S314三门峡至荥阳一级公路DE段设计

摘 要为了巩固我们所学的知识，并在各方面得到更进一步的提高，我选择了S314三门峡至荥阳一级公路DE段作为毕业设计，这是在毕业之前对自身学习状况的最后一次检查。 我所选择的设计路段是从K4+950至K7+300段，全长2350米，设计车速80km/h,路基宽度为24.5m。此次毕业设计主要包括的内容如下：1、路线设计：在已知平面图的情况下，进行纵断面的设计，要求线路顺畅、填挖平衡、经济合理。2、路基设计：包括各个桩号的填挖计算、填挖较大地段的稳定分析、整个线路的土石调运借配等。3、路面设计：路基在不同干湿状态下，所设计的沥青路面和水泥混凝土路面方案的比选，要求经济合理，便于施工并满足各设计规范要求。4、路基、路面排水工程；高填挖地段的防护工程以及路基加固工程：这一部分相当重要，对于路基排水，采用了边沟、截水沟、急流槽等排水设施；对于路面排水，除了对路面进行了路拱设计，还进行中央分隔带的排水设计；对于特殊路段的防护和加固主要采用了骨架内植草和挡土墙。5、桥涵设计：包括桥梁和涵洞的形式、尺寸的设计。6、英文翻译7、专题研究：对此行业新观点或者新技术的综述。关键词：路线，路基路面，桥涵，排水，综合设计1 AbstractIn order to strengthen our knowledge that we have learned, and to receive further improve in all aspects, we choose a new level of highway, which is from Sanmenxia to Xingyang , as my road engineering graduation design, and this is the last examination for what we have learned before our graduation.In this design, our task is to design an secondary road. The road, which is 2350 m from K4+950 to K7+300. Whose design speed is 80km/h and the wide of the subgrade is 24.5m.Our prime contents of the graduation design project includes as follows:1The design of the route: Conduct the longitudinal design and make sure that the line smooth fill in the required big balance, reasonable economy, in condition on the landform which is known.2. The design of the subgrade: The work involves a lot of items: analyze the stability of brae; the fill or dig height of every peg and so on.3. The design of pavement: This design contents that the select of the construction about concrete and asphalt pavement in different case, and require the economic reasonable, facilitating construction and meet the design requirements specification.4.The design of the subgrade pavement and the drainage engineering, high embankmentarea dig protection engineering and roadbed reinforcement engineering, as for the subgrade drainage, the ditches, cut ditch, the rapids chamfer drainage, this part is quite important. As for the pavement drainage, apart from the arch design road pavement, it also includes the central space of drainage design, as for the special sections of the protection and reinforcement, it mainly adopts skeleton inside plant grass and retaining