土木工程毕业设计-京藏高速公路的设计

1、摘 要在本设计中，主要是进行京藏高速公路路的设计。设计部分的公路全长6547m，设计车速80km/h，双向四车道，设置中央分隔带。本设计先整理了各种设计资料和依据，对沿线自然条件、设计技术标准和主要经济技术指标进行了研究。然后进行了路线设计，包括了平面设计、纵断面设计、横断面设计、平纵组合设计和土石方计算与调配。接着对路基进行了设计：布置路基横断面，并对路基的排水、防护和特殊路基进行了设计。接着又对路面进行了设计：对道路行车进行了轴载换算后设计了路面结构，并进行了应力验算。设计最后对桥梁涵洞、环境保护进行了简单设计。关键词：高速公路，路线设计，路基设计，路面设计AbstractIn this

2、design， is mainly the Beijing-Tibet highway design， the length of this road which we design is 2717m， the design of the speed is 80km/h，and set up the central of separation strip. According to a variety of information and the basis for the design, We finish the road design (graphic design, profile d

3、esign, cross-sectional design, level design and vertical composition and deployment of calculation of earth and stone) by the natural conditions, technical standards and design technology and major economic indicators.Then the sub-grade for the design: cross-sectional layout embankment and sub-grade

4、 drainage, protection and sub-grade for the special design. Then on the pavement to the design: a road traffic axle load conversion after the design of the pavement structure, and the stress checking. Finally, the design of bridges, culverts and environmental protection and a simple landscape design

5、.Key words： highway，route design，the sub-grade design，pavement design.目 录前 言11 总说明31.1 选题的意义31.2 我国道路现状与发展规划32 总体设计52.1 设计资料52.2 公路等级划分52.3 道路技术等级确定62.4 道路技术标准确定63 路线设计93.1选线93.2 道路平面设计113.3 道路纵断面设计153.4 道路横断面设计214 路基路面及排水294.1路基设计要点294.2 路基的类型与构造304.3 边坡314.4 路基土的最佳含水量324.5 路基压实334.6 路面结构设计334.7 路面

6、结构层厚度确定364.8排水364.9路基排水设计的一般原则374.10排水沟设计385 筑路材料395.1 沥青混凝土面层要求395.2 二灰碎石基层要求395.3路面工程量计算396 桥涵和圆管涵方案设计416.1 桥涵设计的基本要求416.2 圆管涵设计417 隧道设计438 路线交叉459 渡口码头及其他工程4710 环境保护与景观设计4910.1 设计的基本原则4910.2 自然环境与景观设计的结合4910.3 生态保护4911 交通工程及沿线设施5111.1 沿线设施5112 施工方案5312.1 施工组织设计编制5312.2 施工组织设计的基本原则5312.3 路基土方施工工艺5

7、312.4 道路基层施工5412.5 沥青路面施工工艺5512.6 质量保证措施5712.7 安全保证措施5812.8 环境保护措施5813 工程概算5913.1 概算定义和作用5913.2概算费用组成5913.3路线工程概算主要内容59结 论61致 谢63参考文献65附 录67前 言毕业设计是锻炼综合能力和分析问题能力的重要环节。在设计的工程中，要注重自己对于专业知识的运用和理解，把自己所学、所理解的知识相结合；对于自己独立自主完成任务的能力进行考验；同时要注重跟老师和同学的协调配合，培养团结协作的意识，只有团结才能高质量高效率的完成任务。毕业设计考察的是大学生的综合能力的，是学习的全面考验

8、，也是为了学生以后的工作奠定基础的重要环节。在进行设计开始前，我找出大学四年所学的专业书，并把老师上课划出的重点知识温习了一遍，并把参考文献浏览了一下。在设计中期的时候，我根据任务书，并利用自己掌握的知识，对工程进行设计和布局，利用CAD、纬地等软件绘制平面、纵断面等图，并进行计算书的结构计算。最终让老师给我们做了指导和批阅。701 总说明1.1 选题的意义1.1.1 加强公路建设的必要性现代综合运输体系是由多种运输方式共同组成的有机整体，各种运输方式间存在很强的互补性和相互依赖性，而公路运输的技术经济特性能更好地适应未来运输的需求。从技术经济角度来看，公路交通具有覆盖面广、机动灵活、时效性强

