高速公路施工组织设计毕业论文.doc

02 级 本 科毕业设计论文 第 1 页 共 95 页 高速公路施工组织设计毕业论文高速公路施工组织设计毕业论文 1 1 引言引言 地区地处苏北 地理位置比较闭塞 过去经济相对比较落后 区内交通设施也 很落后 但随着区内乡镇及个体企业经济的快速发展 现在的交通状况日益成为经 济发展的瓶颈 改善交通成为亟待解决的问题 虽然近几年当地政府投入了很多资金用于公路建设 但是与其他发达地区相比 差距仍很大 远不能满足新形势下对公路运输的要求 归纳起来 还存在如下几方 面的问题 1 数量少 虽然已经有些道路 但都不是高速公路 缺乏与外界迅速沟 通的通道 2 质量差 标准低 已有的公路多属低级公路 有些还年久失修 通车 里程低 而且还有达不到技术标准的 等外路 3 没有路面铺装 属晴通雨阻的道 路比例也很大 有的公路防护设施不全 抗灾能力很差 当前公路建设的发展速度既跟不上经济的发展 也跟不上交通量的增长 因此 出于促进经济发展以及为子孙后代造福的长远规划 在该地区建设高速公路已经刻 不容缓 该道路建成后将会成为加速该地区经济发展的重要通道 它的建成不仅对 本地区有促进作用 同时还有助于改善整个苏北地区的交通状况 响应政府 振兴 苏北 的宏伟战略 使区域与区域之间的经济协作日益紧密 本道路是该地区未来 的一个重要对外出入口 具有重要的意义 02 级 本 科毕业设计论文 第 2 页 共 95 页 2 2 设计原始资料和依据设计原始资料和依据 2 12 1 自然地理情况自然地理情况 本设计地段属于冲击平原 地形开阔 地势起伏平缓 大部分地面高程在 30 38m 之间 沿线河流 排灌沟渠交错 农田水利设施完善 乡村道路网密集 区 域内均为高产农田区 2 22 2 土壤 地质 水文资料 气候土壤 地质 水文资料 气候 2 2 1 土壤 设计线路经过的地段主要由第四系松散沉积层所组成 第四系松散沉积层由全新 统 Q4a1 的低 高液限粘土夹粗砂及更新统 Q3a1 的低 高液限粘土所组成 由于古 河道多次变迁作用 底层厚度分布不均 堆积层厚度上部全新统 Q4a1 一般在 3 9m 局部达 10m 地层岩性主要为低 高液限粘土 其为 2 10 下部上更新 统 Q3a1 沉积厚度一般 10m 40m 地层岩性主要为低 高液限粘土 呈中 低等压缩 性 2 2 2 地质构造 本设计地段位于徐州市任庄地区 OP 段 属于新华系第二起带与秦岭 昆仑纬向 构造带交汇部位 属于华北地抬次级构造单元 地质构造简单 2 2 3 水文 1 地表水 路线经过区段主要河流 河流一般情况下流量受季节影响及人工调控 影响较大 监测表明沿线河流水质对混凝土不具侵蚀性 2 地下水 沿线第四系沉积层内富含大量的地下水 地下水一般埋深 1 2 5m 并随汛期发生变化 监测表明沿线河流水质对混凝土不具侵蚀性 3 地震 少数地震造成一些构造物不同程度的破坏 郯庐断裂带及其外围地区共 发生有感地震 9 次 根据江苏省地震烈度区划 本地区烈度为 7 度 4 气候 路线经过地区属暖温带半湿润季风气候区 海洋型与大陆型过度的气候 特征较明显 气候温暖 四季分明 雨量充沛 冬寒夏热 年内夏 秋季降水相对 集中 易出现暴雨造成涝灾 其余季节的降雨量偏少 气候区内的年平均气温 02 级 本 科毕业设计论文 第 3 页 共 95 页 13 70C 以 7 8 月份最热 年平均最高气温 19 40C 历年的平均最底气温 9 10C 历年平均极端最高气温 39 90C 历年平均极端最低气温 22 40C 历年的最大积雪深 度 20cm 最大冻土深度是 33cm 历年平均的无霜期 16 5 天 气候区年内的平均降 水量 884 0mm 历年的最大年降水量 1358 0mm 以 7 10 月份降水较为集中 区域 内常年的主导风向为东北风 历年的平均风速为 3 3m s 最大风速为 16 8m s 8 9 月份受台风影响区内空气湿度较高 年平均相对湿度为 70 左右 最 大相对湿度为 85 最小相对湿度为 65 2 32 3 交通量资料交通量资料 表 2 1 高速公路的近期交通量 车 型小汽车黄河 JN 150跃进 NJ 130解放 CA 10B太脱拉 138 交通量 辆 日 3000120010001800800 交通量年平均增长率 r 8 2 42 4 桥涵水文资料桥涵水文资料 本段有河流 大部分地区为农田 夏秋雨季降水量大时易产生洪涝灾害 设计洪 水位为 35 9m 2 52 5 设计依据设计依据 部颁 公路工程技术标准 JTGB01 2003 部颁 公路路线设计规范 JTJ011 2003 部颁 公路路基施工技术规范 JTJ033 1995 部颁 公路沥青路面施工技术规范 JTGF40 2004 部颁 公路路面基层施工技术规范 JTJ034 1993 部颁 公路沥青路面设计规范 JTGD50 2004 部颁 公路路基设计规范 JTGD30 2004 部颁 公路排水设计规范 JTJ018 1997 拟建公路的设计任务书 拟建公路的设计原始资料 拟建公路所处地区地形图 02 级 本 科毕业设计论文 第 4 页 共 95 页 3 3 路线设计路线设计 3 13 1 