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1、 _內(nèi)蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書題 目：湖北宜昌某公路新建工程設計學生姓名： 學 號：0963116138專 業(yè)：交通工程班 級：交通2009-1班指導教師： 湖北宜昌某公路新建工程設計摘 要本設計主要完成了湖北省宜昌某地區(qū)新建二級公路的設計，根據(jù)給定的資料，通過對原始數(shù)據(jù)的分析,以及該路段的地質(zhì)、地形、地物、水文等自然條件,依據(jù)公路工程技術標準、公路路線設計規(guī)范等交通部頒發(fā)的相關技術指標,設計了以路線、路基、路面，以及涵洞、土石方調(diào)配、路基排水防護，交通安全設施等內(nèi)容為主的道路。依據(jù)遠景交通量將路線設計成設計速度為60km/h的雙向行車道二級公路，路線全長3666.11米，路基寬度為1
2、0米，共設有5個平曲線，5個豎曲線。路線部分包括平面、縱斷面及橫斷面的設計。首先進行了紙上定線及修正導向線繪制，經(jīng)比選確定最優(yōu)方案；其次，根據(jù)平面結合當?shù)氐牡匦?、氣候、環(huán)境因素進行了縱斷面設計；最后選定1km進行橫斷面設計，并繪制橫斷面圖，計算土石方。路基設計中考慮超高和加寬計算，并進行了排水防護設計。根據(jù)交通組成及發(fā)展趨勢結合當?shù)刂方ú那闆r進行路面結構設計，經(jīng)綜合考慮對全線確定了防護及排水工程的結構尺寸、類型、位置，沿線涵洞進行了初步結構設計，以及基本的交通安全設施。公路工程造價設計中綜合考慮施工，進行了初步的概算，造價總金額為4056408元。整個設計計算了路線的平、縱、橫要素,設計了路
3、基、路面、小橋涵等內(nèi)容,由此圓滿完成了江西贛州某新建二級公路初步設計。關鍵詞：新建二級公路；路線設計；路基設計；路面設計；排水設計；公路工程造價INew Construction of a highway in Yichang Hubei DesignAbstract The design is mainly carried out in an area of Yichang new secondary road design, according to the information given by the analysis of the raw data, as well as the
4、section of the geology, topography, terrain, hydrology and other natural conditions, according to the Highway Engineering technical standards , highway route design issued by the Ministry and other traffic-related technical indicators, designed to route, roadbed, road and culvert, earthwork allocati
5、on, subgrade drainage protection, traffic safety facilities and other content-based way.Vision will route traffic based on a design speed of design 60km / h lane two-way roads, the route length of 3666.11 meters, roadbed width of 10 meters, a total of five horizontal curve, five vertical curve.Secti
6、on of the route, including plan, profile and cross-sectional design. First carried out on paper alignment and correction-oriented line drawing, by comparison to determine the optimal solution; Secondly, according to plane combines local topography, climate, environmental factors were longitudinal de
7、sign; finally selected 1km conduct cross-sectional design and draw cross-sectional diagram, calculate the earthwork. Subgrade superelevation and widening considered in the design calculations and design for the drainage protection. According to the traffic composition and trends combined with the lo
