清华大学公路工程毕业设计计算书

1、装订线 毕业设计（论文）（4）等级确定公路工程技术标准（jtg b012003）对于各等级公路适应的交通量规定如下：一级公路：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辆2500055000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辆4500080000辆；八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辆60000100000辆。由以上规定结合拟建道路在国家和浙江省的公路网的任务及功能，参考当地经济和土地资源情况，决定道路等级为一级公路，设计速度定为100km/h。车道数取双向四车道。第二章 选线和方案比选2.1 选线2.1.1 道路选线一般原则

2、路线是道路的骨架，它的优劣关系到道路本身功能的发挥和在路网中是否能起到应有的作用。影响路线设计除自然条件外尚受诸多社会因素的制约，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多方案选择：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工程造价与营运、管理、养护费用综合考虑：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处理好选线与农业的关

3、系：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路线与周围环境、景观相协调：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工程地质和水文地质的影响：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、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。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：选线应重视环境保护，注

4、意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染。7对于高速路和一级路，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，合理利用上下行车道分离的形式设线。2.1.2 本次设计中选线过程本设计标段处于平原微丘区，存在一条铁路线，农田水利设施较多，水系支流较发达，人员城镇较密集，对选线要求较大，可供选择的线路较少，但路线平、纵、横三方面的线形可以达到较为理想的技术指标，路线布设时，主要考虑了如何绕避当地的村落、地方道路、铁路、水稻田和水利电力设施等。选线时，首先在路线的起、终点间，把经过的村落、河流、铁路、水塘、地方道路作为大的控制点；在控制点间

5、，又进一步选择中间控制点；在中间控制点之间，一般不再设置转角点。所以本次设计中所考虑的两个比选方案，均只设置了三个交点。这样安排平面线形，既使路线短捷顺直，又避免了过长的直线，同时考虑了转角的适当，避免了路线的迂回量太大。综合本路段地形的自然和路线特征，本次设计布线时着重考虑了以下几点：路线与农业的关系，尽量避开了水稻田；路线和桥位的关系，在路线走向确定时，尽量选择了在界河河岸窄的地方跨河，对于无法避让的水塘，总体考量后选择了一处最窄地段跨越，并且尽量使得其与河流边缘交角接近垂直，使得桥梁跨径大大减少，减少造价；路线与沿线村落居民点的关系，路线沿线途径三个村落，综合路线整体布设之后，均从村落边

6、缘处穿过，位于中间的村落穿越时，综合考虑过后采用了架桥通过，使得拆迁量达到较少的水平，也减少了对当地群众的生活生产的影响；路线与地方道路的关系，选线时候尽量减少了与地方道路的交叉，尽量不改变原有的道路形态，对于本次设计中无法避开的地方道路，综合考虑后采用了上跨式的穿越方式。同时，布线过程中没有迁就微小地形变化，因为这样会使线形变差且增加工程造价和运用费用。路线与铁路的关系，本次比选方案重点在于是否与铁路交叉，最终方案选择了不与铁路相交的路线，避免了与铁路相交需要采用的主线上跨式设计所带来的天桥布设的困难。2.1.3 本设计选线方法根据公路路线设计规范及其它相关的要求，参照相应的选线原则，在1：

7、2000的地形图上选出控制点并定出导向线、路线交点，初步确定两个路线方案。本次设计标段内主要控制点有河流、大型水塘、团结村等三个村落、铁路线以及沿线与新建公路相交的地方道路。选线时候尽量避免了路线穿过村庄，同时尽量少了占或者不占水稻田。尽量减少与地方道路的交叉，避免跨越铁路线，同时尽量避免与途径的河流大角度相交，缩短桥梁跨径。选线过程考虑原有的水利设施，减少对当地居民生产生活的影响。同时也兼顾了线性的要求，基本上做到路线顺直，没有较大的转角，没有太多的路线迂回。而且平曲线半径均满足一级公路的指标要求。本次设计地区属平原微丘多雨地区，水稻田较多，地基不稳，选线难免要占田跨塘。基于以上原则，本公路

8、初步设计了两种方案，详细介绍如下：方案一：设有三个交点，各元素指标较好，路线平顺，填挖方地段较少。但占用稻田较多，需要两次跨越铁路，同时要横穿三处村落，需要大量地基处理工作和考虑进行跨越城镇铁路时所需的费用预算。与方案一相比，方案二占田少，但路线比方案一长200多米，同样设有三个交点，且需要填挖方地段较多。另外，在jd2与jd3之间，jd3附近两处地方，需要横跨两处较大的池塘，不仅需要复杂的地基处理，还要做充分的防护工作，但是路线只通过一处城镇，且不需要跨越铁路。2.2 方案比选将方案一和方案二从路线线型指标、水稻田占用、房屋拆迁情况、填挖方量、与铁路交叉情况、桥梁总长度、总里程数进行对比，对

