二级公路设计毕业设计(论文)-二级公路毕业设计

二级公路设计毕业设计(论文)-二级公路毕业设计PAGE4二级公路设计毕业设计(论文)-二级公路毕业设计第一章绪论1.1绪言1.1.1选题的意义交通运输事业具有重要的意义，对国家而言，促进了文化交流，促进了国家、社会的团结与统一，对国防和军事具有重要作用。对于社会而言，为社会提供了大量的就业机会，促进了旅游业发展，是国民经济命脉。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意义。本次设计的公路是江苏常州市至江苏无锡市二级公路。该公路地处平原，土壤肥沃，雨水充足，有较多鱼塘。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。本公路的建设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，常州到无锡这条二级公路是连接两地的主要交通运输通道，加强了两地在经济合作和资源互补之间的联系与沟通，改善运输条件和投资环境使丰富的资源得到开发利用，把蕴藏的土地、渔业等资源优势转化为经济优势对两地的经济发展用极其重要的意义。1.1.2现状与发展规划世界上无论是发达国家还是发展中国家，对水泥混凝土路面建造技术都一直在进行研究和总结，使得水泥混凝土路面在技术上日勤完善。经济上显出一定的优势，并得到较大范围的应用。特别是在高等级中交通的道路上，水泥混凝土路面有了较快的发展。例如，美国在全国公路网的建设和完善中，对于交通繁忙、汽车载重量较大或增大的道路，更多的选自建造水泥混凝土路面。国际上各国在发展水泥混凝土路面技术上的一个重要特征是密切集合本国实际和资源约束条件，起直接影响因素是本国水泥和沥青资源供给和价格情况，美国是典型的黑白两种路面几乎均等”“黑白并举”的国家。其原因除了能源的考虑外，其经济对比分析是建立在建设、维修，养护全部建设和运营的总费用最省的价值工程基础上，强调在路面使用年限内，每平方每年的价格最节省、投资效益最高。由于欧美发达国家的路面网基本建成，目前最大工作是道路养护工作。从1988年上海至嘉定高速公路建成通车至今17年间，在“国道主干线系统规划”的指导下，中国高速公路总体上实现了持续、快速和有序的发展，特别是1998年以来，国家实施积极的财政政策，高速公路得到快速发展，年均通车里程超过了4000公里，到2004年底，中国高速公路通车里程已超过3.4万公里，继续保持世界第二。高速公路的发展，极大提高了中国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构，对缓解交通运输的“瓶颈”制约发挥了重要作用，有力地促进了中国经济发展和社会进步。1.1.3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常州至无锡段一级公路的设计工作，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。1.2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。1.3沿线自然条件1.3.1地理条件本设计的路段地处长江下游三角洲苏南平原，常州地貌类型属冲积平原，境内地形复杂，山区平圩兼有。南为天目山余脉，西为茅山山脉，北为宁镇山脉尾部，中部和东部为宽广的平原、圩区。地貌类型属高沙平原，山丘平圩兼有。1.3.2地质条件该地区以砂性土和粘性土并存。粘性土含粘土较多，透水性较小，压实后水稳定性好；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0.10mm，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。1.3.3水文条件本地区多年平均降水量在1100mm左右，降水日数平均每年达130天。降水量年际变化较大，最大年降水量为1554

mm（1957年），最小年降水量为574.5

mm（1934年）。降水量年内分配也不均匀，每年4～9月，受暖湿的夏季风的影响，降水多而集中，各月平均降水量为100～160mm，6个月的降水量占全年的70%以上，这期间的降水包括初夏的梅雨和夏秋的台风雨；10月到次年3月，受干冷的冬季风影响，降水很少，各月平均降水量为40～85mm。1.3.4气候条件该地区属于江苏省南部，属于长江下游地区，北靠长江，南临太湖，距海仅有一步之遥，属于北亚热带海洋性气候，常年气候温和，雨量充沛，四季分明。常州春末夏初时多有梅雨发生，夏季炎热多雨，最高气温度常达35℃以上，冬季空气湿润，气候阴冷。1.3.5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、黄豆、水稻等，是著名的鱼米之乡。地域内盛产毛竹，素以竹海著称。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。河南理工大学本科毕业设计第二章公路等级的确定PAGE8第二章公路等级的确定2.1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。该设计路段设计年限为15年，设计速度为80km/h。2.2公路分级交通部2004年1月颁布的国家行业标准JTGB01—2003《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25000～55000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45000～80000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60000～100000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15000～30000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25000～55000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5000～15000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2000～6000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。