9、、提供个性化服务、可实现门到门的直达运输、可将各种运输方式进行有效衔接、适合于各种批量的运输等显著特点。这些特点，能够使公路交通更好地适应市场条件下的客货运输需求，适合于中短距离的各种运输和中长以上距离的高价值货物运输，适合于出行的个性化需求。另外，高速公路通行能力大、速度快、行车安全舒适，在综合运输体系中承担着基础性和大动脉的双重作用。因此，公路交通运输在各种运输方式中所占的地位和所起的作用越来越突出，发达国家公路运输里程占各种运输方式运输总和的比例已高达60以上，在各种运输方式中居于主导地位。就我国来说，预计在未来的旅客出行中消费性出行增长最快，并呈现需求层次高、时间和空间分布不均匀的势态

10、，这种社会需要决定了公路建设应有更快的发展。1.1.2 本公路建设的意义本路段主要是该地区主要交通干道，担负为沿线工、农业生产及政治、经济、文化物资交流服务。建成后既可缓解交通状况，开发区域经济，又可促进小型厂企的投产扩产，因此，为了达到方便快捷，促进经济的发展的要求，有必要，有能力在两地间修一条等级较高的公路。1.2 我国道路现状与发展规划1.2.1 公路现状50年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先

11、进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4，西部地区更高，达到21.8，技术等级仍不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点。1.2.

12、2 公路存在的问题 全国公路总体存在的主要问题是，数量少，公路网密度低，只相当于印度的1/5，美国的1/7，日本的1/30；质量差、标准低。高速公路存在的问题是，中国高速公路总量不足，覆盖能力有限，尚未形成网络规模效益 ；对各地高速公路建设缺乏强有力指导和协调手段，不利于合理利用交通通道资源，不利于搞好跨区域通道的布局和衔接。1.2.3 公路发展规划 根据我国国民经济和社会发展的长远规划，中国公路在未来几十年内，将通过“三个发展阶段”实现现代化的奋斗目标。第一阶段：近期达到交通运输紧张状况有明显缓解，对国民经济的制约状况有明显改善。第二阶段：在2020年左右达到公路交通基本适应国民经济和社会发

13、展的需要。第三阶段：在本世纪中叶基本实现公路交通运输现代化，达到中等发达国家水平。2 总体设计2.1 设计资料2.1.1 沿线自然条件1.自然地貌本路线跨越北京，北京北纬39.0度56.0分；东经116.0度20.0分；主要以平原山地为主，地势由西北向东南降低，华北大平原的北端；东南部属于华北平原；毗南疆港海口，平均海拔33米。2.气候特征 北京为中国旳华北地区，大陆性季风气候，春季,干旱多风，常会有沙尘暴发生，夏季,高温多雨，秋季,晴爽，冬季,寒冷干燥，降水季节分配不均,全年降水集中在夏季，七月八月常有暴雨，月平均降水量175.6mm冬季最低气温-10摄氏摄氏度。2.1.2 筑路材料供应情况

14、 沿线可采集到砂土，地表土为亚砂土和亚粘土，并有丰富的砂、砾石等，均可用作筑路材料，平均运距为0.5km，市内可供应炉渣，粉煤灰等工业废渣，平均运距5km，距路线20km处有石灰可供应，质量满足要求。其它外购材料均由市内供应。块、片石及路面、桥涵用不同规格碎石，距离路线10KM处，在石料开采场，可购买，用汽车去运输。2.1.3 与周围环境协调情况本路段高速公路设计充分考虑和研究了高速公路建设对自然景观的影响，尽量做到不破坏或少破坏自然环境，并通过一些辅助措施和方法给予一定的改善。在线形设计时考虑运用技术指标的合理性，线形的连续性、形态的优美以及周围景观的协调性，尽量避免了对生态景观的生硬切割。

15、对道路施工造成的取土坑、弃土坑采用完善的排水系统，且采用植树、种草及必要的护坡措施。2.2 公路等级划分为了满足经济发展、规划交通量、路网建设和功能等要求，公路必须分等级建设。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：1.高速公路为专供汽车分向，分车道行驶并应全部控制出人的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000辆55000辆；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量45000辆80000辆；八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交通量60000辆100000辆。2.一级公路为供汽车分向，分车道行驶，并可根据

