湖南省娄底市开发区公路设计.doc

长沙理工大学2014届毕业生毕业论文（设计） 题目：钢筋混凝土简支T梁桥主梁配筋设计 完成人： 王 辉 班级： 6 班 学制： 专业： 指导老师： 张 小 军 完成时间： 2014.08.20 摘要 本次设计为得胜口至太原的一条公路，公路路线途经平原重丘区，本着安全、经济、实用、美观的原则，对该路段进行施工图设计。 根据交通量确定了公路等级为一级公路，设计是在所在地区的地形、地质、气候的影响下，按照设计规范进行的。本次设计的内容有：平面线设计、纵断面设计、横断面设计。平面线设计包括纸上选线、定线，圆曲线、缓和曲线参数设定，直线设计等；纵断面设计包括拉坡、竖曲线设计等，超高的设定满足了设计要求的5%之内，在竖曲线设计时，应注意行车视距和视线诱导问题即满足“平包纵”，合成坡度也要满足规范要求；横断面设计时，使行车更加舒适，为确保道路的使用年限，在路段上还做了防护和排水设计。排水设计包括路基排水和路面排水，路面设计又有边沟设计和截水沟设计和路拱排水。 施工图是工程的重要组成部分，可以使道路的实用性和经济性得到更好的保证，同时，也要求道路的美观性和实用性、经济性相结合。关键词：施工图；路基设计；平面；横断面；纵断面IAbstract The design of the road is from the Victory mouth to Tai Yuan，the highway via high plains, in line with the principle of safety, economy, practical, beautiful，I made the road construction design. According to the traffic I am sure that the road ranks as class one. The design is done under the influence of the geography, geology; weather of the place region, according to the design norm .The design is done as follows: The flat surface line design, vertical section design, cross section design, block the soil wall design and the engineering quantity calculations and grounds square dispensation. The flat surface line the design includes the paper select line, settle line, a curve, the mitigation curve parameter enactment, straight line design etc. The vertical section design includes to pull the gradient , Set extremely highly on satisfying 5% of the design request inside the vertical curve design etc, at the vertical curve design, at the request of notice to go the car to see to be apart from to induce the problem to satisfy a vertical curve namely with view, synthesize the slope also want satisfy the norm; When the cross section design, considered the extremely high constitution, make go the car more comfortable, in order to insure the usage time limit of the road, still did the protection and drain the design on the road segment. Drain the design to include the roadbed catchment and roads to face the catchment, the road