道路二级公路设计道路毕业设计

1、江西理工大学 2013 届本科生毕业设计1第一章绪论1.1 公路建设意义1.1.1 完善公路网络该公路建设项目位于河北承德市境内起点位于冯营子镇终点位于六沟镇属于省级 道路。该省道是省公路网的重要组成部分，途经下北沟、乔庄、玄道沟、澄家沟、六沟， 全长30.4公里，估算总投资3.15亿元，路基宽10米，平均设计时速60公里。本项目 的实施，提高了该地区的干线公路网的通行能力，减少了需要转换交通车辆的绕行距离， 同时可以缓解道路交通拥挤，减少交通压力，大大缩短了沿线各地区到承德市的时间， 减少交通事故，节约运输费用，从而满足交通运输发展的需要，完善地区公路网结构 使公路运输快速灵活，加快货物的周

2、转速度，提高了当地社会的机动性。1.1.2 加快经济发展该公路建成以后，西与京承高速和长深高速互通处对接，东与国道G101相连，形成 承德市又一条东出西联的交通重要路线，是连接冯营子镇、六沟镇的重要走廊，将实现 该地区经济产业的最快发展和往东部沿海运输，促进承德县域经济发展，加快老区脱贫 致富，对路线沿途各县的经济将会起到很大的带动作用。1.1.3 促进旅游发展该二级公路也是承德市东部偏远地区前往承德市区的快捷通道和去往承德避暑山庄 最近的道路，对河北省建设沿海经济社会发展强省具有重要意义。它对完善承德市乡镇 公路路网，促进县与县的经济建设，加快区域经济一体化，开发沿线旅游资源，都将发 挥重要

3、作用，对国家的政治、经济、国防建设都有重要战略意义。该新建公路对于承德市公路网的形成，改善路网分布不均衡布局结构，增强路 网综合功能具有十分重要的作用，同时，其对促进承德市地区经济及旅游事业发展等 诸多方面产生了巨大的推动作用。1.2 公路沿线自然条件1.2.1 地理位置位于河北省东北部，东经115 54119 15,北纬401142 40,处于 华北和东北两个地区的连接过渡地带，东部与辽宁省交界北部同内蒙古自治区接壤南 临唐山、秦皇岛和天津市西部与北京和张家口市毗邻，是首批24个国家历史文化名城 之一。本次设计路线为该省道路段某一标段，既乔庄镇至玄道沟镇，本标段全长7.1267公里。江西理工

4、大学 2013 届本科生毕业设计21.2.2 气候条件河北省承德市地处燕山腹地，北纬40o11-42o40，东经115054-119015。属亚温 带向亚寒带过渡地带，半湿润半干旱、大陆性季风型气候，四季分明、光照充足、昼夜 温差大。冬季寒冷干燥、雨雪稀少；春季冷暖多变，干旱多风；夏季炎热潮湿，雨量集 中；秋季风和日丽，凉爽少雨。光照资源丰富，年总辐射量为48545981兆焦/平方米， 年日照时数23143077小时；南北热量差异较大，年平均气温为1.814.2C,极端最 高气温43.3C,极端最低气温-42.9C,年均无霜期160天。多年平均最高气温33C,多年平均最低气曲3C,属于季冻区，

5、多年最大冻深为400mm夏季多温凉，冬季少严 寒，雨量适中。1.2.3 水文条件承德市降水分布不均，全市年降水量为50750毫米，受地形影响，降水量的地区 分布差异较大，从东南部到西北部逐渐递减。全市平均年降雨量为650毫米，春秋两季降 水量均为120130毫米，各占全年降水量的1416%夏季为全年降水最多季节,降水量 为480580毫米，占全年降水量的6165%冬季为全年降水最少季节，降水量为5060毫米，仅占全年降水量的57%潮湿系数（K）为0.7左右，地下水埋深约2.5（山。1.2.4 地形地质条件承德北部是七老图山脉，有茫茫林海，广袤草原；中部属燕山山脉，为低山丘陵区； 南部则属燕山山