9、比情况如下表所示。方案方案一方案二较优方案交点数33相同各交点圆曲线半径800、2000、3000800、900、2500方案一水稻田占用情况占用较多水稻田占用较少水稻田方案二房屋拆迁情况拆迁少量村民房屋拆迁少量村民房屋相差不大填挖方量填挖方量较少填挖方量较大方案一铁路交叉情况需两次跨越铁路无需跨越铁路方案二桥梁总长度较长较短方案二总里程数4908.765米5109.975米方案一分析上表，考虑一级公路的线型指标，结合桥梁总长度、拆迁量、填挖方量和路线总长对工程造价的影响，路线迂回尽量少的原则。考虑主要矛盾，忽略次要矛盾，经过比较后第二种方案要优于第一种方案。所以采用第二种路线方案。第三章 平

10、面设计3.1平面线形设计原则3.1.1 一般原则1平面线形设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。平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲，这是美学、经济和环保的要求。3保持平面线形的均衡和连续。（1）直线与平曲线的组合中尽量避免以下不良组合：长直线尽头接小半径曲线，短直线接大半径的平曲线。（2）平曲线与平曲线的组合：相邻平曲线之间的设计指标应均衡、连续，避免突变。（3）高、低标准之间要有过渡4平曲线应有足够的长度。3.1.2 本次平面线形设计过程本设计标段处于平原微丘区，地势起伏较大，河流水塘

11、众多，应考虑的控制点较多，因而平面线形的设计应综合考虑路线总体布置而设计。尽量避免采用最小圆曲线半径，但是没有为避免使用一般最小圆曲线而特意增加工程量。在避让局部障碍物时注意了线形的连续、舒顺。同时，平面线形充分利用了地形处理好平、纵线形的组合，在平面线形设计时候兼顾到了纵断面的设计。本次设计中在平面线形设时，均合理使用了规范所规定的各种指标，圆曲线半径均大于规范规定的一般值，三个交点的圆曲线半径依次是800、900、2500米。而且缓和曲线长度也尽量和圆曲线大致相同，至少满足缓-圆-缓的比例为1:1:1-1:2:1之间，使得线形更加平顺，利于行车。同时，平曲线长度也大于规范对于其长度规定一般

12、值。总之，本次设计中的平面线形设计及组合设计满足一级公路对于平面线形指标的要求。3.2 各项设计参数确定3.2.1 直线（1）直线最大长度我国对于直线的长度未作出具体规定，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。在景色有变化的地点其直线的最大长度（以km计）可以大于20v（v为设计车速，以km/h计），在景色单调的地点最好控制在20v以内。（2）曲线间直线最小长度同向曲线间的直线最小长度：同向曲线间若插入短直线，容易把直线和两端的曲线构成反弯的错觉，甚至把两个曲线看成是一个曲线。这种线形破坏了线形的连续性，容易造成驾驶员操作的失误。公路路线设计规范规定同向

13、曲线的最短直线长度以不小于6v为宜。在受到条件限制时无论是一级公路还是低速公路都宜在同向曲线间插入大半径曲线或将两曲线做成复曲线、卵形曲线或者c形曲线。反向曲线间的直线最小长度：转向相反的两圆曲线之间，考虑到为设置超高和驾驶人员的转向操作需要，其间直线最小长度应予以限制。公路路线设计规范规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的两倍为宜。3.2.2 圆曲线（1） 圆曲线的最小半径我国公路路线设计规范对于不同设计速度的公路圆曲线规定了一般最小半径、极限最小半径、不设超高最小半径。具体规定值如下表所示（公路路线设计规范中表7.3.2）设计速度（km/h）12010080

14、60极限最小半径（m）650400250125一般最小半径（m）1000700400200不设超高最小半径（m）路拱2%5500400025001500路拱2%7500525033501900（2）圆曲线半径的选用原则：选用曲线半径时，应尽量根据地形地物等条件，尽量采用较大半径的曲线，必须能保证汽车以一定的速度安全行驶。具体要求如下：一般情况下，宜采用极限最小平曲线半径的4-8倍或超高为2%-4%的圆曲线半径；地形条件受限时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形，使路线平面线形指标逐渐