faces the design and has the side ditch design and cuts the drain design and the road arch catchments. The construction diagram is the importance of the engineering to constitute the part, can make the function and economy of the road get the better assurance, at the same time, also request the beauty and function, economy of the road to combine together.Key words: Diagram design；Road design；Flat surface design；Vertical section design；Cross section designII目录第1章 绪论1 1.1 研究该课题的目的和意义1 1.2 课题研究内容1 1.3 项目简介2 1.3.1 项目名称21.3.2 设计内容21.3.3 项目特点2a.项目意义2b.地形地貌2c.地质2d.地震3e.气候3f.水文4g.沿线筑路材料的情况4 1.4 设计成果简介5 1.4.1 平面设计5 1.4.2 纵断面设计5 1.4.3 横断面设计5 1.4.4 路面结构设计5第2章 道路类型和等级的确定6 2.1 公路等级的确定6 2.1.1 公路分级62.1.2 公路等级和道路类型的确定6 2.2 线型设计标准8第3章 路线设计10 3.1 选线原则10 3.2 定线原则10 3.3 初步选线10 3.4 平面设计11 3.4.1 平曲线要素计算113.4.2 计算主点里程123.4.3 中桩坐标计算13 3.5 纵断面设计153.5.1 纵坡及坡长设计153.5.1.1 最大纵坡153.5.1.2 最小纵坡153.5.1.3 坡长限制153.5.2 合成坡度163.5.3 道路平纵组合163.5.4 纵断面设计方法及步骤163.5.4.1 竖曲线最小半径163.5.4.2 纵断面设计要点及计算173.5.5 竖曲线计算173.5.5.1 竖曲线要素计算173.5.5.2 设计高程计算18 3.6 方案比选论述18第4章 路基20 4.1 路基设计204.1.1 横断面设计204.1.1.1 路基宽度204.1.1.2 路拱坡度204.1.1.3 平曲线加宽及其过渡204.1.1.4 超高的确定214.1.2 土石方数量计算214.1.3 挡土墙设计21 4.2 排水及防护设计314.2.1 排水设计应遵循的设计原则314.2.2 常用的基本排水设施324.2.2.1 路面表面排水324.2.2.2 中央分隔带排水324.2.2.3 边沟334.2.2.4 截水沟334.2.2.5 排水沟334.2.3 沟渠加固334.2.4 坡面防护334.2.5 路基防护34第5章 路面设计35 5.1 设计资料35 5.2 沥青混凝土路面设计35 5.2.1 标准轴载换算355.2.2 路面结构395.2.2.1 结构组合设计395.2.2.2 根据设计弯沉和层底拉应力计算厚度40 5.3 水泥混凝土路面设计415.3.1 设计资料415.3.2 公路混凝土路面交通分级的确定425.3.3 初拟路面结构445.3.4 路面材料参数确定455.3.5 荷载疲劳应力455.3.6 温度疲劳应力465.3.7 决定采用的水泥路面结构47第6章 涵洞及路线交叉49 6.1 涵洞形式49 6.2 涵洞的优缺点49参考文献50致谢51第1章 绪论1.1研究该课题的目的和意义 道路伴同人类活动而产生，又促进社会的进步和发展，是历史文明的象征、科学进步的标志。它实现铁路、水运、航空运输的货物及旅客的集中与分散，与铁路、内河运输分流，可补充铁路长距离运输的不足，是一种其他运输方式所不能替代的运输方式;交通建设是国家的基础产业和经济发展的先行行业。公路建设改善了我国路网结构，促进了区际和区域各地区的经济联系有效拉动内需，刺激附近地区的经济繁荣和发展，对区域经济发展和空间格局演化具有重要作用，而公路的设计在其中占有很大的作用，公路设计是一条公路的开始，有了好的设计才会使有限的资源得到完美的展现，所以公路设计是为重中之重。 得胜口至太原公路是我国“五纵七横”国道主干线二连浩特至河口公路的重要组成部分，是山西省省规划的“人字骨架、九横九环”高速公路网中的一条重要西出通道。