wall.5. The design of the bridge and culverts which include size and form.6. Translate an English article into Chinese.7Investigate the monograph which about a new technique or a new viewpoint in this field.Keywords: route, roadbed and pavement, bridges and culverts, drainage, integrated design 目 录前 言11 绪论21.1 选题设计背景21.2 设计内容21.3 毕业设计的目的22 公路路线设计42.1平面设计42.1.1一级公路几何指标的汇总42.1.2相关技术指标42.1.3主要技术指标复核52.1.4选线62.1.5 公路平面线形设计82.1.6 汽车行驶轨迹112.1.7 平面线形要素112.2 路线纵断面设计112.2.1平纵组合的设计原则112.2.2 纵断面设计要求122.2.3 纵坡设计的有关规定和要求122.2.4 坡长要求132.2.5 合成坡度142.2.6 设计步骤152.2.7 拉坡152.3 竖曲线设计152.3.1 竖曲线设计标准162.3.2 竖曲线设计的要求162.3.3 竖曲线要素计算172.3.4 计算各点设计高程182.4 路线横断面设计192.4.1 路基宽度的确定192.4.2 车行道宽度的确定202.4.3 硬路肩宽度的确定202.4.4 路拱横坡度的确定212.4.5 中间带宽度的确定212.5 平曲线加宽设计222.6超高值计算232.7路土石方的计算和调配232.7.1土石方调配要求232.7.2土石方调配方法243 公路路基设计253.1 路基宽度的确定253.2 路基高度253.3 路基压实263.4 路基排水设计263.4.1 排水设计的原则263.4.2 排水设施设计273.5 路基稳定性分析283.5.1 路基稳定性分析方法283.5.2 路基稳定性计算293.6 重力式挡土墙设计313.6.1 重力式挡土墙位置的选择313.6.2 挡土墙的纵向布置313.6.3 挡土墙的横向布置313.6.4 挡土墙的作用及要求313.6.5 挡土墙的埋置深度323.6.6 挡土墙的排水设施323.6.7 沉降缝与伸缩缝323.6.8 土质情况描述323.6.9 重力式挡土墙结构情况描述333.6.10 重力式挡土墙计算333.6.11 初拟墙体尺寸设计与计算333.7 路基边坡353.7.1 路基边坡设计353.7.2 路基边坡防护363.8 路基坡面防护工程设计363.8.1 植物防护373.8.2 工程防护374 路面结构设计394.1 公路柔性路面设计394.1.1 交通分析394.1.2 结构组合与材料选取及各层材料的抗压模量及劈裂强度414.1.3 设计指标的确定424.2 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算444.2.1 各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值444.2.2 路面各结构层底面最大拉应力444.3 路面排水系统设计444.3.1 路面表面排水454.3.2 中央分隔带排水454.3.3 路面内部排水454.4 涵洞设计464.1.1 涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点464.1.2 涵洞选用原则46毕业设计小结47致 谢49参考文献50 前 言 改革开放以来，国民经济持续快速发展，兴起了公路与城市道路的建设热潮。随着公路建设的不断发展，高等级公路的建设已经成为公路建设的主流。作为公路干线同时又发挥着集散功能的一级公路更是成为了新世纪公路建设的主题。公路是国民经济的大动脉，是国家交通基础设施。一级公路以其特有的突出优势成为公路运输的主要交通设施。高等级公路的建设成为经济社会发展的重要助推器，不仅显著提高了运输能力降低了运输成本，增强了运输安全性，节约了国土资源，而且在改善投资环境，优化产业布局，增强国家竞争力，以及保障国防安全等方面，发挥着越来越重要的作用。本次设计为山岭重山区一级公路，山区公路建设促进沿线经济的发展，促进农村城市化建设，大综农副产品运向市场，让山区人民迅速致富，对于提高国民经济又十分重要的意义。毕业设计是高等院校应届毕业生的总结性工作，也是高等院校必不可少且非常重要的实践性环节。他要求学生综合利用所学的基础理论、专业理论和基本技能，按照任务书的要求，对具体工作进行合理的工程规划设计，提供完整的设计文件。通过本次设计使学生对所学的专业知识进行全面系统的综合运用，使其能够独立进行一般公路设计，达到通过设计对所学专业知识进行巩固和灵活运用的目的。公路工程从立项到设计一般包括预可行性研究、工程可行性研究、初步设计和施工图设计等四个阶段。