清华大学2013年公路工程毕业设计 计算书

毕业设计（论文） 第 1 页 共 47 页 装 订 线 （ 4）等级确定 公路工程技术 标准 （ 01 2003） 对于各等级公路适应的交通量规定如下： 一级公路： 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辆25000 55000 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辆 45000 80000 辆 ； 八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辆 60000 100000辆 。 由以上规定结合 拟建道路在国家和 浙江 省的公路网的 任务及功能 ，参考 当地经济和 土地资源 情况， 决定道路等级为 一级 公路 ，设计速度 定 为 100Km/h。 车道数取双向四车道。 毕业设计（论文） 第 2 页 共 47 页 装 订 线 第二章 选线和 方案比选 线 道路选线一般原则 路线是道路的 骨架 ，它的优劣关系到道路本身功能的发挥和在路网中是否能起到应有的作用。影响路线设计除自然条件外尚受诸多社会因素的制约，选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系，其基本原则如下： 1多方案选择：在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。 2工程造价与营运、管理、养护费用综合考虑：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，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。 3处理好选线与农业的关系：选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。 4路线与周围环境、景观相协调：通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工 构造 物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。 5工程地质和水文地质的影响：选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。 6选线应重视环境保护：选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染。 7对于高速路和一级路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点， 本着因地制宜的原则，合理利用上下行车道分离的形式设线。 本次设计中选线过程 本设计标段处于平原微丘 区 ，存在一条铁路线，农田水利设施较多，水系支流较发达，人员城镇较密集，对选线要求较大，可供选择的线路较少，但路 线平、纵、横三方面的线形 可以达到较为理想 的技术指标，路线布设时，主要考虑 了 如何绕避 当地的村落、地方道路、铁路、水稻田和水利电力设施 等。 选线时，首先在路线的起、终点间，把经过的 村落、河流、 铁路、 水塘 、地方道路 作为大的控制点；在控制点间，又进一步选择中间控制点；在中间控制点之间 ，一般不再设置转角点。 所以本次设计中所考虑的两个比选方案，均 只设置 了三 个交点。 这样安排平面线形，既使路线短捷 毕业设计（论文） 第 3 页 共 47 页 装 订 线 顺直， 又避免 了 过长的直线， 同时考虑了 转角 的 适当 ，避免了路线的迂回量太大 。 