山区高速公路毕业设计计算书.docx

目 录第1章 设计原始资料和依据11.1 设计原始资料11.1.1 平面地形图：11.1.2 气象资料：11.1.3 地质资料：11.1.4 地震基本烈度：11.1.5 路线起点、中间控制点和终点11.1.6 交通资料：11.2 设计依据2第2章 路线设计参数确定32.1 道路技术等级确定32.2 路线方案的拟定52.2.1 选线原则52.2.2山区选线要点52.2.3路线平面指标52.3 道路技术标准确定7第3章 道路平面设计103.1道路平面线形相关概念与要求103.2道路平面线形方案拟定113.3 道路平面线形方案计算123.3.1 方案I123.3.2 方案II183.4 路线方案比选273.4逐桩坐标表28第4章 道路纵断面设计294.1纵断面相关概念与要求294.2 纵断面设计的步骤294.3 平面线型和纵断面线型的配合304.3.1 平面直线与纵断面直线组合304.3.2 平面直线与纵断面凹形曲线组合304.3.3 平面直线与纵断面凸形曲线组合304.3.4 平面曲线与纵断面直线组合304.3.5 平面曲线与纵面曲线组合304.4 最小填土高度的确定314.5 桥梁、通道控制标高的确定324.6 道路坡长及坡度确定324.7 路线纵断面设计334.8 路线纵断面设计成果46第5章 道路横断面设计485.1 横断面布置485.2 横断面设计步骤485.3 路拱横坡495.4 超高与加宽495.4.1 超高加宽确定495.4.2 超高值计算505.4.5 中央分隔带形式及开口575.5 土石方计算58第6章 挡土墙设计596.1 挡土墙作用596.2 设计资料及断面尺寸596.2.1 设计资料596.2.2 断面尺寸596.3上墙断面强度验算606.3.1 土压力和弯矩计算606.3.2 截面应力验算656.4 基顶截面应力验算656.4.1破裂角656.4.2土压力666.4.3土压力对验算截面的弯矩676.4.4墙身自重及对验算截面产生的弯矩676.4.5衡重台上填料重及弯矩计算686.4.6截面强度验算686.5 基底截面强度及稳定性验算696.5.1破裂角696.5.2土压力706.5.3土压力对基底截面的弯矩计算:716.5.4墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩716.5.5衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩726.5.6基底截面应力和稳定验算72第7章 路基设计747.1 路基设计一般规定747.2 路基高度确定747.3 路基边坡形式747.4 填料选择及填筑方式757.5 路基压实标准与压实度757.6 路基干湿类型确定767.7 土基回弹模量确定76第8章 路面设计788.1 设计原则788.2沥青混凝土路面结构设计788.2.1 标准轴载及轴载换算788.2.2路面结构层组成设计848.2.2.1 基层组成设计848.2.2.2面层组合设计858.2.3路面结构层厚度确定888.2.3.1确定土基回弹模量888.2.3.2 拟定路面结构及参数888.2.3.3 计算设计弯沉值898.2.3.4 计算容许弯拉应力898.2.3.5按容许弯沉计算路面厚度918.2.3.6 验算各结构层层底弯拉应力938.3水泥混凝土路面结构设计968.3.1 标准轴载及轴载换算968.3.2 确定基层顶面当量回弹模量1008.3.3 计算荷载疲劳应力1028.3.3 计算温度疲劳应力1038.4 路面结构方案比选104第9章 道路排水及桥涵方案设计1059.1 道路排水设计1059.1.1 排水设计一般原则1059.1.4沟渠设计1059.1.4.1边沟设计1059.1.4.2截水沟设计1069.1.4.3 排水沟1079.2 桥涵方案设计1079.2.1 桥涵设计的基本要求1079.2.2 方案设计108第10章 道路附属设施设计10910.1植物防护10910.2砌石护坡109结 论111致 谢112参 考 文 献113附录A 译文114附录B 外文原文124第 141 页 共 146 页第1章 设计原始资料和依据1.1 设计原始资料1.1.1 平面地形图： （具体见平面图）。1.1.2 气象资料：该路所处自然区划为4区，属北纬亚热带。年均气温14.5，最热月(7月)平均气温19.7，最冷月(1月)平均气温7.5，年温差1213。全年降水量约103l毫米，相对湿度为 74，湿气不大，全年无霜期近年均在240天以上。全年晴天较多，日照数年均2445.6小时，日照率56。1.1.3 地质资料：该区土质表层为素填土层，厚度0.6-2.0m，其下层为粘质土层，厚2.0-15m。本路线段内的河流为山区雨源性河流，地表大小冲沟发育，大冲沟常年流水，地下水埋深为4.6m左右。公路沿线周边地区筑路材料供应充分，储量大，质量好，多为经营性料场，运输条件较为便利。路面所用水泥和沥青均需外购。 1.1.4 地震基本烈度：沿线地震烈度小于度区，属基本稳定至稳定区。1.1.5 路线起点、中间控制点和终点(具体见平面图)。 1.1.6 交通资料： 根据最新路网规划，近期交通组成与交通量见下表1-1，交通量年平均增长率见表1-2。 