毕业设计（论文）-省道S105江西省赣州市龙南县段新建一级公路设计.doc

目 录上海师范大学本科毕业论文（设计）诚信声明上海师范大学本科毕业论文（设计）选题登记表上海师范大学本科毕业论文（设计）指导记录表中文摘要及关键词英文摘要及关键词第1章 设计总体说明1 1.1设计任务1 1.2任务要求1 1.3建设意义1 1.4交通资料1 1.4.1设计交通资料1 1.4.2道路等级的确定2 1.5道路技术规范标准3 1.6沿线自然地理、气候、地质、水文气象等状况4 1.6.1本地形、地质、地貌资料4 1.6.2水文、气象等状况4 1.7设计原则4 1.8施工注意事项5第 2章 线形设计7 2.1选线7 2.1.1选线原则7 2.1.2选线一般应注意以下几点8 2.2选线方法8 2.2.1平面线形设计一般原则8 2.2.2平面线形设计的一般要求9 2.2.4定直线及转角的计算11第3章 纵断面设计16 3.1纵断面设计要求16 3.2纵坡设计16 3.2.1最大纵坡16 3.2.2最小纵坡17 3.3 坡长的要求17 3.3.1最短坡长限制17 3.3.2最大坡长限制17 3.4竖曲线设计18 3.4.1曲线最小半径和最小长度18 3.4.2竖曲线各要素计算公式20 3.5平纵组合设计22 3.6路基、桥涵、对路线纵断面的要求23第4章 横断面设计25 4.1横断面设计方法25 4.2横断面设计基本要求25 4.3横断面组成26 4.4横断面的布置26 4.5横断面要素的确定26 4.6横断面其他组成的设计要求27 4.6.1路拱形式及横坡度27 4.6.2路肩横坡度27 4.7 超高与加宽设计28 4.7.1超高设计28 4.7.2超高计算30第5章 路基设计33 5.1概述33 5.1.1路基设计的要求33 5.1.2路基设计的一般原则33 5.1.3路基的类型与构造34 5.1.4路基施工方法及注意事项34 5.2路基设计35 5.2.1选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度35 5.2.2路基压实标准35 5.2.3路基填料选择35 5.3路基土石方计算与调配37 5.3.1横断面面积计算37 5.3.2土石方数量的计算38 5.3.3土石方调配原则38 5.3.4调配的方法39第6章 路面设计41 6.1概述41 6.1.1路面设计的要求41 6.1.2路面设计原则42 6.1.3路面的分类42 6.1.4路面结构层划分42 6.2 结构层计算44 6.2.1路面设计标准44 6.2.2验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次46 6.2.3路面结构组合材料选取47 6.2.4土基回弹模量的确定47 6.2.5路面结构层组合及厚度确定48 6.3设计成果52第7章 结构设计53 7.1 挡墙设计53 7.1.1 挡土墙的概述53 7.1.2 挡土墙的类型53 7.1.3 挡土墙的作用53 7.1.4挡土墙的设计原则54 7.1.5 挡墙位置的确定54 7.1.6 衡重式挡土墙资料及验55 7.2 涵洞设计55 7.2.1概述55 7.2.2 桥涵设计原则56 7.2.3桥涵位置的选择56 7.2.4涵洞形式的选择57 7.2.5本题桥涵的选择58附录 挡土墙验算59参考文献74致 谢75第1章 设计总体说明1.1 设计任务根据上海师范大学建筑工程学院土木工程系道路规划设计要求，完成对省道S105江西省赣州市龙南县段新建一级公路进行全线设计。该路段全长3700米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为丘陵区一级公路，设计车速80km/h。全套图纸加扣3012250582 1.2 任务要求通过本设计要求能够综合运用专业所学的知识，根据有关的设计规范掌握各设计阶段的设计内容，掌握设计过程中设计原始资料的采集方法与内容，掌握路面设计参数的确定、选用及计算方法；掌握公路勘测设计的程序及方法，以达到熟练从事公路专业的工作能力。1.3 建设意义公路建设是推进社会主义新农村建设的重要内容，是增加农民收入的有效途径，是扩大国内需求、拉动经济增长的重要措施，也是构建便捷、通畅、高效、安全的交通运输体系的重要组成部分。当公路形成网络以后，可以美化城市环境，优化自然环境，尤其立交桥的架设更是促进了社会文化的发展，更能突出一个城市的精神礼貌，成为城市里一道亮丽的风景线。1.4 交通资料1.4.1 设计交通资料1. 地形图：电子地形图，比例为1：2000。2. 交通量与车辆组成：据调查，2014年的交通量与车辆组成如下表（1.1）：表1.1车型小汽车菲亚特650E黄河JN162A长征XD980辆/日65001200700650交通量年平均增长率为 7。