8、cal situation of road pavement structure building design, after comprehensive consideration on the full range of protection and drainage works to determine the structure and size, type, location, culvert along a preliminary structural design, and basic traffic safety facilities . Highway Engineering
9、 design considering the construction of a preliminary estimate, cost a total amount of 4,056,408 yuan.Route calculated entire design flat, vertical and horizontal elements, the design of roadbed, road, small bridges and culverts, etc., thus the successful completion of Ganzhou, Jiangxi preliminary d
10、esign of a new secondary road.Key words: New secondary road; route design; roadbed design; pavement design; drainage design; Highway Engineering II 目錄摘 要IAbstractII目錄I第一章 概述11.1任務根據(jù)（公路建設設計意義）11.1.1公路建設的設計依據(jù)11.1.2公路建設的意義11.2區(qū)域概況11.2.1氣候特點11.2.2降水量及水文地質(zhì)21.2.3地形與地貌21.2.4地質(zhì)與土質(zhì)31.3道路等級和主要技術指標的論證及確定41.3.1
11、設計原始資料41.3.2確定公路等級41.1.3主要技術指標5第二章 路線平面設計92.1選線原則與要點92.1.1選線原則92.1.2山嶺區(qū)選線要點92.2路線平面設計102.2.1設計原則102.2.2選線具體步驟102.2.3路線方案擬定與比選112.2.4平面線形確定與計算122.3路線縱斷面設計152.3.1設計原則162.3.2平縱組合設計162.3.3縱坡設計的步驟172.3.4技術指標172.3.5豎曲線設計182.4路線橫斷面設計202.4.1橫斷面設計原則212.4.2橫斷面布置212.4.3路拱橫坡222.4.4路堤和路塹邊坡坡度的確定222.4.5加寬值的計算222.4
12、.6超高的確定23第三章 路基設計313.1一般路基設計313.1.1一般規(guī)定313.1.2路基斷面形式313.1.3路基填土與壓實323.2路床處理343.1.1一般路床343.3 路基防護343.4土石方的計算與調(diào)配353.4.1路基土石方調(diào)配的計算353.4.2路基土石方調(diào)配36第四章 路面設計384.1路面設計原則384.1.1路面設計一般原則384.1.2 路面類型確定及基本原則384.2路面結構及層次劃分394.3路面結構設計404.3.1基本資料404.3.2軸載換算、設計彎沉值和容許拉應力計算404.3.3新建路面結構厚度計算414.3.4竣工驗收彎沉值和層底拉應力計算43第五
13、章 涵洞及路線交叉455.1涵洞455.1.1涵洞分類及各種構造型式涵洞的適用性和優(yōu)缺點455.1.2 涵洞選用原則455.1.3 涵洞形式的確定465.2路線交叉465.2.1交叉口設計的基本要求465.2.2交叉口設計的主要內(nèi)容465.2.3交叉口設計46第六章 排水設計496.1排水設計496.1.1路面排水一般原則496.1.2路面排水分類496.2路面排水系統(tǒng)設計506.2.1路面表面排水506.3路基排水系統(tǒng)設計506.3.1地面排水類型506.3.2地下排水類型516.3.3排水設計516.4涵洞排水系統(tǒng)設計51第七章 其它沿線設施及環(huán)境保護527.1沿線設施527.1.1交通安
14、全設施527.1.2交通管理設施527.1.3設計情況537.2環(huán)境保護547.2.1公路綠化工程547.2.2綠化設計54第八章 施工組織設計568.1施工概況568.2施工準備568.3路基施工588.4路面施工598.5涵洞施工60第九章 工程概算629.1編制方法629.2概算依據(jù)629.2.1預算編制的依據(jù)629.2.2預算編制項目表629.3費用標準639.4公路基本造價63畢業(yè)設計總結64參考文獻65外文文獻翻譯66附 錄77致 謝79IV第一章 概述本設計主要內(nèi)容包括路線、路基、路面、路基路面排水、小橋涵設計、路線十字交叉等主干部分，以及道路交通設施、路基土石方等輔助部分。1.
