曹中二级公路设计

曹中二级公路设计摘要本次毕业设计为荷泽至定陶二级公路第二标段，其路线全长约2364m，所经地区均为平原，主要进行线形、路基和路面设计。其中，线形设计包括选线、方案比选、平面设计和纵断面设计；路基设计包括横断面设计、路基边坡设计和路基排水设计等；路面设计包括路面结构层次设计、路面结构层厚度设计和路面结构层验算。通过对当地交通量、地形、气候、水文、地质等状况的深入调查, 确定了道路的等级以及道路设计的各个技术指标，为公路路线方案的比选准备了原始材料，确定了线路的平面位置。并且本设计对方案进一步细化，对路线的平面和纵断面进行了综合分析，根据技术标准及当地实际情况确定了路基宽度、高度及边坡坡度并且对路面材料、横断面布置、曲线超高及加宽的设置做了精心设计。此外，本设计还对路基冻胀和翻浆的形成过程、影响因素及处理方法进行了论述。关键词：线形；路基；路面；缓和曲线；竖曲线。Second class highway design of CaozhongAbstractThis graduation design is the second mark segment of the Caozhong second class design,its route is 2364m,it throughs the plain region,and mainly carrys on alignment, roadbed and pavement design. Among them, Alignment design includes to choose the line, project to compare to choose, the flat surface design and vertical section design;The roadbed design includes the cross section design, the roadbed side slope design and roadbeds draining design etc; The pavement design include pavement structure layer design, pavenent structure layer thickness design and pavement structure layer to check to calculate. According to the investigating further of the state as the volume of traffic, local topography , climate , hydrology , geology ,etc. for confirming the class of highway and technical standard ,selecting to prepare the firsthand material of scheme of the highway, and fixing the level of the circuit. And it is thinning further to the scheme to originally design ,has done the rational choice to the level of the circuit and vertical section, have confirmed the width of road bed according to the technical standard and local actual conditions , and cutbank and material , cross section assign, curve superelevation and establishment that widenned design meticulously to road surface highly.In addition, this design returns to freeze the bulge and turn over the formation process of the syrup and affect the factor and handled the method to carry on the treatise to the roadbed.Key words：alignment; road bed；pavement；easement curve; vertical curve.