对于初步设计或施工图设计，其中内容包括路线、路基路面、桥梁、涵洞、路线交叉、沿线设施、环境保持、筑路材料、施工方案和工期安排等。毕业设计阶段由于时间的限制，根据教学的要求，对涉及的内容有所侧重或省略。每位同学应根据自己的设计题目，利用指导老师提供的地形图，原始资料及相关设计数据，单独完成毕业设计。设计阶段为一阶段施工图设计，要求按公路等级一级，设计车速80km/h进行设计。本次设计要求计算和绘图两部分作业，计算部分主要由电脑完成，绘图大部分图纸可通过AUTOCAD、维地等软件完成。由于设计者能力有限，本次设计如有错误和不足之处，还望老师和同学提出宝贵意见，以便及时修改。 1 绪论1.1 选题设计背景郊区公路的建设问题是一个庞大的系统工程，从资金上讲它与市政府、路政局、区县政府的建设资金以及融资有很大关系，没有多元化投资公路建设的良好环境就没有郊区公路建设跨越式的发展。另外在政策上要制定可操作性强的各种优惠政策。没有优惠政策，就无法调动各级政府和社会各阶层修路的积极性，也就没有多元化投资公路建设的可行性和实际意义，同时也就失去了良好的社会环境。从管理上讲就是要充分发挥各分局的技术和行业管理优势，保障公路建设按公路建设总体规划规范科学的进行，使之达到远期与近期相结合，城区与郊区相结合，国道、市道、县道相结合，高速公路与一般公路相结合，达到公路资源配置合理，充分利用，协调统一的目的。 为了加快县级、乡级农村公路建设应大力推广多元化投资的建路新模式。我们要吸引区、乡、村三级政府的投资，根据道路的行政和技术等级采取相应的补助标准，以充分调动各级政府修建公路的积极性，使公路建设由行业行为、部门行为变为政府行为、社会行为，同时发挥公路部门养路费的资金优势、技术优势、行业管理优势，使我市的郊区公路建设在相对较短的时间内规范、健康、快速的发展。加快郊区公路建设是一个刻不容缓的问题，特别是对于距城区相对较远的一些区县更需要加快步伐，因为这些地区基础设施相对滞后，经济发展比较缓慢，而快速顺畅的交通对于拉动地方经济的发展，实现城乡一体化战略将起到巨大作用，同时也为各个远郊卫星城更好地服务于市区创造良好的条件。1.2 设计内容道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影称作路线的平面。沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横切面。路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。三者是相互关联，既分别进行，又综合考虑。本次设计内容主要包括：首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，路基设计，路面设计及施工组织设计。要完成这些任务必须要借助相应的辅助软件，在此软件里输入道路的基本信息，然后处理得出的成果。最后，把这整个过程整理好以论文的形式表现出来。 1.3 毕业设计的目的毕业设计是本专业最主要的教学环节之一，是交通工程专业教学的最后一个，也是最重要的环节。要求学生综合运用所学基础理论、专业理论和基本技能，按照任务书的要求，对具体工作进行合理的工程规划设计，提供完整的设计文件。通过毕业设计掌握道路工程设计的基本方法，提高分析和解决工程问题的能力，培养独立工作能力和组织能力以及认真负责的工作态度。通过本次设计，对所学专业知识进行一次全面的、系统的综合运用。通过该设计锻炼学生将所学专业知识综合应用于工程设计的能力，使其能够独立进行一般公路设计，达到通过设计对所学专业知识进行巩固和灵活运用的目的。 50 2 公路路线设计2.1平面设计2.1.1一级公路几何指标的汇总表2.1.1公路几何指标的计算、确定与复核表计算行车速度（km/h）80纵坡不小于（%）0.3行车道宽度（m）27.5最大纵坡（%）5车道数4最小纵坡（%）0.30.5中间带中央分隔带宽度（m）一般值2.00坡长限值（m）纵坡坡度（%）11003极限值1.009004左侧路缘带宽度（m）一般值0.5缓和坡段坡长不大于（%）3极限值0.5合成坡度（%）10.0中间带宽度（m）一般值3.0竖曲线凸形竖曲线半径（m）极限最小值3000极限值2.0一般最小值4500硬路肩宽度（m）一般值2.5凹形竖曲线半径（m）极限最小值2000极限值1.5一般最小值3000视距停车视距（m）110竖曲线最小长度（m）70行车视距（m）110视觉所需最小竖曲线半径值（m）凸形12000公路用地不小于（m）3m凹形8000平曲线极限最小半径（m）250V60km/h同向曲线间最小直线长度（m）6V一般最小半径（m）400反向曲线间最小直线长度（m）2V不设超高的最小半径（m）2500路基宽度（m）一般值24.50最大半径不应大于（m）10000最小值21.50最小长度（m）140最小坡长（m）200平曲线超高横坡不大于（%）10缓和曲线最小长度m70路拱横坡（%）1.02.02.1.2相关技术指标 1） 车道宽度当设计车速为80公里/小时时，单车道宽度为3.75米。 2） 一级公路整体式断面必须设置中央带。