公路设计说明书.doc

摘 要 本文主要介绍了长渊至信川 CD 段公路路线的设计过程。依据公路工程 技术标准 、 公路路线设计规范进行了道路的平面设计、纵断面设计和横断 面设计，并进行了排水设计和路面结构组合设计。 该路段所经地区是山岭重丘区，依据远景交通量将路线设计成设计速度 为 80km/h 的双向四车道高速公路，路线全长 4387.557 米，路基宽度为 24.5 米。 共设有 3 个平曲线，一个竖曲线，查看规范要求，平曲线最小半径是 400 米， 平曲线的最小长度是 400 米，凸形竖曲线的最小半径是 4500 米，竖曲线长度一 般值是 70 米，该路段线形指标均满足规范要求。通过方案比选，在路段 K1+700K2+850 间采用隧道方案通过比较经济。 路线设计完成后进行了路面排水设计。采用边沟、排水沟和涵洞进行排水， 保证路基路面的水稳定性。此路段共设置一个涵洞，一个简支梁桥。最后进行 了路面结构的组合设计。 关键词：平面设计 纵断面设计 横断面设计 排水设计 路面结构设计 Abstract This article mainly introduced the highway routes design process of the CD section between changyuan to xinchuan. Rested on Highway engineering Technical standard, Highway route Design Standard has carried on paths plane design, the longitudinal section design and the cross section design, and has carried on the draining water design and the pavement structure unitized design. This road section passes through the area is mountain ridge Zhongqiu District。Based on the prospective traffic volume the location design speed is the 80km/h bidirectional four traffic lane highway，The route span 4387.557 meters, the roadbed width is 24.5 meters。Establishes 3 plane curves, a vertical curve，Examines the code requirement, the plane curve minimum radius is 400 meters, the plane curve smallest length is 400 meters, the crest vertical curve minimum radius is 4500 meters, the vertical curve length general value is 70 meters, This road section linear target satisfies the code requirement. Elects through the plan ratio ，Uses the tunnel plan in road section K1+700K2+850 to pass is quite economical。 After the location completes, I has carried on the surface drainage design. Uses the side ditch, the drain and the culvert carries on draining water, Guarantees the roadbed road surface the water stability. This road section altogether establishes a culvert, a simple support beam bridge. Finally has carried on the pavement structure unitized design. Key words: Plane design Longitudinal section design Cross section design Draining water design Pavement structure design 吉林大学学位论文 I 目目 录录 第 1 章 绪论.1 1.1 概述.1 1.2 沿线水文地质情况.1 1.3 设计的主要内容.2 1.4 路线设计的主要成果要求.2 1.5 总体设计.2 第 2 章 纸上选线.5 2.1 道路选线的一般原则.5 2.2 选线的步骤和方法.5 