表1-1 近期交通组成与交通量车型日野KB222黄河JN150东风EQ140长征XD980解放CA15南阳351菲亚特650E太拖拉138小轿车辆/日5304507506004904405809002000表1-2 交通量年增长率期限增长率（%）期限增长率30年的前5年6.930年内的5-15年6.530年的前15-25年6.030年的后5年5.51.2 设计依据根据批准的设计任务书、地质勘测报告、国家关于公路设计施工的规范、规程、标准等。如：1)公路路线设计规范(JTG D202006）2)公路排水设计规范(JTJ 0181997）3)公路自然区划标准(JTJ 0011986）4)公路路基设计规范(JTG D302004）5）公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）6)公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000）7)公路沥青路面设计规范(JTG D502006）8)公路沥青路面施工技术规范(JTG F402004）9)公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）10)公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）11)公路桥涵设计通用规范(JTG D602004）12)公路工程技术标准(JTG B012003）13)公路路基施工技术规范(JTGB01-1995） 第2章 路线设计参数确定2.1 道路技术等级确定公路根据交通量及其使用功能、性质分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。由公路路线设计规范(JTJ 0112006)表3.1.3规定：高速公路以小客车为折算标准。表2-1 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7t 14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车由近期交通组成与交通量表1-1、汽车换算系数表2-1折算成以小客车为标准进行计算,见表2-2：表2-2 交通量折算表车型交通量（辆/日）折算系数折算交通量（辆/日）日 野 KB2225302.01060黄 河 JN1504502.0900东 风 EQ1407501.51125长 征 XD9806002.01200解 放 CA154901.5735南 阳 3514402.0880菲亚特 650E5801.5870太拖拉 1389002.01800小 轿 车20001.02000总 计105701）计算远景设计交通量计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式（2-1）计算 (2-1)式中：远景设计年平均日交通量，辆/日；起始年平均日交通量，辆/日；年平均增长率，由表1-2计算； 远景设计年限，取20年；所以 （辆/日）2）车道数的确定根据公路路线设计规范（JTJ 011-2006）3.1.4，单车道的设计通行能力和预测得到的远景年限（或规划年限）设计年平均日交通量，可以按式（2-2）确定高速公路或一级公路的车道数： （2-2）式中：单向车道数；远景年限的设计平均日交通量（pcu/d）；单车道设计通行能力（pcu/h/ln）交通流方向分布系数，根据我国交通调查情况，交通流方向分布系数一般取0.50.6，具体应用是，可根据当地的交通量观测资料确定。设计小时交通量系数。新建公路的设计小时交通量系数，应选择道路功能、交通量、地区气候及地形等条件相似的公路的预测数据来确定；取法资料地区，K系数根据气候按表公路路线设计规范（JTJ 011-2006）2-12取值。根据公路工程技术标准JTG B01-2003，拟定该条道路为双向四车道的高速公路，设计车速为100km/h,设计采用的服务水平为一级，采用整体式路基。2.2 路线方案的拟定2.2.1 选线原则1)在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不站高产田。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，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，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。3)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。一般情况下路线应设法绕避特殊地基地区。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。4)选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。