道路与桥梁毕业设计

目 录摘 要1ABSTRACT21 绪论31.1 课题介绍31.2 设计的目的及意义31.3 设计内容及要求41.4 本课题设计研究的内容及方法41.4.1研究内容41.4.2 研究方法52 选线与总体设计62.1 概述62.1.1 选线一般原则62.1.2 影响选线的主要因素62.2丘陵区选线72.2.1 丘陵区路线布设原则72.2.2 路线布设方式82.3总体设计92.3.1总体设计的原则92.3.2 总体设计的要点103 平面113.1 平面设计113.1.1 直线113.1.2 圆曲线113.1.3缓和曲线133.2平面线形设计143.2.1平面线形设计原则143.2.2平面线形要素组合153.2.3 平面线形要素组合计算154 纵断面174.1纵断面设计174.1.1纵坡设计174.1.2竖曲线设计194.1.3 各边坡点参数234.2 平、纵线形组合设计234.2.1 平、纵组合原则234.2.2线形组合设计要点235 横断面265.1 横断面组成及要素的确定265.1.1横断面的组成265.1.2横断面要素的确定265.2平曲线超高设计285.2.1超高值计算285.2.2横断面超高值计算296 路基设计326.1路基设计原则326.2路基的类型及构造326.2.1路堤326.2.2 路堑336.2.3半填半挖路基336.3路基设计参数346.4本段路基设计356.4.1设计资料356.4.2 设计分析356.4.3 设计结果357路基稳定性分析及边坡防护377.1路基稳定性分析377.1.1路堤边坡稳定性分析377.1.2路堑边坡稳定性分析387.2路基防护387.2.1路基坡面防护387.2.2路基防护原则397.2.3 本段路基防护设计398 挡土墙设计418.1挡土墙的主要分类及构造418.1.1挡土墙分类418.1.2挡土墙构造438.2 本路段挡土墙设计448.3挡土墙计算459 路基路面排水设计509.1 路基路面排水设计一般原则509.2 路基排水设备的的构造与布置509.2.1 地面排水设施509.2.2 地下排水设施519.3本路段路基排水设计539.3.1 分析：539.3.2设计方案：539.3.3排水设计计算549.3.4路基地下排水设计569.4路面表面排水设计569.4.1路基表面排水基本原则569.4.2 路面表面排水方式5710 路面设计5810.1 设计资料5810.2 设计原则及相应设计指标5810.3 路面结构设计计算5810.3.1 水泥混凝土路面5810.3.2 沥青混凝土路面6510.4 路面结构方案比选6910.4.1 路面结构方案比选图式6910.4.2方案分析69总 结71参 考 文 献72致 谢73摘 要本二级公路部分设计路段地处湖北省北部平原微丘区，起于K6+000,止于K8+000，全长2000米，路基宽度为12米，双向2车道，设计车速80km/h，本设计路段湿热多雨，沿线以砂性土为主。依据工程地质勘测数据、相关设计规范，进行公路平、纵、横组合设计，路基、边坡防护、重力式挡土墙、路面设计及综合排水设计及说明。在设计过程中，采用了相关的计算机辅助设计软件（如道路设计软件纬地Hint5.88、挡土墙稳定性计算软件等）进行设计，提高了设计效率，保证了设计的精度与准确率。同时，在不用计算机程序下运用图解分析法（查诺谟图）解决了本路段设计的难点沥青混凝土路面结构层的设计。关键词：二级公路，计算机辅助设计，重力式挡土墙，路面设计ABSTRACTThe secondary road design is in north of Hubei Province,which begins at the point of K6+0000 and ends at the point of K8+000,with a total length of 2000m.The width of subgrade is 12m.The highway has two vehicle lines with a designed speed of 80km/h.This part features humidity and much rain, along which is mainly sandy soil.According to the datum from geological project investigation and referring to correlated standards and materials,the designer has carries on the highway flat, vertical and horizontal combination design, roadbed, slope protection, pavement and comprehensive drainage design and illustration. In the process of design, uses the related computer aided design software (such as weft road design software to Hint5.88, retaining wall stability calculation software, etc.) to