二級公路華中科技大學

1、1總論1.1 本選題研究的目的及意義公路交通是衡量一個國家經(jīng)濟實力和現(xiàn)代化水平的重要標志，是國民經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展和人民生活必不可少的公共基礎(chǔ)設(shè)施。公路建設(shè)的發(fā)展速度對于促進國民經(jīng)濟的發(fā)展，拉動其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。高等級公路在中國內(nèi)地的出現(xiàn)和發(fā)展走過了幾十年的歷程，在今天，高等級公路和全國公路網(wǎng)正在為中國經(jīng)濟和社會的發(fā)展提供著便捷、和高效率的運輸服務(wù)。1.2 中國公路的發(fā)展狀況幾十年來，我國公路建設(shè)已取得巨大成就?；仡櫸覈钒l(fā)展歷程，對比世界公路發(fā)展趨勢，可以認為，我國公路交通正處于擴大規(guī)模、提高質(zhì)量的快速發(fā)展時期。但是，由于基礎(chǔ)十分薄弱，我國公路建設(shè)總體上還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟和

2、社會發(fā)展的需要，與發(fā)達國家的先進水平相比還有較大差距。因此，為逐步實現(xiàn)我國交通運輸現(xiàn)代化的總體戰(zhàn)略目標，按照道路的使用功能和交通需求，重點提高在技術(shù)領(lǐng)域的研究，發(fā)展道路建設(shè)的經(jīng)濟性，耐久性，并重點考慮道路建設(shè)的可持續(xù)性，防污，防噪，及生態(tài)平衡性，這都將是在今后一段時間內(nèi)中國道路發(fā)展要著重解決的問題。1.3 項目概況1.3.1 設(shè)計資料(1)交通資料交通量分配表小客車解放CA10B黃河JN150交通SH361太脫拉138吉爾130尼桑CK10G1800300540120150240180(2)路線所處地理位置及地質(zhì)情況1)地形地質(zhì)路線總體呈現(xiàn)出東南低西北高的走勢，跨越了兩個地貌特征區(qū)。此路段位于

3、江漢平原北部邊緣，地形開闊平坦，為剝蝕堆積壟崗平原區(qū)，地面高程在2080米之間。安陸以西及隨州市境路段位于大洪山北部，地勢較高，為構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)，地面高程稍高，高程在100165米之間。影響勘測區(qū)的河流有環(huán)水、府河、滾子河等，勘測區(qū)內(nèi)無天然湖泊，但興建有較多的中小型水庫，如清水河水庫等。設(shè)計路段所經(jīng)地區(qū)地形開闊平坦，地面高程在25-35米之間，為剝蝕堆積壟崗平原區(qū)。設(shè)計路段無不良地質(zhì)路段，地層產(chǎn)狀平緩，巖層略有起伏，部分地區(qū)形成開闊的背斜和向斜，斷裂不甚發(fā)育，且規(guī)模較小。路線穿越區(qū)域存在300年左右的地震活動周期，未來100年發(fā)生6級以上強震的可能性不大，但存在發(fā)生少數(shù)5-6級地震的可能。

4、地形地貌路線位于武漢市境內(nèi)，由北部居民區(qū)，經(jīng)過中部丘陵地帶，終于南部平原區(qū)，路線測區(qū)屬于平原微丘區(qū)，地形地貌變化復雜多樣，但起伏不大，全線地面高程變化約在30米左右。工程地質(zhì)路線全部位于武漢市內(nèi)的丘陵地帶，路線地質(zhì)構(gòu)造相對較簡單，地質(zhì)相對穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)大的不良地質(zhì)現(xiàn)象，僅局部發(fā)現(xiàn)有軟土呈零星分布，一般深度為0.52米，分布范圍十幾至幾十米。沿線主要地層為花崗巖，呈全風化、強風化等。(4水文地質(zhì)測區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，地表水豐富，湖泊魚海眾多。路線跨越梅目水庫上游小河一條和部分小溝，集水面積均不大。地下水主要是裂隙水，其次是松散巖類孔隙水，路線地下水的補給來源于大氣降水和地表水。氣候、氣象路線地處湖北中東

5、部偏北，屬于亞熱帶季風氣候，平均溫度不高，陽光充足而濕潤。雨水分布季節(jié)性強，雨季期為49月，夏季受季風影響，多雨，易照成洪澇災(zāi)害。1.4 主要技術(shù)指標的確定和論證1.4.1 路線設(shè)計標準及技術(shù)指標的確定本畢業(yè)設(shè)計為“十堰到武漢二級公路延長線初步設(shè)計”，且此新建公路采用交通部發(fā)布的公路工程技術(shù)標準(JTJ001-04)和其它部頒現(xiàn)行有效標準、規(guī)范等規(guī)定的設(shè)計標準。十堰到武漢二級公路采用二級公路技術(shù)標準。根據(jù)公路工程技術(shù)標準，丘林區(qū)二級公路各項設(shè)計指標為：(1)設(shè)計行車速度為60Km/h;(2)路基寬度為10m其中：彳T車道寬2X3.5m,硬路肩寬2X1m土路肩寬2X0.5m;(3)設(shè)計停車視距為

6、110m超車視距為550m;(4) 一般平曲線最小半徑為250m極限平曲線最小半徑為125m不設(shè)超高的最小半徑為500m;(5)緩和曲線最小長度為150m;(6)最大縱坡為6%;(7)豎曲線一般最小半徑：凹型為2000m凸型為1500m;(8)豎曲線極限最小半徑：凹型為2000m凸型為3000m;(9)大、中、小橋和涵洞設(shè)計荷載為：汽車-20級，掛車-100;(10)大、中橋設(shè)計洪水頻率為1/100,小橋和涵洞及路基設(shè)計洪水頻率為1/50;(11)同向曲線間的直線最小長度應(yīng)不小于6V,即360米；反向曲線間的直線最小長度應(yīng)不小于2V,即120米。1.4.2 技術(shù)指標的論證(1)道路等級此公路等