它与大运高速公路、京大高速公路、太旧高速公路、长晋高速公路一道共同构成山西省承东启西、连南接北的运输大通道，为提升大运高速公路经济带的功能和效益，发挥大同的能源和工业优势，促进山西省与东西部经济文化的融合与互动，实现资源的优化配置与产业升级，提高山西省经济的外向度，打下了重要的基础。通过这次的道路设计，我掌握了道路设计过程的一些基本的原则，了解道路基本设计的内容和程序等，并且熟悉了一些关于道路方面，像CAD、纬地等等的软件。使我们在如何进行公路施工图设计方面进行一次全面的、系统的训练，使我们了解公路施工图设计所包括的工作内容、工作程序、施工图设计文件所包括的内容及文件的编制办法等，为今后从事公路工程设计工作打下良好的基础。通过毕业设计，既有助于提高我们综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快地适应工作环境。1.2课题研究内容 本次设计中的主要任务是：（1）了解和熟悉所设计路段地形地貌、地质特征、交通组成等资料，查阅相关技术规范，结合设计任务书要求完成开题报告；（2）根据交通量资料确定道路等级及其相关设计指标，完成初步选线工作；（3）完成两个设计方案的平面线形和纵断面设计并进行方案比选；（4）进行推荐方案的路基横断面设计并进行土石方调配；（5）完成路面结构设计并进行方案比选；（6）完成挡土墙及其小桥涵结构设计；（7）撰写毕业设计任务书，绘制相关设计图纸；1.3项目简介1.3.1项目名称 湖南省娄底市开发区公路设计1.3.2设计内容 设计内容为K171+000K175+000桩号范围内的道路平纵横设计、路基路面设计、排水设计、挡土墙设计、涵洞设计。1.3.3项目特点a.项目意义 湖南省娄底市开发区公路是我国“五纵七横”国道主干线二连浩特至河口公路的重要组成部分，是山西省省规划的“人字骨架、九横九环”高速公路网中的一条重要西出通道。它与大运高速公路、京大高速公路、太旧高速公路、长晋高速公路一道共同构成山西省承东启西、连南接北的运输大通道，为提升大运高速公路经济带的功能和效益，发挥大同的能源和工业优势，促进山西省与东西部经济文化的融合与互动，实现资源的优化配置与产业升级，提高山西省经济的外向度，打下了重要的基础。b.地形地貌 本路段位于湖南省西南部，沿途跨越汾河级阶地、黄河级阶地、黄河河床，属典型的堆积地貌。地形高出汾河级阶地3050m，阶地前缘地面标高约430462m，后缘标高约500540m，总体呈向汾河倾斜之势。路线于新绛水西至河津西庄一线发育有大型冲沟14条，冲沟走向均呈南北向，切割深度约1048m。河津新窑头至苍头段，路线沿黄河东岸级阶地展布，地形平缓，起伏不大，地面标高在378394m之间,其中西辛封至岭里段由于受黄河风口影响，呈风积沙丘地貌，地形变化复杂，但高差不大，地面标高一般为379408m。路线终点大前村一带，黄河西岸级阶地自北西向南东方向倾斜，地形较为平坦，地面标高约390400m。 河津苍头至韩城大前村段，黄河河床宽约3800m，床面受河水切割冲刷略有起伏，标高在373377m之间，由于冲刷作用强烈，黄河河道变迁频繁，一般水面宽50100m，水深可达3m。c.地质 本区地处临汾运城新裂陷西北部，北部与鄂尔多斯断块的关王庙北东向褶带南翼相连，东北部与吕梁太行断块的沁水块拗毗邻，东南部与豫皖断块之中条山块隆接壤。拟建公路位于新裂陷之中的河津曲沃凹陷中西部，顺凹陷展布。河津曲沃凹陷：位于九原山塔儿山凹隆以南，北界以范家庄土门断裂与关王庙北东向褶带相衔接，南界在万荣县通化、稷山县阳村、新绛县万安至侯马南山北麓一线，与稷王山陷隆相连，呈走向NEE的长条状凹陷，长110km，宽15km。由于受NE向断裂的迭加，该凹陷出现多中心，深度在800m以上。沿线沉积较厚的新生代松散堆积，厚度400800m。由于本区所特有的地形、地貌及地质构造条件，沿线不良地质现象一般不发育，而较为可能产生的不良地质现象主要表现在风沙路段、湿陷性黄土、黄土冲沟、砂土液化等。d.地震 本区自晚近地质时期以来，新构造运动十分活跃，主要表现在：(1)盆地内新生界地层沉积厚度大约4001000m，是边下降边沉积的结果；(2)新生界地层发生不同程度的断裂，第三系地层发生褶皱，但规模不大，两翼基本对称，平缓开阔；(3)河流深切，谷壁陡峭，河流阶地高悬，均表明晚近地质时期以来，河流的底蚀作用十分强烈；(4)区内历史上曾发生多次较大地震，其地震频繁地区乃在临汾盆地的边缘或凹陷带边缘地带；(5)几个高山呈南北向展布，黄河呈南北向流动，河床深切基岩的现代槽谷，支流多近直角与主流相交等。由此可见本区新构造运动以垂向运动为主，具有明显的继承性及其间歇性。 本区为洪洞运城地震活动区，晚近时期以来地震活动较为频繁。