2017毕业论文-成都至新都一级公路第二标段设计.docVIP

成都至新都一级公路第二标段设计1 绪论改革开放以来，国民经济持续快速发展，兴起了公路与城市道路的建设热潮。随着公路建设的不断发展，高等级公路的建设已经成为公路建设的主流。作为公路干线同时又发挥着集散功能的一级公路更是成为了新世纪公路建设的主主题。公路是国民经济的大动脉，是国家交通基础设施。一级公路以其特有的突出优势成为公路运输的主要交通设施。高等级公路的建设已成为经济社会发展的重要助推器，不仅显著提高了运输能力，降低了运输成本，增强了运输安全性，节约了国土资源，而且在改善投资环境、优化产业布局、促进资源开发利用、提高国家经济的机动性、增强国家竞争力、以及保障国防安全等方面，发挥着越来越重要的作用。成都市至新都市的公路，是成都市城市规划建设的重要组成部分。本项目作为其中的一段，对成都市及周边区县公路网的形成和相互衔接具有重要意义；这条公路的建成将成为新都到成都的交通大动脉，也是一条经济大动脉。该公路的建成通车使新都到成都车程缩短到半个小时，使新都市与成都连成一体，新都市将成为成都市的一部分，将使新都市迈上一个新的台阶。同时也带动了沿线经济的发展，促进沿线农村的城市化，正相应了成都市城乡一体化的发展号召。同时也为成都城市发展提供更大的空间，有利于成都市城区的扩展和疏散城市人口。公路建成以后就会为成都市新增一个工业园区，改善成都市的投资环境，提高成都市的综合竞争力。2 工程概况2.1 沿线地形、水文、气候等条件 2.1.1 地形、地貌路线所经地段均为平原地带，地势西北高、东南略低，设计路段有4个村庄，农田密布，灌溉渠道网纵横交错，已有相应的乡村道路和一条二级公路。设计路段较为平坦，有少量的渔塘，不规则的池塘以及大量的农田。设计路段属于V2区，多为沙性土。2.1.2 气象、水文设计路区属暖温带大陆性季风气候，潮湿多雨。年平均气温20.3度，1月平均气温2.6度，7月平均气温30.8度，年平均降水量986mm，年内降水量分配不均，多集中于7-9月（可达年降水量的50-60%），而11月到翌年3月的降雨量，共占年降水量的15-20%，降水具不稳定性和不均匀性。无霜期310-335天。2.2 交通量资料表2-1 交通量预测车型解解放CA15东东风EQ140大客车小客车辆/日1006122313588556根据道路使用任务及性质，结合现有日交通量，远景设计年平均日交通量按下式推算： (2-1)式中：远景设计年平均日交通量（辆/日）； 其始年交通量（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；年平均增长率(%)；远景设计年限。表2-2 各汽车代表车型与车辆折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2 t7t的货车大型车2.0载质量2 t7t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车该道路交通量换算采用小客车为标准车型。交通量折算为：辆/日预测年平均增长率：5% 初定设计年限：15年远景设计年限平均日交通量：辆/日根据所给资料，参照公路工程技术标准、公路路线设计规范，确定该道路的等级为一级公路。3 道路选线3.1 概述路线方案的选择是路线设计的最根本的问题，目的是合理地解决设计道路的起讫点和走向。根据指定的路线总方向和设计道路的性质、任务及其在公路网中的作用，考虑社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定路线方向。在勘测设计过程中，要结合路线的性质及其在路网中的作用、经济控制点、近远期交通量、主要技术指标、自然条件等因素，进一步认真研究落实。3.2 选线的一般原则路线方案选择的优劣关系到道路本身功能的发挥和在路网中是否起到应有的作影响道路设计的因素除了自然条件外，尚受到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.本设计遵循的基本原则如下：在本道路设计的各个阶段，运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的调查。在多方案论证、比选的基础上，选定了最优路线方案。本路线设计在保证行车安全、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。在工程量增加不大的情况下，采用了较高的技术指标。避免了轻易采用极限指标，也避免了片面追求高指标。本设计的选线考虑了同农田基本建设相配合，做到了少占田地，尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济园林等。本设计的选线对工程地质和水文地质进行深入勘察，弄清了他们对道路工程的影响，因为不涉及到严重不良地质路段，所以不需要考虑。