carry on the design, improve the design efficiency, guarantee the precision and accuracy of design. At the same time, under without computer program using graphical analysis method (abas) solved this difficulty - of the design of road asphalt concrete pavement structure layer design.Key words: secondary road , computer-aided design, gravity retaining wall, pavement design1 绪论1.1 课题介绍本次毕业设计课题“二级公路工程初步设计（K6+000K8+000）段”是位于湖北省北部地区的某二级公路的一部分，起于K6+000，止于K8+000，全长2公里，按平原微丘区二级公路设计，该区属于江南丘陵过湿区（3），气候温和，雨量充沛属于多雨湿润地区。沿线土质以白砂土、黄砂土、泥砂土等砂性土为主，路基宽12米，设计行车速度80km/h。本设计主要采用纬地Hint5.88道路辅助设计软件进行道路的路线和路基路面的综合设计。此软件系统（HintCAD）是路线与互通式立交设计的大型专业 CAD 软件。该系统秉承近半个世纪的公路勘察设计经验，汲取国内外专业软件之所长，推陈出新，它是先进的工程设计理念和尖端的计算机软件技术的结晶。系统具有专业性强，与实际工程设计结合紧密、符合国人习惯、实用灵活等特点。系统主要功能包括：公路路线设计、互通立交设计、三维数字地面模型应用、公路全三维建模（3DRoad）等。适用于高速、一级、二、三四级公路主线、互通立交、城市道路及平交口的几何设计。纬地系统利用实时拖动技术，使用户直接在计算机上动态交互式完成公路路线的平(纵、横)设计、绘图、出表；在互通式立交设计方面，系统更以独特的立交曲线设计方法、起终点智能化接线和灵活批量的连接部处理等功能而著称。 最新的数模版不仅支持国内常规的基于外业测量数据基础上的路线与互通式立交设计，更可以利用三维电子地形图，建立三维数模并直接获得准确的纵、横断地面线数据，进而进行平、纵、横系统化设计；在省去外业测量的人马劳顿和缩短设计周期的同时，更使得大范围的路线方案深度比选方便快捷。因此，正是由于纬地系统对如今及将来的道路勘察设计起着至关重要的地位和作用，本次毕业设计才选取纬地计算机辅助设计作为此次设计的主要方式。通过此次毕业设计，认识熟悉了纬地系统，相信在今后的工作中不断摸索学习，会对“纬地道路交通辅助设计系统”有一个更深更全面的认识。1.2 设计的目的及意义毕业设计作为高等教育中培养学生综合运用所学理论知识和技能,解决实际问题能力的重要环节之一,是衡量毕业生是否达到相应学力层次的重要依据，作为教学计划的重要组成部分，是重要教学环节，是学生完成四年学业的最后环节之一。学生通过毕业设计可巩固、发展、提高本专业理论知识。为解决实际工程问题做准备，同时根据毕业设计任务书的要求，为了使学生独立地综合运用所学的专业知识，圆满地完成毕业设计任务。通过毕业设计这一重要的教学环节，培养土木工程专业本科毕业生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。它将总结专业基础和专业技术的学习成果,锻炼和开发学生的综合运用能力.学生独立系统的完成一项工程设计，解决与之有关的所有问题，熟悉相关设计规范、手册、标准图以及工程实践中常用的方法，具有实践性、综合性强的显著特点。因此毕业设计对于培养学生初步的科学研究能力，提高学生综合运用所学知识分析、解决问题能力有着重要的意义。改革开放以来，国家把交通作为国民经济发展的战略重点之一，而就我国公路建设与发达国家相比尚有较大的差距：密度低、质量差、标准低。在交通安全设施、监控系统、收费系统、公路管理、智能运输系统等方面的研究任然与发达国家相比较落后，因此在今后相当长的一段时期内，应广泛吸取先进国家的成功经验，引进先进的技术和装备，通过必要的研究和攻关，建立科学、合理、完善的交通工程技术标准体系，加快新建公路和低等级公路的改建，并根据我国国民经济和社会发展的长远规划，编制“五纵七横”国道主干线系统规划即5条南北纵线和7条东西横线组成的国道主干线系统。与此同时，国家高速公路网规划采用放射性与纵横网格相结合的布局方案，形成由中心城市向外放射以及横连东西，纵贯南北的大通道。此规划由7条首都放射线、9条南北纵向线和18条东西横向线组成，简称“7918”网。随着这些规划的建设和省级干线网及地方道路系统的组建，我国的公路交通将彻底改变面貌。1.3 设计内容及要求1. 确定公路设计标准根据规划、现状及未来交通预测资料合理确定公路设计标准（设计等级、设计车速、车道数、公路红线宽度范围等）。 2确定路线走向、平面控制点及竖向控制点座标及标高根据规划以及现状地形地物情况，合理确定路线走向及平面控制点，依据原则是，尽量遵循规划时的定线，尽量少拆迁，尽量满足设计标准要求。根据规划以及现状排水系统情况，地下水位高程、路面设计要求等，合理确定竖向控制点的标高。