16、需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000辆30000辆；六车道一级公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000辆55000辆。3.二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车辆折合成小客车的年平均日交通量5000辆15000辆。4.三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车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆6000辆。5.四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适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下。单车道四级公路适应将各种车辆折合成

17、小客车的年平均日交通量400辆以下。2.3 道路技术等级确定表2.1 交通量折算表车型交通量（辆/日）折算系数折算交通量（辆/日）黄河JN3604103.01230长征X0608102.01620解放CA5010101.51515太脱拉111s5102.01020总 计6885计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式（3.1）计算 (3.1)式中：Nd远景设计年平均日交通量，辆/日； N0起始年平均日交通量，辆/日； 年平均增长率，取7%； n远景设计年限，取20年。根据公路工程技术标准（JTGB012003）中的相关规定，结合计算得到的折合成小汽车的年平均日交通量，拟定道路建设参数。解：折算20

18、年后的年交通量为： 19475辆/日根据公路工程技术标准中的相关规定：“四车道一级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15000辆30000辆”；故拟定该路为双向四车道一级公路，设计车速为80km/h。2.4 道路技术标准确定根据最新规范道路技术指标表见表2.2：表2.2 道路技术指标表公路等级一级公路设计速度(km/h)80车道数4车道宽度(m)3.75路基宽度(m)一般值24.5最小值21.5圆曲线最小半径(m)一般最小半径400极限最小半径250最大纵坡()5中央分隔带宽度(m)一般值2.0最小值1.0左侧路缘带宽度(m)一般值0.5最小值0.5中间带宽度(m)一般值3.0

19、最小值2.0左侧硬路肩宽度（m）一般值0.75最小值0.75右侧硬路肩宽度（m）一般值2.5最小值1.5土路肩宽度（m）一般值0.75最小值0.75最小坡长（m）200最大坡长（m）纵坡坡度为3%1100纵坡坡度为4%900纵坡坡度为5%7003 路线设计3.1选线3.1.1 概述选线是在规划道路的起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。它是道路建设的基础工作，面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济条件，需要综合考虑多方面的因素。为了保证选线和勘测设计质量，降低工程造价，必须全面考虑，由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，进行多方

20、案比选，才能定出最合理的路线来。根据该地区地形条件，利用山脊定线。在路网中，山脊线线占有较大的比重。沿河线具有下列优点：1.山脊线地形较开阔，地质条件较好，又常有河谷阶地可利用，因而填挖方及其他工程量较小。2.山脊纵坡均匀，路线容易适应；在坡度受限地段，可利用直流侧谷展线。3.多数城镇位山脊阶地上，公路通过阶地，可更好地为地方服务，提高公路的效益，并有利于公路养护、管理。山脊线也存在某些缺点，占用农田较多，弯曲河流可能引起路线延长，山区河流的横坡陡峻和地质不良等。3.1.2 选线原则选线应根据以下原则进行：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，在多方案论证、

21、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，使工程数量最小、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，也不应片面追求高指标。3.选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，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、古迹地区的公路，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.选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对公路工程的影响程度。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥

22、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.对于高速公路和一级公路，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布线8.充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从行车的安全、畅通和施工、养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合，加以研究，搞好路线平、纵、横面的结合，力求平面短捷舒顺，纵面平缓均

23、匀，横面稳定经济。9.大中桥位应在服从路线总方向的原则下，对路桥综合考虑，不要因桥位而过多地增长路线，桥位应尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上，并注意方便群众。小桥涵位置应服从路线走向，但在不降低路线技术指标的情况下，也应适当照顾小桥涵位置的合理。3.1.3 选线的步骤一条路线的选定是一项由大到小、由粗到细、由轮廓到具体，逐步深入的工作。按照测设程序分阶段分步骤进行，比较分析后，选定最合理的路线。一般要经过以下三个步骤：1.路线方案选择路线方案选择主要是解决路线基本走向问题。 这是在路线总方向（起、迄点和中间必须经过城镇或地点）确定后，从大面积着手由面到带进行总体布置的过程，此项工