据史料记载，从公元231年至今临汾盆地共发生5级以上地震15次，其中8级强震有2次，一次为公元1303年洪洞县赵城地震，一次为公元1695年临汾城东地震；直到近期尚有小地震频繁发生，每年都在60次以上，最近一次较大的地震为4.8级，震中为于盆地南部的侯马市。根据山西省工程抗震设防烈度图（1993年版）及国家地震局2001年颁布的中国地震烈度区划图，本项目区域地震基本烈度为度。e.气候 本路段经过地区属温带大陆性半干旱季风气候区。气候基本特征是东夏风向更替明显，冬季寒冷，夏季炎热，春秋短暂，冬夏漫长；春季温暖多风，气候干燥，秋季凉爽连阴，气候宜人。年降水量分布不均，侯马、新绛、河津一线，多年平均降水量480mm，多年平均蒸发量由东至西呈增加趋势，侯马为1748.3mm，河津为2108.4mm，其蒸发量为降水量的34倍。 雨季始于6月中旬，终于9月下旬，7、8月份雨量集中，常有大雨或暴雨发生，雨量之和占年平均的50%。全区无霜期150多天，沿线以偏北风和偏南风为主，最大风速1324m/s。 由于沿线黄土分布广泛，区内对沿线路线影响较大的灾害性天气为暴雨，因此，须加强了排水及防护的设计。f.水文 根据地层含水介质的特征、赋存条件、水理性质和水力特征，本区沿线勘探深度内赋存的地下水均为第四系松散岩类孔隙水，按埋藏条件及地貌单元可分为浅层水和中层水。 1）浅层水：主要沿黄河干流、汾河、支流河谷及黄河级阶地分布。阶地前缘及河漫滩含水岩组为全新统冲积砂、卵砾石层，局部为上更新统冲积砂层，为良好的含水层，地下水丰富，水位埋藏极浅，一般为014.2m，水位标高374.2376.0m，局部沼泽化，水位季节变化明显。地下水主要接受大气降水入渗及黄河水补给，支流河谷地下水向河流排泄。禹门口黄河冲洪积扇，其含水层颗粒粗，厚度大，是很好的储水构造，主要靠黄河水补给，特别是在开采状态下夺取黄河水，称激发补给，水量十分丰富，是很好的大型供水水源地。据资料及水质分析，该类地下水对钢筋混凝土无结晶、无分解性侵蚀。汾河级阶地中后缘，含水岩组为中更新统中砂、细砂层，水位埋藏较深，一般为13.7025.60m，水位标高367.1370.2m，局部具承压性。其主要接受大气降水入渗及侧向迳流补给，含水层水量较丰富，为当地农田灌溉及人畜吃水重要水源。据水质分析，地下水无侵蚀性。另外分布于黄河西岸级阶地的浅层水，其含水岩组为中、上更新冲洪积中砂、细砂及卵砾石层，沟谷部位水位埋藏较浅，一般为4.208.40m，黄土台地水位埋藏则较深，一般为14.0026.90m，水位标高372.10373.96m。 2)中层水：主要沿汾河级阶地山前冲洪倾斜平原分布，含水岩组主要为中更新统冲洪积及河湖相砂层，局部为卵砾石层，是本区主要开采对象之一。本次勘探仅于稷山县位林以西路段揭露，水位标高407.55425.36m；地下水主要接受大气降水入渗补给，一般呈SWW向迳流，水西路段地下水向河流排泄。分布于本区的上更新统冲积砂层及卵砾石层，由于地形侵蚀切割较深，无储水条件，其为不含水透水层，仅在合适部位形成上层滞水，水量小，供水意义不大。稷山小杜以东含水岩组为河湖相砂层，地下普遍具承压性，水位埋深沟底一般为0.3010.00m，台地则为18.1021.30m，水位标高407.55423.40m。稷山小杜至位林段含水岩组为中更新统冲洪积砂层，局部为卵砾石层，一般不具承压性，水位埋深沟底为1.5012.40m，黄土台地为18.7027.30m，水位标高为417.76425.36m。以上地下水一般无侵蚀性，仅中社大桥地下水对钢结构具中等腐蚀性。 路线沿线地表水贫乏，而地下水普遍埋藏较深，工程用水应考虑从黄河等处远运。g.沿线筑路材料的情况 当地筑路材料较多，沿线附近可采集到砂砾，煤渣等透水性较好的材料，同时沿线石灰窑较多。渣油沥青、水泥、木材、钢材和石料可从沿线各城市采购。1.4设计成果简介1.4.1平面设计道路确定为一级公路，设计时速为80km/h，道路全长为5469.820m，起点桩号为K171+000，终点桩号为K176+469.820。 本次设计的平面线形中全线共设交点4个，最小平曲线半径800米，最大平曲线半径为1078m。最大直线段的长度为1565m。1.4.2纵断面设计 在本设计项目中最大纵坡1.5022，最小纵坡0.3018。最短坡长546米，最长坡长2750米。1.4.3横断面设计本段采用整体式路基，双向四车道，路基宽度26.0m。其中，行车道 223.75m，硬路肩3.0m2，土路肩0.75m2，中央分隔带 3.5m（含左右侧路缘带20.75m）。路基设计标高为中央分隔带外侧边缘处路面标高，行车道和硬路肩路拱横坡 2，土路肩路拱横坡为 3，以利于路面横向排水。