3公路标准横断面设计根据公路性质、公路规划、预测交通量等合理确定机动车道数及机动车道宽度、 绿化分隔带、路肩、等宽度。4公路平面设计根据设计标准、建筑物情况、路线控制点情况合理设计平曲线，合理确定平面交叉口位置。5公路纵断面设计根据竖向控制点标高、地形情况、设计标准合理确定公路变坡点、坡长及坡度，合理确定竖曲线半径及要素。计算各桩设计高程及填控高度。6公路路基与施工横断面设计绘出每一桩号处现状横断面图，并用标准横断面“戴帽子”计算出填挖方面积等。设计超高、加宽方式等。7路基路面防护及排水设计根据设计路段的情况，绘出一般路基及特殊路基的设计图、防护工程设计图以及主要排水工程设计图，计算土石方工程数量、排水及防护工程数量。并根据情况进行挡土墙设计。9路面结构设计根据交通量资料、路面设计规范及沿线所给的土质情况，确定路面结构层次及厚度。进行路面结构技术方案比选，要求，设计沥青路面和水泥路面两种路面结构，选取一种合理的路面结构组合方案。10交通安全设施及环境保护设计绘出护栏、道路标志标线等道路安全设施，确定主要类型及尺寸数量；绘制道路区段的绿化设计图，确定数量。1.4 本课题设计研究的内容及方法1.4.1研究内容道路是一种带状工程结构物，主要包括路基、路面、桥涵、隧道等工程实体。道路设计分为几何设计和结构设计两部分。几何设计是对道路空间几何形状的研究，属于本课题研究的范围，结构设计是对道路各工程实体的研究，属于各相关课题学习研究的范围。结构方面的设计是以几何设计为基础的，而几何设计又要考虑各结构方面的要求，所以本课题是一门具有综合性的专业课题。本课题主要研究汽车行驶性能与道路各个几何元素的关系，以保证在设计时速、设计交通量以及地形和其他自然条件下，行车安全、快速、经济、舒适以及美观。因此，本课题要涉及的是人、车、路、环境的相互关系。驾驶员的心理和乘客的感觉、汽车的行驶轨迹和动力性能，交通流量和交通特性以及道路修建和汽车交通对环境的影响等方面都与道路的几何设计有着直接相关，要做好道路设计必须研究这些问题。1.4.2 研究方法道路作为一种三维空间实体，设计时既要作为整体考虑，同时为研究的方便也要把它剖解为平面、纵断面和许多横断面分别研究处理。本课题研究的方法是先对平、纵、横三个基本几何构成分别进行讨论，然后以汽车行驶特性和自然条件为基础，把它们组合成整体综合研究，以实现空间实体的几何设计。最后，以此为依据对路面进行设计。 2 选线与总体设计2.1 概述选线是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地形、地质和地物及其沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，在实地或纸上选定道路中线的平面位置，是道路规划起点与终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能满足使用要求的道路中心线。选线工作面对的是一个十分复杂的自然环境和社会经济条件，需要考虑多方面的因素。为达到此目的，选线必须由粗到细、由轮廓到具体、逐步深入、分阶段分步骤地进行，并进行多方案的比较，只有这样才能选定一条理想的路线来。 2.1.1 选线一般原则路线是道路的骨架，它的优劣影响道路功能的发挥和在路网中的作用。路线设计除了受自然条件影响外，还要受许多因素的制约，妥善处理好各方面的关系，其基本原则如下：（1）在线路设计的各个阶段，运用各种先进手段对路牛线方案做深入、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)路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，使工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。路线设计应该注意立体线性设计中平、纵、横面的舒顺、合理配合。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小或极限指标，也不应片面追求高指标。（3）选线应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、经济作物田和经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。对沿线必须占用的田地，应按国家有关法规，做好造地还田等规划和必要的设计。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围环境、景观相协调，并适当照顾美观，重视保护原有自然状态和重要历史文物遗址。（5）应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对道路工程的影响。对不良地质地段和特殊地区，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，一般情况下路线应设法绕避；必须穿过时，应选择合适位置，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，注意因修建道路及汽车运行所产生的影响和污染等。2.1.2 影响选线的主要因素（1）自然因素1）地形 平原、微丘地形 a 平原地形（是指地形平坦、无明显起伏、地面自然坡度在3以内）选线不受限制。