24、作最好先在1/100001/50000地形图上进行路线布局，选定出可能的路线方案，然后进行踏勘与资料收集，根据需要与可能结合具体条件，通过比选落实必须通过的主要控制点，放弃那些避让的控制点，逐步缩小路线活动范围进而定出大体的路线布局。2.路线带选择在总体路线方案既定的基础上，以相邻主要控制点间划分段落，根据公路标准，结合其间具体地形通过试坡展线方法逐段加密细部控制点，进一步明确路线走法，即在大控制点间，结合地形、地质、水文、气候等条件，逐段定出小控制点，这样就构成了路线的雏形。这一步工作的关键在于探索与落实路线方案，为实现具体定线提供可能的途径。这一步工作如做得仔细，研究得周到，就可以减少以后

25、的不必要的改线与返工。3.具体定线有了上述路线轮廓即可进行具体定线，根据地形起伏与复杂程度不同，可分为现场直接插点定线或放坡定点的方法。插出一系列的控制点，然后从这些点位中穿出通过多数点（特别那些控制较严的点位）直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。随后拟定出曲线半径，至此定线工作基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横协调关系，恰当地选用合适的技术指标，以期使整个线形得以连贯协调。这是一步更深入、更细致、更具体的工作。具体定线在详测时完。3.1.4 路线方案的拟定与比选本设计拟定方案两个，两条方案线的具体比较如下： 1.正线方案优点：（1） 沿线

26、旧路可提供通行，材料运输方便；（2）路线联系性好，将沿线工厂、经济作物区等联系起来，有利于促进经济发展；（3）路线与桥位的关系处理较好，降低了工程造价。（4）路线经过地段，地质条件较好。缺点：（1）路线里程长；（2）穿越乡村多，行车干扰大，安全隐患多。 2.比较方案优点：（1）路线里程短；（2）路线远离村镇，行车速度快，干扰少；缺点：（1）路线离河道较近，河堤等防护工程量较大，工程造价高；（2）单纯强调线形顺直，不顾桥位，造成桥位斜交过大，增加建桥困难；（3）沿线无旧路可供通行，材料运输不方便；（4）联系乡镇少，服务性差。3.2 道路平面设计3.2.1平面设计要点1.平面设计的原则（1）平面设

27、计必须满足标准和规范的要求。（2）平面线形应直捷，连续，顺适，并与地形，地物相适应，与周围环境相协调。（3）除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。（4）保持平面线形的均衡与连贯，应避免连续急弯的线形。（5）平曲线应有足够的长度。（6）应避免连续急转弯的线形。（7）曲线间直线最小长度的要求。2.平面设计的方法（1）根据道路的技术等级，从标准查出设计速度V，三个最小半径（极限最小半径，一般最小半径和不设超高的最小半径），缓和曲线的最小长度，直线段的最短长度等主要技术标准的规定值；（2）根据地形，地物条件确定控制因素；（3）以控制因素并考虑相邻路段的总体协调情况

28、拟订平曲线形状和半径；（4）以此半径计算本交点处的平曲线元素；（5）根据计算结果，再结合地形条件和技术标准检查二者是否符合要求，如否再调整曲线。3.2.2 直线设计（1）直线的最大长度：我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值，根据德国和日本的规定:直线的最大长度(单位m)为20v(v-设计速度，km/h)。虽然地域不同，环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指标。（2）直线的最小长度：为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定地直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点(缓直HZ或圆直YZ)到后一曲线起点(直缓ZH

29、或直圆ZY)之间的长度。对于同向曲线间的最小直线长度: JTGD20-2006公路路线设计规范(以下简称规范)规定同向曲线间地最短直线长度(单位为m)以不小于6v(单位km/h)为宜。另外，对于计算行车速度V40km/h地山岭重丘区公路地特殊困难地段，可以适当放宽。对于反向曲线间的最小直线长度:规范规定反向曲线间最小直线长度(单位为m)以不小于2V(单位为km/h)为宜。3.2.3 圆曲线设计1.圆曲线几何要素各级公路和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重要组成部分。圆曲线具有易与地形相适应、可循环好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。圆曲圆曲线几何要素及公式如下：

30、 (3.1)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）。2.圆曲线半径（1）圆曲线的最小半径我国公里工程技术标准中所规定的圆曲线最小半径如下表所示：表3-1 各级公路最小平曲线半径设计速度（km/h）1201008060403020一般值（m）10007004002001006530极限值（m）650400250125603015不设超高最小半径（m）路拱2.0%55004000250001500600350150路拱2.0%7500525033501900800450200 （2）圆曲线最大半径 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

