道路工程毕业设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）前言本次毕业设计题目是铜陵至池州一级公路A1标段设计，此地段属于平原微丘地区，总里程为2629.454m。毕业设计是教学计划中最后一个重要的教学环节，是培养学生综合应用所学的道路交通基础理论、基本知识和基本技能，进行道路交通工程设计或科学研究的综合训练，是面前各个教学环节的继续、深化和拓宽，是学生综合素质和工程实践能力培养的重要阶段，其目的是学生成为交通工程师所必须的综合训练，有利于向工作岗位过渡。本毕业设计是根据所给比例的地形图，根据石台段的气候、地质、水文等资料，对资料进行整理、分析，并加以认真的思考，听取指导教师的意见编制而成的。以交通土建专业课程为依据，依照交通土建专业毕业设计大纲的要求，对实习资料进行整理、分析，并加以认真的思考，听取指导教师的意见编制而成的。在设计中参阅了道路勘测设计、道路工程技术标准、路基路面工程、专业英语等专业文献。本毕业设计的主要内容包括：原始资料、路线方案的选线、定线、道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、路基路面设计排水设计及附属设施设计。设计的第一章是关于本次毕业设计所收集原始资料、技术等级和几何标准，阐述了本设计路线的选线与比选的具体过程。第二、三、四章则分别关于平、纵、横三方面的设计，具体介绍了平、纵、横设计几何标准的选定，还有三者综合设计的过程。第五介绍了路基设计的内容。第六章详述了路面结构设计。第七章介绍了关于排水方面的设计。第八章是关于道路附属设施的设计。在设计过程中得到指导老师宋宇和土建、地建教研室各位老师的悉心指导和帮助，在此衷心的感谢！此外，本人在设计过程中力求做到：技术上先进实用、费用上经济合理、施工上安全可靠，并力求符合工程实际，使理论知识和现场实际相结合。由于本人实际经验与知识含量的欠缺，理论知识掌握不熟练，设计中肯定有错漏之处，恳请各位指导老师予以点评指正，以使设计修改完善。771 原始资料及选线与定线1.1 原始资料（1）毕业设计题目：铜陵至池州一级公路A1标段设计；（2）所在地区：华东地区；（3）等高线地形图：比例尺 1:2000；（4）道路等级：一级公路；（5）交通量：25023辆/日；（6）设计车速：80km/h。本设计是交通土建专业毕业设计，设计任务是铜池一级公路施工图设计，主要内容包括：路线方案的选线及定线、道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、路基路面设计、排水及附属设施设计、预算、施工组织设计、英语翻译等内容。本设计初始资料有地形图一幅，地形、气候等设计资料按有关资料查询得到。本设计地形图主要为平原微丘地区，整个设计应遵循平原微丘地区一级公路的技术标准。1.1.1自然条件8本设计地段铜陵市位于安徽省中南部，长江中下游南岸，池州，位于安徽省西南部，地处亚热湿润气候一级公路路段之一，公路自然规划为3区，主要为平原微丘地形。道路沿线基本位于平原地区。本设计沿线的土质良好，无不良地质现象，地质稳定。本设计所在地区属于亚热湿润气候，由于地形和气候影响，境内降雨集中，年际年内变化大，池塘较多，在设计中应该根据这种差异和变化，对路基、路面和排水做出相应的设计。1.1.2 路线状况本设计一级公路的起点为K0+000.000，终点为K2+629.454，总里程为2629.454m。路线设计起点位置位于地形图的左侧偏上部位，终点位于地形图最右侧偏上部位。沿线地势较为平坦，偏上位置有较为高点的小山丘及其他池塘。路线中间部分的位置须架桥穿过赤沙河。1.1.3公路建设与周围环境及自然环境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。1.1.4公路设计基本参数1通过对道路所处的地形、地貌、道路等级、交通量及设计车速的分析调查，确定该段道路为一级公路，现依据规范将设计指标列出如下：设计车速-80 km/h年平均日交通量-25023（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平曲线最小长度一般值-400m平曲线最小长度最小值-140m同向曲线最小长度-6V反向曲线最小长度-2V公路最大纵坡-5%公路最小纵坡-0.3%最大直线长度-1100m（3%） 900m （4%） 700m （5%）最大超高值-10%最小坡长-200m凸形竖曲线极限最小半径-3000m 一般最小半径-4500m凹形竖曲线极限最小半径-2000m 一般最小半径-3000m 竖曲线最小长度最小值-70m 一般值-170m停车视距-110m平曲线超高过渡方式-绕中线旋转行车道数-4行车道宽度-15m路基宽度 一般值-24.50m 路基宽度 最小值-21.50m中央分隔带宽度 一般值-2.00m 最小值-1.00m左侧路缘带宽度 一般值-0.50m 最小值-0.50m 中间带宽度 一般值-3.00m最小值-2.00m硬路肩宽度 一般值-2.50m 最小值-1.50m土路肩宽度 一般值-0.75m 最小值-0.75m1.2 选线 路线的选定路线的选定是道路设计中最根本的问题。道路的选线与定线，就是根据道路的使用、公路的等级和技术标准，在规划的起、讫点之间结合地形、地质、水文及其他沿线条件，综合考虑平、纵、横三方面因素，在纸上选定道路中心线的确切位置。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，我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。1.2.1 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。1.2.2 道路选线的原则2本设计是一级公路，所以在各个方面我都比较注意。路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，作到工程量小，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，我注意了同农田水利基本建设相配合，做到了少占池塘。本设计在路线走向方面，基于考虑绕过一些险地，所以占了部分居民设施及其建筑物用地等。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调查和了解。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。1.2.3 选线的步骤和方法7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。1.2.4 路线方案选择结合本设计来说，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、地质的避让与趋势，找出一条理想的路线。1.2.5 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。因为此次设计我缺乏实地经验，也没有物质条件，所以路线布局只能在1:2000的平面图上进行选线、定线。