某二级公路的初步设计本科毕业设计

摘 要本设计为某二级公路的初步设计，该路线全长2961.4m,设计车速60km/h，双向双车道，路基宽为10m。全线共设置三个转角（曲线半径分别为300m、150m、1000m。其中第三个转角处没设缓和曲线）。两个变坡点（纵坡坡度分别为-0.47%、-1.12%、-0.49%）。在本次设计中，主要设计的项目包括：公路等级的确定、路线方案拟定和比选、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基路面综合排水设计、沥青路面结构层设计、涵洞小专题设计、工程概预算以及与各部分内容相关的表格和图纸。本设计是结合地形图及周边的环境，根据设计规范、设计原则，对道路进行综合设计。并在老师的指导下对设计中不妥之处进行修改完善。关键词：二级公路；平曲线；纵断面；横断面；排水；沥青路面。I AbstractThis design is mainly on a secondary highway from. The route length is 2961.4 meters, 60km/h of design speed,two-way double driveway, roadbed wide for 10 meters. Across the board set up three corners (curve radius, respectively 300 meters, 150 meters, 1000 meters. There was no easement Curve in the third corner). Two Change Point of Gradient (respectively 0.47%, -1.12%, -0.49%).In this design, the main design projects containg: determination of road grade, route selection of programming and design, graphic design, longitudinal section, cross designs, comprehensive drainage design of subgrade and pavement, asphalt pavement structural layer design, culvert design of small topic, project budget, and parts tables and drawings related to the content. The design is a combination of topography and the surrounding environment; and according to design specification; and design principles, on the road to comprehensive design. And under the guidance of the teachers to design deficiencies modified perfected. And under the guidance of the teachers to design deficiencies modified perfected.Keywords: Secondary highway; Horizontal curve; Longitudinal section; Cross; Drainage ; Asphalt pavement.4 第一章 概 述 第一章 概 述1.1绪 言1.1.1选题的意义中卫地处宁夏回族自治区中西部、黄河前套之首，“东阻大河、西接沙山”，是宁、蒙、甘3省区的交界点，也是黄河自流灌溉第一地。中卫市东临宁夏吴忠市，南接固原市，西与甘肃省接壤，北连内蒙古自治区阿拉善盟，辖原中卫县、中宁县、海原县，全市国土面积1.7万平方公里，人口101.2万人，其中以回族为主的少数民族占总人口的31.7 %。地形复杂多变，南部地貌多属黄土丘陵沟壑，是我国水土流失较为严重的地区之一。北部为低山与沙漠（西北部为腾格里大沙漠）。中部黄河冲积平原卫宁平原得黄河灌溉之利，土地肥沃，物产丰饶，素有“塞上江南”、“鱼米之乡”的美誉。近几年来两地经济的快速发展，尤其是中宁枸杞以及中卫旅游景点的开发，对交通需求量显增，所以在此区域内需规划建设一条二级公路来满足经济发展的需要。1.1.2 现状与发展规划目前我国公路网已覆盖全国30个省、直辖市和自治区，其中总数为2166个县的全部、98的乡镇以及80的行政村都已通了公路，对经济发展起了巨大的推动作用。随着一大批汽车专用公路的建成通车，北京至天津、沈阳至大连、济南至青岛、上海至南京、广州至深圳、海南环岛等一大批大中城市已有高速公路往返，为这些地区的经济发展注入了新的活力。尽管成就斐然，但经济建设的需要和汽车运输能力的上升，使公路交通面临着新的压力，仍然存在数量少、能力低、设备落后、运力缺口大等问题。据不完全统计，公路国道主干线中50以上的路程交通量超过设计能力，目前尚有1500多个乡镇、19万个行政村不通公路。 目前，西部公路的发展较慢，与东部地区形成较大的差距，所以，要为西部开发公路通道；尽快形成西部地区与中部和东部地区、西南地区与西北地区、通江达海、连接周边国家的公路运输大通道，起步建设西部公路八条省际公路通道，同时加强西部地区国道的改造力度；国家重点干线公路建设；重点发展省会到地市或到主要县城的公路及国道主干线连接线等干线公路，加快区域干线公路和大中城市过境公路及出入口公路建设，尽快形成全国公路主骨架与区域干线公路相互连接、功能分明的干线公路网络；县乡公路网络建设：加大乡村公路通达工程的建设，使有条件通公路的乡、行政村特别是西部地区老、少、边、穷地区有条件通公路的乡、行政村尽快实现通公路。