本设计选线遵循了环境保护的原则，考虑了由于道路修筑，汽车营运产生的影响和污染。3.3 方案比选路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，通过多方案的比较，精心选择出合理的方案。路线设计保证路线的整体协调，做到平面顺适、纵面均衡、横断面合理。根据等高线地形图，采用纸上定线的方法研究可能的方案，并经过比较论证确定最后的方案。本设计根据当地的实际情况，合理考虑自然条件、技术指标和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等重大影响因素进行比较论证，力争修建一条具有高技术标准、低工程造价的道路。本道路属于平原地区，地面高度变化微小，有时有轻微的起伏和倾斜，平原地区除泥沼、盐渍地等外，多为耕地和经济林，该地区有多处鱼塘。平原区选线一方面要考虑由于地势比较平坦，路线纵坡及曲线半径等几何要素比较容易达到较高的标准，另一方面往往由于受当地自然条件和地物的障碍以及支援农村建设需要的限制，选线要考虑各方面的因素。现对两套方案进行分析如下，方案技术指标比选见表3-1。表3-1 方案比选表项目方案一：直线-平曲线-直线方案：直线-平曲线-直线主要参数指标平曲线平线=37.07R=1000mT=385.38mE=55.13mL=746.87mLs=100m主要参数指标平曲线=31.97R=1200mT=393.83mE=48.59mL=769.33mLs=100m曲线率：33.56%曲线率：34.75%桥涵1座桥 1个涵洞2座桥其他农田 水渠，鱼塘比选结果推选方案从上面两个方案比较来看，方案一路线总长2225.23m,方案二的路线总长度2213.63m。但方案二中的沿线路基属于软土地基，而且受洪水影响比较大，路基处理起来交麻烦投资也交大；要跨越一个较大的鱼塘需要建设一个桥工程投资相对比较大；同时还要拆迁一高压电线竿；路线紧挨村庄，噪音影响居民生活较为明显。而方案一途经村边缘，路线线形上较为简捷美观；沿路避开软土地基的影响，路基处理比较简单；同时所需建设的桥也相对方案二交小；沿途也没有所需要拆迁的建筑。所以综合以上比较，方案一经济技术指标较好，决定选择方案一作为推荐方案。4 平面线形设计道路是一个带状构造物。它的中线是一条空间曲线。道路的平面线形当受到各种自然条件(主要是地质、地形、地物)的限制而发生转折时，为消除道路的突然转折，使汽车安全顺适的通过，在转折处就应设置曲线。曲线一般为圆曲线、缓和曲线及其组合，因此直线、圆曲线、缓和曲线是平面线形的组成要素。平面设计的主要任务是合理的确定以上三要素。4.1 直线4.1.1直线的特点作为平面线形要素之一的直线，在道路中使用最广。因为两点之间直线最短，加之笔直的道路给人以短捷直达的良好印象，在美学上直线也有其自身的特点。在车辆直线上行驶受力简单、方向明确、驾驶操作简易。从测设方面看，直线只需定出两点，就可方便的测定方向和距离。基于直线的这些优点，在各种线型中广泛采用。4.1.2 直线最大长度直线线形大多难以与地形相协调，若长度运用不当，不仅破坏了线形的连续性，也达不到线形设计自身的协调。由于直线的安全性差,一些国家对直线作了规定，德国规定不超过20V(V是设计车速，用km/h表示)，前苏联规定为8km,美国为4.83km，我国目前尚无统一规定。本设计遵循的原则是：公路线形与地形相适应,与景观相协调,直线的最大长度应有所限制,当采用长直线线形时,为弥补景观单调的缺陷,应结合具体情况采取相应技术措施。无论是汽车专用公路还是一般公路在任何情况下都要避免追求长直线的错误倾向。该公路最大直线段长度1068.125m1600m，满足设计要求。4.1.3直线的最小长度在两个圆曲线间存在直线最小长度问题。本道路采用的一个圆曲线属于单向曲线。反向曲线间的直线应符合规定，转向相反的两圆曲线之间，考虑到为设置超高和加宽缓和的需要以及驾驶人员转向操作的需要，如无缓和曲线时，宜设置一定长度的直线。公路路线设计规范规定，当计算行车速度60km/h时，反向曲线的最小长度以不小于行车速度的2倍为宜。该公路只设一处圆曲线，故不考虑直线的最小长度。4.2 圆曲线各级公路与城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分，圆曲线具有易与地形相适应、可循环性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。4.2.1圆曲线半径的确定半径是圆曲线的重要几何元素，半径一旦确定，则其大小及曲率也就确定，平曲线半径计算公式为：由公式： (4-1)式中：横向力系数； 超高横坡度（或称超高率）； 计算行车速度(km/h)； 平曲线半径/m。本设计采用的设计车速：=80km/h；按规范取值：=0.06；=0.06；代入公式：规范规定值见表4-1。