太原至焦作二级公路k0+000~k3+000段设计

本科毕业设计太原至焦作二级公路K0000K3000段设计专业名称土木工程年级班级道桥071班学生姓名指导教师河南理工大学土木工程学院二一一年六月十日毕业设计（论文）任务书专业班级道桥071班学生姓名一、题目太原焦作二级公路K0000K3000段设计二、起止日期2011年3月28日至2011年6月14日三、主要任务与要求本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成太原至焦作段二级公路的设计工作，具体内容要求如下（1）资料整理与分析。（2）公路技术等级的确定。（3）方案拟定和比选。（4）路线平面、纵断面、横断面设计。（5）路基设计。（6）路基综合排水设计。（7）路面结构设计。（8）设计文件，即设计说明书。说明书交代设计内容、计算方法和过程。（9）设计图纸，要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面结构层设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等。指导教师职称学院领导签字（盖章）年月日毕业设计（论文）评阅人评语题目太原焦作二级公路K0000K3000段设计评阅人职称工作单位年月日毕业设计（论文）评定书题目太原焦作二级公路K0000K3000段设计指导教师职称年月日毕业设计（论文）答辩许可证答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料1、设计（论文）说明共页2、图纸共张3、指导教师意见共页4、评阅人意见共页经审查，专业班同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。指导教师签字（盖章）年月日根据审查，准予参加答辩。答辩委员会主席（组长）签字（盖章）年月日毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议院（系）专业班同学的毕业设计（论文）于年月日进行了答辩。根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。一、毕业设计（论文）的总评语二、毕业设计（论文）的总评成绩三、答辩组组长签名答辩组成员签名答辩委员会主席签字（盖章）年月日摘要本设计为太原至焦作段二级公路第一标段（K0000K3000）的设计，该路线全长约3080M，设计车速60KM/H，双向2车道，路基宽10M。全线共设置三个转角，两个变坡点。在本次设计中，应解决的主要项目包括公路等级的确定、路线方案拟定和比选、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路基综合排水设计、沥青路面结构层设计、碎石挤密桩处理软土地基、工程概预算以及各部分内容相关的表格和图纸。本设计是结合地形图及周边的环境，按照设计规范、设计原则，对道路进行综合设计。关键词二级公路；平曲线；纵断面；横断面；沥青路面ABSTRACTTHEDESIGNFORTHETAIYUANJIAOZUOSECTIONOFTHEFIRSTBIDOFSECONDARYROADSK0000K3000DESIGNTHEROUTELENGTHIS2813METERS,WITHADESIGNSPEED60KM/H,TWOWAY2LANES,ROADBED10METERSWIDEALLWAYSETTWOCORNERS,TWOCHANGINGSLOPEPOINTSINTHEDESIGN,THEMAINITEMSTOBEADDRESSEDINCLUDEDETERMINATIONOFROADGRADE,LINEPROGRAMMINGANDCOMPARISON,GRAPHICDESIGN,PROFILEDESIGN,CROSSSECTIONALDESIGN,ROADBEDDESIGN,INTEGRATEDDRAINAGEDESIGNSUBGRADE,ROADBEDOFASPHALTPAVEMENTLAYERDESIGN,SOFTGRAVELCOMPACTIONPILE,PROJECTBUDGETANDRELEVANTPARTSOFTHEFORMANDCONTENTOFDRAWINGTHEDESIGNISACOMBINATIONOFTOPOGRAPHICMAPSANDTHESURROUNDINGENVIRONMENT,INACCORDANCEWITHDESIGNSPECIFICATIONS,DESIGNPRINCIPLES,INTEGRATEDDESIGNOFROADSKEYWORDSSECONDARYROADSFLATCURVELONGITUDINALCROSSSECTIONALASPHALTPAVEMENT目录第一章绪论111绪言1111选题的意义1112现状与发展规划1113研究的内容212项目设计背景313沿线自然条件3131地理条件3132地质条件3133水文条件4134气候条件4135植被及作物4本章小结4第二章公路等级的确定521公路功能522公路分级523交通量统计624确定道路等级725公路技术标准7本章小结8第三章路线方案拟定和比选931选线原则与步骤9311选线的一般原则9312选线的步骤1032选线的要点1133路线方案的拟定1134路线方案比选12本章小结12第四章平面设计1341平面设计的一般原则1342平面线形设计的一般要求1343平面线