3. 拟建成年月：2017年12月 1.4.2 道路等级的确定 确定公路的等级：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%，一般能适应各种车辆折合成小客车的年平均日交量高速公路以小汽车为标准进行折算，各汽车代表车型与车辆折算系数得：2014年各种汽车折合成小汽车平均日交通量为： （）远景设计年平均日交通量为：得远景设计年平均日交通量为：（）根据规范可知四车道一级公路将各种汽车折和成小汽车的年平均日交通量1500030000辆，又根据一级公路能适应的年平均日交通量（表1.2）：表1.2设计速度/4车道/（）6车道/（）10027 00030 00030 00055 0008020 00027 00027 00045 0006015 00025 00025 00035 000续表1.2结合一级公路能适应的年平均日交通量（表1.2），考虑到该地区经济发展较为落后，公路旨在加速当地旅游事业发展，通过旅游发展经济，但过高的施工成本反而会影响经济的发展；若公路等级及设计时速过高会极大的增加设计难度以及施工难度，使施工成本增高；为了避免对当地生态自然环境产生大的破坏，同时降低施工成本，并参照公路的分级与技术标准，综合考虑选线、工程量、工程造价、施工难度等各方面因素，依据规范，先将此公路设计为一级公路为双向四车道，设计速度为80，随后根据当地交通量的增加和经济情况再进行公路的扩建。1.5 道路技术规范标准 本项设计方案各项技术指标均符合公路工程技术标准（JTG B01-2003），公路路线设计规范（JTJ011-94），公路路基设计规范（JTG D30-2004），公路沥青路面设计规范（JTG F40）的要求。公路等级：丘岭区一级公路（设计年限：20年）计算行车速度：80km/h； 车道数：4； 路基宽度：24.50m； 车道宽度：7.50m； 路缘带：20.75m ； 硬路肩宽度：23.25 m；土路肩宽度：20.75m； 路面宽度：23m；圆曲线最小半径：一般最小半径，400m； 极限最小半径，250m；不设超高最小半径：2500m； 最大超高坡度为10%；公路最大纵坡为5% 竖曲线最小长度70m ；路拱横坡2%； 路肩横坡3%坡段最小长度不小于200m；凸形竖曲线极限最小半径3000m，一般最小半径4500m；路基顶宽不小于10m； 凹形竖曲线极限最小半径2000m，一般最小半径3000m。1.6 沿线自然地理、气候、地质、水文气象等状况1.6.1本地形、地质、地貌资料 本路段路线走向大致由西向东，中间地势低，南北两边地势较高，沿路线各阶地地面标高约314502米，道路沿线两边路基边坡相对稳定，无不良地质路段，植被较发育，覆盖层较薄。覆盖层以种植土、亚沙土和亚粘土为主，含少量的碎石质土，覆盖层厚2米左右，稻田中种植土厚0.6米左右，下伏基岩为硅化板岩。道路所经之处基本都是山岭和荒坡，占用可耕种土地资源较少。1.6.2水文、气象等状况 项目所在区域内地形以丘陵区地貌为特征，树枝状水系发育，属山间溪流，大小溪流源头均来自崇山峻岭之中，由于地表水和地下水的汇集，山沟间普遍发育有地表水流，区内小溪流纵横交错，水流量受季节影响，春、夏两季流量大，秋冬季节明显减下，强降雨可导致地表水暴涨暴落。 路线所经地区属于IV的自然区划，该地区属亚热带季风气候区，气候温暖、湿润，雨量充沛。本区降雨量随时间、地区分配不均。多年平均降雨量为1509.7mm。年最高降雨量2595.5mm，年最低降雨量938.5mm。每年36月份为雨季，占全年降雨量的56.4%左右。每年10月至次年的1月份为旱季，占全年降雨量的14.2%左右。年平均气温在19.2左右，无霜期286天，全年日照时数1782.8小时。主要有吉河支流，由西向东注入吉河。根据多年水文资料，吉河多年平均水位标高166.73米，平均地表径流模数26.11/sk，历年最高水位标高173.86m，最大流量3460m/s，历年最低水位标高165.84m，最小流量1.46m/s。区内地表径流变化的主要控制因素是降雨，特别是丰水期、枯水期与降雨量的多寡密切相关。1.7 设计原则设计在满足工程经济的前提下符合高速公路标准的要求，尽可能采用较高的技术指标，还要综合考虑工程造价，施工技术条件，地质气候，材料来源等其它影响因素。 1）路基：稳定性好，强度高，防水性能好，整体性能好，经济耐用。路面：平整度高，整体性好，抗滑能力强，高温稳定性好，水稳性好。 2）在满足交通和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工业化、工厂化施工的路面结构方案。 3）排水及其它排水设施要因地制宜、合理规划、综合治理、注意经济。路面排水采用在路供排水及中央分割带排水的方式。尽量阻止水进入路面结构。