山东交通学院道路课程设计.doc

《山东交通学院道路课程设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《山东交通学院道路课程设计.doc（29页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

前 言 交通运输事业是为国民经济经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。而公路运输是交通运输的重要组成部分，与其他运输方式相比较具有明显的经济，政治，军事优势。公路作为社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国从“八五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用，同时，各项规范也有了较大的变动，为掌握更多路桥方面知识，我选择了省道228线阳安至孔镇二级公路施工图设计这一课题。 本次设计路段位于山东省烟台市境内，属平原微丘区，本次设计包括拟定路线方案、平面线形设计，纵断面设计，横断面设计，路基设计，路面设计，桥涵设计，平面交叉设计，书写计算说明书、编制设计文件这几项任务。 平面线形设计首先应拟定路线方案，根据《公路路线设计规范》JTJ011-94,赵永平、唐勇主编《道路勘测设计》,根据选线的一般要求，综合考虑沿线的地形、地物、地质、水文条件等影响因素，按照选线的步骤选定一条切实、可行的路线方案。整个设计过程都是用软件进行设计，纵断面线形设计是根据设计提供的电子地形图,用道路设计软件“纬地三维道路CAD系统v5.83数模版”结合所经地面的起伏情况,在地面上确定各中桩点的具体位置和桩号,并用内插法计算出各点的地面高程,然后用软件进行拉坡设计和竖曲线设计,计算出各中桩点的设计高程.。参照路线线形设计。 路面结构设计是根据《公路沥青路面设计规范》JTJ014—97，《公路沥青路面施工技术规范》JTJ 032—94，万德臣、王春生、武鹤主编《路基路面工程》的要求，完成累计标准轴次的确定、土基回弹模量的选择、路面结构层的确定及验算和绘制路面结构大样图等内容。路面结构层采用HPDS2003A系统进行设计。路面结构层组成材料的设计是根据《公路路面基层施工技术规范》JTJ034—2000，《公路沥青路面设计规范》JTJ014—97，《公路沥青路面施工技术规范》JTJ032—94，完成底基层、基层和面层（上、下面层）的材料设计。 本次设计，在董吉福老师及本组其他组员的帮助下，才使的这次设计得以顺利完成。在此，对老师和同学们表示衷心的感谢。 由于公路工程设计的不断发展，加之本人学识水平疏浅，设计中难免出现不足和疏漏，恳请各位老师和同学提出建议，以便进一步改善。 2013年12月 1.概述 1.1设计任务依据及概况 根据公路工程毕业设计任务书，进行本次施工图设计。 1.1.1设计标准 （1）主线设计标准 本工程是按交通部颁发的《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定的二级公路标准设计，计算行车速度80Km/h,其主要技术指标如下： 公路等级: 二级公路； 计算行车速度: 80公里/小时； 路基宽度: 12米 其中： 行车道宽度： 23.75 米 硬路肩： 21.5米 土路肩： 20.75米 （2）线形要素标准 平曲线半径： 一般最小半径： 400米； 极限最小半径： 250米； 不设缓和曲线和超高最小半径： 2500米 纵坡： 最大纵坡： 5％ 最小纵坡： 路堑或其他横向排水不畅地段不小于0.3％ 最大坡长： 1100米（坡度为3％时） 900米（坡度为4％时） 700米（坡度为5％时） 500米（坡度为6％时） 竖曲线要素： 竖曲线最小半径：凸形一般最小半径/极限最小半径4500/3000米； 凹形一般最小半径/极限最小半径: 3000/2000米； 竖曲线最小长度: 70米 （3）桥涵设计标准 桥涵宽度：与路基同宽； 桥涵设计荷载：公路一级； 1.1.2总体设计原则 本工程为省道228线阳安至孔镇二级公路公路的新建路段，根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）的要求，交通量的预测情况及公路的使用功能，确定总体设计原则如下： （1）采用的技术标准必须满足公路的使用任务、功能和远景交通量的需要。 （2）避免不必要的浪费，项目建设时应适当超前考虑。 （3）尽量的利用老路及山地，以降低造价。 （4）沿线的中小城镇采取“离而不远，近而不进”的原则，通过人口稠密地区时，在现有详细调查资料基础上，进行了多方案比较，尽可能减少房屋的拆迁量。除考虑房屋拆迁外，对管线的避让和动迁在初步设计选线时也进行了重点考虑，并作为线位的重要控制点。 1.1.3沿线筑路材料、水、电等建设条件及与公路建设的关系 筑路材料主要包括路基填筑材料、路面材料、桥、涵、以及防护工程等构造物用料。路基填筑材料主要采用石灰粉煤灰等工业废渣、砂卵石、粘土及砂性土等，路面、桥涵及防护工程等构造物用料主要有石料（碎石、块片石）、黄砂、水泥、钢材、木材等。 （1）路基填筑材料 挖方路段开挖的土石方可以用于路基填筑需要，不足部分可在公路沿线征山开采宕渣或征地用土来填筑。 （2）涵洞、桥梁及防护工程等构造物材料 骨料（碎石、块片石）：本工程道路沿线石料储藏丰富，取运方便，除可利用现有石料场外，还可就近选择荒山自行开采。同时，挖方中的新鲜岩石，经加工后也可用作骨料。 砂料、水泥、钢材、木材：由料场提供。 （3）电资源 沿线各乡镇均有自来水及变电系统，大部分路段具备通水、电的条件。 1.1.4与周围环境和自然景观协调情况 根据地形图，本工程附近没有风景点、文物保护点，对公路的选线没有影响。本路段在选线时尽可能避开城镇和居民集中地段，距城镇“离而不远、近而不进”，沿山路段依托山势而行，与原有地形、地貌相配合，尽可能做到与周围环境和自然景观相协调。 