15、1任務根據(jù)（公路建設設計意義） 1.1.1公路建設的設計依據(jù) 湖北省宜昌位于長江北岸、三峽東口，西北部是大巴山，中部巫山，西南部是武陵山，宜昌城以東屬丘陵山區(qū)和平原，經(jīng)濟及旅游發(fā)達，主要公路已不能完全滿足目前經(jīng)濟發(fā)展的需求，因此擬在宜昌與公路沙納線附近修建一條道路，本設計路段為其中的一部分，主要為區(qū)域之間的客、貨交流服務。1.1.2公路建設的意義湖北省宜昌與沙納線附近城鄉(xiāng)經(jīng)濟交流頻繁，原有公路已不能完全滿足目前經(jīng)濟發(fā)展的需要，因此，迫切需要完善路網(wǎng)，提高公路密度，從而帶動該地區(qū)資源開發(fā)利用并促進該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。1.2區(qū)域概況1.2.1氣候特點 宜昌位于中亞熱帶與北亞熱帶的過渡地帶，屬亞熱帶季風
16、性濕潤氣候。有四季分明，水熱同季，寒旱同季的氣候特征。多年平均降水量1215.6毫米。平均氣溫16.9攝氏度，極端最高溫度41.4攝氏度（7月），極端最低溫度零下9.8攝氏度(元月)。年平均大于10度的活動積溫5200攝氏度以上，持續(xù)天數(shù)達250天。無霜期250300天，年平均輻射量100.7千卡每平方厘米，年平均日照時數(shù)15381883小時，日照率40。年平均風速為1.4米/秒，38月份平均風速1.5米/秒,，是全年平均風速最大月份，12月次年1月平均風速最?。?.2米/秒）。從季節(jié)分布看，春季、夏季平均風速大，秋冬季風速小。瞬間最大風速多為東北風、東偏北風，北風和西風，其它風向較少，全年以
17、靜風和東南風出現(xiàn)頻率最高，靜風頻率為28%，東南風為13%。全年平均雷暴日數(shù)40天，主要集中出現(xiàn)在39月份，平均每月出現(xiàn)雷暴日數(shù)2.5天以上，78月平均每月出現(xiàn)雷暴日數(shù)1011天。秋冬季節(jié)平均每月不到1天。一年內(nèi)冬季大霧最多，春季次之，夏秋季最少。一天中大霧多出現(xiàn)在凌晨3點至上午10點左右。1.2.2降水量及水文地質(zhì) 年平均水量為992.11404.1毫米之間。降水量主要集中于夏半年，春夏兩季降水總量約占全年降水量的73%，秋季占22%，而冬季降水量迅速減少，僅占全年的6%。68月僅3個月的降水量，幾乎占全年降水量的一半。從月分布來看，7月最多，1月最少。造成降水的這種年、月、季分布特點的直接
18、原因是季風。本區(qū)屬于季風氣候區(qū)，冬半年常處于來自北方的干冷氣團控制之下，氣層穩(wěn)定，不利于降水天氣系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展，所以降水甚少；而夏半年，來自熱帶的暖濕氣流強盛，在長江流域一帶冷暖氣流交匯，易誘發(fā)降水天氣系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展，導致降水量的急驟增加。全年的降水日數(shù)中，以小雨的天氣日數(shù)為主，約占總降水日數(shù)的75%左右，隨著降水強度的增加，降水日數(shù)逐步減少。全年平均暴雨日數(shù)3天左右，主要分布在410月，集中出現(xiàn)在68月。11月到次年3月，沒有暴雨出現(xiàn)。45月、910月出現(xiàn)暴雨的頻率明顯低于68月。1小時最大降水量為114.4毫米，24小時最大降水量為229.1毫米。年平均空氣相對濕度為75%，7月份空氣
19、相對濕度達到最大(80%)，其次是8月份，冬季12月份最小，僅為73%左右，其余月份為7577%?？諝庀鄬穸鹊臅r間分布與降水分布一致，降水多的季節(jié)或月份，空氣相對濕度較大，降水少的季節(jié)，空氣相對干燥。本區(qū)境內(nèi)水系屬外流水系，以長江為主脈，河流多、密度大、水量豐富，年平均總水量4741.4立方米，市境內(nèi)長度大于10公里的河流有99條，其中集水面積載50平方公里以上的河流有64條，總長3793公里，總集水面積占全區(qū)的83.9%。本區(qū)主要河流有長江、清江、沮漳河、黃柏河、香溪河。1.2.3地形與地貌區(qū)內(nèi)地形比較復雜，高低相差懸殊。西部山地占全區(qū)總面積的69%，主要分布在西部，大部分山脈在海拔千米左
20、右不少山脈海拔高度在1000米以上。中部丘陵處于山地與平原的過渡地帶，由低山或坡度較緩、連綿不斷的高階地經(jīng)長期風化、剝蝕和切割而成，海拔100米500米，坡度5度25度，占總面積的21%，分布在遠安、宜都、夷陵的東部和當陽北部。東部平原位于江漢平原西緣，海拔在100米以下，占總面積的10%，分布在枝江、當陽東南部、城區(qū)東南部和宜都、遠安沿長江、清江下游兩岸、沮漳河流域谷地兩側(cè)。宜昌市位于長江北岸、三峽東口，地跨東經(jīng)1101511204、北緯29563134之間，東西最大橫距174.08公里，南北最大縱距180.6公里，地勢最高2427米。1.2.4地質(zhì)與土質(zhì)本區(qū)地理環(huán)境復雜多樣，地質(zhì)構造較為復
21、雜，距今18億年前的元古界到距今百萬年前的新生界之間的各個地質(zhì)時代的地層均有分布，且發(fā)育完整，出露齊全。地層是中國南方標準地層區(qū)之一，出露的許多典型地質(zhì)剖面在中外地質(zhì)領域享有盛名。黃花場奧陶系剖面地層發(fā)育完整，化石豐富齊全。本區(qū)無大斷層通過，地殼相對穩(wěn)定，無孕震構造。地質(zhì)構造總的輪廓是，地域內(nèi)中、北部為黃陵背斜，東邊有當陽盆地，西邊為秭歸盆地，南邊為長陽背斜、仁和坪向斜，西南邊為五峰向斜，西北邊為神農(nóng)架背斜，北側(cè)為臺緣褶皺帶。從地質(zhì)力學角度看，為新華夏系一級構造第三隆起帶南段與淮陽山字型構造體系的復合部位。本區(qū)土壤類型較為復雜，主要有水稻土、潮土、黃棕壤、黃褐土、石灰（巖）土、紅壤、黃壤及紫色