就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。各种路基排水沟渠，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径。4）重视环境保护和生态保护，加强环境保护工作，重视生态平衡，为人类创造良好的生活环境，是我国的一项基本国策。1.8 施工注意事项 1、挖方路基有不同土石分层时，承包人应尽可能按土石分类进行开挖，并应将挖出的适用材料与非适用材料严格分开。深挖地段的土质路基、工程地质不良路段应尽可能避开雨季施工。 2、雨季开挖路堑时，,宜分开开挖，每层底面应设大于1%的纵坡，挖方过沟宜沿边坡预留30CM厚，等雨后再修整到设计坡线，开挖路堑宜于距路床顶30cm时暂停止开挖，并在两侧挖排水沟，待雨季后再挖到设计标高。3、填料粒径要求严格控制，解小工作必须在料场用轧石机进行，不允许在摊铺现场采用大面积人工敲碎方法解小，现场超过50cm的石块必须清除出场。现场监理应严格控制粒径的大小及解小的方法。4、严把原材料关，原材料的试验报告必须以制定施工方案时所选用的材料为准，施工中使用的材料与制定施工方案的材料样品在时间、地点上必须一致。5、在冬季施工的过程中，应采取必要防滑措施。生活及施工道路做到经常清理积水、积雪、结冰。6、工程结束前应将施工现场所有标志和作业设施、材料清理出场，不准在路面、中央分隔带、路肩、边坡上放置施工机具、材料及废弃杂物，保证路容路貌整洁。第 2章 线形设计2.1 选线2.1.1 选线原则 (1) 在路线设计的各个阶段，应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究，在方案论证、比较的基础上，选定最优的路线方案。 (2) 路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、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，不宜轻易采用低限指标，但也不应片面追求高指标。 (3) 选线应与农田基本建设相配合，做到少占耕地，注意尽量地不占高产田、经济作物田或经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。 (4) 通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围的环境、景观相协调，并适当照顾美观。注意保护原有的自然生态环境和重要的历史 文物遗址。 (5) 选线时应对沿线的工程地质和水文地质进行深入的勘探，查清其对道路工程的影响程度。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。一般情况下，路线应设法绕避；当路线必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。 (6) 选线时应重视环境保护，注意由于道路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。 (7)此一级公路按公路工程技术标准要求，设计车速达到 80km/h，圆曲线最小半径：一般最小半径，400m；极限最小半径，250m；不设超高最小半径：2500m；竖曲线最大纵坡不大于10%，坡段最小长度不小于200m，凸形竖曲线极限最小半径3000m， 一般最小半径4500m，凹形竖曲线极限最小半径2000m，一般最小半径3000m，竖曲线最小长度70m ，路基顶宽不小于10m。具体应注意以下几个方面： 1）路线对自然环境与资源可能产生的影响。 2）占地、房屋拆迁所带来的影响。 3）路线对城镇布局、行政区划、农耕区、水利排灌体系等现有设施造成分割，而产生的影响。 4) 噪声对居民生活的影响。 5）汽车尾气对大气、水源、农田所造成的影响。 6）对自然环境、资源的影响和污染的防治措施及其对政策实施的可能性。2.1.2 选线一般应注意以下几点： 1.路线设计应充分考虑随地形的变化而变化，在注意路线平、纵面线选择的同时,应注意横向填挖的平衡。 2.平、纵、横三方面应综合考虑。 3.冲沟比较发育的地段，高等级道路可以考虑采用高路堤、高架桥或隧道等直穿方案，一般等级较低的道路可多采用绕越方案。 4.交点位置,交点间距,转角的确定 方案设计中,在做好导向线,确定交点后。按照图纸的坐标，逐点测量出各点的大地坐标，然后计算交点的间距，路线的转角。根据小比例尺等高线地形图所确定的路线方案，即可在较大比例尺的等高线地形图上进行详细的精确定线，此时可按交角点的偏角，结合地形地物确定平曲线半径及其要素，鉴于时间所限，平面设计长度可取1公里。直线、圆曲线及缓和曲线为道路线形的基本组成要素，诸如直线最大长度、缓和曲线最小长度、缓和段长度的规定等均应从行车安全视觉舒顺出发满足要求并通过计算分析确定。