道路桥梁毕业设计

沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计（论文）摘 要根据设计任务书提供的设计资料和设计要求以及部颁标准和规范，对泰和至凤凰二级公路综合设计K0+000K5+495.719段进行了路基路面综合设计，设计车速为60km/h，双向两车道。主要内容包括：路线平面设计、路线纵断面设计、路基横断面设计、路基路面排水设计、路面结构设计、小桥设计等。在平面设计中，考虑到是平原微丘区新建二级公路，在设计线路上选了五个交点，曲线半径分别为 800m,400m,700m,700m,400m对平面交点进行了校核。在纵断面设计中，全线共设六个变坡点，竖曲线半径分别为36000m，2000m，5000m，4200m，18000m并且进行了竖曲线要素计算。在横断面设计中，在圆曲线半径小于不设超高的最小半径（1500m）的平曲线处还进行了超高的计算,进行了土石方计算和调配。在排水设计中，选择一公里典型路段，设置了截水沟、排水沟，并且在高路堤处设置为散排水形式。在小桥涵设计中，设计内容是一座跨径为12m的装配式钢筋混凝土空心简支板桥，主要进行了桥梁上部结构的计算、配筋和验算，包括主梁计算橡胶支座计算。本次毕业设计是一个总结也是一个锻炼，通过设计，在专业知识方面得到了综合训练和提高，增强了独立分析和解决问题的能力，掌握了利用理论知识解决实际问题的方法，取得了很好的效果，为以后的工作奠定了一个良好的基础。关键词：二级公路；路线；路面；桥梁；综合设计AbstractAccording to the design data and design requirements provided with the design plan descriptions and Care standards and norms, Taihe to Fenhuang Town second-class highway K0+000 K5+495.719 section on the roadbed comprehensive design. The designed vehicle speed is 60km/h, two-way two lanes.The main contents are route graphic design, longitudinal design route, route cross-sectional design, pavement structure design, roadbed drainage design，bridge design, etc. In graphic design, considering it is the high level of roads in the plain area, the circuit on the four intersection curve radius, respectively for 800m,400m,700m,700m,400m checks the intersection of the plane. In the design of all cubes, consists of five changing slope point, vertical curve respectively for 36000m，radius of 2000m，5000m，4200m，18000m and the curve elements calculation. In the cross-sectional design, in circular curve radius, less than the minimum radius which do not set high in the flat curve (1500 m) was the ultra high calculation, the earthwork calculation and allocate. In the drainage design, the choice of a typical sections, set the km cut ditch, drainage, and high embankment in a setting for drainage form scattered. In the small bridge design, design content is a span of 12m of the Prefabricated reinforced concrete simply supported hollow slab bridge, the main bridge of the upper structure