15、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，最大半径不宜超过10000米。本次设计中设计速度为100km/h，由公路路线设计规范中表7.3.2得本设计中公路圆曲线极限最小半径为400米，一般最小半径为700米。3.2.3 缓和曲线（1）缓和曲线的有关规定：1直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处，应设置缓和曲线。2半径不同的同向圆曲线相连接处，应设置缓和曲线，当符合规范规定的特定条件时可不设缓和曲线。3各级公路的缓和曲线长度应满足规范规定的长度值要求。4回旋线长度应随圆曲线半径的增大而增大。当圆曲线部分按规定需要设置超高时，缓和曲线长度还应大于超高过渡段

16、长度。（2）最小长度为使驾驶员能从容地打方向盘、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。从以下几方面考虑：1旅客感觉舒适2超高渐变率适中3行驶时间不过短公路路线设计规范中表7.4.3给出了不同设计速度的缓和曲线最小长度如下表所示设计速度（km/h）1201008060缓和曲线最小长度（m）100857060查照公路路线设计规范中表7.4.3可得本设计缓和曲线最小长度的最小值为85米，一般值为120米。（3）回旋线参数值a回旋线参数应与圆曲线半径相协调，研究认为：回旋线参数a和与之相连接的圆曲线之间只要保持 ，便可得到视觉上协调而

17、又舒顺的线形。当r在100m左右时，通常取a=r；如果r100m，则选择a=r或大于r。反之，在圆曲线半径较大时，可以选择a在r3左右，如果r超过了3000m，即使a小于r3，在视觉上也是没有问题的。3.2.4 平曲线长度汽车在道路的曲线段上行驶时如果平曲线太短，驾驶员需要急转转向盘，高速行驶时候是不安全的，乘客也会因为离心力太大而感到不舒服。另外驾驶操纵来不及调整。所以公路路线设计规范规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度如下表。设计速度（km/h）1201008060403020一般值（m）1000850700500350250200最小值（m）200170140100705

18、040查照公路路线设计规范中7.8.1可得本设计中平曲线的最小长度的一般值为500米，最小值为170米。3.2.5 本设计中各参数规定值综上叙述：本次设计中（设计速度为100 km/h）各参数的规范规定值如下表所示。参数规范最小值规范一般值同向圆曲线间直线最小长度600反向圆曲线间直线最小长度200圆曲线最小半径400700缓和曲线最小长度85120平曲线最小长度1708503.3 平曲线计算3.3.1 基本型曲线设计与计算 对称基本型曲线计算图式(1)曲线元素计算公式如下： (m) (m)= (m) (m) (m) (m)式中：-设缓和曲线后圆曲线内移值(m)；q-缓和曲线切线增长值(m)；

19、 -缓和曲线长度(m)； -缓和曲线终点缓和曲线角()； -切线长(m)； -圆曲线半径(m)；-曲线长(m)； -转角()； -外距(m)； -切曲差(m)。(2)主点桩里程计算公式如下：zh=jd-t zh第一缓和曲线起点（直缓点）hy=zh+ hy第一缓和曲线终点（缓圆点）yh=hy+ -2 yh第二缓和曲线终点（圆缓点）hz=yh+ hz第二缓和曲线起点（缓直点）qz=hz- qz圆曲线中点jd=qz+ 由于本次设计中未采用非对称型基本曲线，所以非对称型基本曲线的计算图式及公式不再赘述。3.3.2 计算实例以本设计中jd1为例计算平曲线要素，计算过程如下：（1）平曲线要素计算=124.

20、898 (m)=3.252 (m)=8.952 (o)=400.760 (m)= 779.297 (m)=49.302 (m) =22.223 (m)（2）计算主点桩里程jd1 k1+223.637-t 400.760zh k0+822.877+ls 250hy k1+072.877+l-2ls 529.297yh k1+352.174+ls 250 hz k1+602.174-l2 389.648 qz k1+212.526+j2 11.112 jd1 k1+223.6373.3.4 本设计中平面设计方法本次设计主要是利用计算机辅助定线。将选定的路线的起点、终点和四个交点输入纬地三维道路ca

21、d系统后，利用纬地三维道路cad软件和人工进行平面线的动态交互设计，最后由纬地系统进行曲线要素、主点桩里程的计算和相关成果图表的生成。相关成果详见图表文件部分。第四章 纵断面设计4.1纵断面设计原则及要点4.1.1 一般原则纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。（1）一般要求为：1设计必须满足公路工程技术标准（jtg b012003）的各项规定。2为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平