2.3 路线方案选择的方法和步骤.6 2.4 路线方案比选.6 2.5 提交成果.7 第 3 章 平面设计.8 3.1 技术指标规定.8 3.2 平面线形设计一般原则.8 3.3 圆曲线设计.9 3.4 缓和曲线设计.9 3.5 组合曲线类型及设计.10 3.6 路线具体位置的确定.12 3.7 提交成果.13 第 4 章 纵断面设计.14 4.1 技术指标规定.14 4.2 纵断面设计的一般原则.14 4.3 道路平、纵线形组合设计原则.15 4.4 平、纵线形组合的基本要求.15 4.5 设计方法及步骤.15 4.6 设计成果.17 4.7 提交成果.17 吉林大学学位论文 II 第 5 章 横断面设计.18 5.1 技术指标规定.18 5.2 横断面设计的一般原则.18 5.3 横断面设计.18 5.4 提交成果.23 第 6 章 排水设计.24 6.1 排水的目的和意义.24 6.2 排水设计的一般原则.24 6.3 路面排水设计.25 6.4 提交成果.27 第 7 章 路面结构组合设计.28 7.1 沥青路面组合设计原则.28 7.2 路面结构及层次划分.28 7.3 设计方法及设计过程.29 7.4 提交成果.32 第 8 章 电算程序.33 8.1 平曲线计算电算程序.33 8.2 竖曲线计算电算程序.35 第九章 结论.37 致谢.38 参考文献.39 吉林大学学位论文 1 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 概述概述 长渊至信川 CD 段高速公路路线设计。高速公路是公路网中的干线公路，具 有重要的政治、经济意义，是为直达快速交通运输服务的，具有车速高、通过 能力大、完全控制出入、技术标准高、设施完善等特点，与二级及二级以下公 路相比，高速公路在车辆运行方式、路线几何构造（平面、纵断面线性、横断 面构造） 、桥涵构造物、附属设施等各个方面都有更高的要求。 1.2 沿线水文地质情况沿线水文地质情况 该路段为北寒温带大陆性气候，较干燥，地下水位深，四季分明。夏季炎 热多雨，冬季寒冷，年平均气温 5.85.9，年降水量 573660mm，降水多 集中在 7、8 两个月。 （1）路线通过地段土质：上部 0.20.3m 种植土，其下主要是粉质中液限 粘土，间夹砂砾。主要岩石有砂岩、泥岩等。地下水位较低，一般在 80130cm，主要物理力学指标见表 1-1。 表 1-1 物理力学指标表 序号 含水 量% 单位容重 g/cm3 比重孔隙比液限塑限 塑性 指数 液性指数 123456789 126.61.912.680.6933.214.418.80.35 217.21.772.630.7445.125.519.60.21 颗粒组成 比贯入阻 力 kpa 最佳 含水 量% 最大 干容 重 承载比 CBR 220.0740.0740.0020.002 1011121314151617 30000.357.8479.9811.83 15.21.813.6013.369.6817.03 （2）公路所在地自然区划该路段属于2 区。 （3）冰冻深度最大冻深 160 厘米。 吉林大学学位论文 2 1.3 设计的主要内容设计的主要内容 根据设计任务书的要求，本路段设计的主要内容包括以下几方面： （1） 设计内容包括：公路平面设计、纵断面设计、横断面设计、公路排 水及防护设计、路基及路面设计等。 （2）首先用纸上定线的方法确定道路走向并进行线形设计和曲线要素的计 算，得到平面设计图。 （3）根据地面线高程及技术标准的要求进行纵断面设计，即纵断面拉坡、 平纵线形组合设计、竖曲线设计及曲线要素计算，设计高程和填挖计算、纵断 面绘制等。 （4）根据地形图进行路线横断面设计和路基设计，填写路基设计表、土石 方调配计算表。 （5）进行路基防护与加固、路基路面排水设施设计和小桥涵设计（涵洞类 型的选择、孔径及长度选择） 。 （6）根据交通量和设计弯沉值进行路面结构层的组合设计及厚度确定。 1.4 路线设计的主要成果要求路线设计的主要成果要求 根据设计任务书，路线的主要设计成果要求有如下几个方面： （1）工程原始资料客观、真实可靠，数据准确、完整。 （2）从工程实际出发，根据技术可行性、经济合理性、工程可靠性等进行 公路设计方案的论证和优选。 （3）设计文件说明书要求打印，绘图部分尽量计算机绘图、出图。 （4）设计图纸必须规范（A3） 、整洁，封皮统一制作。 1.5 总体设计总体设计 鉴于高速公路在路网中的作用及其对行经地带的交通、经济、土地开发等 的影响范围较其他公路都大，它的工程设施完善、投资很大，而且技术复杂、 涉及面广，一旦建成很难改变，为此，高速公路强调周密安排，要求总体设计。 总体设计是在项目工程可行性研究报告所做项目建设必要性、经济合理性、 技术可行性、实施可能性和最佳综合社会经济效益发挥的可靠性等综合研究的 基础上，对路线做出的全面的安排。 吉林大学学位论文 3 1.5.1 路线方案 路线方案是根据指定的路线总方向和设计公路的性质、任务及其在公路网 中的作用，考虑了社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。