交通土建毕业设计（论文）-205国道沈阳-本溪标段高速公路设计.doc

全套图纸加扣 30122505820 前言道路是现代社会的血脉，是国家经济和国防建设的基础设施，高速公路则作为道路基础设施中发展较为完善的交通设施在国民经济和社会发展中起到至关重要的作用，而高速公路的设计施工则要关系到社会的方方面面，既要能带动建材，人力资源，科技研究，后勤服务等方面的发展，又要能为地区的发展开发创造机遇。作为一名交通土建人，我们应该把握社会发展的趋势，大力发展交通事业，在各条战线上发挥我们聪明才智，努力为国家的交通事业贡献我们的一份力。本次毕业设计是在我们完成交通土建专业全部课程后，依据交通土建专业毕业设计大纲的要求，对实习资料进行整理、分析，并加以认真的思考，听取指导教师的意见编制而成的。在设计中参阅了道路线路勘测设计、高速公路规划与设计、路基路面工程、公路工程技术标准、公路工程概、预算定额公路沥青路面设计施工技术规范（JTGF402004）公路软土路段设计与施工技术规范（JTJ01796）等专业文献。本设计内容包括路线方案的选线及定线总体设计、道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、路基设计、路面设计、道路排水及附属设施设计以及工程概预算编制，施工组织设计等内容，还包括专题部分以及英语翻译部分。在设计中我遇到了很多实际问题，阅读了很多高速公路设计的书籍（内容包括高速公路设计的一般流程，设计规范，典型实例等等），也查阅了相关的设计资料，向指导老师请教了相关的难题，深感在学校所学的理论知识的不足之处，以及解决实际问题的复杂性，但是通过这个毕业设计我也对大学所学的知识有了一个系统的归纳梳理，同时也补充了很多的新知识，感觉收获挺大。25 1 初始资料本设计是交通土建专业毕业设计，设计任务是205国道沈阳至本溪段高速公路的施工图设计，主要内容包括：路线方案的拟订和比选、道路平面线形设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、道路排水及附属设施设计、路面铺装层及厚度计算、工程概预算编制和专题设计以及英文翻译等。本设计初始资料有地形图一幅，比例1：2000。地形、气候等设计资料按有关资料查询得到。具体内容如下：本设计地形图主要为平原微丘地区，整个设计应遵循平原微丘地区高速公路的技术标准。1.1 自然条件本设计路线主要经过平原微丘地区，道路沿线有大量的村庄，同时在地形图的南端和东北角有一个较大的湖泊，地质较差，在中部有一条贯穿东西的国道，道路沿线经过较多的池塘，农田，建筑，山林，地形图的西部地势平坦，东部则有较多的小山，同时在中部地区由于有着优质资源，因而有一个大型的建材厂，这为后面的路线设计指明了一条道路。1.2 路线状况本设计高速公路的起点为K0+000.000，终点为K3+53.392，总里程为3053.392米。路线设计起点位于地形图左侧，终点位于地形图右上角。沿线地势较为平坦，后半段地势较陡。1.3 公路建设与周围环境及自然环境的协调发展道路平面线形的选择和布置要合理，选一条技术可行，经济上合理，又能符合使用要求的线路。在定线的过程中，应尽力避开人口密集区，但又要临近村庄，尽量做到靠村不进村，避免高填深挖，降低填土高度，减少占地宽度和植被的破坏，避免占用高产田，注意同农田基本建设相配合，同时尽量使用当地的自然资源，节约成本。1.4 道路设计标准现依据规范将高速公路的设计指标列出如下：设计车速：120（km/h）；年平均日交通量： 20000（辆/日）；圆曲线极限最小半径： 650（m）；圆曲线一般最小半径： 1000（m）；缓和曲线最小长度：100（m）；平曲线最小长度：200（m）；同向曲线最小长度： 6v=720m；反向曲线最小长度： 2v=240m；公路直线段最大长度： 2400m；公路直线段最小长度： 720m；凸形竖曲线极限最小半径：11000m；凸形竖曲线一般最小半径：17000m；凹形竖曲线极限最小半径：4000m；凹形竖曲线一般最小半径：6000m；竖曲线最小长度：100m；公路最短坡长：300m；公路最大坡长：900m；公路最大纵坡：3%；公路最小纵坡：0.5%；圆曲线部分最大超高：10%（一般地区）； 6%（积雪冰冻地区）；平曲线采用的超高方式：绕中央分隔带边缘旋转。2 选线和定线选线是在道路规划路线起、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因素。为达到此目的，我选线时做到由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，定出了我认为最合理的路线来。2.1 影响公路路线设计的因素城镇或乡村；公路的功能；公路等级；新建或改建路段；设计车辆流量；交通量以及重型车辆在交通流中的比例；法规要求：如规划界限或历史文物；超车许可；适宜的交叉口位置及其形式；地形和地质状况，特别是山丘、高地下水位或不良地质等情况；避绕从经济角度考虑，不宜坼迁的物体或设施；排水要求；尽可能达到土方填挖工程的调配平衡；其它环境及景观要求。