2.2.2山区选线要点本设计地形为山区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，路线平纵横三方面都受到约束；同时地质、气候条件多变，都影响路线的布设。纵面线形结合桥涵、通道、隧道等构造物的布局，合理确定路基设计高度，纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。2.2.3路线平面指标1)直线直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。规范规定，高速公路同向圆曲线的最小直线长度不小于6V、反向圆曲线的最小直线长度不小于2V。本设计速度为100km/h。2)圆曲线圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。(1)圆曲线的最小半径极限最小半径一般最小半径不设超高最小半径 表2-3 圆曲线半径 技术指标高速公路（100km/h）一般最小半径 700极限最小半径 400不设超高最小半径路拱4000路拱5250(2)圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不大于10000米。(3)圆曲线半径的选用在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用不需设超高的大半径曲线。(4)平曲线的最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；缓和曲线长度：圆曲线长度：缓和曲线长度宜在：1：1：1 到1：2：1之间。曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。平曲线的最小长度：250m平曲线中圆曲线的最小长度取：85m3)缓和曲线缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：(1) 离心加速度变化率不过大;(2) 控制超高附加纵坡不过陡;(3) 控制行驶时间不过短;(4) 符合视觉要求;因此，公路路线设计规范JTG D20-2006规定： 表2-4 缓和曲线标准缓和曲线最小长度高速公路（100km/h）一般值120最小值854)行车视距行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。公路路线设计规范JTG D20-2006规定：高速公路（100km/h）停车视距St取160m。2.3 道路技术标准确定 1)高速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25000-55000辆/日，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45000-80000辆/日。 2)高速公路的设计交通量应按20年预测。 3)高速公路设计应做好总体设计，使各种技术指标的设置与平纵横线形组合恰当，平面顺适，纵面均衡；各构造物的选型与布置合理、实用、经济。 4)车道宽度应符合规定要求，设计速度100km/h的车道宽度为3.75m。 5)高速公路各路段的车道数应根据设计交通量、采用的服务水平确定。 6)高速公路整体式断面必须设置中间带。中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其各部分宽度应符合规定的要求。设计时速100km/h中央分隔带宽度的一般值为2.00m，最小值为1.00m；左侧路缘带宽度一般值0.50m，最小值0.50m；中间带宽度一般值3.00m，最小值2.00m。 7)路肩宽度应符合规定。高速公路设计时速100km/h右侧硬路肩一般值为2.50m，最小值为1.50m，土路肩宽度一般值取0.75m，最小值取0.75m。高速公路的右侧硬路肩宽度小于2.50m时，应设置紧急停车带。紧急停车带宽度应为3.50m，有效长度不应小于30m，间距不宜大于500m。 8)各级公路路基宽度应符合规定。高速公路四车道设计时速100km/h的路基宽度一般值为26.00m，路基宽度最小值24.50m。各级公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和，当设有中间带、加减速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这些部分的宽度。确定路基宽度时，中央分隔带宽度、左侧路缘带宽度、右侧硬路肩宽度、土路肩宽度等的“一般值”和“最小值”应同类项相加。 9)高速公路停车视距应符合规范要求，高速公路四车道设计时速100km/h的停车视距为160m。高速公路、一级公路以及大型车比例高的二、三级公路，应采用货车停车视距对相关路段进行检验。 10)直线的最大与最小长度应有所限制。一条公路的直线与曲线的长度设计应合理。圆曲线最小半径应符合规范规定，高速公路四车道设计时速100km/h的圆曲线最小半径一般值为700m，圆曲线最小半径极限值为400m。路拱2%时的不设超高最小半径为4000m，路拱2%时的不设超高最小半径为5250m。直线与小于规范规定的圆曲线最小半径相衔接时，应设置回旋线。