目 录1 工程概况11.1工程概况11.2任务性质11.3地形地质11.3.1地形地貌11.3.2地质11.3.3地下水情况21.4小桥涵工程21.5交通量分析21.6设计标准31.6.1计算行车速度31.6.2设计年限41.6.3设计车辆42 线形设计52.1选线52.1.1道路选线的一般原则 52.1.2选线的步骤与方法62.1.3平原地区路线布设要点62.2方案比选82.3平面设计92.3.1平面线形设计一般原则 92.3.2线形设计112.3.3平面设计成果162.4纵断面设计182.4.1纵坡设计原则182.4.2坡长限制192.4.3道路平纵线形组合设计202.4.4纵断面设计步骤232.4.5纵断面图的绘制243 路基设计263.1设计原则263.2横断面设计263.2.1路基宽度和高度的确定263.2.2标准横断面设计273.2.3视距设计283.2.4超高和加宽303.3填挖方设计323.3.1路基填筑设计323.3.2路堑开挖设计333.3.3土石方调配333.4公路排水设计343.4.1地表排水343.4.2边沟设计353.4.3地下排水364 路面设计374.1路面结构层次设计374.1.1设计原则374.1.2初拟结构层次384.2路面结构厚度设计384.2.1设计弯沉384.2.2轴载换算394.2.3综合修正系数404.2.4多层路面换算404.2.5拟定结构层次厚度404.3路面结构层验算434.3.1拉应力验算434.3.2剪应力验算444.3.3方案验算445 工程该算编制475.1工程预算编制的定义及作用475.1.1 工程预算的定义475.1.2 工程预算的作用475.2 预算编制的依据及编制项目表475.2.1 预算编制的依据475.2.2 预算编制项目表485.2.3 预算编制说明48专题 公路土方路基施工方案491.1挖土路基施工方案491.1.1施工前的准备工作491.1.2土石方开挖施工方法491.2填方路基施工方案521.2.1施工前的准备工作521.2.2路基填筑土石方施工方法521.2.3土石方施工主要施工特点56谢辞58参考文献59附录A外文翻译原文附录B外文翻译译文附录C图表1 工程概况1.1 工程概况曹中二级公路是山东省公路网中荷泽到定陶段公路，全长2364米。该区为平原，属于一级区划的东部季冻区，二级区划为鲁豫轻冻区，土质多为冲积土。路线所经地多为耕地、种植园、村庄等，且在桩号为K0280到K0+320处，有一条栒河穿过。为了促进荷泽和定陶两地的发展，快速将两地蔬菜水果运往全国各地，节省运输时间，使两地人民快速富裕起来，特在两地之间修建曹中二级公路。 1.2 任务和性质随着当地经济的发展、工业的兴起城市间以及和周遍较发达城市的合作进一步加强，使人民生活水平进一步提高，中短途、小批量、门到门的货运需求日趋旺盛，旅客运输量逐年大幅度增长。依托公路建设，促进两地经济进一步联系和发展，特别是便于车周围的公路形成公路网，使其加强和周围发达地区的联系，使当地摆脱贫困落后的现状，使山东省的经济更加均衡协调，所以该公路的建设是很有必要的。1.3 地形地质1.3.1 地形地貌 该区地形平坦，地面高度变化不大，有时颇状起伏较大和倾斜较陡，但总体不是太大，地面自然坡度一般较小，地面高差不大。该区多为耕地、种植园、村庄等，且分布有各种建筑设施，居民点较密。1.3.2 地质该地区按岩土层成因类型和岩土性质自上而下分为：人工填土层、冲基层、残基层。1）填土层 褐黄色、浅黄色、稍湿、松散、局部稍经压实，主要由粘性土及中粗砂组成，局部含少量碎石砖块等，为人工新近填土。2）冲积层粉细砂灰黑色、灰褐色，以粉细砂粒为主，局部以中细砂为主，含少量粉粘粒，饱和、松散。 亚粘土灰白黄色、黄红色、湿，以可塑为主，主要由粉粘粒组成，局部含有粉细砂粒。中粗砂灰黑色、灰褐色、饱和、松散。以中粗砂粒为主，局部含有中细沙粒。3）亚粘土黄褐色、黄红色、稍湿、可塑、硬塑。主要由粉粘粒组成，含石英质粒，局部呈全风化状。1.3.3 地下水情况根据岩土层分布、岩心观察及钻孔简易水文地质观测。场区内地下水主要存于第四系冲基层的砂土孔隙中，稍具承压性。地下水主要接受大气降水渗入补给，地下水位变化随降水量的 影响而变化，施工结束后，测得地下水稳定水位埋深在2.103.80m。1.4 小桥涵工程该公路经过的栒河附近属平原微丘区，沟谷纵横、地表径流及沟渠众多。栒河左边37米内地势较为平缓，在向左是一个陡崖，高差27米左右；栒河右边地势较为平坦，并且比左边高出3米左右。结合地形、水文情况，小桥涵基础基本坐落于强风化岩上（或者覆盖层较薄），强风化岩地基容许承载力为3001200KPa，一般均能满足小桥涵的基础持力层的要求。约有少量的小桥涵处坐落于土层上（层厚大于2.5），地基容许承载力为130200KPa左右，设计时应根据荷载要求选用，对不能满足小桥涵基础持力层要求的应作地基处理。处理后的地基除满足小桥涵的基础持力层外，还应保证山洪暴发时，地基基础不受影响。因此，建议小桥涵的基础应尽量置于基岩上。再根据当地的经济条件和该公路的设计年限，考虑带经济、安全等总体因素，该桥设计为混凝土简支梁桥，起始桩号K0+280终止桩号K0+320，标注桩号K0+310，详细情况见图纸。1.5 交通量分析交通调查、分析和交通预测是公路建设项目可行性研究阶段进行现状评价、综合分析建设项目的必要性和可行性的基础，也是确定公路建设规模、技术等级、工程设施、经济效益评价及公路几何线形设计的主要依据。该设计通过设置临时交通流量观测站，进行连续观测该设计道路的年平均日交通量，所得的平均日交通量如下：跃进NJ130 200 （辆日）解放CA10B 1000 （辆日） 黄河JN150 600 （辆日）交通SH140 100 （辆日）太脱拉138S1 100 （辆日）交通量折算（以载重汽车为标准的折算系数）：跃进NJ130： 200辆/日1.5=300辆/日解放CA10B： 1000辆/日1.5=1500辆/日黄河JN150： 600辆/日2.0=1200辆/日交通SH140： 100辆/日1.0=100辆/日太脱拉138S1： 100辆/日3.0=300辆/日则=300+1500+1200+100+300=3400辆/日根据当地的交通量调查，当地汽车年平均增长率为6%，设计年限为15年，则远景年的设计平均日交通量为： （辆/日）式中： 设计年平均日交通量（辆/日）；年平均日交通量（辆/日）；均增长率；设计年限。