设计中尽可能做到土石方填挖平衡，对桥头路基边坡、高填方路基边坡及挖方边坡部分采取浆砌防护措施，对沿河、沿塘路段全部采用浆砌防护的办法，防止水土流失。 2、确定公路等级和技术指标 2.1公路等级的确定： 根据JTG B01--2003《公路工程技术标准》的规定，一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为5000-15000辆的公路为二级公路，其远景设计年限为15年，它是为中级以上城市的干线公路或者是通往大工矿区，港口的公路。 计算设计年标准车型的年平均日交通量为NT公式为： NT=∑NiKi(1+γ) n-1 NT——远景交通量 Ni——某种车型的交通量 Ki ——某种车型的折算系数，参见下表（交通量换算采用小客车为标准车型） γ——年平均增长率 n——公路使用期末年年份——交通量统计年份 各汽车代表车型与车辆折算系数表 车型 车辆折算系数 说明 小客车 1.0 ≤19座的客车和载重量≤2t的货车 中型车 1.5 ＞19座的客车和载重量＞2t~7t的货车 大型车 2.0 载重量＞7t~≤14t的货车 拖挂车 3.0 载重量＞14t的货车 计算远景设计年限年平均昼夜交通量NT 计算说明如下： 东风 NT=3501.5（1+8%）20-1=2265.7辆/昼夜 黄河 NT=4152（1+8%）20-1=3582.0辆/昼夜 江淮 NT=652（1+8%）20-1=561.0辆/昼夜 拖挂 NT=1503（1+8%）20-1=1942.0辆/昼夜 远景交通量NT=8350.7辆/昼夜 计算可知，能够满足二级公路的交通量。应选用二车道二级公路，能适用将各种汽车折合成小客车的年平均交通量5000-15000辆/昼夜，远景设计年限为15年，计算行车速度为80km/h。， 2.2公路技术指标的选用： 根据沿线地形和自然条件，确定计算行车速度，选用相应的技术指标，结果如下 公 路 等 级 地 形 计算 行车 速度 （km/h） 行车 道 宽度 （m） 路基宽度（m） 极限 最小 半径 （m） 停车 视距 （m） 最大纵坡（%） 桥涵设计车辆荷载 一 般 值 变 化 值 二级 平原微丘 80 3.75 12 — 250 110 5 公路一级 3、线形设计 3．1 平面线形设计 3.1.1选线 （1）选线的依据： ①道路选线就是根据路线的基本走向和技术标准，结合当地的地形、地质、地物及 其它沿线条件和施工条件等，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。 ② 选线是道路路线形设计的重要环节，选线的好坏直接影响着道路的使用质量和工 程造价。选线是一项涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作 （2）选线的原则： ① 在路线设计的各个阶段，应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究， 在方案论证、比较的基础上，选定最优的路线方案。 ② 路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、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，不宜轻易采用低限指标，但也不应片面追求高指标。 ③ 选线应与农田基本建设相配合，做到少占耕地，注意尽量地不占高产田、经济作 物田或经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。 ④通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围的环境、景观相协调，并适当照顾 美观。注意保护原有的自然生态环境和重要的历史 文物遗址。 ⑤ 选线时应对沿线的工程地质和水文地质进行深入的勘探，查清其对道路工程的影 响程度。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。一般情况下，路线应设法绕避；当路线必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。 ⑥ 选线时应重视环境保护，注意由于道路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等 问题，具体应注意以下几个方面： a.路线对自然环境与资源可能产生的影响。 b.占地、房屋拆迁所带来的影响。 c.路线对城镇布局、行政区划、农耕区、水利排灌体系等现有设施造成分割，而产生的影响。 d. 噪声对居民生活的影响。 e.汽车尾气对大气、水源、农田所造成的影响。 f.对自然环境、资源的影响和污染的防治措施及其对政策实施的可能性。 （3）原则性方案比较 路线方案比较可分为质的比较和量的比较两个方面。原则性的方案比较，主要是质 的比较，多采用综合评价的方法，这种方法不是通过详细计算经济和技术指标进行的比较，而是综合各方面因素进行评比。主要综合的因素有： ① 路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的 要求，以及战备、支农、综合利用等重要方针的贯彻和体现程度。 ② 路线在铁路、公路、航道等网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系以 及与沿线农田水利建设的配合及用地情况。 ③ 沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件对道路的影响；要求的路线等 级与实际可能达到的技术标准及其对路线的使用任务、性质的影响；路线的长度、筑路材料的来源、施工条件以及工程量、三材（钢材、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力等情况及其运营、施工、养护的影响等。 ④ 路线与沿线历史文物、革命史迹、旅行风景区等的联系。影响路线方案选择的因素是多方面的，而各种因素又多是互相联系、相互影响的。