路线 方案是否合理将直接关系到公路本身的工程投资、运输效率和使用质量，还影 响到在公路网中是否起到应有作用。因此要在各种可能的方案中，通过调查分 析、比选，确定出一条最优路线方案来。 1.5.2 车道数及公路等级 高速公路的车道数应根据拟建公路的服务水平、设计通行能力和远景（或 规划）设计年限的预测交通量，并结合拟建公路的功能、车辆组成、投资力量 及工程艰巨程度等因素确定。 1.5.3 交通量调查及确定 交通量是指一定时间间隔内各类车辆通过某一道路横断面的数量。可以通 过现有的交通流量观测站的资料，得到该道路设计的初始平均日交通量，也可 以根据需要，临时设站观测。 交通调查、分析和交通预测是公路建设项目可行性研究阶段进行现状评价、 综合分析建设项目的必要性和可行性的基础，也是确定公路建设项目的建设规 模、技术等级、工程设施、经济效益评价及公路几何线形设计的主要依据。可 见，交通调查、分析和交通预测水平的高低，尤其是预测水平、质量和可靠程 度，将直接影响到项目决策的科学性和工程技术设计的经济合理性。 1.5.4 设计年限内交通量预测情况 一条公路交通量的普遍计量单位是年平均日交通量，用全年交通总量除以 365 而得到的。设计交通量是指拟建公路达到远景设计年限时能达到的年平均 日交通量（辆/日） 。它在确定道路等级，论证道路的计划费用和各项结构设计 等均有重要作用，但直接用于几何设计却不适宜。因为在一年中的每月、每日、 每小时交通量都会变化，在某一时段内可能会高出年平均日交通量数倍，不宜 作为具体设计的依据。 远景设计年平均日交通量依道路使用任务及性质，根据历年交通观测资料 推算求得。目前一般按年平均增长率累计计算确定。 1 0(1 )n d NNr 式中：远景设计年平均日交通量（辆/日） ； d N 吉林大学学位论文 4 起始年平均日交通量（辆/日） ，包括现有交通量和道路建成后从其 0 N 他道路吸引过来的交通量。 r年平均增长率（%） ； n远景设计年限。 长渊至信川 CD 段的交通量预测结果如下：起始年平均日交通量为： 。交通量按 20 年预测。建设期为 3 年，年平均增长率日辆/10000 0 N 。%7r 则日万辆/93 . 2 )07 . 0 1 (1)1 ( 13201 0 n d rNN 根据规范，此路段拟定为四车道高速公路。服务水平为二级，设计速度为 80km/h. 吉林大学学位论文 5 第第 2 章章 纸上选线纸上选线 2.1 道路选线的一般原则道路选线的一般原则 纸上选线是在 1：1000 大比例尺地形图上在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。公路路线 的位置决定了各种建筑物的配置和设备的位置，反之，有一些建筑物的配置也 影响路线的位置。路线的位置不仅对工程数量和工程费用有巨大影响，而且对 运行安全和运输效率产生深远影响。因此选线要综合考虑多种因素，妥善处理 好各方面的关系，其基本原则如下： （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 致的研究，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。 (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、古迹地区的公路，应与周围环境、景观相协调，并 适当照顾美观。注意保护原有自然状态和重要历史文物遗址。 (5) 深入调查工程地质、水文地质情况，避开不良地质地段 (6) 重视环保，减少污染。 （7）对高速、一级公路因地制宜采用分离式断面。 2.2 选线的步骤和方法选线的步骤和方法 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。 （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。 (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。 吉林大学学位论文 6 2.3 路线方案选择的方法和步骤路线方案选择的方法和步骤 路线方案选择的做法通常是： (1) 搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料及各种比例尺的地形图、 航测图、水文、地质、气象等资料。 （2) 根据确定了的路线总方向和公路等级，先在小比例尺（1：50000 或 1：100000）的地形图上，结合搜集的资料，初步研究各种可能的路线走向。 （3）按室内初步研究提出的方案进行实地调查，连同野外调查中发现的新 方案，都必须坚持跑到、看到、调查到，不遗漏一个可能的方案。 野外调查要求做到以下几点。 初步落实各据点的具体位置。 对路线、大桥、隧道均应提出推荐方案，对于确因限于调查条件下不能 肯定取舍的比较方案，应提出进一步勘测比较的范围和方法。 