道路的可行性研究道路的可行性研究 工程可行性研究就是在项目建设前必须进行各项研究工作的最重要阶段 主要是 通过全面地调查研究和过程勘查 测量等工作 进行技术 经济论证 分析 判断 建设项目的技术可行性和经济合理性 为工程项目的决策提供依据保证工程的经济 效益 3 23 2 道路技术等级确定道路技术等级确定 3 2 1 公路分级 公路工程技术标准 规定根据使用任务 功能和适应的交通量将公路分为高 速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路五个等级 高速公路为专供汽车分向 分车道行驶并全部控制出入的干线公路 根据车道 数的不同它又可分为四 六 八车道高速公路 四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限平均昼夜 交通量为 25000 55000 辆 六车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限平均昼夜 交通量为 45000 80000 辆 八车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的远景设计年限平均昼夜 交通量为 60000 100000 辆 其它公路为除高速公路以外的干线公路 集散公路 地方公路分四个等级 3 2 2 确定道路等级 1 公路等级的选用应根据公路功能 路网规划 交通量并充分考虑项目所在地区 的综合运输体系和远期发展等经论证后确定 2 一条公路可分段选用不同的公路等级或同一公路选用等级不同的设计速度和路 基宽度 但不同公路等级设计速度路基宽度间的衔接应协调顺适 3 预测的设计交通量介于一级公路与高速公路之间 拟建公路为干线公路时宜选 用高速公路 拟建公路为集散公路时宜选用一级公路 设计年限的选择宜根据各地国民经济发展的实际情况和该公路在公路网中的地位 并考虑投资条件综合地确定 新建高速公路 一级公路的路面设计年限应为 15 年 有特殊要求时可适当延长设计年限 对改建 扩建的高速公路 一级公路的路面设 02 级 本 科毕业设计论文 第 5 页 共 95 页 计年限宜为 10 年至 15 年 大修加铺工程可视具体情况确定设计年限 表 3 1 高速公路的近期交通量 车 型小汽车黄河 JN 150跃进 NJ 130解放 CA 10B太脱拉 138 交通量 辆 日 3000120010001800800 交通量年平均增长率 r 8 由交通资料得折算成小汽车的近期交通量 式 3 1 拖挂车中型汽车小汽车 NNNN32 0 式中 折算成小汽车的近期交通量 0 N 小汽车的近期交通量 小汽车 N 中型汽车的近期交通量 中型汽车 N 拖挂车的近期交通量 拖挂车 N 表 3 2 车辆换算系数表 车辆类型换算系数 小汽车1 0 小型载货汽车1 5 3 5 吨载货汽车2 0 5 吨以上载货汽车2 5 中 小型公共汽车2 5 大型公共汽车无轨电车3 0 摩托车0 8 则 辆 日 0 N 3000 2 1200 1000 1800 800 12600 因远景设计年限为15 年 交通量预计年增长率 8 设计年限内路线上平均昼夜交通量按下式计算 式 3 2 1 1 1 n e NN 式中 Ne 设计年限内路线上折算成小汽车的平均昼夜交通量 02 级 本 科毕业设计论文 第 6 页 共 95 页 N1 折算成小汽车的近期交通量 交通量预计年增长率 设计年限 n 则 辆 日 15 1 Ne 126001 8 37009 由 公路工程技术标准 的规定 当把各种汽车折合成小汽车的年平均昼夜交 通量为 25000 以上时 要修建高速公路 3 33 3 路线方案的拟订与比选路线方案的拟订与比选 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 3 1 选线 选线的目的就是在符合国家发展建设的需要下 结合自然条件 选定合理的路线 使筑路费用与使用质量得到正确的统一 并达到行车迅速安全 经济舒适及构造物 稳定耐久且易于养护的目的 道路选线可按以下原则 1 道路选线应根据道路使用任务和性质 综合考虑路线区域内国民经济的发展情 况与远景规划 正确处理好近期与远期的关系 在总体规划的指导下 合理选定方 案 2 认真领会计划任务书的精神 依靠当地地形 气候 土壤 地质 水文等原始 资料 不遗漏有价值的方案 3 道路线形布局必须符合国家的方针政策 力争路线短捷及保证行车安全 4 道路选线贯彻经济与运营经济结合的原则 在不增加工程造价的情况下 尽量 提高技术指标 在不降低技术指标的情况下 尽量降低工程造价 5 充分利用地形 尽量回避不利地带 正确运用技术指标 对路线与地形的配合 加以研究 搞好路线平 纵 横三方面的结合 6 桥位应在服从路线总方向的原则 不要因桥位而过多地增加路线 桥位尽量选 在河道顺直 水流稳定 地质良好的河段上 并方便群众 小桥涵位置应服从路线 02 级 本 科毕业设计论文 第 7 页 共 95 页 走向 但在不降低路线技术指标的情况下 也应当照顾小桥涵位置的合理 7 道路与道路或道路与铁路应尽量减少交叉次数 应合理选用交叉类型 以达到 