道路工程毕业论文.docx

摘 要本设计是都江堰至大邑段一级公路设计。设计部分的公路全长2928.063m，设计车速80km/h，双向四车道，有3个平曲线转角，3个竖曲线变坡点，两侧土路肩为0.75m，硬路肩为2.5m。 在本设计过程中，主要包括以下几方面的设计：确定道路等级：依据相应技术规范，进行交通量分析，确定公路的等级以及设计需要的各种参数。道路选线及线形设计：在地形图上选择两条合理的路线，分别进行平面、横断面、纵断面三方面的设计，比选确定符合技术、经济指标的最佳方案。路基设计：主要内容是确定路基的边坡形状及坡度，选择合适的填料及压实标准。排水设计：主要解决边沟和排水设施的形状和尺寸。路面设计：通过计算车辆轴载设计两个路面方案进行比选，确定合理方案。专题设计：挡土墙设计。概预算部分：通过相关资料计算该公路造价。关键词：选线；路线设计；路基；路面；挡土墙AbstractThe design is mainly a highway engineering design from DuJiangYan to DaYi section , the length of this road is 2928.063m,the design of the speed is 80km/h, it has 3 plane curve corner, 3 vertical curve, unpaved shoulder is 0.75 m, hard road shoulder is 2.5 m.The main aspects of the design of this process are like these:Ensure the grade of this road: The analysis of traffic, search corresponding technical specifications, to determine the levels of the road and the parameters of the design needed. Choose the road route and make linear design: Choose two right route in the topographic map, Then to design the layout, cross-sectional and longitudinal of the two routes in order to choose the best one. Which meets shun fitness requirements ,economy etc.Roadbed design: The main content of the roadbed design is to determine the roadbed slope form and its width, then to choose the appropriate packing and compacted standards. Drainage design: The design is mainly to determine the shape and the size of drainage facilities.Pavement design: Design two pavement program in order to selection based on the calculation of the axle load. The to determine the rational program.Special subject design: Retaining wall.Budget part: Mainly according to related data , calculating the cost of the road.Keywords: route route design subgrade road surface retaining wall目录第一章 概 述11.1 工程意义11.2 设计资料和依据11.2.1路线概况11.2.2气候特点11.2.3降水量及地下水类型11.2.4地质与土质11.2.5植被覆盖及作物等概况11.2.6交通量资料21.3 设计依据2第二章 道路路线设计32.1 道路技术等级确定32.2 路线方案的拟定与比选32.2.1平面设计技术指标的确定32.2.2路线方案拟定与比选52.3 道路技术标准确定6第三章 道路平面设计73.1 平面线形及设计一般原则73.2 圆曲线计算73.3 坐标计算93.3.1路线转角、交点间距、曲线要素及主点坐标表93.3.2直线上中桩坐标计算103.3.3单曲线内中桩坐标计算12第四章 道路纵断面设计154.1 纵断面设计内容与原则154.2 纵断面设计的方法、步骤和应注意的问题154.3 纵坡及坡长设计164.3.1 坡长限制164.3.2 纵坡174.4 竖曲线计算184.5 