平面线形的桩距应按照规定并对地物及地形变化给予加桩。曲线段的设置影响平面视距，此时应结合纵横断面的设计进行视距的验算，取得视距的保证。2.2选线方法2.2.1 平面线形设计一般原则(1)、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)、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、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽可能的采用较高的技术指标。不轻易采用极限指标，也不应为了采用较高指标而使得工程量过分增大。(3)、选线应能满足国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，保证路线能够加强居民区特别是经济较发达地区的之间的联系，同时也应注意同农田等基本建设相配合，尽量少占用农田，避免可多的拆迁工程。(4)、在选线过程中，对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼及排水不良等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避，如必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。2.2.2 平面线形设计的一般要求 平面设计中，圆曲线半径、缓和曲线半径长度的取值必须满足其相应的规定。在此基础上，应根据设计条件尽量选用较高的技术指标，不应轻易选用指标中的最大（或最小）值，并保持各种线形要素的均衡性、连续性。2.2.3 平面线形 1、直线 作为平曲线的直线在公路设计中使用最广泛，因为两点之间以直线最短，因此一般定线时，只要地势平坦，无大的地物障碍，基本选直线，加之笔直的道路给人以短截、直达的良好印象，在美学上有其自身的特点，并且汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简单，但过长的直线大多难于与地形相协调，还容易使驾驶员难 以目测车间距离，产生尽快驶出直线的急躁心情，一再加速以致容易导致交通事故的 发生。直线线形不宜过长，不宜大于20V，同时也不宜过短，其最小直线长度为：当计算行车速度 V60km/h 时，同向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度的6倍为宜，反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度的2倍为宜。 本设计中直线大长度为306.0477m，最小长度为56.1130m，均满足要求。 2、圆曲线各级公路不论转角大小一般均应该设置圆曲线，在选用圆曲线的半径时应该与计算行车速度相适应，并应尽可能的选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。圆曲线设计标准见表2.1表2.1 圆曲线最小半径设计速度(km/h)1201008060403020圆曲线最小半径(m)一般值1 0007004002001006530极限值650400250125603015续表2.1 圆曲线最小半径本设计中所取的最小的圆曲线半径为445.96m，大于规范中要求的圆曲线最小半径一般值400m，这样可以提高公路的使用质量。 3、缓和曲线 缓和曲线是道路平面线形要素之一，是设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，直线同半径小于不设超高最 小半径的圆曲线相连接时，应设置缓和曲线。因为： （1）缓和曲线连续变化，便于车辆遵循； （2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒服； （3）其超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳； （4）与圆曲线配合的当，增加了线形的美观。 缓和与圆曲线配合的当，增加了线形的美观。 缓和曲线可采用回旋线。回旋线的基本公式为： （2.1）式中：r 回旋线上某点的曲线半径（m）；l 回旋线上某点到原点的曲线长（m）；A 回旋线参数，表征曲率变化的缓急程度；表2.2 各级公路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四级公路设计速度/（km/h）1201008010080608060403020缓和曲线最小长度/m10085708570507050352520 本设计中所选择的缓和曲线长度为150m，均大于一级公路缓和曲线最小长度70m。