行车安全畅通的目的 8 道路设计应实行远近结合 分期修建 分段定级的原则 以取得投资及用地的 最佳效益 9 要考虑施工条件对选线的影响 推荐路线方案要注意结合可能的施工方法和施 工力量 并积极采用新结构 新材料和先进的施工技术 3 3 2 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 3 3 3 路线的两套方案 80 60 40 201 80 60 40 20K4 80 60 40 209 80 60 40 208 80 60 40 207 80 60 40 206 80 60 40 205 80 60 40 204 80 60 40 203 80 60 40 202 80 60 40 201 80 60 40 20K3 80 60 40 209 80 60 40 208 80 60 40 207 80 60 40 206 80 60 40 205 80 60 40 204 80 60 40 20 3 80 60 40 202 80 60 40 201 80 60 40 20K2 80 60 40 209 80 60 40 20 8 80 60 40 20 7 80 60 40 206 80 60 40 205 80 60 40 204 80 60 40 203 80 60 40 202 80 60 40 201 80 60 40 20K1 80 60 40 209 80 60 40 208 80 60 40 207 80 60 40 206 80 60 40 205 80 60 40 204 80 60 40 203 80 60 40 202 80 60 40 201 80 60 40 20 2K4 183 9329 ZD 2K2 460 2794 HZ 2K2 310 2794 YH 2K1 866 7214 QZ 2K1 423 1634 HY 2K1 273 1634 ZH 2K0 000 QD JD1 40 202 80 60 40 201 80 60 40 20K4 80 60 40 209 80 60 40 208 80 60 40 207 80 60 40 20 6 80 60 40 205 80 60 40 204 80 60 40 20 3 80 60 40 202 80 60 40 20 1 80 60 40 20K3 80 60 40 20 9 80 60 40 208 80 60 40 20 7 80 60 40 206 80 60 40 20 5 80 60 40 204 80 60 40 203 80 60 40 202 80 60 40 201 80 60 40 20K2 80 60 40 209 80 60 40 208 80 60 40 207 80 60 40 206 80 60 40 205 80 60 40 204 80 60 40 20 3 80 60 40 202 80 60 40 20 1 80 60 40 20K1 80 60 40 20 9 80 60 40 208 80 60 40 20 7 80 60 40 206 80 60 40 20 5 80 60 40 204 80 60 40 20 3 80 60 40 202 80 60 40 201 80 60 40 20 1K4 253 2760 ZD 1K3 979 9164 HZ 1K3 799 9164 YH 1K3 145 0889 QZ 1K2 490 2614 HY 1K2 310 2614 ZH 1K1 433 8566 HZ 1K1 253 8566 YH 1K0 844 1884 QZ 1K0 434 5202 HY 1K0 254 5202 ZH 1K0 000 QD JD2 JD1 HZ QZ YH HY ZH JD1 图 3 1 路线平面线形 3 3 4 高速公路技术标准 02 级 本 科毕业设计论文 第 8 页 共 95 页 表 3 3 高速公路技术标准 序号项 目主要技术指标 平曲线极限最小半径 m 650 平曲线一般最小半径 m 1000 平曲线不设超高最小半径 m 5500 平曲线不设缓和加宽最小半径 m 250 平曲线最小长度 m 200 停车视距 m 210 最大纵坡 度 3 纵坡 最小纵坡 度 0 3 凹形 17000 竖曲线最小半径 m 凸形 20000 3 3 5 方案比选 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 河谷漫滩等外 多为耕地 分布有各种建筑物 居民点较多 在 天然河网地区还有水塘 河汊 沟渠等特点 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 02 级 本 科毕业设计论文 第 9 页 共 95 页 表 3 4 方案比选表 项目方案一 直线 平曲线 直线方案二 直线 平曲线 直线 平曲线 直线 平 曲 线 1 38 R 1500m T 606 779m E 87 383m J 38 958m L 1174 410m Ls 180m 平 曲 线 29 R 2000m T 592 765m