超高方式绕中央分隔带边缘旋转，最大超高采用5，由于本路段最小平曲线半径为800m大于需要设置加宽的半径（250m），沿线不设加宽。挖方路段边沟外侧设1.5m宽碎落台，向边沟倾斜3%；填方路段边沟内侧设1.5m 宽碎落台，向边沟倾斜3%。中央分隔带采用凸起式，植树种草绿化，引导视线。1.4.4路面结构设计行车道路面结构为：3cm 细粒式沥青混凝土6cm 中粒式沥青混凝土8cm 粗粒式沥青混凝土20cm 石灰粉煤灰碎石20cm 天然砂砾第2章 道路类型和等级的确定2.1 公路等级的确定2.1.1 公路分级 根据交通部2004年颁布实施的公路工程技术标准，公路根据功能和适应的交通量分为以下五个等级： 1）高速公路为专供汽车分向分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路四车道高速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；六车道高速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 4500080000 辆；八车道高速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 60000100000 辆。 2）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。 3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路双车道二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 500015000 辆。 4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量 20006000 辆。 5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000 辆以下；单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车 的年平均日交通量400辆以下。2.1.2 公路等级、道路类型的确定 经调查，本路段折算前现交通量为5000辆/日，交通量年增长率为4.5。首先根据下面给出的交通量资料，以及规范上相应车辆的折算系数可得到折算后的交通量。表2.1 交通组成及各型号车的轴载或轮压型号前轴载(KN)后轴载(KN)后轴数轮组数轴距(cm)交通量(辆/日)解放CA10B19.4060.851双320东风EQ14023.7069.21双130黄河JN15049.0101.61双180长征XD98037.10272.652双122.0110长征CZ36147.6290.72双132.0120北京BJ13013.427.351双210跃进NJ13016.238.31双150渝州13013.427.351双140日野KB21147.5100.01双170日野KL40028.066.01双220依士滋TD5042.280.01双610依士滋TD7045.0105.01双120三菱T653EL25.555.91双210吉尔16421.061.51双540依发H3A22.248.61双100斯蒂尔38029.062.01双160扶桑FU102N44.0285.02双200延安SX16154.64291.252双135.0120太脱拉11138.70274.02双120.0210太脱拉13851.40280.02双132.0150 根据公路工程技术标准规定：高速公路以小客车为折算标准。折算系数如下：表2.2 各汽车代表车型与换算系数汽车代表车型车辆折算系数说 明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t的货车大型车2.0载质量7t14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车 由上表得到的折算的日交通量为： （2.1） 根据交通量年增长率为4.5，预测年限为20年，由设计交通量公式得： （2.2） 则可得到设计交通量为17840辆/每天，根据上面的交通量范围知，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，因此此次设计的公路初定为四车道一级公路，设计速度初定为80公里/小时。2.2 线型设计标准 公路工程设计标准详细规定了双向四车道设计时速80km/h的告诉公路的各项设计指标，设计时应严格按照指标确定各设计要素。