2.3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2-1。表2-1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）1.815554107交通量50080200250400250200（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2-2。表2-2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1.0≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和载质量＞2t～≤7t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（3）初始交通量计算初始年平均日交通量为：=500+3.0×80+1.5×200+1.5×250+1.5×400+2.0×250+1.5×200=2815（辆/日）（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。（2-1）式中——预测年的年平均日交通量，辆/d；——初始年平均日交通量，辆/d；——年平均增长率，%；——预测年限。通过上式计算设计交通量：2.4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5000～15000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。2.5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2-3。表2-3主要技术指标表二级公路设计指标设计速度V80km/h行车道宽度（m）3.5×2=7行车道数2路基宽度（m）10表2-3主要技术指标表（续）二级公路设计指标直线的最大长度（m）20V=1600直线的最小长度（同向曲线间）（m）6V=480直线的最小长度（反向曲线间）（m）2V=160最大纵坡6%最小纵坡0.5%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）110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。河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计PAGE74第三章路线方案拟定和比选3.1选线原则与步骤3.1.1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：①路线对自然景观与资源可能产生的影响；②占地、拆迁房屋所带来的影响；③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；④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。3.1.2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（1:2.5万～1:10万）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1:1000～1:5000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。3.2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。3.3路线方案的拟定方案=1\*ROMANI：整条线路稍微偏离村镇，占有一定的农田，但通过的鱼塘较少，预计填挖量较少。经过的地区多为沙地，此外，沿途的电力、电讯设施完备。方案=2\*ROMANII：沿途经过的村镇有曹岗、冯园等几个主要村镇。此外，该条路线离村镇的距离比较近，占有一定量的农田，且通过少量的鱼塘。沿途的通讯、电力等设施较为完备。但造价较高。3.4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3-1表3-1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（）30622958隧道数无无桥梁无1挖土方（）4970929090填土方（）49479？挖石方（）00填石方（）00穿过鱼塘数23跨越陡坎无无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。该路线要经过河岸边，需进行大面积的软土地基处理且通过较多鱼塘，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=1\*ROMANI为可行方案。路线见比例为1:2000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4.1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。4.2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：①这个轨迹是连续和圆滑的；②其曲率是连续的；③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组成。4.3平面线形设计4.3.1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：①路线完全不受地形、地物限制的平原区或山区的开阔谷底；②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；③为缩短构造物长度，便于施工，创造有利的引道条件；④平面交叉点附近，为争取较好的行车和通视条件；⑤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①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）。