E 68 314m J 22 469m L 1163 060m Ls 150m 平 曲 线 2 47 R 1800m T 872 981m E 163 612m J 90 084m L 1609 650m Ls 180m 主要参数指标 曲线率 27 700 曲线率 66 980 桥涵6 座4 座 其它农田 水渠等 从上面两个方案比较来看 方案 1 和方案 2 的路线总长度差不多 但方案 1 中的 直线段长度太长 这不利于行车安全 根据经验就高速公路而言曲线率通常要占路线 总长的 40 以上 而且方案 1 平面线形不仅与其他道路相交太多 还与许多河流交 叉 导致桥涵的增加 这样既不利于行车 造价也会提高 所以综合各方面因素 选择方案 2 作为最佳路线方案 02 级 本 科毕业设计论文 第 10 页 共 95 页 4 4 平面设计平面设计 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 14 1 直线直线 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 总的原则是 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 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 本道路采用的两个圆曲线属于反向曲线 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 本道路两个反向曲线 其间直线长度取值见表 4 4 02 级 本 科毕业设计论文 第 11 页 共 95 页 4 24 2 圆曲线圆曲线 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 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 式 4 1 2 h V R 127i 式中 V 行车速度 km h ih 路面横坡 有超高时为路拱横坡 有超高时为超高横坡 为横向力系数 1 圆曲线最小半径 一般最小半径是指在通常的情况下采用的最小半径 它介于极限最小半径与不 设超高最小半径之间 其超高值随着半径的增大而按比例减小 其 和 ih见下表 表 4 1 一般最小半径 ih取值表 计算行速 度 km h 120100806050304020 0 050 050 060 060 060 060 050 05 ih0 060 060 070 080 070 070 060 06 表 4 2 各级公路圆曲线最小半径 公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路 计算行车速 度 km h 120100806010060804060304020 极限最小半 径 m 65040025012540012525060125306015 一般最小半 径 m 10007004002007002004001002006510030 不设超高最 小半径 m 55004000150015004000150025006001500350600150 2 圆曲线最大半径 02 级 本 科毕业设计论文 第 12 页 共 95 页 选用圆曲线半径时 在与地形等条件相适应的前提下尽量采用大半径 但半径大 到一定程度时 其几何性质和行车条件与直线有太大区别 容易给驾驶人员造成判 断上的错误反而带来不良后果 同时也无谓增加计算和测量上的麻烦 所以 公路 工程技术标准 规定圆曲线的最大半径不宜超过 10000m 4 2 2 圆曲线半径的确定 圆曲线能较好的适应地形的变化 并可获得圆滑的线形 圆曲线在适应地形情况 下 应尽量选用较大半径 在确定半径时应注意以下几点 1 一般情况宜采用极限最小半径的 4 8 倍或超高为 2 4 的圆曲线半径 2 地形条件受限制时 应采用大于或接近一般最小半径的圆曲线半径 3 应同前后先行要素相结合 使之构成连续均衡的曲线线形 4 应同纵断面线形相结合 避免小半径曲线与陡坡相重合 5 每个弯道半径值的确定 应按技术标准根据实际选用 本道路考虑直线最小长度并结合实际确定两个平曲线最小半径为 1500m 1800m 4 34 3 缓和曲线缓和曲线 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应设置缓和曲线 在直线上 曲率半径为无穷大 而在圆曲线上 曲率为 1 R 半径为 R 如两种线形相连 接 则在连线出会产生突变点 加入缓和曲线 则曲率渐变 线形较佳 4 3 1 缓和曲线长度及参数的确定 1 缓和曲线长度 公路工程技术标准 规定当曲线半径小于 5500m 时 应设置缓和曲线 缓和曲 线的长度受一下两个因素限制 1 从控制方向操作的最短时间考虑 如果缓和曲线长度太短 使驾驶员操作不便 所以应保证驾驶员在缓和曲线上操作 有一定的时间 缓和曲线的最小长度为 Ls min V 1 2 m 2 离心加速度变化率考虑 汽车行驶在缓和曲线上 离心加速度随缓和曲线曲率变化而变化 如变化过快会使 