7、級的確定應(yīng)根據(jù)公路網(wǎng)的規(guī)劃，從全局出發(fā)，按照公路的使用任務(wù)、功能和遠交通量綜合確定并根據(jù)本路段OD調(diào)查和地方公路分局各交通觀測站歷年觀測資料分析，結(jié)合歷年經(jīng)濟統(tǒng)計資料及發(fā)展規(guī)劃進行的本路段交通量預(yù)測數(shù)據(jù)如下表，確定本道路等級為二級公路，一般主行車道按雙車道設(shè)計，紅線寬度13m計算行車速度為60km/h。交通量是單位時間內(nèi)通過道路某斷面的交通流量(既單位時間通過道路某斷面的車輛數(shù)目)，根據(jù)對新建公路山西段近期交通量調(diào)查：本路段現(xiàn)交通量為3000卒B/日，交通量年增長率8.0%。設(shè)計交通量計算公式：_n-1AADT=ADT澳+丫)公式中：AADT設(shè)計交通量；ADT起始年平均日交通量；Y年平均增長率

8、；n預(yù)測年限。假設(shè)是二級公路，查的其預(yù)測年限是15年，由上面的公式計算得到規(guī)劃交通量為8816輛/日,而依據(jù)公路工程技術(shù)標準JTGB012003»查得二級公路的折合成小客車的年平均日交通量為5000-15000輛，所以符合規(guī)范。故可定為雙向兩車道二級公路。(2)行車速度設(shè)計車速是在氣候正常，交通密度小，汽車運行只受道路本身條件(幾何要素、路面、附屬設(shè)施等)的影響時，一般駕駛員能保持安全而舒服地行駛的最大行駛速度。依據(jù)標準從工程難易程度，工程量大小及技術(shù)經(jīng)濟合理的角度考慮,且該路設(shè)計為二級公路，故選用行車速度V=60km(3)最小半徑當汽車在彎道上行使時，會受到離心力的作用，為保證汽車

9、行駛安全，曲線上的路面做成外側(cè)高，內(nèi)側(cè)低的單向橫坡形式，即超高。此時水平分力可以抵消離心力的作用。我國標準根據(jù)不同的路面和輪胎之間的橫向摩擦系數(shù)，對不同等級的公路規(guī)定了極限最小半徑，對于二級公路即V=60km/h時，極限最小半徑R=125m,一般最小半徑R=200m。在本路段的設(shè)計中最小半徑為R=200m,滿足規(guī)范的要求。(4)緩和曲線緩和曲線是道路平面線形要素之一，它曲率連續(xù)變化，便于車輛遵循，離心加速度逐漸變化，乘客感覺舒適，可增加視覺美觀。當平曲線半徑小于不設(shè)超高的最小半徑時，應(yīng)設(shè)緩和曲線。緩和曲線采用回旋曲線。緩和曲線的長度從以下幾個方面考慮確定：(1駕駛操作從容，旅客感覺舒適：3Ls

10、(min)=0.0214-,R%在本路段的設(shè)計中，當圓曲線取最小值R=200時，回旋曲線Ls(min)=42.02。超高漸變率適中由于在緩和曲線上設(shè)置有超高漸變段，如果緩和曲線太短會因路面急劇的由雙坡變?yōu)閱纹露纬梢环N扭曲的面，對行車和路容均不利。行駛時間不過短：L=工Ls(min)彳c1.2車在緩和曲線上的行駛時間不應(yīng)少于3秒，即緩和曲線不應(yīng)短于50m綜合以上幾點以及標準，規(guī)定緩和曲線的長度不小于60米(5)道路建筑界限最小凈高見表行車道種類機動車非機動車行駛車輛種類各種汽車無軌電車后軌電車自行車、行人其他非機動車最小凈高(m4.55.05.52.53.5(6)設(shè)計年限道路交通量達到飽和狀態(tài)

11、時的設(shè)計年限規(guī)定如下：12年2平面設(shè)計2.1 設(shè)計原則在路線設(shè)計過程中應(yīng)妥善考慮到遠期與近期，整體與局部的關(guān)系。結(jié)合地形、地址、水文、建筑材料等自然條件，同時對平、縱、橫三方面進行終合考慮，協(xié)調(diào)一致，使平面線形與縱面線形的組合滿足汽車動力性能的要求并充分考慮、駕駛員在視覺、心理方面的要求，保持線形在視覺上的聯(lián)系和心里的協(xié)調(diào)，同時注意與公路周圍環(huán)境的配合，并根據(jù)公路的使用任務(wù)、性質(zhì)合理利用地形。選擇線形在保證平、縱、橫設(shè)計“合理又合法”的原則下作到平面順適、縱坡均衡、橫面合理，逐步實行標準化。2.2 設(shè)計總要求(1)路線起點除必須符合公路網(wǎng)規(guī)劃要求外，對起終點前后一定長度范圍內(nèi)必須作出按路線方按

12、和近期實施的具體設(shè)計。(2)視覺良好，路線平、縱、橫各組成部分空間充裕。誘導視線各種設(shè)施所構(gòu)成的視覺系統(tǒng)，應(yīng)使駕駛者在是視覺上能預(yù)知公路前進方向和路況變化，并能急時采取安全措施。(3)線形流暢，景觀協(xié)調(diào)，行車安全，舒適，使駕駛員在視覺上能預(yù)知公路前方和路況的變化。2.3 平面線形的設(shè)計步驟平面線形的設(shè)計主要是確定交點位置、曲線半徑、緩和曲線的長度等。確定過程中應(yīng)保證平面線形連續(xù)順適，保持各平面線形指標的協(xié)調(diào)、均衡，而且要與地形相適應(yīng)和滿足行駛力上的要求。(1)路線的交點主要確定路線的具體走向位置，因此其位置的確定非常重要。必要時應(yīng)做相應(yīng)的比較方案進行比選，保證方案可行、經(jīng)濟、合理、工程量小。(