2.2 道路选线的原则本设计是高速公路，所以在各个方面我都比较注意。路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，作到工程量小，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，也不应不顾及工程量的大小，而片面追求高指标。本设计选线时，我注意了同农田水利基本建设相配合，做到了少占田地，并尽量不占高产田，经济作物田或穿过经济园林（如橡胶林、茶林、果园）等。本设计在路线走向方面，基于考虑绕过一些险地，所以占了部分村庄。本设计的地形图上，没有名胜、风景、古迹地区的道路，所以不用考虑此因素。选线时应对工程地质和水文地质进行深入的勘测调查和了解。对严重的不良地段，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠及多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应该设法绕避，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。本路段的地理位置是东北地区的重冻地区，所以基本上只涉及冬季冻结的问题，并且在地形图上看到，有些地方的堤坝需要慎重考虑。2.3 选线的步骤和方法在道路规划路线起、终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又符合使用要求的道路中心线的工作，即是所谓的“选线”。本设计必须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，不可能一次就找出最理想方案来。最有效的做法是通过分阶段，由粗到细反复比选来求最佳解。本设计选线按工作内容分三步进行。2.3.1 路线方案选择结合本设计来说，路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。在比例尺1：2000的地形图上，从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集各种可能方案的有关资料，确定数条有进一步比较价值的方案。通过多方案的比选，得出了一个最佳方案来。本次设计平原区路段，因地形限制不大，布线应在基本符合路线走向的前提下，着重考虑政治、经济因素，正确处理对地理、地质的避让与趋就，找出一条理想的路线。2.3.2 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，即构成路线带，也称路线布局。只有在地形简单，方案明确的路段，路线布局才可以现场直接选定。因为此次设计我缺乏实地经验，也没有物质条件，所以路线布局只能在1：2000的平面图上进行选线、定线。2.3.3 具体定线经过上述两步的工作，路线雏形能明显勾画出来。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。本设计中影响定线的主要因素：沿线地形、地质、水文、气象等的自然条件；要求的路线技术等级与实际可能达到的技术标准及其对路线使用的任务、性质、路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、三材（钢筋、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力情况。纸上定线应该既符合该级路的几何标准，又能充分适应当地地形，避开了尽可能多的障碍物。其具体操作方法有两种：a 直线型法b 曲线型法本设计采用直线型的方法，利用导向线各点的可活动性，按照“照顾多数、注重重点”的原则，掌握与高速公路相应的几何标准，先用直线尺试穿出与较大地形相适应的一系列直线，然后用适当的曲线把相邻直线连接起来，因地制宜地选择合适的线路走向。2.4 具体的选线本次设计中，在地形图上起、终两点为指导教师规定的固定控制点，所谓固定控制点，是指无论设计选线采用何种方案，都必须通过的点。本次设计的地形从图纸上表现为以平原微丘为主。 所以我在本次选线设计中，主要考虑道路对平原微丘和居民区的处理，对耕地的占有及利用问题，线形如何展开以及线形的美观流畅、经济、工期的长短等诸多因素。2.4.1 影响本设计路线方案选择的因素1) 城镇和乡村；2) 高速公路的标准；3) 新建公路；4) 交通量较高；5) 排水要求；6) 湖泊；7) 地势的起伏。2.4.2 方案比拟由于本次设计是高速公路，对路线选择要高一些，在此我选择了三种方案：图2-1 路线方案一Fig 2-1 project one方案一：在地形图的偏下方。