2.2.4定直线及转角的计算 （1）根据地物、地形、地质以及其他因素确定的平面控制点，用“以点定线，以线定点”的方法，在定型图上逐段初步订出路线交点。 （2）根据平面现行标准，对同乡和反向曲线间直线长度进行初步验算，看是否达到技术标准要求；对平面控制较严的路段进行重点检查。 （3）对个别重点艰巨工程路段现行应综合平、纵、横及构造各方面因素反复调整路线， 使之优化，以达到较高标准和工程数量最省的目的。 （4）在地图上定交点的位置。 （5）根据交点坐标计算转交和交点间距。2.2.5 曲线要素的计算 图2-1 曲线要素计算图（1）圆曲线要素及其计算 根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得： （2.2） 式中：V-行车速度（km/h）; -横向力系数； -超高横坡度。（2） 主点桩号的计算 直线上中桩坐标计算：设交点坐标为，交点相邻两直线方位角分别为， 则： 设直线上加桩里程为，为曲线起点、终点里程，则前直线上任意点坐标为：后直线上任意点的坐标为：单曲线内中桩坐标计算：曲线上任意一点的切线横距为： （2.3） 式中：缓和曲线上任意点到点的曲线长； 缓和曲线长度。第一缓和曲线（）上任意点坐标式中：转角符号，右偏时为“+” ，左偏时为“-” 。圆曲线内任意点坐标（）：式中：圆曲线上任意点至点的曲线长； 转角符号，右偏时为“+” ，左偏时为“-” 。第二缓和曲线（）内任意点坐标：式中：第二缓和曲线内任意点至点的曲线长。用此方法可以定出各交点处各中桩的位置，从而定出路线平面图。 （4）曲线要素计算： q -缓和曲线切线增长值（m）； P-设缓和曲线后，主圆曲线的内移植（m）； T-纵切线长（m）； -圆曲线长（m）； L-总曲线长（m）； E-外距（m）； J-校正值（m）。 连接曲线圆曲线的半径为R，这样，圆曲线和两直线段的切点位置ZY点、YZ点便被确定下来，我们称为对圆曲线相对位置起控制作用的直圆点ZY、圆直点YZ和曲中点QZ为圆曲线三主要点。我们称R、以及具体体现三主要点几何位置的切线长T、曲线长L、外矢距E和切曲差（切线长和曲线长之差）D为曲线6要素。只要知道了曲线6要素，便可于实地测放出圆曲线。现将圆曲线的元素列下：转向角 （实地测出）R：曲率半径（设计给出）T：切线长（计算得出）L：曲线长（计算得出）D:切曲差（计算得出）偏角是在线路祥测时测放出的，圆曲线半径R是在设计中根据线路的等级以及现场地形条件等因素选定的，其余要素可根据以下公式计算： 对于 K0+490.449 ，已知=330238 ，另外拟定Ls为150m，可以反算得到一个圆曲线半径 R =600m，根据曲线计算公式：1) 曲线内移值 P P =-=1.55m2) 总切线长T q=74.96m T=(R+P)tg+q=253.38m3) 曲线总长 L= R+Ls= 495.82m4) 外距E E=(R+P) secR=1515.5m5) 校正值J J=2T-L=10.09m6) 计算出个主点里程桩号 K0+490.449 ZH(桩号)=(桩号)-T=K0+237.069 HY(桩号)= ZH (桩号)+=K0+387.069 YH(桩号)= HY(桩号)+=K0+582.889 HZ(桩号)= YH(桩号)+=K0+732.889 QZ(桩号)= HZ(桩号)-=K0+484.964 (桩号)= QZ(桩号)+= K0+490.449（校核无误）平曲线设计指标验证： （1）缓和曲线长度 LS最小值 70m； （2) 圆曲线半径 R一般最小半径 400m； （3）中间圆曲线长度 L最小长度（3s 行程）； （4）考虑线形协调性，回旋线：圆曲线：回旋线小于 1:2:1，较为理想； （5）平曲线为对称性基本型曲线。 具体的平曲线指标见建施09直线、曲线及转角表 第3章 纵断面设计3.1 纵断面设计要求 纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的总坡度和坡长，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，平面和纵面组合设计协调，以及填挖经济、平顺。具体体现如下： 1，纵断面设计应满足纵坡和竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、竖曲线最小半径及长度等）； 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。越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些。