b 微丘地形（是指地面起伏不大、地面自然坡度在20以下，相对高差在100m以下的丘陵）选线一般不受地形限制。c 河湾顺适（是指地形开阔且有连续的宽缓台地、河床坡度大部分在5以下、地面自然坡度在20以下的河谷地形），沿河设线一般不受限制，路线纵坡平缓或略有起伏。 重丘、山岭地形a 重丘地形是指连绵、起伏的山丘，具有深谷和较高的分水岭，地面自然坡度一般在20以上，路线的平、纵断面大部分受地形限制。b 山岭地形是指山脊、陡峻山坡、悬崖、峭壁、峡谷、深沟等。地形变化复杂，地面自然坡度大部分在20以上，路线的平、纵、横地面大部分受地形限制。c 高原地带的深侵蚀沟，以及有明显分水线的绵延较长的高地，地面自然坡度一般在20以上，其路线的平、纵、横断面大部分受地形限制。2）气候气候条件直接或间接地影响到地面水的数量、地下水位高度、大气降水量及其强度和时间分布、路基水温状况、泥泞期、冬季积雪和冰冻延续期。气候条件在一定程度上限制了施工期限和条件。3）水文及水文地质水文情况决定着沿线排水结构物的数量和大小，水文地质情况决定了含水层的厚度和位置、地基或路基岩层滑坍的可能性。4）地质条件 地质构造，决定着地基及路基附近岩层的稳定性，选线时需判定有无滑坍、碎落和崩坍的可能；地质条件也影响到土石方工程施工难易程度和筑路材料的质量；影响到沿线构造物（挡墙等）工程材料的来源，直接影响到公路工程的造价。5）土质 土是路基与路面基层的材料，它影响路基形状和尺寸的设计，也影响着路面型式和有关结构的确定。6）植被情况地面的植物覆盖直接影响到沿线暴雨径流的形成、水土流失程度的判定，地面已有经济种植物对征地费用的影响在一定程度上也会影响到路线的走向。(2环境因素1）道路与环境的和谐公路作为环境的一部分，线形选择和设计时，应考虑公路与环境之间的相互关系，使公路线形与沿线景观融为一体，给驾驶员和乘客营造个良好的运行环境，同时又不会造成由于公路的存在严重影响沿线的整体景观 。一条设计良好的公路线形，除了满足技术和经济的基本要求外，还应达到美学上的要求，因而路线的布设，除了考虑地形、地物、地质、水文等因素外，还应考虑环境因素。2）环境保护的要求环境保护要求选线时应合理解决下列问题（1）合理利用土地资源 （2）保护水资源 （3）保护矿产资源 （4）控制布线走向 （5）控制路线设计高程 （6）路线的防护工程设计 （7）路线绿化工程的设计（8）筑路材料的取用及废弃土石方的处理2.2丘陵区选线本次设计中的地质地貌属于丘陵区，应按照丘陵选线的原则要求进行设计。2.2.1 丘陵区路线布设原则丘陵区选线，应根据丘陵区地形特点，选出方向顺直、工程量少的路线方案。（1）微丘区选线应充分利用地形，处理好平、纵线形的组合。不宜采用长直线，导致纵面线形起伏，路线应与地形相适应，避免高填深挖。（2）重丘区选线应注要以下几点。1）注意利用有利地形减少工程量，2）注意平、纵组合合理设计，3）注意少占耕地不占良田，2.2.2 路线布设方式丘陵区地形复杂，布线方式应随路线行经地带的具体地形而采用不同的布线方式。具体可概括为三类地形地带和相应三种布线方式。(1) 平坦地带走直线在两个已知控制点之间，若地势平坦，应按平原区以方向为主导的原则进行布线。如其间无地物、地质障碍，或应趋就的风景、文物以及居民点等，路线应走直线，其布线方法与平原区相同；如有障碍，或应趋就的地点，则应加设中间控制点，相邻控制点间仍以直线相连，在转折出设置圆曲线及缓和曲线。(2) 具有较陡横坡的地带沿匀坡线布线“匀坡线”是两点之间，顺自然地形，以均匀坡度定的地面点的连线。 在具有较陡横坡的地带，两个已知控制点间，如无地物、地形、地质上的障碍，路线应按均坡线布线；如有障碍，则在障碍处加设中间控制点，相连控制点间仍按均坡线布线。图2-1匀坡线示意图(3) 起伏地带走直线和匀坡线之间 1）两已定控制点间包括一组起伏时在两个相邻的梁顶或谷底之间即为一组起伏。在这种地形上布设路线，如沿直线走，路线最短，但起伏很大，为了减缓起伏，势必出现高填深挖，增大工程量；如沿均坡线走，坡度最好，但路线迂绕太长。这种“硬拉直线”或“弯曲求平”的做法，都是不正确的。如果路线走在直线与均坡线之间，比直线起伏小、比均坡线的距离短，将使路线的技术指标有所提高，工程造价有所降低。因此，对于起伏地带应在直线与均坡线之间寻找最理想的路线方案。图2-2a 较小起伏丘陵地带路线方案图 图 2-2b 较大起伏丘陵地带路线方案图 2）两已定控制点间有多组起伏时两已定控制点间有多组起伏时，需要在每个梁顶（或每个谷底）都定出控制点，然后按上述方法处理各组起伏。已定控制点间包括的起伏组数越多，直连线和均坡线所包围的范围越大，连线的方案也就越多。布线时可分头从两个已定控制点向中间进行，逐步减少包括的起伏组数，直到最后合拢。两个已定控制点间，有时因地形、地质、地物上的障碍，路线会突破直连线与匀坡线的范围。 本次设计的具体选线形式见平面图。图2-3 选线平面图2.3总体设计2.3.1总体设计的原则(1) 坚持围绕生态环境保护这一主题进行路线方案多方案论证比选的原则 (2) 坚持技术指标与地形条件相互协调的原则(3) 坚持按地质条件选线的原则 (4) 坚持对典型工程方案进行综合比选的原则(5) 正确处理公路建设与自然景观、人文景观的关系(6) 正确处理公路建设占地、拆迁的关系 (7) 综合考虑路线与水源地、水利设施的关系(8) 合理利用路线走廊资源，充分进行分期修建的论证(9) 综合考虑铁路、管线、公路等的交叉处理(10) 减少土石方数量，做好土地复垦、弃方造地和恢复植被的设计2.3.2 总体设计的要点(1) 根据公路功能、等级、交通量，沿线地形与自然条件等，论证并确定设计速度。 (2) 路线起、终点除必须符合路网规划要求外，对起、终点前后一定长度范围内的线形必须做出接线方案和近期实施的具体设计。(3) 合理划定设计路线长度，恰当选择不同设计路段的衔接地点，处理好衔接处前后一定长度范围内的线形设计。(4) 根据设计交通量论证并确定车道数，以及全线（各路段）路基、桥梁、隧道等标准横断面宽度。(5) 调查沿线主要城镇规划，确定同其连接方式、地点。(6) 根据公路网规划，OD调查资料，相交公路的能、等级，地形和地质条件，社会与经济因素等，确定互通式立体交叉位置及其形式。(7) 根据路线所在地区地形、地质的复杂程度，调查各种路基断面形式对路基稳定、水土保持、取弃土石方等给环境带来的影响，并提出解决的技术方案。必要时应对建隧、架桥的方案进行比较，选择合理、可行的方案。(8) 调查沿线重大工程地质病害的情况，了解工程地质病害的范围、分布、程度，论证并确定绕避或整治原则。(9) 根据公路的功能、等级、交通量，确定交通工程及沿线设施等级及其各项设施的配置标准与规模。本次二级公路的总体设计相关指标为：设计时速80km/h，双向两车道，无中间分隔带，道路横断面型式为两侧各0.75m的土路肩+1.5m的硬路肩+3.75m的行车道，总共12m。3 平面3.1 平面设计平面线形三要素有直线、圆曲线和缓和曲线。而道路平面设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调3.1.1 直线1 直线的运用采用直线线形时必须注意线形与地形的关系，在运用直线线形并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线。只有在以下情况才可考虑长直线：a 路线完全不受地形、地物限制的平坦地区或山间的宽阔河谷地带；b 城镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区； c 长大桥梁、隧道等构造物路段； d 路线交叉点及其附近； e 双车道公路提供超车的路段。2 直线长度的确定（1）直线的最大长度 我国标准和规范对直线的最大长度没有具体的规定，但原则规定直线的最大长度应有所限制，尽量避免长直线。 最大长度主要应根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来确定。 一般认为：直线的最大长度在城镇附近或其他景色有变化的地点大于20V是可以接受的；在景色单调的地点最好控制在20V以内；而在特殊的地理条件下应特殊处理。（2）直线的最小长度相邻两曲线之间应有一定长度的直线，这个直线是指前一曲线的终点（HZ或YZ）到后一曲线的起点（ZH或ZY）之间的长度。（a）同向曲线间的直线最小长度 同向曲线：是指两个转向相同的相邻曲线之间连以直线而形成的平面线形。规范规定： 当设计速度60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜；当地形条件及其它特殊情况限制时，最小直线长度不得小于设计速度(以km/h计)的3倍。（b）反向曲线间直线的最小长度反向曲线：两个转向相反的相邻曲线之间连以直线所形成的平面线形。规范规定：当设计速度60km/h时，反向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜。3.1.2 圆曲线1 圆曲线半径的确定根据汽车行驶时的横向稳定性分析： 图3-1曲线上汽车受力分析图并且引入横向力系数，作为衡量稳定性程度的指标，其意义为单位车重的横向力，即：可推导出公式：利用此式可计算出汽车在平曲线上行驶时，不产生横向滑移的最小平曲线半径R或最大允许行驶速度V。因此：a 一般最小半径:按下式计算：式中：V行车速度（km/m），V=80km/h； 横向力系数；超高横向坡度。查标准取0.05，0.06，得：b 不设超高的圆曲线最小半径：取0.035，-0.015，得：因本路段处于平原微丘区，查下表可知： 表3-1各级公路圆曲线最小半径表设计速度（km/h）1201008060403020极限最小半径(m)650400250125603015一般最小半径(m)10007004002001006530不是超高的最小半径路拱2%5500400025001500600350150路拱2%7500525033501900800450200圆曲线一般最小半径：，极限最小半径：。2 圆曲线半径的运用a 在适应地形的情况下应选用较大的曲线半径。b 在确定圆曲线半径时，应注意：（1）一般情况下宜采用最小平曲线半径的48倍，或超高为2%4%的圆曲线半径。（2）地形条件受限制时，应采用大于或接近于圆曲线最小半径的“一般值”。（3）地形条件特殊困难而不得已时，方可采用圆曲线最小半径的“最小值”。（4）应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形。（5）应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合。