形设计14431直线14432圆曲线15433缓和曲线1744平面线形要素的组合1745平面线形要素计算19451曲线要素计算19452逐桩坐标计算21453主点桩号计算2546行车视距26461行车视距简述26462最大横净距计算27本章小结28第五章纵断面设计2951纵断面设计原则2952纵断面设计方法与步骤2953纵坡设计的要求3054纵坡及坡长设计30541纵坡30542坡长限制3255平、纵组合设计33551平、纵组合设计原则33552平曲线与纵断面的组合33553竖曲线34554设计高程计算39本章小结40第六章横断面设计4161横断面设计原则4162各项技术指标4163横断面设计步骤4364超高设计4365路基土石方数量计算及调配45651横断面面积计算45652土石方数量计算45653路基土石方调配4566道路用地范围47661公路用地范围47662建筑限界47本章小结48第七章路基设计4971概述4972路基的类型与构造4973路基设计50731路基高度50732路基边坡5074公路排水设计51741概述51742边沟52743排水沟52本章小结52第八章路面设计5381路面设计要求及内容53811设计要求53812路面设计的主要内容5482设计原则5483路面结构分层及功能5684路面设计步骤5785路面设计58851设计资料58852轴载计算58853拟定路面结构组合方案61854设计指标确定61855方案技术经济比较67本章小结68第九章碎石挤密桩处理软土地基6991工程概况6992软土地基的处理方法6993碎石挤密桩的适用条件7094碎石挤密桩的加固机理7095碎石桩设计71951桩长72952桩径72953桩距布置72954碎石桩填料7396碎石桩施工73961施工机械73962施工工艺74963施工注意事项7497碎石桩的检测75本章小结75第十章工程概预算76101预算的定义和作用761011预算的定义761012预算的作用76102概预算的编制761021预算编制的依据771022投资分析771023编制步骤77103预算编制项目表78104工程量计算781041临时工程791042路基工程791043路面工程工程量801044防护工程80105总预算计算80106编制说明81本章小结81第十一章结论82参考文献83致谢84第一章绪论11绪言111选题的意义交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。公路交通是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志，是国民经济发展、社会发展和人民生活必不可少的公共基础设施。公路建设的发展速度对于促进国民经济的发展，拉动其他产业的发展具有非常重要的意义。本次设计的公路是太原至焦作二级公路K0000K3000段，全长2813米。该公路地处山区，地型起伏不大，地质状况良好。该地区长期处于交通不良状态，随着地区经济的快速发展，地区原有公路线路已经严重限制了该地区与外界经济的联系，影响了地区人民的经济生活水平的提高。此公路的建成将大大加强地区与地区之间，地区与外界之间的联系，解决道路通行能力低的问题，促进该地区调整产业结构，引导依附于物流的产业向公路周边经济区集中，促进物流资源的有效配置，将大力推动了商业、旅游等第三产业的发展，加快地区经济的发展，提高人民生活水平，帮助群众致富奔小康。112现状与发展规划改革开放三十年以来，我国公路运输业快速发展。公路基础建设取得历史性突破。新世纪以来的几年，更是我国公路运输发展最快最好的时期。2006年，我国公路投资高达623105亿元，比2005年增加74608亿元，同比增长136。2006年末，全国公路总里程达34570万公里，比上年末增加1118万公里，位居世界第二。与此同时，在解决农村地区“出行难”方面，国家通过财政投资建设农村客运站，补贴跑农村运输的营运客车等方式，到去年底，全国行政村客车通达率达到83，广大农民群众的出行条件和农村地区的物资运输条件得到明显改善。目前公路运输存在的主要问题为我国公路货物运输中明显存在六个不协调公路货运的发展水平和经济社会发展要求之间的不协调；货运装备的水平和结构与高等级公路发展要求之间的不协调；运输企业运营模式和组织形式与现代物流业发展要求之间的不协调；运输管理的能力和水平与运输市场发展要求之间的不协调；货运组织的信息化程度与现代货物运输发展要求之间的不协调；以及运输管理体制与货运现代化要求之间的不协调。随着科学技术的发展，尤其是ITINTELLIGENTTECHNOLOGY产业和智能交通系统的发展，公路运输的发展呈如下趋势随着高速公路由单线向跨区域和全国网络的发展，开展公路快速客、货运业务；随着全国高速公路网的形成和WTO的加入，促使公路运输企业按规模化要求建立集约化经营的运输企业；公路货运业将纳入物流服务业发展的系统中，更强调在专业化原则上的合作，包括不同运输方式之间的合作，与服务对象的合作；在经营管理方面，现在许多运输企业都建立并运用了运输信息管理系统；运输组织方式按生产力水平分层发展。逐步加强运输规划，使公路建设及运输站场设施的配置与客货流规律更好地协调起来，同时还根据效率与效益原则，把运输服务向纵深推进。113研究的内容本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成太原至焦作段二级公路的设计工作，具体内容如下（1）资料整理与分析设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。