变坡点处应尽量设置大半径竖曲线； 3，设计标高的确定，应结合沿线自然条件如地形、土壤、地质、水文、气候、排水等和各种构造物控制标高等因素综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅； 4，纵断面的设计应与平面线形和周围自然景观相协调，即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； 5，一般情况下纵断面设计，应考虑填挖平衡，尽量就近移挖做填，以减少借方和弃方，降低造价和节省用地，保证自然环境； 6，对连接段纵坡，如大中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓，避免产生突变，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。3.2 纵坡设计3.2.1 最大纵坡 最大纵坡是公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。我国公路工程技术标准中规定：当设计速度为80km/h时，最大纵坡为5%。最大纵坡设计时不可轻易采用，应留有余地。3.2.2 最小纵坡在长路堑、低填设边沟路段以及其它横向排水不通畅的路段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计成平坡或小于0.3%的纵坡时，设边沟路段应作纵向排水设计。当然，像干旱地区，以及横向排水量毫不产生路面积水的路段，如直坡段或半径大于不设超高最小半径的路堤路段的最小纵坡仍应不小于0.3%。在弯道超高渐变段上，当行车道外侧边缘的纵坡与超高附加坡度（即超高渐弯率p）方向相反时，设计最小纵坡不宜小于(p+0.3%)。3.3 坡长的要求3.3.1 最短坡长限制 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增重与减重的变化频率，导致乘客感觉不舒服，车速越高越感突出。从路容美观、视觉效果、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短长度。最短坡长以不小于计算行车速度9s的行程为宜，公路工程技术标准中规定公路最短坡长应按表4.1选用。在平面交叉口、立体交叉的匝道，最短坡长可不受限制。表3.1 最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最小坡长(m)30025020015012010060 本设计中所选的最小坡长为284.65m，大于设计速度为80（km/h）时的最小坡长为200m，所以满足规范要求。3.3.2 最大坡长限制 公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著下降，长时间使用低速档会使发动机发热过分而使效率降低，水箱沸腾，行驶乏力。而下坡时，则因坡度过陡，坡段过长而使刹车频繁，影响行车安全。因此，为保证行驶质量和行车安全，对陡坡的坡长应加以限制。公路不同纵坡的最大坡长规定如表3.2。 高速公路和一级公路纵坡及坡长的选用应充分考虑车辆的运行质量要求。对高速公路即使纵坡为2%，其坡长也不宜过大。缓和坡段的具体位置应结合纵向地形起伏情况，尽量减少填挖工程数量，同时应考虑路线的平面线形要素。在一般情况下，缓和坡段宜设置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，提高整条公路的使用质量。表3.2 各级公路纵坡长度限制高速公路一二三四计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020纵坡坡度(%)39001000110012001000110047008009001000800100090011001000110011001200560070080080070090080090090010006500600600700600700700700800750050060083004009200 所以，本设计中最大坡度为2.25%，最大的直坡长度为572m1000m，满足设计规范要求。3.4 竖曲线设计3.4.1 曲线最小半径和最小长度 在纵断面设计中，竖曲线的设计要素受众多因素的限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。 1.汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力。这个力在凹形竖曲线上是增重，在凸形竖曲线上是减重。这种增重与减重达到某种程度时，旅客就有不舒适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利的影响，所以确定竖曲线半径时，对离心加速度要加以控制。