结合小城镇的发展规划，加强城镇间公路建设；公路运输服务网络建设；加快以公路主枢纽为重点的场站体系建设，初步形成以高等级干线公路为依托的省际间、重要城市间快速直达公路运输系统和重要港口、铁路枢纽集散运输服务网络。1.1.3 研究的内容本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成宁夏中宁至中卫二级公路的设计工作，具体内容有： （1）资料整理与分析设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。 （2）公路技术等级的确定。 （3）方案拟定和比选。 （4）路线平面、纵断面、横断面设计。 （5）路面设计 （6）路基综合排水设计 （7）设计文件，即设计说明书。说明书交代设计内容、计算方法和过程。 （8）设计图纸，要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面结构层设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格，其中一部分图纸需要计算机绘图。1.2 项目设计背景本次设计中的平面设计，纵断面设计，横断面设计，土方调配等内容主要采用手绘和手算，以及利用纬地软件协助的方法来完成本次设计。该软件是一套具有领先技术的工程规划计算机辅助设计系统，主要应用于道路设计。纬地软件将道路设计所需的各种平面线形，纵断面坡度及坡长限制，横断面形式，超高方式等设计要素归纳为符合设计者设计习惯和思维的“设计目标”概念，进行目标化设计，而不是单纯的绘制线，点等几何图素。辅助设计者设计出合理的平，纵，横断面组合。设计完成后，纬地能够根据需要绘出任意比例的平面图，纵断面图，横断面图。利用纬地可以方便的做出本设计。1.3 沿线自然条件1.3.1 地理条件本设计的路段所在地区处于宁夏中部地区，途经当地农业区。该地区总体地势平坦，属于平原区。根据公路自然区划的三级区划标准和水热平衡，此处地理位置属于区西部干旱区。1.3.2 地质条件该地区以砂性土为主，土的稠度为1.0-1.2。砂性土无塑性，透水性强，但是它的粘结性较小，易于松散，压实困难。土颗粒较细，平均粒径不大于0.10mm，属细粒土。细粒土质的砂性土，粒径组成接近最佳级配，遇水不粘着，不膨胀，雨天不泥泞，晴天不扬尘，级配适宜，强度、稳定性较好，是理想的筑路材料。1.3.3 水文条件本地区地下临界水位一般为1.8m。河流为季节性河流。根据近十年来水文资料统计，年平均降雨天数为54.3天，年平均降雨量为500-800mm。冬季有降雪记录。1.3.4 气候条件该地区属于大陆性季风气候，四季分明。冬天气温较低，平均气温在-10左右。夏季气温较高，平均气温在25以上。1.3.5 植被及作物该地区是全国主要的农作物产地，粮食作物有小麦、玉米、大豆等，经济作物主要有油麦等。地域内树木主要以温带落叶树木为主，杨树、柳树、榆树等。 第二章 公路等级的确定第二章 公路等级的确定2.1 公路功能本条公路的主要功能是为行车服务的，可以满足各种中小型车辆的行驶。同时，各种畜力车，自行车也可以在其人行道上行驶。公路建成后发挥集散道的作用，与现有的道路构成规划完美路网。设计路段长度为2961.4m。设计年限为15年。该二级公路主要是作为城乡结合部混合交通量大的集散公路，部分路段也受地形条件的限制，所以选用设计速度为60km/h。2.2 公路分级交通部2004年1月颁布的国家行业标准JTGB012003公路工程技术标准将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级，即高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。 （1）高速公路：高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量25000-55000辆。六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量45000-80000辆。八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量60000-100000辆。 （2）一级公路：一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000-30000辆。六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000-55000辆。 （3）二级公路：二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000-15000辆。 （4）三级公路：三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000-6000辆。 （5）四级公路：四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下。单车道四级公路应能将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。2.3 交通量统计 （1）现有交通量统计根据资料统计，现有交通量见下表2.1。表2.1 现有交通组成与交通量车型解放CA340黄河JN150解放CA390解放CA50尼桑CK10G东风EQ140黄河QD351载重（kN）36.682.660.155066.6570换算后载质量（t）3.668.266.01556.66557交通量350100150160180200150（2）交通量换算标准规定交通量换算采用小客车为标准车型。