中央带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，可采用标准一般值设计，取3.00米。3） 路肩宽度根据标准，左侧硬路肩宽度采用2.50米，土路肩宽度采用0.75米，一级公路应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，采用0.50米。 4） 一级公路的连续上坡路段，当通行能力运行安全受到影响时应设置爬坡车道，其宽度为3.50米，连续长坡下坡路段，危及运行安全处应设置避险车道。对于本设计都无须设置。 5） 路基宽度一级公路四车道路基宽度取一般值24.50米。2.1.3主要技术指标复核（1） 表2.1.2汽车交通量组合（单位：辆天） 车辆交通量 代表车型折算系数折算交通量解放CA10B160中型车1.5240解放CA30A180中型车1.5 270东风EQ140220中型车1.5330黄河JN150110大型车2220黄河JN162200大型车2400黄河JN360220拖 车3660长征XD160150大型车2300交通SH141180中型车1.5270小客车4590小型车145907280 （2）交通量复核四车道一级公路折合成小客车的年平均交通量为1500030000辆，交通增长率，交通量：(辆/日)计算可知：在交通量1500030000之间，所以其为四车道一级公路。（3）指标核算平曲线一般最小半径：平曲线极限最小半径：平曲线最小长度：考虑最小行程时间：缓和曲线最小长度：停车视距；合成坡度：纵坡最小长度：竖曲线最小长度；2.1.4选线1、地形综述地形条件：本路段原地面地势较低，多农田并散布着小鱼塘，在修建公路是时应尽量避开河流、鱼塘等对公路不利地形，考虑到节省造价的原则，尽量减少居民房屋的拆除，又能使道路顺畅，线形美观大方，解决当地的通行。（一）某山岭重丘区地形图 ：1份，比例为1：2000。（二）道路所在地区的气象资料路线经过地区属亚热带山地季风性湿润气候，冬少严寒，夏无酷暑，春迟秋早，雾多湿重，雨量充沛，四季分明。年平均温度在7.817.4之间，年日照11601600小时，常年降雨量9001200毫米。当地多年平均最大冻深为 1.0 米。（三）沿线的工程地质及水文地质情况沿线山体稳定，无不良地质状况，沿线土质为粉质亚粘土，地下水位大于2.6米，地表无积水。（四）沿线的植被及土壤分布情况树木较多，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。（五）道路建筑材料及分布情况沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。，有小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。路基临界高度：砂性土 H1 = 1.11.5 H2 = 0.71.1粘性土 H1 = 2.12.5 H2 = 1.62.0 粉性土 H1 = 2.42.9 H2 = 1.82.3H1:路基干燥状态临界高度H2:路基中湿状态临界高度2、选线原则（1）平原区选线，因地形限制不大，而线应在基本符合路线走向的前提下，正确处理对地物、地质的避让与超越，找出一条理想的路线来。（2）平原区农田成片，渠道纵横交错，布线应从支援农业着眼，尽量做到少占和不占高产田，从各项费用上综合考虑放线，不能片面求直占用大片良田，也不能片面强调不占某块田而使路线弯弯曲曲，造成行车条件恶化。（3）路线应与农田水利建设相结合，有利于农田灌溉，尽可能少于灌溉渠道相交把路线布置在渠道上方非灌溉的一侧或渠道尾部。（4）当路线靠近河边低洼或村庄，应争取靠河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村保田的作用。（5）合理考虑路线与城镇的关系，尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点，尽量避开重要的电力、电讯设施。（6）注意土壤水文条件，当路线遇到面积较大的湖塘、泥沼和洼地时，一般应绕避，如需穿越时，应选择最窄最浅和基底坡面较平缓的地方通过，并采取有效措施，保证路基的稳定。（7）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、一级公路以及设计速度60km/h的公路，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。设计速度40kmh的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值（8）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）1长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。 2高、低标准之间要有过渡。（9）应避免连续急弯的线形，这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。