重庆市巫山县铜鼓镇二级公路设计毕业论文.docx

目录重庆市巫山县铜鼓镇二级公路设计毕业论文目 录摘 要ABSTRACT第一章 概述11.1 选题的目地及意义11.2 设计任务11.2.1主要设计任务11.2.2设计内容21.3自然地理特征21.4路线概况31.4.1地形地貌31.4.2地质构造31.4.3地层岩性31.5 公路等级和技术标准3第二章 平面线形设计52.1平面线形设计的一般原则52.2方案比选52.3直线62.4圆曲线62.4.1最小半径62.4.2最大半径72.4.3圆曲线半径的选用72.5缓和曲线72.5.1缓和曲线的作用72.5.2缓和曲线的最小长度72.5.3最小缓和曲线长度计算72.6平面线形要素计算82.6.1曲线要素计算82.6.2计算切线支距值102.7行车视距112.7.1行车视距简述112.7.2行车视距说明11目录第三章纵断面设计133.1纵断面设计原则133.2纵断面设计方法与步骤133.3纵坡与坡长设计133.3.1 纵坡133.3.2坡长限制153.4平、纵组合设计153.4.1平、纵组合设计原则153.4.2平、纵组合的基本要求153.5竖曲线173.5.1竖曲线的作用173.5.2曲线要素计算17第四章横断面设计214.1横断面设计原则214.2各项技术指标214.2.1查规范得各项技术指标214.2.2路拱坡度224.2.3路基边坡坡度224.2.4边沟设计224.3横断面设计步骤224.4超高设计224.4.1超高确定224.4.2超高值及加宽计算234.5编制路基设计表254.6路基土石方计算254.6.1横断面面积计算254.6.2挖方面积计算264.6.3路基土石方调配26第五章路基设计295.1路基设计的基本要求295.2路基压实295.3路基压实度标准29第六章 路面设计316.1设计原则316.2路面设计步骤316.3设计资料326.4初拟路面结构326.4.1技术要求326.4.2初拟路面结构组合和材料326.5各层材料的抗压模量与劈裂强度336.6 弯沉计算336.7容许拉应力计算336.8层底拉应力验算356.9水泥混凝土路面设计386.9.1混凝土路面设计原则386.9.2混凝土路面设计基准期及累计当量轴次386.9.3初拟路面结构386.9.4路面材料参数确定396.9.5计算荷载疲劳应力406.9.6温度疲劳应力416.10接缝设计426.11方案比选43第七章 挡土墙设计457.1概述457.1.1挡土墙的纵向布置457.1.2挡土墙的横向布置457.1.3平面布置467.2路堤挡土墙计算及验算467.2.1设计资料477.2.2地质资料477.2.3截面信息477.2.4参数输入487.2.5计算过程487.3挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置507.3.1挡土墙的排水设施50目录7.3.2沉降缝与伸缩缝50总结53参考文献55致谢57附表159附表260附表362附表463第一章 概述第1章 概 述1.1 选题的目地及意义巫山县铜鼓镇位于重庆市巫山县西南部，距县城39km，总人口约2.6万人，总面积约66km2，它作为连通巫山奉节公路的必经之地，对沟通两地的经济人文有着至关重要的作用1。交通的便利，能够促进两县乡镇的发展，在现代社会中，路的延伸就是经济的延伸，就能带动一个地方经济的发展，促进了经济的快速发展，就能带动一大批新兴产业的发展。慢慢人气也会聚齐,有了人气就有市场,有了市场就有投资商,慢慢就会走向繁荣。此次设计修建这条二级公路，就是为了促进两地的经济文化发展，相互带动，创造能更好互补的条件。对于我们自身来说，通过对此段公路的设计，对大学期间所学的土木工程概论、土木工程测量、工程制图、道路与桥梁施工、路基路面工程、土木工程材料等知识做一个系统的总结和应用。在熟悉设计要求的基础上，通过搜集相关资料、与同学讨论、自我学习等方法，使自己掌握道路工程设计的程序和方法并且熟悉道路工程建设的相关规范，为以后的工作打下良好的基础。在设计过程中，逐渐加深对公路路线设计规范公路路基设计规范等设计规范的认识，并且熟悉路线平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基路面排水设计、路基设计、挡土墙设计以及路面结构设计等内容，能够熟悉各种图纸的绘制以及与设计相关的计算机软件的应用，进一步提高自己的专业技能。1.2 设计任务1.2.1 设计主要任务（1）路线交叉设计完成重庆市巫山县铜鼓镇二级公路设计综合设计，在对道路沿线地形、地物、水文、地质等资料充分分析的基础上，拟定 23 个可行的路线方案，并经过全面的技术经济比较后确定道路路线方案。（2）公路桥涵设计对当地地理位置条件，结合当地经济发展规划，并依据公路桥涵设计通用规范对当地的桥涵进行合理的设计。1第一章 概述（3）材料设计结合当地地质条件，就地取材，交通运输情况，以及合理的经济条件安排材料的取用。（4）施工组织与概预算根据工程概况、工程条件以及工期要求，设计施工组织机构，工程条件制定施工阶段的准备工作，合理的划分施工阶段。根据实际工程情况确定各个分项工程的施工方法，选择合适的施工机械，绘制合适的施工横道图。依据概预算定额大概计算出施工所需的建筑安装工程费，设备、工具、器具购置费，工程建设其他费用以及预备费。（5）交通工程与沿线设施设计对当地交通流量做个总结评价，制定合适的交通工程与沿线设施的安排计划，结合当地未来发展规划进行合理的安排。