表2.3 一级公路技术指标汇总表计算行车速度（km/h）80最小纵坡（%）0.30.5行车道宽度（m）43.75最大纵坡（%）5车道数4坡长限值（m）纵坡坡度（%）11003中间带中央分隔带宽度（m）一般值2.009004极限值1.007005左侧路缘带宽度（m）一般值0.50缓和坡段坡长（m）200极限值0.50最大合成坡度（%）10.5中间带宽度（m）一般值3.00竖曲线最小半径凸形竖曲线（m）一般值4500极限值2.00极限值3000土路肩宽度（m）一般值0.75凹形竖曲线（m）一般值3000极限值0.75极限值2000视距停车视距（m）110竖曲线长度（m）一般值170最小值70最小坡长（m）200视觉所需最小竖曲线半径值（m）凸形12000公路用地范围（m）1（有条件3）凹形8000平曲线极限最小半径（m）250V60km/h同向曲线间最小直线长度（m）6V一般最小半径（m）400反向曲线间最小直线长度（m）2V不设超高的最小半径（m）路拱2%2500路基宽度（m）一般值24.5路拱2%3350最大半径（m）10000最小值21.5最小长度（m）一般值400路基设计洪水频率1/100最小值140超高渐变率中线1/200圆曲线最大超高（%）8或者10边线1/150缓和曲线长度（m）70右侧硬路肩宽度（m）一般值2.5路拱横坡（%）1.52.0最小值1.5第3章 路线设计3.1选线原则 （l）应针对路线所经地域的生态环境、地形、地质的特性与差异，按拟定的各控制点由面到带、由带到线，由浅人深、由轮廓到具体，进行比较、优化与论证。同一起、终点的路段内有多个可行路线方案时，应对各设计方案进行同等深度的比较。（2）影响选择控制点的因素多且相互关联、又相互制约，应根据公路功能和使用任务，全面权衡、分清主次，处理好全局与局部的关系，并注意由于局部难点的突破而引起的关系转换给全局带来的影响。（3）应对路线所经区域、走廊带及其沿线的工程地质和水文地质进行深入调查、勘察，查清其对公路工程的影响程度。遇有滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等不良工程地质的地段应慎重对待，视其对路线的影响程度，分别对绕、避、穿等方案进行论证比选。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取切实可行的工程措施。（4）应充分利用建设用地，严格保护农用耕地。（5）国家文物是不可再生的文化资源，路线应尽可能避让不可移动文物。（6）保护生态环境，并同当地自然景观相协调。（7）高速公路、具干线功能的一级公路同作为路线控制点的城镇相衔接时，以接城市环线或以支线连接为宜，并与城市发展规划相协调。（8）路线设计是立体线形设计，在选线时即应考虑平、纵、横面的相互间组合与合理配合。3.2定线原则 根据交通部公路路线设计规范（JTGD302004）的有关规定，公路布线遵循经济合理的原则。尽可能少拆迁，少占用农田，利用有利地形布线，使公路路线与自然景观协调统一，并以充分利用旧路改建减少工程投资为目的进行选线。3.3初步选线以上面的选线定线原则，初步选了两种方案：方案一：有4个交点，全长5469.820m，方案线型如下：图3.1 方案一初步选线图方案二：有5个交点，全长5141.613m，方案线型如下：图3.2 方案二初步选线图3.4平面设计3.4.1平曲线要素计算 由于计算方法较为相似，现只举个别例子如下：图3.3 平曲线图 以主线平面设计中第三个交点为例：已知交点桩号K174+440.033，交点转角为：右251941.7，设计曲线的前后缓和曲线长为180m，圆曲线半径为800m，由此计算缓和曲线角0、曲线内移值P、切线增值Q如下： (3.1) (3.2) (3.3) 在此基础上计算平曲线测设元素如下： 切线长 曲线长 其中圆曲线长 外距 切曲差 由上述步骤可得出该段曲线的平曲线要素，各交点均可按照此方法，最后得到直曲转表如下：表3.1 直曲转表交点号QDJD1JD2JD3JD4ZD交点桩号K171+000K171+798.183K172+349.580K174+440.033K175+284.507K176+469.820转角值250529.7 (Y)163859(Z)251941.7 (Y)201555.6 (Z)半径(m)9001078800900缓和曲线200200180180切线长300.651257.91270.103251.083曲线长594.1379513.2013533.649498.3291外距23.91213.0421.67715.7833.4.2计算主点里程 