其优点是地势简单、路线短，且只有一个交点，路线设计相对简单；其缺点是穿越了大量的乡村，同时后部分路段穿过大量的山丘山林，施工相对麻烦，另外路线临近湖泊，地质相对较差，影响路面的使用寿命，同时远离乡村虽然不会造成拆迁等问题，但是路线没有对当地经济带来任何益处，没有起到高速公路拉动经济的作用。图2-2 路线方案二Fig 2-2 project two方案二：在地形图的中间位置。其优点是线形较美观，农田建筑占地不多，做到了靠村不进村，既充分利用了便捷的劳动力，同时又拉动了城乡的经济建设，同时选择靠近当地的建材厂，因地制宜，充分利用当地资源，经济上较节省，且能保证设计车速的要求；其缺点是路线经过国道、与国道斜交，需构造涵洞或立交桥。图2-3 路线方案三 Fig 2-3 project three方案三：在地形图靠上方。其优点是，前半段的地势较简单，亦基本保证设计车速的要求；其缺点是也与国道斜交，路线太长，较第一、二种方案要长的多，不经济，同时该线路穿过了图中的一个建材厂，导致厂房搬迁，工程费用较第二种方案要多。方案比选：本设计最终选择了方案二。因为第一种方案虽然地形上优于第二种方案，路线短，地势简单，但与城镇距离近，不适合建高速公路。第三种方案，虽地势上优于第二种方案，但是路线过长，费用太高，不是很合理。方案二，虽路线与国道斜交，但整体路线较好，经济又合理。因此，综合各方面因素，本设计最终选择第二种方案。3 道路平面设计本设计路线全长3053.392米，设了2个交点，分别为K0+856.346，左偏322828.5，K2+204.257，右偏42560.5。平面设计指的是根据汽车行驶的性能，结合当地的地形条件，按照道路设计规范在平面上布置出一条通顺、舒畅的线形来。3.1 平面线形设计的基本要求3.1.1 汽车行驶轨迹道路平面线形设计中主要考察的是汽车行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相近时，才能保证行车的顺适和安全。行驶中的汽车，其行驶汇集在几何性质上有以下特征：1) 各轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上不出现错头和破折；2) 其曲率是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率的值；3) 其曲率变化是连续的，即轨迹上任何一点不出现两个曲率变化率的值。3.1.2 平面线形要素3.1.2.1 直线一般要素直线，即曲率为零，在直线道路上行驶的汽车受力简单，方向明确，驾驶操作容易，给人以短捷，直达的良好印象且在测设中也比较简单。基于直线的这些优点，在各种线形工程中都被广泛使用，但过长直线的设置也受一定条件的限制，譬如，司机长时间处于直线的行驶状态，身体会疲乏，精神会放松下来甚至注意力会不集中，而导致车祸或其他。本设计的高速公路路段直线的最大长度限制在20V=2400m内。设置长直线时应注意下列事项：1) 在长直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡行驶更容易导致高速度；2) 长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬的直线得到一些缓和； 本设计从平面的唯一一个转弯处进入后面的长直线段，就设了一个大半径30000m的凹形竖曲线。3) 道路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、雕塑、广告牌等设施，以改善单调的景观；本设计后半段的地形就是较空旷，所以我建议用后者。由于在高速公路两侧植树种，也许会有人出没，而且也许会影响视线，基于不安全的考虑，所以不采取前者。4) 直线或长下坡尽头的平曲线，除曲线半径，超高，视距等必须符合规定外，还必须采取设置标志，增加路面抗滑能力等安全设施。由于本设计平面内只有一个转弯，所以不涉及到该点。3.1.2.2 直线的最小长度在考虑了线形的连续和优美，规范规定了在平面线形设计中直线的最小长度如下：同向曲线间的直线最小长度以不小于6V为宜；反向曲线间的直线最小长度以不小于2V为宜。由于本设计只设了一个转弯处，所以不用考虑此问题。圆曲线的曲率为常数，它具有与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。3.1.2.3 曲线的几何要素如下图3-1 图3-1曲线几何要素Fig 3-1The geometry element of curve （3-1） （3-2） （3-3） （3-4）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（）。3.1.2.4 圆曲线半径根据汽车行驶在曲线上力的平衡得：=m式中： V行驶速度（km/h）；横向力系数；超高横坡度。3.1.2.5 半径的限制规范在考虑了具体要求并结合我国的具体情况规定了高速公路最小、最大以及极限半径的大小：一般最小半径：1000m1；极限最小半径：650m1；圆曲线的最大半径不宜超过10000m1。