（2）公路技术等级的确定。（3）方案拟定和比选。（4）路线平面、纵断面、横断面设计。（5）路基设计。（6）路基综合排水设计。（7）路面结构设计。（8）设计文件，即设计说明书。说明书交代设计内容、计算方法和过程。（9）设计图纸，要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面结构层设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格，其中一部分图纸需要计算机绘图。12项目设计背景本次设计中的平面设计，纵断面设计，横断面设计，土方调配等内容主要采用了由道路工程师专门为工程师自己开发的纬地软件，该软件是一套具有领先技术的工程规划计算机辅助设计系统，主要应用于道路设计。纬地软件将道路设计所需的各种平面线形，纵断面坡度及坡长限制，横断面形式，超高方式等设计要素归纳为符合设计者设计习惯和思维的“设计目标”概念，进行目标化设计，而不是单纯的绘制线，点等几何图素。辅助设计者设计出合理的平，纵，横断面组合。设计完成后，纬地能够根据需要绘出任意比例的平面图，纵断面图，横断面图。13沿线自然条件131地理条件本设计的路段所在地区处于豫北地区，途经当地重要农业区。该地区两侧有高山，中部地势平坦，属于山区，高差相差不大。根据公路自然区划的三级区划标准和水热平衡，此处地理位置属于II区东部温润季冻区。132地质条件该地区以砂性土为主，土的分解稠度为089112。砂性土无塑性，透水性强，但是它的粘结性较小，易于松散，压实困难。土颗粒较细，平均粒径不大于010MM，属细粒土。细粒土质砂性土，粒径组成接近最佳级配，遇水不粘着，不膨胀，雨天不泥泞，晴天不扬尘，级配适宜，强度、稳定性较好，是理想的筑路材料。133水文条件本地区地下临界水位一般为18M。河流为季节性河流。根据近十年来水文资料统计，年平均降雨天数为832天，年平均降雨量为8001200MM。冬季有降雪记录。134气候条件该地区属于大陆性季风气候，四季分明。冬天气温较低，平均气温在5左右。夏季气温较高，平均气温在30以上。据统计，年平均无霜期达为280天。135植被及作物该地区是全国主要的农作物产地，粮食作物有小麦、玉米、花生、大豆等，经济作物主要有棉花、油麦等。地域内树木主要以温带落叶树木为主，杨树、柳树、榆树等。本章小结本章主要介绍了选择该课题的意义、我国公路发展的现状和发展规划以及此题研究的主要内容，还提供了本地区的地理、地质、水文和气候条件，这对于分析当地的自然情况是十分方便的，它不仅为该条道路的选线、方案拟定和比选及平面设计提供了依据，而且为将来道路的路面建设提供设计依据。第二章公路等级的确定21公路功能本条公路的主要功能是为行车服务的，可以满足各种大中型车辆的行驶，同时，缓解城乡之间交通拥挤的状况。公路建成后作为城乡结合部混合交通量大的集散公路，与原有的道路构成规划完美路网，大大加强城乡地区之间的地区经济联系。该设计路段长度为2813M，设计年限为12年，设计速度为60KM/H。22公路分级交通部2004年1月颁布的国家行业标准JTGB012003公路工程技术标准将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级，即高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。（1）高速公路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汽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汽车的年平均日交通量4500080000辆。八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量60000100000辆。（2）一级公路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。双车道四级公路应能将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下。单车道四级公路应能将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。23交通量统计（1）现有交通量统计根据资料统计，现有交通量见下表21。表21现有交通组成与交通量车型小客车黄河JN360解放CA15解放CA50解放CA10B东风EQ140黄河QD351载重（KN）1815050504010070换算后载质量（T）1815554107交通量53550300160280280200（2）交通量换算标准规定交通量换算采用小客车为标准车型。确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表22。表22各汽车代表车型与车辆换算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1019座的客车和载质量2T的货车中型车1519座的客车和载质量2T7T的货车大型车20载质量7T14T的货车拖挂车30载质量14T的货车（3）初始交通量计算初始年平均日交通量为535305015300151601528020280152002655（辆/日）0N（4）设计交通量计算目前一般按年平均增长率累计计算确定。