表4-1 圆曲线最小半径设计速度（km/h）1201008060403020一般值(m)10007004002001006530极限值(m)650400250125603015不设超高最小半径(m)路拱2.0%5500400025001500600350150路拱2.0%7500525033501900800450200结合计算值、规范定值和工程实际，根据工程经验，该公路地处平原地区平曲线半径一般取最小半径的3至8倍，根据实际情况要避开傍边鱼塘，决定取：为圆曲线半径。4.3 缓和曲线的长度及参数的确定4.3.1缓和曲线的长度的确定从控制离心加速度变化率考虑：（设计车速）m按司机操作反应时间：按行车道外侧超高变化率：标准规定各级公路缓和曲线最小长度见表4-2。 表4-2 缓和曲线最小长度公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路设计车速(km/m)12010080100806080604030/m100857085705070503525本设计取满足设计要求。4.3.2 平曲线要素计算几何要素计算计算公式如下：圆曲线内移值： (4-2) 切线总长： (4-3)曲线总长度： (4-4)超矩： (4-5)外矩E： (4-6)式中：圆曲线半径(m)；交点转角()；缓和曲线长度(m)。本设计圆曲线半径取，缓和曲线长度取，各要素计算如下：（单位均为m）圆曲线内移值切线总长 曲线总长度 外矩E 超矩 表4-3 本设计基本桩号特殊点桩号起 点 QDKO+000.000直缓点ZHK1+068.135缓圆点HYK1+268.135曲中点QZK1+342.670圆缓点YHK1+417.200缓直点HZK1+617.200终 点ZDK2+330.0004.4 视距保证在道路的曲线设计中，除了要考虑诸如曲线半径R、超高、加宽等因素外，还必须注意路线内侧是否有树林、房屋、边坡等阻碍司机的视线，这种处于隐蔽地段的弯道将其简称为“暗弯”。凡属于暗弯都应该进行视距检查，若不能保证该级公路或城市道路的最短视距，则应该将阻碍视线的障碍物清除。如果是因曲线内侧及中间带设置护栏及其它人工构造物等而不能保证视距时，可采取加宽中间带或和加宽路肩或将构造物后移等措施予以处理;如果是因挖方边坡妨碍了视线，则应开挖视距平台以清除障碍物，并按所需净距绘制包络线，以确定开设视距平台的具体位置和尺寸。4.4.1 停车视距的确定为保证行车安全，驾驶者应能看到前面相当距离的道路，以便遇到汽车或障碍物时能及时刹车或绕过，此项距离即为行车视距，对于高速公路，由于中央分隔带而无对向车流，主要考虑停车视距。停车视距一般按表4-4所列数据选取。表4-4 各级公路停车视距表公路等级高速公路一二三四计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020停车视距(m)21016011075160751104075304020超车视距(m)550200350150200100根据上表本设计选择110m作为停车视距，选择超车视距500m。4.5 逐桩坐标计算采用坐标法计算逐桩坐标，本路线的三个控制点坐标为：BD坐标为 X=5370.941 Y=5567.178JD1坐标为 X=6752.691 Y=6201.685ED坐标为 X=7464.273 Y=6045.263导线方位角计算公式：设交点坐标为JD(XJ、YJ)，交点相邻直线的方位角为、。 (4-7) (4-8)4.5.1直线上桩坐标计算 (4-9) 直线上桩号为100的点的坐标，设其里程为L，曲线起点里程为ZH，曲线终点里程为HZ。起点至直缓点间桩号为100的坐标按下式计算： (4-10)4.5.2 缓和曲线上任一点的坐标曲线上任意点的切线横距：式中： 缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)点的曲线长；缓和曲线长度。 (4-11)4.5.3 圆曲线内任一点的坐标按下式计算 (4-12)计算结果见本设计逐桩坐标表。5 道路纵断面设计5.1 道路纵断面设计概述用一曲面沿道路中线竖直剖切展开成的平面称为道路的纵断面。反映路线在纵断面上的起伏形状、位置及尺寸的图形称为路线纵断面图。路线纵断面图是道路设计的重要技术图表之一，它反映了路线所经地区中线的地面起伏情况与设计标高之间的关系，它与平面图，横越断面图结合起来，就能够完整地表达道路的空间位置和立体线形。经从断面线形设计就根据道路的性质、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综合设计，从而设计出纵坡合理、线形平顺圆滑的理想线形，以达到行车安全、快速、舒适、工程费用较省、运营费用较少的目的。5.2 纵坡及坡长设计5.2.1 纵坡设计的一般要求为使纵坡设计经济合理，必须在全面掌握勘测资料基础上，结合选、定线的纵坡安排意图，经过综合分析、反复比较定出设计纵坡。本设计遵循的纵坡的要求如下：纵坡设计满足公路设计规范（以下简称规范）的各项规定。