路线在满足使用任务和性质要求的前提下，应综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，精心选择、反复比较，才能提出合理的推荐方案。 （4）选线的一般方法 选定道路中线的位置按具体作法不同可分为实地选线、纸上选线和自动化选线三 种。 ①实地选线 实地选线是由选线人员，根据设计任务书的要求，在现场实地进行勘察测量，经过 反复比较，直接选定路线的方法。 该方法的优点是工作简便、符合实际；在实地容易掌握地质、地形、地物等情况，选出的方案切实可靠；一般情况下不需要大比例尺地形图。缺点是野外的工作量很大，体力劳动强度高；野外测设工作受气候和季节的影响大。同时，由于视野的局限性，加上地形、地物的影响，使路线的整体布局存在一定的片面性和局限性。适用范围：实地选线往往用于等级较低、方案比较明确的公路。 ②纸上选线 是在已经测得的地形图上，进行路线布局和方案比选，从而在纸上确定路线，再到 实地放线的选线方法。 这种方法的优点是野外工作量较小、测设速度快；测设和定线不受自然因素干扰；能在室内纵观全局，结合地形、地物、地质等条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素，使所选定的路线更为合理。缺点是纸上定线必须要有大比例尺的地形图。地形图的测设需要较大的工作量和较多的设备。 适用范围：纸上选线多用于等级较高和地形、地物复杂的道路。 ③自动化选线 随着航测技术和电子计算机技术的迅速发展，产生了将航测和电算相结合的自动化 选线方法。 自动化选线的基本作法是：先用航测方法测得航测图片，再根据地形信息建立数字 地形模型（即数字化的地形资料），把选线设计的要求转化为数学模型，将设计数据输入计算机，由计算机按照一定的程序进行自动选线、分析比较和优化，最后通过自动绘图仪和打印机将全部设计图表输出。 自动化选线用电子计算机和自动绘图仪代替人工去做作大量而又繁重的计算、绘 图、分析比较工作，这样能使选择的路线方案更加合理，而且节省了人力、物力和时间，成为今后道路选线的发展方向。 （5）选线的步骤： 一条路线的选定是一项研究范围由大到小、工作深度由粗到细、工作方法由轮廓到 具体，逐步深入的工作。一般要经过以下三个步骤： ①全面布局 全面布局是解决路线基本走向的工作。就是根据公路的技术等级、及其在公路网中的作用，结合地形地物条件，在路线的起、终点及中间必须通过的控制点间寻找可能通行的“路线带”，并进而确定一些大的控制点，将其连接起来，即形成路线的基本走向。路线布局是关系到公路质量的根本性问题。因此，在选线中首先应着眼于总体布局工作，解决好基本走向问题。全面布局是通过路线视察、经过方案比较来解决的。 ②逐段安排 逐段安排是在路线基本走向已经确定的基础上，再进一步加密控制点，解决路线局 部方案的工作。即在大控制点间，结合地形、地质、水文、气候等条件，逐段定出中、小的控制点。逐段安排路线是通过踏勘测量或详测前的路线察看来解决的。 ③具体定线 在所有的控制点间，根据技术标准、结合自然条件，综合考虑平、纵、横三方面因 素，反复穿线插点，具体定出路线位置的工作。这是一步更深入、更细致、更具体的工作。具体定线在详测时完成。 （6）平原微丘区选线特点： ① 局部方案多。由于山岭微丘区的山岗、谷地较多路线走向的灵活性大，可行的 布线方案一般比较多，一条路线的最终确定往往需要经过多方案的比较。 ② 需要路线平、纵、横三方面相互协调、密切配合。由于山岭微丘区地形的迂回 曲折和频繁起伏，平、纵、横三方面相互之间的约束和影响较大，若三者组合合理，可以提高线形技术标准。 ④ 路基形式以半填半挖为主。由于山岭微丘区的地形特点决定了路线所经地面常 有一定的横坡，但是横坡一般并不太陡，路线与农林用地和水利设施的矛盾较大。为节约耕地，应采用半填半挖为主的路基形式。 平原微丘区选线应结合地形合理选用技术指标，使平面适当曲折，纵面略有起伏，横面稳定经济，线形指标的变化幅度较大，限既不象平原区一般多用高指标，也不像山岭区多用接近低限指标。 3.1.2定线 （1）定线依据：根据已定的技术标准和路线方案，结合有关条件，从平面、纵断面和横断面综合考虑、具体定出道路中线 （2）定线步骤： ① 分段安排路线：在选线布局定下的控制点间，沿拟订的方向。用试坡方法粗略定出沿线应穿越、避让的中间控制点，定出路线的轮廓方案。 ② 放坡：纵坡的安排和选择，应考虑《标准》要求，如最大纵坡、合成坡度、缓坡段等，并力求两控制点间的坡均匀，越岭线不应设反坡，各段应结合地形选用，尽可能不用极限值，也不应太缓，以接近控制点间平均坡度为宜。放坡时要估计平曲线的大致位置和曲线半径，以便考虑折减。 ③ 修正导向线：坡度点是概略的路基设计标高，线位应放在路基稳定和经济点上，这就需要按横断要求在实地定出最合适的中线位置并插上标志。 ④ 穿线交点：穿线即在上述坡度点和修正导线线间进行实地穿线，以满足平面线的要求，因而穿线时应尽可能多地穿过或靠近这些特征点，使平、纵、横三方面协调配合得当。即穿出与地形想适应的若干直线，相邻两直线的交点，从而获得整条路线的导线。 ⑤ 设置平曲线：设置平曲线的主要问题是拟定平曲线半径，应根据技术标准和交点实际情况拟定。一般情况下，应选用大于《标准》所规定的一般最小半径，只有当受地形、地物或其他条件限制时，方可采用小于一般最小半径。不要轻易采用极限最小半径，同时还要考虑弯道前后线形标准的协调。 3.1.3平面线形组成设计 （1）平面线形组成要素 平面线形主要组成要素为直线、圆曲线、缓和曲线。路线线形设计理论要点为线形与地物景观相协调，与交通量相协调，与计算行车速度和实际行车速度相协调，与平、纵、横面设计相协调，与相邻路段的线形相协调。 （2）线形设计一般原则： ① 线形与地形、地物相适应。 ② 线形应是连续的，必须避免线形的突变。 ③ 线形组合的各种技术标准，应符合相应技术等级的有关规定。 （3）直线长度的限制 ①直线的最大长度 我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路设计中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（以m计）为20V（V—设计速度, 用 km/h 表示）。虽然地域不同、环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长的直线指标。 ②直线的最小长度 为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定的直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点 （ 缓直 HZ 或圆直 YZ） 到后一曲线起点 （ 直缓 ZH 或直圆 ZY） 之间的长度。 图3.2.1 同向与反向曲线 a）同向曲线 b）反向曲线 a.对于同向曲线间的最小直线长度：《公路路线设计规范》（JTJ011-94）（简称《规范》）规定同向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于6V（以km/h 计）为宜，如图3.2.1a）所示。另外，对于计算行车速度V≤40km/h的山岭重丘区公路的特殊困难地段，可以适当放宽。 b.对于反向曲线间的最小直线长度：《规范》规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于2V（以km/h 计）为宜，如图3.2.1b）所示。　 （4） 圆曲线的运用： ① 各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并应尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。 ② 二级公路设计速度为（80km/h）时设计规范规定极限最小半径为250m，一般最小半径为400m，不设超高最小半径为2500m（路拱≤2%）。 ③ 当平曲线小于不设超高最小半径时，应在曲线上设置超高，超高加横坡度按计算行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定，此路线超高值应不大于8%。 （5） 圆曲线半径的选用原则: 圆曲线能较好的适应地形的变化，并可以获得圆滑的线形。在与地形、地物等条件相适应的前提下，宜尽量采用较大曲线半径，以优化线形和改善行车条件。 确定圆曲线半径时，应注意以下几点： ① 在条件许可时，争取选用不设超高的圆曲线半径。 ② 在一般情况下，宜采用极限最小半径的4～8倍或超高横坡度为（2～4）%的圆曲线半径。 ③ 当地形条件受到限制时，曲线半径应尽量大于或接近于一般最小半径。 ④ 在自然条件特殊困难或受其它条件严格限制而不得已时，方可采用圆曲线的极限最小半径。 ⑤ 圆曲线的最大半径不宜超过10000m 。 （6）缓和曲线的应用： 缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。《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。在高速公路和城市道路上，缓和曲线均得以广泛的应用。 ①缓和曲线的作用： a.曲率逐渐变化，便于驾驶操作 b.离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变 c.与圆曲线配合得当，美化线形圆曲线与直线径相连接，在连接处曲率突变，视觉效果差，产生折点和扭曲现象。加设缓和曲线以后，曲率渐变，线形连续圆滑，增加线形的美观程度。同时，能产生良好的视觉效果和心理感受。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，缓和曲线采用回旋值。 3．1．4 平曲线的计算 ： （1） 平曲线1计算 确定两交点转角的的α1= 2401′11.0″。 拟定半径R=1000m。 ① 缓和曲线长度计算 a.按离心加速度的变化率计算:（m） b.按驾驶员的操作及反应时间计算： 66.67（m） c.按超高渐变率计算 由《标准》图4.0.3可得：=3.75m； 由《规范》表7.5.3查得：； 由《规范》表7.5.4查得： 。 （m） d.按视觉条件计算： （m） 综合以上各项，为保持现行连续性确定m ② 曲线要素的计算 （m） （m） （m）（满足要求） （m） （m） （m） HY、YH点的坐标(X。，Y。) ③ 曲线1主点桩号计算如下： = K0+877.278-315.573=K0+561.705 =K0+561.705+205= K0+766.705 = K0+766.705+ = +205= K1+185.928 = K1+185.928-= K0+873.817 = K0+873.817+= （计算无误） （2） 平曲线2计算 确定两交点转角的的α2= 1946′33.6″。 拟定半径R=750m。 ① 缓和曲线长度计算 a.按离心加速度的变化率计算:（m） b.按驾驶员的操作及反应时间计算：66.67（m） c.按超高渐变率计算 由《标准》图4.0.3可得：=7.5m； 由《规范》表7.5.3查得：； 由《规范》表7.5.4查得： 。 （m） d.按视觉条件计算：（m） 综合以上各项，为保持现行连续性确定m ② 曲线要素的计算 （m） （m） （m） （m） （m） （m） HY、YH点的坐标(X。，Y。) ③ 曲线2主点桩号计算如下： = -193.371= K1+795.364 = K1+795.364+125= K1+920.364 = K1+920.364+ K2+054.231 = K2+054.231+125= K2+179.231 = K2+179.231-= K1+987.298 = K1+987.298+=（计算无误） （3）平曲线3设计 ① 两交点转角α3=1141′12.3″。JD2、JD3间距1403.806m。 根据实际地形情况，JD3处设圆曲线。拟定曲线3的半径R3为4000m。 