毕业设计（论文）-郑州至登封高速公路初步设计.doc

本科毕业设计本科毕业设计 题目题目：郑州至登封高速公路初步设计郑州至登封高速公路初步设计 （K9+000 0K13+500K13+500 段）段） 院院 （系）：（系）： 专专 业：业： 班班 级：级： 学学 生：生： 学学 号：号： 指导教师：指导教师： 2013 年 6 月 毕业设计任务书毕业设计任务书 I 毕业设计任务书毕业设计任务书 一、设计题目：一、设计题目： 某高速公路初步设计 K9+000K13+500。正线全长 26.506 公里，比较线与正 线部分重合，未重合部分分为 A、B、C 三段，长约 20 公里。 二、设计资料：二、设计资料： 1.设计说明 2.路线平面图 详细设计资料请参阅设计说明，本次设计路线的纸上定线工作已预先完成， 请学生在此基础上认真查阅地形图及平面线型图，完成高速公路初步设计工作中的 路基、路面及桥涵部分。 三、设计依据：三、设计依据： 1.道路勘测设计教材 2.路基路面工程教材 3 桥梁工程教材 4 公路相关规范、标准 四、设计提交成果：四、设计提交成果： 1.公路总体平面设计图 2.路线纵断面图 3.公路典型横断面图 4.直线曲线转角表及纵坡曲线表 5.路基标准横断面图 6.路基每公里土石方数量表 7.路基防护工程设计图 8.路面结构方案设计图 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 II 9.路基路面排水工程设计图 10.桥涵 11.设计说明书 五、设计要求：五、设计要求： 设计说明书要整洁、全面、条理分明。图幅一致，封面统一。工程数量表一 律用 A3 幅面纸，仿宋字体。图纸要求干净、清晰、正确、字体统一，尽量采用 AutoCAD 绘图，其余设计要求请参照设计指导书，建议学生详细阅读设计指导 书。 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 III 郑州至登封高速公路初步设计郑州至登封高速公路初步设计(K9+000(K9+000K13+500)K13+500) 摘摘 要要 本设计是郑州至高速公路路基路面综合设计 K9+000.00K13+500.00 段， 全长 4.5km，双向四车道，路基宽 26m，行车道宽 3.75m，硬路肩宽 3m，土路 肩宽 0.75m，中央分隔带宽 3.5m，设计行车速度为 100km/h。 此次毕业设计主要包括的内容如下： 1、路线设计：在已知平面图的情况下，进行纵断面的设计，要求线路顺畅、 填挖平衡、经济合理。 2、路基设计：包括各个桩号的填挖计算、整个线路的土石调运借配等。 3、路面设计：路基在不同干湿状态下，所设计的沥青路面和水泥混凝土路 面方案的比选，要求经济合理，便于施工并满足各设计规范要求。 关键词：高速公路 纵断面设计 路面设计 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 IV The preliminary Design Of Highway From Zheng Zhou To Deng Feng (K9+000 0K13+500)K13+500) Abstract This is design of high way pavement subgrade from ZhengZhou to DengFeng , the number of pile is from K9+000.00K13+500.00 .The whole length is4.5km , four-lane two-way . The width of subgrade is 26m , the carriage way is 3.75m the hardware hard shoulder is 3m , the soil hard shoulder is 0.75m and the median is 3.5m. The design of the trafil speed is 100km/h. Our prime contents of the graduation design project includes as follows: （1）The design of the route: Conduct the longitudinal design and make sure that the line smooth fill in the required big balance, reasonable economy, in condition on the landform which is known. (2)The design of the subgrade: The work involves a lot of items: the fill or dig height of every peg and so on. (3)The design of pavement: This design contents that the select of the construction about concrete and asphalt pavement in different case, and require the economic reasonable, facilitating construction and meet the design requirements specificatio Keywords: highway longitudinal design pavement design 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 V 目录目录 毕业设计任务书毕业设计任务书.I I 摘摘 要要.IIIIII ABSTRACTABSTRACT.IVIV 1 1 绪论绪论.1 1 1.1 工程概况 .1 1.2 沿线地形地质及自然环境 .1 1.2.1 地质构造 .1 1.2.2 水文地质条件 .1 1.2.3 不良工程地质现象 .1 1.2.4 地震 .1 1.2.5 气象 .1 2 2 路线设计路线设计.3 3 2.1 平面设计 .3 2.1.1 平面线形设计一般原则.3 2.1.2 山区三级公路的定线 .3 2.1.3 确定曲线要素 .3 2.1.4 有缓和曲线的平曲线要素计算.4 2.1.5 三区三级公路一些相关指标.4 2.2 平曲线计算 .4 2.3 纵断面设计 .8 2.3.1 纵断面线形设计.8 2.3.2 竖曲线.10 2.3.3 竖曲线最小半径 .11 2.3.4 竖曲线的计算.12 2.4 横断面设计 .13 2.4.1 高速公路横断面布置与设计 .13 2.4.2 路基土石方数量计算及调配 .14 3 3 排水设计排水设计.1717 3.1 路基排水设备的构造 .17 3.1.1 边沟.17 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 VI 3.1.2 截水沟.18 3.1.3 排水沟.18 3.1.4 中央分隔带排水.18 4 4 路基形式与设计路基形式与设计.1919 5 5 坡面防护坡面防护.2222 6 6 路面设计路面设计.2323 6.1 路面工程特点 .23 6.1.1 路面特点.23 6.1.2 水泥混凝土路面.23 6.1.3 沥青路面 .23 6.2 新建沥青混凝土路面设计 .23 6.3 沥青路面的结构厚度计算 .23 结论结论.3636 致致 谢谢.3737 毕业设计知识产权声明毕业设计知识产权声明.3838 毕业设计独创性声明毕业设计独创性声明.3939 附录附录.4040 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 VII 1 绪论绪论 1 1 绪论绪论 1.1 工程概况工程概况 郑州至登封高速公路是郑州通往嵩山少林寺旅游胜地的必经之道。是煤炭、 建材等大量物资的交通要道，同时是省会郑州与豫西南地区物资交流的重要通 道，是河南省干线公路网的重要组成部分。该项目的实施将融经济与旅游发展 为一体，进一步增加省会郑州的吸引力和辐射力，使整个公路网更趋完善，缓 解交通，促进对外开放，改善投资环境，促进地区之间和国际之间的物资，文 化交流和贸易往来，振兴郑州经济，带动豫西南地区的经济发展。 郑州市是河南省政治、经济、文化交流的中心。优越的地理位置使河南自 古就有“九州腹地”之称。而郑州由于其在全国所处的重要战略地理位置和在 国家综合运输网中的重要地位，而被列为全国交通枢纽城市之一。 1.2 沿线地形地质及自然环境沿线地形地质及自然环境 1.2.1 地质构造地质构造 根据河南省工程地质分布图，项目地区属嵩山，较稳定的工程地质区，地 质构造为华北地台的组成部分，地层发育完整，基底是震旦纪变质岩系，此外 还有入侵的岩浆岩。项目区以寒武系二叠系最为发育，新密段内出露较为齐全， 寒武层中上统的灰岩、白云岩均有出露，岩体以碳酸盐和碎屑岩为主，其次为 变质岩，层状结构。郑州段多为潮褐土类，因水土流失，所形成的冲沟较多， 土体均一。 1.2.2 水文地质条件水文地质条件 郑州段地下水多为松散岩类空隙水，新密段属于缺水地区，地下水位埋深 一般在 40 米以下，最深达 150 到 200 米.。 1.2.3 不良工程地质现象不良工程地质现象 本设计路段郑州境，沟壑密布，冲沟发展，由于黄土状土其特有的属性， 黄土陡坎可达 30 余米，加之该层黄土有轻微湿陷性，在施工填实过程中，应注 意不均匀沉陷的发生。 1.2.4 地震地震 项目地区地震强度和频繁较弱，属六度地震区。