回旋线参数及其长度应根据线形设计以及对安全、视觉、景观等的要求，选用较大的数值。 11)最大纵坡应符合规定要求。高速公路设计时速100km/h的最大纵坡4%。纵坡的最小坡长应符合规范规定，高速公路设计时速100km/h的最小坡长取250m。不同纵坡的最大坡长应符合规范要求，高速公路设计时速100km/h，纵坡坡度为3%的最大坡长取1000m，纵坡坡度为4%的最大坡长取800m。公路纵坡变更处应设竖曲线。竖曲线最小半径和最小长度应符合规范规定。高速公路设计时速100km/h的凸型竖曲线一般值取10000m，凸型竖曲线的极限值取6500m。高速公路设计时速100km/h的凹形竖曲线半径一般值取4500m，高速公路设计时速100km/h的凹形竖曲线极限值取3000m，竖曲线最小长度取85m。 12)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，路面面层应满足平整和抗滑的要求。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。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。13)路面设计标准轴载为双轮组单轴100KN。路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。 根据公路路线设计规范(JTJ 0112006）本案道路技术标准如下：表2-6 道路技术指标序号项目单位主要技术指标1设计车速km/h1002路基宽度一般值m26.00最小值24.503平曲线半径一般值 m700极限值400不设超高最小半径路拱2.0%m40004平曲线最小长度m2505缓和曲线最小长度m856最小纵坡%0.37最大纵坡%48最小坡长m2509相应纵坡的最大坡长3%m10004%m8003%m不限制10停车视距m16011竖曲线半径凸形一般值m10000极限值m6500凹形一般值m4500极限值m300012竖曲线最小长度m8513平曲线最大超高%8第3章 道路平面设计3.1道路平面线形相关概念与要求1)道路是一条带状的三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。路线在水平面上的投影线性称为道路的平面线型，而沿中线竖直剖切再沿着道路里程展开的立面投影线型成为道路的纵断面线型。中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。2)在设计顺序上，一般是在尽量顾及纵、横断面平衡的前提下定平面，沿这个平面线型进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面、路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。 3)现代道路平面线型是由基本几何线型即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线型三要素”。 (1)在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车；(2)长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或者改善； 图3-1 平曲线几何元素图 (3-1) (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-6) (3-7)式中：T切线长，m；L曲线长，m；E外距，m；J校正数或称超距，m；R圆曲线半径，m； 转角，。3.2道路平面线形方案拟定路线设计是确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，主要分为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计，三者应既分开考虑又注意综合。根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定了两个方案：方案I：从点（3072792.500，507820.500）开始，到达点（3075997.787，511391.956），线路总长为4895.764m。该线路高差相对较小，所经区域大部分是山间平原，土石方工程量相对较小，沿线避开鱼塘等不良地基路段，避开陡险的高山，避开工程的路线对已形成自然村及集镇的破环，尽量保持与周围的环境相协调，沿线共设置19座涵洞，其中在K1+460.000跨越低等级沥青道路设置20m简支梁桥一座桥一座。该线路共设置三个转点，平均转角270019.4，线路平顺流畅。 方案II：从点（3072792.500，507820.500）开始，到达点（3075997.787，511391.956），线路总长为4878.026m。该线路基本展开在山脚线，途中有许多不可避让的山丘，土石方工程量大。共设置涵洞20处，K1+430.000跨越低等级沥青道路设置20m简支梁桥一座，在该线路共设置5个转点，平均转角171313，不利于圆曲线和缓和曲线的设置，线型组合受现实条件影响。