22、顺性。起伏不宜过大和过于频繁。3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。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、水利等方面的要求。（2）组合设计原则1应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。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，以利于路面排水和

23、行车安全。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。（3）平纵线形组合的要求1平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。2平曲线与竖曲线大小应保持平衡。3要选择合适的合成坡度。4.1.2 本次设计纵断面设计难点本设计标段处于平原微丘区，由于地势起伏大，农田水塘分布较广，河道及地方道路众多，存在一条铁路，同时平原地区经济发达，人口密集，路网也相应发达，控制点较多，故需要修建的构造物较多；而且本地区雨量充沛，对土基最小填土高度也要求较高；对于需要穿越的丘陵地段，挖方量较大，对超过20m的挖方地段，需要进行稳定性分析；需要架设桥梁的地段较多，且桥梁

24、跨度较大。所以，本设计标段在纵断面设计时十分复杂，困难也比较多。国内近年来很多一级公路在纵断设计上采用了高填路堤方案，特别是在地势较为平坦的地段，为了满足农村和地方上大量频繁的地方交通，通道和小河航航道下穿净高的要求，纵坡始终降不下来，将路堤填土高度大大高于地面，平原、微丘区的一级公路就宛如一条土堆的“长龙”，在自然地形中显著凸出，阻隔着人们的视线，破坏地形地物，严重影响自然景观，不能不说是一大遗憾，而且这种遗憾恐怕是永久性的。纵坡变换频繁，坡长过短，则汽车加速、减速时换档频繁，不仅增加了驾驶员的精神负担，诱发交通事故，而且还会造成环境污染。另外由于高填方路堤自身荷载很大，而且其作用在地基上的

25、时间持久，可能会导致地基(尤其是软土地基)的变形和沉降，使路基失稳；路基的变形和沉降会导致路面出现反射裂缝，使路面丧失一定的使用性能，降低其服务水平。4.1.3 本次纵断面设计要点本次纵断面设计的关键技术是有效减少填挖方量，降低桥梁桥墩高度。因为本公路沿线的河流、水塘、水利设施与地方道路较多，加之存在一条铁路，所以本设计路段公路的控制高程由路堤最小临界填土高度和结构物(通道、涵洞、桥梁等)标高两部分进行控制。所以如何合理的确定有关构造物的类型、控制标高和数量是有效降低填挖方量与桥墩高度的关键技术。本次设计中在下面三个方面进行探讨了和论证。第一，构造物类型的选择。关于被交路上跨或下穿的选择，不仅

26、对纵断面线形设计的工程造价有着举足轻重的作用，还对线形设计效果及其使用质量的优劣有着重要影响。分离式立体交叉设置时， 必须充分利用地形有利条件结合一级公路的填土高度， 合理确定被交路上跨或下穿方案。上跨主线的分离式立交桥， 往往存在纵坡较大、接线处理难等缺点，所以一般宜采用主线上跨方案。一级公路与地方道路、农耕道路及人行通道相交时可以考虑设置天桥和通道两种情况，选择天桥纵断上不必设置竖曲线，同时可以降低路基填筑高度，节约占地；选择设置通道时，该处需要设置竖曲线，路基填筑高度相对的将要提高。仅就天桥与通道相比，天桥造价为通道造价的13-2倍，但是天桥可以使路基填高降低，则每公里可以节约大量土方

27、。通道虽然比天桥造价低，但是由于通道标高低，在降水量大的季节可能会积水影响交通，需要相应的排水设施，从而增加使用费用。通道和天桥的选择需作经济、技术比较。如果节约的土方费用能满足其他工程处理的费用，则应选择设置天桥或主线下穿方案，这种方案的选择在降低路基高度的同时，增加了视觉舒适性，也就增加了线形的安全性，而且少占用农田，减少由于取土而增加的环保费用，具有良好的经济效益和环境效益。当选择通道时，为了在设置大半径竖曲线提高线形视觉舒适性的同时，降低路基填筑高度，可以降低通道标高，采用钢筋混凝土通道，必要时辅以配套的排水设施；由于降低了构造物标高，该区段纵断起伏不大，也可以适当减少土方量。第二，天