平纵组合设计214.5.1平纵组合设计原则214.5.2平纵组合设计要点21第五章 道路横断面设计245.1 横断面布置245.2 横断面设计步骤245.3 超高、加宽设计与计算255.4 曲线处超高计算275.5 土石方数量计算285.6 土石方调配方法29第六章 路基设计316.1 路基设计316.2 路基填筑326.3 路基防护336.4 路基施工的原则33第七章 道路排水设计357.1 路基排水目的和要求357.2 路基排水设计一般原则357.3 道路排水设计357.3.1排水系统设计357.3.2排水结构设计36第八章 路面结构设计398.1 近期交通组成与交通量398.2 沥青路面轴载换算398.2.1弯沉值和层底压应力轴载换算398.2.2层底拉应力验算轴载换算418.2.3轴载换算与累计轴次428.3 沥青路面初拟路面结构428.4 沥青路面材料劈裂强度和路面结构厚度的确定428.4.1路面材料抗压模量和容许拉应力428.4.2路面结构厚度计算448.4.3竣工验收弯沉值和层底拉应力计算468.5 水泥混凝土路面设计478.5.1标准轴载与轴载换算478.5.2初拟路面结构488.6 路面材料参数的确定488.7 荷载疲劳应力508.8 温度疲劳应力508.9 方案必选51第九章 挡土墙设计(专题)539.1 挡土墙的作用及要求539.1.1挡土墙的作用539.1.2挡土墙设计一般要求539.2 挡土墙的布置539.2.1挡土墙的横向布置539.2.2挡土墙的纵向布置539.3 设计资料539.4 主动土压力计算549.4.1车辆荷载换算549.4.2破裂角（）的计算549.4.3验算破裂面是否交于荷载范围内559.5 挡土墙抗滑稳定性验算569.6 基地应力和合力偏心矩验算569.6.1基础地面压应力和偏心距569.6.2地基承载力验算579.7 墙身截面强度计算579.7.1强度计算579.7.2稳定计算589.7.3正截面直接受剪验算589.8沉降缝与伸缩缝589.9挡土墙的排水设施58第十章 工程概预算6010.1 预算的定义和作用6010.1.1预算的定义6010.1.2预算的作用6010.2概预算的编制6010.3预算编制项目表6110.4 路线工程概算主要内容及其造价6110.4.1路基土石方工程6110.4.2路基排水工程6210.4.3路基防护工程6210.4.4水泥混凝土路面6210.4.5沥青混凝土路面6310.4.6安全设施6410.5 总预算计算6410.6 编制说明64参考文献65致谢66VI河南理工大学本科毕业设计 第一章 概 述第一章 概 述1.1 工程意义本次设计的一级公路途经地区人口密度很大，再加上每年游客成倍增长，交通压力一再增大，因此修建此道路就显得尤为重要。便利的交通对于其两地的旅游资源的开发和经济的发展有着重要意义，都江堰至大邑一级公路的修建将加强都江堰市与其他郊县之间的紧密联系，并带动沿线村镇的经济，旅游，农业等发展，有助于把本地区的资源优势转化为经济优势。1.2 设计资料和依据1.2.1路线概况该设计路线位于都江堰与大邑交界处。该段公路全长2928.063m，主要满足旅游和运输。该段公路为双向四车道公路，路基宽度为24.5m，其中两侧硬路肩都为2.5m，土路肩都为0.75m，车道宽度为3.75m，设计时速为80km/h。1.2.2气候特点路线所经地区属亚热带季风湿润气候区。气候温暖湿润，热量充足，夏无酷暑，冬无严寒，四季分明。无霜期年平均为280天。年平均温度16.1，年内最热的夏季月均温度为25.4，最冷的1月份，月均5.5。极端最低温度-4.8，极端最高气温35.1。大陆性气候不是特别典型，冷热差异并不十分显著，冬夏干湿差别不大的基本特点。 1.2.3降水量及地下水类型路线所经地区冬春雨少，夏秋多雨，雨量充沛，平均年降水量为1200毫米，而且降水的年际变化不大，最大年降水量与最小年降水量的比值为2:1左右。地下水埋深一般2米左右。 1.2.4地质与土质路线所经地区为平原微丘区，地形整体起伏不大，有利于工程运输与施工，沿土质为粘性土，是道路施工一般的路基填筑材料，施工时开挖与填筑相对较易。1.2.5植被覆盖及作物等概况路线所经地区由于温暖湿润的气候条件，铸成土地的广宜性优势。同时，光热水生命与生态因子受复杂多变的地貌形态影响，导致不同地貌形态区和地域区光热水因子组合配置千变万化，千差万别，从而形成了多种多样的自然生态环境类型，生物多样性优势十分明显，主要农作物有水稻、油菜、玉米、薯类、高粱等。水果有橘子、草莓、葡萄等，其次还有饲养业和城镇旅游业等。目前路线所经地区交通运输紧张，严重限制了旅游资源的开发利用，阻碍了城市之间更多的经济与人文交流。1.2.6交通量资料该设计公路最近一段时间的交通量见表1-1。表1-1 交通量表车型分类代表车型数量（辆/天）中型货车中型货车中型货车大型货车大型货车大型货车大型货车解放CA390黄河QD351吉尔130尼桑CK10G斯柯达706R黄河JN162菲亚特682N3100080080090010003858001.3 设计依据根据批准的设计任务书、地质勘测报告、国家关于公路设计施工的规范、规程、标准等。