078h外=(bjtijt+bjyig)+(b+bjt+bjy)ix= (0.753%+1.52%) +9.7566.976/1004%=0.314h中=(bjtijt+bjyig)+(b/2)ix =(0.753%+1.52% )+ 3.7566.976/1004% =0.1529式中:b行车道宽度(m)bj 路肩宽度(m)b圆曲线的加宽值(m)bxx距离处的路基加宽值(m)超高横坡度路拱横坡度路肩横坡度与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离(m)x超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点的距离(m)4超高设计图的绘制按比例绘制一条水平基线,代表路中心线,并认为基线路面横坡是为零。绘制两侧路面边缘线,路边缘线离开基线的距离,代表横坡度的大小。标注路面路肩横坡度,以前进方向右侧斜的路拱横向坡度为正,向左倾斜为负。3.2 路面设计路面直接承受行驶车辆的作用,是道路工程的重要组成部分,通常都根据车辆行驶的需要,选用优质材料建成。路基作为路面结构的基础应具有足够的强度和稳定性。以回弹模量作为评价路基强度与稳定性的力学指标。坚固的路基,不仅是路面强度与稳定性的重要保证,而且能为延长路面使用寿命创造有利条件,所以路基路面的综合设计至为重要。为确保路基的强度与稳定性,使路基在外界因素作用下,不致产生不允许的变形,在路基的整体结构中还必须包括各项附属设施,其中有路基排水、路基防护与加固以及与路基工程直接相关的设施,如弃土堆、取土坑、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。本段设计为沥青混凝土路面。3.2.1 沥青路面设计原则各级公路的行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带均应铺筑路面。公路路面应根据交通量及其组成情况
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