3.1.3 缓和曲线缓和曲线的曲率为变数，它是设置在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的一种曲率连续变化的曲线。3.1.3.1 缓和曲线的作用a 曲率连续变化，便于车辆遵循；b 离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；c 超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳；d 与圆曲线配合得当，增加线形美观；e 作为缓和曲线的曲线形式很多，在本设计中我已把回旋线作为缓和曲线。3.1.3.2 回旋线的基本公式为 （3-6）式中：r回旋线上某点的曲率半径（m）；l回旋线上某点到原点的曲线长（m）；A回旋线的参数。3.1.3.3 回旋线的几何要素任意点处的曲率半径： （3-7）点的回旋线长： （3-8）点的曲率圆的内移值： （3-9）点的曲率圆圆心M点的坐标： （3-10）长切线长： （3-11）短切线长： （3-12）点的弦长： （3-13）点的弦偏角： （3-14）回旋线上的任意一点的切线方向与X轴的夹角： （3-15）3.1.3.4 缓和曲线的长度由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过度行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度，以使司机能从容地打方向盘，乘客感觉舒适，线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完成。所以，应规定缓和曲线的最小长度。缓和曲线的最小长度可以从以下几方面考虑：a 旅客感觉舒适b 超高渐变率适中 （3-16）式中：B 旋转轴至行车道外侧边缘的宽度；超高坡度与路拱坡度代数差；超高渐变率。c 行驶时间不太短=100m式中：汽车行驶速度在考虑了上述影响缓和曲线长度的各项因素，公路工程技术标准规定了高速公路的缓和曲线的最小长度为：100m。3.1.3.5 有缓和曲线的道路平曲线几何要素道路平面线形三要素的基本组成是：直线回旋线圆曲线回旋线直线，其几何要素的计算公式如下： （3-17） （3-18） （3-19） （3-20） （3-21） （3-22） （3-23）式中符号见图3-1。3.2 平面线形设计的原则1) 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；2) 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足；3) 保持平面线形的均衡与连贯；a长直线尽头不能接以小半径曲线；b高、低标准之间要有过渡。4) 应避免连续急弯的线形；5) 平曲线有足够的长度。3.3 平曲线要素的组合类型1) 基本型从现行的协调性来看易将回旋线：圆曲线：回旋线设长度计成1：1：1。本设计中采用基本型的平曲线。示意图如图3-2：图3-2 基本型回旋线Fig 3-2 The basic typed returning line 2) S型两个反向圆曲线用回旋线连接的组合。两个相邻回旋线参数一般相等，当采用不同的参数时，两参数之比应小于2.0，有条件时以小于1.5为宜。此外，在S型曲线上，两个反向回旋线之间不设直线，是行驶力学上所希望的，不得已插入直线时，必须尽量地短，其短直线的长度或重合段的长度应符合下式： （3-24）式中：反向回旋间短直线或重合段的长度（m）；回旋线参数。如图3-3：图3-3 S型回旋线Fig 3-3 The S typed returning line3) 卵型用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合。其上的回旋线参数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： （3-25）式中：A回旋线参数；小圆半径（）。如图3-4：图3-4 卵型回旋线Fig 3-4 The egg typed returning line 4) 凸型在两个同向回旋线间不插入圆曲线而径相衔接的组合。如图3-5：图3-5 凸型回旋线Fig 3-5 The raised typed returning line 5) 复合型两个以上同向回旋线间在曲率相等处相互连接的形式。此中回旋线除了受地形和其它特殊限制的地方外一般很少使用，多出现在互通式立体交叉的匝道线形设计中。6) C型同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接。