为保证车辆能以一定速度安全顺适的行驶，本设计纵坡具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。避免了采用极限纵坡值，合理安排缓和段，避开连续采用极限长度的陡坡加最短长度的缓坡。连续上坡或连续下坡路段，避免了设置反坡段。本纵坡设计对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等进行了综合考虑，根据具体情况加以处理，保证道路的稳定与畅通。 本纵坡设计考虑了填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和费方，降低造价和节省用地。 对连接段纵坡，如大中桥引道及隧道两端连接线，本纵坡设计的较为和缓、避免产生突变。 交叉出的纵坡亦平缓一些。在实地调查基础上，本设计充分考虑通道、农田水利等方面的要求。5.2.2 最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级公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，在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。各级公路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。各级公路和最大纵坡见表5-1。表5-1 各级公路最大纵坡设计车速/(km/h)1201008060403020最大纵坡/%3455789根据上表选择5%作为该公路设计的最大纵坡。5.2.3 最小纵坡为使道路上行车快速、安全和通畅，一般希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑、低填以及其它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。当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应做纵向排水设计。在弯道超高横坡渐变段上，为使车行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。路堤、干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。在超市道路中，一般采用设置锯齿形边沟或采取其他措施来处理。本设计的最小纵坡0.55%0.3%，满足设计要求。5.3 坡长限制坡长是指变坡点与变坡点之间的水平长度，坡长限制包括陡坡的最大坡长限制和最小坡长限制两个方面。5.3.1 最大坡长限制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。道路纵坡的大小及其坡长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。主要表现在：使行车速度显着下降，甚至要换较低排挡克服坡度阻力；易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。根据规范选择1100米为该公路设计的最大坡长。5.3.2 最小坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。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超重与失重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。其次，从缓坡的加速和减速功能的发挥来看，坡长太短则作用不大。最后从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最小长度。标准规定，各级公路最小坡长应按表5-2选用。表5-2 各级公路最小坡长设计车速（Km/h）1201008060403020最小坡长（m）30025020015012010060根据上表选择200米为该公路设计的最小坡长。5.4 竖曲线设计纵断面上两相邻不同坡度线的交点称为变坡点。为保证行车安全，舒适及视距的需要，在变坡处设置的纵向曲线称为竖曲线。相邻两坡度线的交角用坡度差“”表示，坡度角一般较小，可近似地用两坡段坡度的代数差表示，即，式中、分别为两相邻坡段的坡度值，上坡为正，下坡为负，如图5-1所示，为正，变坡点在曲线下方，竖曲线开口向上，称为凹形竖曲线；为负，变坡点在曲线上方，竖曲线开口向下，称为凸形竖曲线。 图5-1 竖曲线示意图各级公路在变坡点处均应设置竖曲线，竖曲线的形式可采用圆曲线或抛物线。在使用范围内二者几乎没有差别，但是在设计上抛物线比圆曲线更方便。竖曲线设计标准竖曲线的设计标准有竖曲线最小半径和竖曲线长度。