如：1)公路路线设计规范(JTJ 0112006）2)公路沥青路面设计规范(JTG D502006）3)公路沥青路面施工技术规范(JTGF402004）4)公路排水设计规范(JTJ 0182004）5)公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000）6)公路自然区划标准(JTJ 0012006）7)公路路基设计规范(JTGD302004）8)公路桥涵设计通用规范(JTGD602004）9)公路工程技术标准(JTGB012003）10)公路路基施工技术规范(JTJ 033-2006）68河南理工大学本科毕业设计 第二章 道路路线设计第二章 道路路线设计2.1 道路技术等级确定由交通量组成表，折算成以小客车为标准进行计算,见表2-1。表2-1 交通量折算表车型交通量（辆/日）折算系数折算交通量解放CA390 10001.51500黄河QD3518001.51200吉尔1308001.51200尼桑CK10G9002.01800斯柯达706R 10002.02000黄河JN1623852.0770菲亚特682N38002.01600总计 568510070 根据上面表中的数据，该段公路的规划交通量由公式（2-1）计算 （2-1）式中： 规划交通量（辆/日）；起始年平均日交通量（辆/日）；年平均增长率，取5%；远景设计年限，取20年。所以=25446（辆/日）根据公路工程技术标准JTG B01-2003，拟定该条道路为双向四车道的一级公路，设计车速为80km/h。2.2 路线方案的拟定与比选2.2.1平面设计技术指标的确定（1）直线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。公路路线设计规范规定:1）设计速度大于或等于60km/h时，反向圆曲线间直线最小长度（以km计）以不小于设计速度(以km/h计)的2倍为宜。当曲线两端设有缓和曲线时，也可以直接相连，构成S形曲线。2）从动视觉原理分析，驾驶员行驶时的视角、视野距离与行驶速度有关，视野距离约等于6V（m）的距离。为避免在视觉上的判断错觉，使驾驶员在前一个圆曲线上看不到下一个圆曲线，规范规定：当设计速度大于或等于60km/h时，同向圆曲线间最小直线长度以不小于6V为宜。（2）圆曲线圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定其半径值以及超高和加宽。1）圆曲线的半径如表2-2所示。 表2-2 圆曲线半径 技术指标一级公路（80km/h）一般最小半径400极限最小半径250不设超高最小半径路拱2500路拱33502）圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。（3）缓和曲线为了保证曲率的平缓过渡，缓和曲线的长度不能过短，要有足够的长度。缓和曲线最小长度的确定应考虑以下三个因素：1）旅客感觉舒适；2）超高渐变率适中；3）行驶时间不过短。缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操纵过于匆忙，一般认为汽车在缓和曲线上行驶时间至少应有3s，见表2-3。表2-3 缓和曲线长度 技术指标一级公路（80km/h）缓和曲线最小长度（m）一般值100最小值70因此，公路路线设计规范JTG D20-2006规定：一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。对于设计时速为80km/h的公路不设缓和曲线的临界半径是900m。4）行车视距行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。公路路线设计规范JTG D20-2006规定：一级公路（80km/h）停车视距St取110m。停车视距可分为反应距离和制动距离两部分组成，反应距离是当驾驶人员发现前方的阻碍物，经过判断决定采取制动措施的那一瞬间到制动器真正开始起作用的那一瞬间汽车所行驶的距离。感觉时间在很大程度上取决于物体的外形、颜色、驾驶员的视力和机敏度以及大气的可见度等。2.2.2路线方案拟定与比选综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定了两个方案：方案一：该方案总长为2928.063m，途中经过两个村庄，跨越一条小的河流，需要建一个涵洞。该路段部分路段经过农田，整个路段比较平坦，高差相对来说很小，所以土石方量相对较小，挖方量与填方量相对比较平衡。该路段总共有三个转角，圆曲线半径分别是850m，1000m，900m。转角的圆曲线都需要设缓和曲线，第一个转角的缓和曲线是Ls=120m，第二个转角的缓和曲线是Ls=110m，第三个转角的缓和曲线是Ls=115m。方案二：线路总长为2895.490m。该线路后一部分所经区域大多为村庄，需要大量拆迁，一次斜跨越小的河流，与一条公路相交。