②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。4.3.2圆曲线（1）圆曲线的特点①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；②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；③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；④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的最小半径三个最小半径，见表4-1。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4-1圆曲线最小半径设计速度（km/h）一般值/m极限值/m不设超高最小半径/m路拱≤2%路拱＞2%12010006505500750010070040040005250804002502500335060200125150019004010060600800306530350450（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。4.3.3缓和曲线（1）缓和曲线的作用①曲率连续变化，便于车辆遵循；②离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；③超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加平稳；④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4-2。表4-2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。4.4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、宜相等，当采用不同的参数时，、之比应小于2.0，由条件时以小于1.5为宜。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：式中——反向回旋线间段直线或重合段的长度，单位：（m）；、——回旋线参数。（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：式中——大圆半径单位：（m）。（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：（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。4.5平面线形要素计算4.5.1曲线要素计算（1）处曲线要素计算已知该处缓和曲线长度取=150m，曲线半径R=300m，由坐标计算所得的转角，设计速度V=60km/h。试计算各曲线要素。切线内移值（4-1）切线角（4-2）判断能否设置缓和曲线，即能否成立。切线增值（4-3）切线长（4-4）曲线长（4-5）外距（4-6）圆曲线长 （4-7）校正值（切曲差）（4-8）（2）处曲线要素计算已知该处缓和曲线长度取=150m，曲线半径R=350m，由坐标计算所得的转角，设计速度V=60km/h，试计算各曲线要素。切线内移值（4-9）切线角（4-10）判断能否设置缓和曲线，即能否成立。切线增值（4-11）切线长（4-12）曲线长（4-13）外距（4-14）圆曲线长 （4-15）校正值（切曲差）（4-16）（3）处曲线要素计算已知该处缓和曲线长度取=150m，曲线半径R=300m，由坐标计算所得的转角，设计速度V=60km/h，试计算各曲线要素。切线内移值（4-17）切线角（4-18）判断能否设置缓和曲线，即能否成立。切线增值（4-19）切线长（4-20）曲线长（4-21）外距（4-22）圆曲线长 （4-23）校正值（切曲差）（4-24）（4）处曲线要素计算已知该处缓和曲线长度取=150m，曲线半径R=300m，由坐标计算所得的转角，设计速度V=60km/h。试计算各曲线要素。切线内移值（4-25）切线角（4-26）判断能否设置缓和曲线，即能否成立。切线增值（4-27）切线长（4-28）曲线长（4-29）外距（4-30）圆曲线长 （4-31）校正值（切曲差）（4-32）4.5.2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，=1，2……n，则坐标增量（4-9）交点间距（4-10）象限角（4-11）计算方位角（4-12）转角（4-13）为“+”路线右转，为“-”路线左转。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：按公式（4-10）计算、之间的长度得、之间的长度为、之间的长度为、之间的长度为按公式（4-11）计算象限角因为所以方位角同理因为所以方位角同理因为所以方位角同理因为所以方位角按公式（4-13）计算两转角的角度（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)点坐标：（4-14）（或)点坐标：（4-15）设直线上加桩里程距的距离为，已知，则加桩坐标为可以有下式计算。（4-16）利用上式计算可得表4-3。