由于在凸形竖曲线上和在凹形竖曲线上汽车行驶时的受力及视距等考虑因素不同，凸形竖曲线和凹形竖曲线又有不同的设计标准。5.4.1 竖曲线设计的限制因素在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有3个限制因素决定着竖曲线的最小半径和最小长度：1缓和冲击；2时间行程不过短；3满足视距的要求。竖曲线最小半径和最小长度按表5-3选用。表5-3 竖曲线最小半径和最小长度设计车速(km/h)1201008060403020凸形竖曲线半径(m)一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线半径(m)一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线最小长度(m)1008570503525205.4.2 竖曲线设计的一般要求竖曲线是否平顺，在视觉上是否良好，往往是构成纵面线形优劣的主要因素。竖曲线设计应满足以下要求：1宜选用较大的竖曲线半径；2同向竖曲线应避免“断背曲线”；3反向曲线间由直坡段连接，也可径向连接；4竖曲线设置应满足排水需要；5竖曲线半径的选择；选择竖曲线半径时本设计考虑以下因素：1选择半径应符合表所规定的竖曲线的最小半径和最小长度的要求，在不过分增加土石方工程量的情况下，为使行车舒适，宜采用较大的竖曲线半径。2结合纵断面起伏情况和标高控制要求，确定合适的外距值，按外距控制选择半径。3考虑相邻曲线的连接限制曲线长度，按切线长度选择半径。过大的竖曲线半径将使用竖曲线过长，从施工和排水来看却是不当的，选择应注意。4对夜间行车交通量较大的路段考虑灯光照射方向的改变，使前灯照射范围受到限制，选择半径时应适当加大，以使其有较长的照射距离。5.4.3 竖曲线几何要素计算公式竖曲线几何要素计算公式：用二次抛物线作为竖曲线的基本方程式计算。计算公式如下：曲线长 (5-1)切线长 (5-2)外距 (5-3)竖曲线上任意点纵距的计算 (5-4)式中： 计算点纵距；计算点桩号与竖曲线起点的桩号差。竖曲线上任意点设计标高的计算计算切线高程计算公式如下： (5-5)式中： 变坡点标高m；计算切线高程m；纵坡度。计算设计标高 (5-6) 式中：设计标高m；“”当为凹形竖曲线时取“”，当为凸形竖曲线时取“”；“”竖曲线上任意点纵距。其中该路段全线共设竖曲线一处，属于凹形曲线，半径取值均满足表规范的要求。设计竖曲线要素计算 竖曲线坡 度： =0.55% 变坡点桩号： 变坡点高程：79.376 m竖曲线半径：25000 m5.4.4 计算竖曲线要素 ，为凹形。曲线长 (m)切线长 (m)外距 (m)竖曲线起点处：竖曲线起点桩号竖曲线起点高程(m)变坡点桩号处：切线高程79.376(m)设计高程79.376+0.11=79.486(m)竖曲线终点处：竖曲线终点桩号=（K1+350）+75=K1+425竖曲线终点高程=79.376+750.0145=80.464(m)说明：该竖曲线处其余各桩号设计高程在此不再一一给出计算过程，计算结果见纵断面设计图。5.5 合成坡度合成坡度是指有路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。合成坡度的计算公式如下： (5-7)式中：合成坡度%；超高横坡或路拱横坡%；路线设计纵坡坡度%。在有平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水线方向，即矢量和方向或合成坡度方向。将合成坡度控制在一定范围内，目的是尽可能地避免急弯和陡坡的不利组合，防止因合成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险，保证车辆在弯道上安全而顺适地运行。对于最大允许合成坡度，公路工程技术标准规定值按表5-4选用。表5-4 各级公路最大允许合成坡度设计车速/(km/h)1201008060403020合成坡度/%10.010.010.510.510.010.010.0本设计路段的最大合成坡度计算如下：超高横坡：6% 路线设计纵坡：1.15% 故满足标准规定要求。5.6 道路平、纵线形组合设计5.6.1 平、纵组合的设计原则应在视学上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视学的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形，必须尽力避免。平、纵线形的技术指标大小应保持平衡。如果不平衡，会给人以不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。选择组合得当的合成坡度，以安全利于路面排水和行车安全。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。