13、2)曲線和緩和曲線長度的確定首先在滿足曲線及緩和的最小長度的前提下，初步擬定其長度，然后平曲線半徑及緩和曲線長度可以根據(jù)切線公式(2-1)或外距公式(2-2)反算：T = R p tg (-2)q(2-1)E = R p Sec(-2 ) - R(2-2)在初步設(shè)計時可忽略p,并近似取q=Ls/2,由(2-1)、(2-2)即可得:R=T-竽/tg(2)(2-3)R=E一竽/SecG)(2-4)在確定R,Ls以后就計算各曲線要素，推算各主點里程及交點的里程樁號。最后由平面設(shè)計的成果可以得到直線曲線及轉(zhuǎn)交表。(3)充分利用土地資源，減少拆遷，減小填挖量。就地取材，帶動沿線城鎮(zhèn)及地方.經(jīng)濟的發(fā)展。(

14、4)公路平面線形是由直線、圓曲線和緩和曲線構(gòu)成。直線作為使用最廣泛的平面線性，在設(shè)計中我們首先考慮使用。南寧地區(qū)的該新建二級公路，所經(jīng)區(qū)域既有平原區(qū)，也有山區(qū)，本設(shè)計在平原區(qū)主要采用了較高的技術(shù)指標以爭取較好的線形。在山區(qū)，由于本地區(qū)山嶺石質(zhì)主要為石灰?guī)r，且坡度極為陡峻，故采取了避讓的措施，采用了指標較低的線形，以減少工程量。同時應(yīng)注意同向曲線間的直線最小長度應(yīng)不小于6V,即360米；反向曲線間的直線最小長度應(yīng)不小于2V,即120米。2.4 平面線形技術(shù)論證針對本次設(shè)計的設(shè)計車速60km/h快速路，根據(jù)城市道路與橋梁設(shè)計規(guī)范得其技術(shù)要求如表2-1所示。表2-1平曲線技術(shù)指標路線等級二級公路設(shè)計

15、車速60KM/H曲線間最小直線長度(m)同向曲線360反向曲線120圓曲線半徑不設(shè)超高的最小半徑1500m設(shè)超高一般半徑200m設(shè)超高最小半徑125m平曲線最小長度道路中心轉(zhuǎn)角a大于7140m道路中心轉(zhuǎn)角a小于等于71000/a圓曲線最小長度70m緩和曲線最小長度60m不設(shè)緩和曲線最小半徑1000m停:車視距75m2.5 圓曲線及緩和曲線設(shè)計路線的平面設(shè)計所確定的幾何元素是以設(shè)計行車速度為主要依據(jù)的。本路段平面線形主要以基本線形和S型為主。按直線一一回旋線一一圓曲線一一回旋線直線的順序組合。為了實現(xiàn)行連續(xù)、協(xié)調(diào)，回旋曲線一一圓曲線一一回旋線之比盡量符合1:1:1。最小緩和曲線長度60ml設(shè)計路

16、線共有4個交點，為提高公路使用性能，在圓曲線半徑的選擇過程中盡量選取較大的半徑。當?shù)匦蜗拗戚^嚴時方可采用極限。本設(shè)計中偏角均大于7°,不存在小偏角問題。由于丘林地帶道路中高差起伏較大的限制，因此控制點會較平原地區(qū)多些，交點間距離也比較短，如果半徑太大可能就會出現(xiàn)不能滿足線形要求的情況，因此設(shè)計中所取半徑大多在1000m以下。設(shè)計中主要采用的組合線形類型主要是基本型和s型，在第一方案中從JD1到JD4之間形成的同向曲線間設(shè)置成C型，主要是考慮到這幾個交點中前兩個交點在山坡順行，而后兩個交點則沿著上坡比較緩的上行到目的地。若按第二方案設(shè)計成S型，則兩個交點會從山脊間通過在穿過一個水塘，此

17、處高程比較低，而且淤泥土比較多，需要處理的路基土方量太大，否則，只有在第二個樁號后從山頭經(jīng)過，這必然會加大工程量，而且就一般公路而言，穿過山頭都是要避免的，所以選擇了第一種方案，設(shè)計成C型，雖然設(shè)計成C型對行車會造成一定的影響，但把直線段設(shè)計長點以及把半徑盡量設(shè)計大點就會減小這種影響。2.6 平曲線要素計算設(shè)計中設(shè)置的均為對稱型曲線，各要素計算公式如下：(1)平曲線要素計算常用公式如(2-5)(2-11):L2L4內(nèi)移值：p=-Ls3(2-5)24R2384R3LL3切線增值：q=s-s2(2-6)2240R緩和曲線角：氏=180k(2-7)二2R切線長：T=(Rp)tan：q曲線長：L=R(

18、a-200)02Ls1800外距：E=(R'p)sec"R2切曲差：D=2T-L(2)曲線主點里程樁號計算常用公式如(直緩點：ZH=JD-T緩圓點：HY=ZH+LS圓緩點：YH=HY(L-2LS)緩直點：HZ=YH+Ls曲中點：qz=hz-L2D父點：JD=QZ22.6.1第一方案的計算(1)平曲線要素計算：以JD1為例：10021004P 二 一324 200 2384 200= 4.2100 ”q = = 502180100氏14.32二 200 266T 二(200 4.2) tan 詈 50.711 =182.6jiL =200(66 -2 14.3)-0 2 100

19、 =330.55180LY = L -21s =330.55-2 100 =130.5566E =(200 4.2)sec£ -200 =43.48(2-8)(2-9)(2-10)(2-11)2-12)(2-17):(2-12)(2-13)(2-14)(2-15)(2-16)(2-17)對其余圓曲線同理可求得各要素，其余平曲線要素見表2-2ls=100,R=200,a=66o表2-2平曲線要素表JD半徑緩和曲線長轉(zhuǎn)角圓曲線長內(nèi)移值切線長平曲線長外距120010066130.554.2182.6290.3843.482400601330.720.37575.62150.722.9653