确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表2.2。表2.2 各汽车代表车型与车辆换算系数汽车代表车型车辆折算系数说 明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t7t的货车大型车2.0载质量7t14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车(3) 初始交通量计算初始年平均日交通量为：=3501.5+2.0100+1.5150+1.5160+1.5180+1.5200+1.5150=1985（辆/日） （4）设计交通量计算目前一般按年平均增长率累计计算确定。 （2-1）式中 预测年的年平均日交通量，辆/d; 初始年平均日交通量，辆/d； 年平均增长率，%； 设计年限。通过上式计算设计交通量： （辆/d） 所以，根据以上指标跟公路等级确定为二级。2.4 公路技术标准根据二级公路的技术标准是有各项技术指标来体现的，主要技术指标见下表2.3。表2.3 主要技术指标表设计速度V60km/h行车道宽度（m）3. 52=7行车道数2路基宽度(m)10 直线的最大长度(m)20V=1200直线的最小长度（同向曲线间）(m)6V=360直线的最小长度（反向曲线间）(m)2V=120最大纵坡6%最小纵坡0.3%最大合成纵坡10%凸形竖曲线一般最小半径/长度(m)2000/50凹形竖曲线一般最小半径/长度(m)1500/50会车视距（m）1508第三章 路线方案拟定和比选第三章 路线方案拟定和比选结合沿线地形、地质、水文、气象等自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案的论证与比选，经过技术与经济两个方面的比较后，确定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的设计方案。3.1 选线原则与步骤3.1.1选线的一般原则 （1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致地研究，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、迅速的前提下，做到工程量小、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。不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。 （3）选线应注意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、经济作物田或穿过经济林园（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，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。 （5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法避开。当必须穿过时，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，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染，如： 路线对自然景观与资源可能产生的影响； 占地、拆迁房屋所带来的影响； 路线对城镇布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割引起的影响； 噪音对居民以及汽车尾气对大气、水源、农田所造成的污染及影响。3.1.2 选线的步骤 （1）路线方案的选择路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。此项工作通常是先在小比例尺地形图上从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集哥可能方案的有关资料，进行初步评选。确定数条有进一步比较价值的方案。然后进行现场勘察，通过多方案的比选得出一个最佳方案。 （2）路线带选择在路线基本走向已经确定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，解决路线局部方案的工作。 （3）具体定线经过上述两部的工作，路线雏形已经明显勾画出来。定线就是根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横综合设计，具体定出道路中线的工作。3.2 路线方案拟定和比选表3.1为方案I与方案II的主要经济技术指标表。表3.1 两方案主要指标比较主要指标单位方案一方案二路线长度km2.9613.004平曲线占路线总长m830.3641.2竖曲线占路线总长m160.0175.1占用土地亩4045土方4052540353涵洞道23总造价万元497522方案I：该方案的路线总长度为2961.4m，经过的村镇较多，能够很好地服务人民的出行，带动沿线经济的发展和人们的沟通往来。离村镇的距离合适，能很好的做到“近村不进村”也不扰民。与现有公路衔接得当，构成了完善的交通网络体系。沿线的电力、通讯设施较为完备，这对于路线的施工是十分有利的。但是它所占农田多了一点，则考虑补偿农田占用费用较多。方案II：这条路线偏离村镇较远，对于建路材料的运输不是很方便，也不利于服务村镇的出行以及经济发展。