据记载，公元 928 年 8 月 郑州曾发生过 4.75 级地震，新密曾于 1814 年发生过 5 级地震。 1 绪论绪论 2 1.2.5 气象气象 该项目区属于温暖带大陆性季风气候，气候温和，四季分明。年平均气温 为 1414.5，一月份气温最低，月平均气温为-0.20.4，七月平均气 温在 27左右，历史最高气温为 40.5，历史最低气温为-17，年平均降雨量 为 525.4 毫米658.4 毫米，雨水多集中在夏季，占全年降雨量的 50%以上。地 面最大冻土深度为 20 厘米。夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速在 3 米 秒左右。 2 路面设计路面设计 3 2 路线设计路线设计 2.1 平面设计平面设计 2.1.1 平面线形设计一般原则平面线形设计一般原则 1 平面线型应直接、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相 协调。 2 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满 足，使线形安全舒适。 3 保持平面线形的均衡与连贯。 4 应避免连续急弯的线形。 2.1.2 山区三级公路的定线山区三级公路的定线 由于郑州至登封高速公路的平面线形已经确定，老师给了一个山区三级公 路作为平面线形选线的设计。 定线是根据既定的技术标准和路线方案，结合地形、地质等条件，综合考 虑路线的平面、纵断面、横断面、具体定处道路中线过程。 采用纸上定线的方法，比例尺为 1:4000。 步骤： 1 定导向线。分析地形，找出各种可能的走法。选择有利地形如平缓顺直 的山坡、开阔的侧沟、利于回头的地点等。 2 放坡定坡度线。选用的平均纵坡 i 均=5%，按 a=h/i 均计算等高线之间的 平距为 40 米，比例尺为 1:4000，故图上距离为 1cm。使两脚规张开度等于 1cm，分别截取。 3 修正导向线。参考导向线定出直线和平曲线。一次修正导向线，目的是 用纵断面修正平面，避免纵向大填大挖。二次修正导向线，目的是用横断面最 佳位置修正平面，避免横向填挖过大。 2.1.3 确定曲线要素确定曲线要素 1 直线 一般在定线时应首先考虑使用直线。汽车受力简单，驾驶员操作简易。但 同时应避免长直线，过长的直线易使驾驶员单调疲倦。运用直线应根据路线 所在地段的地形、地物、地貌，并考虑驾驶者的视觉，心理状态等因素合理布 设。 2 路面设计路面设计 4 同向曲线间若插以短直线，容易把直线和两端的曲线看成为反向曲线的错 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 3 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，造成驾 驶员操作的失误。 规范规定，当计算行车速度60km 时，同向曲线间的直 线最短长度宜不小于 6V（按米计） 。反向曲线之间，考虑到为设置超高和驾驶 人员的转向操作需要，最小长度宜不小于 2V（按米计） 。本设计直线长度都满 足以上要求。 2 圆曲线 在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并尽可能选用较大的圆曲 线半径，以提高公路的使用质量。 一般情况下宜采用极限最小曲线半径的 48 倍或超高为 2%4%的圆曲 线半径；地形条件受限制时，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；应同前后线性要素相 协调，使之构成连续均衡的曲线线形；应同纵面线形相配合，必须避免小半 径曲线与陡坡相重合。 圆曲线的特点： （1）圆曲线上任意点的曲率半径 R=常数，故测设和计算简单。 （2）圆曲线上任意一点都在不断地改变着方向，比直线更能适应地形的变 化，由不同半径的多个圆曲线组合而成的复曲线，对地形、地物和环境有更强 的适应能力。 （3）汽车在圆曲线上行驶受到离心力的作用，对行车的安全性和舒适性等 产生不利影响。圆曲线半径越小、行驶速度越高，行车越危险。 （4）汽车在圆曲线上转弯时各轮轨迹半径不同，比在直线上行驶多占用路 面宽度。 （5）汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差，视线会受到路堑 边坡或其他障碍物的阻挡，易发生行车事故。 圆曲线几何要素及公式如下： T=Rtan(/2) (2.1) L= R/180 (2.2) E=R(sec/2-1)(2.3) J=2T-L (2.4) 式中：T切线长（m） ； L曲线长（m） ； E外距（m） ； R圆曲线半径（m） ； 转角（度） 。 3 缓和曲线 缓和曲线是道路线形要素之一，它是设置在直线与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。