综合 本路段地形的 自然和路线特征，本次设计布线时 着重考虑 了 以下几点 ： 路线与农业的关系 ， 尽量避开 了 水稻田 ； 路线和桥位的关系 ，在路线走向确定时，尽量选择了在 界河 河岸窄的地方跨河， 对于无法避让的水塘，总体考量后选择了一处最窄地段跨越， 并且尽量使得其 与 河流边缘 交角接近垂直 ，使得桥梁跨径大大减少，减少造价 ； 路线与 沿线村落 居民点的关系 ，路线 沿线途径三个村落 ， 综合路线整体布设之后，均从村落边缘处穿过，位于中间的村落穿越时，综合考虑过后采用了架桥通过，使得拆迁量 达到较少的水平， 也 减少了对当地群众的生活生产的影响 ； 路线与地方道 路 的关系，选线时候尽量减少了与地方道路的交叉， 尽量不改变原有的道路形态，对于本次设计中无法避开的地方道路，综合考虑后采用了上跨式的穿越方式 。 同时，布线过程中没有 迁就微小地形 变化 ， 因为这样会 使线形变差且增加工程造价和运用费用 。 路线与铁路的关系，本次比选方案重点在于是否与铁路交叉，最终方案选择了不与铁路相交的路线，避免了与铁路相交需要采用的主线上跨式设计所带来的天桥布设的困难。 本设计选线方法 根据公路路线设计规范及其它相关的要求，参照相应的选线原则，在 1： 2000的 地形图上选出控制点并定出导向线、路线 交点，初步确定两个路线方案。 本 次 设计标段内 主要控制点有 河流、大型水塘、团结村等三个村落 、 铁路线 以及沿线与新建公路相交的地方道路。 选线时候尽量避免 了 路线穿过村庄，同时尽量少 了占或者不占水稻田 。尽量减少与地方道路的交叉， 避免跨越铁路线，同时尽量避免与途径的 河 流 大角度 相交，缩短桥梁跨径。选线过程考虑原有的水利 设施，减少对当地居民生产生活的影响。 同时也兼顾了线性的 要求，基本上做到路线顺直，没有较 大 的转角， 没有太多的路线迂回。 而且平曲线半径均 满足 一级 公路 的 指标要求。 本次设计地区属平原 微丘 多雨地区， 水 稻田较多，地基不稳，选线难免要占田跨塘。基于以上原则， 本公路初步设计了两种方案， 详细介绍如下： 方案一 ： 设有三个交点，各元素指标较好，路线平顺，填挖方地段较少。但占用稻田较多，需要两次跨越铁路，同时要横穿三处 村落 ，需要大量地基处理工作和考虑进行跨越城镇 铁路时 所需的费用预算。与方案一相比，方案二占田少，但路线比方案一长 200 多米，同样设有三个交点，且需要填挖方地段较多。另外，在 要横跨两处较大的池塘，不仅需要复杂的地基处理，还要做充分的防护工作，但是路线只通过一处城镇，且不需要跨越铁路。 案比选 将方案一和方案二从路线线型指标 、 水稻田 占用、 房屋拆迁情况、 填挖 方量、 与铁路 交叉情况 、 桥梁总长度、 总里程数 进行对比，对比情况如下表所示。 毕业设计（论文） 第 4 页 共 47 页 装 订 线 方案 方案一 方案二 较优方案 交点数 3 3 相同 各交点 圆曲线半径 800、 2000、 3000 800、 900、 2500 方案 一 水稻田 占用情况 占用 较多水稻田 占用较少水稻田 方案 二 房屋拆迁情况 拆迁 少量 村民房屋 拆迁少量村民房屋 相差不大 填挖方量 填挖方量较少 填挖方量较大 方案一 铁路交叉情况 需两次跨越铁路 无需跨越铁路 方案 二 桥梁总长度 较长 较短 方案二 总里程数 方案一 分析上表，考虑 一级 公路 的 线型 指标， 结合桥梁 总长度、 拆迁量、 填挖方量 和路线总长 对工程造价的影响， 路线迂回 尽量 少的 原则 。 考虑主要矛盾，忽略次要矛盾，经过比较后 第 二 种方案要优于第 一 种方案。所以 采用第 二 种路线方案。 毕业设计（论文） 第 5 页 共 47 页 装 订 线 第三章 平面设计 面线形设计原则 一般原则 1 平面线形设计必须满足标准和规范的要求。 2 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。 平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲，这是美学、经济和环保的要求。 3 保持平面线形的均衡和连续 。 （ 1）直线与平曲线的组合中尽量避免以下不良组合：长直线尽头接小半径曲线，短直线接大半径的平曲线。 （ 2）平曲线与平曲线的组合：相邻平曲线之间的设计指标应均衡、连续，避免突变。 （ 3）高、低标准之间要有过渡 4 平曲线应有足够的长度 。 本次 平面线形 设计 过程 本设计标段处于平原 微丘 区， 地势起伏较大，河流水塘众多，应考虑的控制点较多，因而 平面线形 的设计应综合考虑路线总体布置而设计。 尽量避免 采用最小圆曲线半径，但是没有为避免使用一般最小圆曲线而特意增加工程量 。在避让局部障碍物时注意 了线形的连续、舒顺。同时，平面线形 充分利用 了 地形处理好平、纵线形的组合 ，在平面线形设计时候兼顾 到 了 纵断面 的 设计 。 本次设计中在平面线形设时， 均合理使用了规范所规定的各种指标，圆曲线半径均大于 规范规定的一般值， 三 个交点的 圆曲线 半径依次是 800、 900、 2500米 。 而且缓和曲线长度也尽量和圆曲线大致相同， 至少满足缓 缓的比例为 1:1:1:1之间，使得线形更加平顺 ，利于行车。 同时，平曲线长度也大于规范对于其长度规定一般值。 总之， 本次设计中的平面线形设计及组合设计 满足 一级 公路对于平面线形指标的要求。 项设计 参数 确 定 直线 （ 1） 直线最大长度 我国 对于直线的长度未作出具体规定， 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。在景色有变化的地点其直线的最大长度（以 ）可以大于 20V（ V 为设计车速，以 Km/h 计），在景色单调的地点最好 毕业设计（论文） 第 6 页 共 47 页 装 订 线 控制在 20 （ 2） 曲线间直线最小长度 同向曲线间的直线最小长度 ： 同向曲线间若插入短直线，容易把直线和两端的曲线 构成反弯 的错觉，甚至把两个曲线看成是一个曲线。这种线形破坏了线形的连续性，容易造成驾驶员操作的失误 。 公路路线设计 规范 规定 同向曲线的最短直线长度以不小于 6V 为宜。在受到条件限制时无论是 一级 公路还是低速公路都宜在同向曲线间插入大半径曲线或将两曲线做成复曲线、卵形曲线或者 反向曲线间的直线最小长度 ： 转向相反的两圆曲线之间，考虑到为设置超高和驾驶人员的转向操作需要， 其间直线最小长度应予以限制。 公路路线设计规范 规定反向曲线间最小直线长度（以 不小于行车速度（以 Km/h 计）的两倍为宜。 圆曲线 （ 1） 圆曲线的最小半径 我国 公路路线设计规范 对于不同 设计速度的 公路 圆曲线 规定了 一般最小半径、极限最小半径、不设超高最小半径 。 具体规定值如下表所示（ 公路路线设计规范 中表 设计速度（ Km/h） 120 100 80 60 极限最小半径（ m） 650 400 250 125 一般最小半径（ m） 1000 700 400 200 不设超高最小半径（ m） 路拱 2% 5500 4000 2500 1500 路拱 2% 7500 5250 3350 1900 （ 2） 圆曲线半径的选用原则： 选用曲线半径时，应 尽量根据 地形 地物等条件 ，尽量采用较大半径的曲线 ， 必须能保证汽车以一定的速度安全行驶。 具体要求如下： 一般情况下，宜采用极限最小平曲线半径的 4%圆曲线半 径；地形条件受限时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线形要素相协调，使之构成 连续、均衡的曲线线形，使路线平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变； 应同纵断面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合，最大半径不宜超过 10000米。 本次设计中设计速度为 100Km/h，由 公路路线设计规范 中表 设计中 公路圆曲线 极限 最小半径 为 400米，一般最小半径为 700米。 缓和曲线 （ 1）缓和曲线的有关规定： 1 直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处，应设置缓和曲线。 