5.6.2 平竖组合的设计原则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均衡3暗、明弯与凸、凹竖曲线的搭配要合理4要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的试问与反向平曲线的拐点重合。5小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。6计算行车速度40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶总或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线，后者会出现汽车高速行驶时急转弯，行车不安全。5.6.3 “平包竖”组合设计本道路的设计在满足上述各技术参数及设计要求的前提下，通过拉坡尽量控制填土高度以减少工程量。竖曲线半径尽可能取大值，并尽量减少竖曲线个数，使路线不致频繁起伏。考虑平曲线与竖曲线的组合，本段设计做到了“平包竖”，平曲线与竖曲线相互重合，且平曲线稍长于竖曲线，竖曲线的起始点分别放在平曲线的两个缓和曲线内。平曲线与竖曲线大小保持均衡，满足美学要求，使得平纵面技术指标均衡，组合合理，在视觉上也能自然诱导驾驶员的视线，保证了视觉连续，线形平顺而圆滑。平曲线与竖曲线的组合表示如图5-3。图5-3 平、竖曲线的组合关系本设计在纵断面设计中的竖曲线， K1+350处的竖曲线符合平、竖曲线的组合原则，组合得当，线形美观。6 道路横断面设计道路的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所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。道路横断面设计，应根据其交通性质、交通量、行车速度、结合地形、气候、土壤等条件进行道路行车道、分隔带、人行道、路肩等的布置，以确定其横向几何尺寸，并进行必要的结构设计，以确保它们的强度和稳定性。6.1 道路建筑界限及用地道路建筑界限是指为保证车辆、行人安全、对道路和桥面上以及隧道中规定的高度和宽度范围类不允许有任何障碍物的空间界限，又称建筑净空。建筑界限由净高和净宽两部分组成。在道路横断面设计中，道路标志、护栏、照明灯柱、电杆、行道树以及跨线桥的桥台、桥墩等的任何部分不得侵入建筑界限之内。道路用地是指修建、养护道路及其沿线设施，依照国家规定所征用的地幅。对新建公路路堤两侧排水沟外边缘以外，或路堑坡顶截水沟外边缘以外不少于1m的土地为公路用地范围，在有条件地段，一级、高速公路不小于3m，二级公路不小于2m。6.2 横断面的组成6.2.1 车道数的确定由公路工程技术标准的规定一级公路四车道适应的按各种汽车折合成小客车的远景设计年限平均交通量为1500030000辆，则确定该公路为四车道一级公路；且又为平原地区，所以计算行车速度选为80km/h。根据交通量和设计车速确定该公路为四车道双向行驶一级公路。6.2.2 车道宽度的确定根据调查研究及参考国外资料,设计车速80km/h时,车道宽度应为3.75m，设计车速80km/h时,车道宽为3.5m。考虑我国货载汽车占比例较大,车型、车速不一，低等级道路均为混合交通道路，车道要求较宽，当设计车速40km/h时,采用3.75m,反之采用3.5m。本设计取用3.75米为车道宽度。6.2.3 路肩宽度的确定路肩由右侧路缘带(高速公路及一级公路设)、硬路肩、土路肩三部分组成。由于我国土地紧张，因而确定路肩宽度应在满足路肩功能要求的条件下，尽量采用较窄宽度的原则确定。高速公路、一级公路的路肩宽度应考虑发生故障时车辆随时都可在路肩上停靠所需的宽度。具体按表6-1给定的值选用。表6-1 各级公路路肩宽度设计速度(km/h)高速公路、一级公路二级公路、三级公路、四级公路12010080608060403020右侧硬路肩宽度(m)一般值3.00或3.503.002.502.501.500.75最小值3.002.51.501.500.750.75土路肩宽度(m)一般值0.750.750.750.500.750.750.750.500.25(双)0.50(单)最小值0.750.750.750.500.500.50注：“一般值”为正常情况下所采用值；“最小值”为条件受限制时可采用的值。根据设计车速取右侧硬路肩宽度为2.5米，土路肩宽度为0.75米。6.2.4 中间带宽度的确定四条和四条以上车道的公路应设置中间带。由两条左侧路缘带及中央分隔带组成。一般高速公路、一级公路设中间带。宽度值按表6-2选用。表6-2 各级公路中间带宽度设计速度(km/h)1201008060中央分隔带宽度(m)一般值3.002.002.002.00最小值2.002.001.001.00左侧路缘带宽度(m)一般值0.750.750.500.50最小值0.750.500.500.50中间带宽度(m)一般值4.503.503.003.00最小值3.503.002.002.00注：“一般值”为正常情况下所采用值；“最小值”为条件受限制时可采用的值。