根据试验，认为离心加速度限制在0.5m/s0.7 m/比较合适。 (3.1) 2.时间行程不过短汽车从直坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大,如其长度过短,汽车倏忽而过旅客会感到不舒适。最短应满足3秒行程,即 (3.2) 3.满足视距要求 汽车行驶在凸形竖曲线上,如果半径太小,会阻挡司机的视线.为了行车安全,对凸形竖曲线的最小半径和最小长度应加以限制。 当汽车行驶在凹形竖曲线上时,也同样存在视距问题。对地形起伏较大地区的道路,在夜间行车时,若竖曲线半径过小，前灯照射距离近,影响行车速度和安全;在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等,如果它们正好处在凹形竖曲线上方,也会影响驾驶员的视线。 根据以上缓和冲击、时间行程及视距要求三个限制因素，可计算出各行车速度时的凸、凹形竖曲线的最小半径和最小长度，如下表3.4，表3.5。表3.4 凸形竖曲线最小长度变坡点计算行车速度（km/h）停车视距（m）=-(%)缓和冲击(m)视距要求(m)K0+70080210-4.61882.09509.13表3.5 凹形竖曲线最小长度变坡点计算行车速度（km/h）停车视距（m）=-(%)缓和冲击(m)桥下视距(m)K1+400802103.45661.4456.61表3.6 公路竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度km/m1201008060403020凸形竖曲线半径极限最小值(m)11000650030001400450250100一般最小值(m)170001000045002000700400100凹形竖曲线半径极限最小值(m)4000300020001000450250100一般最小值(m)6000450030001500700400200竖曲线最小长度(m)100857050352520 本设计中，考虑到视觉良好和路容美观等因素，选择凸曲线半径12000m，凹曲线半径为8000m，均大于凸、凹形竖曲线半径一般最小值，均满足规范要求。表3.7 视觉要求的最小竖曲线半径计算行车速度(km/h)竖曲线半径(m)计算行车速度(km/h)竖曲线半径(m)凸形凹形凸形凹形1202000120008012000800010016000100004030002000 上表3.6,表3.7为公路工程技术标准中规定的竖曲线半径取值依据。所以，综合以上表3.4、3.5、3.6、3.7，暂取凹形竖曲线半径R=8000m,凸形竖曲线半径R=12000m。3.4.2 竖曲线各要素计算公式图3.1 竖曲线要素示意图各要素计算公式如下： (3.1) (3.2) (3.3) (3.4)式中: 竖曲线长度(m)； 竖曲线半径(m)； 坡差(%)，为“+”时表示凹形竖曲线，为“-”时表示凸形竖曲线； 竖曲线切线长(m)； 计算点至起算点的距离(m)； 竖曲线上任一点竖距(m)； E竖曲线外距(m)3.4.3 竖曲线计算 例如确定第一个纵坡为-2.38%，第二个纵坡为 1.21%，由平纵组合确定切线为53.85 米左右，则满足竖曲线半径的规定及“平包竖”的平纵线形的协调，则取竖曲线半径为 3000米。L=R=30000.0359=107.7（m）T=107.7/2=53.85（m）设计高程及填挖高计算示例a. 对于在直坡上的点，以 K0+020为例。起点（K0+000）设计高程为375.54 米，K0+020 与起点桩的桩距为 20 米，地面高程为 368.774米，路线纵坡为2.25%，则点 K0+020 的设计高程为：填挖高为 为填方。b. 对于在竖曲线上的点，以 K0+700 为例，地面高程为391.2851 米。该点在 SJD1 处 的竖曲线上，T=277.08，变坡点桩号为 K0+700，变坡点高程为391.2851 米。i1=2.25% i2= -2.368% 取半径R=12000m 具体计算如下： w= i2i1=-2.368%2.25%=-4.618% (凸形)曲线长L=Rw=120004.618%=554.16m切线长T=L/2=554.16/2 =277.08m外距 E=T/L=277.08/（212000）=3.1988m3.5 平纵组合设计公路线形最终是以平纵横面所组合的立体线形反映于驾驶员的视觉上，为保证汽车行驶的安全与舒适，应把道路平、纵面结合作为立体线形来分析研究。对于不同设计速度的公路平面与纵面的组合设计指导原则有所不同。当计算行车速度大于或等于60km/h时，必须注重平、纵的合理组合；而当计算行车速度小于或等于40km/h时，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值（最大、最小值），在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。