22、土等，這8個土類占全區(qū)總耕地面積的98.65%。其中水稻土占總耕地面積50.35%，潮土19.03%，黃棕壤占14.54%，其他5個土類的面積占總耕地面積比均小于5%。黃壤分布于本區(qū)海撥5001200米的中山區(qū)，居基帶紅壤之上，冊地黃棕壤之下。其分面下限阪峰較高，群山較低。土壤層次分異明顯，呈酸性，有機質(zhì)含量較高，平均比紅壤高22.4，其它礦質(zhì)氧分與紅壤相近或略豐，富鋁化作用、淋溶作用和粘粒淀積現(xiàn)象較為明顯。多表現(xiàn)較為嚴重的水土侵蝕，該土壤的農(nóng)業(yè)墾種歷史較長，利用方式多種多樣，結構面上經(jīng)常覆有鐵、錳膠膜或結核。一般質(zhì)地粘重，土體緊實。石灰土分布廣泛，遍及80%的縣、市。保留了母質(zhì)特征，富含碳酸
23、鹽，PH值較高，一般在6.5以上，為中性至微堿性，土質(zhì)較粘，含礫石較多，石芽出露面積大，荒山荒坡較多，不便于耕作，低產(chǎn)土壤比重較大。紫色土土壤有機質(zhì)含量較低，速效磷、鉀含量的豐缺差異較大。土壤一般通氣透水性能良好，具有一定的保肥蓄水能力。1.3道路等級和主要技術指標的論證及確定 1.3.1設計原始資料道路等級的確定是根據(jù)道路所在地區(qū)的地形，道路的性質(zhì)，使用任務及交通量，經(jīng)過充分的技術經(jīng)濟論證，最后參考公路工程技術標準（JTGB012003）（以下簡稱標準）中對道路等級的規(guī)定從而確定的。設計相關原始資料如下：（1）約4公里湖北宜昌地區(qū)地形圖，比例1:2000（2）根據(jù)調(diào)查資料，基本年交通量組成如
24、表1.1所示：表1.1 交通量組成 車型數(shù)量（輛/日）桑塔納（2000）512黃海（DD680）349東風（EQ140）627黃河（JN163）549（3）交通量年增長率：5%1.3.2確定公路等級交通量換算采用小客車為標準車型。確定公路等級的各汽車代表車型和車折算系數(shù)規(guī)定如表1.2所示：表1.2 車型和車輛折算系數(shù) 汽車代表車型車輛折算系數(shù)說明小客車1.019座的客車和載質(zhì)量2t的貨車中型車1.519座的客車和載質(zhì)量3t5t的貨車大型車2載質(zhì)量14t的貨車拖掛車3.0載質(zhì)量14t的貨車表1.3 基年交通量及組成 車型桑塔納（2000）黃海（DD680）東風（EQ140）黃河（JN163）輛/
25、日512349627594換算系數(shù)11.51.52 （式1-1）遠景設計年平均日交通量(輛/日)基年年平均日交通量年平均增長率交通量預測年限為了加速本地的經(jīng)濟發(fā)展，考慮到對外運輸?shù)谋匾?，初步假定公路等級為二級，預測設計年限為15年。標準規(guī)定雙車道二級公路應滿足各種車輛折合成小汽車遠景設計年平均日交通量為500015000輛/日。計算結果大于標準中的5000(輛/日)，因此，結合該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展前景確定該公路等級為二級。1.1.3主要技術指標根據(jù)標準并結合當?shù)氐匦危_定二級公路主要技術指標如下：（1）基本規(guī)定設計行車速度為60km/h；車道寬3.5m，雙車道，路面寬7m；路肩采用硬路肩與土路肩相
26、結合，其中硬路肩為0.75m，土路肩為0.75m；路基寬3.52+0.752+0.752=10m；路拱橫坡2%，硬路肩橫坡2%，土路肩橫坡3%；路面等級為高級路面；小橋涵與路基同寬。（2）直線 直線的最大長度應有所限制，當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調(diào)之缺陷，應結合沿線具體情況采取相應措施。規(guī)范規(guī)定，高速公路同向圓曲線的最小直線長度不小于6V、反向圓曲線的最小直線長度不小于2V。（3）圓曲線圓曲線是平面線形中常用的線形要素，圓曲線的設計主要確定起其半徑值以及超高和加寬。 圓曲線的最小半徑表1.4 圓曲線最小半徑表設計速度（km/h） 60一般值（m）200最小值（m）125不設超高最小半徑
27、（m）路拱2% 1500路拱2% 1900 圓曲線的最大半徑選用圓曲線半徑時，在地形條件允許的條件下，應盡量采用大半徑曲線，使行車舒適，但半徑過大，對施工和測設不利，所以圓曲線半徑不可大于10000米。 平曲線的最小長度公路的平曲線一般情況下應具有設置緩和曲線（或超高，加寬緩和段）和一段圓曲線的長度；緩和曲線長度：圓曲線長度：緩和曲線長度宜在1：1：1 到1：2：1之間。平曲線的最小長度一般值：300m；平曲線最小長度極限值取：100m（4）緩和曲線 最小長度緩和曲線的最小長度一般應滿足以下幾方面：離心加速度變化率不過大；控制超高附加縱坡不過陡；控制行駛時間不過短；符合視覺要求。因此，公路路線