根据设计车速取中央分隔带宽度为2米，左侧路缘带宽度为0.5米。6.2.5 路基宽度的确定路基宽度按规范一般值选用,根据设计车速和车道数量取路基宽度为24.5米。一级公路整体式标准横断面如图6-1:图6-1 一级公路整体式标准横断面图6.3 超高加宽的计算为抵消车辆在曲线段上行驶时所产生的离心力，将路面作成外侧高于内侧的单向横坡的形式称为超高。合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，从而提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性.此外超高通常能改变路面排水，有助于减小车辆雨天行驶产生漂移的危险。6.3.1 超高值的取用超高的横坡坡度应按设计车速，平曲线半径，路面类型，自然条件和车辆组成情况确定.其中设计车速，超高和平曲线半径之间的关系如表6-6。根据圆曲线半径及设计车速等确定该公路的超高为6%。6.3.2最大超高和最小超高各级公路的圆曲线部分的最小超高值是该道路直线部分的路拱坡度之值，对最大超高的规定如表6-3。表6-3 各级公路的圆曲线部分的最大超高值公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一二三四一般地区 (%)10或88积雪冰冻地区(%)6 结合圆曲线半径及上述规定，超高值取6%。 6.3.3 旋转轴的选取选择旋转轴位置应考虑以下因素：1行车道各自中线间高程的不同会带来桥梁结构和美观方面的问题；混凝土中间隔离墩最大只能容许0.25m的高差，如果旋转轴位于墩身4m以外，则可能需要特殊的隔离墩模板；2当旋转轴线位于路面中间时，土石方工程量最小，即土石方工程量随着旋转轴移向护栏而增大；3当旋转轴线位于路面中间时，超高渐变段长度最小；此外，设有分隔带的双向行车公路，一般取路拱理论交点为旋转轴线.由于该公路设有中央分隔带，因此将路拱理论交点定为旋转轴线。结合该公路的设计要求，确定选取绕中间带边线旋转的方式设置超高。6.3.4 超高渐变率的选取超高渐变率可按表6-4选取。表6-4 最大超高渐变率计算行车速度(km/h)超高旋轴位置中线边线1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50根据该公路的计算行车速度超高渐变率取1/205.36。6.3.5 超高渐变段长度的确定当汽车等行驶时，圆曲线上所产生的，离心力是常数，而在回旋线行驶则因回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的，因此.超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。这段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，称作超高缓和段或超高过渡段。为了行车的舒适路容的美观和排水的通畅，必须设置一定长度的超高缓和段，超高过渡则是在超高缓和段全长范围内进行的。超高缓和段长按下式计算： (6-1)式中：超高缓和段长度/m；旋转轴至车行道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度/m；超高坡度与路拱坡度的代数差/%；超高渐变率，即旋转轴线至行车道外侧边缘之间的相对坡度。其中，超高渐变率。从而得超高渐变段长度为： (m)因超高缓和段长度应凑成5m的整倍数，并不小于10的长度，因此超高渐变段长度定为150m，即在缓和曲线段全长范围内进行超高设置。与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和曲线段起点的距离可按下式计算： (6-2)故值为： 因为过小的渐变率对路面的排水不利，从利于排除路面降水考虑，横坡度由2%过渡到0%路段的超高渐变率不得小于1/330。由于横坡度由2%过渡到0%路段的超高渐变率为： 故满足要求。6.3.6 超高值的具体计算本设计的道路是沿道路中间分隔带的边缘为旋转轴旋转，最大超高设为5%，相关桩号的超高按下表中的公式计算。表6-5 绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超 高 位 置计 算 公 式计 算 公 式备注外侧C1、计算结果为与设计高之高差；2、设计高程为中央分隔带外边缘的高程；3、当x=时，为圆曲线上的超高值；D0内侧D0C表中： 路面宽度； 路肩宽度；路拱坡度； 路肩坡度；超高横坡度； 超高缓和段长度；与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离；超高缓和段中任一点至起点的距离；路肩外缘最大抬高值； 路中线最大抬高值；路基内缘最大降低值；距离处路基外缘抬高值；距离处路中线抬高值；距离处路基内缘降低值；路基加宽值； 距离处路基加宽值。