表2-4 方案比选指标方案一方案二线路长度2928.063m2895.490m转角个数3个3个挖土方量43888.46464826.451填土方量44012.41770531.688途径河流1条1条工程造价9509511.65元11237762.39元总体优缺点比较优点： 1.土石方量小，有利于环境保护 2.平面线性指标高，行车舒适性好3.与公路直交，难度较低缺点：1.占用部分农田优点： 1.可以通过乡镇，联系很多人口缺点：1.与公路斜交，难度系数大2.线转角太大，不利于行车 3.占部分农田，需要拆迁房屋 一级公路投资相对高速公路会比较小，主要满足一定距离的货物运输和旅游运输，所以在修建过程中应综合考虑道路的工程造价以及与沿线城镇的联系情况，线性的连续性满足设计要求的同时考虑其经济因素，尽量使工程量最小，造价适中。综合考虑：1)从对当地经济的影响上看，方案一优于方案二;2)从规模及施工难度上看，方案一较好;综合考虑以上各种因素，最终选择方案一作为最终设计方案。2.3 道路技术标准确定具体道路技术指标见表2-5。表2-5 道路技术指标序号项目单位主要技术指标1设计车速km/h802路基宽度一般值m24.5最小值21.53圆曲线半径一般值 m400极限值250不设超高最小半径路拱2.0%m25004圆曲线最小长度m100缓和曲线最小长度m705最小纵坡%0.36最大纵坡%67最小坡长m2008相应纵坡的最大坡长3%m11004%9005%7006%5009停车视距m11010竖曲线半径凸形一般值m4500极限值m3000凹形一般值m2000极限值m300011竖曲线最小长度m7012圆曲线最大超高%8河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计第三章 道路平面设计3.1 平面线形及设计一般原则 （1）平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。直线、圆曲线、缓和曲线三种平面线形的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，不应片面强调路线应以直线为主或以曲线为主。（2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，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）曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。在设计时应注意长直线的尽头不能接小半径曲线。长直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。（4）应避免连续急转弯的线形。该设计先在地形图上选线，根据地形图的各项数据，结合公路选线的各项规定，该条公路，其各项平曲线要素如下表3-1所示：表3-1 平曲线的各项元素表交 点 号交 点 坐 标交点桩号转 角 值 N (X)E (Y)JD03524291.164515464.4264K0+000JD13523488.438515306.6604K0+818.082404001.2(Y)JD23523040.077514737.1797K1+515.708244410.8(Z)JD33522394.816514407.6971K2+233.178353531.2(Y)JD43522066.712513773.5915K2+928.0633.2 圆曲线计算已知=，圆曲线半径为R=850.00m，=120.00m如图3-1所示：其中：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。图3-1对称基本型曲线计算图式切线内移值： 切线增值： 切线角： 曲线长： 切线长：外距： 切曲差： 主点里程桩号计算：K0+818.082校核: 则计算出的桩号为K0+818.082，所以校核无误。其余桩号同理可得，校核无误，详见附件直线、曲线及转角表。3.3 坐标计算3.3.1路线转角、交点间距、曲线要素及主点坐标表设起点坐标（3524291.164，515464.4264），第个交点坐标为,则坐标增量 （3-1） （3-2）交点间距 （3-3）象限角 （3-4）计算方位角 （3-5）转角 （3-6）为“+”路线右转，为“”路线左转因为方位角可以在图上测量出来，带入各项数据可以算出坐标为（3523488.438，515306.6604），同理可以求出（3523040.077，514737.1797）（3522394.816，514407.6971）（3522066.712，513773.5915）按公式（3-3）计算、之间的直线段长度得 、之间的直线段长度为、之间的直线段长度为按公式（3-4）计算象限角因为所以方位角因为所以方位角因为所以方位角因为所以方位角按公式（3-6）计算两转角的角度 3.3.2直线上中桩坐标计算 利用已知坐标，交点相邻直线的方位角，则(或)点坐标： （3-7）（或)点坐标： （3-8）设直线上加桩里程距的距离为，已知，则加桩坐标为可以有下式计算。 （3-9）对第一交点，其坐标为（3523488.438，515306.6604）可以求出一下数据： 当L=300时：同理可以求出其他的坐标见下表3-2：表3-2 直线段坐标表桩号XYK0+0003524291.164515464.4264K0+0203524271.539515460.5694K0+0403524251.915515456.7124K0+0603524232.29515452.8554K0+0803524212.665515448.9985K0+1003524193.041515445.1415K0+1203524173.416515441.2845K0+1403524153.792515437.4276K0+1603524134.167515433.5706K0+1803524114.543515429.7136K0+2003524094.918515425.8567其他直线段坐标见附件逐桩坐标表。3.3.3单曲线内中桩坐标计算（1）设带缓和曲线的单曲线的坐标计算：1）第一缓和曲线（ZH-HZ）任意点坐标其中R=850m，为，T=375.241m，L=120m，带入K0+562.841的曲线长可以求出 代入上式任意点至ZH（或HZ）的曲线长，即可得出各点的坐标见下表3-3。表3-3 缓和曲线坐标表桩号XYK0+442.8413523856.636515379.0251K0+4603523839.8515375.7079K0+4803523820.19515371.7768K0+5003523800.61515367.703K0+5203523781.076515363.4099K0+5403523761.61515358.8219K0+5603523742.234515353.8639K0+562.8413523739.491515353.12532）圆曲线上任意点坐标其中R=850m， 为，T=375.241m，L=120m，将K1+046.148距HY点的曲线上代入上式得： 式中：圆曲线上任意点HZ的曲线长；HY点的坐标。代入其他任意点至ZH（或HZ）的曲线长，即可得出各点的坐标见下表3-4。表3-4 圆曲线坐标表桩号XYK0+562.8413523739.491515353.1253K0+5803523722.976515348.4701K0+6003523703.85515342.6247K0+6203523684.866515336.331K0+6403523666.036515329.5924K0+6603523647.37515322.4126K0+6803523628.878515314.7957K0+7003523610.57515306.7458K0+7203523592.456515298.2674K0+7403523574.547515289.36513）第二缓和曲线（HZ-YH）内任意点的坐标对于K1+166.148点的坐标，其中R=850m， 为，T=375.241m，L=120m，则代入下式可以求河南理工大学本科毕业设计 第三章 道面平面设计代入其他桩号到HZ点的曲线长，可以计算出坐标如下表3-5。表3-5 第二缓和曲线坐标桩号XYK1+046.1483523332.727515104.3227K1+0603523323.492515093.9981K1+0803523310.419515078.8629K1+1003523297.603515063.509K1+1203523284.987515047.9901K1+1403523272.512515032.3576K1+1603523260.118515016.6613K1+166.1483523256.314515011.8309其他坐标见附件逐桩坐标表。河南理工大学本科毕业设计 第四章 道路纵断面设计第四章 道路纵断面设计4.1 纵断面设计内容与原则（1）纵断面设计的主要内容纵断面设计主要是根据道路等级、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。（2）纵断面设计的一般原则1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定。2）纵坡应均匀平顺。变坡点尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；缓和坡段配合地形布设；垭口处纵坡应尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段（升坡段中的下坡损失）。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0.5 m以上，并计入壅水高度及浪高的影响；稻田低湿路段还应有最小填土高度的保证。对于桥梁标高，应在桥涵设计洪28水频率洪水位以上。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（特别是“平包竖”）及半径的均衡来确定纵面的设计线。