其连接处的曲率为0，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为0，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。3.4 行车视距行车视距是为了保证行车安全，驾驶人员能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞的最短距离。行车视距有以下几种类型：3.4.1 停车视距它是指汽车行驶时，自驾驶人员看到前方障碍物前安全停车需要的最短距离。它又分为反应距离和制动距离两部分：反应距离： =(m) 制动距离： (m) 所以停车视距为： =83.33+132.08=215.41(m) 本设计的停车视距为215.41m210m1，根据道路勘测设计的标准。3.4.2 会车视距它是指在同一条车道上两对向汽车相遇，从相互发现时起，至同时采取制动措施使车安全停止所需要的最短距离。3.4.3 错车视距它是指在没有明确划分车道线的双车道道路上，两对向行驶的汽车相遇，发现后采取减速避让措施安全错车所需的最短距离。3.4.4 超车视距它是指在双车道公路上，后车超越前车时，从开始驶离原车道之处起，至可见逆行车道并能超车后安全驶回原车道所需的最短距离。超车视距的全程可分为四个阶段：加速行驶距离： （3-26）超车汽车在对向车道上行驶的距离： （3-27）超车完了时，超车汽车与对向汽车之间安全距离：100m超车汽车从开始加速到超车完了时对向汽车的行驶距离： （3-28）所以超车视距： （3-29）3.4.5 对视距的要求各级公路首先保证的是停车视距的要求，在此基础上再尽量满足其他视距的要求，标准中规定了高速公路对停车视距的要求：210m。工程特殊困难或其它条件限制的地段。可采用停车视距，但必须采取分道行驶措施。停车视距计算中，眼高1.2m，物高0.1m。3.5 路线平面设计中的具体问题1、结合实际地形，已知起点QD（458，0）、（730，812）、（400，2140），终点ZD（832，2920）。2、初拟平曲线半径及缓和曲线长交点半径（m）缓和曲线长（m）120030010503503、平曲线计算：（1）交点间距、坐标方位角及转角值的计算：设起点坐标为，第个交点则：坐标增量交点间距象限角计算方位角A：0 ，0 0 ，0 0 ，0 0， 0 转角：，当0时，路线右转；0时，路线左转。下面仅以交点1为例利用上面的公式进行计算说明其计算过程，其余交点的计算过程类同，其结果见直线路线转角表（见附表）。QD（458，0）、（730，812）坐标增量： 交点间距： 象限角： 计算方位角：A1= （730，812）、（400，2140）坐标增量： 交点间距： 象限角： 计算方位角：A2= 交点1转角： =322828.5 所以路线右转（2）曲线要素计算：(见图3-1)（3）平面线形要素组合及计算本设计采取基本型曲线，回旋线圆曲线回旋线的长度接近1：1：1，且满足条件。（4）直线上中桩计算的坐标为（730，812），QD的坐标为（458，0），的坐标为（400，2140）则ZH点的桩号为K0+000.000+(856.346-T)= K0+000.000+(856.346-500.3089)=K0+356.037HY点的桩号为K0+356.037+= K0+356.037+300=K0+656.037缓和曲线中点的桩号为K0+656.037+= K0+656.037+380.1449/2=K0+846.109YH点的桩号K0+846.109+= K0+846.109+380.1449/2=K1+36.181HZ的桩号K1+36.181+= K1+36.181+300= K1+336.181设交点坐标为，交点相邻直线的方位角分别为和。则ZH点坐标：（或）点坐标： 设直线加桩里程为L，ZH，HZ表示曲线起，终点里程，则前直线上任意点坐标（LZH）：后直线上任意点坐标（LHZ）：（5）单曲线内中桩坐标计算设缓和曲线的单曲线上任意点坐标曲线上任意点的切线横距：式中： 缓和曲线上任意点至ZH（HZ）点的曲线长；缓和曲线长度。第一缓和曲线（ZHHY）任意点坐标：圆曲线内任意点坐标：式中：缓和曲线上任意点至HY点的曲线长缓和曲线长度点坐标第二缓和曲线（HZYH）内任意点坐标：第二缓和曲线上任意点至HZ点的曲线长方向角计算缓和曲线上坐标方向角， =1，2转角符号，第一缓和曲线右偏为“+”左偏为“-” 第二缓和曲线右偏为“-”左偏为“+”缓和曲线上任意点至ZH（HZ）点的曲线长缓和曲线长度圆曲线上坐标方向角， =1，2转角符号，右偏为“+”左偏为“-”现在举例说明计算过程，利用以上公式进行计算：ZH点坐标：点坐标：前直线上任意点坐标（LZH）:桩号K0+100.000坐标：后直线上任意点坐标（LHZ）桩号K1+400.000坐标：第一缓和曲线上任意点坐标（ZH-HY）:桩号K0+400.000坐标：=400356.035=43.965圆曲线内任意点坐标（HY-YH）:桩号K0+800.000坐标：=800656.035=143.965第二缓和曲线上任意点坐标（YH-HZ）:桩号K1+200.000坐标：=1200.000-1036.181=163.8193.6 道路平面图的绘制图纸用透明纸描绘，常用比例1：2000，带状路线两侧各100200米范围内勾绘等高线。