毕业设计（论文） 第 7 页 共 47 页 装 订 线 2 半径不同的同向圆曲线相连接处，应设置缓和曲线，当符合规范规定的特定条件时可不设缓和曲线。 3 各级公路的缓和曲线长度应满足规范规定的长度值要求。 4 回旋线长度应随圆曲线半径的增大而增大。当圆曲线部分按规定需要设置超高时，缓和曲线长度还应大于超高过渡段长度。 （ 2） 最小长度 为使驾驶员能从容地打方向盘、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。从以下几方面考虑： 1 旅客感觉舒适 2 超高渐变率适中 3 行驶时间不过短 公路路线设计规范 中表 设计速度（ Km/h） 120 100 80 60 缓和曲线最小长度（ m） 100 85 70 60 查照 公路路线设计规范 中表 得本设计缓和曲线最小长度 的最小值 为85米 ，一般值为 120米。 （ 3）回旋线参数值 A 回旋线参数应与圆曲线半径相协调，研究认为：回旋线参数 A 和与之相连接的圆曲线之间只要保持 ，便可得到视觉上协调而又舒顺的线形。当 R 在 100常取 A=R；如果 R 100m，则选择 A=R 或大于 R。反之，在圆曲线半径较大时，可以选择 左右，如果 000m， 即使 ，在视觉上也是没有问题的。 平曲线长度 汽车在道路的曲线段上行驶时如果 平曲线太短，驾驶员 需要急转转向盘，高速行驶时候是不安全的，乘客也会因为离心力太大而感到不舒服。另外驾驶操纵来不及调整。 所以 公路路线设计规范 规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度如下表 。 设计速度（ Km/h） 120 100 80 60 40 30 20 一般值（ m） 1000 850 700 500 350 250 200 最小值（ m） 200 170 140 100 70 50 40 毕业设计（论文） 第 8 页 共 47 页 装 订 线 公路路线设计规范 中 00米，最小值为 170米。 本设计中各参数规定值 综上叙述：本次设计中 （设计速度为 100 Km/h） 各参数的规范规定值如下表所示。 参数 规范最小值 规范一般值 同向圆曲线间直线最小长度 600 反向圆曲线间 直线 最小长度 200 圆曲线 最小 半径 400 700 缓和曲线 最小 长度 85 120 平曲线 最小 长度 170 850 曲线计算 基本型曲线设计与计算 对称基本型曲线计算图式 (1)曲线元素计算公式如下： 毕业设计（论文） 第 9 页 共 47 页 装 订 线 322 2 4 0 (m) 2432 4 2 3 8 4R (m) = RL ( ) t a n 2T R p q (m) 0( 2 ) 2180 L (m) ( ) s e c 2E R p R (m) 2J T L (m) 式中： p m)； 值 (m)； m)； )； T m)； R m)； L m)； )； E m)； J m)。 (2)主点桩里程计算公式如下： 第一缓和曲线起点（直缓点） H+第一缓和曲线终点（缓圆点） Y+ 第二缓和曲线终点（圆缓点） H+第二缓和曲线起点（缓直点） 圆曲线中点 Z+2L 毕业设计（论文） 第 10 页 共 47 页 装 订 线 由于本次设计中未采用非对称型基本曲线，所以非对称型基本曲线的计算图式及公式不再赘述。 计算实例 以本设计中 算过程如下： （ 1） 平曲线要素计算 322 2 4 0 = (m) 2432 4 2 3 8 4R = (m) = (o) ( ) t a n 2T R p q = (m) 0( 2 ) 2180 L = m) ( ) s e c 2E R p R = (m) 2J T L =m) （ 2）计算主点桩里程 T H 250 H 250 Z 毕业设计（论文） 第 11 页 共 47 页 装 订 线 本设计中平面设计方法 本次设计 主要是利用计算机辅助定线。 将 选定的 路线的 起点、终点和 四个交点输入 纬地三维道路 利用纬地三维道路 后由纬地系统进行曲线要素、 主点桩里程的计算和相关成果图表的生成。