（6）环境保护与景观设计在进行路线设计之前，先对该地进行调查，特别是人文景观要注意避让保护，对于由于施工而破坏的自然环境，一定要采取措施修复，植树铺草。对于路线，一定要与当地环境相互协调。1.2.2设计内容（1）依据地形图完成给定的初步设计；（2）路线设计：纸上定线；方案比较；路线平面设计；路线纵断面设计；（3）路基设计：完成500m的路基横断面设计；土石方计算及路基排水设计、结构设计、边坡设计；（4）路面设计：沥青路面的设计；（5）挡土墙的设计：进行挡土墙的设计、计算，绘制平面图、里面图、剖面图，并计算其工程量。1.3自然地理特征本工程位于重庆市涪陵区，场区远高于河流区，地形坡度较大，总体上不利于地下水的赋存。场地地下水主要为基岩裂隙水和局部土层中的松散层孔隙水，地下水类型为潜水。该路段区属亚热带湿润季风气候区，气候温和、四季分明、雨量充沛，具冬暖、夏热、秋长的气候特点。多年平均气温 17.72，极端最高气温 41.7，极端最低气温-1.8；多年无霜期 314.9 天，雾日平均 3040 天；多年平均降雨量 1163.3mm，主要集中于每年 410 月，多呈大雨或暴雨，占全年总降雨量的 76%左右。所以场地气候全、年可施工作业。1.4路线概况1.4.1 地形地貌本工程位于重庆市涪陵区，道路所在区域基本上是待开发地区，主要以耕地、林地和农田为主，零散分布少量农村居民点用地。此外规划区内还有几处住宅及少量鱼塘。地形总体上呈高低起伏状，丘包与沟谷间断相连，地形坡脚在丘包处较陡，局部基岩呈陡砍状，在沟谷处较缓。1.4.2 地质构造路段区位于川东南孤形构造带，岩层倾向 215245，倾角5565左右。线路沿线未发现断层通过，根据区域资料，岩体受应力作用相对微弱，岩体层面层间结合很差，尤其在砂岩与砂质泥岩交界处，往往存在薄层状泥化现象，岩体结构面主要受构造裂隙控制，根据沿线地质测绘调查，基岩内裂隙较发育，岩体呈块状结构，主要发育有两组构造裂隙。1.4.3 地层岩性（1）人工填土层素填土：杂色，主要由砂岩、砂质泥岩块石和少量建筑垃圾、生活垃圾组成。主要呈稍密中密状，稍湿，堆填年限 10左右，钻探揭露厚度 0.58.3m，在拟建工程场地表层均有分布。（2）残坡积土层粉质粘土：灰褐色，未见包含物，切面稍有光泽，无摇振反应，韧性中等，干强度中等，成层性差，可塑状，钻探揭露厚度 0.08.6m，拟建工程场地零星分布。（3）岩层特征砂质泥岩：青灰色、紫红色、粉砂泥质结构，中厚厚层状构造。主要矿物成份为粘土矿物。表层强风化带一般厚度 0.480.58m，强风化岩心呈碎块状；中风化岩心呈柱状、长柱状，岩体较完整，属软岩，岩体基本质量等级为级，为场地主要岩性。砂岩：黄色、灰白色、青灰色，局部含紫色条纹，细中粒结构，中厚厚层状构造，泥钙质胶结。强风化层厚度 0.71.2m，强风化岩心多呈碎块状、短柱状；中风化岩心呈柱状、长柱状，岩体较完整，属较硬岩，岩体基本质量等级为级，为场地次要岩性，单层厚度一般 38m。1.5公路等级和技术标准道路等级的确定应根据公路网的规划，从全局出发，按照公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。由资料得：道路等级：二级公路；设计车速：60km/h；设计荷载：主线道路路面荷载采用标准轴载 BZZ-100；设计基准年限：采用沥青路面时，设计年限为 15 年，以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne=2.55x107次，以半刚性基层层底拉应力为指标时Ne=2.55x107次。抗震设防标准：抗震设防烈度为 6度；3第二章 平面线形设计第2章 平面线形设计2.1 平面线形设计的一般原则（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。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）保持平面线形的均衡越连贯，在设计时应充分注意： 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）平曲线应有足够的长度。一般最小平曲线长度一般应考虑一下条件确定： 汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难：根据经验，在每段曲线上驾驶员操作方向盘不感到困难至少需要3s的时间，全长需要9s；缓和曲线上离心加速度的变化率不超出定值。转角小于时应设置较长的平曲线，可不设缓和曲线。由老师给定的地形图可以看出该地区是山岭地区。该段地势较复杂，地形变化很大，使得路线在平、纵、横三方面都受到很大的限制。在设计的过程中应尽量满足技术指标。对于山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主导。对于平原微丘区域，即地形平坦、地面自然坡度较小、纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。选线过程： 首先根据老师给定的起、中、终点位置, 分析其直线距离和所需的展线长度，以及地形图上的地形地貌及相关的设计资料，初步拟定路线的基本走向；对于山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主导。对于平原微丘区域，即地形平坦、地面自然坡度较小、纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。