路线总长度为3004m。占用农田较多。但沿线地形比较平缓。方案II占用农田较方案I很多。路线长度又比方案I较长，工程量也较大。并且沿线需要设3个涵洞，而方案I只需要设两个涵洞。总造价是522万，比起方案I的总造价多出30万。从经济方面考虑，优先选用方案I。由此可见，综合考虑，通过比选，最终确定方案I为可行方案。方案I和方案II路线见比例为1:2000的地形图上所绘。72 第四章 平面设计第四章 平面设计4.1 平面设计的一般原则 （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。直线、圆曲线、缓和曲线三种平面线形的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，不应片面强调路线应以直线为主或以曲线为主。 （2）保持平面线形的均衡越连贯，在设计时应充分注意： 长直线尽头不能接以小半径曲线。 高、低标准之间要有过渡。 （3）平曲线应有足够的长度。一般最小平曲线长度一般应考虑一下条件确定： 汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难：根据经验，在每段曲线上驾驶员操作方向盘不感到困难至少需要3s的时间，全长需要9s； 缓和曲线上离心加速度的变化率不超出定值。 转角小于时应设置较长的平曲线，可不设缓和曲线。4.2 平面线形设计4.2.1 直线 （1）直线的适用条件在运用直线并决定其长度时，必须慎重考虑，一般不宜采用长直线，适宜采用直线的地段有： 路线完全不受地形，地物限制的平原区或山区的开阔谷底； 市镇及其近郊道路，或以直线为主体进行规划的地区； 长大桥梁、隧道等构造物路段； 路线交叉点及其附近； 双车道提供超车的路段； （2）直线的最大长度直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。我国目前的标准和规范中未对直线的最大长度规定具体的数值。我国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（单位为m）为20V（V设计速度，km/h）即1200m。 （3）直线的最小长度同向曲线间的直线最小长度为6V，即360m；反向曲线间的直线最小长度为2V，即120m。4.2.2 圆曲线圆曲线是道路平面设计中最常用的线形之一，各级公路和城市道路不论转角大小，在转折处均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。圆曲线的设计主要取决于其半径值以及超高和加宽。 （1）最小半径平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此规范规定了一般最小半径，以及不设超高最小半径，当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。见下表4.1。表4.1 圆曲线最小半径设计速度（km/h）12010080604030一般值/m100070040020010065极限值/m6504002501256030不设超高最路拱2%5500400025001500600350小半径/m路拱2%7500525033501900800450 （2）最大半径选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线的最大半径不宜超过10000m。 （3）圆曲线半径的选用在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，采用了设超高的半径曲线，一般最小半径为200m，极限最小半径125m，本设计在两个转角处设置曲线半径分别为300m、150m、1000m。 但小于不设超高的最小半径，所以应该设超高。4.2.3 缓和曲线标准规定，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。 （1）缓和曲线的作用 曲率逐渐变化，便于驾驶操作。 离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变。 为设置超高和加宽提供过渡段。 与圆曲线配合得当，增加线形美观。 （2)缓和曲线最小长度各级公路缓和曲线最小长度规定见下表4.2表4.2 各级公路缓和曲线最小长度公路等级高速公路一二三四设计速度（km/h）1201008010080608060403020缓和曲线最一般值1301201001201008010080504025小长度/m最小值10085708570607060403020（3）最小缓和曲线长度计算 （4-1） 式中：-设计速度； -离心加速度变化率，我国是在范围内取值； -圆曲线半径。所以 又因一般情况下汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s行程，于是按照以上标准，本设计的两处缓和曲线段长度均取为一般值80m。4.3 平面线形要素计算4.3.1 曲线要素计算 （1）处曲线要素计算已知该处缓和曲线长度取，曲线半径，由坐标计算所得的转角，设计速度。试计算各曲线要素。 切线内移值 (4-2)切线角 (4-3)判断能否设置缓和曲线，即能否成立。 切线增长值 (4-4) 切线长 (4-5)曲线长 (4-6)外距 (4-7)圆曲线长 (4-8)校正值（切曲差） (4-9) （2)、处曲线要素计算同上。详见直曲表。4.3.2逐桩坐标计算 （1)路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算设起点坐标,第个交点坐标，,，则：坐标增量 交点间距 象限角 计算方位角 转角 为“+”路线右转，为“-”路线左转。