6、脉东段之延续，峰峦重迭，峡谷幽深。丹霞地貌：在市区周围，分布着 多处千奇百怪的红色岩石（岩层）景观，地质学称之为“丹霞地貌”，平原区域地势平 坦，地面高程起伏变化很小，该二级公路沿线的地面高程变化率约为千分之七。本设计 标段内跨越一条小丘陵，其它处均为平地，总体地势从西北向东南降低。保定地区处于 公路自然区划中U4区，中南部平原区土质主要为沉积层土质,表层为粘性土，下层为砂 砾，土基强度较好。本设计标段内没有软土、粉性土等不良土基出现。1.3 公路等级及车道数确定1.3.1 公路等级确定（1）近期交通组成及交通量近期交通量组成及交通量见表1-1,预测交通量年增长率为5.5%预测年限为20年。公

7、路工程技术标准（JTGB01-2003中规定：确定道路等级时候交通量换算采用 小客车为标准车型,各汽车代表车型和车辆折算系数规定见表1-2（公路工程技术标准（JTG B01-2003中表2.0.2）。根据表1-1和表1-2经计算后的折算交通量如表1-3所示 （其中折算交通量=交通量 汉折算系数）。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计3表 1-1 近期交通量组成序号车型名称交通量序号车型名称交通量1黄河 JN1502127斯柯达 706R712日野 KF300D1718长征 XD980673依士兹 TD50639东风 CS938554标准轴载 BZZ10060710尼桑 CK10G945交通

8、 SH-1418511东风 SP9135856解放 CA10B52612日野 KB22270表 1-2 各汽车代表车型和车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019 座的客车和载质量2tw7t 的货车大型车2.0载质量7tW14t 的货车拖挂车3.0载质量14t 的货车表 1-3 折算后交通量车型交通量（昼夜）Q折算系数 K折算后交通量黄河 JN1502123636日野 KF300D1713513依士兹 TD50633189标准轴载 BZZ10060721214交通 SH-141852170解放 CA10B52621052斯柯达 706R713213长征 XD980673201东风

9、 CS938552110尼桑 CK10G943282东风 SP9135852170日野 KB222703210（2）设计交通量计算设计交通量是指拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日交通量，其值是根据历 年交通观测资料预测求得，目前多按年平均增长率计算确定。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计4AADT = ADT 乂（1 +Y）n（仁）式中:AAD设计交通量(pcu/d);ADT起始年平均日交通量(pcu/d);年平均增长率(%);n预测年限。由式(1-1)计算得到：AADT=21061.05519=2106 2.766=13723(辆)(3)等级确定公路工程技术标准(JTG B01-2

10、00)对于各等级公路适应的交通量规定如下：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5000-15000两。由于设计交通量在5000-15000范围内，由以上规定结合拟建道路在国家和河北省 的公路网的任务及功能，参考当地经济和土地资源情况，决定道路等级为二级公路。(4)速度确定公路工程技术标准(JTG B01-200)对于各等级公路适应的交通量规定，二级公 路作为集散公路时，混合交通量较大，平面交叉间距较小的路段，设计速度宜采用60km/小时，见表1-4表 1-4 各级公路设计速度公路等 级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计速度(

11、km/h)12010080100806080604030201.3.2 车道数确定(1)设计小时交通量计算 设计小时交通量按下式计算：DDHV=AADTXDXK(1-2)式中：DDH主要方向设计交通量(pcu/d);AAD设计交通量(pcu/d);D-方向不均匀系数，一般取D=0.A0.6;K设计交通量系数(，为选定时位小时交通量与年平均日交通量的比值, 可根据气候分区参照公路路线设计规范JTG D22006中表3.1.6取值。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计5本设计中D取0.55,K取15.5计算得到：DDHV=137&0.55X0.155=1170 (辆)(2)二级公路设计通行能力