所以根据以上数据，确定该设计的公路等级为二级。1.6 设计标准1.6.1 计算行车速度高速公路的计算行车速度一般选用120km/h，当受条件限制，可选用100km/h或80km/h。平原微丘地区的一级、二极、三极、四级公路的计算行车速度应分别采用100 km/h，80km/h，60km/h，40km/h；山岭重丘区的一级、二极、三极、四级公路的计算行车速度应分别采用60km/h，40km/h，30km/h，20km/h。曹中公路所在地为平原微丘区，公路等级为二级。所以该设计采用的设计行车速度为80km/h。1.6.2 设计年限各级公路的远景设计使用年限为：高速公路和一级公路为20年；二级公路为15年；三级公路为10年；四级公路一般为10年，也可以根据实际情况适当调整。曹中公路的公路等级为二级公路，所以其远景设计使用年限为15年。1.6.3 设计车辆公路设计车辆所采用的各种设计车辆外廓尺寸，应符合下表1-1。表1-1 各级公路机动车设计车辆外廓尺寸(m)车辆类型总 长总 宽总 高前 悬轴 距后 悬小型汽车61.820.83.81.4普通汽车122.5 41.5 6.54.0鞍式列车162.541.248.82.0曹中公路为二级公路，采用的设计车辆为小型汽车。2 线形设计2.1 选线 2.1.1 道路选线的一般原则路线是道路的骨架，它的优劣关系到道路本身功能的发挥和在路网中能否起到应有的作用。路线设计除受自然条件影响外，尚受诸多社会因素的制约。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系，其基本原则如下：1）再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、细致繁荣研究，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、应运费用省、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。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。7）对高速路和一级路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。上述选线原则，对于各级道路都是适用的。但在掌握这些原则上，不同等级的道路，会有不同的侧重。如高等级公路主要为起终点及中间重要控制点间快速直达交通服务的。该功能决定了它的基本方向不应偏离总方向过远，需要与沿线城镇接近时，宜用支线连接。对与等级低的地方道路主要是为地方交通服务，在合理的范围内，多联系一些城镇是无可非议的。2.1.2 选线的步骤与方法路线的起、终点确定以后，它们之间有很多走法。选线的任务就是在这众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。选线一般按工作内容分步骤进行。1）路线方案选择路线方案选择主要是解决起、终点間路线基本走向问题。此项工作通常是先在小比例尺地形图上从较大范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选确定数条有比较价值的方案。然后进行现场堪察，通过多方案的比选得出一个最优方案来。当没有地形图是，可用调查或踏勘方法现场收集资料，进行方案评比。当地形复杂或地区范围很大时，可以通过航空视察，或用遥感与航摄资料进行选线。2）路线带选择在路线基本方向选定的基础上，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，即构成路线带，也称路线布局。着些细部控制点的取舍，自然也是通过比旋的办法来确定。路线布局一般应该在1:1000到1:5000比例尺的地形图上进行。只有在地形简单，方案明确的路段，才可以现场直接选定。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。2.1.3 平原地区路线布设要点平原区路线，因地形限制不大，布线应在基本符合路线走向前提下，着重考虑政治、经济因素，正确处理对地物、地质的避让与趋就，找出一条理想的路线。综合平原地区的特点，布线应注意如下要点：1）正确处理道路与农业的关系平原区农田成片，渠道纵横交错，布线应从支援农业着眼，处理以下问题：平原区新建公路要占用一些农田，这是不可避免的，但是尽量做到少占和不占高产田。布线要从路线对国民经济的作用、对支农运输的效果、地形条件、工程数量、交通运输费用等方面分析比较，既不能片面求直占用大片良田，业不能片面强调不占某块田，使路线弯弯曲曲，造成行车条件恶化。路线应与农田水利建设相配合，有利农田灌溉，尽可能和灌溉渠道相交，把路线布置在渠道上方灌溉的一侧或渠道尾部。当路渠方向基本一致时，可沿渠地布线，堤路结合，桥坝结合，以减少占田和便利灌溉。路线必须跨水塘时，可考虑设在水塘的一侧，并拓宽水塘取土填筑路堤，使水塘面积不致缩小。当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争取靠河岸布线，利用公路的防护措施，并作保村保田之用。