根据地形、地貌、地质、农田等分布情况，选择地势平缓山坡顺直的地带，拟定路线各种可行方案。如沿线房屋、农田等地点要重点控制,然后连接控制点，初步完成路线布局； 本着方便城镇出入,少占田地,路线短,填挖少且平衡的原则。在满足技术标准的前提下,充分考虑平、纵、横配合，最终确定出道路中线的交点，综合考虑平面线形设计的要求，穿线交点，具体定出路线位置。2.2 方案比选5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。方案1转点2个，里程2059m，方案2转点4个，里程2085m。相对于方案2，方案1占地较少，线路段，且路线复杂程度较低，所以对比之下，本设计选用方案1。2.3 直线（1）直线的适用条件在运用直线并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线，适宜采用直线的地段有：路线完全不受地形，地物限制的平原区或山区的开阔谷底；市镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区；长大桥梁、隧道等构造物路段；路线交叉点及其附近；双车道提供超车的路段；（2）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）即1200m。（3）直线的最小长度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。2.4圆曲线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。2.4.1 最小半径平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此规范规定了一般最小半径，以及不设超高最小半径，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。见下表2.1。1表2.1 圆曲线最小半径设计速度（km/h）12010080604030一般值/m100070040020010065极限值/m6504002501256030不设超高最路拱2%5500400025001500600350小半径/m路拱2%75005250335019008004502.4.2 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。2.4.3 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，本设计在两个转角处设置曲线半径分别为200m、158m。 但小于不设超高的最小半径，所以应该设超高。2.5 缓和曲线标准规定，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。2.5.1 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，增加线形美观。2.5.2 缓和曲线最小长度各级公路缓和曲线最小长度规定见下表：表2.2各级公路缓和曲线最小长度规定表设计车速平曲线缓和曲线最小长度不设超高圆曲线最小半径最大纵坡凸曲线凹曲线一般最小半径极限最小半径一般最小半径极限最小半径一般最小半径极限最小半径60km/h200m125m50m路拱 2.0%, 1500m；2.0% , 1900m6%2000m1400m1500m1000m2.5.3最小缓和曲线长度计算最小缓和曲线长度计算公式：7 (2.1)式中：-设计速度；-离心加速度变化率，我国是在范围内取值；-圆曲线半径。所以 又因一般情况下汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s行程，于是（2.2）按照以上标准，本设计的两处缓和曲线段长度均取为极限值50m。2.6 平面线形要素计算2.6.1 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Ls=50m，曲线半径R=200m，由坐标计算所得的转图2.1 平曲线中任意一点p的坐标角1=344237，设计速度V=60km/h。试计算各曲线要素。曲线要素计算如下： （2.3） （2.4） （2.5） （2.6） （2.7） (2.8)计算结果如下：p=0.521mQ=24.987mT=87.644mL=171.162mE=10.085mDh=4.126m（2）主点里程桩号计算：JD1：K0+241.543ZH=JDT=K0+241.54387.644=K0+153.899HY=ZH+=K0+153.899+50=K0+203.899HZ=ZH+=K0+153.899+171.162=K0+325.061YH=HZ-LS=K0+325.061-50=K0+275.061QZ=ZH+L2=K0+153.899+171.1622=K0+239.480（3）JD2：K1+205.999设R=158m，=50m，2=75930，则曲线要素计算如下：根据曲线1计算公式可得：p=0.659mQ=24.979mT=8147.071mL=257.258mE=42.198mDh=36.885m（4）主点里程桩号计算：9JD1：K1+205.999ZH=JDT=K1+205.999147.071=K1+58.928HY=ZH+=K1+58.928+50=K1+108.928HZ=ZH+=K1+58.928+257.258=K1+316.186YH=HZ-LS=K1+316.186-50=K1+266.186QZ=HZ+L2=K1+58.928+257.2582=K1+187.5572.6.2 计算切线支矩值 曲线上20m整桩号：ZH=K0+153.899 K0+154 K0+174 K+194 K0+214 K0+234 K0+254 K0+274 K+294 K0+314 K0+325.061缓和曲线段：K0+154，ZH=153.899 （2.9）（2.10）式中 缓和曲线上任意点至(或)点的曲线长;Ls缓和曲线长度。