辽宁工程技术大学毕业设计4 道路纵断面设计公路路线在平面上不可能从起点至终点是一条直线，在纵断面上也不可能从起点至终点是一水平线，而是有起伏的空间线。所谓纵断面，即沿道路中线刨切然后展开。由于自然因素以及经济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。纵断面上有两条主要的线，一条是地面线；一条是设计线。纵断面设计的主要任务是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全速度、运输经济合理和乘客感觉舒适的目的。4.1 纵坡设计的原则纵坡设计必须满足公路工程技术标准的各项规定。本设计依据一般原则，对下面几点进行了考虑：为保证车辆能以一定的速度安全顺适的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大或过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，应该避免设置反坡段，越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓和些。1) 纵坡设计应对沿线地质、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况处理，以保证道路的稳定与通畅；本设计中的土质为粘性土，比较适合建路，由于离城镇比较远，而且是新建公路，所以没有地下管线的干扰。2) 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；本设计的前半段地势比较低，而后半段地势较高，其中在中间的部分有和国道相交的地段，在此处我设了涵洞，国道通过涵洞在本设计中的高速公路下方穿过。考虑到此点，前半段的填方方比较多，后半段都是挖方，这就要求“移挖作填”，相继增加了些许费用，或者是就近取土。1) 平原微丘区地下水埋藏较浅，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；2) 对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应缓和，避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓些；3) 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；4) 应通过视觉分析、经济比较、与周围环境相协调等因素进行道路平纵组合设计，主要注意以下几点：a平曲线应与竖曲线相重合，且平曲线要稍长于竖曲线，最好使竖曲线的起点与终点都在平曲线的两个缓和段内，这就是所谓的“平包竖”；本设计如果按照“平包竖”的原则，那么直线段长度会超过限制的范围，所以我没有采取重合的曲线。b 平曲线应与竖曲线大小保持均衡，不要在长的平曲线内设置多个竖曲线；本设计在长平曲线内只设了一个大半径的凹行竖曲线。c 暗弯与凸形竖曲线组合、明弯与凹形竖曲线组合是合理的，悦目的；d避免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，小半径竖曲线不要与缓和曲线重叠；e 设计时应充分考虑与周围环境的协调。4.2 纵断面设计的步骤和方法1) 准备工作：纵坡设计之前我在“坐标绘图纸”上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时收集和熟悉了必要的设计资料，并领会设计意图和要求。2) 标注控制点：控制点是指影响纵坡设计标高的控制点。比如此路线的起点、终点、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的最高设计洪水位、平面交叉和立体交叉点、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。3) 试坡：我在已标出的控制点的基础上，根据经济指标、选线意图、结合地面的起伏变化，在这些点位间进行穿插与取直，试定若干直线段，对于各种可能的坡度方案进行了比较，最后定出了既符合技术标准，又满足控制点的要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，延长就可以确定变坡点的初步位置。4) 调整：我将选定的坡度与公路工程技术标准进行对照，检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否符合要求，平、纵组合是否适合，以及与路线交叉、涵洞等处的纵坡安排是否合理，若有问题则要进行调整，调整方法不外乎是对坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。