12、二级公路、三级公路路段的设计通行能力应根据设计速度、路段中不准超车比例, 按表1-5选用。表 1-5 二级公路、三级公路路段的设计通行能力公路等级设计速度(km/h)基本通行能力(pcu/h)不准超车区比例(%v/c设计通行能力(pcu/h)二级公路802500700.42三级公路401300700.35该公路为二级公路,作为集散公路，设计时速为60Km/h每条车道宽度为3.75m查表一条车道的设计通行能力取值1200pcu/h。(3)计算车道数车道数N=DDHV/dC1170/1200=1(取整)。综上计算：车道数取双向两车道。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计6第二章 选线和方案比选

13、2.1 选线2.1.1 道路选线一般原则路线是道路的骨架，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

14、 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

15、，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乔庄至玄道沟设计标段处于山脚下的平坦地带，地形对路线的约束限制不大，路线 平、纵、横三方面的线形很容易达到较高的技术指标，路线布设时，主要考虑了如何绕 避当地的村落以及地方道路和经济作物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、学校、经济

16、作物田(桃园、苹果园、温室等)、地方道路 作为大的控制点；在控制点间，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。所以本次设计只设置三个交点。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。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计7综合路线特征，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 开了高产田和经济作物田以及温室；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，并且尽量使得其与界河交角接近垂直，使得桥梁跨径大大 减少，减少造价；路线与地方道路的关系，选线时候尽量减少了与地方

17、道路的交叉，尽 量不改变原有的道路形态。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。2.1.3 本设计选线方法根据公路路线设计规范 （JTG D22006及其它相关的要求，参照相应的选线 原则，在1：2000的地形图上选出控制点并定出导向线、路线交点，初步确定两个路线本设计标段内主要控制点有JD1、JD2 JD3以及沿线沿山脚走向的的乡村道路路。 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经济作物田（如果园桃园 温室之类）。尽量减少与地方道路的交叉，无法避免尽量与以大角度相交。选线过程考虑 原有的水利电力设施，减少对当地居民生产生活的影响。

18、同时也兼顾了线性的要求，基 本上做到路线顺直，没有太多的路线迂回。而且平曲线半径都比较大，满足现代公路高 指标要求。2.2 方案比选将方案一和方案二从路线线型指标、经济作物田占用、路线迂回情况、与地方道路 交叉情况、经济指标、总里程数进行对比，对比情况见趕-1所示。表 2-1 路线方案比选万案万案一万案一比较交点数33相同各交点圆曲线半径450、1200 350350 600 600万案一较万案一指标高经济作物占用情况占用少量经济作物田不占用经济作物田地万案一较万案一好房屋拆迁情况无无相同路线转角迂回情况转角小，迂回少转角大，迂回大万案一较万案二好与道路交角79 度54 度万案一较万案二好经济

19、指标平坦地带填挖量少、经济填挖方大、不经济万案一较万案二好与地方路交叉情况1处1处情况相同总里程数7126.697米7289.35咪方案一较短江西理工大学 2013 届本科生毕业设计8分析表2-1,考虑到二级公路经济指标为重点因素，结合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，经过比较后第一种方案要 优于第二种方案。所以采用第一种路线方案。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计9第三章平面设计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

20、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)避免连续急弯的线形。连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中 可在曲线间插入足够的直线或回旋线。(5)平曲线应有足够的长度。平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整。缓和曲线 的长度不能小于该级公路对其最小长度的规

21、定中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程，当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时圆曲线长度 为0。路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短， 造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操 作。一般认为，BW7。应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规 定，也不存在小偏角问题。3.1.2 本次平面线形设计过程本设计地区部分地势开阔，路线直捷顺适，在平面线形三要素中直线所占比例 较大。在设计路线中间地段，地势有较大起伏，但是没有为避免陡坡而随意转弯， 在避让局部障碍物时注意了线形的连续、舒顺。路线与地形相适应，既是美学问

22、题， 也是经济问题和保护生态环境的问题，这一点对于处于旅游区的地区来说特别重 要。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片 面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足:高速 公路、一级公路以及计算行车速度海OKm/h勺公路，应注重立体线形设计，尽量做 到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线 形设计所考虑的因素越应周全。本路线计算行车速度为60Km/h在设计中已经考虑 到平面线形与纵断面设计相适应，尽量做江西理工大学 2013 届本科生毕业设计10