（6）选用曲线半径时，最大半径值一般不应超过10000m为宜。3.1.3缓和曲线1 缓和曲线形式缓和曲线的形式有回旋线、三次抛物线、双纽线、n次抛物线、正弦形曲线。我国标准推荐的缓和曲线是回旋线 。因此，本次设计采用回旋线作为缓和曲线。2 缓和曲线的长度及参数a 缓和曲线的最小长度.旅客感觉舒适 超高渐变率适中 行驶时间不过短 由此的，得：表3-2 各级公路缓和曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020缓和曲线最小长度(m)一般值13012010080504025最小值100857060403020b 缓和曲线参数A值缓和曲线参数A值可按下式得：视觉要求A与R的关系 R/3AR 当R接近100m时，取A等于R； 当R小于100m时，则取A等于或大于R； 在圆曲线较大时，可选择A在R/3左右； 如R超过了3000m，可取A小于R/3。而有时缓和曲线可省略： 在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于“不设超高的最小半径”时； 半径不同的同向圆曲线 (1) 半径不同的同向圆曲线间，当小圆半径大于或等于“不设超高的最小半径”时，直线与圆曲线间和大圆与小圆间均不设缓和曲线；（2）小圆半径大于表中所列临界曲线半径，且符合下列条件之一时，大圆与小圆间不设缓和曲线： 小圆曲线按规定设置相当于最小缓和曲线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.10m。 设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于1.5。 设计速度80km/h时，大圆半径（R1）与小圆半径（R2）之比小于2。综上所述，1) 本次设计路段（K6+000K8+000）平面线形设计已完全确定。沿线设计有三个平曲线，分别对应于JD7、JD8、JD9，其平曲线要素见下表： 表3-3平曲线要素表 JD()R(m)ALS(m)T(m)L(m) 7（右）1000316.228100200.464398.5738（左）600300150294.906570.6299（右）250000164.316328.1593.2平面线形设计3.2.1平面线形设计原则1.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。2.保持平面线形的均衡与连贯。避免长直线的尽头避免接小半径曲线。4.平曲线应有足够的长度。至少满足9s行程。表3-4 各级公路平曲线最小长度表设计速度(km/h)1201008060403020一般值(m)1000850700500350250200最小值(m)2001701401007050403.2.2平面线形要素组合平面线形的三要素组合型式主要有基本型、S形、卵形、凸形、C形、复合型和回头形曲线等几种。本次平面线形组合设计采用基本型组合曲线。其定义：当按直线回旋线（A1）圆曲线回旋线（ A2 ）直线的顺序组合而成线形。基本型中，从线形的协调性上考虑，回旋线、圆曲线、回旋线的长度之比宜设计成1:1:11:2:1。3.2.3 平面线形要素组合计算1、 交点及圆曲线计算：（对应的平曲线）1) 导线间偏角计算：导线间偏角C40101.72 、平曲线计算：平曲线要素计算： 图3-2 圆曲线要素计算图式转角C40101.7半径R600m；Ls=150m则：切线增值：q=-=-=74.61m内移值：p=-=-=1.56m缓和曲线角：=7.166切线长：=（R+p）tan+q=294.55m曲线长：=（-）+=570.416m其中圆曲线长：=（-）=270.416m外距：=（R+p）sec-R=40.506m切曲差：=-=18.684m曲线主点桩号计算如下： K7+026.451 - T 294.55ZH K6+731.901 + Ls 150.00HY K6+881.901 + Ly 270.416YH K7+152.317 + Ls 150.00HZ K7+302.317-L/2 285.208QZ K7+017.109+D/2 9.342JD8 K7+026.451以上计算结果与原平面设计的圆曲线要素相符。3、JD8所对应的圆曲线的半径分别为：图3-3 JD8平曲线图图3-3平曲线示意图小于不设超高的圆曲线最小半径：。所以，本路段沿线弯道（平曲线路段）处需设超高。4 纵断面4.1纵断面设计用一曲面沿道路中线竖直剖切，展开成平面称道路的纵断面。反映路线在纵断面上的形状、位置及尺寸的图形叫路线纵断面图，它反映路线所经地区中线之地面起伏情况与设计标高之间的关系,它与平面图、横断面图结合起来，就能够完整地表达道路的空间位置和立体线形。纵断面线形设计应根据道路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定、排水及工程量等的要求，对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平面线形的组合关系等进行综合设计，从而设计出纵坡合理、线形平顺圆滑的理想线形，以达到行车安全、快速、舒适、工程费较省、运营费用较少的目的4.1.1纵坡设计1纵坡设计一般要求1）纵坡设计必须符合标准、公路路线设计规范和城市道路设计规范关于纵坡的有关规定。