28、桥和通道的数量确定。天桥和通道的数目是确定适当坡度的关键，数目越多则填筑工程量越大，数目太少则影响一级公路两侧的居民出行、生物的分布。一级公路作为地区交通主干道， 首先应该服务于区中心城市， 促进大范围的经济发展。在此前提下， 应充分考虑沿线乡镇群众的生产和生活， 保持群众间的生活交往， 更好地促进当地经济进一步发展。若一级公路与地方道路相交就设置通道， 那么有的通道会利用率很低而失去了它应有的意义， 因而应根据地方道路的性质适当取舍或归并。对于因设某一通道而影响整个纵断面， 造成填土高度大幅度提高时。要研究改移道路使其从较高路堤下通过的可能性， 另外还应充分利用跨河桥边孔及排水箱涵作通道，

29、这是综合利用桥涵设施， 减少单建通道、降低填土高度的有效措施。通道的设置间距， 要掌握因地制宜的原则， 一般来说在经济发达、人口稠密地区以每公里设置2-3座通道是适宜的。第三，通道的净空标准。对于通道净空的确定， 设计时一定要实事求是， 坚持设计的科学性和公证性， 不迁就地方政过高的要求， 以免增加填土高度、增加工程造价。通道路面标高应结合排水考虑， 一般应高于原地面， 原则上不下挖， 便于雨水自排；少数通道根据地势， 若能有效地解决自排水问题，也可适当下挖， 不能只为了追求降低填土高度， 而盲目下挖， 尤其在南方多雨和地基潮湿地区更应提起注意， 否则通道内易积水， 影响使用功能。在确定跨越形

30、式的基础上，采用建筑高度低、轻巧的跨线桥结构型式，并精细设计纵断面，使交叉净空既满足使用要求又不浪费。第四，平纵面线形的组合设计时候平曲线与竖曲线一一对应， 变坡点对应于平曲线中点，即平包纵，这是最理想的组合。设计中，必须充分考虑纵面线形与平面线形的对应关系。但是实际上平原微丘区一级公路往往平曲线半径很大， 平曲线长一般在1-2km，有的达3-4km。要想做到l:l的对应关系， 不但增加大量的土石方数量， 而且也难以满足各种构造物标高要求。实践证明， 在纵坡很缓时， 纵面多次起伏并不影响驾驶员行驶中视觉上的连续性。实际应用时， 应灵活掌握， 有条件时应尽力做到一一对应， 确有困难时， 一般以一

31、个长平曲线包3个竖曲线为宜， 最多不能超过5个，设计过程中尽量作到一个长平曲线包住几个竖曲线，由于纵坡平缓坡差不大， 并采用大半径竖曲线， 线形仍然舒顺流畅，视觉良好。但是应注意平纵面线形的技术指标应大小均衡， 平曲线内的竖曲线半径一般取平曲线半径的10-20倍；同时，若一个平曲线内包了几个竖曲线， 则几个竖曲线的半径、及竖曲线长度也应保持均衡。4.1.4 本次设计纵断面设计优化方法第一，在构造物类型的选择上进行了充分的论证比选，在与地方道路相交的地方，主要机耕道路、行人道路和小路均设置成了通道。比如在k1+500和k1+785里程桩之间，与地方道路相交，考虑到无法对地方道路进行改线，且主线上

32、移所需要的挖方量巨大，若下移则使得主线进入河道中，所以无论上移或是下移，道路所需的费用均高于架设天桥所需的费用，所以主线以上跨式穿越了地方道路。第二，天桥和通道的数量确定的时候进行了充分的优化，在尽量考虑了当地群众通行的情况下能少用则少用，在布置通道的时候一般没有轻易增加通道。但对于原有的行人道路或农耕道路，均以不改变原有路线的原则加设了通道，力求不影响当地群众的日常生活。第三，在通道净空的确定时候完全实事求是的进行设计，不追求过高的要求， 以免增加填土高度、增加工程造价。第四，圆管涵的设置。结合平面图和纵断面图布设圆管涵，在纵断面图上，选取纵断面设计线最低点的位置布设，某些与通道相邻的地段，

33、可与通道结合在一起，利用通道的排水设施达到排水的功能，降低工程造价，比如k3+824.530处，即是圆管涵和通道的结合。第五，在平面和纵断面组合设计过程中力争平曲线与竖曲线一一对应，但是没有拘泥于规范，而是根据实际情况灵活处理，尽量采用半径大的竖曲线，使得线形仍然舒顺流畅，视觉良好。但是并不一味的最求大半径的设计，在使用最小半径能显著减少工程量的时候，可以考虑采用一般最小半径的设置，比如变坡点3即采用了一般最小竖曲线半径。4.2 各项设计参数确定4.2.1 坡度(1) 最大坡度最大纵坡是公路纵断面设计中的重要控制指标。在地形起伏较大的地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。确定最大