1.3 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：（1）直线型法（2）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，掌握与一级公路相应的几何标准，先用直线尺试穿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。1.3.1 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。 所以我在本次选线设计中，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。1.3.2 影响本设计路线方案选择的因素（1）建筑物；（2）一级公路的标准；（3）乡村道路；（4）池塘；（5）排水要求；（6）高压线；（7）国道；（8）地势的起伏。1.3.3 方案拟定本次设计是一级公路，我选择了两种方案：方案一：从K0+000.000出发，经过一条高压线，在K0+561.520处左转，经过两个水塘、一条赤沙河，一个水塘，在K1+579.372处左转，再经过一条碎石路、一条高压线、两个村庄附近，直至终点。路线全长2629.454m。该方案经过较稍少的池塘、近村庄，也没有进入山区。图 1-1选线方案一Fig.1-1 Route selection plan one 方案二：从起点出发，经过两个水塘，一条高压线左转后经过一个水塘、一条赤沙河和两片山区、两个水塘，经过村庄耗费资金和人力很大，经过山区需增加填挖量。图 1-2选线方案二Fig.1-2 Route selection plan two 综合考虑，选择方案一。1.3.4 定线方法与步骤7（1）在地形图上根据路线布局所确定的定线走廊和限制较严的控制点，徒手画出线形顺适、平缓并与地形相适应的路线概略位置；（2）选择直尺和不同半径的圆曲线弯尺拟合徒手画线，把该画线分解成规则的数学单元直线和圆弧，形成一个圆弧和直线组成的具有错为的间断线形。选取最逼近徒手画线并符合该级道路线形设计要求的圆曲线半径作为设计半径；（3）在每一被分解后在圆弧或直线上各采集两个点的坐标，从而将直线和圆固定下来。通过试定或验算，用合适的缓和曲线将固定的线形单元顺滑地连接，形成一条以曲线为主的连续平面线形。2 道路的平面设计平面设计是道路设计的基本组成部分，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，舒畅的线性来设计的。本设计道路总长2629.454m，设有2个转折点，平曲线要素类型采用基本型。2.1 平面设计采用的标准2 本设计路线全长2629.454m，设了两个平曲线。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。2.1.1 汽车行驶轨迹2道路平面线形设计中主要考察的是汽车行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相近时，才能保证行车的顺适和安全。行驶中的汽车，其行驶汇集在几何性质上有以下特征： （1）各轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上不出现错头和破折；（2）其曲率是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率的值；（3）其曲率变化是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率变化率的值。2.1.2 平面线形要素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=1600m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；本设计从平面的两个转弯处进入后面的长直线段，就设了一个大半径10000m的凸形竖曲线和一个半径8400m的凹形竖曲线。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；本设计后半段的地形就是较空旷，所以我建议用后者。由于在一级公路两侧植树，也许会有人出没，而且也许会影响视线，基于不安全的考虑，所以不采取前者。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。（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。由于本设计设了两个转弯处，所以需考虑此问题。圆曲线的曲率为常数，它具有与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。（3）圆曲线的几何要素如图2-1： 图 2-1平曲线Fig.2-1 plane curve几何元素的计算公式如下： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4）式中：T切线长（m）；L曲线长（m）；E外距（m）；J校正数或称超距（m）；R圆曲线半径（m）；转角（度）。（3）圆曲线半径根据汽车行驶在曲线上力的平衡得：式中： V 行驶速度（km/h）；横向力系数；超高横坡度。2.1.3 缓和曲线7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。（1）缓和曲线的作用1）曲率连续变化，便于车辆遵循；2） 离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；3）超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳；4）与圆曲线配合得当，增加线形美观；5）作为缓和曲线的曲线形式很多，在本设计中我已把回旋线作为缓和曲线。（2）回旋线的基本公式为 （2-6）式中：r回旋线上某点的曲率半径（m）；l回旋线上某点到原点的曲线长（m）；A回旋线的参数。（3）回旋线的几何要素任意点处的曲率半径： （2-7）点的回旋线长： （2-8）点的曲率圆的内移值 ： （2-9）点的曲率圆圆心M点的坐标 （2-10）长切线长： （2-11）短切线长： （2-12）点的弦长： （2-13）点的弦偏角： （2-14）回旋线上的任意一点的切线方向与X轴的夹角： （2-15）（4）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：1）旅客感觉舒适2）超高渐变率适中 （2-16）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。3）行驶时间不太短m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70m。（5）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： （2-17） （2-18） （2-19） （2-20） （2-21） （2-22） （2-23）式中符号见图2-1。