旅客感到横向的冲击 公路工程技术标准 规定的缓和曲线长度根据道路等级和设计车速按下表取值 表 4 3 缓和曲线最小长度 02 级 本 科毕业设计论文 第 13 页 共 95 页 公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路 计算行车速度 km h 120100806010060804060304020 缓和曲线最小 长度 m 10085705085150703550253520 综合考虑以上两点确定本道路缓和曲线长度取 180m 2 平曲线几何参数的确定 图 4 1 基本型平曲线 表 4 4 参数取值表 序号参数取值单位 1 交点个数 2 个 2 路线总长 4 253Km 3 平均每公里交点数 0 470 个 4 直线最大长度 876 404m 5 直线最小长度 254 520m 6 缓和曲线最大长度 180m 7 缓和曲线最小长度 180m 8 平曲线最大长度 1669 655m 以上数据符合规范要求 可以进行要素计算 几何元素有 q p 0 T L E J 其计算公式如下 式 4 2 3 2 m 2240 SS LL q R 式 4 3 24 3 m 242384 SS LL p RR 02 级 本 科毕业设计论文 第 14 页 共 95 页 式 4 4 0 28 6479 m S L R 式 4 5 m 2 TRp tgq 式 4 6 0 2 2 m 180 LRLs 式 4 7 sec m 2 ERpR 式 4 8 2 m JTL 式中 转角 度 0 缓和曲线角 度 T 切线长 m L 曲线长 m Ls 缓和曲线长 m E 外距 m J 校正数或称超距 m R 圆曲线半径 m 计算示例 平曲线 1 由前所述 LS 180m 380 R 1500m 3 2 180180 89 9982 m 2240 1500 q 24 3 180180 0 9 m 24 15002384 1500 p 0 0 180 28 6479 3 438 1500 38 15000 9 89 9982606 7995 m 2 Ttg 38 15000 9 sec150087 383 m 2 E 3 14 382 3 43841 m 180 L 1213 599 11174 4139 189 m J 平曲线 2 计算同上 02 级 本 科毕业设计论文 第 15 页 共 95 页 表 4 5 平曲线几何要素汇总表 曲线曲线 1曲线 2 q 89 998mq 89 993m p 0 900mp 0 750m 0 3 4280 0 2 8650 T 606 779mT 872 981m E 87 383mE 163 612m L 1174 410mL 1655 878m 几 何 要 素 J 38 189mJ 90 084m 4 54 5 视距视距 为了行车安全 驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程 一旦发现前 方有障碍物或迎面来车 能及时采取措施 避免相撞 因此必须满足行车视距的要 求 行车视距是否足够 直接关系到行车的安全与迅速 它是道路使用质量的重要 指标之一 因高速公路有中央分隔带 无对向车辆 因此 不存在错车 会车视距 并且高速公路的车道数均在 4 个车道以上 快慢车道用划线分隔行驶 各行其道 也不存在超车问题 因此 只需考虑停车视距的问题 停车视距是指驾驶人员自看 到前方障碍物起至到达障碍物前安全停止所需要的最短的行车距离 公路工程技术 标准 规定高速公路的停车视距为 210m 4 64 6 逐桩坐标计算逐桩坐标计算 采用坐标法计算逐桩坐标 本路线的四个控制点坐标为 QD 坐标为 X 0 000 Y 0 000 JD1 坐标为 X 817 793 Y 277 254 02 级 本 科毕业设计论文 第 16 页 共 95 页 JD2 坐标为 X 3049 234 Y 510 787 ZD 坐标为 X 4068 604 Y 30 454 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 1 2 式 4 9 12121 arctgYYXX 2121 277 2540 000 817 7930 000 18 70 arctgYYXX arctg 式 4 10 22121 arctgYYXX 510 787277 254 3049 234817 793 26 06 arctg 1 直线上桩坐标计算 ZH 点坐标 式 4 11 ZHJ 1 X X T cos 180 817 793 606 7795 cos 18 7 180 824 721m 式 4 12 ZHJ 1 Y Y T sin 180 277 454 606 7795 sin 18 7 180 510 415m 例 求直线上桩号为 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 J1 X X T ZH L cos 180 817 793 606 7795 254 52 100 cos 18 721 180 94 376m J1 Y Y T