2）合理考虑路线与城镇的联系 平原区有较多的城镇村庄、工业及其他设施，布线应分别情况，正确处理穿过和绕避问题：国防公路和高等级公路，应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点。但又要考虑到便利支农运输，便利群众，便利于工矿的联系，路线不宜离开太远，必要时可修建支线联系，做到“靠村不进村，利民不扰民”，既方便运输又保证安全。一般沟通县、乡、村直接为农业运输服务的公路，经地方同意也可穿越城镇，但应有足够的路基宽和行车视距以保证行人，行车的安全。路线应尽量避开重要的电力、电讯设施。当必须靠近或穿过足够的距离和净空，尽量不拆或少拆各种电力，电讯设施。3）处理好路线与桥位的关系 大、中桥位常常是路线的控制点，但原则上应服从路线总方向并满足桥头界限的要求，桥路综合考虑。一般情况下，桥位中线应可能与洪水的主流流向正交，桥梁和引道最好都在直线上。位于直线上的桥梁，如两端引导必须设置曲线时，应在桥两端以外保持一定的直线段，并尽量采用较大平曲线半径。当条件受限制时，也可设置斜桥或曲线桥。要注意防止两种偏向：一种是单纯强调桥位，造成路线过多的迂绕，或过分强调正交桥为，出现桥头急弯影响行车安全；另一种只顾线形顺直，不顾桥位，造成桥位不适或斜交过大，增加建桥困难。在设计桥孔时，应少压缩水流，尽量避免桥前壅水而威胁河堤安全和淹没农田，尤其上游沿河有宽阔低洼田地时，虽壅水水位提高不多，但淹没范围却往往很大。小桥涵位置应服从路线走向，但遇到斜交过大（一般在桥轴线与洪水流向的夹角小于时）或河沟过于弯曲的情况，可采取改河措施或改移路线，调整桥轴线与流向的夹角，以免过分增加施工困难和加大工程投资，选线时应全面比较确定。路线跨河修建渡口时，应在路线走向基本确定后选择渡口位置。渡口要避开浅滩、岸礁等不良地段，两岸地形应适宜修建码头。4）注意水文土壤条件平原地区的土壤水文条件较差，特别是河网湖区，地势平坦，地下水位高，使路基稳定性较差，因此应可能沿接近分水岭的地势较高处布线。当路线遇到面积较大的湖塘、泥沼和洼地时，一般应绕避；如需要穿越时，应选择最窄最浅和基地坡面较平缓的地方通过，并采取有效措施，保证路基的确定。5）正确处理新、旧路的关系平原地区通常有较宽的人行大陆或等级不高的公路当设计交通量很大，需要修建汽车专用公路是，应分情况处理好新旧、路的关系。现有一般二级公路由于交通量很大需要汽车专用二级公路时，以利用、改造远路，并另建铺道公费汽车交通行使。现有公路等级低于一般二级路标准，宜新建汽车专用路，原有公路留作铺垫。 6）尽量靠近建筑材料产地平原地区一般缺乏砂石建筑材料，路线应可能靠近建筑材料产地，以减少施工，养护材料运输费用。 2.2 方案比选路线方案是路线设计中最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响路线在公路网中是否起到应有的作用，既是满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。选者路线方案应考虑以下主要因素：1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革开放、综合利用等重要方针的体现。2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用，与沿线工矿城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；要求的路线技术等级与实际可能达到的技术标准及其对路线使用任务、性质的影响；路线长度、建筑材料来源、施工条件、以及工程量、三材（钢筋、木材、水泥） 用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。4）其它如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系。 影响路线方案选者的因素是多方面的，各种因素有多是相互联系和互相影响的。路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，通过多方案的比较，精心选择，提出合理的推荐方案。通过以上要求对该设计进行方案比选：方案一：该方案经过的地区地势较平坦，不需要设置涵洞，工程量小；离种植园和养殖厂较近，便于蔬菜水果和牲畜的运输；经过上薄和八卦等城镇，有利于其发展；可以和周围的公路形成公路网，便于未来该地区公路网的形成和规划。但是该方案路线较长，经过一处柿子园和两片桐树林，在跨越栒河时跨越河面长度较长且附近地势较陡。方案二：该方案路线长度较短；不经过种植园，占用耕地较少；经过栒河附近的地势较为平坦，便于修建桥梁。该方案总体地势较陡，需要修建两处涵洞，工程量和造价较大。经过方案比选，采用方案一。2.3 平面设计一般所说的路线为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。路线位置受社会经济、自然地理和技术条件等条件的制约，设计者的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线。2.3.1 平面线形设计一般原则平面线形的形式为直线、圆曲线、缓和曲线。