28、設計規(guī)范（JTG D20-2006）規(guī)定：二級公路（60km/h）緩和曲線最小長度一般值為80m，最小值為60m。一般情況下，在直線與圓曲線之間，當圓曲線半徑大于或等于不設超高圓曲線最小半徑時，可不設緩和曲線。 最大超高漸變率內(nèi)邊線為1/125，中線為1/175；（5）行車視距 行車視距可分為：停車視距、會車視距、超車視距。 二級公路（60km/h）停車視距取75m,會車視距為150m，超車視距為350m。（6）縱坡與坡長 最大縱坡與最小坡長如表1.5所示：表1.5 最大縱坡與最小坡長設計速度（km/h）60最大縱坡（%）6最小坡長（m）150 不同坡度最大坡長如表1.6所示：表1.6 不同坡
29、度最大坡長縱坡坡度（%） 最大坡長（m）設計速度（km/h）（km/h）60312004100058006600 最大合成坡度為9.5%；（7） 豎曲線表1.7 豎曲線最小半徑和最小長度設計速度（km/h）60凸形豎曲線半徑（m）一般值2000極限值1400凹形豎曲線半徑（m）一般值1500極限值1000豎曲線最小長度（m）50（8）路基路面路基路面應根據(jù)公路功能、公路等級、交通量，結合沿線地形、地質(zhì)及路用材料等自然條件進行設計，保證其具有足夠的強度、穩(wěn)定性和耐久性。同時，路面面層應滿足平整和抗滑的要求。路基設計應重視排水設施與防護設施的設計，取土、棄土應進行專門設計，防止水土流失、堵塞河道和
30、誘發(fā)路基病害。路基斷面形式應與沿線自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，避免因深挖、高填對其造成不良影響。通過特殊地質(zhì)和水文條件的路段，必須查明其規(guī)模及其對公路的危害程度，采取綜合治理措施，增強公路防災、抗災能力。（9）路基設計洪水頻率規(guī)范規(guī)定，二級公路路基設計洪水頻率取1/50。路基高度設計，應使路肩邊緣高出路基兩側(cè)地面積水高度，同時考慮地下水、毛細水和冰凍的作用，不使其影響路基的強度和穩(wěn)定性。沿河及受水浸淹的路基邊緣標高，應高出規(guī)定的設計洪水頻率的計算水位加壅水高、波浪侵襲高和0.5m的安全高度。（10）路堤基底應清理和壓實?；讖姸?、穩(wěn)定性不足時，應進行處理，以保證路基穩(wěn)定，減少工后沉降。路基防護應根據(jù)公路功
31、能，結合當?shù)貧夂?，水文，地質(zhì)等情況，采取相應防護措施，保證路基穩(wěn)定。路基防護應采用工程防護與植物防護相結合的防護措施，并與景觀相協(xié)調(diào)。深挖、高填路基邊坡路段，必須查明工程地質(zhì)情況，針對其工程特性進行路基防護設計。對存在穩(wěn)定性隱患的邊坡，應進行穩(wěn)定性分析，采用加固、防護措施。沿河路段必須查明河流特性及其演變規(guī)律，采取防止沖刷路基的防護措施。凡侵占、改移河道的地段，必須做出專門的防護設計。（11）路面設計標準軸載與路面結構 路面設計標準軸載為雙輪組單軸100KN。路面結構層所選材料應滿足強度、穩(wěn)定性和耐久性的要求。同時路面墊層材料宜采用水穩(wěn)性好的粗粒料或各種穩(wěn)定類粒料。（12）路基路面排水規(guī)范規(guī)定
32、：路基、路面排水設計應綜合規(guī)劃、合理布局，并與沿線排灌系統(tǒng)想?yún)f(xié)調(diào)，保護生態(tài)環(huán)境，防止水土流失和污染水源。根據(jù)公路等級，結合沿線氣象、地形、地質(zhì)、水文等自然條件。設置必要的地表排水、路面內(nèi)部排水、地下排水等設施，并與沿線排水系統(tǒng)相配合，形成完整的排水體系。特殊地質(zhì)環(huán)境地段的路基、路面排水設計，必須與該特殊工程整治措施相結合，進行綜合設計。第二章 路線平面設計2.1選線原則與要點 2.1.1選線原則 選線是根據(jù)路線基本走向和技術標準，結合地形、地質(zhì)條件，考慮安全、環(huán)保、土地利用和施工條件，以及經(jīng)濟等因素，通過全面比較，選定路線中線的全過程。路線是道路的骨架，它的優(yōu)劣影響道路功能的發(fā)揮和在路網(wǎng)中的作
33、用。路線除受自然條件影響外，尚受諸多社會因素的制約。選線要綜合考慮多種因素，妥善處理好各方面的關系，其基本原則如下：（1）在路線設計的各個階段，運用各種先進手段對路線方案做深入、細致的研究，在多方案論證、比選的基礎上，選定最優(yōu)路線方案。（2）路線設計在保證行車安全、舒適、快捷的前提下，使工程量小、造價低、營運費用省，效益好，并有利于施工和養(yǎng)護。（3）路線設計注意同農(nóng)田基本建設的配合，做到少占田地，并盡量不占高產(chǎn)田、經(jīng)濟作物田或穿過經(jīng)濟園林。（4）通過名勝、風景、古跡地區(qū)的道路，要與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，并適當照顧美觀，重視保護原有自然狀態(tài)和重要歷史文物地址。（5）選線時注意對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)
34、進行深入勘測調(diào)查，弄清其對道路的影響。（6）選線要重視環(huán)境保護，注意因修建道路及汽車運行所產(chǎn)生的影響和污染。2.1.2山嶺區(qū)選線要點 山嶺地區(qū)，山高谷深，坡陡流急，地形復雜，路線平縱橫三方面都受到約束；同時地質(zhì)、氣候條件多變，都影響路線的布設。但山脈水系清晰，給選線指明了方向：不是順山沿水，就是橫越山嶺?？v面線形結合橋涵、通道、隧道等構造物的布局，合理確定路基設計高度，縱坡不應頻繁起伏，也不宜過于平緩。2.2路線平面設計 2.2.1設計原則（1）平面線形應直捷、連續(xù)、順舒，與地形、地物相適應，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。（2）除滿足其車型是理學上的基本要求外，還應滿足駕駛員和乘客在視覺和心理上的要求。（