各级公路的最大纵坡值及陡坡限制坡长，一般不轻易使用，而应当留有余地。只有在越岭线中为争取高度、缩短路线长度或避免工程艰巨地段等不得已时才采用最大值。2）平原、微丘地形的纵坡应均匀、平缓；丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大；山岭、重丘地形的沿河线，应尽量采用平缓的纵坡，坡度不宜大于6；越岭线的纵坡应力求均匀，应尽量不采用极限或接近极限的坡度，更不宜连续采用极限长度的陡坡夹短距离缓坡的纵坡线形，越岭展线不应设置反坡。3）纵面线形应与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形，并重视平纵面线形的组合。短距离内要避免线形起伏过于频繁，由于纵面线形连续起伏，使视线中断，视觉不良；避免能看得见近处和远处而看不见中间的凹陷路段，由于线形发生凹陷，出现隐蔽路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全；在较长的连续陡坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡放缓些；应注意与平面线形的配合。4）纵坡设计应结合自然条件综合考虑。为利于路面和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于0.5为宜。在受洪水影响的沿河路段及平原区的低洼路段，应保证路线的最低标高，以免受洪水冲刷，确保路基稳定。5）纵坡设计为保证路基稳定，应尽量减少深路堑和高填方，在设计中应重视纵、横向填挖的调配利用，争取填挖平衡，尽量利用挖方作就近填方，以减少借方和废方，降低工程造价。6）纵坡设计应结合道路沿线的实际情况和具体条件进行设计，并适当照顾农业机械、农田水利等方面的要求。2 纵坡度（1）最大纵坡最大纵坡是道路纵坡设计的极限值，是纵面线形设计的一项重要指标。最大纵坡的大小将直接影响路线的长短、使用质量、行车安全以及运营成本和工程的经济性。制定最大纵坡主要是依据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶安全以及工程、运营经济等因素进行确定。根据上述因素，考虑到工程经济及我国车辆的具体情况，标准对我国公路道路的最大纵坡作出了如下规定。表4-1 各 级 公 路 最 大 纵 坡公 路 等 级高 速 公 路一二三四计算行车速度（kmh）120100806010060804060304020最大纵坡（%）345546576869所以，本次设计时速80km/h的二级公路的最大纵坡为5%。（2）最小纵坡为了保证挖方地段、设置边沟的低填方地段和横向排水不畅地段的纵向排水，防止积水渗入路基而影响其稳定，规定各级公路的长路堑路段、以及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于.的纵坡。3 纵坡长（1）最大坡长限制坡长限制，系根据汽车动力性能来决定的。长距离的陡坡对汽车行驶不利。连续上坡，发动机过热影响机械效率，从而使行驶条件恶化；下坡则因刹车频繁而危及行车安全，因此，应对陡坡的长度有所限制。标准对陡坡的最大坡长限制见下表表4-2各级公路纵坡长度限制 （m）公 路 等 级高 速 公 路一二三四计算行车速度（kmh）120100806010060804060304020纵坡坡度（%）390010001100120010001200110047008009001000800100090011001000110011001200560070080080070090080090090010006500600600700600700700800750050060083004009200得最大坡长：（2）最小坡长限制最小坡长是指相邻两个变坡点之间的最小长度。若其长度过短，就会使变坡点个数增加，行车时颠簸频繁，当坡度差较大时还容易造成视觉的中断，视距不良，从而影响到行车的平顺性和安全性。故应对纵坡的最小长度做出限制。最小坡长通常以计算行车速度行驶s的行程作为规定值。一般在计算行车速度大于或等于时取标准对各级公路的最小坡长规定见下表表4-3各级公路最小坡长设计速度(km/h)1201008060403020最小坡长(m)一般值40035025020016013080最小值30025020015012010060得最小坡长：，最后本设计路段（k6+000k8+000）的纵坡设计如下：表4-4 纵坡设计表控制点桩号设计高程（m）纵坡（）坡长（m）QDK6+000.000151.294.298290BPK6+290.000160.73-3.189730BPK7+020.000142.160.484980ZDK8+000.000145.22图4-1 纵坡设计示意图4.1.2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。为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为竖曲线。各级道路在变坡点处均应设置竖曲线。竖曲线的线形采用二次抛物线。由于在其应用范围内，圆曲线与抛物线几乎没有差别，因此，竖曲线通常表示成圆曲线的形式，用圆曲线半径R来表示竖曲线的曲率半径。