本设计调整工作的重点是最小纵坡和坡长限制的考虑。5) 核对：选择有控制意义的重点横断面，如最大填挖高度处，检查是否填挖过大、横断面坡度线是否与地面线相交、桥梁过高或过低涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡。本设计的最大填挖高度9米左右，填挖量不大，设计的涵洞长度也很短。6) 定坡：调整核对无误后，定出变坡点的里程（一般要为10的整倍数），然后逐段将直线坡段的坡度值、变坡点的桩号和标高等确定下来，相邻变坡点的里程之差为坡长。变坡点标高是由纵坡度和坡长依次推算而得的。7) 设置竖曲线：拉坡时已经考虑了平、纵组合等问题，可以根据公路工程技术标准、道路设计资料集、道路勘测设计等资料确定竖曲线半径，计算竖曲线要素值。4.3 纵断面技术标准的确定4.3.1 最大纵坡最大纵坡是指纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的重要控制指标。我国公路工程技术标准中规定高速公路的最大纵坡为3%。高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证合理，最大纵坡可增加1%。在非机动车交通比例较大的路段，为照顾其交通要求可根据具体情况 将纵坡适当放缓：平原微丘区一般不大于2%3%。本设计的最大纵坡为1.36%2%。4.3.2 最小纵坡在长路堑、低填以及其他横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。当必须设计平均纵坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率。本设计的最小纵坡为0.614%0.5%。4.3.3 坡长限制a 最短坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶的平顺的要求考虑的，如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越突出，公路工程技术标准和道路设计资料集规定，高速公路的最短坡长为：平原微丘300m1本设计的最短坡长为760米。b 最大坡长限制道路纵坡的大小及其对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大，所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。规范规定，高速公路最大坡长为：纵坡为2%时，最大坡长为1500m。本设计的最大坡长为1310米。4.3.4 平均纵坡平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与路线长度之比，是为了合理运用最大纵坡，坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行驶的限制性指标。 4.3.5 合成坡度合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡度或路拱横披组合而成的坡度，其方向为流水线方向。合成坡度的计算公式为： （4-1）式中：合成坡度（%）；路线设计纵坡坡度（%）；超高横坡度或路拱横坡度（%）。对于最大允许合成坡度，公路工程技术标准中考虑了汽车的行驶特性和实际排水的要求，规定了最大允许合成坡度为：平原微丘10.0%三处合成坡度分别为：10.0%10.0%10.0%4.4 竖曲线的设计纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便，所以我在设计中采用抛物线。4.4.1 竖曲线设计的原则1) 要满足竖曲线最小半径和最小长度的要求本设计中凸形竖曲线半径35200米大于极限最小半径17000米，长度694.882米大于最小长度100米；凹形竖曲线半径27200米大于一般最小半径12000米，长度685.44米大于最小长度100米。2) 考虑平、纵组合的设计原则a 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；b 能保持平、纵线形的技术指标大小的均衡；c 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全；d 注意到了与道路周围环境的配合。3) 考虑平曲线与竖曲线的组合a 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；本设计考虑到坡长限制和坡度限制的因素，平、竖曲线没有相互重合。