（21）10NDN式中预测年的年平均日交通量，辆/D；DN初始年平均日交通量，辆/D；0年平均增长率，；预测年限。N通过上式计算设计交通量（辆/D）15265602DN24确定道路等级根据本路段的功能主要是该地区之间交通运输的集散要道，担负为沿线工、农业生产以及政治、经济、文化物资服务。通过计算得出的设计交通量为6002辆/日，在500015000辆之间，符合二级公路的适应能力。于是，确定该条公路的等级为二级。25公路技术标准根据二级公路的技术标准是有各项技术指标来体现的，主要技术指标见下表23。表23主要技术指标表二级公路设计指标设计速度V60KM/H行车道宽度（M）3527行车道数2路基宽度（M）10表23主要技术指标表（续）二级公路设计指标直线的最大长度（M）20V1200直线的最小长度（同向曲线间）（M）6V360直线的最小长度（反向曲线间）（M）2V120最大纵坡6最小纵坡05最大合成纵坡10凸形竖曲线一般最小半径/长度（M）2000/50凹形竖曲线一般最小半径/长度（M）1500/50行车视距（M）75本章小结本章主要讲述了确定道路等级的一般方法。根据该条公路要求的交通量及其使用任务和性质，确定公路等级。通过该章的学习可以熟悉道路等级确定的步骤，这对于设计本条道路时，应该注意的主要技术标准是十分有利的。第三章路线方案拟定和比选31选线原则与步骤311选线的一般原则（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、细致地研究，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、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。不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。（3）选线应注意同农田基本建设相配合，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（如橡胶林、茶林、果园）等。（4）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。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法避开。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染，如路线对自然景观与资源可能产生的影响；占地、拆迁房屋所带来的影响；路线对城镇布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割引起的影响；噪音对居民以及汽车尾气对大气、水源、农田所造成的污染及影响。（7）对高速路和一级路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。上述选线原则，对于各级道路都是适用的。但在掌握这些原则上，不同等级的道路，会有不同的侧重。312选线的步骤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。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。一条路线的起、终点确定以后，它们之间有很多走法。选线的任务就是在这众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。因为影响选线的因素很多，这些因素有的互相矛盾，有的又相互制约，各因素在不同场合的重要程度也不相同，不可能一次就找出理想方案来。最有效的作法是通过分阶段，由粗到细反复比选来求最佳解。选线一般按工作内容分三步进行（1）路线方案选择路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。此项工作通常是先在小比例尺（125万110万）地形图上从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选，确定数条有进一步比较价值的方案。然后进行现场勘察，通过多方案的比选得出一个最佳方案。当没有地形图时，可采用调查或踏勘方法现场收集资料，进行方案评选。当地形复杂或地区范围很大时，可以通过航空视察，或用遥感与航摄资料进行选线。（2）路线带选择在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带，也称路线布局。这些细部控制点的取舍，自然仍是通过比选的办法来确定的。路线布局一般应该在1100015000比例尺的地形图上进行，只有在地形简单。方案明确的路段，才可以现场直接选定。（3）具体定线经过上述两步的工作，路线雏形已经明显勾画出来。定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。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。32选线的要点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。33路线方案的拟定方案I以明星村为起点，以下梁镇祚水区为终点，穿过农田布线，线路总长约2813M，设置两处平曲线，其偏角分别为和，其14938“5436“中第一转角圆曲线半径R为700M，为80M，第二转角圆曲线半径R为SL400M，为80M。