20、400602079.580.375100.6199.586.554200604183.80.75105203.814.3(2)里程樁號的計算:以JDi為例：JDi=K1400019.320=K14386ZH=JDiT=K14386182.6=K14203.4HY=ZHLs=K14203.4100=K14303.4YH=HY(L-2Ls)=K14303.4330.55-2100=K14433.95HZ=YHLS=K14433.95100=K14533.95-L330.55QZ-HZK14533.95=K14368.6822對其余平曲線樁號同理可求，其余平曲線樁號見表2-3。表2-3平曲線里程樁號

21、表2.6.2第二方案的計算(1)平曲線要素計算以JD1為例：ls=100m,R=200,a=72o21002p=2.08242001003q=502c1801000cc，Bo14.324二200272T二(2002.08)tan萬50=196.82L=200(72-214.3)2100=351.321800LY=L-21s=351.32-2100=151.3272E=(2002.08)sec萬-200=49.78對其余圓曲線同理可求得各要素,其余平曲線要素見表2-4o表2-4平曲線要素表(2)里程樁號的計算:以JDi為例:JDi=Ki400019.320=Ki4386ZH=JD-T=K1438

22、6196.82=K14189.18HY=ZHLs=K14189.18100=K14289.18YH=HY十(L2LS)=(K14+289.18)十(351.32-2100)=K14+340.5HZ=YHLS=K14340.5100=K14440.5L351.32QZ-HZ-二K14440.5=K14264.8422對其余平曲線樁號同理可求，其余平曲線樁號見表2-5。表2-5平曲線里程樁號表起點樁號：K14+00Q終點樁號：K16+224,路線總長：2224m3縱斷面設(shè)計縱斷面設(shè)計的主要內(nèi)容是根據(jù)道路等級、沿線自然條件和構(gòu)造物控指標高等確定確定路線合適的標高、各坡段的縱坡度和坡長，并設(shè)計豎曲線。

23、設(shè)計中除要注意的縱坡均勻平順，起伏和緩，坡長和豎曲線長段適當外，還要注意考慮平面和縱斷面組合設(shè)計協(xié)調(diào)。而對城市道路而言，還應(yīng)適應(yīng)臨街建筑里面布置以及沿路范圍內(nèi)地面水的排除，并與相交道路、街坊、廣場和沿街建筑物出入口有平順的銜接。因為線形最終是以平縱橫面所組合的立體線形體現(xiàn)于駕駛員面前的，所以我們在設(shè)計時要把道路平、縱面結(jié)合作為立體線形來分析設(shè)計，這樣才能更好地保證汽車的安全、舒適行駛。3.1 縱斷面的設(shè)計原則(1)縱面線形與地形相結(jié)合，視覺成視覺連續(xù)，平順而圓滑的線形，避免在短距離內(nèi)出現(xiàn)頻繁起伏；(2)應(yīng)避免出現(xiàn)能看見近處很遠處而看不見凹處的線形；(3)在積雪或冰凍地區(qū)，應(yīng)避免采用陡坡；(4)

24、原微丘地形的縱坡應(yīng)均勻平緩，丘陵地形的縱坡應(yīng)避免過分遷就地形而起伏過大；(5)計算行車速度60KM/h公路必須注重平縱合理組合，不僅應(yīng)滿足汽車運動學和力學要求，而且應(yīng)充分考慮駕駛員在視覺和心理方面的要求；(6)平縱配合的視覺應(yīng)在視覺是能自然地誘導駕駛員的視線，保持視覺的連續(xù)性；(7)平縱面線形的技術(shù)指標應(yīng)大小均衡，使線形在視覺心理上保持協(xié)調(diào)；(8)平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線略大于豎曲線；(9)平縱面線形組合視覺應(yīng)注意線形與自然環(huán)境和景觀的配合與協(xié)調(diào)；(10)在直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。3.2 縱斷面設(shè)計步驟縱面設(shè)計經(jīng)計算機反復電算優(yōu)化，挖填基本合理，縱坡均勻平緩，利于排水0豎曲線半徑

25、盡量采用較大值。本路段線位高程在121143m之間，共設(shè)有變坡點3處。平縱面組合基本順適，方向明確，組合合理。邊坡點的確定主要依據(jù)公路工程技術(shù)規(guī)范的規(guī)定，比如：最大縱坡、最大及最小坡長的限制、填挖工程量、經(jīng)濟點、施工要求以及路基穩(wěn)定需要等來確定。最終確定邊坡點高程、樁號、坡長、坡度以及豎曲線半徑、長度等。傳統(tǒng)做法如下：(1)準備工作從地形圖上依據(jù)平面線形讀取高程數(shù)據(jù)，然后在厘米圖紙上點繪地面線。(2)標注控制點控制點是指影響縱坡設(shè)計的標高控制點。本設(shè)計路段的標高控制點主要為：涵洞的路基控制標高、凈空要求等。(3)試坡在一標出控制點的縱斷面圖上，根據(jù)技術(shù)指標選線意圖，結(jié)合地面起伏變化，本著以“控

26、制點”為依據(jù)的原則，在這些點間進行穿插和取直，試定出若干條直坡線。初步定出變坡點，變坡點應(yīng)選在整10米樁上。(4)調(diào)整將所定坡度對照技術(shù)標準檢查設(shè)計的最大最小縱坡坡長等是否滿足平縱配合。(5)定坡經(jīng)調(diào)整后，逐段把直坡線的坡度值、變坡點樁號高程確定下來，坡度值由兩相鄰變坡點的高差和坡長之比求得。(6)設(shè)置豎曲線縱斷面設(shè)計的主要內(nèi)容是根據(jù)道路等級、沿線自然條件和構(gòu)造物控指標高等，確定確定路線合適的標高、各坡段的縱坡度和坡長，并設(shè)計豎曲線。設(shè)計中除要注意的縱坡均勻平順，起伏和緩，坡長和豎曲線長段適當外，還要注意考慮平面和縱斷面組合設(shè)計協(xié)調(diào)。而對城市道路而言，還應(yīng)適應(yīng)臨街建筑里面布置以及沿路范圍內(nèi)地面