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、农业机械、农田水利等方面的要求。该路地处平原微丘区，农业土地资源宝贵，本项纵断面设计采用小纵坡，微起伏与该区域农田相结合，尽量降低路堤高度，路线纵断面按百年一遇，设计洪水位的要求和确保路基处于干燥和中湿状态。对于桥梁标高，应在桥涵设计洪水频率洪水位以上。4.2 纵断面设计的方法、步骤和应注意的问题（1）准备工作在图纸上标注里程桩号和地面标高，点绘地面线和平曲线示意图，同时收集和熟悉相关资料。（2）标注控制点纵面控制点主要有路线起终点，重要桥涵，隧道进出口，路线交叉点，地质不良地段的最小填土高度和最大挖深，沿溪河线的洪水位，重要城镇通过点及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。（3）试坡在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术和标准、选线意图，结合地形变化情况，在控制点间穿插和取值，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后确定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线。将前后坡度线延长交出变坡点初步位置。（4）调坡调坡主要根据以下两方面进行：1）结合选线意图。将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际情况或考虑不周现象，则应全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍；2）对照技术标准。详细检查设计的最大（小）纵坡、坡长限制等是否满足规定，以及平纵组合是否适当，路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理等。若发现问题应及时调整修正。调整坡度线的方法有平抬、平降、延伸、缩短、改变纵坡度等。（5）根据横断面图核对纵坡线核对主要在有控制意义的特殊横断面图上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。（6）确定纵坡线经调整核对后，即可确定纵坡线。所谓定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。（7）设置竖曲线根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素及各桩号的设计标高。4.3 纵坡及坡长设计4.3.1 坡长限制（1）最大坡长限制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。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。主要表现在：行驶速度显著下降，甚至要换低排挡克服坡度阻力；易使水箱温度过高，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热失效，影响行车安全。因此必须限制纵坡长度。标注规定最大坡长如表4-1所示。表4-1 各级公路纵坡长度限制设计速度/（km/h）1201008060403020纵坡坡度（）390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300（2）最小坡长限制最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶915s的行程为宜，在高速路上，9s可满足行车及几何线形布设的要求，在低速路上应取大值。标准规定了各级道路最小坡长，如表4-2所示。表4-2 各级公路最小坡长 设计速度/（km/h）1201008060403020最小坡长/m一般值40035025020016013080最小值300250200150120100604.3.2 纵坡（1）最小纵坡最小纵坡是为纵向排水的需要，对横向排水不畅的路段所规定的纵坡最小值。在长路堑、低填方以及其他横向排水不通畅地段，为防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。本设计中的最小纵坡为0.358，符合设计要求。（3）合成纵坡合成纵坡的计算公式为： （4-1）式中：合成纵坡（%）超高横坡度或路拱横坡度（%）；路线设计纵坡度（%）。合成纵坡是指道路纵坡和横坡的矢量和。为保证路面排水，查规范得知一级公路合成坡度必须小于10.5%，最小合成坡度不宜小于0.5%。本条公路的最大合成纵坡为，满足要求。4.4 竖曲线计算图4-1竖曲线要素示意图竖曲线长度 （4-2）竖曲线切线长 （4-3）外距 （4-4）根据纵断面设计结果竖曲线表得知，起、终点及变坡点桩号和高程如下表4-3。表4-3 特殊点桩号及设计高桩号设计标高K0+00081.2587K0+69067.0003K1+30062.1496K2+290K2+928.06365.6869757.7775通过上表计算可得： 其中“-”表示坡度是下降的。