表4-3第一直线段上加桩坐标表桩号XY桩号XYK0+0003536807.987519078.3566K0+2603536559.834519000.7677K0+0203536788.899519072.3882K0+2803536540.746518994.7993K0+0403536769.81519066.4198K0+3003536521.657518988.8309K0+0603536750.721519060.4514K0+3203536502.568518982.8625K0+0803536731.633519054.4831K0+3403536483.479518976.8942K0+1003536712.544519048.5147K0+3603536464.391518970.9258K0+1203536693.455519042.5463K0+3803536445.302518964.9574K0+1403536674.366519036.5779K0+4003536426.213518958.989K0+1603536655.278519030.6096K0+4203536407.125518953.0206K0+1803536636.189519024.6412K0+4403536388.036518947.0523K0+2003536617.1519018.6728K0+4603536368.947518941.0839K0+2203536598.012519012.7044K0+4803536349.859518935.1155K0+2403536578.923519006.736K0+5003536330.77518929.1471（3）缓和曲线上任意点坐标缓和曲线上任意点的切线横距：（4-17）式中——缓和曲线上任意点至（或）点的曲线长；——缓和曲线长度。第一缓和曲线（）任意点坐标（4-18）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4-4。表4-4第一缓和曲线上点的坐标桩号XY桩号XYK0+502.9533536327.952518928.266K0+5803536253.887518907.1045K0+5203536311.675518923.1985K0+6003536234.319518902.9766K0+5403536292.53518917.4129K0+602.9533536231.415518902.4431K0+5603536273.282518911.983第二缓和曲线（）内任意点坐标（4-19）式中——第二缓和曲线内任意点至点的曲线长。（4）圆曲线内任意点坐标①由时（4-20）式中——圆曲线内任意点至点的曲线长。②由时（4-21）式中——圆曲线内任意点至点的曲线长。利用上式计算结果见下表4-5。表4-5圆曲线上各点坐标桩号XY桩号XYK0+6203536214.578518899.7824K0+7403536095.04518901.5258K0+6403536194.702518897.5788K0+7603536075.401518905.2943K0+6603536174.741518896.3713K0+7803536055.974518910.0398K0+6803536154.744518896.163K0+8003536036.809518915.7503K0+7003536134.761518896.9544K0+806.3513536030.785518917.7634K0+7203536114.844518898.74354.5.3主点桩号计算（1）处平曲线上主点桩号计算由前面坐标计算得知处的桩号为:直缓点缓圆点圆缓点缓直点曲中点校正说明计算无误。（2）处平曲线上主点桩号计算由前面坐标计算得知处的桩号为直缓点缓圆点圆缓点缓直点曲中点校正说明计算无误。（3）处平曲线上主点桩号计算由前面坐标计算得知处的桩号为直缓点缓圆点圆缓点缓直点曲中点校正说明计算无误。（4）处平曲线上主点桩号计算由前面坐标计算得知处的桩号为直缓点缓圆点圆缓点缓直点曲中点校正说明计算无误。4.6行车视距4.6.1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4-6。表4-6二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4-1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1-1′、2-2′、3-3′…），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。图4-1圆曲线视距包络图4.6.2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：（4-22）式中——最大横净距，m；——沿内侧行车道行驶的驾驶员视点轨迹半径，；——视距长度S所对应的圆心角，。根据公式（4-22）计算横净距。平曲线1：行车线到路基边缘的距离平曲线2：经计算也满足设计要求。平曲线3：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）。河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计第五章纵断面设计5.1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。5.2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间带状曲线，路线的平面、纵断面和横断面相互影响，因而在纵断面设计之前的选（定）线阶段，设计人员实际上已对纵坡设计的部分内容进行过考虑。其方法和步骤可归纳为以下几点：（1）拉坡前的准备工作。在厘米绘图纸上按比例标注里程桩号和高程，点绘地面线，填写有关内容。（2）标注控制点。（3）试坡。根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，试定出若干直坡线。对多种可能坡度线方案反复初定坡度线，将前后坡度线延长交汇处边坡点的初步位置。（4）调整。调整方法是对初步坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。（5）核对。（6）定坡。经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和高程确定下来。变坡点一般要调整到10m的整桩号上，相邻变坡点桩号之差为坡长。（7）设置竖曲线。拉坡时已考虑了平纵组合问题，在此根据技术标准，平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。5.3纵坡设计的要求（1）纵坡设计必须满足《标准》的各项规定。