为了使路线线型美观，平面线形设计一般应遵守以下原则：1）平面线形应直捷、连续、顺直、并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。在地势平坦开阔的平原微丘区，路线直捷舒顺，在平面线形三要素中直线所占比例较大。路线要与地形相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题。直线、圆曲线、回旋线的选用与合理取决于地形地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。2）形式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、一级公路以及计算行车速度大于等于60km/h的公路，应注重立体型式设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度愈高，线形设计所考虑的因素愈应周到。计算行车速度小于等于40km/h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，在条件允许不过多增加工程量的情况下力求做到各种线行要素的合理组合，以期充分发挥投资效益。3）保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。应注意以下几点：长直线尽头不能接以小半径。长的直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，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。高低标准之间要有过渡。同一等级的公路由于地形的变化在指标的采用上也会有变化。或同一条公路按不同计算行车速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。遇到这种高、低标准变化的路段，除满足有关设计路段和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。不同标准路段相互衔接的地点，应选在交通量发生变化出，或者驾驶者能够明显判断前方需要改变行车速度的地方。 4）应避免连续急弯的线性。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。设计师可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。5）平面线应有足够的长度。平面线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，所以规范规定了平面曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度如下表2-1：表2-1 各级公路平曲线最小长度(m)公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一级二级二级三极四级地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平曲线最小长度2001701401001701001407014070100507040对于同向曲线之间的直线长度同时也应满足以下要求：规范规定同向曲线间的最短直线长度不小于6V，反向曲线间的最短直线长度不小于行车速度的2V。该设计采用的行车速度为80km/h，路线走向采用同向曲线，所以曲线间的距离不小于480m，反向曲线间距离不小于160m。平面线形要素的组合类型主要有基本型、S型、卵型、凸型、复合型和C型等。该设计所处地形为平原，采用平面线形为基本型。基本型是按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合。2.3.2 线形设计1）圆曲线半径的确定行驶在曲线的汽车由于受理心理作用其稳定性受到影响，而离心力的大小由于与曲线半径时应尽可能采用较大的值。根据汽车行驶在曲线上里的平衡式得： （2-1）式中：行车速度（km/h）；横向力系数； 超高横坡度。在设计行车速度为80 km/h时，在容许的最大横向力系数0.12和曲线的最大超高0.4，根据公式计算得406m。圆曲线半径与地形适应的前提下应尽量采取大半径，但半径达到一定程度时，其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易驾驶人员造成判断上的错误而带来不良后果。按规范规定圆曲线的最大半径不宜超过1000m。所以该设计圆曲线取半径R800m。2）缓和曲线的设定缓和曲线设置条件四级公路可不设置缓和曲线，其他各级公路当曲线半径大于“布设缓和曲线的半径”时可不设缓和曲线。规范规定，在下列情况下可不设回旋线：在直线与圆曲线间，当圆曲线半径大于或等于表2-2所列“不设超高的最小半径”时；半径不同的通向圆曲线间，当小曲线半径大于或等于“不设超高的最小半径”；小圆曲线半径大于上表中所列半径，且符合下列条件之一时：.小圆曲线按规定设置相当于最小回旋线长的回旋线时，其大圆与小圆的内移值之差不超过0.10m；.计算行车速度大于等于80km/h时，大圆半径与小圆半径之比小于1.5；.计算行车速度小于80km/h时，大圆半径与小圆半径之比小于2。