沿途经过的村镇有明星村、红星村、下梁镇红卫村等几个SL主要村镇。此外，该条路线离村镇的距离比较近，占有一定量的农田。沿途的通讯、电力等设施较为完备，与现有的102省道相接。方案II以明星村为起点，以下梁镇祚水区为终点，沿乾佑河布线，线路总长约2890M，设置两处平曲线，其偏角分别为和，其2048165“8“中第一转角圆曲线半径R为700M，为80M，第二转角圆曲线半径R为SL500M，为80M。整条线路远远偏离村镇，占有少量的农田。经过的地区多SL为沙地，此外，沿途的电力、电讯设施也不完备。34路线方案比选对上述两方案通过技术经济分析，对比结果见表31表31太原至焦作二级公路路线方案比选指标方案一方案二路线长度（M）约2810约2900隧道数无无桥梁无无挖土方（）327158101163填土方（）2252841052挖石方（）00填石方（）3M00总造价（万元）520900穿过鱼塘数无无跨越陡坎无1总体评价该线形较合理，线形比较流畅，无需较大的土石方开挖，也无需拆迁沿线居民住房，虽然占有一定量的良田，但总体路线走势较平坦，是一条相对合理的路线。路线要经过河岸边，需进行大面积的软土地基处理且路线较方案甲要长100米，路线中间产生较大的高差，会出现大填大挖。造价较高比较结果推荐方案通过比选，最终确定方案I为可行方案。路线见比例为12000的地形图上所画。本章小结本章主要是路线方案的确定。通过熟悉选线的原则、选线的方法步骤，结合沿线地形、地质、水文、气象等自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案的论证与比选，经过技术与经济两个方面的比较后，确定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的设计方案。第四章平面设计41平面设计的一般原则（1）平面线形应直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。直线、圆曲线、缓和曲线三种平面线形的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，不应片面强调路线应以直线为主或以曲线为主。（2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量地选用较大的圆曲线半径。当公路转角过小时，应设法调整平面线形，当不得已而设置了小于7的转角时，必须设置足够长的平曲线。（3）两同向曲线间应设有足够长的直线，不得以短直线相连。规范推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于行车速度V（单位为KM/H）的6倍（单位为M）为宜。（4）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线段长度的直线段为宜。规范规定反向曲线间最小直线长度（单位为M）以不小于设计速度（单位为KM/H）的2倍为宜。（5）曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。在设计时应注意长直线的尽头不能接小半径曲线。长直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。（6）应避免连续急转弯的线形。42平面线形设计的一般要求（1）汽车行驶轨迹现代道路是供汽车行驶的。因此，在路线的平面设计中，主要考察汽车的行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相接近的情况下，才能保证行车的顺适与安全，特别是在高速行驶的情况下，行驶轨迹非常重要，而行驶中的汽车，其轨迹在几何性质上有以下特征这个轨迹是连续的和圆滑的；其曲率是连续的；其曲率的变化率是连续的。（2）平面线形要素行驶中的汽车其导向轮旋转面与汽车本身纵轴之间有下列三种关系角度为0；角度是常数；角度是变数。与之对应的行驶轨迹分别为直线、圆曲线和缓和曲线。而现代道路线形是由上面三种线形组合而成的，因此在平面线形设计中应考虑三要素的组成。43平面线形设计431直线（1）直线的特点作为平面线形要素之一的直线，在道路设计中使用最为广泛。因为两点之间以直线最短，一般在定线时，只要地势平坦、无大的地物障碍，定线人员都首先考虑使用直线通过。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。汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。从测设上看，直线只需定出两点，就可方便地测定方向和距离。基于直线的这些优点，在道路线形设计中被广泛使用。但是，过长的直线并不好。在地形有较大起伏的地区，直线线形大多难于与地形相协调，易产生高填深挖路基，破坏自然景观，若长度运用不恰当，不仅破坏了线形的连续性，也不便达到线形设计自身的协调。过长的直线易使驾驶人员感到单调、疲倦，难以目测车间距离，于是产生尽快驶出直线的急躁情绪，一再加速以致超过规定车速许多，这样很容易导致交通事故的发生。所以在运用直线线形并决定其长度时，必须持谨慎态度，不宜采用过长的直线。（2）直线的适用条件路线完全不受地形、地物限制的平原区或山区的开阔谷底；市镇及其近郊或规划方正得农耕区等以直线为主体的地区；为缩短构造物长度，便于施工，创造有利的引道条件；平面交叉点附近，为争取较好的行车和通视条件；双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好的超车路段。