35、3）保持平面線形的均衡與連貫。為使一條公路上的車輛盡量以均勻的速度行駛，應注意使線性要素保持連續(xù)性而不出現(xiàn)技術指標的突變。（4）應避免連續(xù)急彎的線形。這種線形給駕駛員造成不便，給乘客的舒適也帶來不良影響。設計時可在曲線間插入足夠長的直線或緩和曲線。（5）平曲線應有足夠的長度。若平曲線太短，汽車在曲線上行駛的時間過短會使駕駛操作來不及調(diào)整，一般都應該控制平曲線（包括圓曲線及其兩端的緩和曲線）的最小長度。2.2.2選線具體步驟道路選線的目的就是根據(jù)道路的性質(zhì)、任務、等級和標準，結合地質(zhì)、地表、地物及其沿線條件，包括平縱橫三方面因素，在紙上選定道路中線的位置，而道路選線的主要任務是確定道路的具體走向
36、和總體布局，具體定出道路的交點位置和選定道路曲線的要素，通過紙上選線把路線的平面的布置下來。（1）全面布局全面布局是解決路線基本走向的全局性工作。就是在起點以及中間必須通過的點間尋找可能通過的路線帶。具體在方案比選中體現(xiàn)。路線的基本走向與道路的主觀和客觀條件相適應，限制和影響道路的走向的因素很多。主觀條件是指設計任務書或其他的文件規(guī)定的路線總方向、等級及其在道路網(wǎng)絡中的任務和作用。而客觀條件就是指道路所經(jīng)過地區(qū)原有交通的布局，城鎮(zhèn)以及地形、地質(zhì)，水文氣象等自然條件。上述主觀條件是道路選線的主要依據(jù)，而客觀條件是道路選線必須考慮的因素。（2）逐段安排在路線基本走向已經(jīng)確定的基礎上，根據(jù)地形平坦與
37、復雜程度不同，可分別采取現(xiàn)場直接插點定線和放坡定點的方法，插出一系列控制點，然后從這些控制點中穿出通過多數(shù)點的直線段，眼神相鄰直線的交點，即為路線的轉(zhuǎn)角點。（3）具體定線在逐點安排的小控制點間，根據(jù)技術標準的結合，自然條件，綜合考慮平縱橫三方面因素。隨后擬定出曲線的半徑，至此定線工作才基本完成。做好上述工作的關鍵在于摸清地形情況，全面考慮前后線性銜接與平縱橫綜合關系，恰當?shù)剡x用合適的技術指標，使整個線形得以連貫順暢協(xié)調(diào)。2.2.3路線方案擬定與比選路線設計是確定路線空間位置和各部分幾何尺寸的工作，主要分為路線平面設計、路線縱斷面設計和橫斷面設計，三者既要分開考慮又要注意綜合。根據(jù)此路所處地區(qū)的
38、自然地理環(huán)境、社會經(jīng)濟和技術條件，確定經(jīng)過路線方案的比選設計出一條符合一定技術標準，滿足行車要求，工程量最少最節(jié)省費用的路線。 綜合考慮該地區(qū)自然條件、技術標準、工程投資等因素，初步擬定兩個方案： 方案一：從起點（498.08，379.32）開始，到終點（501.57，379.42），線路總長為3666.11m。該線路高差相對較大，所經(jīng)區(qū)域較多為山地，避開部分地質(zhì)不良路段，土石方工程量相對較小。該線路共設置5條平曲線，均為圓曲線與緩和曲線相連接組成。該路線直線段距離在滿足行車速度60km/h的前提下，距離較短。反向曲線連接緊密并滿足要求，線形較為順暢。方案二：從起點（498.08，379.32
39、）開始，到終點（501.57，379.42），線路總長為3731.64。該路線高差相對較小，所經(jīng)區(qū)域大多為山地，穿過谷地、村莊并經(jīng)過多個地質(zhì)不良路段，如溝壑，土石方工程量大。該路線共設置4條平曲線，均為圓曲線與緩和曲線相連接組成，其中同向曲線間直線距離較短，不滿足要求，線形條件相對較差。 表2.1 方案比選方案一方案二優(yōu)缺點優(yōu)點：1土石方工程量小，利于環(huán)境保護；2均為反向曲線，線形順暢，易滿足規(guī)范要求；3路線所經(jīng)地區(qū)地質(zhì)條件較好，征地量較小。缺點：1距離村莊較遠，不利于帶動經(jīng)濟發(fā)展；2路線高差相對較大。優(yōu)點：1穿過村莊，易帶動經(jīng)濟發(fā)展；2路線較為平緩。缺點：1同向曲線（C形曲線）線形較差，曲線
40、間直線距離較短；2拆遷量較大，環(huán)境破壞嚴重，征地量大；3途徑多個溝壑，填挖量較大。 二級公路投資比較大，所以在修建過程中應綜合考慮沿線地帶的自然地理特征，設計要特別注意線形設計，使之在視覺上能誘導視線，保持線形的連續(xù)性，讓司機和乘客在生理和心理上有安全感和舒適感，同時考慮經(jīng)濟因素，盡量使工程量最小，造價最低。 從景觀、路線平面指標、規(guī)模及施工難度、發(fā)展經(jīng)濟上上看，綜合考慮后，最終選擇方案一作為最終設計方案。2.2.4平面線形確定與計算 本設計公路平曲線半徑分別為半徑：350m、300m、210m、200m；緩和曲線長度分別為：90m、90m、80m、80m；豎曲線半徑分別為：8000m、700