2.2 平面线形设计的原则2（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一级公路应尽量满足；（3）保持平面线形的均衡与连贯；1）长直线尽头不能接以小半径曲线；2）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。2.3 平曲线要素的组合类型7（1） 基本型从现行的协调性来看易将回旋线：圆曲线：回旋线设长度计成1:2:1。本设计中采用基本型的平曲线如图2-2：图2-2 基本型回旋线Fig. 2-2 The basic typed returning line（2）S型两个反向圆曲线用回旋线连接的组合。两个相邻回旋线参数一般相等，当采用不同的参数时，两参数之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。此外，在S型曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，是行驶力学上所希望的，不得已插入直线时，必须尽量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下式： （2-24）式中：反向回旋间短直线或重合段的长度（m）；回旋线参数。如图2-3：图2-3 S型回旋线Fig. 2-3 The S typed returning line（3）卵型用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。其上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内： （2-25）式中：A 回旋线参数；小圆半径（）。如图2-4：图2-4 卵型回旋线Fig. 2-4 The egg typed returning line （4）凸型在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。如图2-5：图2-5 凸型回旋线Fig. 2-5 The raised typed returning line （5）复合型两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的形式。此中回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。（6）C型同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接。其连接处的曲率为0，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为0，对行车和线形都带来一些不利影响，所以C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。2.4 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：2.4.1 停车视距1停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。 标准中规定了一级公路对停车视距的要求：110m（80km/h）停车视距的计算公式：式中：驾驶员反应时间内汽车行驶的距离（m）；制动距离（m）,指汽车开始制动到完全停止时行驶的距离；安全距离(m)，一般取512m；驾驶员反应时间取1.2s；纵坡度，上坡为正，下坡为负；V汽车行驶速度(km/h)，V采用设计车速的85%；路面与轮胎之间的附着系数,一般按潮湿状态考虑。现利用公式对本设计的停车视距的最危险点进行检验，查得沥青路面，路面类型为潮湿的附着系数取0.31。根据计算结果115.947m110m说明该路段满足停车视距要求。2.4.2 会车视距它是指在同一条车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使车安全停止所需要的最短距离。2.4.3 错车视距它是指在没有明确划分车道线的双车道道路上，两对向行驶的汽车相遇，发现后采取减速避让措施安全错车所需的最短距离。2.4.4 超车视距1它是指在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车道并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。超车视距的全程可分为四个阶段：加速行驶距离： （2-27）超车汽车在对向车道上行驶的距离： （2-28）超车完了时，超车汽车与对向汽车之间安全距离：超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离： （2-29）所以超车视距： （2-30）2.4.5 对视距的要求1各级公路首先保证的是停车视距的要求，在此基础上再尽量满足其他视距的要求，标准中规定了一级公路对停车视距的要求：110m（80km/h）。工程特殊困难或其它条件限制的地段。可采用停车视距，但必须采取分道行驶措施。停车视距计算中，眼高1.2m，物高0.1m。2.5 本设计平面线形的具体设计过程12.5.1 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。整个线形在中间设置一个转点，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。2.5.2 路线转角、交点间距、曲线要素及中点桩计算设起点坐标为，第个交点坐标为 =1，2，3n，则坐标增量： （2-31）交点间距： （2-32）象限角： （2-33）计算方位角A： 0 ，0 0 ，0 0 ，0 0 ，0 转角：，当0时，路线右偏；时，路线左偏。下面是交点的计算过程，其结果见直线曲线转角表。已知起点QD（812.00，314）、JD1（280.00，958.00）、JD2（374.00，1905.80），终点ZD（966.00，2550.00）起点QD与JD1之间：坐标增量： mm交点间距： m象限角： 方位角： JD与JD之间坐标增量： m m交点间距： m象限角： 方位角： 转角： （左偏）其余各点计算过程相似，结果详见附表。2.5.3平面线形要素计算=28.6479JD处的几何元素：m=28.6479=JD处的几何元素：将起点QD里程定义为JD处： 130= JD处： 2.5.4 道路中桩坐标计算（1）计算公式如图2-2，设交点坐标为JD（XJ，YJ），交点相邻直线的方位角分别为A1和A2。