ZH L sin 180 277 454 606 7795 254 52 100 sin 18 721 180 32 096m 2 曲线上任一点的坐标 曲线上任意点的切线横距 02 级 本 科毕业设计论文 第 17 页 共 95 页 式 4 13 5 913 246 246 403456599040 sss lll xl R LR LR L 式中 缓和曲线上任意点至 ZH 或 HZ 点的曲线长 l 缓和曲线长度 Ls 第一缓和曲线 ZH HY 上桩号 360 点坐标 5 2 105 4778 105 4778 40 1500 180 98 762 x m 22 2 22 3030 coscos 105 477830 105 4778 824 720598 7618 cos 30 cos 18 7 3 14 1500 1803 14 180 340 848 ZH ss ll XXx RLL 22 2 22 3030 cossin 30 105 477830 105 4778 510 41598 7618 cossin 26 06 3 14 1500 1803 14 1500 180 114 858 ZH ss ll YYx RLRL 3 圆曲线内任一点的坐标 例 求 QZ 的坐标 2 90 90 2 sincos180 90 1174 4190 407 205 180 412 29112 1500 sincos 20 06 180 3 14 15003 14 1500 817 231 s HY lLL XXR RR 2 90 90 2 sinsin180 90 1174 4190 407 205 180 136 0342 1500 sinsin 20 06 180 3 14 15003 14 1500 189 052 s HY lLL YYR RR 其余各点计算方法同上 经 Excel 整理得本道路直线 曲线及转角表和逐桩坐标表见表格附录表 1 和 2 02 级 本 科毕业设计论文 第 18 页 共 95 页 5 5 道路纵断面设计道路纵断面设计 纵断面是道路设计的重要技术指标之一 它主要反映路线起伏 纵坡与原地面的 切割等情况 把道路的纵断面与平面图 横断面图结合起来 就能够完整地表达出 道路的空间位置和立体线形 道路的纵断面线形应根据道路的性质 任务 等级和 地形 地物 地质 水文等条件 考虑路基稳定 排水的工程量等的要求 对纵坡 的大小 长短 前后纵坡情况 竖曲线半径大小以及与平面线形的组合关系等进行 设计 5 15 1 纵断面设计的方法纵断面设计的方法 5 1 1 纵断面设计原则 1 保证路线纵断面指标满足设计规范且在满足立体交叉物的净空标准前提下 尽 可能采用较高的技术指标 尽量降低填土高度 节省工程量 减少占用的耕地量 2 纵断面线形力求与地形相适应 设计成视觉连续平顺且光滑 线形避免在短距 离内出现连续起伏 3 对于行人与行车的通道 在地形 地势条件有利于解决排水的情况下 一般避 免下挖造成通道内积水 通道的布设在满足净空的要求和使用要求基础上 着重考 虑尽量使沿线居民出行便利 生产和生活均不受其影响 4 纵断面设计时考虑平纵线形组合设计 着重考虑了平纵指标的协调 平纵曲线 的对应关系 避免将凸形竖曲线顶点与凹形竖曲线的底部置于平曲线起终点 或反 向曲线的拐点 纵断面线形与平面线形一样 也应采用较高的经济技术指标 竖曲 线半径均达到视觉要求 5 尽量减少变坡点的数量 设置大半径竖曲线 6 注意平 纵组合 竖曲线宜包含在平曲线内 即 平包竖 原则 5 1 2 确定和标注标高控制点 控制点是指影响纵坡设计的标高控制点 如路线起点 终点 越岭垭口 中小桥 涵 地质不良地段的最小填土高度 最大挖深 沿溪水位的洪水位 隧道进出口 片面交叉和立体交叉点 人行和农用车通道 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 1 桥梁区最小填土高度 02 级 本 科毕业设计论文 第 19 页 共 95 页 本道路中路基高度主要受农田和其他积水路段的最小填土高度 人行通道净空 桥下净空 河流洪水位等因素控制 将上述标高控制点标注于地形图中 设计时应 注意 由此地区桥涵水文资料可知 设计洪水位 35 9m 此路段属于平原区填土高度 不大 填土高度要满足设计洪水位 0 5m 安全高度 的设计要求 所以桥涵地区纵断 面设计标高 35 9 0 5 36 4m 填土高度约 36 4 33 8 2 6m 2 通道净空 通道设置是平原区高速公路控制路基高度的主要因素 通道数量既要满足沿线群 众生活 工作便利的要求 又不能过多设置而增加工程投资 为合理确定通道数量 尽可能降低路基设计高度 通道对道路网现状和规划进行全面的分析研究 综合平 衡 合理分类 确定道数和位置及高度 本道路中 地方道路拟采用下穿方式横过主线 根据通道的使用功能和实际调查 资料 下穿主线的通道属于人行通道 其净高为 2 2m 一般情况下 为满足通道的 排水要求 通道底面标高应高于地面标高 如周围地势较低 可以适当下挖通道 在 500 米以内有多条通道与主线相交的话 可以采用合并共同使用一条通道的做法 以降低工程量节约投资 