（2）为保证车辆能以一定速度安全顺适的行驶，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。（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，以保证路基的稳定和道路通畅。（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）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，如大、中桥引道及隧道两端接线等，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。5.4纵坡及坡长设计5.4.1纵坡纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度，直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。纵坡用符号表示，其值按下式计算：（5-1）式中——坡度，按路线前进方向，上坡为正，下坡为负，%；、——按路线前进方向为序的坡线两端点的高程，m；——坡线两端点间的水平距离，称坡线长度，简称坡长。（1）最大纵坡汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进行限制。最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，《规范》规定各级公路最大纵坡见表5-1。表5-1各级公路最大纵坡设计速度/（km/h）1201008060403020最大纵坡/%3456789该二级公路设置的最大纵坡为3.817％，符合规定。（2）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。从汽车运营角度出发，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑以及其他横向排水不通畅地段，为防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。本设计中的最小纵坡为0.02％，但是排水设施较为完善,雨期较短,较为经济,是符合设计要求的。（3）合成纵坡合成纵坡的计算公式为：（5-2）式中——合成坡度，％；——超高横坡度或路拱横坡度，％；——路线设计纵坡度，％。在平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水线方向。查规范得知二级公路合成坡度必须小于8％。各级道路最小合成坡度不宜小于0.5％。本条公路的最大合成纵坡为，满足要求。5.4.2坡长限制（1）最小坡长最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶9～15s的行程为宜，在高速路上，9s已满足行车及几何线形布设的要求，在低速路上，为满足行车和布线的要求方可取大值。《标准》规定，各级道路最小坡长应按表5-2设计。表5-2各级公路最小坡长设计速度/（km/h）1201008060403020最短坡长/m30025020015012010060（2）最大坡长坡长太短对行车不利，而长距离的陡坡对汽车行驶也很不利，特别是当纵坡为5%以上时，汽车上坡时克服坡度阻力，用低速挡行驶，坡长过长，长时间使用低速挡行驶，使发动机过热，水箱沸腾，行驶无力，而下坡时，则因坡度过陡，坡长过长频繁制动，影响行车安全，因此对纵坡长度也必须加以限制。《标准》规定的最大坡长见表5-3。表5-3各级公路纵坡长度限制设计速度/（km/h）1201008060403020坡度/％3900100011001200———470080090010001100110012005—60070080090090010006——5006007007008007————5005006008————3003004009—————200300本条公路设计的坡长，均满足《标准》规定。5.5平、纵组合设计5.5.1平、纵组合设计原则（1）在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视线的连续性。任何使驾驶员感到迷惑和判断失误的线形都有可能导致操作失误，最终导致交通事故。

（2）保持平、纵线形的技术指标大小均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用密切相关，任何单一提高某方面的技术指标都是毫无意义的。（3）为保证路面排水和行车安全，必须选择适合的合成坡度。（4）注意和周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度。特别是在路堑地段，要注意路堑边坡的美化设计。5.5.2平曲线与纵断面的组合（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线，如下图5-1所示。图5-1平纵组合这种组合是使平曲线和竖曲线相互对应，竖曲线的起终点落在平曲线的两个缓和曲线内，即“平包竖”。这种立体线形不仅能起到诱导视线的作用，而且可以取得平顺而流畅的效果。但在实际生产中往往不能完全做到这一点，如果平、竖曲线的顶点错开不超过曲线长度的四分之一，即可取得较好的视觉效。（2）平、竖曲线大小应保持均衡平、竖曲线的线形，其中一方大而平缓时，另一方切忌不能形成多而小。一个长的平曲线内有两个以上的竖曲线，或一个长的竖曲线内含有两个以上的平曲线，从视觉上都会形成扭曲的形状。（3）明、暗弯与凹、凸竖曲线的组合明弯与凹形竖曲线及暗弯与凸形竖曲线的组合是合理的，比较符合驾驶员的心理反应和视觉反应。对于明弯与凹形竖曲线及暗弯与凸形竖曲线的组合，当坡差较大时，一般给人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、绕弯的感觉。在山区公路设计时，有时难以避免这种情况，但只要坡差不大，对行车的影响也不是太大。（4）避免的组合对于平、竖曲线的组合设计能够满足上述要求是最好的，但有时往往受各种条件的限制难以满足，这时应避免如下组合的出现：①要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。