变坡角 （4-5）当变坡角为负时，转坡点在竖曲线的上方，该竖曲线称凸形竖曲线。当变坡角为正时，转坡点在竖曲线的下方，该竖曲线称凹形竖曲线。（1）已知：第一个变坡点桩号K0+690.000。=，=， 为凹型曲线，拟定竖曲线半径R=9000，带入上述公式则： 式中：L竖曲线长度（m）；w坡差（%）；R竖曲线半径（m）；E竖曲线外距（m）；T竖曲线切线长（m）。竖曲线起点桩号： 竖曲线终点桩号： 竖曲线起点高程： 竖曲线终点高程： （2）已知：第二个变坡点桩号K1+300.000。=，=， 为凹型曲线，拟定竖曲线半径R=9000，同理则： 竖曲线起点桩号： 竖曲线终点桩号： 竖曲线起点高程： 竖曲线终点高程： （3）已知：第三个变坡点桩号K2+290.000。=，=， 为凸型曲线，拟定竖曲线半径R=9000，同理则： 竖曲线起点桩号： 竖曲线终点桩号： 竖曲线起点高程： 竖曲线终点高程： 纵断面设计结果如表4-4表4-4 纵断面设计结果变坡点前坡后坡半径（m）曲线长（m）外距（m）桩号设计高程K0+69067.000-2.0664%-0.7952%9000114.4080.1818K1+30062.1496-0.7952%0.3576%8000103.7520.150K2+29065.68970.3576%-1.240%9000143.7840.2871（4）竖曲线内桩号的高程计算：1）直坡段设计高程计算公式为： （4-6）式中：起点高程或已知的设计高程；坡长，未知点到已知点的坡长；两点之间的坡度，上坡为正，下坡为负。2）竖曲线上设计高程计算公式为： （4-7）式中：曲线上任意点到曲线起点的水平距离。已知竖曲线交点K0+690处标高为67.0003，竖曲线半径为9000m，现计算任意一点K0+710处高程：横距：数据：则切线高程为设计高程为4.5 平纵组合设计4.5.1平纵组合设计原则（1）应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。任何使驾驶员感到茫然、迷惑和判断失误的线形，必须尽力避免，在视觉上能自然地诱导视线，是衡量平、纵线形组合优劣的最基本问题。（2）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关。对纵断面线形反复起伏，在平面上采用高标准的线形是无意义的，反之亦然。（3）选择组合得当的合成坡度，以利于行车安全和路面排水。（4）注意与道路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。4.5.2平纵组合设计要点（1）平、纵线形组台的基本要求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。这种布置通常称为平曲线与竖曲线的对应。其优点是：当车辆驶入凸形竖曲线的顶点之前，即能清楚地看到平曲线的始端，辨明转弯的走向，不致因判断错误而发生事故。若平、竖曲线的半径都很大，则平、竖曲线的位置可不受上述限制。若做不到竖曲线与平曲线较好的配合，且两者的半径都小于最小限度时，宁可把平、竖曲线拉开相当距离，使平曲线位于直坡段上或竖曲线位于直线上。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，会给人以不舒适的感觉，失去了视觉上的均衡性。根据经验，平曲线半径如果不大于，竖曲线的半径为平曲线的1020倍，便可达到线形的均衡性。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。（2）平纵组合的形式a.平面上为直线纵面也是直线构成具有恒等坡度的直线；b.平面上为直线，纵面上是凹形竖曲线构成凹下去的直线；c.平面上为直线，纵面上是凸形竖曲线构成凸起的直线；d.平面上为曲线，纵面上为直线构成具有恒等坡度的平曲线；e.平面上为曲线，纵面上为凹形竖曲线构成凹下去的平曲线；f.平面上为曲线，纵面上为凸形竖曲线构成凸起的平曲线。其各个优缺点为：1）a型组合往往线形单调、枯燥，行车过程中视景缺乏变化，容易使驾驶员产生疲劳和频繁起车。设计时应采用画车道线、设标志、绿化，并与路侧设施配合等方法来调节单调的视觉，增进视线诱导。2）b型组合具有较好的视距条件，能给驾驶员以动的视觉效果，行车条件较好。设计时要注意避免采用较短的凹形竖曲线，尤其在两个凹形竖曲线间注意不要插入短的直坡段；在长直线末端不宜插入小半径的凹形竖曲线。3）c型组合视距条件差，线形单调，应注意避免，无法避免时应采用较大的竖曲线半径；4）d型组合一般说来只要平曲线半径选择适当，纵坡不太陡，即可获得较好的视觉和心理感受；设计时须注意检查合成坡度是否超限。5）ef型组合设计是一种常见的又比较复杂的组合形式。如果平、纵面线形几何要素的大小适宜，位置适当，均衡协调，可以获得视觉舒顺、视线诱导良好的立体线形。相反，则会出现一些不良的后果，设计时应引起特别重视。河南理工大学本科毕业设计 第五章 道路横断面设计第五章 道路横断