（10）平曲线应有足够的长度，汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。1平曲线一般最小长度为9s行程；2平曲线极限最小长度为6s行程。3偏角小于7时的平曲线最小长度2.1.5 公路平面线形设计 ，1、平曲线要素计算：图2.1.1 基本型平曲线（1）在JD1处，初拟 ，原因：尽可能避开地势较高的丘陵区，并保证汽车的行驶安区，符合规范关于一级公路的技术指标标准。曲线要素计算如下： ， （2）在JD2处，初拟，原因：应尽量避开洼地和较密集的居民区。曲线要素计算如下： ， 与之间的直线段长=,符合规范要求。表2.1.3平曲线几何要素值R（m）（m）（）（m）p（m）（rad）Ts（m）Ls（m）Es（m）Js（m）JD14007022.0335.00.515.0112.8223.58.02.1JD28001001800750.523.58176.78351.210.502.362、主点桩号计算：起点A：K4+950第一直线段长度为360.8m所以的桩号： K5+310.8第二直线段长度为1425.38m所以的桩号：(K5+310.8)+1425.38=K6+736.18 终点B的桩号：各主点桩号计算及校核如下：JD1处： JD1 K5+310.8 T1 112.8 ZH K5+198 Ls 70 HY K5+268 L1 83.5 YH K5+351.5 70 HZ K5+421.5 - Ls1/2 111.75 QZ K5+309.75 +Js1/2 1.05 JD1 K5+310.8 JD2 ： JD2 K6+736.18 T2 176.78 ZH K6+559.4 100 HY K6+659.4 L2 151.2 YH K6+810.6 100 HZ K6+910.6 -Ls2/2 175.6 QZ K6+735.6 +Js2/2 1.18 JD2 K6+736.182.1.6 汽车行驶轨迹行驶中汽车的轨迹的几何特征：1、轨迹连续。这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上下出现错头和破折2、曲率连续。其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。3、曲率变化连续。其曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。2.1.7 平面线形要素行驶中汽车的导向轮与车身纵轴之间的关系：1角度为零： 2角度为常数： 3角度为变数：汽车行驶轨迹线曲率为0直线曲率为常数圆曲线曲率为变数缓和曲线2.2 路线纵断面设计2.2.1平纵组合的设计原则平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。平曲线与竖曲线大小应保持均衡。暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理悦目。平、竖曲线应避免不当组合。注意与道路周围环境的配合，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2.2.2 纵断面设计要求纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然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，纵坡和平曲线长度适当，平面和纵面组合设计协调以及填挖平衡、经济。具体应用如下：1.纵断面设计应满足纵坡和竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、竖曲线最小长度及半径）。2.为保证车辆能安全顺适的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不已连续采用最小长度的陡坡加最小长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡，越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些，边坡处应尽量设置大半径竖曲线。3.设计标高的确定，应结合沿线自然条件和各种构造物的控制标高等因素综合考虑，是具体情况加以处理，以保证道路的稳定与畅通。4.纵断面的设计应与平面线形和自然景观相协调，即应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡，来确定纵断面的设计线。5.一般情况下纵断面设计应考虑填挖平衡，尽量就近移挖作填，以减少借方和弃方，降低造价和节省用地，保证自然环境。6.对连接段纵坡，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应平缓一些。2.2.3 纵坡设计的有关规定和要求1.最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计是各级公路允许采用的最大纵坡值，它是道路纵断面设计师的重要控制指标。