首先根据地形图上的“十字坐标”求出起点、终点和按路线前进方向，第一个转角处交点为、第二个转角处交点为。通过计算所得： 按公式（4-10）计算 、之间的直线段长度得 、之间的直线段长度为 、之间的直线段长度为 、之间的直线段长度为 按公式（4-11）计算象限角 因为所以方位角 同理： 按公式（4-13）计算两转角的角度 （2）直线上中桩坐标计算利用已知坐标，交点相邻直线的方位角，则(或)点坐标： (4-15)(或)点坐标： (4-16)设直线上加桩里程距的距离为,已知，则加桩坐标为可以有下式计算。 (4-17)利用上式计算可得表4.3。表4.3 第一直线段上加桩坐标表桩 号N (X)E (Y)K0+0003724274.9502698.5K0+0203724259.0502710.7K0+0403724243.2502722.9K0+0603724227.3502735.1K0+0803724211.4502747.2K0+1003724195.6502759.4K0+1203724179.7502771.6K0+1403724163.9502783.8K0+1603724148.0502796.0K0+1803724132.1502808.2K0+2003724116.3502820.3K0+2203724100.4502832.5K0+2403724084.6502844.7K0+2603724068.7502856.9K0+2803724052.8502869.1K0+3003724037.0502881.2K0+3203724021.1502893.4 （3）缓和曲线上任意点坐标缓和曲线上任意点的切线横距： (4-18)式中 缓和曲线上任意点至(或)点的曲线长;Ls缓和曲线长度。 第一缓和曲线()任意点坐标 (4-19)式中 转角符号，右转为“+”，左转为“-”，下同。利用上式计算所得的第一缓和曲线上的坐标结果见下表4.4。表4.4 第一缓和曲线上点的坐标桩号XY桩号XYK0+380.33723973.3502930.1K0+4403723926.9502967.7K0+4003723957.7502942.2K0+4603723912.3502981.4K0+4203723942.1502954.7K0+460.33723912.1502981.6第二缓和曲线()内任意点坐标 (4-20)式中 第二缓和曲线内任意点至点的曲线长。Lc缓和曲线长度。利用上式计算所得的第二缓和曲线上的坐标结果见下表4.5。表4.5 第二缓和曲线上点的坐标桩号XY桩号XYK0+529.13723869.6503035.6K0+5803723845.8503080.5K0+5403723864.0503044.9K0+6003723837.5503098.7K0+5603723854.6503062.5K0+609.13723833.8503107.0（4）圆曲线内任意点坐标 由时 (4-21)式中 圆曲线内任意点至点的曲线长。 由时 (4-22)式中 圆曲线内任意点至点的曲线长。利用上式计算结果见下表4.6。表4.6 圆曲线上各点坐标桩号XY桩号XYK0+460.33723912.1502981.6K0+5003723886.1503011.5K0+4803723898.7502996.0K0+5203723874.5503027.8K0+494.73723889.3503007.3K0+529.13723869.6503035.64.3.3 主点桩号计算 （1)处平曲线上主点桩号计算由前面坐标计算得知处的桩号为 直缓点： 缓圆点： 圆缓点: 缓直点:曲中点:校 正:说明计算无误。 （2）、处平曲线上主点桩号计算同上，经计算均无误。4.4 行车视距4.4.1 行车视距简述行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。行车视距根据通视要求的不同可分为：停车视距、会车视距、超车视距。规范规定，高速公路、一级公路的视距采用停车视距，二级公路、三级公路、四级公路设计视距应满足会车视距的要求，其长度应不小于停车视距的两倍。我国标准规定了二级公路行车视距的要求。具体规定见表4.7。表4.7 二级公路行车视距设计速度（km/h）8060停车视距/m11075会车视距/m220150超车视距/m550350最小必要超车视距/m350250汽车在平面弯道上行使时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡和其它障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视距是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧横净距内的障碍物。如下图4.1所示，从汽车行驶轨迹线上的不同位置（图中的1、2、3各点）引出一系列视线（图中的1-1、2-2、3-3），它们的弧长都等于视距S，于这些线相切的曲线（包络线）称为视距曲线。在视距曲线与轨迹线之间的空间范围，适应保证通视的区域，在这个区域内如有障碍物则要予以清除。图4.1 圆曲线视距包络图4.4.2 最大横净距计算横净距，即在弯道各点的横断面上，汽车轨迹线与视距曲线之间的距离，用h表示。查规范得知设计速度为60m/h时，视距S为75m。该设计的平曲线处，视距长度小于圆曲线长度，横净距计算公式为： (4-23)式中 -最大横净距，；-沿内侧行车道行驶的驾驶员视点轨迹半径，； -视距长度S所对应的圆心角，。根据公式(4-22)计算横净距：平曲线1： 行车线到路基边缘的距离 。平曲线2：经计算也满足设计要求。路线内外没有影响司机视线的暗弯，视距能满足要求，无需开挖视距台。