平面线形与纵断面线形的组合，不仅要满足汽车的动力特性要求，而且应充考虑驾驶员在视觉、心理上的要求。一般应考虑以下几点：1.应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。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本的问题。因此，平曲线与竖曲线要一一对应，且平曲线比竖曲线更长，即所谓的“平包竖”，这种组合能较好地保持视觉上连续性。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。若平、竖曲线半径都很大且坡率差较小时，则平、竖位置可不受上述限制；若做不到平、竖曲线较好的组合，宁可把两者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。要避免在一个平曲线或一段长直线内包含几个竖曲线。2.注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关。注意保持平、纵线形的协调均衡，采用长曲线较采用直线可使线形舒顺流畅。研究认为：当平曲线半径在1000m以下时，竖曲线半径宜为平曲线半径的1020倍，此时可获得视觉与工程费用经济的平衡。如当平曲线半径为1500m时，竖曲线半径宜为60000m。而本设计中，平曲线半径为1500m，选用的凸形竖曲线半径为65000m,符合要求。3.选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。为避免合成坡度过小，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得与反向曲线的拐点重合；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠，特别是凹形竖曲线。4.注意与道路周围环境的配合。图3.2 平曲线与竖曲线的组合3.6 路基、桥涵、对路线纵断面的要求1.高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘标高；2.沿河及受水浸淹的路线，路基设计标高一般应高出所规定的洪水频率计算水位0.5m以上；3.大、中桥桥头引道（在洪水泛滥范围内）的路基设计标高，一般应高于该桥设计洪水位至少0.5m；小桥涵附近的路基设计标高应高于桥（涵）前壅水水位至少0.5m；4.软土、泥沼、多年冻土等地区路基要特别处理（本设计中未考虑）；5.桥涵要求的最低路基设计高程由水文条件、桥下所需净空高度和桥涵构造条件决定。跨线桥和通道要求的最低路基设计高程由净空高度和跨线构造物（或通道）的构造条件决定。桥下为道路时，高速公路净空高度为5.0m；乡村道路中一般人行通道净高不小于2.2m；畜力车及拖拉机通道净高不小于2.7m；汽车通道不得小于3.2m；6.当桥涵下净空高度或路基高程不足时，可考虑采用下列方案进行比选：(1)适当提高路基高度；(2)采用建筑高度小的桥梁上部结构，如预应力混凝土结构板梁或标准化装配式结构的上部构造；(3)适当加大桥梁跨径或改用多孔较小跨径的桥涵；7.小桥与涵洞处的纵坡应按路线规定进行设计；大、中桥上的纵坡不宜大于4%，紧接大、中桥桥头两端的引道纵坡应与桥上纵坡相同，其长度不宜小于3s行程；位于市镇附近非汽车交通较多地段，桥上及桥头引道纵坡不得大于3%。第4章 横断面设计4.1横断面设计方法道路横断面是道路中线上各点的法向切面,其包括行车道、人行道、中央分隔带、路肩、护坡、边沟、路界石等。道路横断面设计应根据交通量、地形、地质、行车速度等进行设计。4.2 横断面设计基本要求 (1)公路横断面设计应最大限度地降低路堤高度，减小对沿线生态的影响，保护环境，使公路融入自然。条件受限制不得已而出现高填、深挖时，应同架桥、建隧、分离式路基等方案进行论证比选。(2)路基断面布设应结合沿线地面横坡、自然条件、工程地质条件等进行设计。自然横坡较缓时，以整体式路基断面为宜。横坡较陡、工程地质复杂时，高速公路宜采用分离式路基断面。 (3)整体式路基的中间带宽度宜保持等值。当中间带的宽度增减时，应设置过渡段。过渡段以设在回旋线范围内为宜，长度应与回旋线长度相等。条件受限制时，过渡段的渐变率不应大于1100。 (4)整体式路基分为分离式路基或分离式路基汇合为整体式路基时，其中间带的宽度增宽或减窄时，应设置过渡段。其过渡段以设置在圆曲线半径较大的路段为宜。 按照平纵断面的设计，可取其中l公里左右做横断面设计，该段范围内所有桩号的横断面地面线，除规定的路基路面宽度外应照各桩断面的地形质情况确定边坡度、边沟形状尺寸，绘出横断面的设计线(即“戴帽子