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。各级公路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定。我国标准规定的最大纵坡见下表表2.2.1 各级公路最大纵坡设计速度（km/h)1201008060403020最小坡长（m）3456789本次设计的设计车速为80km/h，则由上表可知该公路的最大纵坡为5%，而本次设计采用的纵坡值为1.2%，0.8%，和3.8%均能满足最大纵坡的要求。2.最小纵坡一般情况下，为使道路上行车快速、安全和通畅，希望道路纵坡设计的小一些。但是，在长路段、低填设边沟路段以及其他横向排水不畅的路段，为保证排水要求，防止水渗入路基而影响其稳定性，应设置不小于0.3%的纵坡(一般情况下以采用不小于0.5%为宜)。当必须设计成平坡火或小于0.3%的纵坡时，设边沟路段应作纵向排水设计。当然，对于干旱地区，以及横向排水良好不产生路面积水的路段，可不受上述限制。本设计为山岭重丘区的一级公路，路线经过地区属亚热带山地季风性湿润气候，雨量充沛。因此，该道路必须设置纵坡。本次设计采用的较小的纵坡为0.8%0.3%，满足最小纵坡的要求。2.2.4 坡长要求坡长是指变坡点与边坡点之间的水平长度，坡长的要求包括最大坡长限制和最小坡长限制两部分。1.最短坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求来考虑的。如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶的平顺性降低，导致乘客的舒适性将地面。从路容美观、视觉效果、相邻两竖曲线的设置和纵断面视距等也要求有一定的最短长度。规范规定的公路最小坡长如表2.2.2所示。表2.2.2 最小坡长设计速度（km/h)1201008060403020最小坡长（m）30025020015012010060本次设计道路的设计车速为80km/h,则由上表可知，该公路设计所选用的最小坡长为200m。2.最大坡长限制坡长太短对行车不利，而长距离的陡坡对汽车行驶也很不利，特别是当纵坡为5%以上时，汽车上坡时克服坡度阻力，采用低挡行驶，坡长过长，长时间采用抵档行驶使发动机过热，水箱沸腾，行驶无力；而下坡时，则因坡度过陡坡段过于频繁制动，影响行车安全。因此，我国标准对各级公路的最大坡长作出了相关规定，如表2.2.3所示。表2.2.3 各级公路最长纵坡（m）设计速度（km/h)1201008060403020最小坡长（m）3900100011001200纵坡坡度4700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200本次设计采用的纵坡坡度为1.2%，1.8%，3.8%和0.8%, 则可依据实际情况确定纵坡长度。2.2.5 合成坡度合成坡度是指在设有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡所组成的坡度，计算公式为: （2-2-1）式中： 合成坡度; 路线纵坡度； 超高横坡度。由于合成坡度是由纵向坡度和横向坡度组合而成，其坡度值比原路线纵坡大，汽车在设有标高的坡道上行驶时，不仅要受坡度阻力的影响，而且要受离心力的影响。尤其是当纵坡大而平曲线半径小时合成坡度大，由于合成坡度的影响而使汽车重心发生偏移，给汽车行驶带来危险。所以，当平曲线与坡度组合时为防止汽车沿合成坡度方向滑移应当将超高横坡度于纵坡的组合控制在适当的范围内。我国标准规定：在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过表2.2.4的规定。在冰雪和冰冻地区，合成坡度之不应大于8%。表2.2.4 各级公路的合成坡度值设计速度（km/h）1201008060403020合成坡度值（%）101010.510101010此外，为了保证路面排水，规范还规定各级公路的最小合成坡度不宜小于0.5%；当合成坡度小于0.5时，应采用综合排水设施，以保证路面排水畅通。本次设计需设置超高的路段共有两处，即两条平曲线处。则它们各自的合成坡度计算如下：处圆曲线，则此处的合成坡度值为： 处圆曲线，则此处的合成坡度值为： 由于、均小于规范规定的合成坡度值10.5%。因此该曲线的超高级纵坡均满足要求。同时，由于、均大于0.5%，所以无需进行综合排水设计。2.2.6 设计步骤根据地形图上的高程，以20米一点算出道路中心线上各点的原地面高程，将各点高程对应的标于纵断面米格纸上，用直线连接，注意涵洞、河道的标法，画出道路的纵向原地面图。2.2.7 拉坡 1）试坡：以“控制点”为依据，考虑平纵结合，挖方、填方及排水沟设置等众多因素，初步拟订坡度线。2）计算：拉的坡满不满足控制点高程，满不满足规范要求，如不满足就进行调坡。调坡时应结合选线意图，对照标准所规定的最大纵坡、坡长限制，以及考虑平纵线组合是否得当进行调坡。2.3 竖曲线设计纵断面上两相邻不同坡度线的交点称为变坡点。