相关 成果 详 见图表文件部分。 毕业设计（论文） 第 12 页 共 47 页 装 订 线 第四章 纵断面设计 断面设计原则及要点 一般 原则 纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理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、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。 （ 1） 一般要求为： 1 设计 必须满足公路工程技术标准（ 01 2003）的各项规定。 2 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。 3 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。 4 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。 5 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。 6 对连接段纵坡，如大、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。 7 在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。 （ 2）组合设计原则 1 应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 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 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。 （ 3） 平 纵线形组合的要求 1 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 2 平曲线与竖曲线大小应保持平衡。 3 要选择合适的合成坡度 。 本次设计 纵断面设计 难点 本设计标段处于平原 微丘 区， 由于地势 起伏大 ， 农田水塘分布较广 ，河道 及地方道路 众多， 存在一条铁路， 同时平原地区经济发达， 人口密集， 路网也相应发达， 控制点较多， 故需要修建的构造物较多 ； 而且 本地区雨量充沛，对土基最小填土高度也要求较高；对于需要穿越的丘陵地段，挖方量较大，对超过 20要进行稳定性分析；需要架设桥梁的地段较多，且桥梁跨度较大。 所以， 本设计标段 在纵 毕业设计（论文） 第 13 页 共 47 页 装 订 线 断面设计时十分复杂，困难也比较多。 国内近年来很多 一级 公路在纵断设计上采用了高填路堤方案，特别是在 地势较为平坦的地段， 为了满足农村和地方上大量频繁的地方交通，通道和小河航 航道下穿净高的要求，纵坡始终降不下来，将路堤填土高度 大大高于地面 ，平原、微丘区的 一级公路就宛如一条土堆的“长龙”，在自然地形中显著凸出，阻隔着人们的视线，破坏地形地物，严重影响自然景观，不能不说是一大遗憾，而且这种遗憾恐怕是永久性的。纵坡变换频繁，坡长过短，则汽车加速、减速时换档频繁，不仅增加了驾驶员的精神负担，诱发交通事故，而且还会造成环境污染。另外由于高填方路堤自身荷载很大，而且其作用在地基上的时间持久，可能会导致地基 (尤其是软土地基 )的变形和沉降，使路基失稳；路基的变形和沉降会导致路面出现反射裂缝，使路面丧失一定的使用性能，降低其服务水平。 本次纵断面设计要点 本次 纵断 面设计的关键技术是有效 减少填挖方量，降低桥梁桥墩高度 。 因为 本 公路 沿线的 河流、水塘、水利设施与地方道路较多，加之存在一条铁路，所以本设计路段 公路的控制高程由路堤最小临界填土高度和结构物 (通道、涵洞、桥梁等 )标高两 部分进行控制。 