41、0m、10000m，經(jīng)驗證，均滿足要求。（1）設計線形大致如圖2.1所示： 圖2.1 路線走向圖由圖2.1計算出起點、交點、終點的坐標如下：QD：（498.08,379.32） JD1：（499.17,379.37）JD2：（499.79,379.05） JD3：（500.41,379.32）JD4：（501.03,379.23） JD5：（501.33,379.47）ZD：（501.57,379.42）路線長、方位角計算結果如下：表2.2 路線長度及方位角交點路線長度（m）方位角QD0.00JD11086.40301939JD21779.48494312JD32444.6531021JD43
42、070.2245143JD53439.6548340ZD3666.11（1）有緩和曲線的圓曲線要素計算公式 在簡單的圓曲線和直線連接的兩端，分別插入一段回旋曲線，即構成帶有緩和曲線的平曲線（幾何要素簡圖），如圖2.2所示，其要素計算公式如下： 圖2.2 幾何要素簡圖 （式2-1） （式2-2） （式2-3） （式2-4） （式2-5） （式2-6） （式2-7）式中： 總切線長（m）； 總曲線長（m）； 外距（m）； 校正數(shù)（m）； 主曲線半徑（m）； 路線轉(zhuǎn)角； 緩和曲線終點處的緩和曲線角； 緩和曲線切線增值； 設緩和曲線后，主圓曲線的內(nèi)移值； 緩和曲線長度。 主點樁號計算 （式2-8） （
43、式2-9） （式2-10） （式2-11） （式2-12） （式2-13）（3）以為例，已知的樁號為K1+799.48，=494312，擬定=300m，=90m；（按半徑控制計算） 反推計算=184.52m 平曲線幾何要素計算 主點樁號計算： 校核： 2.3路線縱斷面設計 沿著道路中線豎直剖切然后展開即為路線縱斷面，由于自然因素的影響以及經(jīng)濟性要求，路線縱斷面總是一條有起伏的空間線，縱斷面設計的主要任務就是根據(jù)汽車的動力特性，道路等級，當?shù)氐淖匀坏乩項l件以及工程經(jīng)濟性等研究起伏空間線的大小和長度，以便達到行車安全，迅速，運輸經(jīng)濟合理及乘客感覺舒適的目的。2.3.1設計原則 （1）縱斷面線形應與
44、地形相適應，線形設計應平順、圓滑、視覺連續(xù)，保證行駛安全。（2）縱坡均勻連續(xù)、起伏平緩、坡長和豎曲線長短適當、以及填挖平衡。（3）平面與縱斷面組合設計應滿足。（4）視覺上自然地引導駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。（5）平曲線與豎曲線應相互重合，最好使豎曲線的起終點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內(nèi)，即所謂的“平包豎”。（6）平、縱線形的技術指導大小應均衡。（7）合成坡度組合要得當，以利于路面排水和行車安全。（8）與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并起到引導視線的作用。 2.3.2平縱組合設計（1）設計原則 設計必須滿足標準的各項規(guī)范，沿線地形、地下管線、地質(zhì)、水文、氣候和排水等進行
45、綜合考慮，并在實地調(diào)查基礎上，充分考慮通道、農(nóng)田水利等方面的要求。 縱坡應具有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。盡量避免采用極限縱坡值，合理安排緩和坡段，不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡夾最短長度的短坡。連續(xù)上坡或下坡路段，應避免反復設置反坡段。 注意保持平、縱線形的技術指標大小應均衡。 應盡量做到填挖平衡，使挖方運作就近路段填方，以減少借方和廢方，降低造價和節(jié)省用地。 縱坡除應滿足最小縱坡要求外，還應滿足最小填土高度要求，保證路基穩(wěn)定。 對連接段縱坡，如大、中橋引道及隧道兩端接線等，縱坡應和緩、避免產(chǎn)生突變。 選擇組合得當?shù)暮铣善露?，以利于路面排水和行車安全?在視覺上能自然的引導駕駛員的視線
46、，并保持視覺的連續(xù)性。 注意與道路周圍環(huán)境的配合，它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并可起到引導視線的作用。（2）平曲線與豎曲線的組合 平曲線與豎曲線應相互重合，且平曲線應稍長于平曲線。 平曲線與豎曲線大小應保持平衡。 暗、明彎與凸、凹豎曲線的組合應合理、悅目。2.3.3縱坡設計的步驟（1）準備工作：在厘米繪圖紙上，按比例標注里程樁和標高，點繪地面線。里程樁包括：路線起點樁、終點樁、交點樁、公里樁、百米樁、整樁（50m加樁或20m加樁）、平曲線控制樁（如直緩或直圓、緩圓、曲中、圓緩、緩直或圓直、公切點等），橋涵或直線控制樁、斷鏈樁等。（2）標注控制點：如路線起、終點，越嶺埡口，重要橋涵，地質(zhì)不
47、良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪線的洪水位，隧道進出口，平面交叉和立體交叉點，鐵路道口，城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標高以及受其他因素限制路線必須通過的標高控制點等。（3）試坡：在已標出“控制點”的縱斷面圖上，根據(jù)技術標準、選線意圖，結合地面起伏變化，以控制點為依據(jù)，穿插與取值，試定出若干直坡線。反復比較各種可能的方案，最后定出既符合技術標準，又滿足控制點要求，且土石方較省的設計路線作為初定試坡線，將坡度線延長交出變坡點的初步位置。（4）調(diào)整：對照技術標準檢查設計的最大縱坡、最小縱坡、坡長限制等是否滿足規(guī)定，平、縱組合是否適當?shù)?，若有問題應進行調(diào)整。（5）校核：選擇有控制意義的重點橫斷面，如高填深挖，做橫