为了行车安全、舒适以及视距的需要，用一段曲线缓和，称为竖曲线。竖曲线的线性有圆形的也有抛物线形的，一般情况下，设计时多采用二次抛物线作为竖曲线。取xoy坐标系如图2.3.1所示，设变坡点相邻两直线坡段分别为、，则它们的坡度差用两者的坡度差表示，即。当为“+”时，竖曲线为凹形，当为“”时表示竖曲线为凸形。图2.3.1 竖曲线要素示意图2.3.1 竖曲线设计标准竖曲线的设计标准有最小竖曲线半径和竖曲线长度。由于在凸形竖曲线和凹形竖曲线上汽车行驶时的受力及视距等考虑因素不同，凸形竖曲线和凹形竖曲线又有不同的设计标准。在纵断面设计中竖曲线的设计要受很多因素的限制，其中缓和冲击、时间行程不宜过短、满足视距的要求是决定竖曲线最小半径和最小长度的三个关键因素。我国公路路线设计规范对竖曲线最小半径和最小长度的规定如表2.3.1所示。表2.3.1 竖曲线最小半径及竖曲线长度设计速度（km/h）1201008060403020凸形竖曲线最小半径（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度（m）一般值250210170120906050极限值1008570503525202.3.2 竖曲线设计的要求竖曲线是否平顺，在视觉上是否良好，往往是构成纵面线形优劣的主要因素。在进行竖曲线设计时，应满足以下要求：设计速度大于或等于60km/h时的公路，竖曲线设计宜采用长的竖曲线和长直线坡段的组合。有条件时宜采用大于或等于表2.3.2所列视觉所需要的竖曲线半径值。表2.3.2 视觉所需的最小竖曲线半径值设计速度（km/h）竖曲线半径凸形凹形12020000120001001600010000801200080006090006000竖曲线应选用较大的半径。当条件受限制时应采用大于或接近于竖曲线最小半径的“一般值”；当地形条件特殊困难而不得已时，方可采用竖曲线半径的“极限值”。同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线间，如直线坡段接近或达到最小坡长时，宜合并设置为单曲线或复曲线。根据以上三点要求，并结合竖曲线设计的标准，从实际的地形、自然条件出发，通过综合分析各方面因素，最终确定本次设计的竖曲线半径为8000m，满足规范及视觉的要求。2.3.3 竖曲线要素计算前面已提到竖曲线的线形有圆曲线，也有抛物线。通常在公路使用范围内，圆弧和抛物线几乎没有差别，但在设计和计算上抛物线则比曲线方便得多，因此，设计上一般采用二次抛物线作为竖曲线。当用二次抛物线作为竖曲线时，竖曲线的几何要素计算所用的计算公式如下： 曲线长： (2-3-1) 切线长: (2-3-2) 外距: (2-3-3) 竖曲线上任一点竖距： (2-3-4) 式中： 计算点竖距； 计算点桩号与竖曲线起点的桩号差。第一个竖曲线：变坡点桩号为K5+320，=1.2% ，=-1.8%，竖曲线半径取R=5000m0,为凹形第三个竖曲线：变坡点桩号为K6+720，=3.8% ，=-0.8% ，竖曲线半径R=6000m 0, 为凸形2.3.4 计算各点设计高程竖曲线各主要点设计高程见如下三个表： 表2.3.3 第一竖曲线计算表桩号X切线高程y=x2/2R设计高程K5+245085.30085.30K5+3005585.960.3085.66K5+3207586.200.5685.64K5+3504585.660.2085.46K5+395084.85084.85表2.3.4 第二竖曲线计算表桩号X切线高程y=x2/2R设计高程K5+930075.22075.22K6+0007073.960.4974.45K6+05012073.061.4474.50K6+07014072.701.9674.66K6+10011073.841.2175.05K6+1506075.740.3676.10K6+210078.02078.02表2.3.5第三竖曲线计算表桩号X切线高程y=x2/2R设计高程K6+582092.16092.16K6+6001892.840.0392.81K6+6506894.740.3894.36K6+72013897.401.5895.82K6+75010897.160.9796.19K6+8005896.760.2896.48K6+858096.30096.302.4 路线横断面设计道路横断面是指中心线上各点沿法线的垂直剖面，它由横断面设计线和地面线组成。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护措施等。公路横断面的组成和各部分的尺寸一般要根据规划交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥最大的经济效益和社会效益。本次设计中的横断面设计内容主要是根据要求确定出路基宽度、行车道宽度、硬路肩宽度、土路肩宽度以及路拱横坡度等。2.4.1 路基宽度的确定路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。技术等级高的公路，设有中间带、路缘带、变速车道、爬坡车道等，均应包括在路基宽度范围之内。