计算结果见路基超高加宽表及路基设计表。6.3.7 加宽的设置汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。由于考虑加宽的大圆曲线半径为250m，而该公路的半径为1000m，故不需要加宽。6.4 路基土石方数量计算及调配路基土石方工程是公路工程的一项主要工程量，土石方工程数量又是公路方案评价和比选的主要技术经济指标之一。土石方计算与调配的主要任务是计算路基土石方工程数量，合理进行土石方调配，并计算土石方的运量，为编制公路概预算、公路施工组织、施工计量提供依据。地面形状是很复杂的，填挖方不是简单的几何体，所以其计算只能是近似的，。计算的精确度取决于中桩间距、测绘横断面时采点的密度和计算公式与实际情况的接近程度等。计算时一般应按工程的要求，在保证实用的前提下力求简化。 6.4.1 横断面面积计算路基填挖的断面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，路基设计线高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。将断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块，每个小块的近似面积为： (6-3)则横断面面积： (6-4)6.4.2 土石方数量计算若相邻两面三刀断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体，其计算公式为： (6-5)式中： 体积，即土石方数量；、分别为相邻两断面的面积；相邻断面之间的距离。此法计算简易，较为常用，一般称之为平均断面法。6.4.3 路基土石方调配土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运下移挖作填，达到填方有所“取”，挖出方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低道路造价。本设计土石方调配遵循的原则：1在半填半挖断面中，应首先考虑在本段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调配，以减少总的运输量；2路基填方如需路外借方，应结合地形、农田灌溉等情况选择借方地点；综合考虑施工方法、运输条件、施工机械化程度和地形情况选用合理的经济运距；3在不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定；为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用于分析工程用土量是调运还是外借；4土方调配移挖作填固然要考虑经济运距的问题，但这不是唯一的因素，还要考虑弃方或借方占地，及对农业的影响。本设计土石方调配的方法：土石方调配是在土石方数量计算与完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、等注在表旁，供调配时参考。弄清各桩号之间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。在作纵向调配前，首先进行横向调配，满足本桩号利用的需要，然后计算挖余和填缺的数量。根据填缺挖出余颁情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则具体拟定调配方案。经过纵向调配，如果仍有填缺或挖出余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏内。土石方调配后，应按下式进行复核检查：横向调运+纵向调运+借方填方横向调运+纵向调运+弃方挖方挖方+借方填方+弃方最后算得计价土石方数量，即： 计价土石方数量挖方数量+借方数量本设计公路在土石方调配的过程中通过维地可视化调配软件，进行准确方便的调配，通过充分考虑沿线设施，在适当的地点选取取土坑，本着就近、经济的原则调配，顺利的完成了土石方调配。计算结果详见路基土石方数量设计表。7 路基设计7.1 路基路面设计的一般规定1 路基路面应根据公路功能、公路等级、交通量，结合沿线地形、地质及路用材料等自然条件进行设计，保证其具有足够的强度、稳定性和耐久性。同时，路面层应满足平整和抗滑的要求。2 路基设计应重视排水设施与防护设施的设计，取土、弃土应进行专门设计，防止水土流失、堵塞河道和诱发路基病害。3 路基断面形式应与沿线自然环境相协调，避免因深挖、高填对其造成不良影响。高速公路、一级公路宜采用浅挖、低填、缓边坡的路基断面形式。4 通过特殊地质和水文条件的路段，必须查明其规模及其对公路的危害程度，采取综合治理措施，增强公路防灾、抗灾能力。5 高速公路、一