23、到了 “平包竖” 从而为纵断面设计打下 良好的基础。所以本次设计中在平面线形设时，采用了较高的技术标准，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450 1200 350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1:1:1-121之间(除了交点3， 因地形原因交点3不可避免大转角设置详见附录-设计图纸说明)。使得线形更加平顺， 利于行车。，各交点2、3之间的直线长度均大大超过了规范规定值，所以交点之间可以 不设置设置成S型曲线。同时，平曲线长度也大于规范对于其长度规定一般值。总之， 本次设计中的平面线形设计及组合设计满足二级公路对于平面线形指标的

24、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(JTGD20-2006)规定同向曲线的最短 直线长度以不小于6V为宜。 在

25、受到条件限制时无论是高速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。(3)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(JTGD20-2006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(JTG D22006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。具体规定值见表-1。(2)圆曲线半径的选用原则选用曲线半径时，应尽量根

26、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过 渡，避免出现突变；应同江西理工大学 2013 届本科生毕业设计11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o表 3-1 圆曲线最小半径设计速度（Km/h1201008060极限最小半径（m650

27、400250125般最小半径（m1000700400200不设超高最小路拱w2%5500400025001500半径（m路拱2%7500525033501900本次设计中设计速度为60km/h由表3-1查得该二级公路圆曲线极限最小半径为24米，一般最小半径为200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

28、，缓和曲线长度还应大于超高过渡段长度。（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（JTG D22006给出了不同设计速度的缓和曲线最小长度 见表3-2所示表 3-2 缓和曲线最小长度设计速度（Km/h1201008060缓和曲线最小长度（m100857060查表3-2可得本设计缓和曲线最小长度的最小值为60米，一般值为80米。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

29、要保持，便可得到视觉上协调而又舒顺的线形。当R在100m左右时，通常取A=R如果RvlOOm则选择A=F或大于R。反之，在圆曲线半径较大时，可以选择A在R/3左右，如江西理工大学 2013 届本科生毕业设计12果R超过了3000m即使A小于R/3,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（JTG D22006规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓 和曲线）最小长度见表3-3。表 3-3 平曲线最小长度设计速度（Km/h1

30、201008060403020一般值（m1000850700500350250200最小值（m2001701401007050403.3 平曲线计算3.3.1 基本型曲线设计与计算O图 3-1 对称基本型曲线计算图式江西理工大学 2013 届本科生毕业设计213式中:P-设缓和曲线后圆曲线内移值m)；q-缓和曲线切线增长值m);Ls-缓和曲线长度(m);-缓和曲线终点缓和曲线角(J；T切线长(m)；R圆曲线半径(m)；L曲线长(m)；:-转角(J;E-外距(m)；J-切曲差(m)。主点桩里程计算如下：ZH=JD-TZH-一第一缓和曲线起点(直缓点)HY=ZH|+SHY-一第一缓和曲线终点(缓圆

31、点)YH=HY+ -2SYH- -一第二缓和曲线终点(圆缓点)HZ=YH+SHZ-一第二缓和曲线起点(缓直点)QZ=HZ-QZ一圆曲线中点LL3(m)2240RL2L4P 二$一43(m)24 R 2384 R28.6479 鼻R(m)aT =(R p)ta n q(m)H6)2L4(m)E=(R 卩碍厂R(m)J =2T -L (m)(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)(3-5)(3-6)(3-7)江西理工大学 2013 届本科生毕业设计14内移值缓和曲线角切线长平曲线长外距切曲差L2L；P324R2384R80224 350= 0.7619 -0.1403 =0.6216 m鼻型2R

32、二80 180-X-7003.148042384 350= 6.55T = (R p) tan q2=350 0.62160.4968 39.9826=214.171 mfy兀L =(：-2 -0)R 2Ls180s3 14二 52.841 -13.13502 80 =402.624 maE = (R p)sec 于 - R-J350 0.62161.1166 -360 =41.5 mJ=2T-L=2 214.171-402.624= 25.718m(2)计算主点桩里程JD3K6+710.267-T214.171ZHK6+496.096+Ls80HYK6+576.096+L-2Ls402.62