5 25 2 纵坡设计纵坡设计 纵坡设计的一般要求 1 纵坡设计必须满足 公路工程技术标准 的规定 2 为保证车辆能以一定的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 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 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 如桥引道及通道两端接线等 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 农田 水利等方面的要求 5 2 1 最大纵坡 最大纵坡是道路纵断面设计的重要指标 在地形起伏较大的地区最大纵坡的大小 直接影响路线的长度 使用质量 行车安全 运营成本和工程的经济性 各级公路 02 级 本 科毕业设计论文 第 20 页 共 95 页 允许的最大纵坡是根据汽车的动力性能 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 公路工程技术标准 和 路线设计 规范 对我国公路的最大纵坡的规定如下表 表 5 1 各级公路最大纵坡 公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路 计算行车速度 km h 120100806010060804060304020 最大纵坡 345546576869 本道路属于平原地区 所选坡度均较小 均满足最大纵坡限制 具体取值详见表 5 6 5 2 2 最小纵坡 为保证挖方路段 设置边沟的低填方路段和横向排水不畅地段的排水 以防止积 水渗入路基而影响其稳定性 应采用不小于 0 3 的纵坡 当必须设计小于 0 3 的纵 坡时边沟应作单独排水设计 本道路地势平坦 纵坡取值较小 但大于 0 3 具体 取值详见表 5 6 5 2 3 坡长限制 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的地段产生的增重或减重的变化频繁 导致乘客感觉 不适 车速越高越突出 从路容美观 相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求有 一定的长度 从线形的几何构成来看 纵断面是由一系列的直线段和竖曲线所构成 若坡长过短 则不能满足设置竖曲线这一几何条件的要求 故应对纵坡的最小长度 加以限制 公路工程技术标准 规定各级道路最短坡长应按下表选用 表 5 2 各级公路的最小坡长 公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路 计算 行车速度 km h 120100806010060804060304020 最小坡长 m 30025020015025015020012015010010060 最短坡长具体取值详见表 5 6 02 级 本 科毕业设计论文 第 21 页 共 95 页 2 最大坡长限制 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 车影响也较大 连续上坡发动机过热影响机械效率 行驶条件恶化 对高速公路 即 使是 2 的纵坡 坡长也不宜超过 1500m 道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常的行 驶影响很大 纵坡越陡 坡长越长 对汽车影响也越大 公路工程技术标准 和 路线设计规范 对最大坡长限制见下表 表 5 3 各级公路纵坡长度限制 m 公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路 计算 行车速度 km h 120100806010060804060304020 390010001100120010001100 47008009001000800100090011001000110011001200 5 600700800 8007009008009009001000 6 500600 600 700600700700700800 7 500 500 600 8 300 400 纵坡 坡度 9 200 纵坡长度具体取值详见表 5 6 5 35 3 竖曲线设计竖曲线设计 纵断面上两个坡段的转折处 为了便于行车安全 舒顺 需要在变坡点处设置竖 曲线 我国规定各级公路及城市道路在变坡点处均应设置竖曲线 竖曲线半径均以 圆曲线半径表示 竖曲线设置的主要作用如下 1 确保道路纵向行车视距 2 缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的冲击缓冲作用 3 将竖曲线与平曲线恰当组合 有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感 5 3 1 竖曲线最小半径 1 竖曲线设计的限制因素 在纵断面设计中 竖曲线的设计要素受众多因素的限制 其中有三个限制因素决 02 级 本 科毕业设计论文 第 22 页 共 95 页 