31、大曲线半径。但是，当半径大到一定程度时，其几何性质与直线区别不大，而且容易给驾驶员造成判断上的失误，因此，规范规定了圆曲线的最大半径不宜超过10000m。3.2.4 缓和曲线设计缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间的或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。标准规定，除四级公路可以不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径不小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。1.缓和曲线的作用（1）曲率逐渐变化，便于驾驶操作；（2）离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变；（3）为设置超高和加宽提供过渡段；（4）与圆曲线配合得当，美化线形。（5）有缓和曲线的平曲线的曲线要素的计算2.道路平面

32、线形三要素的基本组成是：直线回旋线圆曲线回旋线直线。图3.2所示的组合形式是最常见的在直线与圆曲线之间假设缓和曲线后的形式。 曲线要素计算公式 （3.2） 3.缓和曲线的最小长度为了车辆在缓和曲线上平稳的完成曲率的过渡与变化，保证线形顺适美观，同时为在圆曲线上设置的超高和加宽提供过渡段，应规定缓和曲线的最小长度。通过考虑了离心加速度的变化率、驾驶员的操作反应时间、超高渐变率和视觉条件，我国规范规定了各级公路缓和曲线最小长度值如小表所示：表3-2 各级公路缓和曲线最小长度公路等级高速公路一二三四计算行车速度（km/h）120100806010060804060304020缓和曲线最小长度（m）1

33、0085705085507035502535203.2.5 组合曲线类型1.基本型：按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合，为了使线形连续协调，宜将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:1:1；当半径较大，平曲线较长时，也可以将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:2:1等组合形式。2.S型曲线：两个反向圆曲线用回旋线连接的组合，两圆曲线的半径之比不宜过大，比值宜1：2，两个回旋线参数A1与A2之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。当回旋线间不得以插入直线时，其直线的长度应符合L（A1+ A2）/40 。3.2.6 平面线形设计1.平面线形设计的一般原则进行平面线形设计，一般应遵循以下原则：

34、（1）平面线形应直捷，连续，均衡，并与地形相适应，与周围环境相协调。（2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并宜选用较大的圆曲线半径。转角过小时，应调整平面线形。当不得已而设置小于7度的转角时，按规定设置足够长的曲线。（3）两同向圆曲线间应设有足够长度的直线，否则应调整线形设置为单曲线或复曲线,两反向圆曲线间不应设置短直线段，否则应调整线形设置为S形。（4）六车道及其以上的高速公路，同向或反向圆曲线间插入的直线长度，还应符合路基外侧边缘超高过渡渐变率规定的要求。（5）设计速度等于或小于40km/h双车道公路，两相邻反向圆曲线无超高时可径相衔接，无超高有加宽时应设置长度不小于10m加宽过渡段；两

35、相邻反向圆曲线设有超高时，地形条件特殊困难路段的直线长度不得小于15m。（6）设计速度等于或小于40km/h的双道公路，应避免连续急弯的线形。地形条件特殊困难不得已而设置时，应在曲线间插入规定的直线长度或回旋线。2.线形 图3-3 线形示意图3.平曲线计算（1）JD交点桩号为K11+754.551，转角=45°45'39.1JD交点桩号为K14+468.638，转角为=11°48'28.3 交点间距：拟 m m 则验证得小于且介于1:1:11:2:1之间 mmm平曲线外距切曲差（2）在处不设置缓和曲线拟平曲线长切线长外距切曲差JD1段：ZH=JD- T1 =

36、 K11+467.82HY=ZH+Ls1= K11+617.82YH=HZ- Ls1 = K11+850.17HZ=ZH+L1= K12+17.23QZ=ZH+L2/2=K11+742.525 JD2段：ZH=JD- T2 = K14+234.21YZ=ZY+=K14+749.52QZ=ZH+= K14+491.873.3 道路纵断面设计3.3.1 纵断面设计要点1.纵断面设计原则（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）纵断面线形应平顺，圆滑，视觉连续，并与地形相适应，与周围环境协调。（3）纵坡设计应考虑填挖平衡，并利用挖方就