当不得已而采用了长直线时，应注意其对应的纵坡不宜过大；若两侧地形过于空旷时，宜采取植不同树种或设置一定建筑物等技术措施予以改善；定线时应注意把能引起兴趣的自然风景或建筑物纳入驾驶员的视线范围之内。（3）直线的最大长度和最小长度直线的最大长度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。我国目前的标准和规范中未对直线的最大长度规定具体的数值。我国参照使用国外的经验值，根据德国和日本的规定直线的最大长度（单位为M）为20V（V设计速度，KM/H）。直线的最小长度由公路路线设计规范2006P35得知同向曲线间的直线最小长度为6V，即360M；反向曲线间的直线最小长度为2V，即120M。当直线两端设置有缓和曲线时，也可以不设直线，两曲线直接相连，构成S形曲线。432圆曲线（1）圆曲线的特点曲线上任意点的曲率半径R常数，曲率1/R常数，故测设和计算简单；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，尤其是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；汽车在圆曲线上行驶要受到离心力的作用，而且往往要比在直线上行驶多占用道路宽度；汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差，视线受到路堑边坡或其他障碍物的影响较大，因而容易发生行车事故。（2）圆曲线的最小半径圆曲线是道路平面设计中最常用的线形之一，各级公路和城市道路不论转角大小，在转折处均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。圆曲线的设计主要取决于其半径值以及超高和加宽。平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此规范根据不同的值，对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高H的最小半径三个最小半径，见表41。不设超高最小半径，当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。表41圆曲线最小半径不设超高最小半径/M设计速度（KM/H）一般值/M极限值/M路拱2路拱212010006505500750010070040040005250804002502500335060200125150019004010060600800306530350450（3）圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线的最大半径不宜超过10000M。（4）圆曲线的最小长度在平面设计中，公路平曲线一般由前后缓和曲线和中间圆曲线三段曲线组成。为便于驾驶操作和行车安全与舒适，汽车在任何一段线性上行驶的时间都不应短于3S，在曲线上行驶里程需要9S；如果中间的圆曲线为零，形成凸型曲线，但凸型曲线与两回旋曲线衔接，对行车不利，只有在受地形条件限制的山嘴或特殊困难情况下方可使用。因此，在平曲线设计时，圆曲线的最小长度一般要有3S行程。（5）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，采用了设超高的半径曲线，一般最小半径为200M，极限最小半径125M，极限最小半径及一般最小半径均不采用，本设计在两个转角处设置曲线半径分别为700M和400M。但小于不设超高的最小半径，所以应该设超高。433缓和曲线（1）缓和曲线的作用曲率连续变化，便于车辆遵循；离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳；与圆曲线配合，增加线形美观。（2）标准规定，除四级公路可不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。各级公路缓和曲线最小长度规定见下表42。表42各级公路缓和曲线最小长度公路等级高速公路一二三四设计速度（KM/H）1201008010080608060403020缓和曲线最小长度/M10085708570507050352520按照以上标准，本设计的两处缓和曲线段长度都设为80M。44平面线形要素的组合平面线形主要有以下几种组合类型基本型、S型、卵型、凸型、复合型、C型。（1）基本型按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合。基本型中的回旋参数、圆曲线最小长度都应符合有关规定。两回旋线参数可以相等，也可以根据地形条件设计成不等的非对称型曲线。（2）S型是两个反向圆曲线用回旋线连接的组合。相邻两个回旋线参数、宜1A2相等，当采用不同的参数时，、之比应小于20，由条件时以小于15为1A2宜。此外，在S型曲线上，两个反向回旋线之间不宜设直线，不得已插入直线时，必须尽量的短，此段直线的长度应符合下式1240L式中反向回旋线间段直线或重合段的长度，单位（M）；L、回旋线参数。A12（3）卵型其是用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。