图2-6 中桩坐标计算图Fig.2-6 Fig.ure of calculating middle stakes coordinates 则ZH（或ZY）点坐标： （2-34） （2-35）点坐标： （2-36） （2-37）设直线上加桩里程为L,ZH,HZ表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标 （2-38） （2-39）后直线上任意点坐标 （2-40） （2-41）曲线上任意点的切线横距： （2-42）式中：缓和曲线上任意点至点的曲线长缓和曲线长度1) 第一缓和曲线任意点坐标： （2-43）2) 圆曲线内任意点坐标a 由时， （2-44） 式中：圆曲线内任意点至点的曲线长； HY点坐标b 由时： （2-45）式中：圆曲线内任意点至点的曲线长；3) 第二缓和曲线内任意点坐标 （2-46） 式中：第二缓和曲线内任意点至点的坐标4) 方向角计算a 缓和曲线上坐标方向角： （2-47） 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点的曲线长；缓和曲线长度b 圆曲线上坐标方向角： （2-48） 为转角符号，右偏为“+”，左偏为“” （2）坐标计算过程以桩号K0+400.000、K0+600.000、K1+200.000为例： 已知：JD1（280.000，958.000），T=273.800m，A1=1293335，A=842010 =130mZH点坐标：HZ点坐标：K0+400.00点处于前直线上，坐标为： K1+200.000点处于后直线上，坐标为： K0+600.000点处于ZH与HY之间，坐标为： （3）方向角计算以K0+600.000为例方向角为： 其余各桩坐标及方向角的计算具体结果见附表中的逐桩坐标表。3 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。3.1 纵坡设计的要求及原则1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：（1）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；（2）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；（3）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；本设计中只在中间段靠前的地方填方量稍大，其他地段比较平缓，将其他路段的土运往此处，或者就近取土。其中经过途中乡村道路通过桥梁在本设计中的一级公路下方穿过，还有两处乡村河流，也是修建桥梁从一级公路下部通过。（1）平原微丘区地下水埋藏较浅，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；（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：1）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”；本设计中充分考虑了这一点，在各项标准都符合的前提下平曲线与竖曲线相重合为“平包竖”。2）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；本设计在长平曲线内只设了一个大半径的行竖曲线。3）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；4）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；5）设计时应充分考虑与周围环境的协调。3.2 纵断面设计的步骤和方法7（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、桥梁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。（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、桥梁过高或过低桥梁过长等情况，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：拉坡时已经考虑了平、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，计算竖曲线要素值。3.3 纵断面的竖曲线要素13.3.1 最大纵坡最大纵坡是指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。我国公路工程技术标准中规定一级公路的最大纵坡为5%。一级公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证合理，最大纵坡可增加1%。在非机动车交通比例较大的路段，为照顾其交通要求可根据具体情况。本设计的最大纵坡为1.326%4%。3.3.2 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0.588 %0.3%。3.3.3 坡长限制（1）最短坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶的平顺的要求考虑的，如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越突出，公路工程技术标准和道路设计资料集规定，一级公路的最短坡长为：平原微丘200m（2）最大坡长限制道路纵坡的大小及其对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大，所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。规范规定，一级公路最大坡长为：由于本设计的各坡度都小于不限长度的最大纵坡3%，所以不设最大坡长。3.3.4 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。3.3.5 合成坡度合成坡度计算公式为 （3-1）式中：I 合成坡度（%）；超高横坡度或路拱横坡度（%）； 路线设计纵坡坡度（%）。 本设计的超高横坡度为5%，设计路线的最大纵坡坡度为1.326% 合成的最大纵坡坡度为： 10.5% 满足要求，纵坡设计合格。3.4 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10000m大于一般最小半径4500m，凹形竖曲线半径8400m大于一般最小半径3000m，凸型曲线长度121.982m大于最小长度70m，凹形曲线长度160.81m大于最小长度70m。（2）考虑平、纵组合的设计原则1）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；2）能保持平、纵线形的技术指标大小的均衡；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）注意到了与道路周围环境的配合。（3）考虑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；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。2）平曲线与竖曲线半径大小应保持均衡；本设计的平曲线半径为500m、420m，竖曲线长度分别为：10000m、8400m，竖曲线半径是平曲线半径的20倍，保持平衡。3）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。4）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，设计中没有反向平曲线；小半径竖曲线不与缓和曲线相重合，本设计中没有小半径竖曲线；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