所以如何合理的确定有关构造物的 类型、 控制标高 和数量 是 有效 降低 填挖方量与桥墩高度 的关键技术。 本次设计中在下面 三个方面进行探讨 了和 论证 。 第一， 构造物类型的选择 。 关于 被交路 上跨或下穿的选择 ， 不仅对纵断面线形设计的工程造价有着举足轻重的作用，还对线形设计效果及其使用质量的优劣有着重要影响。 分离式 立体 交叉 设置时 ， 必须充分利用地形有利条件结合一级公路 的填土高度 ， 合理确定 被交路 上跨或下穿方案。上跨主线的分离式立交桥 ， 往往存在纵坡较大、接线处理难等缺点 ， 所以 一般 宜采用主线 上跨 方案 。 一级公路 与地方 道路、 农耕道路 及人行通道 相交 时 可以 考虑 设置 天桥和通道 两种情况， 选择天桥纵断上不 必设置竖曲线，同时可以降低路基填筑高度， 节约占地；选择设置通道时，该处需要设置竖曲线，路基填筑高度相对的将要提高。仅就天桥与通道相比，天桥造价为通道造价的1 3是天桥可以使路基填高 降低 ，则每公里可以节约 大量 土方 。通道虽然比天桥造价低，但是由于通道标高低，在降水量大的季节可能会积水影响交通，需要相应的排水设施，从而增加使用费用。通道和天桥的选择需作经济、技术比较。如果节约的土方费用能满足其他工程处理的费用，则应选择设置天桥或主线下穿方案，这种方案的选择在降低路基高度的同时，增加了视觉舒适性，也就增加了线形的安全性，而且少占用农田，减少由于取土而增加的环保费用，具有良好的经济效益和环境效益。当选择通道时，为了在设置大半径竖曲线提高线形视觉舒适性的同时，降低路基填筑高度，可以降低通道标高，采用钢筋混凝土通道，必要时辅以 配套的排水设施；由于降低了构造物标高，该区段纵断起伏不大，也可以适当减少土方量。 第二， 天桥和 通道的数量确定。 天桥和 通 道的数目是确定适当坡度的关键，数目越多则填筑工程量越大，数目太少则影响 一级 公路两侧的居民出行 、 生物的分布 。 一 毕业设计（论文） 第 14 页 共 47 页 装 订 线 级 公路作为地区交通 主干道 ， 首先应该服务于区中心城市 ， 促进大范围的经济发展。在此前提下 ， 应充分考虑沿线乡镇群众的生产和生活 ， 保持群众间的生活交往 ， 更好地促进当地经济进一步发展。若 一级 公路与地方道路相交就设置通道 ， 那么有的通道会利用率很低而失去了它应有的意义 ， 因而应根据地方道 路的性质适当取舍或归并。对于因设某一通道而影响整个纵断面 ， 造成填土高度大幅度提高时 。 要研究改移道路使其从较高路堤下通过的可能性 ， 另外还应充分利用跨河桥边孔及排水箱涵作通道 ， 这是综合利用桥涵设施 ， 减少单建通道、降低填土高度的有效措施。通道的设置间距 ， 要掌握因地制宜的原则 ， 一般来说 在经济发达、人口稠密地区以每公里设置 2 第三， 通道的净空标准 。 对于通道净空的确定 ， 设计时一定要实事求是 ， 坚持设计的科学性和公证性 ， 不迁就地方政过高的要求 ， 以免增加填土高度、增加工程造价。 通道路面标高应结合排水考虑 ， 一般应高于原地面 ， 原则上不下挖 ， 便于雨水自排 ； 少数通道根据地势 ， 若能有效地解决自排水问题 ， 也可适当下挖 ， 不能只为了追求降低填土高度 ， 而盲目下挖 ， 尤其在南方多雨和地基潮湿地区更应提起注意 ， 否则通道内易积水 ， 影响使用功能。 在确定跨越形式的基础上，采用建筑高度低、轻巧的跨线桥结构型式，并精细设计纵断面，使交叉净空既满足使用要求又不浪费。 第四 ， 平 纵面线形的组合 设计时候 平曲线与竖曲线一一对应 ， 变坡点对应于平曲线中点 ， 即平包纵， 这是最理想的组合。设计中 ， 必须充分考虑纵面线形与平面线形的对应关系。但 是实际上 平原微丘区 一级 公路往往平曲线半径很大 ， 平曲线长一般在 1有的达 3要想做到 l: 不但增加大量的土石方数量 ， 而且也难以满足各种构造物标高要求。实践证明 ， 在纵坡很缓时 ， 纵面多次起伏并不影响驾驶员行驶中视觉上的连续性。