卵型上的回旋线参数A不应小于该级公路关于回旋线最小参数的规定，同时宜在下列界限之内22RA式中大圆半径单位（M）。2R（4）凸型在两个同向回旋线间不插入圆曲线半径相连接的组合。凸型的回旋线的参数及其连接点的曲率半径，应分别符合容许最小回旋线参数和圆曲线一般最小半径的规定。凸型曲线尽管在衔接处的曲率是连续的，但因中间圆曲线的长度为0，对驾驶操纵亦造成一些不利因素，所以，只有在线路严格受地形、地物限制处方可采用凸型。（5）复合型两个以上同向回旋线之间曲率相等处相互连接的形式。复合型的两个回旋参数之比为215A（6）C型同向曲线的两回旋线在曲率为零处径向衔接的形式。其连接处的曲率为零，也就是，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为零，对行车和线形R都带来一些不利影响，所以C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。45平面线形要素计算451曲线要素计算（1）处曲线要素计算1JD已知该处缓和曲线长度取80M，曲线半径R700M，由坐标计算所得的SL转角，设计速度V60KM/H。试计算各曲线要素。14938“切线内移值（41）2424338008M7SSPR切线角（42）286491624“SLR（）判断能否设置缓和曲线，即能否成立。35“938“切线增值（43）33228096M447SSLQR切线长（44）1938“TAN7038TAN96132922TRPQ曲线长（45）22180493“65“70168265MSLRL外距（46）14938“SEC7038SEC706285M22ERP圆曲线长（47）26158015YSL校正值（切曲差）（48）2398MJT（2）处曲线要素计算2JD已知该处缓和曲线长度取80M，曲线半径R400M，由坐标计算所得的SL转角，设计速度V60KM/H，试计算各曲线要素。25436“切线内移值24243380067MSSPR切线角286479549“SLR判断能否设置缓和曲线，即能否成立。2148“5436“切线增值32987M40SSLQR切线长TAN251798TPQ曲线长221805436“4016189MSLRL外距SEC53208MERP圆曲线长230941YSL校正值（切曲差）2345MJT452逐桩坐标计算（1）路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算设起点坐标，第个交点坐标，1，2N，0JD0,XYJIIJD,IIXYJ则坐标增量（49）1IIIIXJDY交点间距（410）22SY象限角（411）ARCTNDX计算方位角A（412）0,180,036DXYA转角（413）1IIIA为“”路线右转，为“”路线左转。II首先根据地形图上的“十字坐标”求出起点、终点和按路线前进0JD3J方向，第一个转角处交点为、第二个转角处交点为。通过计算所得1JD20JD3721946,50384237816,5782,13J49,0243按公式（410）计算、之间的直线段长度得0JD222013728675768518SDXY593659（M）、之间的直线段长度为1J2120956S、之间的直线段长度为2JD323按公式（411）计算象限RCTN7325“32137296因为所以方位角0DXY，1634“A同理2716“因为所以方位角,2762“同理3129“因为所以方位角0,DXY33180129“A按公式（413）计算两转角的角度121762“5645016“13239712“32A（2）直线上中桩坐标计算利用已知坐标，交点相邻直线的方位角，则或1JD1,XYJ1A2ZHY点坐标（414）1COS80INZHXJTAY（或点坐标HZY（415）2COSINHZXJTAY设直线上加桩里程距的距离为，已知，则加桩坐标为0JDL00,JDXY可以有下式计算。,XY（416）01COSINXAYJL利用上式计算可得表43。表43第一直线段上加桩坐标表桩号XY桩号XYK000037217946335038054418K024037220325495037738782K002037218144595038028115K026037220523755037712479K004037218342865038001812K028037220722015037686176K006037218541125037975509K030037220920275037659873K008037218739385037949206K03203722111854503763357K010037218937655037922903K03403722131685037607267K0120372191359150378966K036037221515065037580964K014037219334175037870297K038037221713335037554661K016037219532435037843994K040037221911595037528358表43第一直线段上加桩坐标表（续）桩号XY桩号XYK01803721973075037817691K042037222109855037502055K020037219928965037791388K044037222308115037475752K022037220127225037765085K046037222506385037449449（3）缓和曲线上任意点坐标缓和曲线上任意点的切线横距（417）5240SLXLRL式中缓和曲线上任意点至（或）点的曲线长；LZH缓和曲线长度。