圆曲线的几何要素 切线长：==409.365 曲线长：=815.888 外 距：20.893 切曲差：=2409.365-815.888=2.841 ② 曲线3主点桩号计算： 曲线3的主点桩号计算如下： = -409.365= K2+980.302 = K2+980.302+= K3+388.246 = K3+388.246+815.888= K3+796.190 = K3+388.246+= K4+822.977（计算无误） 。 (4)平曲线4计算 确定两交点转角的的α4= 2308′32.1″。 拟定半径R=650m ① 缓和曲线长度计算 a.按离心加速度的变化率计算:（m） b.按驾驶员的操作及反应时间计算：66.67（m） c.按超高渐变率计算 由《标准》图4.0.3可得：=7.5m； 由《规范》表7.5.3查得：； 由《规范》表7.5.4查得： 。 （m） d.按视觉条件计算：（m） 综合以上各项，为保持现行连续性确定m ② 曲线要素的计算 （m） （m） （m） （m） （m） （m） HY、YH点的坐标(X。，Y。) ③ 曲线4主点桩号计算如下： = -198.285= K4+159.621 = K4+159.621 +130= K4+289.621 = K4+289.621+ K4+422.162 = K4+422.162+130= K4+552.162 = K4+552.162-= K4+355.892 = K4+355.892+=（计算无误） 3．2 纵断面设计： 沿着路中线竖向剖切、再行展开即得到了路线的纵断面。路线纵断面一般情况下是一条在竖向上有起伏的空间线形。 纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然条件以及工程经济性等，确定纵面线形的竖向位置与形状， 以便达到行车安全、迅速、经济与舒适的目的 3.2．1纵断面设计的要求及注意事项 （1）纵坡设计的一般要求 ① 纵坡设计必须满足《标准》中的各项规定与要求。 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。尽量避免采用《规范》中的极限纵坡值，并留有一定的余地。 ③ 设计应对沿线地形、地质、水文、地下管线、气候和排水等进行综合考虑，并根据需要采取适当的技术措施，以保证道路的稳定与通畅。 ④ 一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方及其它工程数量，以降低工程造价和节省用地。 ⑤ 山岭微丘区的纵断面设计应考虑纵向填、挖平衡，尽量使挖方作为就近路段的填方，以减少借方和废方；平原微丘区的纵断面设计应满足最小填土高度的要求，以保证路基的稳定性。 ⑥ 高速公路和一级公路，应考虑通道、农田水利等方面的要求；低等级公路，应注意考虑民间运输、农业机械等方面的要求。 （2）最大纵坡 ① 概念 最大纵坡是指在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。在山岭重丘区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。 ② 最大纵坡的影响因素 各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的. 各级公路最大纵坡的规定见表所4.2.1示 表 4.2.1 各级公路最大纵坡 设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20 最大纵坡（%） 3 4 5 6 7 8 9 （3）最小纵坡 挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。各级公路均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。 当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。 注：干旱少雨地区的最小纵坡可不受此限制。 （4）坡长限制 根据希望速度V1和容许速度V2，可以得出对应于V1的“理想的最大纵坡”i1和对应于V2的“不限长度的最大纵坡”i2。 ① 小于i1 的纵坡称为缓坡，汽车在缓坡上可以加速行驶； ② 大于i1的纵坡称之为陡坡。 1)当 i＜i2的纵坡，汽车在其上行驶时，设初速为V1，则终速不会低于V2； 2)当 i＞i2的纵坡，应对其长度进行限制。 a.最小坡长限制 最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。《标准》,《城规》规定，各级道路最小坡长应按表 4.2.3 和表中4.2.4选用。 注：在平面交叉口、立体交叉的匝道以及过水路面地段，最小坡长可不受此限。 表 4.2.3 各级公路最小坡长 设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20 最短坡长（m） 300 250 200 150 120 100 60 b.最大坡长限制 道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶的影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也将越大。 所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。《标准》规定的最大坡长见下表4.2.4 表 4.2.4 各级公路纵坡长度限制 （m） 设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20 坡 度 % 3 900 1000 1100 1200 ― ― ― 4 700 800 900 1000 1100 1100 1200 5 ― 600 700 800 900 900 1000 6 ― ― 500 600 700 700 800 7 ― ― ― ― 500 500 600 8 ― ― ― ― 300 300 400 9 ― ― ― ― ― 200 300 10 ― ― ― ― ― ― 200 （5）平、纵组合的设计原则 ① 应保持线形在视觉上连续性，能自然地引导驾驶员的视线，使之在高速行驶的情况下，能安全舒适的行车。