定着竖曲线的最小半径或最小长度 1 缓和冲击 汽车行驶在竖曲线上时 产生的径向离心力在凹形竖曲线上是增重 在凸形竖曲 线上是减重 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 所以为了解决这个问题在确定竖曲线半径时 对离心加 速度要加以控制 根据试验 离心加速度限制在 0 5m s 0 7m s 比较合适 Rmin v 3 6 或 Lmin v 3 6 式 5 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 Lmin Vt 3 6 V 1 2 式 5 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 竖曲线半径取值见表 5 6 2 竖曲线最小半径和最小长度 公路工程技术标准 规定的一般最小半径和最小长度见下表 表 5 4 凸形竖曲线最小半径和最小长度 计算行车速度 km h 1201008060403020 极限最小半径 m 11000650030001400450250100 一般最小半径 m 170001000045002000700400100 竖曲线最小长度 m 100857050352520 表 5 5 凹形竖曲线最小半径 计算行车速度 km h 1201008060403020 极限最小半径 m 4000300020001000450250100 一般最小半径 m 6000450030001500700400200 本工程处于平原地区 地势较平坦 参数易接近极限值 具体取值见下表 02 级 本 科毕业设计论文 第 23 页 共 95 页 表 5 6 参数取值表 序号参数取值单位 1变坡点数2个 2纵断面总长4 253km 3平均每公里变坡点数0 470个 km 4竖曲线总长2 527k m 5竖曲线占纵断面比例59 417 6最小坡度0 305 7最大坡度0 465 8最小坡长840 572m 9最大坡长2298 755m 10直线最小长度263 367m 11直线最大长度1035 168m 12凸曲线半径150000 000m 13凹曲线半径180000 000m 以上数据均符合要求 可以进行要素计算 5 3 2 竖曲线各要素计算 图 5 1 竖曲线要素示意图 计算公式如下 式 5 3 21 ii L R 或 R L 式 5 4 02 级 本 科毕业设计论文 第 24 页 共 95 页 T L 2 R 2 式 5 5 式 5 6 R T E 2 2 式中 两纵坡段的坡差 L 竖曲线长度 m T 切线长度 m E 外矩 m R 竖曲线半径 m 计算示例 已知在 k0 840 572 凸形竖曲线变坡点 1 处 竖曲线半径 R 150000 m i1 0 4648 i2 0 3048 则 i2 i1 0 7696 L R 150000 0 7696 1154 430m T L 2 577 215m E T 2R 577 215 2 150000 1 110m 竖曲线起点桩号 K0 840 572 T K0 263 358m 竖曲线起点高程 39 907 T 0 4648 37 224m 竖曲线终点桩号 K0 840 572 T K1 417 787m 计算竖曲线内任意一点的高程 桩号 K0 400 000 处 横距 x1 K0 400 K0 263 358 136 642m 竖距 m 22 1 1 136 642 0 062 22 150000 x h R 切线高程 m37 224 136 642 0 00464837 859 设计高程 37 859 0 0062 37 853m 变坡点 2 处计算同上 表 5 7 竖曲线要素汇总表 变坡点桩号R m L m T m E m 02 级 本 科毕业设计论文 第 25 页 共 95 页 K0 840 000150000 0 769 1154 430577 215 1 110 K3 139 3271800000 762 1372 766 686 3831 309 5 5 4 4 平 纵线形组合设计平 纵线形组合设计 5 4 1 设计原则 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 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 3 选择组合得当的合成坡度 以利于路面排水和行车安全 4 注意与道路周围环境的配合 5 4 2 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 02 级 本 科毕业设计论文 第 26 页 共 95 页 6 6 道路横断面设计道路横断面设计 道路横断面是指中线上各点的法向切面 是由横断面设计线和地面线所构成的 路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接有关的那一部分 即各组成部分 的宽度 横向坡度等问题 6 6 1 1 道路建筑界限及用地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