设计方案详细计算见3.3：3.3 道路平面线形方案计算3.3.1 方案I方案I平面线型如下：图3-2 方案1路线平面图起点，终点，交点坐标如下表3-1 方案1平面交点坐标表交点交 点 坐 标转 角 值（ ）交点间距(m)N (X)E (Y)BP3072792.500507820.5001279.6971JD13073571.952508835.4282202336.7(Z)1155.3984JD23074550.901509449.1092320900.4(Y)1534.4912JD33075217.969510831.0222283017.2(Z)960.6055EP3075997.787511391.9561曲线参数详细计算如下：1)BP-JD1-JD2路段图3-3 方案1曲线计算图示1路线转角 L1曲线长（m） T1切线长（m）E1外矩（m） J1校正数（m） R1曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1500m,缓和曲线长度190m。如上图：特殊桩点校核：2)JD1-JD2-JD3路段图3-4 方案1曲线计算图示2路线转角 曲线长（m） 切线长（m）外矩（m） 校正数（m） 曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1000m，缓和曲线长度200m。如上图：特殊桩点校核：3)JD2-JD3-EP路段图3-5 方案1曲线计算图示3路线转角 曲线长（m） 切线长（m）外矩（m） 校正数（m） 曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1100m，缓和曲线长度200m。特殊桩点校核：线形参数及要素点桩号汇总如下：表3-2 方案1线形参数及要素点桩号表计算参数190.00200.00200.001500.001000.001100.0094.9999.9799.971.001.671.513.635.735.21364.97388.61379.77723.90761.13747.2525.0942.4336.506.0416.1012.29K1+279.70K2+429.05K3+947.45K0+914.72K2+040.44K3+567.68K1+104.72K2+240.44K3+767.68K1+276.67K2+421.00K3+941.30K1+448.63K2+601.57K4+114.93K1+638.63K2+801.57K4+314.933.3.2 方案II方案II平面线型如下图：图3-6 方案2路线平面图起点，终点，交点坐标如下表：表3-3 方案2平面交点坐标表交 点交 点 坐 标转 角 值（ ）交点间距(m)N (X)E (Y)BP3072792.500507820.500827.381JD13073412.008508368.925174027.8(Z)635.762JD23073993.513508625.918344004.8(Y)1010.292JD33074521.227509487.43385811.1(Z)963.774JD43075146.623510220.740103704.3(Y)797.483JD53075543.448510912.483133701.5(Z)660.5436EP3075997.787511391.9561各交点详细计算如下：1)BP-JD1-JD2路段图3-7 方案2曲线计算图示1路线转角 L1曲线长（m） T1切线长（m）E1外矩（m） J1校正数（m） R1曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1000m,缓和曲线长度120m。如上图： 特殊桩点校核： 2)JD1-JD2-JD3路段图3-8 方案2曲线计算图示2路线转角 曲线长（m） 切线长（m）外矩（m） 校正数（m） 曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径500m，缓和曲线长度150m。如上图：特殊桩点校核：3)JD2-JD3-JD4路段图3-9 方案2曲线计算图示3路线转角 曲线长（m） 切线长（m）外矩（m） 校正数（m） 曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径3000m，缓和曲线长度180m。如上图：特殊桩点校核：4)JD3-JD4-JD5路段图3-10 方案2曲线计算图示4路线转角 曲线长（m） 切线长（m）外矩（m） 校正数（m） 曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径2500m，缓和曲线长度200m。如上图：特殊桩点校核：5)JD4-JD5-EP路段图3-11 方案2曲线计算图示5路线转角 曲线长（m） 切线长（m）外矩（m） 校正数（m） 曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1200m，缓和曲线长度120m。