实际应用时 ， 应灵活掌握 ， 有条件时应尽力做到一一对应 ， 确有困难时 ， 一般以一个长平曲线包 3 个竖曲线为宜 ， 最多不能超过 5个 ， 设计 过程中 尽量作到一个长平曲线包住几个竖曲线 ， 由于纵坡平缓坡差不大 ， 并采用大半径竖曲线 ， 线形仍然舒顺流畅 ， 视觉良好。 但是应注意 平纵面线形的技术指标应大小均衡 ， 平曲线内的竖曲线半径一般取平曲线半径的 10 ； 同时 ， 若一个平曲线内包了几个竖曲线 ， 则几个竖曲线的半径、及竖曲线长度也 应保持均衡。 本次设计纵断面设计 优化方法 第一，在 构造物类型的选择 上进行了充分的论证比选， 在与地方道路相交的地方，主要机耕道路 、行人道路和小路均 设置成了 通道 。比如在 00和 85里程 桩之间 ， 与地方道路相交，考虑到无法对地方道路进行改线， 且主线上移所需要的挖方量巨大，若下移则使得主线进入河道中，所以无论上移或是下移，道路所需的费用均高于架设天桥所需的费用， 所以 主线以上跨式穿越了地方道路 。 第二，天桥和通道的数量确定的时候进行了充分的优化， 在尽量考虑了当地群众通行的情况下 能少用则少用 ，在布置通道的时候一般没有轻易增加通道 。 但对于原有 毕业设计（论文） 第 15 页 共 47 页 装 订 线 的行人道路或农耕道路，均以不改变原有路线的原则加设了通道，力求不影响当地群众的日常生活。 第三，在 通道净空的确定 时候完全 实事求是 的进行设计 ， 不 追求 过高的要求 ， 以免增加填土高度、增加工程造价。 第四，圆管涵的设置。结合平面图和纵断面图布设圆管涵，在纵断面图上，选取纵断面设计线最低点的位置布设，某些与通道相邻的地段，可与通道结合在一起， 利用通道的排水设施达到 排水的功能，降低工程造价，比如 ，即是圆管涵和通道的结合。 第 五 ，在平面和纵断面组合设计过程中力争平曲线与竖曲线一一对应 ， 但是没有拘泥于规范，而是根据实际情况灵活处理 ， 尽量采用半径大的竖曲线 ，使得 线形仍然舒顺流畅 ， 视觉良好 。但是并不一味的最求大半径的设计，在使用最小半 径能显著减少工程量的时候，可以考虑采用一般最小半径的设置，比如变 坡点 3即采用了一般最小竖曲线半径 。 项设计参数 确定 坡度 (1) 最大坡度 最大纵坡是公路纵断面设计中的重要控制指标。在地形起伏较大的地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。 确定最大纵坡时，不 仅考虑 汽车的动力特性 、 道路等级、 自然条件 ， 还要考虑工程和运营的安全与经济等。 我国公路工程技术标准 对各级公路最大纵坡值给出了具体的规定。 本次设计速度为 100Km/h，查照公路工程技术标准中表 得本设计的最大纵坡为 4%。 （ 2） 最小纵坡 我国公路工程技术标准规定 在长路堑、低填设边沟路段以及其他横向排水不通畅的路段，为保证排水通畅，防止积水渗入路基而影响其稳定性，纵坡。在干旱地区，以及横向排水良好不产生路面积水的路段如直坡段的路堤填段，可不受 最小纵坡 限制。由于 一级 公路的路面排水一般采用集中排水的方式，其直坡段或半径大于不设超高最小半径路堤路段的最小纵坡仍应不小于 本次设计中最小纵坡限制为 坡长 （ 1）最小坡长 最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。 我国公路工程技术标准 中 对各级公路的最小 坡长 作了具体的规定。 本次设计速度为 100Km/h，查照公路工程技术标准中表 得本设计的最小坡长为 250m。 毕业设计（论文） 第 16 页 共 47 页 装 订 线 （ 2）最大坡长 查照公路工程技术标准中表 得本设计速度下的不同纵坡值的最大坡长 限制如下表所示 。 纵坡坡度（ %） 3 4 5 最大坡长（ m） 1000 800 600 注 ： 坡度小于 3%的坡不限制坡长。 竖曲线 半径和长度 在纵断面设计中，竖曲线的设计受众多因素的影响和限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线最小半径或最小长度： (1) 缓和冲击 ； (2) 行驶 时间不过短 ； (3) 满足视距要求 。 