计算结果如下表2.3和表2.4：表2.3 平曲线1切线支距值桩号LXsYs度数p（）XcYcZH153.8990001606.1016.1010.00418026.10126.0980.29620046.10146.0491.633HY203.8995049.9222.0837.16222016.10111.77465.8004.729QZ239.48035.58117.35584.6469.62624036.10117.50485.1429.78226056.10123.234103.88416.740YH275.06171.16227.548117.48623.197280-45.061-44.894-1.513300-25.061-24.937-0.259320-5.061-4.939-0.002HZ325.0610-0.06101表2.4 平曲线2切线支距值ZH1058.92800010601.0721.0720108021.07221.0710.197110041.02641.0261.462HY1108.9285049.8752.6378.713112013.08160.7394.759114020.33479.88210.505116027.58698.14618.622118034.84115.2428.979QZ1187.55737.731123.14234.127120042.092130.88941.411122049.344144.84455.72124056.597156.8871.676126063.849166.80689.024YH1266.786-1.072-49.875-2.63766.093169.42394.6281280-28.974-41.026-1.4621300-8.974-21.071-0.197HZ1316.186000其它各桩号坐标见附表一逐桩坐标表。2.7 行车视距2.7.1 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2.5。表2.5 二级公路行车视距设计速度（km/h）8060停车视距/m11075会车视距/m220150超车视距/m550350最小必要超车视距/m3502502.7.2 行车视距设计说明平曲线1和平曲线2经计算满足设计要求。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。11第三章 纵断面设计第3章 纵断面设计3.1 纵断面设计原则（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、岥段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）。（2）纵坡应均匀平顺。（3）设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；沿河线路标高应在设计洪水位0.5m以上，并计入并计入涌水高度及浪高的影响；越岭线应尽量避免反坡段。（4）纵断面设计应与平面线性和周围地形景观相协调，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，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。（6）依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。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。3.2 纵断面设计方法与步骤（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）标注控制点位置。（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。3.3 纵坡及坡长设计3.3.1 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： (3.1)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3.1。表3.1 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1.12，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，因考虑到各方面的因素，最小纵坡为0.57，所以也满足不小于0.3%的最小纵坡要求。（3）合成纵坡合成纵坡的计算公式为 (3.2)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9.5。