在一般情况下， 特别是圆曲线半径较大时，车速较高时，应该使用较长的缓和曲线。缓和曲线 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 4 采用回旋线，它的基本公式为 RLsA2，反映的是缓和曲线的缓和程度，A 越大，缓和曲线变化越缓。 缓和曲线的作用 （1） 曲率连续变化，便于车辆遵循。 （2） 离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适。 （3） 超高及加宽逐渐变化，行车更加平稳。 （4） 与圆曲线配合，增加线形美观。 缓和曲线的最小长度 因车辆在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，缓和曲线应有足够的长度， 以使驾驶员能从容的打转方向盘、乘客感觉舒服、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平顺完成。所以，应规定缓和曲线的最小 长度。也可从以下几方面考虑。 （1）旅客感觉舒服 （2）超高渐变率适中 （3）行驶时间不宜过短 2.1.4 有缓和曲线的平曲线要素计算有缓和曲线的平曲线要素计算 (1)曲线要素计算公式: T=(R+P)tan/2+q (2.5) LS= R/180+lS (2.6) ES=(R+R)sec/2-R (2.7) 式中：T切线长（m） ； LS总曲线长（m） ； ES外距（m） ； R圆曲线半径（m） ； 2.1.5 三区三级公路一些相关指标三区三级公路一些相关指标 设计速度为 30km/h 一般最小半径 65m 极限最小半径 30m 缓和曲线一般最小长度 40m 缓和曲线极限最小长度 25m 直线最大长度 600m 2.2 平曲线计算平曲线计算 1 以计算交点 1 处平曲线几何要素为例： 交点 1 处的平曲线是由直线-缓和曲线-圆曲线-缓和曲线-直线组成的。 BP 点（900,1581.81） JD1点（1209.09,1470.45） JD2点 （1327.27,1263.63） 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 5 第一条直线段 坐标增量 DX1=XJ1-XJ0=1209.09-900=309.090 DY1=YJ1-YJ0=1470.45-1581.81=-111.360 DY1=YJ2-YJ1=1263.63-1470.45=-206.820 DY3= 263.63-263.63=0 2=arctanDY3/ DX3=arctan0/50=0 故 A2=360 设 JD4点（1369.75,1310） DX4=1369.75-1377.27=-7.520 3=arctanDY4/ DX4=804655 A3=180-3=99135 故 A= A2- A1=601520 B= A3- A2=99135 AB=(R+LS2/24R)(tanA/2+tanB/2) =(30.16+ 302/2430.16) (tan601520/2+ tan99135)=55.62m JD3(X1,1263.63) S3=(X1-1327.27)21/2=55.62m 故 X1=1382.89 JD3(1382.89,1263.63) JD4（X2，Y2） =arctanY2-263.63/ X2-382.89=804655 S4=276.29=(Y2-263.63)2+( X2-382.89)21/2 得 X2 =1338.63 Y2 =1536.36 JD4（1338.63,1536.36） 回头曲线半径为 30.16m 缓和曲线长为 30m 曲线要素计算： p=ls2/24R= 302/2430.16=1.24m q= ls/2-ls3/240R2= 30/2-303/24030.162=14.876m TA=(R+P)tanA/2=(30.16+1.24) tan601520/2=18.92m TB=(R+P)tanB/2=(30.16+1.24) tan99135/2=37.22m T1= TA +q=31.67m T2= TB +q=50.52m LYA=(A -2) R /180+LS/2=(601520-2 282945) 30.16 /180+30/2=16.71m LYB=(B -2) R /180+LS/2=(99135-2 282945) 30.16 /180+30/2=37.22m 桩号： ZH=JD2 - T2 =（k0+564.19）-31.67=k0+532.52 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 7 HY=ZH + LS =（k0+532.52）+30=k0+562.52 GQ=HY + LYA =(k0+562.52) +16.7=k0+579.23 YH=GQ + LYB=（k0+579.23）+37.22=k0+616.45 HZ=YH + LS=（k0+646.45）+30=k0+646.45 切曲差 JS=T1+AB+T2-2LS- LYA- LYB=31.67+55.62+50.52-260-16.71- 37.22=23.88m JD4=JD2+AB+S4-2LS-JS=k0+564.19+55.62+276.29-23.88= k0+872.22 4 逐点里程桩号的计算 点 k0+020.00 0=194847 X1=20cos194847+900=918.81 Y1=-20sin194847+1581.81=1575.03 故其坐标为（918.81,1575.03） 点 k0+040.00 0=194847 X2=40cos194847+900=937.64 Y2=-40sin194847+1581.81=1568.25 故其坐标为（937.64,1568.25） ZH 点 XZH=XJ + Tcos（A1+180）=1209.09+40.24cos3401113+180） =1171.23 YZH=YJ + Tsin（A1+180）=1470.45+40.24sin（3401113+180） =1484.09 故其坐标为（1171.23,1484.09） ZHHY 中的桩号 k0+300.00 l=k0+300.00-k0+288.29=11.71 x= 6 6 13 4 4 9 2 2 5 599040345640 sSS LR l LR l LR l l =11.71 =1182.19 SS ZH RL l A RL l xXX 2 1 2 30 cos 30 cos/ =1479.98 SS ZH RL l A RL l xYY 2 1 2 30 sin 30 cos/ 故其坐标为（1182.19，1479.98） HYYH 中的桩号 k0+320.00 l=k0+320.00-K0+313.29=6.71 R Ll A R l RXX S HY 90 cos 90 sin2 1 =1199.90 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 8 R Ll A R l RYY S HY 90 sin 90 sin2 1 =1470.79 故其坐标为（1190.90,1470.79） 参见直线、曲线及转角表 逐桩坐 标表 2.3 纵断面设计纵断面设计 2.3.1 纵断面线形设计纵断面线形设计 1 纵断面线形设计的一般原则 （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、 最小坡长、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等） ，以及相关高程控制点和构造 物设计对纵断面的要求。 （2）平面上直线路段不宜在短距离内出现凹凸起伏频繁的纵断面线形，其 凸起部分易遮挡视线，凹下部分易形成盲区，使驾驶员产生茫然感，导致视线 中断，使线形失去连续性，影响行车安全。 （3）连续上坡（或下坡）路段，应符合平均纵坡的规定，并采用运行速度 对通行能力与行车安全进行检验。 （4）长下坡的直坡段端部不应设计小半径的凹形竖曲线或平曲线，以保证 行车安全。 （5）纵断面设计应考虑路面排水的要求。一是纵坡不宜过小或采用平坡， 特别在横向排水不畅的路段;二是在设计前坡为下坡（上坡） ，后坡为上坡（下 坡）的竖曲线时，不宜采用过大半径竖曲线。 （6）应争取纵向填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方数量，降低工程 造价。 （7）再回头曲线路段，路线纵坡有特殊规定，应先定出回头曲线部分的纵 坡，再从两端接坡。再回头曲线的主曲线内不宜设竖曲线。 2 最大纵坡 最大纵坡是根据道路等级、自然条件、行车要求等因素所限定的路线纵坡 最大值。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经济等。在三级公路设计速度为 30km/h，最大纵坡为 8%。 3 最小纵坡 最小纵坡是为了纵向排水的需要，对横向排水不畅的路段所规定的纵坡最小 值。为了行车安全、快速、和畅通，纵坡小一些好；但在长路堑、低填方 和其他横向排水不畅的路段，为了保证行车安全和排水需要，防止积水渗入路 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 9 基而影响其稳定性，应设置不小于 0.3%的纵坡（一般不小于 0.5%为宜） 。 4 平均纵坡 平均纵坡是指一定长度路段两端点的高差与该路段长度的比值，它是衡量 纵断面线形质量的一个重要指标。