第五章 纵断面设计第五章 纵断面设计5.1 纵断面设计原则 （1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、岥段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）。 （2）纵坡应均匀平顺。 （3）设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；沿河线路标高应在设计洪水位0.5m以上，并计入并计入涌水高度及浪高的影响；越岭线应尽量避免反坡段。 （4）纵断面设计应与平面线性和周围地形景观相协调，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面的设计线。 （5）应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。 （6）依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的要求。为使纵坡实际经济合理，必须在全面掌握勘测基础上，结合选线的纵坡安排意图，经过综和分析定出实际纵坡。5.2 纵断面设计方法与步骤 （1）拉坡前的准备工作。在厘米绘图纸上按比例标注里程桩号和高程，点绘地面线，填写有关内容。 （2）标注控制点位置。 （3）试坡。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，试定出若干直坡线。对多种可能坡度线方案反复初定坡度线，将前后坡度线延长交汇处边坡点的初步位置。 （4）调整。调整方法是对初步坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。 （5）核对。 （6）定坡。经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和高程确定下来。5.3 纵坡及坡长设计5.3.1 纵坡纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。纵坡用符号表示，其值按下式计算： (5-1)式中 -坡度，按路线前进方向，上坡为正，下坡为负，%； ，-按路线前进方向为序的坡线两端点的高程，m； -坡线两端点间的水平距离，称坡线长度，简称坡长。 （1）最大纵坡汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进行限制。最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，规范规定各级公路最大纵坡见表5.1。表5.1 各级公路最大纵坡设计速度/(km/h)1201008060403020最大纵坡/%3456789该二级公路设置的最大纵坡为1.12，符合规定。 （2）最小纵坡挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。从汽车运营角度出发，希望道路纵坡设计的小一些为好。但是，在长路堑以及其他横向排水不通畅地段，为防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。本设计中，因考虑到各方面的因素，最小纵坡为0.47，所以也满足不小于0.3%的最小纵坡要求。 （3）合成纵坡合成纵坡的计算公式为 (5-2)式中 -合成坡度，； -超高横坡度或路拱横坡度，； -路线设计纵坡度，。在平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水线方向。查规范得知二级公路合成坡度必须小于10。各级道路最小合成坡度不宜小于0.3。本条公路的最大合成纵坡为，满足要求。5.3.2 坡长限制 （1）最小坡长标准规定，各级道路最小坡长应按表5.2设计。表5.2 各级公路最小坡长设计速度/(km/h)1201008060403020最短坡长/m30025020015012010060（2）最大坡长标准规定的最大坡长见表5.3。表5.3 各级公路纵坡长度限制(m)设计速度/(km/h)1201008060403020坡度/390010001100120047008009001000110011001200560070080090090010006500600700700800750050060083003004009200300根据计算得出本设计最大坡长为1180.3m，符合上述要求。5.4 平、纵组合设计5.4.1 平、纵组合设计原则 （1）应在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并保持视线的连续性。任何使驾驶员感到迷惑和判断失误的线形都有可能导致操作失误，最终导致交通事故。 （2）注意保持平、纵线形的技术指标大小均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用密切相关,任何单一提高某方面的技术指标都是毫无意义的。 （3）为保证路面排水和行车安全，必须选择适合的合成坡度。 （4）注意和周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度。特别是在路堑地段，要注意路堑边坡的美化设计。5.4.2 平曲线与纵断面组合的基本要求 （1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线，如下图5.1所示。图5.1 平纵组合 这种组合是使平曲线和竖曲线相互对应，竖曲线的起终点落在平曲线的两个缓和曲线内，即“平包竖”。这种立体线形不仅能起到诱导视线的作用，而且可以取得平顺而流畅的效果。