毕业设计（论文）-连淮高速路基路面综合设计.docx

00目 录摘 要I关键词IAbstractIIKey WordsII1 设计总说明11.1 地理位置11.2 设计依据11.3 线路工程概况21.4 沿线气候、地质地形条件及其与公路的关系21.5 沿线材料分布情况21.6 气象资料21.7 环境保护32 路线平面图设计42.1 公路等级确定42.1.1 公路技术等级42.1.2 已知资料52.1.3 查公路工程技术标准52.1.4 交通量计算52.2 选线设计62.2.1 公路选线的原则62.2.2 公路选线方法和步骤62.3 平曲线要素值的确定72.3.1 平面设计原则72.3.2 平曲线要素值的确定82.4 路线曲线要素设计计算102.4.1 设计线形图102.4.2 路线简介132.4.3 曲线要素132.4.4 点里程桩号计算：132.5 各点桩号的确定143 路线纵断面设计153.1 纵断面设计的原则153.2 纵坡设计的要求163.3 纵坡设计的步骤184 道路平、纵线型组合设计194.1 道路平、纵线形组合设计原则194.2 线性组合的形式194.3 平、纵线形组合的基本要求194.4 平、纵线形设计中应注意避免的组合194.5 道路线性与景观的协调与配合205 竖曲线的设计与计算215.1 竖曲线的设计215.2 竖曲线的计算216 路线横断面设计256.1 横断面设计的原则256.2 横断面设计综述266.2.1 路基宽带266.2.2 路拱坡度266.2.3 路基边坡坡度266.2.4 边沟设计266.2.5 横断面设计步骤266.2.6 各类表格的输出276.2.7 加宽值的计算276.2.8 超高设计276.3 横断面的绘制307 路基设计327.1 路基边坡327.2 路基填料的选择及压实标准327.2.1 填料的选择327.2.2 压实标准337.3 路基处理347.3.1 一般路基处理原则347.3.2 路床处理347.3.3 特殊路基处理347.4 路基防护358 路面工程368.1 沥青混凝土路面基层设计368.2 沥青路面的设计计算368.2.1 面层材料要求378.2.2 透层与封层378.2.3 沥青混凝土的配合比设计388.2.4 接缝的设计处理388.3 新建沥青路面的结构厚度计算398.3.1 原始设计资料398.3.2 新建沥青路面结构设计步骤408.3.3 计算过程中的用到的一些理论知识408.3.4 路面设计计算过程438.4 水泥混凝土路面结构设计558.4.1 交通量计算558.4.2 交通参数分析568.5 方案设计568.5.1 初拟路面结构578.5.2 材料参数的确定578.5.3 初拟路面结构608.5.4 材料参数的确定608.5.5 初拟路面结构638.5.6 材料参数的确定638.6 水泥混凝土路面方案比选668.7路面方案比选678.8路基路面施工方法及注意事项678.8.1路基施注意事项678.8.2路面施工方法及注意事项679 路基路面排水设计709.1 边沟709.2 截水沟719.3 排水沟719.4 跌水和急流槽7210 土石方的计算与调配7310.1 土石方数量计算与调配7310.1.1 横断面面积的计算7310.1.2 路基土石方工程数量的计算7310.1.3 土石方调配应7310.2 调配要求7310.3 调配方法7410.3.1 准备工作7410.3.2 横向调运7410.3.3 纵向调运7410.3.4 计算借方数量、弃方数量和总运量7410.3.5 复核7510.3.6 计算计价土石方7511 挡土墙设计7611.1 挡土墙设计概述7611.2 挡土墙布置7611.2.1 挡土墙的纵向布置7611.2.2 挡土墙的横向布置7711.3 挡土墙的埋置深度7711.4 排水设施7711.5 沉降缝与伸缩缝7811.6 挡土墙的设计7811.6.1 基本参数7811.6.2 挡土墙类型的选择7811.6.3 挡土墙的基础与断面的设计7811.6.4 挡土墙稳定性验算7911.6.5 挡土墙截面墙身验算8212 涵洞的设计8412.1 涵洞的概述8412.2 涵洞的类型、常用直径、适用范围和优缺点8412.3 初步确定涵洞的位置、类型、孔径和数量84参考文献85致 谢86附录A 专业英文翻译87附录B 设计任务书1043连淮高速路基路面综合设计摘 要：本次设计是高速公路路基路面综合设计，其主要包括路线，路基及排水设计，路面及排水设计，涵洞的设计。首先在等高线地形图上初步拟定路线方案，定出导线并确定线形指标，计算中桩坐标，绘制平曲图；纵断面设计，依据各中桩高程反复试坡，绘制纵断面图。设计时要注意竖曲线与平曲线的搭配。路基横断面设计，纬地数模读出路基横向一定范围内的地面高程，利用标准模板对横断面进行“带帽子”，并据此进行土石方的计算。排水设计依据排水设计规范和相关地质情况进行设计。同时进行路面结构沥青混凝土路面设计，沥青路面设计以弹性层状体系理论为基础。首先将已知交通量转换为标准轴载计算累计当量次，并求出设计弯沉值。利用已确定的材料的参数以及设计弯沉值初步拟定各方案中的路面结构层厚度，并对各结构层进行拉应力验算。从而得出各路面方案中最优方案，进行排水及施工设计。关键词：路线；路基；路面；排水Lian Huai Highway Subgrade Pavement ComprehensiveDesignAbstract ：This design is a highway subgrade pavement comprehensive design .It mainly includes the route, the roadbed and the draining water design, the road surface and the draining water design as well as the culvert design. First, initially draws up the route plan in the surface contour map and determines the wire and the linear target, calculating the pile coordinates and drawing up the even tune chart; vertical section the design, rests on each center pile elevation repeatedly to try the slope, the plan profile diagram. When design must pay attention to the vertical curve and plane curve matching. The roadbed cross section design, determines in the roadbed crosswise certain scope the ground elevation, the use standard template carries on the belt hat to the cross section, and according to the above carries on the cubic meter of earth and stone the computation. The draining water design carries on the design based on the draining water design standard and the correlation geology situation. Simultaneously