二者都存在不同程度的扭曲外观；前者会使驾驶员操作失误，引起交通事故；后者虽无视线诱导问题，但路面排水困难，易产生积水。②小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠。对凸形竖曲线诱导性差，事故率较高；对凹形竖曲线路面排水不良。③计算行车速度V≥40km/h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。前者失去诱导视线的作用，驾驶员须接近坡顶才发现平曲线，导致不必要的减速或交通事故；后者会出现汽车高速行驶时急转弯，行车极不安全。5.5.3竖曲线（1）概述为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求，在变坡点处均应设置竖曲线。（2）竖曲线的作用①缓冲作用。以平缓的曲线取代折线可消除汽车在边坡点处的冲击。②保证公路纵向的行车视距。凸形竖曲线可减少纵坡变化产生的盲区，凹形竖曲线可增加下穿路线的视距。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。（3）竖曲线的一般要求竖曲线是否平顺，在视觉上是否良好，往往是构成纵面线形优劣的主要因素。竖曲线设计应满足以下要求：①宜选用较大的竖曲线半径在不过分增加工程量的情况下，宜选用较大的竖曲线半径。通常采用大于竖曲线一般最小半径的半径值，特别是当坡度差较小时，更应采用大半径，以利于视觉和路容美观。只有当地形限制或其他特殊困难不得已时才允许采用极限最小半径。②同向竖曲线应避免“断背曲线”。同向竖曲线特别是同向凹形竖曲线间，如直坡段不长，应合并为单曲线或复曲线。③反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径向连接。反向竖曲线间最好设置一段直坡段，直坡段的长度应能保证汽车以设计车速行驶3s的行程时间，以使汽车从失重（增重）过渡到增重（失重）有一个缓和段。如受条件限制也可互相连接或插入短的直坡段。④竖曲线设置应满足排水需要。若相邻纵坡之代数差很小时，采用大半径竖曲线可能导致竖曲线上的纵坡小于0.3%，不利于排水，应重新设计。（4）竖曲线的最小半径<1>竖曲线最小半径限制因素：=1\*GB3①缓和冲击；=2\*GB3②时间行程不过短；=3\*GB3③满足视距的要求；<2>凸形竖曲线的最小半径和最小长度根据缓和冲击、行驶时间及视距要求三个限制因素，可计算出各设计速度时的凸形竖曲线最小半径和最小长度，如表5-4所示。表中《标准》规定的一般最小半径为极限最小半径的1.5～2.0倍，在条件许可时以尽量采用大于一般最小半径的竖曲线为宜，竖曲线最小长度相当于各级道路设计速度的3s行程。技术标准见表5-4。表5-4凸型竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度（km/h）《标准》规定值（m）竖曲线半径竖曲线最小长度一般值极限值极限值120170001100010010010000650085804500300070602000140050407004503530400250252020010020<3>凹形竖曲线最小半径和最小长度凹形竖曲线的最小长度，应满足两种视距的要求：一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。《标准》规定了凹形竖曲线的最小半径见表5-5所示。表5-5凹形竖曲线最小半径计算行车速度（km/h）《标准》规定值极限最小半径（m）一般最小半径（m）12040006000100300045008020003000601000150040450700表5-5凹形竖曲线最小半径（续）计算行车速度（km/h）《标准》规定值极限最小半径（m）一般最小半径（m）3025040020100200（5）竖曲线要素计算竖曲线长度（5-3）竖曲线切线长（5-4）外距（5-5）根据设计得知，起、终点及边坡点桩号和高程如下表5-6。表5-6特殊点桩号及设计高程桩号设计标高K0+00079.20K0+39071.23K0+99080.65K1+33067.67K1+72075.82K2++250K3++20064.0664.02通过上表计算可得：其中“-”表示坡度是下降的。变坡角（5-6）当变坡角为负时，转坡点在竖曲线的上方，该竖曲线称凸形竖曲线。当变坡角为正时，转坡点在竖曲线的下方，该竖曲线称凹形竖曲线。该二级公路，第一个变坡点桩号为K0+390，高程为79.188m，，，竖曲率半径R=2597m，计算竖曲线诸要素以及桩号为K0+390处设计高程。=1\*GB3①计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凹形竖曲线。曲线长切线长外距=2\*GB3②计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号=(K0+390)-46.87=K0+343.13竖曲线起点高程=71.23+46.87×3.61%=72.92m竖曲线终点桩号=(K0+390)+46.87=K0+436.7竖曲线终点高程=71.23-46.87×3.61%=69.53m总切线长2T=2×46.87=93.75m可见平、纵线型组合满足“平包竖”基本要求。第二个变坡点K0+990，高程80.65m,，，竖曲率半径R=522m，计算竖曲线诸要素以及桩号为K0+990处设计高程。=1\*GB3①计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凸形竖曲线。曲线长切线长外距=2\*GB3②计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号=(K0+990)-14.06=K0+975.93竖曲线起点高程=80.65-14.06×5.39%=79.89m竖曲线终点桩号=(K0+990)+14.06=K1+004竖曲线终点高程=80.56+14.06×5.39%=81.32m总切线长2T=2×14.06=28.13m可见平、纵线型组合满足“平包竖”的基本要求第三个变坡点K1+330，高程67.67m=1\*GB3①计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凹形竖曲线。