37、近作为填方，以减轻对自然地面横坡与环境的影响。（4）相邻纵坡之代数差较小时，应采用大的坚曲线半径。（5）连续上坡路段的纵坡设计，除上坡方向应符合平均纵坡，不同纵坡最大坡长规定的技术入指标外，还应考虑下坡方向的行驶安全。凡个别技术指标接近或达到最大值的路段，应结合前后路段各技术指标设置情况，采用运行速度对连续上坡方向的通行能力与下坡方向的行车安全进行检验。（6）路线交叉处前后的纵坡应平缓。（7）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。（8）对连接段纵坡，如大中桥引道及隧道两端连接等，纵坡

38、应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应平缓一些。（9）在实地调查的基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。2.纵断面设计注意事项（1）设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该地段的纵坡，然后从两端接坡。应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。（2）大，中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线起，终点应设在桥头10m以外。（3）小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现“驼峰式”纵坡。（4）注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在水平坡段，其长度不小于最短坡长规定。两端接线纵坡应不大于3，山区工程艰巨地段不大于5。3.3.2 纵坡及坡

39、长设计1.最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。它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。我国标准规定的最大纵坡间表3-3。表3-3 最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）34567892.最小纵坡挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。在长路堑以及其他横向排水不利地段，为了防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路均应设置不小于0.3的最小纵坡，一般情况不小于0.5。当必须设计平坡或纵坡小于0.3的路段时，边沟应作纵向排水设计。3.坡长限制（1）最短坡

40、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。最短坡长以不小于计算行车速度9s的行程为宜，标准规定公路最短坡长按表3-4选用。在平面交叉口、立体交叉的匝道，最短坡长可不受此限制。表3-4 最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最小坡长（m）30025020015012010060（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。规定规定的最大坡长如表3-5所示。设计速度/(km/h)1201008060403020纵坡坡度（%）390010001100120047008009001000110011

41、00120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200表3-5 各级公路最长坡长3.3.3 竖曲线设计1.竖曲线半径的选用纵断面上两个破段的转折处，为了行车安全、舒适以及视距的需要用一段曲线缓和，称为竖曲线。各级公路在纵坡变更处均应设置竖曲线，竖曲线半径应大于我国公路工程技术标准中规定的竖曲线的最小半径和最小长度，如表5-2所示： 表3-6 公路竖曲线最小半径和最小长度设计速度（km/h）1201008060403020凸行竖曲线半径（m）极限最小值11000650030001400450250100

42、一般最小值170001000045002000700400200凹形竖曲线半径（m）极限最小值4000300020001000450250100一般最小值6000450030001500700400200竖曲线最小长度（m）1008570503525202.竖曲线要素计算 在xoy坐标系中，如图41所示，设变坡点相邻两纵坡坡度分别为图3-5 竖曲线要素，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：竖曲线长度L或竖曲线半径R： （3.4）竖曲线切线长T: （3.5）竖曲线上任一点竖距h： （3.6）竖曲线外距E： （3.7）（1）变坡点

43、1：a.竖曲线要素计算：里程和桩号K12+400 高程为767.44 =0.370%，= -2.260%，半径R=13000m曲线长切线长外距b.设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K12+400)85.475= K12+314.525竖曲线起点高程=767.4485.475×0.037=764.277m竖曲线终点桩号=(K12+400)+85.475=K12+485.475竖曲线终点高程=767.4485.475×（-2.260%）=769.66m（2）变坡点2：a.竖曲线要素计算：里程和桩号K13+550高程为741.54 =-2.260%，=-3.024% 取半径R=15

44、000m曲线长切线长外距b.设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K13+550)57.28= K13+492.717竖曲线起点高程=741.54+57.28×（-2.260%）=734.906m竖曲线终点桩号=(K13+550)+57.28= K13+607.283竖曲线起点高程=741.54+57.28×（-3.024%）=730.846m（3）变坡点3：a.竖曲线要素计算：里程和桩号K14+491.870 高程为712.974 =-3.024%，=-5.594%，半径R=10000m曲线长切线长外距b.设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K14+491.870)128.51=

45、K14+363.36竖曲线起点高程=712.974128.51×（-3.024%）=716.86m竖曲线终点桩号=(K1+780)+30.355= K14+620.381竖曲线起点高程=712.974128.51×（-5.594%）=720.607m（4）变坡点4：a.竖曲线要素计算：里程和桩号K14+950高程为687.346=-4.594%，=-2.106%，半径R=10000m曲线长切线长外距b.设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K14+950)174.4= K14+775.595竖曲线起点高程=687.346174.4×（-4.594%）=697.705m竖