分段提出采用技术标准和主要技术指标的意见。 在深入调查的基础上，通过比较，选定路线必经的控制点。 分段估算各种工程量。 经济方面调查。 其他调查。 （4）分项整理汇总调查成果，编写工程可行性研究报告。 长渊至信川 CD 段所属地带为山岭重丘区，属于2 区，路线通过地段土质： 上部 0.20.3m 种植土，其下主要是粉质中液限粘土，间夹砂砾。主要岩石有 砂岩、泥岩等。地下水位较低，一般在 80130cm。在路线的选择上要避免进 入村庄，避免拆迁，减少对附近居民正常生活，工作的干扰，此路段行经地区 大部分都是山体，农田和村庄较少。再考虑到地基的承受能力，应尽量避免池 塘，同时路线的选择也要有利于周边经济的发展，确定一个比较完美的方案通 过。 2.4 路线方案比选路线方案比选 路线方案是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，考虑了社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。路线方 案的选择是路线设计中最根本的问题，目的是合理地解决设计道路的起讫点和 走向。 公路的选线和定线，就是根据公路的性质任务等级和标准，结合地形 地质地物及其它沿线情况，综合平纵横三方面因素，在路线起终点间， 吉林大学学位论文 7 选出一条技术上可行经济上合理，能满足使用要求的道路中线。路线是否合 理将直接影响到公路的质量工程造价以及公路使用条件安全性和使用年限， 因此选线与定线是一个非常重要的环节。在整体考虑了路线的走向和与地形的 情况下，我注意到了利用垭口地形，工程量的最优化，避免了较大的挖方和填 方，我确定了 A，B 两种比较可能方案： A 方案采用了 3 个交点，起点与 JD1 之间的距离为 975.32m，转角 23 412，左偏；JD1 与 JD2 之间距离为 939.21m，转角 644048，右偏； JD2 与 JD3 之间距离为 2066.05m，转角 163748，右偏；JD3 与终点之间 距离为 491.13m. B 方案采用了 4 个交点，起点与 JD1 之间的距离为 1193.8m，转角 28 0548，左偏；JD1 与 JD2 之间距离为 622.34m，转角 54737，右偏； JD2 与 JD3 之间距离为 1111.17m，转角 504233，右偏；JD3 与 JD4 之间 距离为 702.47m，转角 365531右偏，JD4 与终点之间距离为 932.48m. 通过比较，A 方案路线长度 4.388km，B 方案 4.467km.A 方案略低，而且 A 方案避免了下陡坡急转弯，且在通过垭口处采用隧道穿过，缩短了路线长度， 比 B 方案安全，经济，且 B 方案占用农田也较多，再综合比较纵断面和填挖量， 最后确定选则 A 方案。 2.5 提交成果提交成果 公路平面总体设计图. 吉林大学学位论文 8 第第 3 章章 平面设计平面设计 3.1 技术指标规定技术指标规定 进行道路的平面线形设计，要满足规范标准的要求及技术指标的要求，内 容如下： (1)设计速速为 80km/h 的高速公路圆曲线最小半径：一般值为 400m,极限 值为 250m （2）回旋线最小长度：70m （3）不设超高的圆曲线最小半径：路拱,最小半径为 2500m路拱%2 ,最小半径为 3350m %2 (4)圆曲线最大半径值不宜超过 10000m (5)两圆曲线间直线最小长度规定：同向圆曲线间最小直线长度（以 m 计） 以不小于设计速度（以 km/h 计）的 6 倍为宜；反向圆曲线间最小直线长度 （以 m 计）以不小于设计速度（以 km/h 计）的 2 倍为宜. 3.2 平面线形设计一般原则平面线形设计一般原则 （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）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性） 长直线尽头不能接以小半径曲线。 高、低标准之间要有过渡。 （3）回头曲线的设置 回头曲线是由一个主曲线、两个辅助曲线和主、辅曲线所夹的直线段组合 而成的复杂曲线。 只有三四级公路在自然展线无法争取到需要的距离以克服高差，或因地形、 地质条件所限而不能采取自然展线时，方可采用回头曲线。高差较大的山城道 路也需要采用回头曲线。 （4）平曲线应有足够的长度 汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难 平曲线一般最小长度为 9s 行程 平曲线极限最小长度为 6s 行程 缓和曲线上离心加速度的变化率不超出规定值 吉林大学学位论文 9 平曲线的最小长度应取最小缓和曲线长度的两倍 转角小于 7 时的平曲线长度 一般认为，7应属小转角弯道。对于小转角弯道应设置较长的平曲线， 其长度应大于规范中规定的“一般值” ，但受地形及其它特殊情况限制时，可减 短规范中的“低限值” 。其中 为公路转角值（度） ，当 2时，按 2计。 3.3 圆曲线设计圆曲线设计 3.3.1.