27、水的排除，并與相交道路、街坊、廣場和沿街建筑物出入口有平順的銜接。因為線形最終是以平縱橫面所組合的立體線形體現(xiàn)于駕駛員面前的，所以我們在設(shè)計時要把道路平、縱面結(jié)合作為立體線形來分析設(shè)計，這樣才能更好地保證汽車的安全、舒適行駛。3.3 縱坡設(shè)計的一般要求3.3.1 縱斷面在線形上的注意事項(1)縱坡設(shè)計必須滿足標準的有關(guān)規(guī)定，一般不輕易使用極限值；(2)縱坡應(yīng)力求平緩，避免連續(xù)陡坡，過長陡坡和反坡；(3)縱斷面線形應(yīng)連續(xù)，平順，均衡，并重視平縱面線形的組合；(4)在短距離內(nèi)應(yīng)避免線形起伏，易使縱斷面線形發(fā)生中斷，視覺不良；(5)避免“凹陷”路段，若線形發(fā)生凹陷出現(xiàn)隱蔽路段，使駕駛員視覺不適，產(chǎn)生

28、莫測感，影響行車速度和安全；(6)在較大的連續(xù)上坡路段，宜將最陡的縱坡放在底部，接近頂部的縱坡宜放緩些；(7)縱坡變化小的，宜采用較大的豎曲線半徑；(8)縱斷面線形設(shè)計應(yīng)注意與平面線形的關(guān)系，汽車專用公路應(yīng)設(shè)計平、縱面配合良好協(xié)調(diào)的立體線形；(9)縱坡設(shè)計應(yīng)結(jié)合沿線自然條件綜合考慮，為利于路面和邊溝排水，一般情況下最小縱坡以不小于0.5%為宜，在受洪水影響的沿河路線及平原區(qū)低速路段應(yīng)保證路線的最低標高，以免遭受洪水沖刷，而確保路基的穩(wěn)定；(10)縱坡設(shè)計應(yīng)爭取填、挖平衡，盡量利用挖方作就近填方，以減少借方和廢方，接生土石方量，降低工程造價；(11)縱坡設(shè)計時，還應(yīng)結(jié)合我國情況，適當照顧當?shù)孛耖g

29、運輸工具，農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)田水利等方面的要求。3.3.2 平、縱線形設(shè)計應(yīng)避免的組合(1)直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。(2)小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重疊。(3)避免在長直線上設(shè)置陡坡及曲線長度短，半徑小的凹形豎曲線。3.4 縱斷面技術(shù)論證針對本次設(shè)計的設(shè)計車速60km/h快速路，根據(jù)城市道路與橋梁設(shè)計規(guī)范得其技術(shù)要求見表3-1。表3-1縱斷面線形標準路線等級二級公路設(shè)計車速60km/h停不視距75最小坡長一M值200縱坡限制坡長坡度為5%800最小值150坡度為6%600凸形豎曲線極限最小半徑1400凹形豎曲線極限最小半徑1000一般最小半徑2000一般最小半徑1500合成坡度9.5停車視距

30、75最大縱坡6%3.5 豎曲線設(shè)計根據(jù)在平面圖上讀出的逐樁高程繪制成水平1：2000,豎直1:200的縱斷面圖上，并標注出相交道路的樁號和高程。將立體交叉點、地形較大變化處作為控制點，以控制點為依據(jù)，試定出若干直坡段。最后經(jīng)調(diào)整和核對無誤后，逐段把直坡線的坡度值、變坡點樁號和標高確定下來。由于與城市中原有的有較多的相交，以此在設(shè)計時把交叉點作為主要的控制點。根據(jù)規(guī)范快速路與快速路或主干道相交應(yīng)設(shè)置立體交叉，再考慮填方高度若太高，不但影響城市景觀，而且會占地較多，所以一般填土高度在5m以上設(shè)置成高架橋的形式。豎曲線的形式為二次拋物線，其要素主要包括豎曲線長度L、切線長度T和外距E。在設(shè)計時，為了

31、更好地滿足“平包豎”的要求，是先擬定切線長度，根據(jù)切線長算出半徑，半徑取整后在算出調(diào)整后的切線長，最后檢查是否滿足要求。3.5.1 豎曲線要素計算公式坡差：w=i2-i1(%(3-1)曲線長度：L=Rw(3-2)切線長：T=L=Rw(3-3)22i-22TRwLwTw9八外距:E=或E=(3-4)2R8842豎曲線上任一點豎距h：h=*(3-5)2R3.5.2豎曲線要素的計算方案一的計算(1)各豎曲線坡段坡度如下：ii=0.0%2=-2.5%3=0.0%,i4=-3.1%以變坡點1為例，變坡點樁號為K15+140,高程為218.0m,i1=0.0%,i2=-2.5%,豎曲線半徑R=10000m

32、計算樁號k15+140的高程。各變坡點豎曲線要素計算過程如下：co川？i1=0.0%(2.5%)=2.5%為凸形L=Rcd=10000X0.025=250.0mT=L/2=125.0m(2)設(shè)計高程的計算：豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=(K15+140)-125=k15+15豎曲線終點樁號=變坡點樁號+T=(K15+140)+150=k15+265樁號k15+140處：橫距：x=125m2192豎距：y=0.78m2R210000切線高程=218+125X0.0%=218.0m設(shè)計高程=218.0-0.78=217.22m其余變坡點豎曲線要素計算結(jié)果如表3-2所示:其余變坡點123R(m)1