46、曲线终点桩号=(K14+950)+174.4= K15+124.405竖曲线起点高程=697.705174.4×（-2.106%）=701.377m(3)纵断面设计方法和步骤准备工作确定和标注标高控制点试坡和调整定坡和设置竖曲线3.3.4 道路平、纵组合设计1.平纵线形组合设计原则（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）平纵线形的技术指标大小应保持平衡。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； 当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。 （3）选择组合得当的合成

47、坡度，有利于路面排水和行车安全。如果变坡点与路面横向排水不良的平曲线路段组合，易使合成坡度过小，排水不利，妨碍高速行车，故合成坡度一般应不小于0.5。（4）注意与公路周围环境的组合，可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。3.平纵线形组合设计注意事项（1）公路线形设计时是按先进行平面线形设计，后进行纵面线形设计的程序进行的。公路线形设计提供给驾驶者的是一条立体的线形。所以，线形设计中平纵面线形配合的问题就显得很重要了。（2）理想的平纵组合是平竖曲线的位置相互对应，且平曲线稍长于竖曲线。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

48、不要放在圆弧段之内。 （3）平曲线与竖曲线半径的大小均横衡是保证立体线形协调，平顺，连续的基本要求。（4）平纵组合应考虑驾驶员的视觉感受。3.平、纵线形设计中应注意避免的组合（1）避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。 （2）避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。 （3）避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。 （4）应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。 （5）避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视线中断的线形。 4.平纵组合的方法道路线形设计首先是从路线规划开始的，然后按选线，平面线形设计，纵面线形设计和平纵线形组合设计的过程进行，最终是以平纵组合的立体线形展现在驾

49、驶员眼前的。行驶过程中驾驶员所选择的实际行驶速度，是由他对立体线形的判断做出的，这样，立体线形组合的优劣最后集中反映在汽车的车速上。如果只按平面纵面线形标准设计，而不将二者结合考虑，最终不一定是良好的设计。当设计速度大于或等于60km/h时，必须注重平纵的合理组合；而当设计速度上于或等于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，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。平纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和力学要求前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续，舒适与周围环境的协调和良好的排水条件。该设计的平纵组合主要是纵断面上竖曲线的起

50、终点必须在平曲线的缓和曲线上。3.4 道路横断面设计3.4.1 横断面设计要点1.横断面设计原则有：（1）公路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

51、应大于1/100。（4）整体或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。（5）公路横断面设计应注重路侧安全和运用宽容设计理念，做好中间带，加速车道，路肩以及渠化，左转弯车道，交通岛等各组成部分的细节设计，清除在碍行车安全的障碍物，提供足够宽的无阻碍的路侧安全区。2.横断面设计方法：（1）根据外业横断面测量资料点绘断面地面线。（2）根据路线及路基资料，将横断面的填，挖值及相关资料抄于相应桩号的断面上。（3）根据地质调查资料，标出土石界线，设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。（4）绘制断面设计线，又称“戴帽子

52、”。设计线应包括路基，边沟，边坡，截水沟，加固入防护工程，护坡道，碎落台，视距台等，在弯道处的断面还应表示出超高，加宽等。一般直线上的断面可不表示出路拱坡宽。（5）计算横断面面积，完成横断面设计。3.4.2 横断面组成及要素确定1.横断面组成公路横断面设计线组成包括行车道、路肩、中间带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护设施等。高速公路、一级公路和二级公路还有爬坡车道、避险车道；高速公路、一级公路的出入口处还有变速车道等。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部分，即两侧路肩外缘之间各组成部分的宽度、横向坡度等问题，所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。2.横断面要素确定横断面要素的确定主要是确定组成公路路幅的各部分的几何尺寸，在实际设计中，一般是根据公路等级和交通量的大小，参考公路工程技术标准中各级公路路基横断面来确定。各级公路的路基宽度一般规定如表3-8，3-9。表3-8 高速公路、一级公路路基宽度公路等级高速公路等级、一级公路设计速度（km/h）1201008060车代数864864644路基宽度（m）一般值45.0034.5028.0044.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值42.0026.0041.0024.5021.5020.00表3-9 二级公路、三级公路、四级公路路基宽度公路等级二级公路、三