carries on the pavement structure asphalt concrete road surface pavement designs, the bituminous pavement design take the elastic layered system theory as the foundation. First transforms the known volume of traffic for the standard axle load computation accumulates equivalent, and extracts the design deflection value. Using already the material parameter as well as the design deflection value which determined initially draws up in various plans pavement structure level thickness, and carries on the tensile stress to various structures level checking computations. Thus obtained in various road surfaces plan the most superior plan, carrying on draining water and the executive project.Key Words：Route; Roadbed; Road surface; Draining连淮高速路基路面综合设计1 设计总说明1.1 地理位置地理位置如图1所示：图1.1地理位置图1.2 设计依据1 公路工程技术标准（JTGB01-2014），人民交通出版社；2 公路路线设计标准（JTGD20-2006），人民交通出版社；3 公路路基设计规范（JTGD30-2015），人民交通出版社；4 公路水泥混凝土路面设计规范（JTJD40-2011），人民交通出版社；5 公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006），人民交通出版社；6 公路路基施工技术规范（JTGF10-2006），人民交通出版社；7 公路排水设计规范（JTG/TD33-2012），人民交通出版社；8 道路勘测设计，杨少伟，人民交通出版社，2009.6；9 路基路面工程，黄晓明，人民交通出版社，2014.8；10 公路桥涵设计通用规范（合订本），（JTGD-60-2015）人民交通出版社， 2015；11 路基（第二版）设计手册，人民交通出版社，2004；12 路面（第三版）设计手册，姚祖康，人民交通出版社，2006；13 桥梁工程（上下册）（第二版），顾安邦，人民交通出版社，2011；14 公路工程施工组织与概预算（第三版），王首绪，人民交通出版社，2009。1.3 线路工程概况本路线是平原微丘区的一条高速公路，路线设计技术指标为：路基宽度为24.5米，双向四车道，中央分隔带2.0米，土路肩为20.50米，硬路肩为22.75米，中央两左侧路缘带20.50米。设计车速：100km/h。路线总长2571.688m,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K2+571.688。设计路线共设置了三个平曲线，半径分别为1100m、700m、450m.，弯道处均设置缓和曲线，本次纵断面设计设置了1个变坡点，1个竖曲线，半径为45000m。1.4 沿线气候、地质地形条件及其与公路的关系覆盖层以种植土、亚砂土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，下伏基岩为硅化板岩。1.5 沿线材料分布情况公路沿线有较丰富的砂砾材料、砂，当地沿线无矿石料场，矿石材料需外购，当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富，有少量石灰生产，但产量不高。1.6 气象资料月平均最高气温：26.5（七月）；月平均最低气温：-0.4（一月）；日最高气温：40；日最低气温：-18.1日最大气温差：13平均年降雨量：900.9 mm；小时最大降雨量：130mm；潮湿系数：K=1.6；日最大风速：30m/s；当地自然气候区划属：2区。1.7 环境保护本路线设计考虑了道路对自然景观的影响，尽可能多的利用原路段，减少对自然景观的破坏。对于道路施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措施。2 路线平面图设计道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。2.1 公路等级确定2.1.1 公路技术等级由于每条道路在国民经济中的作用不同，自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。公路路线设计规范JTG D202006将公路根据功能和适用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4000080000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汽车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。双车道四级公路应适应各种汽车折合成小客车年平均日交通量2000以下。单车道四级公路应适应各种汽车折合成小客车年平均日交通量400以下。2.1.2 已知资料表 2.1路段初始年交通量小客车中客车SH130大客车CA50小货车BJ130中货车CD50中货车EQ140大货车JN150特大车日野KB222拖挂五十铃3000700800200090018008001000120注：辆/日，交通量年平均增长率7.0%。2.1.3 查公路工程技术标准由公路工程技术标准规定：交通量换算采用小客车为标准车型。表 2.2 各种车辆折算系数表汽车代表类型车辆折算系数说 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2t14t的货车大型车2.019座的客车和载质量2t14t的货车拖挂车3.019座的客车和载质量2t14t的货车2.1.4 交通量计算通过表2.2得各车辆的折算系数，计算得换算交通量如表2.3。表 2.3建成初期每日双向交通量换算汽车车型日交通量（辆/d）折算系数换算交通量(辆/d)小客车30001.03000中客车SH1307001.51050大客车CA508002.52000小货车BJ13020001.02000中货车CD509001.51350中货车EQ14018001.52700大货车JN1508002.5 2000特大车日野KB22210002.52500拖挂五十铃1204.0480换算日交通量合计17080确定公路等级：(2.1)远景设计年平均日交通量（辆/日）；起始年平均日交通量（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；r设计交通量年平均增长率（%）；n设计交通量预测年限交通量年平均增长率为7.0%=17080（1+7.0%）=44041辆/d，平均日交通量在2500055000之间，所以所选路段为四车道高速公路。 2.2 选线设计2.2.1 公路选线的原则（1）路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应。