根据规范规定，该设计为二级公路，计算行车速度为80km/h，为使行车安全、舒适，应在直线与圆曲线之间设置缓和曲线。该设计缓和曲线的类型为基本类型。缓和曲线的长度由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度，以使司机能从容地打方向盘，乘客感觉舒适，线型美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完成。所以应规定缓和曲线的最小长度。表2-2 不设超高的圆曲线最小半径 (km)公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一级二级二级三级四级地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘不设超高最小半径5.54.02.51.54.01.52.50.62.50.61.50.40.60.15旅客感觉舒适汽车行驶在缓和曲线上，器离心加速度将随着缓和曲线曲率的变化而变化，若变化过快，将会旅客又不舒适的感觉。离心加速度的变化率： （2-2）式中：汽车行车速度（m/s）； 圆曲线半径（m）； 离心加速度（m/s）； 汽车在缓和曲线上的行驶时间（s）。超高渐变率适中由于在缓和曲线上设置有超高缓和段，如果缓和段太短会因路面急剧的由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。在超高过渡段上，路面外侧逐渐抬高，从而形成一个“附加坡度”，当圆曲线上的超高值一定时，这个附加坡度将取决于缓和段长。规范规定的超高渐变率，由此可导出计算缓和段最小长度的公式： （2-3）式中：旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）； 超高坡度与路拱坡度代数差（）；超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘之间的相对坡度。行车时间过短缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短而使司机驾驶操作过于匆忙。 （2-4）考虑以上影响缓和曲线长度的各项因素，标准制定了各级公路缓和曲线最小长度，如表2-3。 该设计为二级公路，设计行车速度为80km/h，地形为平原，为满足视距、超高、行车等要求，现选缓和曲线长度为80m。表2-3 各级公路缓和曲线最小长度（m）公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一级二级二级三级四级地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘缓和曲线最小长度10085705085507035703550253520回旋曲线的参数在一般情况下，特别是当圆曲线半径较大时，车速较高时，应采用更大的缓和曲线。该设计缓和曲线采用回旋线，回旋线的基本公式是以参数形式表达的（）。回旋线参数的最小允许值应作出规定。若按离心加速度的变化率来确定回旋线的最小参数，由式： （2-5）因此： （2-6）限定离心加速度的变化率，者可按上式求出最小参数。若按车辆在缓和曲线上的行驶时间不过短、超高变化率适中等条件，同样可以得到回旋线的最小参数。值应该根据线形顺适与美观的要求，按圆曲线半径R的大小来确定。考察司机的视觉，当回旋线很短时，其回旋线切线角（或称缓和曲线角）在左右时，曲线极不明显，在视觉上容易被忽略。但当回旋线过长大于时，圆曲线与回旋线不能很好协调。因此，从适宜的缓和曲线角这一区间可以推导出合适的值。因为 （2-7）所以 （2-8）而 （2-9）在回旋线终点，将和分别代入上式，则大致有下面的关系： （2-10）不过上述关系只适用在某种范围之间。经验证明，当在100m左右时，通常；如果小于100m，则选择等于小于或等于。反之，在圆曲线较大时，可选择在左右，如果超过了3000m，即使小于，在视觉上没有问题的。根据公式、超高、行驶时间等条件，该设计的回旋线参数268.328。3）缓和曲线的道路平面几何元素如图2-1，道路平面线形三要素的基本组成：直线回旋线圆曲线回旋线直线。其几何元素的计算公式如下： （2-11） （2-12） （2-13） （2-14） （2-15） （2-16） （2-17）曲线上特殊点的桩号计算公式如下： （2-18） （2-19） （2-20） （2-21） （2-22） （2-23）2.3.3 平面设计成果1）该设计设置了两个平曲线，其半径和缓和曲线长度取相同值。交点1的桩号为K0+674，曲线半径R400m，缓和曲线长度100m，交点转角34；交点1的桩号为K1+874，曲线半径R400m,缓和曲线长度100m，交点转角27。具体参数见附表1：直线、曲线及转角表。2）高等级公路的线形指标较高，表现在平面上是曲线半径较大，缓和曲线较长，在测设和放样时须采用坐标法，方能保证其测量精度。计算交点坐标当导线点的精度满足要求并经平差后，即可展会在图纸上测绘地形图（纸上定线），或以导线点为依据在现场直接测得路线个交点的坐标（直接定线）。纸上定显得交点坐标可以在图纸上量取，而直接定线的交点坐标若是用全站仪测量也可以很方便的获得。图2-1 基本型平曲线计算格中桩坐标可先计算直线和曲线主要点坐标，然后计算缓和曲线、圆曲线上每一个长传的坐标。