calculation, reinforcement and checking, including the main girder calculation and carriageway calculation. The graduation design is a summary also an exercise, through the design in the professional knowledge, we improve the comprehensive training got, enhance the independent analysis and the ability to solve problems, and master the use of theoretical knowledge of methods to solve practical problems, and good results have been achieved, laid a good foundation for the later work.Key words : Second class road; Line; Pavement; Bridge; Comprehensive desig2 目录第一章 前言11.1 公路建设的意义11.2.1 气候特点11.2.2 地质地貌1第二章 路线设计和计算42.1 选线42.1.1 平原微丘地区选线原则42.1.2 线形与技术标准42.1.3 以平面为主安排路线42.1.4 处理好与农业的关系42.1.5 路线与城镇的联系52.2.2 二级公路的主要技术指标72.2.3 带有缓和曲线的平曲线计算公式72.2.4 路线曲线要素计算83.1 纵断面设计方法与原则133.2 平纵线形的协调143.3 竖曲线计算143.3.1 简述143.3.2 竖曲线要素的计算公式143.3.3 竖曲线设计15第四章 路线横断面设计174.1横断面的组成174.4 横坡的确定184.4.1 路拱坡度184.4.2 路肩坡度194.4.3 超高及超高缓和段194.4.4 加宽204.5 土石方数量计算与土石方调214.5.1 横断面面积的计算214.5.2 路基土石方工程数量的计算214.5.3 土石方调配22第五章 路基路面排水设计245.1路基路面排水的一般原则245.2 路面排水设施245.2.1 边沟245.2.2截水沟265.2.3 排水沟265.2.4 急流槽27第六章 路面结构设计和计算286.1 设计说明286.1.1 路面等级286.1.2路面分类286.2 沥青路面设计296.2.1中湿状态296.2.1.2中湿状态路面结构厚度计算306.2.1.3竣工验收弯沉值和层底拉应力计算326.2.2干燥状态336.2.2.2干燥状态路面结构厚度计算347.2.2.3交工验收弯沉值和层底拉应力计算36第七章 装配式钢筋混凝土空心简支板桥设计377.1设计资料377.1.1桥面净空377.1.2主梁跨径和全长377.1.3设计荷载377.1.4材料377.2构造形式及截面尺寸377.3计算空心板截面几何特性397.4主梁内力计算417.4.1、永久作用效应计算417.4.2、可变作用效应计算427.4.2.1跨中弯矩467.4.2.2跨中剪力467.4.2.3截面弯矩477.4.2.4截面剪力477.4.2.5支点截面剪力487.5持久状况承载能力极限状态下的截面设计、配筋和验算497.5.1配置主筋497.5.2持久状况截面承载能力极限状态计算517.5.3斜截面抗剪承载力计算517.5.4箍筋设计527.5.5斜截面抗剪承载力复核537.5.5.1距支座处抗剪承载力验算537.5.5.2箍筋间距变化处截面547.6持久状况正常使用极限状态下的裂缝宽度验算547.6持久状况正常使用极限状态下的挠度验算557.7 板式橡胶支座设计577.7.1 选定支座的平面尺寸577.7.3 验算支座的偏转597.7.4 验算支座的抗滑稳定性597.8 构造要求597.9桥面铺装、排水防水层60第八章 技术经济分析618.1 本设计公路沿线的自然特征和路线特征618.1.1自然特征618.1.2路线特征618.2 路线方案比选的评价指标618.2.1技术指标618.2.2经济指标628.4 方案比选62第九章 结论63参考文献64谢辞65 泰和县至凤凰镇二级公路综合设计二级公路综合设计第一章 前言1.1 公路建设的意义 泰和县位于江西省中南部，吉泰盆地中心，东南毗兴国县，西连井冈山市、永新县。泰和县东西长105公里，南北宽57公里，国土总面积2667平方公里。境内地貌多样，山地、丘陵、河谷平原面积各占16%、54%和30%。年均日照1756.4小时，气温18.6度，无霜期281天，降雨量1726毫米，光能充足，四季分明，热量丰富，雨量丰沛，属典型的中亚热带湿润季风气候。