直缓点 ZH=JD-TH=K174+440.033-270.102=K174+169.931 缓圆点 HY=ZH+LS=K174+169.931+180=K174+349.931 圆缓点 YH=HY+LY=K174+349.931+173.649=K174+523.58 缓直点 HZ=YH+LS=K174+523.58+180=K174+703.58 曲中点 QZ=HZ-LH/2=K174+703.58-533.649/2=K174+436.7555 交点 JD=QZ+DH/2=K174+436.7555+6.555/2= K174+440.033 (校核正确) 其余各交点的计算过程与此类似，故计算过程略,得到主点桩号表：表3.2主点桩号表ZHHYQZYHHZJD1K171+497.532K171+697.532K171+794.601K171+891.670K172+091.670JD2K172+091.670K172+291.670K172+348.271K172+404.872K172+604.872JD3K174+169.931K174+349.931K174+436.755K174+523.580K174+703.580JD4K175+033.424K175+213.424K175+282.589K175+351.753K175+531.7533.4.3 中桩坐标计算 中桩坐标计算按桩号所处位置的不同，有三种不同的算法： a当所计算点位于直线段时，举例如下：如计算桩号K174+000的坐标；由于该点位于直线段，由如下公式计算： (3.4) 式中：路线导线至的坐标方位角； 桩点里程与点的里程之差； 点的坐标，由下式计算： (3.5) 已所求桩号前一交点2坐标为,后一交点3坐标为则 得到坐标方位角又已知切线长， 将上述结果代入公式得： K174+000桩点的中桩坐标为 b当所计算点位于第一缓和曲线及圆曲线时，以桩号K174+300为例，可先按下式算出切线支距法坐标x，y，缓和曲线上各点坐标可按下式计算： 式中l=K174+349.931-K174+300=49.931，R=800，ls=180代入得到 (3.6) 圆曲线上各点坐标可按下式计算，以桩号K174+500为例： 此时l=K174+500-K174+349.931=150.069 p,q由上面结果知p=1.6875 q=89.962,代入下式得到 (3.7) 然后通过坐标转换为测量坐标X,Y，坐标转换公式为： (3.8) 当曲线为左转角时，应以代入 上式中的，有下式得到： (3.9) 由此得出： 桩号K174+300的中桩坐标为 桩号K174+500的中桩坐标为 C当所求点在第二缓和曲线上时，仍按上式计算支距坐标，以K174+600为例： l=K174+600-K174+523.580=76.42 得到x=76.417 y=0.52 ，再按下式转换为测量坐标： (3.10)当曲线为右转角时，应以代入其中则，代入上式由此得出桩号K174+600的中桩坐标为 3.5 纵断面设计3.5.1.纵坡及坡长设计3.5.1.1最大纵坡 最大纵坡是指在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。本次设计一级公路设计速度为80km/h，最大纵坡取5%，所设坡度不得大于5%。3.5.1.2最小纵坡 挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。在长路堑以及其他横向排水不利地段，为了防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路均应设置不小于0.3的最小纵坡，一般情况不小于0.5。当必须设计平坡或纵坡小于0.3的路段时，边沟应作纵向排水设计。3.5.1.3坡长限制 1）最小坡长限制 最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。80km/h时规定最小为200m。 2）最长坡长限制 所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶时，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。表3.3 规范规定的最大坡长设计速度/(km/h)1201008060403020坡度/390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300102003.5.2合成坡度 合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即为流水线方向。