曲线长切线长外距=2\*GB3②计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号=(K1+330)-48.675=K1+281竖曲线起点高程=67.67+48.675×5.9%=70.54m竖曲线终点桩号=(K1+330)+48.675=K1+378竖曲线终点高程=67.67-48.675×5.9%=64.80m总切线长2T=2×48.675=97.35m可见平、纵线型组合满足“平包竖”的基本要求第四个变坡点K1+720，高程75.82m=1\*GB3①计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凸形竖曲线。曲线长切线长外距=2\*GB3②计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号=(K1+720)-13.18=K1+706竖曲线起点高程=75.82-13.18×4.30%=75.25m竖曲线终点桩号=(K1+720)+13.18=K1+733竖曲线终点高程=75.82+13.18×4.3%=76.40m总切线长2T=2×13.18=26.36m可见平、纵线型组合满足“平包竖”的基本要求第四个变坡点K2+250，高程64.06m=1\*GB3①计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凹形竖曲线。曲线长切线长外距=2\*GB3②计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号=(K2+250)-36.4=K2+213.6竖曲线起点高程=64.06+36.4×2.22%=64.87m竖曲线终点桩号=(K2+250)+36.4=K2+286.3竖曲线终点高程=64.06-36.4×2.22%=63.25m总切线长2T=2×36.4=72.8m可见平、纵线型组合满足“平包竖”的基本要求5.5.4设计高程计算（1）直坡段设计高程设计高程（5-7）式中——起点高程或已知的设计高程；——坡长，未知点到已知点的坡长；——两点之间的坡度，上坡为正，下坡为负。（2）竖曲线上设计高程①按公式（5-6）计算处要求的桩号的切线高程。②计算横距等于两点之间的坡长。③计算竖距。④设计高程等于切线高程减去竖距（凸形）或切线高程加上竖距（凹形）。例如：计算桩号K0+720高程桩号K0+720处：横距：=（K0+720）-（K0+703.892）=16.108竖距切线高程=61.30m+[（K0+720）-（K0+703.892）]×0.48%=61.377m设计高程=61.377m-0.029m=61.348m本章小结纵断面设计是道路设计重要的组成部分。纵断面图是纵断面设计的最后成果。纵断面图有两条主要的线：一条是地面线，另一条是设计线。纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，垂直坐标表示高程。横坐标比例尺采用1:2000，垂直坐标采用1:200，具体成果见附图TX-1至TX-5，竖曲线表（附表3）。河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计第六章横断面设计6.1横断面设计原则（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。（4）沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。6.2各项技术指标二级公路采用整体式断面不必设置中间带，各部分宽度应符合表6-1。表6-1路肩宽度表路肩一般值（m）最小值（m）右侧硬路肩宽度1.500.75右侧土路肩宽度0.750.5（1）查规范得各项技术指标路基宽度设计年限12年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为5935辆/日，查（JTGD20—2006）《公路路线设计规范》P21.1.1得公路等级为二级，车道拟定双车道。《规范》P196.1.2二级公路车速为80km/h。双车道的路基宽度一般值为10m，车道宽度为3.5m，得总车道宽度为3.5×2＝7m。由P23表6.4.1知二级公路车速为60km/h时，两侧硬路肩宽度为1×2=2.0m，土路肩的宽度为0.5×2=1m，具体见图6-1。图6-1公路横断面组成（2）路拱坡度查《公路工程技术标准》（JTJ001—97）P255.0.5得沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1-2%，故取路拱坡度为2%；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%-2%，故取路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。（3）路基边坡坡度由《公路路基设计规范》得知，当H<6m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1:1.5设计。在路堑段路基边坡采用1:1.0。（4）护坡道查（JTJ001—97）《公路工程技术标准》P234.0.6得，当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽1m的护坡道；当高差大于8m时，应设置宽2m的护坡道。本设计的填土高度均小于6m，再结合当地的自然条件，一定路段设置护坡道。（5）边沟设计查（JTJ013—95）《公路路基设计规范》P204.2.3得边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1:1.0-1:1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。本设计路段两侧山区，中部微丘平原，故宜采用梯形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m，内侧边坡坡度为1:1.0。