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误。为此，要避免在视线所及的路段内，出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。 ② 保持平、纵线形的技术指标大小均衡，使线形在视觉和心理方面保持协调。 在保证有足够视距的前提下，对于高速公路、一级公路、平原区二级公路，驾驶员在任意点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个、纵面起伏不应超过三个。 ③ 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。设计时要注意纵坡不要接近水平状态；同时，应避免形成合成坡度过大的线形。 ④ 注意与道路周围自然环境和景观的配合。 良好的组合可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度；适宜的景观设计还能起到诱导视线的作用。 （6）平、纵组合的基本要求 ① 平包竖 ② 平曲线与竖曲线对应关系曲中点与变坡点相重合最好；错开不超过平曲线的1/4 时较好，超过其 1/4时很差；竖曲线起终点分别置于两条缓和曲线上。 ③ 平、竖曲线半径均较小时不宜重合。 ④ 平、竖曲线半径大小要均匀。 ⑤ 选择适宜的合成坡度，，一般最大合成坡度不大于8%，最小坡度不宜小于0.5%。 3．2．2 纵断面设计方法步骤及注意事项 （1） 纵断面设计方法与步骤 ① 准备工作。 ②标注控制点。控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。有以下两类： a.路线起终点、越岭垭口、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、隧道进出口、平面交叉和立体交叉点、铁路道口、城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。 b.山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，称为“经济点”。 ③ 试坡。在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上，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，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复进行比较，最后定出即符合技术标准，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。 ④ 调坡。将所定坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理，若有问题应进行调整。调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。 ⑤ 核对。选择有控制意义的重点横断面，检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、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。 ⑥ 定坡。经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。变坡点标高是由纵坡度和坡长依次推算而得。 ⑦ 设置竖曲线。拉坡时已考虑了平纵组合问题，在此应根据技术标准、平纵组合等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。 ⑧ 标高计算。 a.坡线标高计算： 坡线标高=变坡点标高 b.竖曲线标高计算：设计标高=坡线标高y c.施工标高计算：施工标高=设计标高－地面标高 (2) 纵坡设计应注意的问题 ① 设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该路段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。 ② 大中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起终点应设在桥头10m以外. ③ 小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现驼峰式纵坡。 ④ 注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在水平坡段，其长度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡应不大于3%，山区工程艰巨地段不大于5%。 ⑤ 拉坡时如受“控制点”或“经济点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。 ⑥ 连接段的纵坡应和缓、避免产生突变。 3．2．3 纵断面图的绘制 纵断面设计图是道路设计重要文件之一，也是纵断面设计的最后成果。 纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反映沿着中线地面起伏形状，通常横坐标比例尺采用1:2000（城市道路采用1:500～1:1000），纵坐标采用1:200（城市道路为1:50～1:100）。 纵断面图是由上下两部分内容组成的。 （1）上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线； 另外，上部也用以标注竖曲线及其要素；沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数 与孔径；与道路、铁路交叉的桩号及路名；沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高洪水位；水准点位置、编号和标高；断链桩位置、桩号及长短链关系等。 （2） 下部主要用来填写有关内容，自下而上分别填写：超高方式：直线及平曲线；里程桩号；地面标高；设计标高；填、挖高度；土壤地质说明；设计排水沟沟底线及其坡度、距离、标高、流水方向。 3．2．4 竖曲线的设计计算：（K0+000-K4+980） 变坡点 桩号 高程 坡度 起点 K0+000 47.000 　 1 K0+900 42.000 -0.556% 2 K1+980 45.5 0.324% 3 K3+380 40 -0.393% 4 K4+360 44 0.408% 终点 K4+980 37.4 -1.065% （1）变坡点1处的竖曲线计算： ①判断竖曲线类型： ω=（凸形） ②竖曲线半径确定： 按L=70控制设置此竖曲线 取：R=50000m ③曲线要素计算： ④竖曲线范围： 起点桩号= K0+900-220= K0+680 终点桩号= K0+900+220= K1+120 （2） 变坡点2处的竖曲线计算： ① 判断竖曲线类型： ω=（凸形） ② 竖曲线半径确定： 按T=100控制设置此竖曲线 取：R=30000m ③ 曲线要素计算： ④ 竖曲线范围： 起点桩号= K1+980-107.55=K1+872.45 终点桩号= K1+980+107.55= K2+087.550 （3） 变坡点3处的竖曲线计算： ① 判断竖曲线类型： ω=（凹形） ② 竖曲线半径确定： 按L=110控制设置此竖曲线 取：R=60000m ③ 曲线要素计算： ④ 竖曲线范围： 起点桩号= K3+380-240.3= K3+139.700 终点桩号= K3+380+240.3= K3+620.300 （4） 变坡点4处的竖曲线计算： ① 判断竖曲线类型： ω=（凹形） ② 竖曲线半径确定： 按L=110控制设置此竖曲线 取：R=20000m ③ 曲线要素计算： ④ 竖曲线范围： 起点桩号= K4+360-147.3= K4+212.700 终点桩号= K4+360+147.3= K4+507.300 3．3 横断面设计 横断面设计俗称“戴帽子”，它的主要任务是根据公路等级，结合当地自然条件，综合考虑交通安全、路基稳定，公路排水、节省用地和工程经济等的要求，确定能够公路横断面的组成部分及其几何尺寸。横断面设计本着经济，避免大填大挖，填挖平衡的原则。本次设计中横断面的比例尺为1:200. 3．3．1横断面设计的要求 （1）设计施工前须做好工程地质、水文等有关的自然条件的勘察工作。 （2）设计应符合《公路工程技术标准》的规定要求。 （3）设计应兼顾当地农田基本建设等的需要，尽可能少占耕地。 （4）应使路基具有足够的稳定性。 3．3．2横断面设计时应收集的资料有： （1）平曲线的始终点桩号、转角方向及其各个桩号的超高、加宽值； （2）桩号的填挖高； （3）路基宽度； （4）路基边坡坡度； （5）边沟形势和断面尺寸； （6）试距不良路段所设是试距台的位置和断面尺寸； （7）其他资料 ，如地质、土质、水文资料及特殊限制情况等。 3．3．3路基横断面的绘图步骤。 （1） 根据平纵横上的设计成果，在各桩号的地面横断面图上，逐桩号标注填挖高路基宽度。平曲线半径小于等于250米，在平曲线内侧须加宽。 （2） 按土地质资料示出各断面的覆盖层厚度或土石层的分界线、土石成分，所应采取的边坡坡度。 （3）逐桩绘制各横断面。 3．3．4 填挖面积计算 本设计中用几何图形法求个横断面的面积 填挖方面积计算的常用方法有积距法、几何图形法、混合法、求积仪法 3．3．5平曲线加宽 我国《规范》规定。平曲线的半径等于或小于250米时，应在平曲线内侧加宽。 3．3．6平曲线超高 对于二级公路 ，当平曲线半径小于不设超高的最小半径2500米时，应在曲线上设超高 。超高横坡度按计算行车速度，半径大小，结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。二级公路的超高横坡度不应大于8%。当超高横坡度的计算值小于路拱时应设置等于路拱坡度的超高。设置超高的目的是为让汽车在曲线上行使时能够获得一个指向曲线内侧的横向分力，以克服离心力对行车的影响。 设置超高的方式应根据地形情况、车道数、中间带宽度、超高横坡度大小， 从有利于路面排水、路面同地面或构造物的协调以及路容美观等因素进行选择。此设计中采用的是绕中央分隔带边轴旋转，将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单项超高断面。此时，中央分隔带维持原水平状态。 3．3．7超高缓和段及其长度计算 （1） 超高缓和段的长度 设置超高缓和段的主要目的就是使路面从双坡断面逐渐变为单向横坡即超高断面，因此这一缓和段的长度不能太短，否则将起不到缓和作用，但缓和段太长就会给测设、施工以及路面排水等方面带来一些问题。缓和段的长度主要取决于路面超高坡度的大小。因为路面超高坡度越大，路面外侧边缘升高值就越大，相对于直线段的双坡断面的变化幅度也就越大，所需要的缓和段也就越长。 我国现行《公路路线设计规范》中的计算公式为： Lc=B△i/p 式中 Lc—双车道公路的超高缓和段长度,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，m； △I—— 超高横坡与路拱坡度的代数差，％； p ——超高渐变率，即旋转轴线与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘之间相对升降的比率，其值规定如下表 计算行车速度（km/h） 超高旋转轴位置 计算行车速度（km/h） 超高旋转轴位置 绕中线旋转 绕边缘旋转 绕中线旋转 绕边缘旋转 100 1/225 1/175 40 1/150 1/100 80 1/200 1/150 30 1/125 1/75 60 1/175 1/125 20 1/100 1/50 4．