泰和县森林覆盖率51.6%，森林蓄积量450万立方米。泰和县地处水陆要冲，“咽喉苏广、唇齿闽浙”，自古即为南北通衢。秦代开辟的京师通往岭南的“通南越道”即经过泰和。隋唐在县城东建有白下驿，沿用至明代。宋代在县西南和县东北分别置浩溪水驿和淘金水驿，沿用至明清。近代以来，由于战乱，交通发展缓慢。1932年修建了境内第一条公路赣粤线泰和段。1950年代末至1970年代，通过发动群众进行大规模建设，开始实现乡乡通公路。 井冈山机场距县城西郊15公里，能满足空中客车320、波音737等以下机型的客机起降，设计年吞吐量28万人次，村村通公路三年决战工程顺利实施。泰和县基本形成以京九线为主干，承南接北，水陆空并进的高标准立体交通网络。泰和县至凤凰镇二级公路综合设计的修建，将能促进泰和县周边地区开发和壮大经济的发展。为凤凰镇的交通运输，出行，带来很大的方便。1.2.1 气候特点 泰和地区属北亚热带湿润季风气候区，具有季风明显、四季分明、气候温和、雨量充沛、光照充足、无霜期长等气候特点，适宜农林牧副渔全面发展。但由于地处中低纬度，冷暖气团活动和交锋频繁，降水的年际年内变化大。加之地形复杂多样，常有旱、涝、风、雹等气象灾害出现，给农业生产带来一定的影响。1.2.2 地质地貌 泰和地貌基本特征 境内地貌以山地、丘陵为主，面积达1877.5平方公里，河谷平原735.9平方公里，水面52.01平方公里。 地貌特征为东西高、中间低，县境东南部山峰林立，有三座山峰的高度达1000米以上，水槎乡的十八排山峰高达1176米，为全县的最高点。西部山峰均低于800米，碧溪乡刘岗寨附近顶峰715米。中部地势低平，海拔70米左右。万合乡的昌家村北洲地为最低，海拔52米。最高点和最低点的高差超过1100米。赣江自南向北纵贯县境中部，构成地势开阔的河谷平原，将全县划分成河东、河西两大块。两岸支流均由东、西部山地向赣江辐辏，形成反映总地势倾斜的羽状水系。整个地势，自东、西两侧向中部逐级层层下降，呈现一种不对称的盆地形势，成为吉（安）泰（和）盆地的主要组成部分。 地貌形态及其分布均受地质构造控制明显。东、西侧分布的震旦系和寒武系浅变质千枚岩、板岩、石英砂岩及长石石英砂岩等地层，先后受加里东运动、印支及燕山运动、喜马拉雅运动影响，形成山高坡陡、河谷深切的褶皱断块的低山和中山地貌。山地边缘及其延伸地带受印支和燕山运动影响，形成顶圆、坡陡、谷深的高丘与中丘地貌。白垩系地层受燕山运动的北东向断裂控制，形成低丘、浅丘地貌。 地貌类型 境内地貌类型丰富多样，且排列有序。从东、西两侧山地到赣江河床，地貌形势依次有中山、低山、高丘、中丘、低丘、浅丘、高阶地、低阶地、河漫滩、江心洲、边滩、心滩、谷地、盆地、古河道等地貌类型。 中山。海拔800米以上，相对高度大于500米。面积10.9平方公里，占全县总面积的0.4%。分布在水槎乡南部、老营盘、中龙等乡边界上，以十八排、天湖山两片为最大。多呈北东向排列。山坡坡度35。45。，顶部较缓，仍显示出古剥夷面的特色。山体高峻，气温随高度增加而下降，引起土壤和植被等自然因素的垂直变异。 低山。海拔400800米，相对高度200500米。面积413.3平方公里，占全县总面积的15.5%。分布于碧溪乡东、北、南部，桥头乡东南部，老营盘、中龙乡东部，水槎、上模乡南部。成为县内山地的主体，与中山接触处无明显的坡折。分布较集中连片，山势挺拔陡峻，坡度35。45。，山脊尖锐，峰峦林立，脉络清楚，坡上布满古代的侵蚀沟谷，多呈“V”字型。老营盘、中龙等乡范围内的低山坡上，见有由于暴雨引起的残坡积物的零星滑坍。低山海拔较高，雨量丰沛，土层较厚而肥沃，植被生长良好，无水土流失，人为破坏因素较少，系县内用材林的主要基地。1.2.3 水文状况 泰和县河流众多，水网纵横，是典型的江南水乡。绝大部分村镇是依水而建，渡船是河道两岸居民沟通的主要方式，因此渡口众多。纵贯全县的赣江是县内主要航道，上溯赣州，下通长江，历史上，赣江水运曾泰和县最重要的对外交通方式，在泰和县城兴起和发展的过程中起到决定性作用。受水电工程和降水量减少的影响，赣江通航能力大大降低。再加上公路、铁路运输的冲击，长途水路客运已经完全取消，内河货运也有所萎缩，仅局限于海铁联运集装箱、木材、砂石、石油等大宗货物的运输。 投资24亿元的石虎塘航电枢纽工程(位于万合镇)预计将渠化航道38公里，有效提高赣江航道的通航能力，常年通行1000-3000吨级集装箱轮和散装货轮。1.2.4 生物资源 泰和县森林覆盖率51.6%。已知的高等植物资源有2500余种，其中属国家重点保护的珍贵稀有树达89种，是江西省木材重点生产基地。赣江贯穿中部，过境河段长59.1公里，仙槎河、仁善河、牛吼江、禾水、蜀水等11条支流均汇归赣江，构成羽状的赣江水系，总集雨面积1.1万平方公里。