（2）在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（3）路线设计应尽量做到工程量少、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标准。（4）选线应注意同农田基本建设的配合，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。（5）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。（6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。（7）选线应综合考虑路与桥的关系。2.2.2 公路选线方法和步骤道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。1.全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。2.逐段安排在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。3.具体定线在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。2.3 平曲线要素值的确定2.3.1 平面设计原则在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：（1）平面线形应力求直捷，做到连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；本设计路线弯曲较大，曲线所占比例较大。路线与地形相适应，既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题，这一点对于处于旅游区的地区来说特别重要。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件。行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高等级公路应尽量满足；高速公路应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。本路线计算行车速度为100km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适应，平曲线应该梢长于竖曲线，尽量做到了“平包竖”。（2）保持平面线形的均衡与连贯；为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性 而不出现技术指标的突变。在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出现长直线以及高低标准的过渡。（3）避免连续急弯的线形；连续急弯的线形给驾驶造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中可在曲线间插入足够长的直线段或回旋线，如果在两个平曲线之间不能满足夹直线的要求，最小也要满足最短直线距离限制，同向曲线之间最短直线宜为6V=600m，反向曲线间宜为2V=200m。（4）平曲线应有足够的长度；平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整。缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程，当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时圆曲线长度为0。路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，7应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。2.3.2 平曲线要素值的确定平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：1 .基本形曲线几何元素及其公式：按直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个的。如下图一。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和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。标准规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1:1:1。这一点非常的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调，美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅，已经到达了要求。在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小，外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。2.平曲线主要参数的规定表 2.4高速公路主要技术指标表设计车速100km/h平曲线一般最小半径700m极限最小半径400m缓和曲线最小长度85m不设超高的圆曲线最小半径路拱2.0% 4000m2.0% 5250m最大纵坡4%凸曲线一般最小半径10000m极限最小半径6500m凹曲线一般最小半径4500m极限最小半径3000m竖曲线长度一般值210m极限值85m本设计公路平曲线半径分别为半径1100m、700m、450m；缓和曲线长度为130m、130m、160m；竖曲线半径为：45000m、45000m，经验证，均满足要求。2.4 路线曲线要素设计计算2.4.1 设计线形图图 2.1设计线形图交点间距计算公式为：(2.2） 导线方位角计算公式为:(2.3）1.起点、交点、终点的坐标如下：JD0：(3153703.706，499366.7436)JD1：(3154280.260，499651.6109)JD2：(3154831.649，500127.4875)JD3：(3155169.293，500846.3736)JD4：(3155632.268，500882.5719)2. 路线长、方位角计算（1）路线长度计算公式D0-1=（2.4）由公式有D0-1=643.0899m D1-2=728.3459mD2-3=794.2296mD3-4=464.3878m（2）转角计算143009.2（右）240244.8（右）602215.6（左）3.有缓和曲线的圆曲线要素计算公式（1）.在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：图 2.2按回旋曲线敷设缓和曲线（2.5）（2.6）（2.7）（2.8）（2.9）（2.10）（2.11）（2.12）式中：总切线长，（）；总曲线长，（）； 外距，（）；校正数，（）；主曲线半径，（）；路线转角，（）；缓和曲线终点处的缓和曲线角，（）；缓和曲线切线增值，（）；设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（）；缓和曲线长度，（）；圆曲线长度，（）。