路基设计： 4．1土石方数量计算： 根据《标准》作出横断面，进行路基设计。横断面图比例尺采用1：200，在挖方路段及填方〈1m 路段设边沟。 4.1.1路基设计表： 综合路线平面设计，纵断面设计和横断面设计的成果汇编而成。第一栏至第十四栏来自平面，纵断面设计资料，第十五栏至第二十二栏来自横断面设计资料，第二十三栏为必要的说明栏。对直线段和不设超高、加宽的平曲线段不难填写，对设置超高、加宽的路段，应逐桩按相应的超高、加宽计算方法，分别计算后填写。第十一栏（设计标高）是指未设置超高、加宽路基边缘的标高；第十八栏至第二十栏（路基边缘及中桩与设计标高之差）中，若无超高、加宽时，路基边缘高程即设计标高，中桩与设计标高之差即设路肩横坡和路拱横坡后的高差，若有超高、加宽时，因设置超高、加宽而产生高差，第21栏即第13栏与第19栏之差，第22栏即第14栏与第19栏之差。 4.1.2路基土石方计算： （1） 添挖面积计算采用：①积距法②几何图形法③混合法④求积仪法等4种方法求得各添、挖面积。 （2）石方数量计算：V=（A1+A2）L/2 （3）土石方调配：①对表中“挖方分类及数量”和“填方数量”栏的计算复核无误后，将桥涵、陡坡、大沟等位置标注于表旁，供调配时参考。②计算并填写表中“本桩利用”，添缺、挖余各栏。③根据“添缺”和“挖余”的分布情况，可大致看出调运的方向和数量，可以进行初试和调配。④复核初试调配无误且符合调配要求后，在“纵向调配示意”栏内，用箭头表示调配方向，注明调运的土石方数量及平均超运距离的“单位”数，并填写“借方数量及运距”和“总数量”栏目。本页调配接受后，应进行本页闭合核算，其核算公式为： 添缺=远运利用+借方 挖余=远运利用+废方 挖方+借方=填方+废方 本公路调配完成后应进行本公里合计，并将数据列表。最后进行全路的总计和核算。 4.1.3路基设计的一般要求： （1）路基设计，应符合公路建设的一般要求和〈〈公路工程技术标准〉〉规定的具体要求。 （2）路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要。 （3）沿河线的路基设计，应注意路基不被洪水淹没或冲毁，若废方过多，压缩河道，引起壅水而危急农田、房舍时，一般应变更设计，将路线适当外移以减少废方。 （4）必须穿过耕种地区的路基，必要时，可进行边坡加固或修建矮墙，以防边坡塌陷；对较矮的路基边坡，如石料教方便，甚至可修筑直立矮墙以尽量节约用地。 （5）横坡陡于1：5的坡地上的填方路基，在填筑前，须将地面挖成梯台，台阶宽度不小于1米，台阶顶面应做成2-4%的反向横坡，以防路基滑动而影响其稳定性。 （6）山坡上的半挖半填路基，若原地面横坡较陡，填方坡脚伸出很远，施工困难，且边坡稳定性也较差时，可修筑护肩路基以避免边坡伸出；否则，可在填方坡脚修筑护脚以增强边坡的稳定性。 （7）山坡坳形地段往往有较厚的坡积层，多为较松散的碎、砾、漂石土等。路基设计除应根据当地土质及水文情况适当放缓挖方边坡外，还应在挖方坡脚设置矮墙或上挡墙。 （8）当挖方路基遇到不同的土层时，可根据土质的稳定性在一个边坡上采用不同的边坡率，即折线形的边坡断面。 4.1.4路基横断面布置及加宽、超高方案的说明 （1）本工程路基宽度为12m，路幅组成如下： 行车道宽度：23.75 米 硬 路 肩：21.5米 土 路 肩：20.75米 （2）路拱横坡和平曲线超高方式 行车道和硬路肩横坡为2％，土路肩为3％，路基超高时，绕路基内边缘旋转。 （3）用地范围 填方路基为两侧边沟或排水沟外侧1.0m，挖方路基为坡顶或各截水沟外侧1.0m。 （4）路基边坡坡度 根据沿线岩土工程特性，按照《公路路基设计规范》的有关规定，拟定路基边坡。 路基填方采用碎石土填筑，当边坡高度≤8.0m，边坡坡度为1：1.5；当边坡高度>8.0m，于8m处设变坡点，上部边坡坡度为1：1.5，下部边坡为1：1.75，并于变坡点处设1.0m平台。路基挖方边坡按地质情况分析计算而定。 结束语 整个毕业设计为期两个月左右，在老师的指导以及同学们的帮助下，我顺利的完成了设计。在设计期间，我翻阅查询了大量的相关专业资料！此设计可以说是我心血和汗水的结晶。我所选的课题是“省道228线阳安至孔镇二级公路”。综合考虑当地的地形、地貌等各方面的因素，在所选路线中设计了一个圆曲线，三个带缓和曲线的对称基本型曲线和四个竖曲线。 在设计中我遇到了各种各样的问题，通过查阅相关的资料和向老师同学的请教，问题一一被解决。并先后完成了平面主线，纵断面，横断面，道路交叉口，桥涵以及路基等相关设计。通过软件的学习，使我对道路设计的兴趣得到了更进一步的提高，从中也学会了使用CAD进行绘图，使绘图软件的操作更加熟练。在这次设计中还用到了路面的设计软件，通过使用这些软件，我的设计速度明显加快，为提前完成毕业设计提供了有利条件。从设计中还可以看出我的专业课的知识还学得并不是很扎实，软件也不是很熟练，这就需要我更加用心去学习，完善。只要那样才能成为一个优秀的设计人才。 毕业设计是对整个大学所学知识的考察， 也是对所学习知识体系的一种检验。它覆盖了我们大学里所有课程设计的内容，要求我们把所学的专业知识联合在一起去设计。同时，毕业设计也是工作前的一个演习，为熟悉以后的工作做铺垫。做为以后从事公路运输事业建设的一员，我应该牢固专业知识，为以后的工作打下良好的理论基础，从这个意义上讲，毕业设计也是我们对过去所学知识的一个巩固复习的过程。通过设计，我不仅巩固了专业知识，还加强了计算机运用的能力，对我来说，这次设计无疑将对我以后的工作有莫大的帮助。 本次毕业设计，老师一直在我们旁边为我指导，并帮助我查阅相关的资料和规范，很多同学也给我提供了很大的帮助，在这里借此机会我向他们由衷地表示感谢！ 致 谢 毕业设计业已完成，历时两个多月，在此期间，尽管遇到了不少的难题，但是最后都迎刃而解，并圆满地完成了设计。这与我们指导老师董吉福老师