48、斷面設計圖，檢查是否出現(xiàn)填挖過大、坡腳落空或過遠、擋土墻工程過大等情況，若有問題應進行調(diào)整。（6）定坡：經(jīng)調(diào)整核對無誤后，逐段把直坡線的坡度值、變坡點樁號和標高確定下來。坡度值要求取到0.1%，變坡點一般要調(diào)整到10m的整樁號上。（7）設置豎曲線：根據(jù)技術標準、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑，計算書曲線要素。（8）計算各樁號處的填挖值：根據(jù)該樁號處地面標高和設計標高確定。2.3.4技術指標豎曲線是縱斷面上兩個坡段的轉(zhuǎn)折處，為了便于行車而設置的一段緩和曲線。設計時充分結合縱斷面設計原則和要求，并依據(jù)規(guī)范的規(guī)定合理的選擇半徑。（1）標準規(guī)定： 表2.3 豎曲線指標 設計車速（km/h）60最大縱坡（
49、%）6%最小縱坡（%）0.3%凸形豎曲線（m）一般值2000極限值1400凹形豎曲線（m）一般值1500極限值1000豎曲線最小長度（m）50（2）合成坡度的檢驗：合成坡度是指路線縱坡與彎道超高橫坡或路拱橫坡組合而成的坡度，其方向為流水方向，其計算公式為： （式2-14）式中：合成坡度 超高橫坡度或路拱坡度 路線縱坡坡度設計中出現(xiàn)的最大合成坡度： 滿足標準要求。2.3.5豎曲線設計（1）本次設計采用二次拋物線作為豎曲線，具體豎曲線要素圖示如圖2.3所示： 圖2.3 豎曲線要素示意 豎曲線基本要素計算公式：坡差： （式2-15） 當0時為凹形豎曲線，當0時為凸形豎曲線； ，：相鄰變坡點坡度（上坡
50、為“+”，下坡為“-”）。豎曲線長度： （式2-16）豎曲線半徑（m）切線長： （式2-17）外矩： （式2-18）豎曲線或包含于平曲線之內(nèi)或變坡點落在直線上。 豎曲線主點樁號計算： 豎曲線起點樁號=變坡點樁號-切線長 （式2-19） 豎曲線起點高程=變坡點高程切線長 （式2-20） 豎曲線上某點橫距=該點樁號-豎曲線起點樁號 （式2-21） 豎距=橫距的平方（2豎曲線半徑） （式2-22） 切線高程=豎曲線起點高程+橫距 （式2-23） 設計高程=切線高程豎距 （式2-24） （2）例：樁號為K1+800，高程為1106m處的豎曲線，該點變坡點前后的坡度分別為，設其半徑R=10000m，則：
51、 豎曲線要素計算 凹形豎曲線 豎曲線上各點設計高程計算豎曲線起點樁號=變坡點樁號-切線長 =豎曲線起點高程=變坡點高程-切線長 = 如樁號為K1+780處：橫距 豎距 切線高程= 設計高程= （3） 各變坡點曲線要素 表2.4 豎曲線要素設計編號變坡點樁號高程（m）半徑（m）切線長（m）外矩（m）1K0+720.001066.008000153.601.4752K1+340.001097.007000106.40.8093K1+800.001106.0010000136.50.9324K2+440.001136.007000125.31.1215K3+430.001147.001000076.
52、50.2932.4路線橫斷面設計 道路橫斷面，是指中線上各點的法向切面，它是由橫斷面設計線和地面線構成的。橫斷面設計線包括行車道、路肩、分隔帶、邊溝邊坡、截水溝等設施構成的。 公路橫斷面的組成和各部分的尺寸要根據(jù)設計交通量、交通組成、設計車速、地形條件等因素。在保證必要的通行能力和交通安全與通暢前提下，盡量做到用地省、投資少，使道路發(fā)揮其最大經(jīng)濟效益與社會效益。2.4.1橫斷面設計原則（1）設計應根據(jù)公路等級、行車要求和當?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護和使用等方面的情況，進行精心設計，既要堅實穩(wěn)定，又要經(jīng)濟合理。（2）路基設計除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度等外，還應設置完善的排水設施和
53、必要的防護加固工程以及其他結構物，采用經(jīng)濟有效的病害防治措施。（3）還應結合路線和路面進行設計。選線時，應盡量繞避一些難以處理的地質(zhì)不良地段。對于地形陡峭、有高天深挖的邊坡，應與移改路線位置及設置防護工程等進行比較，以減少工程數(shù)量，保證路基穩(wěn)定。（4）沿河及受水浸水淹路段，應注意路基不被洪水淹沒或沖毀。（5）當路基設計標高受限制，路基處于潮濕、過濕狀態(tài)和水溫狀況不良時，就應采用水穩(wěn)性好的材料填筑路堤或進行換填并壓實，使路面具有一定的防凍總厚度，設置隔離層及其他排水設施等。（6）路基設計還應兼顧當?shù)剞r(nóng)田基本建設及環(huán)境保護等的需要。公路是一帶狀結構物，垂直于路中心線方向上的剖面叫橫斷面，這個剖面的圖形叫橫斷面圖。2.4.2橫斷面布置 根據(jù)設計交通量，擬建二級公路，其橫斷面各組成部分的取值可根據(jù)設計交通量、交通組成、設計車速、地形條件和抗震設防等因素確定，并且應該符合公路建設的基本原則和相關規(guī)范的具體要求
湖北宜昌某公路新建工程設計畢業(yè)設計說明書