（2）主点桩号计算（2.13）（2.14）（2.15）（2.16）（2.17）（2.18）2.4.2 路线简介连淮高速公路路基路面综合设计，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：全长：2571.688m交点：3个交点桩号：K0+643.090、K1+369.792、K2+159.241半径：1100m、700m 、450m缓和曲线长度：130m、130m、160m2.4.3 曲线要素表 2.5曲线要素值交点号半径(m)缓和曲线长度(m)缓和曲线参数(m)切线长 度曲线长 度外 距(m)校正值(m)JD0JD11100130378.153205.037408.42929.511.645JD2700130301.662214.277423.774616.734.779JD3450160268.328343.047634.152773.3351.941JD42.4.4 点里程桩号计算：表 2.6曲线主点桩号交 点 号第一缓和曲线起点第一缓和曲线终点或圆曲线起点曲线中点第二缓和曲线起点或圆曲线终点第二缓和曲线终点JD0JD1K0+438.053K0+568.053K0+642.268K0+716.482K0+846.482JD2K1+155.514K1+285.514K1+367.402K1+449.289K1+579.289JD3K1+816.194K1+976.194K2+133.271K2+290.347K2+450.347JD42.5 各点桩号的确定在整个的设计过程中就主要用到了以上的三种线形，在二公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具体在纬地放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，根据公路工程技术标准JTG B012014的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。1093 路线纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就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的大小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，在用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。根据道路的等级（高速公路）、沿线自然条件和构造物控制标高，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。具体路段设计可见纵断面设计图。3.1 纵断面设计的原则路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。根据选线时的意图，以及桥涵、地质等方面对路线纵断面设计的要求，综合考虑工程技术与工程经济因素，定出路线的纵坡，再选则合适的竖曲线，最后才计算出各桩号的设计标高和填挖值。进行道路纵坡设计时，一般应遵循以下原则：（1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）（2）纵坡应均匀平顺。纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁；变坡点尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；垭口处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段。（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以上0.5m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及半径的均衡来确定纵断面的设计线。（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、农用机械、农田水利等方面要求。3.2 纵坡设计的要求纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。纵坡设计一般要求：（1）纵坡设计必须满足标准的各项规定。（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。尽量避免采用极限纵坡值合理安排缓和曲线坡段，不宜连续用极限长度的陡坡夹最短长度的坡。连续上下坡或下坡路段，应避免设置反坡段。越岭附近的纵坡应尽量缓一些。（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。（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，降低造价和节约用地。（5）平原微丘区地下水埋深较浅，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。（6）对连接段纵坡，如大中小桥引道及隧道两端接线等，纵坡应缓一些避免产生冲突，交叉处前后的纵坡应平缓一些。（7）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。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。在地形起伏较大地区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。最大纵坡的影响因素：各级道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、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的。各级公路最大纵坡的规定见表所3.1示。表 3.1各级公路最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）34567892、最小纵坡规范规定各级公路在挖方路段、设置边沟的低填方路段以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基而影响稳定性，规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡(0.0%)或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。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。标准规定，各级道路最小坡长应按表 3.1和表中3.2选用。表 3.2各级公路最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最短坡长（m）30025020015012010060（2）最大坡长限制 各级公路纵坡长度限制见表3.3。表 3.3各级公路纵坡长度限制设计速度（km/h）1201008060403020坡度%390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300102003.3 纵坡设计的步骤1准备工作：使用纬地纵断面设计，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。