如上图： 特殊桩点校核：线形参数及要素点桩号汇总如下：表3-4 方案2线形参数及要素点桩号表120.000150.000180.000200.000120.0001000.000500.0003000.0002500.0001200.000174027.8344004.885811.1103704.3133701.559.99374.94489.99799.99559.9950.6001.8730.4500.6670.5003.4388.5941.7192.2922.865215.559231.587325.341332.368203.327428.476452.535649.655663.292405.19512.62125.7519.66611.4409.0262.64210.6381.0271.4441.459K0+827.381K1+460.501K2+460.156K3+422.903K4+218.942K0+611.822K1+228.915K2+134.815K3+090.535K4+015.614K0+731.822K1+378.915K2+314.815K3+290.535K4+135.614K0+826.060K1+455.182K2+459.642K3+422.181K4+218.212K0+920.298K1+531.450K2+604.470K3+553.827K4+300.810K1+040.298K1+681.450K2+784.470K3+753.827K4+420.8103.4 路线方案比选根据章节3.3计算结果，两方案平面参数对比列表3-5表3-5 两方案平面参数方案 参数RTLEJ方案IJD11500364.97723.9025.096.04JD21000388.61761.1342.4316.10JD31100379.77747.2536.5012.29方案IIJD11000215.559428.47612.6212.642JD2500231.587452.53525.75110.638JD33000325.341649.6559.6661.027JD42500332.368663.29211.4401.444JD51200203.327405.1959.0261.459路线线型方案优缺点列表如下：表3-6 方案比选 方案一 方案二 优 缺 点优点：1.线型顺畅美观，沿途拆迁量小，避开已有构造物。2.土石方工程量小，有利于环境保护，降低造价。3.路线与现有道路交叉简明，角度合理，便于跨线桥的设计施工。4.全线避开不良地基地段。缺点：1.存在少量高填路段，须设挡土墙。 优点：1.平面线形转角角度小。2.不会产生拆迁。3.线形顺直。缺点：1.高边坡数量很多。2.跨线桥桥位部分不易处理。3.土石方工程较大，不利于环保。 高速公路投资比较大，对所经过地区的经济起重要作用，所以在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价最低，兼顾路线的设计建设跟环境想协调的原则。综合考虑以上各种因素,最终选择方案一作为最终设计方案3.4逐桩坐标表（详见逐桩坐标表）第4章 道路纵断面设计4.1纵断面相关概念与要求纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，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。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、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。纵坡设计的一般要求为：1)纵坡设计必须满足公路工程技术标准（JTG B012003）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，和理安排缓和坡段，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。3)纵坡设计应对沿线地形、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，降低造价和节省用地。5)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、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。7)在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。4.2 纵断面设计的步骤在所确定的路线上，确定路线每20m的地面高程，其高程值详见纵断面图，绘出地面线。标出里程桩号和平面线形信息。确定控制点。控制点包括：路线起终点（起点设计高程794.0，终点标高807.0）；各类过人过水涵洞共20处；与原有低等级公路交叉点设跨线桥一座（K1+460.0，设计标高791.0）；要考虑填挖平衡。在这些控制点间穿插，初步定出坡度线。调整坡度线。检查各指标是否满足，使道路的平纵线形协调，同时考虑排水和路基设计的基本要求，其坡度值见纵断面图。在完成拉坡的纵断面图上，通过坡度和坡长计算纵断面上的设计高程，所得值详见纵断面图。