b 平曲线与竖曲线大小应保持均衡；本设计的平曲线长度为980.146，1136.820m，竖曲线长度分别为：685.44m、694.882m。基本能保持平衡。c 暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的、悦目的；由于本设计中地势比较平坦，道路周围没有高的地势，所以不涉及到明、暗弯的问题。d 平、竖曲线应避免的组合要避免是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相重合，设计中没有反向平曲线；小半径竖曲线不与缓和曲线相重合，本设计中没有小半径竖曲线；计算行车速度40km/h的道路，应该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，这种组合是使平曲线与竖曲线对应，最好使竖曲线的起终点分别方在平曲线的两个缓和线内，即所谓的“平包竖”，本设计不涉及这些。1) 直线与纵断面的组合只要路线有起有伏，就不要采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理的组合，但要避免驾驶员一眼能看到路线方向转折两次以上或纵坡起伏三次以上。平面的长直线与纵面的直坡线配合，对双车道道路超车方便，在平坦地区与地形相适应，但行车单调乏味，易疲劳。直线上一次变坡是很好的平纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形竖曲线次之；直线中短距离内二次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”，看上去线形有起伏，就不用采用长直线。本设计在长直线段上设计了一个大半径的凹形竖曲线，是比较好的组合。2) 平、纵线形组合与景观的协调配合a 应在道路规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。我建议做些广告牌等；b 尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填；本设计地形图中，道路附近没有自然景观，填挖量也很小。c 应提供视野的多样性，力求与周围的风景自然的融为一体；d 不得已时，可采用修整、植草皮、种树等措施加以补救；e 应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。高速公路易采用此点。4.4.2 竖曲线要素的确定1) 竖曲线要素的计算公式竖曲线长度L或竖曲线半径R： L=R或R= （4-2）竖曲线切线长T： （4-3）竖曲线上任意一点竖距h： （4-4）竖曲线外距E： 或 （4-5）式中：坡差（%）；竖曲线长度（m）；竖曲线半径（m）。 图4-1 竖曲线要素图Fig 4-1 The element of vertical curve 2) 竖曲线的最小半径在本次纵断面的设计中，下面三个主要限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度的设计。a 考虑到缓和冲击时的最小半径：m 或 （4-6）b 考虑到时间行程不过短的最小长度：=c 满足视距的要求：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。为了行车的安全，对凸形竖曲线的最小半径或最小长度加以限制。公路工程技术标准规定了竖曲线的最小半径的一般值、极限值和最小长度如表4-1：本设计采用的计算行车速度为120km/h。表4-1 纵断面技术参数Tab 4-1 The technological parameter of lengthwise section 设计速度，km/h120凸形竖曲线半径，m一 般 值17000极 限 值11000凹形竖曲线半径，m一 般 值6000极 限 值4000竖曲线最小长度，m1004.5 纵断面的设计本设计地形主要以平原微丘为主，考虑了设计道路等级，实际地形和沿线自然条件及构造物控制标高等因素后，确定出了路线合适的标高，各坡段的纵坡坡度和坡长，并设置了一个凸形竖曲线和一个凹形竖曲线。1,确定竖曲线计算所需数据变坡点桩号竖曲线半径（m）设计高程（m）坡度（%）坡长（m）变坡点1K0+000.0002720035.691.16760变坡点2K0+76029.03变坡点3K2+7042.991.361310变坡点2K0+7603520029.031.361310变坡点3K2+7042.99变坡点4K3+53.39238.650.614983.3922、竖曲线要素计算本设计有2个变坡点，以第一个变坡点为例，桩号为K0+7600.000，设计高程29.03现对其各要素进行计算： 故为凹形。 曲线长： 切线长： 外 距： 计算设计高程：竖曲线起点桩号=(K0+760.000)342.72=K0+417.28竖曲线起点高程=29.03+1.16%3