33、4-160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交点3为例计算平曲线要素，计算过程如下:交点3已知=52.841度(1)平曲线要素计算LsLs80803q2 22240R2240 350= 40-0.0174 =39.9826 m切线增长值YHK6+818.720江西理工大学 2013 届本科生毕业设计15+Ls80HZK6+898.720-L/2201.312QZK6+697.408+J/212.859JD3 K6+710.267江西理工大学 2013 届本科生毕业设计163.3.3 本设计中平面设计方法本次设计主要

34、是利用计算机辅助定线。将选定的路线的起点、终点和三个交点输入 海地道路Hard2012软件后，利用软件和人工进行平面线的动态交互设计最后由海地地 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。相关成果详见附录设计 图纸文件部分。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计17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：

35、1设计必须满足公路工程技术标准JTG B01-2003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

36、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所处地势平坦，沟渠纵横，河道及地方道路众多，同时该地区经济发达， 路网也相应发达，故需要修建的构造物较多。而且该区往往雨量充沛，对土基最小填土 高度也要求较高。所以，该区公路在纵断面设计时十分复杂

37、，困难也比较多。国内近年来很多公路在纵断设计上采用了高填路堤方案，特别是在平原地区为了满 足农江西理工大学 2013 届本科生毕业设计18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、微丘区的高速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时间持久，

38、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降低填土高度。因为该标段地势平坦，公路沿线 的沟壑、路网、地方道路以及农耕道路分布众多，所以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土高度的关键技术。本次设计中在下面三个方面进行探讨了和论证。(1)构造物类型的选择。关于被交路上跨或下穿的选择，不仅对纵断面线形设计的 工程造价有着举足

39、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。(2)涵洞道的数量确定。涵洞的数目是确定排水的关键，数目越多则排水越流畅， 数目太少则影响公路两侧的积水，造成对路基的侵蚀。二级公路作为地区交通动脉首 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。若道路 切断灌溉水渠不仅不会带来经济的发展，还会影响当地农作物的发展。那么有的通道会 利用率很低而失去了它应有的意义 因而应根据地方当地地貌的性质适当取舍或归并， 或者增加涵洞引水联系道路两侧，使之最小化损失。(3)通道的净空标准。对于通道净空

40、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。(4)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，这是最理想的组合。设计中，必须充分考虑纵面线形与平面

41、线形的对应关系。要想做 到1:1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-对应 确有困难时 可以在平曲线江西理工大学 2013 届本科生毕业设计19外设置边坡点，设计过程中尽量作到平曲线包住好。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。4.2 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

42、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。我国公路路线设计规范 (JTGD22006对各级公路最大纵坡值给出了具体的规定，最大纵坡应符合表M。表 4-1最大纵坡表设计速度(km/h)1201008060403020取大纵坡(%3456789本次设计速度为60km/h查照表4-1可得本设计的最大纵坡为6%(2)最小纵坡我国公路工程技术标准(JTGB01-2003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

43、影响其稳定性，均采 用不小于0.3%勺纵坡。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。由于高速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于).3%,本次设计 中最小纵坡限制取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。最小坡长规定汽车以设计 速度9-15s的行程为宜,高速公路以设计速度9s的行程即可。我国公路工程技术标准 (JTGB01-2003中对各级公路的最小坡长作了具体的规定见表4-2。表 4-2 最小坡长设计速度(km/h)120100

44、8060403020最小坡长(m30025020015012010060注：最小坡长还不应小于 2.5V (m)本次设计速度为60km/h查表4-2可得本设计的最小坡长为150m江西理工大学 2013 届本科生毕业设计20(2)最大坡长查照公路工程技术标准(JTGB01-2003可得本设计速度下的不同纵坡值的最大 坡长限制见表4-3所示。表 4-3 不同纵坡最大坡长表设计速度 最大 2 丽1201008060403020长(m)X坡度%39001000110012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075