4.3 平面线型和纵断面线型的配合4.3.1 平面直线与纵断面直线组合这种线形组合单调、呆板，行驶过程中路线视景不变，容易使司机产生疲劳感。尤其在高速行车时，容易导致交通事故。在交通比较复杂的路段，这种线形组合是有利的。设计中可采取措施来弥补景观单调的不足。4.3.2 平面直线与纵断面凹形曲线组合这种组合具有较好的视距。在设计中应该注意以下几点：(1) 避免插入较短的凹形竖曲线，或插入小半径曲线（一般应大于最小半径的34 倍），以免产生折点。(2) 两个凹形竖曲线间不要插入短直线，此时宜将两个凹曲线合并成一个凹曲 线，可改善视觉条件。(3) 长直线的末端不宜插入小半径凹形竖曲线。4.3.3 平面直线与纵断面凸形曲线组合这种组合视距条件差、线形单调，使司机对前方道路情况无法做出判断，应尽量避免。使用这种组合应注意采用大半径曲线，以保证视距。当连续出现凹形和凸形竖曲线时，会造成不良视觉效果，一般应尽量避免。4.3.4 平面曲线与纵断面直线组合如果平曲线半径选择适当，这种组合效果良好，汽车在这种线形上行驶，可获得良好的景观效果。如果平曲线与直线组合不当，曲线半径过小，或直线长度过短，平曲线半径与纵坡不协调，都会导致线形折曲。这种组合还应满足合成坡度的要求，尤其应避免急转陡坡组合。4.3.5 平面曲线与纵面曲线组合这两种组合形式很常见，但比较复杂，如果曲线半径适宜，平纵线形要素均衡，可以获得视觉舒适、诱导效果良好的空间曲线。此种组合应注意以下几点：1）一般情况下，当平竖曲线半径较大时，宜将平竖曲线半径顶点对应。若两者不能很好的配合，两者的半径都小于某一限度时，宜将平竖曲线拉开相当距离。2）平曲线与竖曲线的大小保持均衡。3）竖曲线的顶部或底部，不得与反向平曲线的拐点重合，尤其是凸形竖曲线，容易造成判断失误。4）避免转角小于7的平曲线与坡度角较大的凹形竖曲线组合。5）缓和曲线不得与小半径竖曲线重叠。6）不宜将小半径平曲线设置在竖曲线的底部或顶部。7）平竖曲线对应重叠有如下优点：利于诱导视线，有利于行车安全，线形舒适美观。平曲线与竖曲线的适当组合见下图4-1。图4-1 平曲线与竖曲线的适当组合4.4 最小填土高度的确定由于设计路段属高速公路，故路基要求保持干燥状态。该区处于4区，路基所用填料为粘性土，根据规范，路基临界高度参考值为H1=2.02.2 m，为安全起见，取2.2 m.根据地质条件，该区地下水位埋深为4.5m，所以本地区无需考虑最小填土高度。4.5 桥梁、通道控制标高的确定道路纵断面设计标高是指路基顶面边缘的标高，高速公路则是指中央分隔带外侧边缘的标高。在本设计中，路线所穿越的河流大多为小溪没有通航要求，河流上的涵洞只需满足路线和洪水的要求，设计洪水年限为1/100。由于该段公路为高速公路，有些路段填方高度较高，故需设置通道，以避免人、畜影响交通。4.6 道路坡长及坡度确定为了提高行车的平顺性，相邻变坡点之间的距离应不小于两竖曲线间的切线长，以便插入适当的竖曲线。竖曲线有凹形竖曲线和凸形竖曲线两种。道路最大纵坡和最小纵坡的限制,是为满足行车和排水要求.为使车辆行驶平顺，应尽量减少纵断面上的转坡点并设置大半径的竖曲线，坡长坡缓宜长，坡陡宜短。根据公路工程技术标准规定，本方案最大纵坡4%。最短坡长250m。纵断面设计时所用图式如图4-2：图4-2 竖曲线要素计算示意图 L=R (3-8) E=T2/(2R) (3-9) T=L/2 (3-10)式中： L竖曲线长度，m；坡差，%；R竖曲线半径，m；E竖曲线外距，m；T竖曲线切线长，m。4.7 路线纵断面设计路线纵断面设计形式如图4-3：图4-3 纵断面图各变坡点计算如下：1） 变坡点1：根据设计得知：， 拟定R=1600，则：，。计算图示如图4-4：图4-4 竖曲线计算图示1竖曲线内桩号的高程计算已知K0+500.000m的高程为803.0m计算公式为：左半部分：，右半部分：。其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。 直线上点到相邻变坡点的距离。竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-1：表4-1 竖曲线高程表1桩 号切线高程设计高程K0+242.4860.0000.000798.365798.365K0+2507.5140.002798.500798.498K0+30057.5140.103799.400799.297K0+350107.5140.361800.300799.939K0+400157.5140.775801.200800.425K0+450207.5141.346802.100800.755K0+500.000257.5142.072803.000800.928K0+550207.5141.346802.291800.945K0+600157.5140.775801.581800.806K0+650107.5140.361800.872800.510K0+70057.5140.103800.162800.059K0+7507.5140.002799.453799.451K0+757.5140.0000.000799.346799.3462） 变坡点2：