地表水多年平均总量达22.44亿立米，过境客水量多年平均达380.93亿立米，水能理论蕴藏量6.75万千瓦，现有各类蓄水工程2673座，其中大（二）型水库2座、中型水库3座。已发现矿种20余种，矿点50多处。其中钨矿总储量130万吨，品位1.5%；石灰石、瓷土、型砂分布广，储量大；南溪石膏矿品位达95%以上。第二章 路线设计和计算2.1 选线2.1.1 平原微丘地区选线原则平原地区地形平坦，坡度平缓，除草原、戈壁外，一般人烟稠密，农业发达。村镇、农田、发达。村镇、农田、河流、湖泊、水塘、沼泽、盐渍土等为平原地区较常遇到的自然障碍。所以，平原地区选线的主要特征是客服平面障碍。微丘区选线原则上与平原区基本相同，但应更多注意利用地形，协调平，纵线形的组合。既不宜过分迁就微小地形，造成纵面不必要的起伏，也不宜过分追求直线，造成工程量不必要的增加1。平原区地形对路线的限制不大，路线的基本线形应是短捷顺直。为了增进路容的美观，需要把路线的平，纵面配合好。在坡度转折处设置适当的竖曲线也是必要的。2.1.2 线形与技术标准平原区选线要求路线方向直捷，线形舒顺，可能采用较高标准。两个小控制点之间以两点直线连接的路线是最理想的，当路线必须转折时，相邻曲线间应尽量有较长的直线，以便曲线之间有充足的过渡时间，但不能片面的追求长直线，平曲线尽量采用大半径，小偏角，从而保证线形的平顺1。路线纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓而造成排水不良。平原区路基一般以低路堤为主，但必须做好排水设计，以确保路基的稳定和坚固，同时还应考虑纵坡和排灌渠位及其高度的配合。2.1.3 以平面为主安排路线因受纵坡限制不大，布线时应在基本符合路线走向的前提下，深入调查研究沿线自然环境，正确处理好地物、地质的避让与趋就，选择一条短捷顺直的路线方案。选线时，首先在起终点及中间必须经过的工厂、农场及风景区作为主要控制点，了解农田优劣及建筑群、水电设施、跨河桥位等地物的分布，确定避让方法。2.1.4 处理好与农业的关系平原区农田成片，渠道纵横交错，选线应从支援农业着眼，布线应处理好以下问题：平原区新建道路要占用一些农田，这是不可避免的，但要做到尽量少占或不占高产田。全面分析比较，使路线既不片面求直而占用大量良田，也不片面强调不占用良田而使路线弯曲较多，造成行车条件恶化。路线布设应紧密与农田水利建设相配合。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兼保护农田之用。2.1.5 路线与城镇的联系平原区有较多的城镇、村庄、工业区及其他公用设施，选线应以绕避为主，尽量不破坏或少破坏，并采用较高的技术指标通过。高等级公路应做到“靠村不进村，利民不扰民”；一般公路应经地方同意可穿越城镇，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。2.1.6 路线与桥涵的配合特大桥是路线基本走向的控制点，大桥原则上应服从路线总方向并满足桥头接线的要求。当路线填高较大时（h10m）,则应进行高路堤与高架桥的费用比较，有时高架桥的工程费用稍高一些，但能永久地节省土地资源，高架桥也是合算的。 2.1.7 注意土壤水文条件平原地区的土壤水文条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，使路基稳定性差，因此应尽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底坡面较平缓的地方通过，并采取有效措施，保证路基的确定。2.1.8 正确处理新、旧路的关系新建公路应尽可能利用旧路，但要注意从公路的远期发展考虑，根据该路在路网中的地位和作用，严格按照技术标准的要求对旧路进行改造，不能利用的可恢复成为耕田或改为通行农业机械的道路，低等级公路应尽量利用旧路。2.1.9 尽量靠近建筑材料产地路基取土不能乱挖乱取、破坏农田，造成路基两边积水。取土应进行全面规划，采用大面积集中取土的方法。平原地区一般缺乏砂石建筑材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工、养护、材料运输等费用。2.1.10 平原二级公路选线依据平原二级公路选线的依据主要有交通部颁发的规范，实测和预测交通量，地形图，地方政府以及建设单位下发的文件，会议纪要，设计任务书等。2.2平面选线设计2.2.1 公路等级的确定根据规范JTG B01-03：高速公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000辆以上。一级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量1500055000辆。二级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆。三级公路：一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为1000-4000辆以上的公路。四级公路：一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量双车道1500辆以下，单车道200辆以下。表2-1车辆折算系数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的货车经过考察已知交通量见下表2-2：表2-2交通量长征CA160黄 河JN150延 安SX161布切奇5BR2N 太脱拉81553400600200400300因本地区是地形、地质等条件良好的平原微丘山区，根据规范的相关条文及给定的交通量，确定本次设计路线为平原微丘区二级公路，设计车速为60 km/h。2.2.2 二级公路的主要技术指标根据公路路线设计规范可知：二级公路的主要技术指标见表2-3。表2-3技术指标表设计车速 80 km/h平曲线一般最小半径400 m极限最小半径250 m缓和曲线最小长度100 m不设超高的圆曲线最小半径路拱2.02500m路拱2.03350m曲线最小坡长250m最大纵坡5%凸曲线一般最小半径4500m极限最小半径3000m凹曲线一般最小半径3000m极限最小半径2000m竖曲线最小长度170m同向曲线间的最小长度480m反向曲线间的最小长度160m2.2.3 带有缓和曲线的平曲线计算公式在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带缓和曲线的平曲线。 要素计算公式 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7式中: 总切线长，（m）；总曲线长，（m）； 外距，(m）；校正数，（m）；主曲线半径,（m）；路线转角； 缓和曲线终点处的缓和曲线角；缓和曲线切线增值，（m）；设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（m）；缓和曲线长度，（m）。 主点桩号计算ZH（桩号）=JD（桩号）-THY（桩号）=ZH（桩号）+LsQZ（桩号）=ZH（桩号）+L/2HZ（桩号）=ZH（桩号）+LYH（桩号）=HZ（桩号）-LsJD（桩号）=QZ（桩号）+ J/22.2.4 路线曲线要素计算 路线简介该泰和县至凤凰镇二级公路综合设计，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：全长：K5+495.719米交点：5个交点桩号：K0+991.001， K1+995.766，K2+828.957，K3+798.154，K4+545.047曲线半径 800,400,700,700,400 曲线要素本次设计由纬地所做，具体数值详见直曲表图表部分。1 JD1：K0+991.001设=800m，Ls =150m ，=230647.9(Y)，则曲线要素计算如下：=150/2-150/（240800）=1.17m=150/(24800)-150/(2384800) =75m=28.6479150/800=5.37=(800+1.17)tan(230647.9/2)+75 =238.83m=(-2)150/180+300=472.68m=(800+1.17)sec（/2）-800=17.75m=2238.83-472.68=4.98m主点里程桩号计算： JD1：K0+665 ZH=JD-T= K0+991.001-238.83=K0+752.171 HY=ZH+Ls= K0+752.171+150=K0+902.171QZ=ZH+L/2= K0+752.171+472.68/2=K0+988.511HZ=ZH+L= K0+752.171 +472.68=K1+224.851 YH=HZ-Ls=K1+224.851-150=K1+074.851=QZ+J/2= K0+988.511+4.98/2=K1+074.8512 JD2：K1+995.766设=400m，Ls =150m ， =520529.8(Z)，则曲线要素计算如下：=150/2-150/（240400）=74.91m=150/(24400)-150/(2384400) =2.34m=28.6479150/400=10.74=(400+2.34)tan(/2)+74.91 =271.545m=（-2)400/180+300=513.6681m=(400+2.34)sec（/2）-400=47.82m=2271.545-513.6681=29.423m主点里程桩号计算： JD2：K1+995.766ZH=JD-T= K1+995.766-271.545=K1+724.221 