根据以上因素，我国公路工程技术标准 中 表 各级公路的竖曲线最小 半径和最小长度 作了具体的规定。 本次设计速度为 100Km/h，查照公路工程技术标准中表 得本设计的 竖曲线最小半径和最小长度如下表所示。 凸型曲线 凹形曲线 最小半径 一般值 11000 4500 极限 值 6500 3000 最小长度 一般值 210 210 极限 值 85 85 本设计中各项参数规定 综上叙述，本次设计中纵断面设计各项参数规定汇总如下表： 设计时速 （ Km/h） 最大纵坡（ %） 最小纵坡 （ %） 最小坡长（ m） 凸形竖曲线 凹形竖曲线 竖曲线 一般 最小长度 (m) 极限最 小半径 （ m） 一般最 小半径（ m） 极限最小半径 （ m） 一般最 小半径(m) 100 4 50 6500 11000 3000 4500 210 毕业设计（论文） 第 17 页 共 47 页 装 订 线 曲线计算 竖曲线要素计算 竖曲线要素的计算公式： L=R 12 T= 2 式中： R 竖曲线半径 (m) L 竖曲线的曲线长 (m) T 竖曲线的切线长 (m) E 竖曲线的外距 (m) 两相邻纵坡的代数差，以小数计 ， 当 0时为凹型竖曲线；0时为凸型竖曲线。 竖曲线 计算 示意图 设计标高计算 设计标高计算公式 竖曲线起点高程 =变坡点高程 切线高程 =竖曲线起点高程 +设计高程 =切线高程 h 22 毕业设计（论文） 第 18 页 共 47 页 装 订 线 式中： 1i 前段坡线坡度； 2i 后段坡线坡度； x 竖曲线上任意点与竖曲线始点的水平距离 (m)； h 竖距。 计算实例 下面以变坡点 1 为例 进行竖曲线计算。 变坡点 1 桩号为 ， R=4500m。 则： 竖曲线要素： =，为 凸 形。 曲线长 L=R =线长 T= = 距 2 = 算设计高程 （以计算桩号为 的设计高程为例） ： 竖曲线起点桩号 =变坡点桩号 曲线起点高程 m） 竖曲线终点桩号 =变坡点桩号 + T=（ +0+曲线 终点 高程 （ m） 横距： x=（ （ =100 (m) 竖距 =22 =线高程 =竖曲线起点高程 +=计高程 =切线高程 h=m) 其它变坡点设计高程计算与 上例类似， 不再赘述。 本 设计 中 计算 方法： 本次设计中纵断面设计是 利用数字地面模型进行地面线插值并自动计算出 其 高程。人工确定出高程控制点后， 输入 纬地三维道路 由 人工和纬地三维道路后 由设计系统进行竖曲线要素及主点桩里程计算和相关成果图表的生成。 相关成果详见图表部分。 毕业设计（论文） 第 19 页 共 47 页 装 订 线 第五章 横断面设计 准 横断面 确定 本 设计标段 公路 为 四车道 一级 公路 ，设计速度 100Km/h。 根据公路工程技术标准 （ 中各项 规定，标准横断面确定如下：采用整体式路基， 路基全宽 26米 ， 行车道 宽度 m，路缘带 宽 度 m， 右侧 硬路肩 3 m(含右侧路缘带 m)，中央分隔带 2.0 m， 中间带宽度 3 米， 土路肩为 m。 行车道 路拱横坡为 2%， 土路肩为 3%，路基边坡为 1:沟采用梯形边沟，深度为 0.6 m，宽度为 度均为 1:1。 路基标准横断面图如 图 5 图 5基标准横断面图 宽 、 超高 设计 加宽设计 根据公路工程技术标准（ 规定当平曲线的半径小于或等于250m 时，应对平曲线内侧的行车道加宽，相应的路基也应加宽。本设计标段内内所有有圆曲线曲线半径均大于 250m，故不设加宽。所以关于加宽设计在此不再赘述。 超高设计 本 设计 公路 时速为 100Km/ 公路路线设计 规范规定的不设超高的最小半径 为 4000 米，设计中所有平曲线的圆曲线半径都小于该值 ， 所以在圆曲线上 应设置超高。 (1)超高过渡方式 本设计 公路为整体式路基的 一级 公路，设有中央分隔带。所以 超高 过渡方式 的设置采用的是绕中央分隔带边缘旋转的方法