计算公式如下：曲线上任一点的切线横距 （2-24）式中：缓和曲线上任一点至（或）点的曲线长；缓和曲线长度。第一缓和曲线（）任意点坐标： （2-25） （2-26）圆曲线内（）任意点坐标： （2-27） （2-28）式中：缓和曲线上任一点至点的曲线长；、点的坐标第二缓和曲线（）内任意点坐标： （2-29） （2-30）式中：第二缓和曲线上任一点至点的曲线长。根据以上公式计算的各桩号坐标见附表2：逐桩坐标表。2.4 纵断面设计沿道路中线竖直切开再展开即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务就是根据汽车动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客感觉舒服的目的。2.4.1 纵坡设计原则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。纵坡设计的一般要求如下： 1）纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。2）为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最段长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。越岭垭口附近的纵坡应尽量缓一些。 3）平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。 5）纵断面设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水要求综合考虑。6）各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力性能、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，合理确定的。各级公路最大纵坡的规定如表2-4。表2-4 各级公路最大公路（）公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一级二级二级三级四级地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘最大纵坡34554657576869根据以上原则，该设计采用的最大纵坡不大于5。2.4.2 坡长限制为了使行车安全，设计应进行坡长限制。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考虑的。如果坡长过短，使边坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越突出。从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长有一定的最短坡长。标准规定，各级公路最短坡长按下表2-5选用。表2-5 各级公路最短坡长（m）公路等级汽车专用公路一般公路高速公路一级二级二级三级四级地形平原微丘重丘山岭平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘平原微丘山岭重丘最短坡长30025020015025015020012020012015010010060曹中公路为二级公路，地形为平原区，所以最短坡长应不小于200m。2）最大坡长限制道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。主要表现在：使行车速度显著下降，甚至要还较低排档克服坡度阻力；易使水箱“开锅”，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动器发热而失效，甚至造成车祸。3）缓和坡段在设计中，当纵坡的设计达到限制坡长时，应设置一段缓坡，用以恢复在陡坡上降低的速度。一般缓和坡段的坡度应不大于3，长度应符合各级公路最小坡长的规定。 缓和坡段的具体位置应结合纵向地形起伏情况，尽量减少填挖方工程数量，同时应考虑路线的平面线形要素。在实际设计中，有时某一坡度坡长未达到限制坡长时，可变换坡度，但其长度应按坡长限制的规定进行折算。该设计没有达到最大坡长，采用坡度均为1，所以不必设缓和坡坡段。2.4.3 道路平纵线形组合设计 1）视觉分析 视觉分析的意义 道路设计时除应充分考虑自然条件、汽车运动力学等方面的要求以外，还必须考虑驾驶员的心理和视觉上的反映。汽车在道路上快速行驶时，驾驶员通过视觉、运动感觉和时间变化感觉来判断道路线形条件、路面条件以及其他交通信息，其中接受这些信息的主要是视觉，因此，视觉是连接道路与汽车的重要媒介。 从运动视觉出发研究道路的空间线形与周围景观的配合是现代较为先进的设计理论，这样能充分的保持线形的连续性，使行车具有足够的舒适感和安全感。 驾驶员的视觉规律 驾驶员的视觉规律与车速密切相关，车速越高，则视线的集中点越远，视角越小。国内外的研究表明：驾驶员的注意力集中和心理紧张程度随车速的增加而增加。在汽车高速行驶时，驾驶员对前景细节的视觉开始变得模糊不清，视角也随车速的增加逐渐变窄。 由上所述，驾驶员在高速行车时，主要注意力是用来观察视点较远路段的线形状况，因此，必须使驾驶员能准确地了解线形，避免由于判断失误而导致交通事故。2）道路平、纵线形组合设计 道路的线形状况是指道