但在实际生产中往往不能完全做到这一点，如果平、竖曲线的顶点错开不超过曲线长度的四分之一，即可取得较好的视觉效果。 （2）平、竖曲线大小应保持均衡平、竖曲线的线形，其中一方大而平缓时，另一方切忌不能形成多而小。一个长的平曲线内有两个以上的竖曲线，或一个长的竖曲线内含有两个以上的平曲线，从视觉上都会形成扭曲的形状。 （3）当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，课不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。 （4）要选择适当的合成坡度。 （5）避免的组合 对于平、竖曲线的组合设计能够满足上述要求是最好的，但有时往往受各种条件的限制难以满足，这时应避免如下组合的出现。 避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。 避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。 避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。 避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的线形。 避免在长直线上设置陡坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。 避免急弯越陡坡的不利组合。 应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。在本次设计中，采用的是下面四种组合方式：平面上为直线，纵面也是直线-构成具有恒等坡度的直线;平面上为直线，纵面上是凹形竖曲线-构成凹下去的直线；平面上位直线，纵面上是凸形竖曲线-构成凸起的直线;平面上为曲线，纵面上为直线-构成具有恒等坡度的平曲线。5.4.3 竖曲线 （1）竖曲线的作用 缓冲作用。以平缓的曲线取代折线可消除汽车在边坡点处的冲击。 保证公路纵向的行车视距。凸形竖曲线可减少纵坡变化产生的盲区，凹形竖曲线可增加下穿路线的视距。 将竖曲线与平曲线恰当组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。 （2）要素计算竖曲线长度 (5-3)竖曲线切线长 (5-4)外距 (5-5) （3）竖曲线上设计高程设计高程 (5-6)式中 -起点高程或已知的设计高程； -坡长，未知点到已知点的坡长； -两点之间的坡度，上坡为正，下坡为负。根据设计得知，起、终点及边坡点桩号和高程如下表5.4。表5.4 特殊点桩号及设计高程桩号设计标高K0+000740.5K0+850736.5K1+750726.4K2+961.4720.5通过上表计算可得： 其中“-”表示坡度是下降的。变坡角 (5-7)当变坡角为负时，转坡点在竖曲线的上方，该竖曲线称凸形竖曲线。当变坡角为正时，转坡点在竖曲线的下方，该竖曲线称凹形竖曲线。第一个变坡点要素计算如下：1）计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凸形竖曲线。曲线长切线长外 距2）计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号= (K0+850)-48.75=K0+801.2m竖曲线起点高程=736.5-48.750.47%=736.3m竖曲线终点桩号= (K0+850)+48.85=K0+898.9m竖曲线终点高程=736.5-48.751.12%=736.0m第二个变坡点要素计算同第一个变坡点方法相同。详见竖曲线表。第六章 横断面设计 第六章 横断面设计6.1 横断面设计原则 （1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。 （2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。 （3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。 （4）沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。 （5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。 （6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。6.2 各项技术指标二级公路采用整体式断面不必设置中间带，各部分宽度应符合表6.1。表6.1路肩宽度表路肩一般值（m）最小值（m）右侧硬路肩宽度1.50.75右侧土路肩宽度0.750.5（1）查规范得各项技术指标路基宽度设计年限15年，公路等级为二级，车道拟定双车道。车速为80km/h。双车道的路基宽度一值为12m,车道宽度为3.75m，得总车道宽度为3.7527.5m。两侧硬路肩宽度为1.52=3m，土路肩的宽度为0.752=1.5m，具体见图6.1。图6.1 公路横断面组成 （2）路拱坡度 取路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用2%双向坡面，由路中央向两侧倾斜。 （3）路基边坡坡度路基边坡按1:1.5设计。在路堑段路基边坡采用1:1.0。 （4）边沟设计采用梯形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m，内侧边坡坡度为1:1.0。6.4 超高设计6.4.1 超高确定设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所