1 竖曲线设计的一般要求1)宜选用较大的竖曲线半径。在不过分增加工程量的情况下，宜选用较大的竖曲线半径。通常采用大于竖曲线一般最小半径的半径值，特别是当坡度差较小时，更应采用大半径，以利于视觉和路容美观。只有当地形限制或其它特殊困难不得已时才允许采用极限最小半径。在有条件的路段，为获得平顺而连续且视觉良好的纵面线形，可参照表选择竖曲线半径。2)同向竖曲线应避免“断背曲线”。同向竖曲线特别是同向凹形竖曲线间，如直坡段不长，应合并为单曲线或复曲线。3)反向曲线间，一般由直坡段连接，也可径相连接。反向竖曲线间最好设置一段直坡段，直坡段的长度应能保证汽车以设计车速行驶3s的行程时间，以使汽车从失重（或增重）过渡到增重（或失重）有一个缓和段。如受条件限制也可互相连接或插入短的直坡段。4)竖曲线设置应满足排水需要。若相邻纵坡之代数差很小时，采用大半径竖曲线可能导致竖曲线上的纵坡小于0.3%，不利于排水，应重新进行设计。2 竖曲线要素的确定对于凹形竖曲线其最小半径主要从限制离心力、夜间行车前灯照射的影响以及在跨线桥下的视距三个方面计算分析确定。而凸形竖曲线极限最小半径主要从限制失重不致过大和保证纵面行车视距两个方面计算分析确定。由此得公路竖曲线最小半径及最小长度表： 表4-5 公路竖曲线最小半径和最小长度 公 路 等 级高 速 公 路一二三四计算行车速度（kmh）120100806010060804060304020凸形竖曲线半径（m）极限最小值110006500300014006500140030004501400250450100一般最小值17000100004500200010000200045007002000400700200凹形竖曲线半径（m）极限最小值40003000200010003000100020004501000250450100一般最小值60004500300015004500150030007001500400700200竖曲线最小长度（m）10085705085507035502535203 竖曲线要素计算图4-2 竖曲线要素示意图选取 BP处竖曲线：竖曲线计算按下式计算： 式中：相邻竖曲线坡度代数差； L-竖曲线长度； R-竖曲线半径； T-竖曲线切线长； h-竖曲线上任一点竖距 E竖曲线外距。依据高等级公路按视觉效果要求的最小半径，对应于二级公路行车速度。取所对应的竖曲线半径R10000m（凹形）；，则： 竖曲线起点桩号（K7+020.000）-183.65=K6+836.35；竖曲线起点高程140.478+183.650.03189=147.223m；竖曲线终点桩号：（K7+020.000）+183.65=K7+203.65；竖曲线终点高程：140.478+183.650.00484=141.367m；曲中点切线高程=140.478m由于是“平包竖”，因此需在竖曲线上确定被包的平曲线要素的设计高程；1)HY：K6+881.901切线高程：（7020.00-6881.901）0.03189+140.478=144.882m标高改正：m设计高程：m2）边坡点：K7+020.000标高改正：设计高程：140.478+1.686=142.16m2)QZ：K7+017.109切线高程：（7020-7017.109）0.03189+140.478=140.57m标高改正：设计高程：140.57+1.634=142.204m3)YH：K7+152.317切线高程：140.478+（7152.317-7020.000）0.00484=141.118m标高改正：设计高程：141.118+0.132=141.25m 4.1.3 各边坡点参数表4-6 边坡点参数表变坡点桩号半径切线外距竖曲线类型竖曲线长竖曲线起点竖曲线终点BP16290.0004000149.7272.802凸型299.454K6+140.273K6+439.727BP27020.0010000183.6211.686凹型367.243K6+836.379K7+203.6214.2 平、纵线形组合设计道路的空间线形是指由道路的平面线形和纵面线形所组成的空间立体形状。道路线形设计首先是从路线规划开始的，然后经选线、平面线形设计、纵面线形设计和平纵线形组合设计的过程，最终以平、纵组合的立体线形展现在驾驶员眼前的。行驶过程中，驾驶员所选择的实际行驶速度，是由他对立体线形的判断作出的，因此，设计中仅仅满足平面、纵面线形标准还是不够的。道路的空间线形应能保持视觉的连续性，并有足够的舒适感和安全感。设计车速60km/h的公路，应注重空间线形设计，不仅要满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶者在视觉和心理的要求，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。道路平面线形和纵面线形的组合设计，就是要得到一个既满足汽车行驶安全、舒适的要求，能使工程造价及运营费用经济，能在司机视觉和心理状态方面引起良好反映，同时使道路与沿线周围环境和景观相协调的道路立体线形，从而达到安全、舒适、快速和经济的目的。4.2.1 平、纵组合原则1 应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。这样可以使驾驶员及时和准确地判断路线的变化情况，不致因错觉而