6.3横断面设计步骤（1）根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。（2）根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。（3）根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。（4）绘横断面设计线，俗称“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。（5）计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。（6）土石方数量计算及调配。6.4超高设计（1）超高及其作用为了抵消车辆在曲线路段上时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。（2）超高的过渡当超高横坡大于路拱坡度时，可分别采用以下三种过渡方式：①绕内边缘旋转②中线旋转③绕外边缘旋转上述各种方法，绕内边缘旋转由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此法。绕中线旋转可保持中线标高不变，且在超高坡度一定的情况下，外侧边缘的抬高值较小，多用于旧路改建工程。而绕外边缘旋转是一种比较特殊的设计，仅用于某些为改善路容的地点。本设计采用绕内边缘旋转的方法,超高值的计算公式如下表6-2。表6-2绕内边线旋转超高值计算公式式中——旋转轴至行车道外侧边缘宽度（m）；——路肩宽度（m）；——路拱横坡（%）；——路肩横坡（%）；——超高横坡度（%）；——超高过渡段长度（或缓和曲线长度）（m）；——路肩横坡由变为所需距离（m），一般可取1.0m；——与路拱同坡度单向超高点至超高缓和点的距离（m）；——超高缓和段上任一点至起点的距离（m）；——路基外缘最大抬高值（m）；——路中线最大抬高值（m）；——路基内缘最大降低值（m）；——距离处路基外缘抬高值（m）；——距离处路中线抬高值（m）；——距离处路基内缘降低值（m）；——路基加宽值（m）；——距离处路基加宽值（m）；该设计公路超高是绕内侧硬路肩边缘旋转，故可取：m；m（土路肩宽度）；；；对于R>250，加宽值甚小可不设加宽，即（无加宽）6.5路基土石方数量计算及调配6.5.1横断面面积计算在这里采用块分法，所谓块分法就是通过路基横断面地面线及设计线上的所有转折点用竖线把路基横断面划分成宽度不等的多个准确的梯形或三角形，然后分别计算每一个梯形或三角形的面积再累加起来即为路基横断面面积。6.5.2土石方数量计算土石方数量采用平均断面法计算。若相邻两断面均为填方或挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为棱柱体，其体积的计算公式为：（6-1）式中——体积，即土石方数量，；——相邻两断面的面积，；——相邻两断面之间的距离，。6.5.3路基土石方调配（1）调配的原则①土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。②纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。③土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。④借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。⑤不同性质的土石应分别调配。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。（2）调配的方法与步骤土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等。由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用。表格调配法的步骤如下：①准备工作调配前先要对土石方计算进行复核,确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。②横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。③纵向调运<1>确定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。<2>计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距,就是调运挖方中心到填方中心的距离减去免费运距。④计算借方数量、废方数量和总运量借方数量=填缺－纵向调入本桩的数量废方数量=挖余－纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量⑤复核横向调运复核填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余纵向调运复核填缺=纵向调运方+借方挖余=纵向调运方+废方总调运量复核挖方+借方=填方+借方以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核。⑥计算计价土石方计价土石方=挖方数量+借方数量6.6道路用地范围6.6.1公路用地范围填方地段为公路路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤或护坡道坡脚）以外，挖方地段为路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外，不小于1m土地为公路用地范围。在有条件的地段，二级公路不小于2m的土地为公路用地范围。6.6.2建筑限界道路建筑限界又称净空，是为保证车辆、行人的通行安全，对道路的一定高度和宽度范围内部允许有任何障碍物侵入空间界限。本章小结横断面设计成果主要是“两图三表”，即路基横断面设计图，路基标准横断面图，路基设计表、路基超高加宽表和路基土石方计算表，具体成果见附图TX-6至图TX-17，附表4、附表5和附表6。

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