45、005006008300300400920030010200注；坡度小于 3%勺坡不限制坡长。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最小长度：(1)缓和冲击；(2)行驶时间不过短； 满足视距要求。根据以上因素，我国公路工程技术标准 (JTGB01-2003中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，见表4-4。表 4-4 竖曲线最小半径和最小长度设计速度(km/h)1201008060403020凸型竖曲 线半径(m一般值170001000045002000700400200极限值110006500

46、030001400450250100凹形竖曲线半径(m)一般值60004500030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线最小长度(m)一般值250210170120906050江西理工大学 2013 届本科生毕业设计21极限值100857050352520江西理工大学 2013 届本科生毕业设计22本次设计速度为60km/h,查照公路工程技术标准(JTG B01-2003可得本设计的竖曲线最小半径和最小长度见表4-5所示。表 4-5 竖曲线最小半径和最小长度凸型曲线凹形曲线最小半径一般值20001500极限值14001000最小长度一般值

47、120120极限值50504.2.4 本设计中各项参数综上叙述，本次设计中纵断面设计各项参数规定汇总如表4-6所示:表 4-6纵断面设计各项参数设计速度(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极限最小半径(m一般最小半径(m极限最小半(m般最小长度(m)般最小半径(m)6060.315014002000100015001204.3 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:式中:R竖曲线半径(m)L=RIT)2R(4-1)(4-2)(4-3)(4-4)江西理工大学 2013 届本科生毕业设计23L竖曲线的曲线长(m)T竖曲线的切线长(m)E竖曲

48、线的外距(m)CD两相邻纵坡的代数差，以小数计 当30时为凹型竖曲线；时 为凸型竖曲线。图 4-1 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土Ti切线咼程=竖曲线起点咼程+xi设计高程=切线高程土h2h 二丄(4-5)2R式中：i2前段坡线坡度；i1 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。4.3.3 计算实例下面以变坡点4为例进行竖曲线计算。变坡点4桩号为K3+735.330高程为602.303m ii=-0.326% i2=-1.204%,R=43000m则：竖曲线要素：D=-0.878%，小于0为凸形。曲线长L=R = 4

49、3000 0.00878二377.54 m江西理工大学 2013 届本科生毕业设计24切线长 T 二丄=188.77 m2 f2 2T188.77门，一外距 E0.414 m2R 42 汉 43000计算设计高程(以计算桩号为K3+635.33C处的设计高程为例)：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=(K3+735.330188.77= K3+546.56竖曲线起点高程=602.303+188.77 0.326%F602.918(n)竖曲线终点桩号=变坡点桩号+ T=(K3+735.330 +188.77=K3+924.1竖曲线终点高程=602.303-188.77 1.024%F600.03(n

50、)横距：x=(K3+735.330(K3+635.330 =100 (m)切线高程=竖曲线起点高 程+xi=602.918+100(-0.326% =602.592(m)设计高程期线高程1=602.592 -1.205=601.387(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。 确定出高程控制点后运用海地Hard2010软件,利用软件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图表的生成。相关成果详 见附录设计图纸部分。第五章横断面设计5.1 设计原则

51、(1)设计应根据该公路等级、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

52、设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。竖距=h 二2x2R=1.205(m)江西理工大学 2013 届本科生毕业设计255.1.1 标准横断面确定由横断面设计部分可知，路基宽度为10m行车道宽度为2x3.5=7m硬路肩宽度 为2X0.75=1.5m土路肩宽度为0.75x2=1.5m；路面横坡为土路肩横坡为3%可 见横断面示意图5-1o图 5-1 路基标准横断面示意图本设计标段公路为双向两车道二级公路，设计速度60km/h根据表5-1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10米， 行车道宽度3.75 m,硬路肩 为0.75 m土路肩为0.75 m行车道路拱横坡为

53、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1:1o横断面中， 主要是对帽 子进行定制， 尤其是对边坡、水沟、挡土墙等进行设置，帽子设置必须满足规范要求, 设置完成以后，在对特殊路段帽子进行交互修改，直到符合要求，最后生成横断面图, 具体成果见附录一设计图纸中的路基标准横断面设计图。表 5-1 各级公路路基宽度公路等级高速公路、一级公路设计速度(km/h)1201008060车道数864864644路基 宽度一般值4534.5284433.5263224.523最小值42264124.521.520公路等级二级公路、三级公路、四级公路设计速