合成坡度的计算公式为： (3.11) 式中 ， I合成坡度，； 超高横坡或路拱横坡，； 路线设计纵坡坡度，。 一级公路最大允许合成坡度值的规定为小于10.5，各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5。当合成纵坡小于0.5时，应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。3.5.3道路平纵组合 1)平纵组合的设计原则 a应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保证视觉的连续性。 b注意保持平纵线形的技术指标大小应均衡。 c选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 d注意与道路周围的环境的配合。 2)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。最好是使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。 b平曲线与竖曲线的大小应保持均衡。 c暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合。3.5.4纵断面设计方法及步骤 纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车的方便用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线型或圆曲线型。3.5.4.1竖曲线最小半径 设计车速为80km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为3000m，一般值为4500m；凹形竖曲线极限最小半径为2000m，一般值为3000。竖曲线最小长度为70m。见下表：表3.4 竖曲线最小半径与竖曲线长度设计速度(km/h)1201008060403020凸形竖曲线最小半径(m)一般值17 00010 0004 5002 000700400200极限值11 0006 5003 0001 400450250100凹形竖曲线最小半径(m)一般值6 0004 5003 0001 500700400200极限值4 0003 0002 0001 000450250100竖曲线长度(m)一般值250210170120906050最小值100857050352520 总之，无论是凸形竖曲线还是凹形竖曲线都要受到以上三种因素的限制。在进行设计时，必须明确那一种限制因素最为不利，这样才能最为有效的控制。3.5.4.2纵断面设计要点及计算 （1）纵坡极限值的运用：一般来讲，纵坡缓一些为好，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应低于0.30.5。 （2）最短坡长：坡长是指纵断面上两变坡点之间的距离。坡长不宜过短，一般以不小于计算行车速度9s的行程为宜。 （3）纵坡的设计：本设计地形为山岭重丘地形，所以其纵坡应均匀平缓，注意保证最小纵坡的要求。 （4）竖曲线半径的选用：竖曲线半径应以较大为宜，当受到限制时可采用一般最小值，特殊困难方可采用极限最小值。3.5.5竖曲线计算3.5.5.1竖曲线要素计算图3.4 竖曲线图 以第一个边坡点为例，桩号为K171+800，高程为450.4681m，i1=1.5022%，i2=-0.6108%，竖曲线半径为R=24000m，其竖曲线要素为： =-0.006108-0.015022=-0.02113，为凸形 曲线长=24000*0.02113=507.12m 切线长=507.12/2=253.56m 外距 =253.562/(2*24000)=1.339m 由上述步骤可得出该段曲线的竖曲线要素，其余各点要素如下表：表3.5 竖曲线要素表桩号竖曲线半径切线长T（m）外距E（m）K171+000K171+80024000（凸）253.55972731.339427819K173+56035000（凹）159.69493520.364321033K176+4703.5.5.2设计高程计算 竖曲线起点桩号=（K171+800）-253.56=K171+546.44 竖曲线起点高程=450.4681-253.56*1.5022%=446.66m 竖曲线终点桩号=(K171+800)+253.56=K172+053.56 竖曲线终点高程=450.4681-253.5