各级道路最小合成坡度不宜小于0.3。3.3.2 坡长限制（1）最小坡长标准规定，各级道路最小坡长应按表3.2设计。表3.2 各级公路最小坡长设计速度/(km/h)1201008060403020最短坡长/m30025020015012010060（2）最大坡长标准规定的最大坡长见表3.3。表3.3 各级公路纵坡长度限制(m)设计速度/(km/h)1201008060403020坡度/390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300根据计算得出本设计最大坡长为1340m，但坡度为0.67%，所以依旧符合上述要求。3.4 平、纵组合设计3.4.1 平、纵组合设计原则（1）应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）注意保持平、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。3.4.2 平、纵组合的基本要求（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，如下图3.1所示。图3.1 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果。 （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）当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，课不要求平、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。（4）要选择适当的合成坡度。（5）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。避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。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。 避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。避免在长直线上设置陡坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。避免急弯越陡坡的不利组合。应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。在本次设计中，采用的是下面四种组合方式：平面上为直线，纵面也是直线-构成具有恒等坡度的直线;平面上为直线，纵面上是凹形竖曲线-构成凹下去的直线；平面上为曲线，纵面上为凹形曲线-构成平包竖类型的的合成曲线。3.5 竖曲线3.5.1竖曲线的作用 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。 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。 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。3.5.2曲线要素计算竖曲线长度 (3.3)竖曲线切线长 (3.4)外距 (3.5)竖曲线上设计高程设计高程 (3.6)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。直线段1坡度为i1=-3.08%直线段2坡度为i2=-0.67%直线段3坡度为i3=0.57%竖曲线1要素计算：=-0.0067+0.031=0.0243，为凹形曲线。 =4000*0.0243=97.2m =48.6m =48.62/8000=0.295m设计高程计算:竖曲线起点桩号：K0+191.4,起点高程为285.647m， 填挖高度为-0.6m，变坡点桩号K0+240，变坡点高程284.14m桩号K0+200横距x1=200-191.4=8.6m竖距h1=x12/2R=28.62/8000=0.009m切线高程=起点高程-x1*i1=285.647-8.6*0.031=285.38m设计高程=切线高程+h1=285.38+0.009=285.38m填挖=地面高程-设计高程=286.04-285.389=0.651m同理可得此曲线段所有桩号所对应的曲线要素:表3.4 曲线1曲线要素桩号k0+实际高程横距x竖距y切线高程设计高程填挖高度191.4286.2500285.647285.647-0.603200286.048.60.009285.38285.389-0.651220285.0928.60.102284.76284.862-0.228240284.1448.60.295284.14284.4350.295260282.5968.60.588283.52284.1081.518280282.0588.60.981282.9283.8811.831288.6281.4697.21.181282.633283.8142.354注：表中填挖高度-挖+填,单位m。竖曲线2要素计算：=0.0057+0.0067=0.0124，为凹形曲线。 =10000*0.0124=124m =62m =622/20000=0.192m设计高程计算:竖曲线起点桩号：K1+518,起点高程为275.6m，填挖高度为-1.64m，变坡点桩号为K1+580，变坡点高程为275.2m桩号K0+520横距x1=520-518=2m竖距h1=x12/2R=22/20000=0.0002m切线高程=起点高程-x1*i1=275.6-2*0.0067=275.587m设计高程=切线高程+h1=276.587+0.0002=275.586填挖=地面高程-设计高程=277.39-275.587=1.8m(挖)同理可得此曲线段所有桩号所对应的曲线要素：表3.5 曲线2曲线要素桩号k1+实际高程横距x竖距y切线高程设计高程填挖高度518277.2400275.6275.6-1.64520277.3920.0002275.587275.587-1.803540277.01220.024275.453275.477-1.533560276.98420.088275.319275.407-1.573580276.49620.192275.185275.377-1.113600274.78820.336275.051275.3870.607620273.791020.520274.917275.4371.647640275.981220.744274.783275.527-0.453642276.091240.769274.769275.538-0.552注：表中填挖高度-挖+填,单位m。19第四章 横断面设计第4章 横断面设计4.1 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。4.2 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4.1。表4.1路肩宽度表路肩一般值（m）最小值（m）右侧硬路肩宽度1.50.75右侧土路肩宽度0.750.54.2.1查规范得各项技术指标路基宽度设计年限15年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为4667辆/日，查（JTG D202006）公路路线设计规范P2 1.1.1得公路等级为二级，车道拟定双车道。规范P19 6.1.2二级公路车速为60km/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3.527m。已知二级公路车速为60km/h时，两侧硬路肩宽度为0.752=1.5m，土路肩的宽度为0.752=1.5m，具体见图4.1。图4.1 公路横断面组成4.2.2路拱坡度查规范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。4.2.3路基边坡坡度由规范得知，当H6m（H路基填土高度）时，路基边坡按1:1.25设计。在路堑段路基边坡采用1:1.0。浅挖路段采用0.5：1.0，深挖路段采用1：0.75。4.2.4边沟设计本设计路段地处平原微丘区，但有大挖方路段，所以采用矩形浆砌边沟，且底宽为0.5m，深0.5m。4.3 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。4.4 超高设计4.4.1 超高确定设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。由于该二级公路为新建公路，超高过渡的方式采用绕内侧车道边缘旋转。4.4.2 超高值及加宽计算（1）第一平曲线上超高计算超高缓和段长度的计算：由于半径R=200m，设计速度。根据规范取超高横坡度ic=7%。平曲线加宽值b=1m，超高缓和段长度Lc=50m。各桩号加宽值计算：加宽缓和段内采用直线比例法计算加宽值，即（4.1）得到的各桩号加宽值如下表：表4.2 各桩号加宽值桩号K0+153.9160180200203.9220240260275.06280300320325.1加宽值(m)00.1220.5220.922111110.9120.5120.1120超高部分计算：为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高、内侧低的单向横坡形式称为超高设置。公路标准规定，圆曲线超高规定半径200m设计速度60km/h的超高要达到7%。所以全超高段超高横坡度为7%。（2） 超高缓和段超高段缓和段图例如下图：图4.2 绕内边线旋转超高过渡方式图（3） 超高值计算计算要素路面宽度：B=7m路肩宽度：bj=1.5m路拱横坡度：ig=2%路肩横坡度：ij=3%超高横坡度：ic=7%超高缓和段长度：Lc=50m双坡阶段长度：x0=6.6m（x0=ig/icLc当p1=igb/x00.003时x0=igb/0.003=330igb）超高计算选择绕内边线旋转部分进行超高值计算。a.圆曲线上全超高段全加宽值：b=1m内侧车道边缘=bjij-bic=1.53%-17%=-0.025m路中线=bjij+B/2ic=1.53%+7/27%=0.29m外侧车道边缘=bjij+Bic=1.53%+77%=0.535mb.旋转过渡段直缓K0+153.899:内侧车道边缘：,1.5%*3%-0*2%=0.045m路中线：=0.045+3.5*2%=0.115m外侧车道边缘：=0.045+7*0/50=0.045K0+160:内侧车道边缘： ,1.5%*3%-0.122*2%=0.0426m路中线：=0.045+3.5*2%=0.115m外侧车道边缘：=0.045+7*6.101/50=0.105K0+180 内侧车道边缘：0.045-0.52