54、度km/h)8060403020车道数22222 或 1江西理工大学 2013 届本科生毕业设计26路基宽度m一般值12108.57.56.5 （双）4.5 （单）最小值108.55.2 加宽、超高设计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60km/h时，公路路线设计规范(JTG D22006规定的不设 超高的最小半径为1500米，设计中所有平曲线

55、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二级公路，绕内边线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。所以超高过渡方式的设置采用的是行车道内 边缘旋转的方法。(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 (JTGD20-2006规定，本次设计中圆曲线最大超高定江西理工大学 2013 届本科生毕业设计27为5%超高渐变形式为线性，各级公路圆曲线最大超高值见表5-2,最大超高渐变率见表5-3。表 5-2 各级公路圆曲线最大超高值公路等级高速公路、一级公路二、三、四级公路一般地区（%8 或 108积雪冰冻地区（%

56、6表 5-3 最大超高渐变率设计速度（km/h）超咼旋转轴位置中线边线1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50（3）超高缓和段布置由于本设计中没有S型反向曲线。所以在缓和段布置的时候只有一种情况在缓和 曲线段内进行超高。（4）超高缓和段长度的确定超高缓和段的长度按下式计算：Lc(5-1)式中:Lc超高缓和段长度（m；B 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；冷- 旋转轴

57、外侧的超高与路拱坡度的代数差；江西理工大学 2013 届本科生毕业设计28P超高渐变率。江西理工大学 2013 届本科生毕业设计29确定缓和段长度 Lc时应考虑以下几点：1一般情况下，取 Lc二 Ls（缓和曲线长度）2若 LsALC，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p _1/ 330,仍取LC二 Ls。否则，有两种处理方法：a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P _1/330 ,如果不满足，则需采用分段超高的方法。b

58、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1/330从双向路拱坡度 iz过渡到单向超高横坡 iz,则其长度为Lei二660 Bi z（B为外侧行车道宽度，包括路缘带），第二段的长度为 Lc2= Ls- LC1。3若LCLs，此时应修改平面线形，增加 Ls的长度。平面线形无法修改时，宜按实际计算的长度取LC，超高起点应从ZH或HZ点）后退（或前进）Lc-Ls长度（5）本设计中超高缓和段长度计算 计算实例：以本设计中的JD3为例计算超高缓和段。从ZH点的渐变R=350当设计速度为 60km / h 时J与 R 的关系为:,2359.10497

59、.803020.03914RR= 0.019258 -0.0222940.03914 二 0.036104-0.080988 - 0.036104 = 4.489%若ih小于路拱横坡iG时，取ih=iG若ih大于路拱横坡iG时，取ih=ihmax故ih=5%ih 上亠上亠127R127*350-0.036104江西理工大学 2013 届本科生毕业设计30亠、BA 7*5%最小超咼过渡段Lc 43.75mp 1/125江西理工大学 2013 届本科生毕业设计31Ls=80lc=43.75取Lc=80mB*卑7*5%则p0.004375：pmax=1/125二0.008Lc80故满足要求。其他平曲

60、线超高计算同上。（6）横断面超高值的计算见表5-4。表 5-4 绕内边缘旋转超高值计算公式超咼位置计算公式x 距离处行车道横坡值备注外侧CQ +B +b2)ixG+ih.1. 结果为与设计咼之咼差；lx xiGLc2. 设计高程为内侧边缘的高程；D03. 加宽值bx按加宽计算公式计内侧D0.ih G丄.ixX+|G算；C-(d +B +bx+d)ixxLc4. 当x=Lc时，为圆曲线上的超高值表5-4中:B 左侧（或右侧）行车道宽度（m）;0左侧路缘带宽度；鸟 右侧路缘带宽度（m）;Qx距离处路基加宽值（m）;超高横坡度;X-超咼缓和段中任意一点至超咼缓和段起点的距离（本次设计中利用海地道路H