33、000020002000(為-2.52.53.1L(m)2505062T(m)1252531E(m)0.780.1560.24其余路基設(shè)計高的計算值見附表所示3.6 縱斷面圖繪制縱斷面上的設(shè)計標高采用路基邊緣標高，按設(shè)計資料給定的中樁高度及對應(yīng)的里程樁號，點繪出路線縱斷面地面線。按照上述原則和計算結(jié)果，進行縱坡及豎曲線設(shè)計。在圖上標明坡度和坡長，豎曲線位置及要素，小橋涵位置、類型、跨徑，水準點位置及高程。在圖框欄里標出直線、平曲線的平面形式。平曲線左轉(zhuǎn)為凹型曲線，右轉(zhuǎn)為凸型曲線。標明平曲線起終點，及圓緩、緩圓、曲中點。3.7 路面超高方式的繪制(1)按比例繪制一條水平基線，代表路中心線，并認為

34、基線路面橫坡度為零。(2)繪制兩側(cè)路面邊緣線，用實線繪出路線前進方向右側(cè)路面邊緣線，用虛線繪出左側(cè)路面邊緣線，若路面邊緣線高出路中線，則繪于基線上方，反之，繪于下方。(3)標注路拱橫坡度。向前進的方向右側(cè)傾斜的路拱坡度為正，向左傾斜為負。算出超高起點至同坡度起點的長度。連接曲線起點和超高起點至同坡度起點長度的終點，坡度與路拱橫坡度相同。冉連接圓曲線起點與超高起點至同坡度起點長度的終點，坡度與超高橫坡度相同。此為由直線進入圓曲線的部分(見曲線超高方式圖)。同理，可繪出從圓曲線到直線的另一部分。完成上述工作后，在圖上標明地質(zhì)概況、地面高程、設(shè)計高程、里程樁號。3.8 路線方案比選和論證在道路設(shè)計的

35、各個階段，應(yīng)用各種先進手段，確定最優(yōu)方案，路線設(shè)計應(yīng)在保證行車安全、舒適、迅速的前提下，做到工程量小、造價低、運營費用省、效益好，并有利于施工和養(yǎng)護。同時選線應(yīng)注意同農(nóng)田基本相配合，做到少占田地，并應(yīng)盡量不占高產(chǎn)農(nóng)田、經(jīng)濟作物田或穿越經(jīng)濟林園等，要注意重視環(huán)保。選線時應(yīng)對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入勘測調(diào)查，弄清它們對道路工程的影響。第一種路線比較順直，所經(jīng)地大多為山坡的坡腳，避免了從山脊或是水塘穿越，經(jīng)過的地方地形過度平緩，且路基較第二種方案穩(wěn)定，土石方填挖較為均衡。若按第二方案設(shè)計成S型，則兩個交點會從山脊間通過在穿過一個水塘，此處高程比較低，而且淤泥土比較多，需要處理的路基土方量太大，而且

36、，此路線較曲折，線型指標不高，轉(zhuǎn)角多，且多經(jīng)過池塘和溪流，路基的穩(wěn)定受到影響，所經(jīng)過的地方地形復雜，挖填方量大。因此，此延長線路線選用第一種方案。4路基橫斷面設(shè)計道路橫斷面，是指中線上各點的法向切面，它是由橫斷面設(shè)計線和地面線構(gòu)成的。橫斷面設(shè)計線包括行車道、路肩、分隔帶、邊溝邊坡、截水溝等設(shè)施構(gòu)成的。4.1 橫斷面設(shè)計時應(yīng)收集的資料(1)平曲線的始終點樁號、轉(zhuǎn)角方向及其各樁號的超高值。(2)各樁號的填挖高。(3)路基寬度。(4)路基邊坡坡度。(5)邊坡的型式和斷面尺寸。4.2 路基橫斷面確定的依據(jù)(1)本公路等級屬二級公路(平原微丘區(qū)),采用二級路基標準橫斷面型式，路基寬度10ml(2)本路采

37、用水泥混凝土路面，路拱橫坡度采用2%因土路肩橫坡應(yīng)比路拱橫坡大1%-2%本設(shè)計采用路肩橫坡3%(3)本地區(qū)表層土壤為粘性土，屬平原微丘區(qū)。地表排水比較通暢，不會形成長期地表積水，填挖高度不大。填方路基邊坡采用1:1.5,挖方邊坡1:0.5。(4)填土高度小于1.0m的矮路堤以及路塹，應(yīng)設(shè)置邊溝，邊溝為漿砌片石邊溝，截面為梯形，底寬為0.4m,深度為0.4m,內(nèi)外側(cè)邊坡坡度均為1:1。邊坡縱坡與路線縱坡一致。填方路段采用外運土，在路堤兩側(cè)不設(shè)取土坑，所以路堤兩側(cè)不設(shè)護坡道。4.3 路基橫斷面圖繪制(1)橫斷面圖按1:200的比例繪制，點繪出橫斷面地面線。(2)應(yīng)根據(jù)平縱設(shè)計的成果，在各樁號的地面

38、橫斷面上，逐樁號標注其挖高度，路基寬度和超高值。(3)按土壤地質(zhì)資料，表出各路段的覆蓋層厚度，所用邊坡坡度，計算挖面積，并分別標于橫斷面上。(4)在橫斷面設(shè)計時應(yīng)近遠結(jié)合，是近期工程成為遠期工程的組成部分并預(yù)留管線位置，路面寬度及標高等應(yīng)留有發(fā)展余地。4.4 橫斷面形式及組成的選取在各種橫斷面形式中，選用了兩幅路的形式，考慮因素主要如下：(1)根據(jù)任務(wù)書所給資料，交通量均為機動車，采用兩幅路不會造成機動車與非機動車混和行駛的境況。（2）紅線寬度范圍較窄（13m,若個設(shè)置三幅路甚至四幅路，則機動車道寬度會相對減少，這樣會影響行車的順暢，難以滿足大交通量的需求。4.5 路拱橫坡為了利于橫向排水，將