限定平均纵坡是为了合理运用最大纵坡、坡 长限制及缓和坡段的规定，保证车辆安全顺适行驶。 ip=H/L （2.8） 式中：H相对高差（m） L路线长度（m） 5 合成坡度 合成坡度是指道路纵坡和横坡的矢量和。 合成坡度是由纵向坡度与横向坡度组合而成的，其坡度比原路线纵坡或超 高横坡大。当纵坡较大而圆曲线半径较小时，合成坡度较大，使汽车重心发生 偏移，给汽车带来危险。所以，在有平曲线的坡道上，应将合成坡度控制在一 定范围内，可避免急弯和陡坡的不利组合，防止因合成坡度过大而引起该方向 的滑移，保证行车安全。高速公路的 100km/h 合成坡度不超过 10.0%，山区三 级公路 30km/h 合成坡度不超过 10.0%。 6 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。本 次设计取 100m。 （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 2.1 最大坡长限制 设计速度 /(km/h) 1201008060403020 3900100011001200 47008009001000110011001200 56007008009009001000 6500600700700800 7500500600 8300300400 9200300 坡 度 / 10200 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 10 高速公路 100km/h,最大坡长为 300m。 山区三级公路设计速度 30km/h，最 大坡长为 1100m。 （3）缓和坡段 在纵断面设计中，当纵坡的长度达到限制坡长时，按规定设置的较小纵坡 段。其作用是恢复在较大纵坡上降低的速度；减小下坡制动次数，保证行车安 全；确保道路通行质量。缓和坡段宜设在平面的直线或较大半径的平曲线上， 以充分发挥缓和坡段的作用，提高整条道路的使用质量。 2.3.22.3.2 竖曲线竖曲线 竖曲线是指道路纵坡的变坡处设置的竖向曲线。作用是为了满足行车平顺、 舒适及视距的需要。竖曲线的线形采用二次抛物线作为竖曲线。 1 竖曲线要素的计算公式 在 xoy 坐标系中，如下图 2.1 所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为 ，他 们的代数差用 表示，即 ，当 为“”时，表示为凹形竖曲线， 为 “”时，为凸形竖曲线。竖曲线诸要素计算公式为： 图 2.1 凹形竖曲线图 竖曲线长度 L 或竖曲线半径 R： （2.9） L RRL 竖曲线切线长 T: （2.10） 22 RL T 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 11 竖曲线上任一点竖距 h： （2.11） R x 2 h 2 竖曲线外距 E： （2.12） 4882 22 TLR E R T E或 2.3.32.3.3 竖曲线最小半径竖曲线最小半径 竖曲线设计限制因素：在竖曲线设计时有多个要素限制着竖曲线的要素取 值，其中有三个决定着竖曲线的半径或最小长度。 （1）时间行程不过短：此限制条件限制下汽车在竖曲线上行程时间最短应 满足 3s 行程。 （2）满足视距要求：汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，会阻碍司 机试线。为了行车的安全，应该对凸形竖曲线的半径或最小长度加以限制。同 样在凹形竖曲线上也要对此加以限制。 3 平，纵线形组合设计原则 （1）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。 （2）保持线形技术指标在视觉和心理上的大小平衡。 （3）选择组合得当的合成纵坡，以利于路面排水河行车安全。 （4）注意与道路周围环境的配合。 4 平.纵线形组合的基本要求 （1）直线与直坡线、直线与凹形竖曲线、直线与凸形竖曲线、平曲线与直 坡线是常用的组合形式。 （2）平曲线与竖曲线宜相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。竖曲线的起， 终点宜分别设在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要设在缓和曲线以 外的直线上或圆曲线内。若平、竖曲线半径都很大且坡差较小时，则平、竖位 置可不受上述限制， （3） 要保持平曲线与竖曲线大小均衡。竖曲线半径约为平曲线半径的 1020 倍，可获得视觉上的均衡。 （4）要选择适当的合成坡度。合成坡度过大，对行车安全不利，车辆易产 生侧滑，甚至发生倾覆等事故。应控制最大合成坡度，陡峭傍山路段的合成坡 度宜小于 8%。