34、纵坡时，不仅考虑汽车的动力特性、道路等级、自然条件，还要考虑工程和运营的安全与经济等。我国公路工程技术标准对各级公路最大纵坡值给出了具体的规定。本次设计速度为100km/h，查照公路工程技术标准中表3.0.16可得本设计的最大纵坡为4%。（2）最小纵坡我国公路工程技术标准规定在长路堑、低填设边沟路段以及其他横向排水不通畅的路段，为保证排水通畅，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均采用不小于0.3%的纵坡。在干旱地区，以及横向排水良好不产生路面积水的路段如直坡段的路堤填段，可不受最小纵坡限制。由于一级公路的路面排水一般采用集中排水的方式，其直坡段或半径大于不设超高最小半径路堤路段的最小纵坡仍应不小

35、于0.3%。本次设计中最小纵坡限制为0.3%。4.2.2 坡长（1）最小坡长最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。我国公路工程技术标准中对各级公路的最小坡长作了具体的规定。本次设计速度为100km/h，查照公路工程技术标准中表3.0.17-1可得本设计的最小坡长为250m。（2）最大坡长查照公路工程技术标准中表3.0.17-2可得本设计速度下的不同纵坡值的最大坡长限制如下表所示。纵坡坡度（%）345最大坡长（m）1000800600注：坡度小于3%的坡不限制坡长。4.2.3 竖曲线半径和长度在纵断面设计中，竖曲线的设计受众多因素的影响和限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线最小半径或

36、最小长度：(1) 缓和冲击；(2) 行驶时间不过短；(3) 满足视距要求。根据以上因素，我国公路工程技术标准中表3.0.18对各级公路的竖曲线最小半径和最小长度作了具体的规定。本次设计速度为100km/h，查照公路工程技术标准中表3.0.18可得本设计的竖曲线最小半径和最小长度如下表所示。凸型曲线凹形曲线最小半径一般值110004500极限值65003000最小长度一般值210210极限值85854.2.4 本设计中各项参数规定综上叙述，本次设计中纵断面设计各项参数规定汇总如下表：设计时速（km/h）最大纵坡（%）最小纵坡（%）最小坡长（m）凸形竖曲线凹形竖曲线竖曲线 一般最小长度(m)极限最

37、 小半径 （m）一般最 小半径（m）极限最小半径（m）一般最 小半径(m)10040.3250650011000300045002104.3 竖曲线计算4.3.1 竖曲线要素计算竖曲线要素的计算公式： t=l2 式中：r竖曲线半径(m) l竖曲线的曲线长(m) t竖曲线的切线长(m)e竖曲线的外距(m)两相邻纵坡的代数差，以小数计， 当0时为凹型竖曲线；0时为凸型竖曲线。竖曲线计算示意图4.3.2 设计标高计算设计标高计算公式 竖曲线起点高程=变坡点高程t切线高程=竖曲线起点高程+设计高程=切线高程h式中： 前段坡线坡度；后段坡线坡度；x竖曲线上任意点与竖曲线始点的水平距离(m)；h 竖距。4

38、.3.3 计算实例下面以变坡点1为例进行竖曲线计算。变坡点1桩号为k0+603.095，高程为172.215m， i1=2.8%，i2=-2.7% ，r=4500m。则： 竖曲线要素： =5.5% ，为凸形。曲线长=247.50切线长 t= l2 = 123.75外距= 1.70计算设计高程（以计算桩号为k0+603.095处的设计高程为例）：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-t=（k0+703.095）123.75= k0+579.345竖曲线起点高程172.215123.752.8%168.75（m）竖曲线终点桩号=变坡点桩号+ t=（k0+703.095）+123.75=k0+826.845竖

39、曲线终点高程172.215123.75（-2.7%）175.56（m）横距：x=（k0+703.095）（k0+603.095）=100 (m)竖距=1.11切线高程=竖曲线起点高程+ =168.75+1.11=169.86设计高程=切线高程h=172.2151.11=171.105(m)其它变坡点设计高程计算与上例类似，不再赘述。4.3.4 本设计中计算方法：本次设计中纵断面设计是利用数字地面模型进行地面线插值并自动计算出其高程。人工确定出高程控制点后，输入纬地三维道路cad系统，由人工和纬地三维道路cad系统动态交互进行纵断面拉坡设计。最后由设计系统进行竖曲线要素及主点桩里程计算和相关成果