39、路面做成由中央向兩側(cè)傾斜的路拱。路拱設(shè)計坡度根據(jù)路面寬度、面層等級、計算行車速度、縱坡及氣候條件確定見表4-1。表4-1路拱設(shè)計坡度路面面層類型路拱設(shè)計坡度水泥混凝土瀝青混凝土瀝目碎石1.02.0瀝目貝入式碎（礫）石瀝青表面處治1.52.0碎（礫）石等粒料路面2.03.0由于位于山丘地區(qū)，從山頂匯集的雨水量會比較大，為了利于路面水的排除,選取2%勺路拱坡度。4.6 曲線加寬值的計算平曲線的加寬指為滿足汽車在平曲線上行駛時后輪匯集偏向曲線內(nèi)側(cè)的需要，平曲線內(nèi)側(cè)相應(yīng)增加路面、路基寬度。在緩和曲線段內(nèi)設(shè)置的為了使路面由直線上的正常寬度過渡到圓曲線上設(shè)置的加寬稱為加寬過渡段。線半徑大于或等于250m時

40、，由于其加寬值甚小，可以不加寬JD1和JD4處段的平曲線半徑均為200m需要設(shè)計加寬值。（1）圓曲線上路面的加寬值計算公式（4-1）:2A20.05V、b=N(+)2R、R（2）加寬過渡段內(nèi)任意點的加寬值b的公式（4-2）:bx=-LXbL式中：LX任意點距過渡段起點的距離（m。加寬過渡段長度（m。圓曲線上的全加寬值。對于二級公路，為雙向兩車道，故N=2,考慮到有解放根據(jù)規(guī)范，平曲在本路段設(shè)計中,(4-1)(4-2)CA108 和 JN150 型號汽車經(jīng)過此路，按最不利組合，取A=84.6.1 對JD1段處平曲線加寬值的計算b = N(2A2 0.05V、+) =22R 、R2820.05 &

41、gt;60+ 400、 200= 0.74由雙車道公路圓曲線加寬值表可得b=0.7o加寬過渡段樁號：K14+203.4,(ZH處開始加寬過渡)加寬結(jié)束段樁號：K14+533.95(HZ處結(jié)束加寬過渡)cccM.Lx(K14+220)-(K14+203.4)八"K14+220處：bx=b=-X0.7=0.12L100K14+240處：bx=Hb二(K14+240)-(K14+203.4)I”。一L100K14+260處：bx二"b=(K14+260)-兇4+203.4)/7=0.40L100.LX,(K14+280)-(K14+203.4)八K14+280處：bx=X-b=X

42、0.7=0.54L100K14+300處：b、="b=(K14+300)-出14+203.4)£7=0.68L100由于平曲線采用對稱布置的，所以在加寬設(shè)計時從ZH到HY過渡加寬，HY經(jīng)過QZ再至IYH為全加寬，取值為0.7,再從YH到HZ段利用對稱加寬值同ZH到HY段相同設(shè)計。4.6.2對JD4段平曲線的加寬值A(chǔ)20.05V820.05>60,b=N(+=2(+-)=0.74,取b=0.72R.R400*200加寬過渡段樁號：K15+611,(ZH處開始加寬過渡)加寬結(jié)束段樁號：K15+818.4(HZ處結(jié)束加寬過渡)K15+620處：bx=生b=(K15+620)

43、-(K15+611)>0.7=0.11L60,廣CM.uLXu(K15+640)-(K15+611)、八7nO/1K15+640處：b=Xb='7>0.7=0.34xL60小,LX,(K15+660)-(K15+611)K15+660處：bx=-b=X0.7=0.57xL60其余加寬值見附表所示。4.7曲線超高值的確定4.7.1 曲線超高值的計算曲線超高是為了抵消車輛災(zāi)區(qū)縣路段上行駛時所產(chǎn)生的離心力，將路面做成外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡的形式。在緩和曲線上是逐漸變化的超高，圓曲線上是于圓曲線半徑相適應(yīng)的全超高。超高的過渡方式應(yīng)根據(jù)地形狀況、車道數(shù)、超高橫坡度值、橫斷面型式、便于

44、排水、路容美觀等因素決定。單幅路路面寬度及三幅路機動車道路面寬度宜繞中線旋轉(zhuǎn)；雙幅路路面寬度及四幅路機動車道路面寬度宜繞中間分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn),使兩側(cè)車行道各自成為獨立的超高橫斷面。本路段均設(shè)置成兩側(cè)車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，是之成為獨立超高段面的形式，此時中央分隔帶維持原水平狀態(tài)。根據(jù)規(guī)范對于涉及車速60km/h的二級公路，最大超高值為6%確定超高的計算如公式如（4-1）和（4-2）:(4-1)V2ih:u127R式中：i曲線超高坡度;橫向力系數(shù)；7.803 , +0.03914R(4-2)V=60km/h時u/R=0.06/2002395.1049u=2R2對JD1的超高計算2395.10

45、497.803,u=2+0.03914=0.062002200ihV2602-u=-0.06=0.08127 R 127 200(2)對JD2的超高計算2395.10497.803u=2+0.03914=0.03464002400ihV2602-u=127 R 127 400-0.0346=0.036JD3的圓曲線半徑和JD2相同,都為400mJD4和JD1相同,都為200m因此,對JD1和JD4處的圓曲線超高值為8%JD2和JD3處的平曲線超高值為3.6%。平曲線的超高值見表4-2。表4-2平曲線超高設(shè)計表交點樁號JD1JD2JD3JD4平曲線超高值8.0%3.6%3.6%8.0%4.7.2