有关规定 圆曲线半径选用应符合公路工程技术标准和公路路线设计规范中 的有关规定，圆曲线最大半径值不宜超过 10000m。 3.3.2 圆曲线半径选用的原则 （1）圆曲线半径的确定,必须能够保证汽车以一定的车速安全行使.应充分 注意地质水文条件,使曲线既能更好的吻合地形,减少工程,又能满足桥梁的需要 和隧道、路基等建筑物的设置条件。 (2)在确定圆曲线半径时应注意:一般情况下,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;地形条件受限制时,应采用大于或接近一般最小 半径;地形条件特殊困难时,方可采用极限最小半径;应同前后线型要素相协调, 使之构成连续、均衡的曲线线型,使路线平面线形指标逐渐过渡,避免出现突变. 应同纵断面线形相配合,必须避免小半径曲线与陡坡相重合。 （3)为保证汽车形势的舒适性和安全性,使平曲线应有足够的长度,圆曲线 长度宜有 3 秒的行程。 3.4 缓和曲线设计缓和曲线设计 3.4.1 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。 吉林大学学位论文 10 3.4.2 缓和曲线的最小长度及参数 3.4.2.1 缓和曲线的最小长度，一般从以下几个方面考虑： （1）旅客感觉舒适 选能保证舒适的离心加速度变化率（缓和系数） ，公路上一般规定 s ,从而缓和曲线的最小长度为：0.6 s S s R V L 3 (min) 0214 . 0 （2）超高渐变率适中 规范规定了适中的超高渐变率，由此可计算出缓和段最小长度： p iB Ls (min) 式中：B旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m） ； 超高坡度与路拱坡度的代数差（%） ；i 超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度。p （3）行驶时间不过短 一般认为汽车在缓和曲线上行驶时间至少应有 3s，于是 (min) 1.2 s v L 3.4.2.2 回旋线参数的确定 现代公路的缓和曲线广泛采用回旋线，回旋线的基本公式是， 2 ARLs 回旋线参数的最小值可根据上述公式确定下来。 具体到一个弯道的 A 值，应根据线形顺适与美观的要求，按圆曲线半径 R 的大小来确定，一般公式为： 3 R AR 3.5 组合曲线类型及设计组合曲线类型及设计 3.5.1 组合曲线类型 基本型 吉林大学学位论文 11 按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合。 （1）基本型中的回旋线参数、圆曲线最小长度都应符合有关规定。 （2）两回旋线参数可以相等，也可以根据地形条件设计成不相等的非对称型曲 线。 （3）从线形的协调性看宜将回旋线、圆曲线、回旋线之长度比设计成 1：1：11：3：1 3.5.2 组合曲线设计 本处以 JD1 处的组合曲线设计计算为例，转角 =23412，左偏， JD1 桩号 K0+975.32。 查公路路线设计规范，圆曲线半径 R=1200m，超高横坡度，超高渐%7i 变率为P=1/150。 mRvL Ss 60.1655 . 0 1200800214. 00214. 0 33 (min) mpiBLs25.89150107 . 0 5 . 8 m V Ls67.66 2 . 1 80 2 . 1 (min) 再根据规范规定的回旋线最小长度，取。200 s Lm （1）曲线几何元素计算 内移值: 39. 1 120024 200 24 22 R L p s 切线增值: 100 2 200 2 s L q 缓和曲线角: 77 . 4 6479.28 0 R Ls 切线长: 19.345 2 tan)( qpRT 曲线长: 23.6832 180 )2( 0 s LRL 圆曲线长: 23.283 180 )2( 0 RLY 外距: 15.26 2 sec)( RpRE 吉林大学学位论文 12 切曲差: 15 . 7 2 LTJ （2）曲线主点里程计算 直缓点：ZH=JD1-T=K0+975.32-345.19=K0+630.13 缓圆点：HY=ZH+= K0+630.13+200.000=K0+830.13 S L 圆缓点：YH=HY+L= K0+830.13+283.23=K1+113.36 缓直点：HZ=YH+= K1+113.36+200.000=K1+313.36 S L 曲中点：QZ=HZ-L/2= K1+313.36-683.23/2=K0+971.745 交 点：JD1=QZ+J/2= K0+971.745+7.15/2= K0+975.32 同样的方法确定后面几段曲线的相关数据见表 3-1。 表表 3-13-1 直线、曲线及转角表直线、曲线及转角表 最后给出直线、曲线及转角表。 3.6 路线具体位置的确定路线具体位置的确定 根据平曲线要素计算软件，采用切线支距法原理，分别以各 ZH 为坐标原 点，以路线的走向为 X 轴，以垂直于路线方向为 Y 轴，根据 ZH 原坐标，得到 各平曲线的在图上所对应的坐标，本处以 JD1 所对应的平曲线上各个桩号的坐 标计算为例。 