40、图表的生成。相关成果详见图表部分。第五章 横断面设计5.1 标准横断面确定本设计标段公路为四车道一级公路，设计速度100km/h。根据公路工程技术标准（jtgb01-2003）中各项规定，标准横断面确定如下：采用整体式路基，路基全宽26米，行车道宽度3.75 m，路缘带宽度0.75 m，右侧硬路肩3 m(含右侧路缘带0.75 m)，中央分隔带2.0 m，中间带宽度3米，土路肩为0.75 m。行车道路拱横坡为2%， 土路肩为3%，路基边坡为1:1.5。边沟采用梯形边沟，深度为0.6 m，宽度为0.6m，坡度均为1:1。路基标准横断面图如图5-1所示：图5-1 路基标准横断面图5.2 加宽、超高设

41、计5.2.1 加宽设计根据公路工程技术标准（jtgb01-2003）中规定当平曲线的半径小于或等于250m时，应对平曲线内侧的行车道加宽，相应的路基也应加宽。本设计标段内内所有有圆曲线曲线半径均大于250m，故不设加宽。所以关于加宽设计在此不再赘述。5.2.2 超高设计本设计公路时速为100km/h时，公路路线设计规范规定的不设超高的最小半径为4000米，设计中所有平曲线的圆曲线半径都小于该值，所以在圆曲线上应设置超高。(1)超高过渡方式本设计公路为整体式路基的一级公路，设有中央分隔带。所以超高过渡方式的设置采用的是绕中央分隔带边缘旋转的方法，即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成

42、为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。（2）最大超高值和过渡段渐变率确定根据公路路线设计规范中表7.5.1规定，本次设计中圆曲线最大超高定为8%，超高渐变形式为线性；查照公路路线设计规范中表7.5.4规定，过渡段渐变率最大值为1/175，最小值为1/330。（3）超高缓和段长度的确定超高缓和段的长度按下式计算：式中：超高缓和段长度（m）； 旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度；绕中央分隔带边缘旋转时，其中，b为半幅行车道宽度；为左侧路缘带宽度；为右侧路缘带宽度。 旋转轴外侧的超高与路拱坡度的代数差。 p超高渐变率确定缓和段长度时应考虑以下几点：1.一般情况下，取（缓

43、和曲线长度）2.若，但只要横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时，超高渐变率p1330，仍取 。否则，有两种处理方法：在缓和曲线部分范围内超高根据不设超高圆曲线半径和公式分别计算出超高缓和段长度，然后取两者中的较大值，作为超高过渡段的长度，并验算横坡从路拱坡度（-2%）过渡到（2%）时，超高渐变率是否p1330，如果不满足，则需采用分段超高的方法。分段超高 超高过渡在缓和曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行，第一段以保证路面排水的最小超高渐变率1330从双向路拱坡度过渡到单向超高横坡，则其长度为第二段的长度为。3.若，此时应修改平面线形，增加的长度。平面线形无法修改时，宜按实际计算

44、的长度取，超高起点应从zh(或hz点)后退（或前进）长度。本次设计中利用纬地三维道路cad系统进行计算，均符合要求，所以在设计时，没有人工计算横断面超高值。在此不再叙述其计算过程及实例。（4）横断面超高值的计算图5-2 超高计算点位置图表5-1绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超高位置计算公式x距离处行车道横坡值备注外侧c1 结果为与设计高之高差；2 设计高程为中央分隔带外侧边缘的高程；3 加宽值按加宽计算公式计算；4当时，为圆曲线上的超高值d0内侧d0c上表中：本次设计中利用纬地三维道路cad系统进行横断面绘制，所以在设计时，没有人工计算横断面超高值。在此不再叙述其计算过程及实例。5.2 土

45、石方的计算和调配5.2.1 路基土石方量计算由于本设计路段采用平均断面法进行计算，即任意两相邻填方断面可以假定为一棱柱，其体积的计算公式如下：式中： 计算实例：在本设计中任取两个横断面，k2+840，k2+860。计算其间土石方量。 k2+840的断面挖方面积为97.25平米，填方面积为87.16平米；k2+860的断面挖方面积为206.7平米，填方面积为17.32平米。则由计算公式可得：v挖=（97.25+206.7）202=3039.5（立方米） v填=（87.16+17.32）202=1044.8（立方米）其它桩号断面之间的土石方量计算类似上例，在此不再赘述。本次设计时利用纬地三维道路c