合成坡度过小，不利于路面排水，车辆宜打滑、制动距离增加。 合成坡度一般应不小于 0.5%。 5 平、纵线形设计中应避免的组合 （1）避免竖曲线的顶，底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、底部与方向平曲线的拐点重合。 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 12 （4）避免小半径的竖曲线与缓和曲线重合。 （5）避免在长直线上设置陡坡或长度短，半径小的竖曲线。 （6）避免出现驼峰、跳跃等驾驶员视线中断的线形。 6 山区三级公路一些技术指标： 设计速度 30km/h 最大坡度为 8% 最小坡长长度的一般值 130m 最小坡长长度最小值 100m 合成坡度值不大于 10.0% 凸形竖曲线半径极限值为 250m 凸形竖曲线长度极限值为 25m 凹形竖曲线半径极限值 250m 2.3.42.3.4 竖曲线的计算竖曲线的计算 山区三级公路竖曲线计算实例： 变坡点桩号为 k0+440.00，高程为 858.00m，i1=-2.27%， i2=-4.70%，竖 曲线半径取 R=2000m 计算竖曲线要素： = i2-i1=-4.70%+2.27%=-2.43%,为凸形。 曲线长 L=R=20002.43%=48.6m 切线长 T=L/2=48.6/2=24.3m 外距 E=T2/2R= 24.32/22000=0.147m 计算设计高程： 竖曲线的起点桩号（k0+440.00）-24.3=k0+415.70 竖曲线的起点高程 858+2.27%24.3=858.55m 桩号 k0+420.00 横距 x1=（k0+420.00）-（k0+415.70）=4.3m 竖距 h1= x12/2R= 4.32/22000=0.0046m 切线高程 858.55-2.27%4.30=858.45m 设计高程 858.45-0.0046=585.45m 桩号 k+440.00 切线高程 858.00m 设计高程 858.00-0.147=857.85m 桩号 k0+460.00 横距 x2=（k0+460.00）-（k0+415.70）=44.3m 竖距 h1= x12/2R= 44.32/22000=0.49m 切线高程 858.55-2.27%44.30=857.54m 设计高程 857.54-0.49=856.95m 竖曲线终点桩号（k0+440.00）+24.3=k0+464.30 横距 x3=（k0+464.30）-（k0+415.70）=48.60m 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 13 竖距 h1= x12/2R=48.602/22000=0.59m 切线高程 858.55-2.27%48.60=857.44m 设计高程 857.54-0.59=856.85m 参见纵坡、竖曲线表 2.4 横断面设计横断面设计 2.4.12.4.1 高速公路横断面布置与设计高速公路横断面布置与设计 横段面全路基 26 米，路拱横坡度为 2，路肩坡度与路拱横坡度相同，填 方部分按 1：1.5 放坡，路堑部分按 1：1 放坡。 1 路肩的作用： （1）保护及支撑路面结构 （2）供临时停车之用 （3）最为侧向余宽的一部分，能增加驾驶的安全和舒适感，尤其在挖方路 段，可增加弯道视距，以减小行车事故。 （4）提供道路养护作业，埋设地下管线的场地。 2 平曲线的加宽与设计 平曲线加宽指为满足汽车在平曲线上行驶时后轮轮迹偏向曲线内侧的需要， 平曲线内侧相应增加路面、路基宽度。对于 R250m 的圆曲线，由于其加宽值比 较小，可以不加宽。故高速公路可不加宽。 3 路拱横坡度的设计 为利于路面横向排水，将路面做成中央高于两侧具有一定横坡的拱起形状。 路拱对排水有利，但对行车不利。路拱横坡度使车重产生水平分力，增加了行 车的不稳定性，也给乘客不舒适的感觉。设计的高速公路路面 26m 较宽，为了 迅速排除路面降水，故路拱横坡度采用 2%，其为直线形。 4 超高设计 为了抵消或减小车辆在平曲线路段上行驶产生的离心力，在该路段横断面 上做成外侧高于内侧的单向横坡形式。采用合理的超高，可全部或部分抵消离 心力，提高汽车在平曲线上行驶的稳定性与舒适性。而缓和曲线上曲率是变化 的，其离心力也是变化的，因此，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。故缓和 直线为超高过渡段。 （1）山区三级公路的超高实例： 第一个平曲线的 R=75m 横向力系数 u1=143.5238/R2 -1.4208/R+0.03789 u1=143.5238/752 -1.4208/75+0.03789=0.0445 超高值 ih =v2/127R- ih =302/12775-0.0445=0.05=5%10% 故超高值为 5% 当计算出的超高值小于路拱横坡度 iG时取 ih =iG，当计算出的超高大于超 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 14 高 ihmax时，取 ih =ihmax （2）高速公路的超高由于半径 R=4000m，故横向力系数非常小对行车影响 较小。所以超高值采用 2% （3）超高的过渡方式 a.山区三级公路是没有中间分隔带的道路。我采用的是绕中线选转，它可 保持中线高程不变，且在超高值一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小。 b.高速公路的过渡，只需将外侧抬高至与内侧同一平面即可。采用缓和直 线作为超高过渡段。 2.4.22.4.2 路基土石方数量计算及调配路基土石方数量计算及调配 路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线比较中，路 基土石方量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一。在编制公路 施工组织计划和公路概预算时，还需要确定分段和全线的路基土石方数量。 1 横断面面积的计算 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， 高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。一般计算方法有： 积距法、坐标法、块分法等。 2 土石方数量计算 土石方数量一般可采用平均断面法或棱台体积法计算。第一种方法计算简 易，较为常用，本处采用第一种计算方法。其计算公式为： V=( A1+ A2)*L/2 （2.13） 式中： V体积，即土石方数量， ； 相邻两断面的面积， L相邻两断面之间的距离，m。 用上述方法计算的土石方体积中，是包含了路面体积的。若所设计的纵断 面有填有挖且基本平衡，则填方面积中多计的路面面积与挖方断面中少计的路 面面积相互抵消，其总体积与实际体积相差不大。但若路基以填方为主或挖方 为主，则应在计算断面面积时将路面部分计入。 3 路基土石方调配 土石方调配的目的是为了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。通过调配合理的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，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有取，挖方有用，避免不必要的路外借 土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。 （1）土石方调配原则： a 在半填半挖的断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡， 然后再作纵向调配，以减少总的运量。 b 土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运， 同时尚应注意施工的方便与可能，尽可能减少和避免上坡运土。 西安工业大学毕业设计西安工业大学毕业设计 15 c 为了使调配合理，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，分析工程用土是调运还是外借。 d 土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标， 还要综合考虑弃土和借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产的影响等。 f 不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基的稳定和 人工构造物的材料供应。 g 位于山坡上的回头曲线段，要优先考虑上下线的土方竖向调运。 土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、 农田规划等选择借土点，并综合考虑借土还田、整地造田等措施。弃土应不占 或少占耕地，在可能条件下亦将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或者堵塞 河流，损坏农田 （2）调配方法 土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于 表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰 的优点，是目前生产上广泛采用的方法，本工程采用表格调配法。 表格调配法又可有逐桩调运和分段调运