JD1 所对应的平曲线上各个桩号的坐标见表 3-2。 交 点 桩号转角() 半径 (m) Ls(m) T(m)L(m)E(m)J(m) JD1K0+975.322230400.6(Z)1200200345.19683.2326.157.15 JD2K1+907.383644101.5(Y)500200418.57764.4795.7572.67 JD3K3+900.762163743.9(Y)2000200392.40780.4622.094.34 吉林大学学位论文 13 表表 3-2 逐桩坐标表逐桩坐标表 坐 标 桩号 N(X) E(Y) K0+000492.0231282.814 K0+100573.8691340.271 K0+200655.7141397.728 K0+300737.5601455.185 K0+400819.4051512.642 K0+500901.2511570.099 K0+600983.0961627.556 K0+630.1901007.8061644.903 K0+6501024.0221656.280 K0+7001065.0771684.819 K0+7501106.5421712.758 K0+8001148.6911739.653 K0+830.1901174.5741755.192 K0+8501191.7601765.044 K0+9001235.8401788.635 K0+9501280.8651810.370 K0+971.7451300.7211819.234 K1+0001326.7561830.211 K1+0501373.4341848.122 K1+1001420.8171864.074 K1+113.3011433.5311867.984 K1+1501468.8151878.071 K1+2001517.2611890.430 K1+2501565.9871901.642 K1+3001614.8581912.211 K1+313.3011627.8671914.978 K1+3501663.7641922.610 K1+4001712.6711933.008 3.7 提交成果提交成果 路线平面图、直线曲线及转角表及路线逐桩坐标表。 吉林大学学位论文 14 第第 4 章章 纵断面设计纵断面设计 4.1 技术指标规定技术指标规定 进行道路的纵断面线形设计，要满足规范标准的要求及技术指标的要求， 内容如下： （1）设计速度为 80km/h 的最大纵坡为 5%。 (2) 最小坡度应不小于 0.3%或 0.5% (3)最小坡长：200m (4)不同纵坡的最大坡长： 纵坡为 3，最大坡长是 1100 纵坡为 4，最大坡长是 900 纵坡为 5，最大坡长是 700 (5)公路最大合成坡度： 10.5%. (6)竖曲线最小半径： 凸形竖曲线最小半径：一般值 4500m，极限值 3000m 凹形竖曲线最小半径：一般值 3000m，极限值 2000m (7)竖曲线长度：一般值 170m,最小值 70m 4.2 纵断面设计的一般原则纵断面设计的一般原则 进行道路纵坡设计时，一般应遵循以下原则： （1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、 坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等） 。 （2）纵坡应均匀平顺。纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁。 （3）设计标高的确定应结合沿线的自然条件。 （4）纵断面设计应与平曲线型和周围环境相协调，应考虑人体视觉心理上 的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵面的设计线。 （5）应争取填挖平衡，尽量做移挖作填，节省土石方量，降低工程造价 （6）依据路线的性质要求，适当满足当地民间运输工具、农机、农田水利 等方面的要求。 （7）城市道路的纵坡及设计标高的确定，还应考虑沿线两侧街坊地坪标高 及保证地下管线最小覆盖厚度的要求 吉林大学学位论文 15 4.3 道路平、纵线形组合设计原则道路平、纵线形组合设计原则 进行道路平、纵线形设计时，一般应遵循以下原则： （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。任何 使驾驶员感到茫然、迷惑和判断失误的线性，必须尽力避免。在视觉上能自然 地引导视线，是衡量平、纵线性组合优劣的最基本问题。 （2）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。 （3）选择组合得当的合成坡度，以利于行车安全和路面排水 （4）注意与道路周围环境的配合。它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。 