路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.53.75m。一般而言，各级公路路基宽度按公路工程技术标准的规定进行设计，如图2.4.1和表2.4.1所示：a)b）图2.4.1 公路路基宽度图 a)高速公路和一级公路 b）二、三、四级公路表2.4.1 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（m)一般值4234.5284133.5263224.523最小值402538.523.521.520公路等级二、三、四级公路设计速度（km/h)8060403020车道数222221路基宽度（m)一般值12108.57.56.5（双车道）4.5（单车道）最小值108.5本次设计的地形为山岭重丘区，公路等级为一级，设计速度为80km/h。则根据已有资料和数据选取本设计选用整体式路基，由上表可知，一级公路设计速度为80km/h时采用四车道，路基宽度24.5m。2.4.2 车行道宽度的确定车行道包括快车道和慢车道，其宽度是根据设计车辆的宽度、规划交通量、交通组成和汽车行驶速度来确定。公路的一条行车道一般包括两条以上的车道。高速公路和一级公路有四条以上的车道，每侧再划分快车道和慢车道或超车道与主车道。我国公路路线设计规范依据设计速度，对每条车道的宽度作出了如表112的规定。表2.4.2 车道宽度设计速度（km/h)1201008060403020车道宽度（m）3.753.753.753.503.503.253.00注：1.设计速度为20km/h且为单车道时，车道宽度应采用3.5m； 2.高速公路为8车道时，内侧车道宽度可采用3.5m。本次设计所采用的地形为山岭重丘区地形，公路等级为一级公路，设计速度为80km/h。则由上表2.4.2可确定，本公路每条车道的宽度为3.75m。2.4.3 硬路肩宽度的确定路肩从构造上可分为硬路肩和土路肩。高速公路和一级公路在有条件时宜采用大于或等于2.50m的右侧硬路肩。其他各级公路和城市道路的路肩宽度根据条件可采用2.25m、2.0m、1.75m、1.50m、1.00m、0.75m，最窄不能小于0.50m。在进行道路横断面设计时，高速公路和一级公路的路肩宽度应考虑发生故障时车辆随时都可在路肩上停靠所需的宽度。我国公路路线设计规范规定各级公路右侧路肩宽度如表2.4.3所示。表2.4.3 各级公路右侧路肩宽度 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（km/h)1201008010080608060403020右侧硬路肩宽度（m)一般值3/3.532.532.52.51.50.75最小值32.51.52.51.51.50.750.25土路肩宽度（m)一般值0.750.750.750.750.750.50.750.750.750.50.25（双车道)0.50(单车道）最小值0.750.750.750.750.750.50.50.5在上表中，设计速度为120km/h的四车道高速公路，右侧硬路肩宜采用3.50m；六车道、八车道高速公路，宜采用3.0m。高速公路、一级公路应在右侧硬路肩内设右侧路缘带，其宽度为0.50m。由本次设计的设计要求可知，本公路的硬路肩尺寸为2.50m，土路肩宽度为0.75m。2.4.4 路拱横坡度的确定为了有利于路面横向排水，将路面做成中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。路拱的存在对排水有利，但对行车不利。路拱的存在增加了行车的不平稳性，同时也给乘客不舒服的感觉。当车辆在有水或潮湿的路面上制动时还增加了侧向滑移的危险。因此，对路拱大小的采用及设计应该考虑到不同路面平整度和透水性的要求，以及自然条件的影响。我国公路路线设计规范中规定：高速公路、一级公路整体式路基的路拱宜采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜。位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜为2%；位于强度较大的地区时，路拱坡度可适当增大。直线路段长的硬路肩应设置向外倾斜的横坡，其坡度值应与车道横坡度值相同。路线纵坡平缓，且设置拦水带时其横坡值宜采用3%4%。曲线上内，外侧硬路肩横坡的横坡值及其方向：当超高小于或等于5%时，其横坡值与相邻坡道的横坡值相同；当曲线超高大于5%时，其横坡值应不大于5%，且方向相同。而土路肩的横坡度一般情况下宜比路面增大1%2%。由本次的设计资料可知：公路沿线雨量充沛，四季分别，则设计所需的路拱横坡度为2%，硬路肩横坡度为2%，土路肩横坡度为3%。2.4.5 中间带宽度的确定规范中规定：高速公路、一级公路整体式路基必须设置中间带，中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，中间带宽度规定如表2.4.4所示。表2.4.4 中间带宽度设计速度（km/h）1201008060中央分隔带宽度（m）一