SL第一缓和曲线（）任意点坐标ZHY（418）21221230COSCOS30INZHSSZHSSXLXALRLRLLYL式中转角符号，右转为“”，左转为“”，下同。利用上式计算所得的缓和曲线上的坐标结果见下表44。表44第一缓和曲线上点的坐标桩号XY桩号XYK046253037222531465037446122K052037223101865037376147K048037222704665037423304K054037223301035037357981K05003722290315037398396K054253037223326255037356047第二缓和曲线（）内任意点坐标HZY（419）22222230COS18COS30INHZSSHZSSXLXALRLRLLYL式中第二缓和曲线内任意点至点的曲线长。LHZ（4）圆曲线内任意点坐标由时HY（420）1190902SINCOSIISHYSHYLLLXRARLL式中圆曲线内任意点至点的曲线长。LY由时Y（421）2290902SINCOS18IISYHSYHLLLXRARLL式中圆曲线内任意点至点的曲线长。LYH利用上式计算结果见下表45。表45圆曲线上各点坐标桩号XY桩号XYK056037223500615037345174K062037224100415037341012K058037223700485037338074K064037224300155037351048K060037223900475037336686453主点桩号计算（1）处平曲线上主点桩号计算1JD由前面坐标计算得知处的桩号为1JK05936直缓点10593612453ZHT缓圆点48SYL圆缓点0568Y缓直点063723S曲中点2615K0738K093152LQZH校正1596JJD说明计算无误。（2）处平曲线上主点桩号计算2已知处的桩号为JK1687直缓点225198K4367ZHDT缓圆点430SYL圆缓点167251Y缓直点825194S曲中点K9046708QZ校正23167K2JJD说明计算无误。46行车视距461行车视距简述行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。行车视距根据通视要求的不同可分为停车视距、会车视距、超车视距。规范规定，高速公路、一级公路的视距采用停车视距，二级公路、三级公路、四级公路设计视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的两倍。我国标准规定了二级公路行车视距的要求。具体规定见表46。表46二级公路行车视距设计速度（KM/H）停车视距/M会车视距/M超车视距/M最小必要超车视距/M801102205503506075150350250汽车在平面弯道上行使时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡和其它障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视距是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧横净距内的障碍物。如下图41所示，从汽车行驶轨迹线上的不同位置（图中的1、2、3各点）引出一系列视线（图中的11、22、33），它们的弧长都等于视距S，于这些线相切的曲线（包络线）称为视距曲线。在视距曲线与轨迹线之间的空间范围，适应保证通视的区域，在这个区域内如有障碍物则要予以清除。行车线视距曲线1/2/3/44321BA图41圆曲线视距包络图462最大横净距计算横净距，即在弯道各点的横断面上，汽车轨迹线与视距曲线之间的距离，用H表示。查规范得知设计速度为60M/H时，视距S为75M。该设计的平曲线处，视距长度小于圆曲线长度，横净距计算公式为（422）1COS2SYZR式中最大横净距，M；Z沿内侧行车道行驶的驾驶员视点轨迹半径，SR；152SB视距长度S所对应的圆心角，。R180SRR根据公式（422）计算横净距。平曲线1715015698M22SBR834“698SS21CO1COS1396M2SHR行车线到路基边缘的距离0103M2SHRZ平曲线2经计算也满足设计要求。路线内外没有影响司机视线的暗弯，视距能满足要求，无需开挖视距台。本章小结本章主要讲述道路平面设计。平面线形设计主要包括直线、缓和曲线和圆曲线的线形组合设计和线形要素计算。通过平面设计，所得的设计成果主要有路线平面设计图，直线、曲线及转角表（附表1），逐桩坐标表（附表2）。第五章纵断面设计51纵断面设计原则（1）纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。（2）纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。（3）平面与纵断面组合设计应满足“平包竖”的要求。（4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。为使纵坡实际经济合理，必须在全面掌握勘测基础上，结合选线的纵坡安排意图，经过综和分析定出实际纵坡。52纵断面设计方法与步骤路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。由于公路路线是一条空