46、 超高過渡段的計算為了行車舒適、路容美觀和排水暢通，必須設(shè)置一定長度的超高過渡段，超高過渡段一般和加寬過渡段一樣，應(yīng)在超高過渡段全長范圍內(nèi)進行，從緩和曲線的起點開始過渡一直到圓曲線上為止，到圓曲線上即成為全加寬段和全超高段。超高過渡時在超高過渡段全長范圍內(nèi)進行，雙車道公路最小超高過渡段長度按公式（4-3）計算：Lc(4-3)式中：Lc超高緩和段長，（m；t.一.一一一b旋轉(zhuǎn)軸執(zhí)行車道（設(shè)路緣帶時為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度，（m；Di超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差，（%;p超高見變率，即旋轉(zhuǎn)軸線于行車道，（設(shè)路緣帶時為路緣帶）外側(cè)邊邊緣線之間的相對坡度，詳見表4-3。表4-3超高漸變率計算行車速度（k

47、m/h）806050403020超局漸及率1/1501/1251/1151/1001/751/50根據(jù)上式計算的超高緩和段長度，應(yīng)取為5m的整數(shù)倍，并不小于10m的長度另外，超高緩和段長度主要從兩個方面來考慮：一是從行車舒適性來考慮，緩和段長度約長越好；二是從橫向排水來考慮，緩和段長度短些好，特別是路線縱坡小時，更應(yīng)注意排水的要求。（1）確定緩和段長度LC時應(yīng)考慮的事項：1）一般情況下，取Lc=Ls（緩和曲線長度），即超高過渡在緩和段曲線全廠范圍內(nèi)進行2）若Ls>Lc,但只要橫坡從路拱坡度過渡到超高橫坡時，超高漸變率P>1/330,仍取Lc=Ls。否則，有兩種處理方法:a）在緩和曲

48、線部分范圍內(nèi)超高根據(jù)不設(shè)超高圓曲線半徑計算出超高緩和段長度，然后取兩者中的較大值，作為超高過渡段長度，并驗算橫坡從路拱坡度過渡到超高橫坡時，超高漸變率是否P1/330,如果不滿足，則需要采用分段超高的方法。b）分段超高超高過渡在緩和曲線全長范圍內(nèi)按兩種超高漸變率分段進行，第一段從雙向路拱坡度iZ過渡到單向超高橫坡iZ時的長度為Lci=660Biz,第二段的長度為Lc2=Ls-Lc1o若Lc>Ls,此時應(yīng)修改平面線形，增加Ls的長度。平面線形無法修改時,宜按實際計算的長度取Lc,超高起點從ZH（或HZ）后退（或前進）Lc-Ls長度。對JDi至UJD4超高設(shè)計值均大于路拱橫坡，故采用繞內(nèi)邊線

49、旋轉(zhuǎn)的過渡方式,當繞內(nèi)邊此時，超高路拱橫坡和路拱橫坡的代數(shù)差為超高值，即d=ih。同時,線旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)軸至行車道外側(cè)邊緣的寬度等于行車道的寬度，即B（2）緩和段長度Lc的計算:®JDi計算如下:半徑R=20Q路拱坡度iG=2.0%ihV2602-u=127 R 127 200-0.06=0.08取U=0.006, ih =0.08,由于是繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)，所以 Ai =0.08, B=10m 。B 所以Lc = J10 0.08p 1/125= 100m=ls,恰好滿足。半徑R=400m路拱坡度iG=2.0%2395.1049 7.803u =2- 4002400+0.03914 = 0

50、.0346ihV2602-u=-0.0346=0.036 ，127 R 127 400:i=ih=0.036=45 m < ls = 60 mBi100.0361/125所以Lc=L=止匕時P=1/125>1/330仍取Lc=ls=60m。csJD3計算如下:2395.1049u =24002半徑R=40Q路拱坡度iG=2.0%7.803+0.03914=0.0346400ihV2602u=127 R 127 400-0.0346=0.036 ，i=ih=0.036Bi100.036所以Lc=45m：二ls=60mp1/125止匕時P=1/125>1/330,仍取Lc=ls=

51、60m。cs4JD4計算如下:半徑R=20Q路拱坡度iG=2.0%ihV2602-u= -0.06=0.08127 R 127 200取u=0.006,ih=0.08,由于是繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)，所以4=0.08,B=10m。'Bi100.08所以Lc=100m>ls=60m,p1/125此時，應(yīng)將超高過渡起點前移，超高過渡在緩和曲線起點前的直線段開始。所以超高過?S應(yīng)前移至(K15+611)-(100-60)=K15+571。在超高過渡段長度內(nèi)的超高過渡值應(yīng)按前面所述按繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)超高值進行計算公式如表4-4所示。表4-4繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)的超高值計算公式表計算公式超局位置備注xWx0x&g

52、t;X0圓曲線外緣(bj+B)ih+bjij中線bjij+-2ih1.計算結(jié)果為與設(shè)計局之局力:；上內(nèi)緣bjij-(bj+b)ih2 .設(shè)計同程為中央分隔帶外側(cè)邊緣的高程；3 .本道路加寬值bx取04 .當x=Lc時，為圓曲線上超高值過渡段外緣xbj(ijig)+bjig+(bj+B)i/Lc中線bjij+-ig.Bx.bjij7Lih2Lc5.b1,b2分別為一側(cè)車道內(nèi)外路緣帶寬度。上內(nèi)緣bjij-("+bx)ihxbjij-(bj+bx)ihLc同平曲線加寬過渡段一樣，由于平曲線采用對稱布置的，所以在超高設(shè)計時從超高起始段到全超高段過渡超高，在圓曲線上為全超高，再從全超高點YH到超高起始點HZ段利用對稱超高值同ZH至UHY段相同設(shè)計。(3)對JR交點處超高過渡值的計算：超高過渡段起點樁號為ZH=K14+203.4過?g到HY=K14+303.4處達到全超高點，經(jīng)過QZ=K14+368.68后再由YH=K14+433.95過渡至UHZ=K14+533.95處達至U超高過渡終點，結(jié)束超高過渡。Lc=ls=60m,尸ih=0.08=8%(1圓曲線上：外緣：hc=(瓦B)ih"%=1.53%(1.57)8%=0.71mB中線：hc=»%3ih=1.53%+3.58%=0.31m內(nèi)緣：hc'=bjij-(bjb)*=1.53%-(1.5