46、ad系统进行土石方量计算。具体土石方量见图表部分的土石方量计算表。5.2.2 土石方调配 由于本设计中有填方地段也有挖方地段，采取就近取材的原则，可以调用挖方地段产生的挖土对填方路段进行使用，不满足的部分可以从外界调运，同时边沟、排水沟、积水池挖土也可用于填方使用。第六章 路面设计6.1 基本资料6.1.1 自然地理条件本次设计的一级公路在公路自然区划中属于iv5区，沿线土质为黏性土。气候属亚热带季风气候，年度总的光热水条件优越，但时空分布不均匀，平均气温为17.5，1月气温最低，7、8月份气温最高，有记录的最低气温为-9.6，最高气温为41.2。年降雨量较为充沛，水系较为发达，季节降雨量分布

47、呈单峰型，为春雨多、梅雨量大，夏秋冬雨量少，年总降雨量平均为1512.9mm，多数年份降水量均在正负20%距平范围内振荡，百年一遇洪水位（38.78米）以上。该地碎石集料丰富，有优质水泥和沥青供应。 6.1.2 近期交通组成及交通量近期交通量组成及交通量见下表，预测交通量增长率为5%。设计年限为20年。建设年限为2年。车辆分类车辆型号交通量（pcu/d）小型车菲亚特650e2500中型车解放ca3902000大型车黄河jn162800拖挂车黄河jn360600建成后的预计初始交通量经计算后得到下表。车辆分类车辆型号交通量（pcu/d）小型车菲亚特650e2756.25中型车解放ca390220

48、5大型车黄河jn162882拖挂车黄河jn360661.56.2轴载分析6.2.1 运营第一年内轴载当量换算。我国路面设计以bzz-100为标准轴载，标准轴载p=100kn。（1）以弯沉值和沥青层层拉应力为设计指标时，轴载换算采用如下的计算公式： 式中：n标准轴载的当量轴次（次/d）； 被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）；标准轴载（kn）；被换算车型的各级轴载（kn）； 被换算车型的轴数系数；被换算车型的轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38；被换算车型的轴载级别。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时的轴系数为1；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴的轴数系数计

49、算，轴数系数按=1+1.2（m-1）计算； 其中m轴数 。轴载当量换算结果如下表车型(kn)c1c2ni菲亚特650e前轴33.0016.42756.25141.9169338后轴72.0011660.2599677解放ca390前轴35.0016.42205146.650842后轴70.1511471.6599294黄河jn162前轴59.5016.4882589.9257591后轴115.00111619.959625黄河jn360前轴50.0016.4661.5207.6009523后轴110.002.212202.980788 =6041（2）以半刚性基层层底拉应力为设计指标时， 轴载

50、换算公式为： 轴数系数。轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09；对于轴间距小于3m的双轴及多轴的轴数系数按下式计算： 轴载当量换算结果如下表车型(kn)c1c2ni菲亚特650e前轴33.00118.52756.257.171365后轴72.0011199.0575解放ca390前轴35.00118.522059.185963后轴70.1511129.3094黄河jn162前轴59.50118.5882256.3162后轴115.00112698.058黄河jn360前轴50.00118.5661.547.80371后轴110.00314253.952 =76016.2.

51、2 设计年限内累计当量轴载次数计算。设计年限内累计当量标准轴载次数用下式计算式中：设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准当量轴次（次）； 设计年限（年）； 路面竣工后第一年双向日平均当量轴次（次/日）； 设计年限内交通量的平均年增长率（%）应根据实际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；车道系数。根据公路沥青路面设计规范，一级公路沥青路面的设计年限为20年，双向四车道的车道系数取0.40.5，取0.5。交通量平均增长率为5%。（1）计算弯沉值及沥青层层底拉应力时：ne=3.65107 (次)。（2）计算半刚性材料结构层层底拉应力时： ne=4.59107 (次)。 6.3 路面等级确定及路面结构组合6.3.1 确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次ne=4.59107次，由公路沥青路面设计规范可知该路路面设计交通等级为特重交通等级，一级公路路面等级采用高级路面，面层类型采用沥青路面。6.3.2 路面结构组合及材料选用根据公路沥青路面设计规范规定以及本地区的路用材料，由于本设计标段属于多雨地区，公路自然区划属于iv5区，年降雨量较大，加上设计交通等级为特重交通等级，结合此地区属于浙江省金华市管辖，需要达到快速通行和安全行使的功能，因此上面层采用了sma-13作为材料，而中面层和下面层则采用常用的ac-20和