4.4 平、纵线形组合的基本要求平、纵线形组合的基本要求 进行道路平、纵线形组合设计时，一般应遵循以下基本要求： （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。 （2）要保持平曲线与竖曲线大小的均衡。根据经验，平曲线半径如果不大 于 1000m，竖曲线半径为平曲线的 1020 倍，便可达到线性的均衡性。 （3）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。这对平坦地区的高速公路 设计是重要的。 （4）要选择适当的合成坡度。合成坡度过大对行车不利，特别是在冬季冻 结期更危险；合成坡度过小对排水不利也影响行车，车辆行驶时有溅水干扰。 4.5 设计方法及步骤设计方法及步骤 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，因而竖曲线设计时要注意与 平曲线的组合，即竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线长度应稍长于竖曲线， 凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部，应避免插入小半径平曲线，或将这些 顶点作为反向曲线的转向点，在长的平曲线内，如必须设置几个起伏的纵坡时， 需用透视图法检验，是否适宜等。若发现有问题，应进行调整，调整时应少脱 离控制点，经济点，以使调整后纵坡和试定坡度变化不大。具体步骤如下： 4.5.1 拉坡前的准备工作 熟悉相关规范后，在纵断面绘出每个中桩的位置，平曲线示意图（起，讫 吉林大学学位论文 16 点位和半径等）写出每个中桩的地面标高，并绘出地面线。 4.5.2 标注控制点位置 所谓控制点，是指影响路线纵坡设计的高程控制点，如路线的起点，讫点 的接线标高，越岭哑口，大中桥涵，地质不良地段的最小填土高度和最大挖方 深度，沿溪线的洪水位，隧道进出口，路线交叉点，重要城镇通过点，以及其 他路线高程必须通过的控制点等。 另外，还需要考虑大致填挖平衡的控制点，即经济点，其含义是，如果纵 坡设计刚好通过该点，则在相应的横断面上将形成填挖面积大致相等的纵坡设 计。 4.5.3 试坡 试坡主要是在已标出“控制点”和“经济点” 的总断面图上，根据技术标 准，选线意图，结合地面起伏情况，本着以“控制点”为依据，照顾多数就 “经济点”的原则，在这些点间进行穿插和裁弯取直，试图定出若干坡度线， 经过对可能的坡度线方案进行反复比较，最后选出既符合技术标准，又满足控 制点要求，而且土石方数量较省的设计线作为初定坡度线，再将前后坡度线延 长交会，即可定出个变坡点的初步位置。 4.5.4 调整 试定纵坡后，首先将所定坡度和选线时考虑的坡度进行比较，两者应基本 符合，若有较大差异，则应全面分析，找出原因，对照标准检查设计的最 大坡度，合成坡度，颇长限制，等是否超过规定值，以及平面线形和纵断面线 形然后用该模板在横断面图上戴帽子，检查是否有填挖过大，坡脚落空或挡土 墙工程量过大等情况，如发现有问题，应及时调整。 4.5.5 核对 根据调整后的坡度线，选择有控制意义的横断面，如高挖低填，陡峭山坡 路基，挡土墙，重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对应中桩的填挖高度。 4.5.6 定坡 纵坡设计在经调整核对无误后，即可以定坡。所谓定坡，就是逐段把坡度 线的坡度值，变坡点位置和高程确定下来，变破点一般要调整到 10m 整桩位上， 变坡点的高程则是根据坡度坡长依次计算确定。 吉林大学学位论文 17 4.6 设计成果设计成果 根据以上原则，本处以 K1+700 处的竖曲线计算为例。 变坡点桩号 K1+700 对应坡度、坡长分别为： =1.994%，坡长 1700m ；=2.757%，坡长 2687.56m。 1 i 2 i 竖曲线半径取 R=8000m，则04751 . 0 %994 . 1 %757 . 2 w 12 ii 为凸形竖曲线。 竖曲线长 L 08.38004751 . 0 8000 RL 竖曲线切线长 T 04.190 2 08.380 2 L T 竖曲线外距 E 257 . 2 80002 04.190 2 22 R T E 竖曲线上任一点竖距 h： 2 2 x h R 式中：x竖曲线上任一点至竖曲线起点的距离。 对于凸形竖曲线，设计标高=切线高程-h。 竖曲线上各桩号设计标高见表 4-1。 表表 4-14-1 竖曲线表竖曲线表 桩号切线高程（m）标高更改值（m）竖曲线设计高程 （m） 备注 K1+509.96389.410.00389.41 竖曲线起点 +550390.21-0.10390.11 +600391.21-0.51390.70 +650392.20-1.20391.00 +688.81393.00-2.00391.00 K1+700393.20-2.20391.00 竖曲线中点 +750394.20-3.60390.60 +800395.90-5.903