2标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，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：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后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试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。4调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。5核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。6定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。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。8计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。根据横断面图核对纵坡线。4 道路平、纵线型组合设计4.1 道路平、纵线形组合设计原则平面与纵断面的线形组合是指在满足汽车动力学和力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续性、舒适感，研究与周围环境的协调和良好的排水条件。公路平、纵线形组合的基本原则是：（1）应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（2）平面与纵断面的技术指标大小应均衡，不要悬殊太大，使线形在视觉上和心理上保持协调。（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相结合。4.2 线性组合的形式（1）平面上为直线，纵面也是直线构成具有恒等坡度的直线。（2）平面上为直线，纵面上是凹形竖曲线构成凹下去的直线。（3）平面上为直线，纵面上是凸形竖曲线构成凸起的直线。（4）平面上为曲线，纵面上为直线构成具有恒等坡度的直线。（5）平面上为曲线，纵面上为凹形竖曲线构成凹下去的直线。（6）平面上为曲线，纵面上是凸形竖曲线构成凸起的直线。4.3 平、纵线形组合的基本要求（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。（2）要保持平曲线与竖曲线大小的均衡。（3）平曲线与竖曲线的大小如果不均衡，会给人以不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。（4）要选择适当的合成坡度。4.4 平、纵线形设计中应注意避免的组合（1）避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。（2）避免将小半径的平曲线起、终点设在或接近竖曲线的顶部或底部。（3）避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。（4）避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的线形。（5）避免在长直线上设置陡坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。（6）避免急弯与陡坡的不利组合。（7）应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。4.5 道路线性与景观的协调与配合道路作为一种人工构筑物，应视为景观的对象来研究。修建道路会对自然景观产生影响，有时产生一定破坏作用。而道路两侧的自然景观反过来又会影响道路汽车的行驶，特别是对驾驶员的视觉、心里以及驾驶等都有很大影响。平、纵线形组合必需是在充分与道路所经地区的景观相配合的基础上进行。需做到一下几点：1、在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。2、尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。3、应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然的融为一体。4、不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救。5、条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面形状，增加路容美观。6、应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化。5 竖曲线的设计与计算5.1 竖曲线的设计竖曲线最小长度与平曲线相似，当坡度角较小时，即使采用较大的竖曲线半径，竖曲线半径的长度也很短，这样容易使驾驶员产生急促的变坡感觉，同时，竖曲线长度过短，宜对行车造成冲击。我国公路按照汽车在竖曲线上3s的行程时间控制竖曲线的最小长度。择竖曲线半径时，为更好的视觉效果，还应将竖曲线的半径选的大一些，使视觉上感觉到舒适顺畅。相邻竖曲线衔接时应注意：（1）同向竖曲线:特别是同向凹形竖曲线，如果直坡段接近或达到最小坡长时，宜合并设置为单曲线或复曲线。（2）反向竖曲线：反向竖曲线之间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3s行程。（3）竖曲线设计应满足排水要求。规定的竖曲线最小半径和竖曲线长度如下表5.1所示：表 5.1竖曲线最小半径和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170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度（m）一般值250210170120906050极限值1008570503525205.2 竖曲线的计算1、竖曲线的要素坡度差（代数差），当为“+”时，为凹形竖曲线；为“”时，为凸形竖曲线。竖曲线要素见图5.1。竖曲线长度： (5.1)竖曲线切线长： (5.2)竖曲线上点的竖距： (5.3)竖曲线外距： (5.4)图 5.1竖曲线要素示意图式中：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，在竖曲线要素计算时去其绝对值；y竖曲线上任意一点到切线的纵距，m；x竖曲线上任意一点与竖曲线始点或终点的水平距离，m。在设计过程中，按折线计算出的纵断面设计标高为未计竖曲线之设计标高；设置竖曲线后，竖曲线内所在路段的设计标高应在未计竖曲线之设计标高的基础上加以改正，此改正值为y，即：在凸形竖曲线内：设计标高=未计竖曲线的设计标高y在凹形竖曲线内：设计标高=未计竖曲线的设计标高+y2、竖曲线要素计算 该公路全长2571.688m，全线共设一个凸型竖曲线，。竖曲线半径选择说明：(1)符合平纵结合设计(2)竖曲线半径的选择符合规范要求，凸曲线R2000m，凹曲线R1500m，同时凸的竖曲线最小长度不小于50m。(3)竖曲线的设置应使驾驶员能保持视距的连续性，平纵线形的技术指标大小均衡，线型协调。 变坡点桩号：K1+370.000纵坡坡度：1.526%，0.914%竖曲线半径：45000m(1) 计算竖曲线要素（为负说明是凸形曲线）曲线视距要求，竖曲线长度：12.24m切线长： 外距： （2）计算设计高程竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线终点桩号竖曲线终点高程竖曲线上纵距y的计算: （此处是凸形曲线，设计高程为切线1的高程减去标高改进差切线高程=曲线起