HY=ZH+Ls= K1+724.221+150=K1+874.221QZ=ZH+L/2=K1+724.221+513.6681/2=K1+981.06HZ=ZH+L= K1+724.221+513.6681=K2+237.8891 YH=HZ-Ls= K2+237.8891-150=K2+087.8891JD=QZ+J/2= K1+981.06+29.423/2= K1+995.77153 JD3：K2+828.957设=700m，Ls= 100m ， =203927 (Y)，则曲线要素计算如下：=100/2-100/（240700）=50m=100/(24700)-100/(2384700) =0.60m=28.6479100/700=4.09=(700+0.60)tan(/2)+50=177.674m=(-2)700/180+200=352.3789m=(700+0.60)sec（/2）-700=12.135m=2178.05-353.1053=2.97m主点里程桩号计算： JD3：K2+828.957ZH=JD-T= K2+828.957-177.674=K2+651.283 HY=ZH+Ls= K2+651.283+100=K2+751.283QZ=ZH+L/2= K2+651.283+352.3789/2=K2+827.472HZ=ZH+L= K2+651.283+352.3789= K3+003.6619 YH=HZ-Ls= K3+003.6619-100=K3+103.6619JD=QZ+J/2= K2+827.472+2.97/2= K2+828.9574 JD4：K3+798.154设=700m，Ls= 100m ， =204301 (Y)，则曲线要素计算如下：=100/2-100/（240700）=50m=100/(24700)-100/(2384700) =0.60m=28.6479100/700=4.09=(700+0.60)tan(/2)+50=178.05m=(-2)700/180+200=353.1053m=(700+0.60)sec（/2）-700=12.203m=2178.05-353.1053=2.995m主点里程桩号计算： JD4：K3+798.154ZH=JD-T= K3+798.154-178.05=K3+620.104 HY=ZH+Ls= K3+620.104+100=K2+720.104QZ=ZH+L/2= K3+620.104+353.1053/2=K3+796.657HZ=ZH+L= K3+620.104+353.1053= K3+973.2093 YH=HZ-Ls= K3+973.2093-100=K3+873.2093JD=QZ+J/2= K3+796.657+299.5/2= K3+798.4555 JD5：K4+545.047设R=400m,Ls=150m， =451220.9 (Y)，则曲线要素计算如下：=150/2-150/（240400）=74.12m=150/(24400)-150/(2384400) =2.34m=28.6479150/400=10.74=(400+2.34)tan(/2)+74.12=242.414m=(-2)400/180+300=465.5961m=(400+2.34)sec（/2）-400=35.816m=2242.414-465.5961=19.233mJD5：K4+545.047ZH=JD-T= K4+545.047-242.414=K4+302.633 HY=ZH+Ls= K4+545.047+150=K4+695.047QZ=ZH+L/2= K4+545.047+465.5961/2=K4+777.845HZ=ZH+L= K4+545.047+465.5961= K5+010.6431 YH=HZ-Ls= K5+010.6431-150=K4+860.6431JD=QZ+J/2= K4+777.845+19.233/2= K4+787.4615 交点校核无误。其余交点的具体数值见直曲表所示。 第三章 路线纵断面设计3.1 纵断面设计方法与原则路线纵断面设计主要是指纵坡设计（也称拉坡）和竖曲线设计。纵断面反映了路线纵坡的变化、路中线位置地面的起伏,设计线与原地面的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可以完整的表达出路线作为空间曲线的三维立体线形效果。纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点、道路里程桩号及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，再用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。该路地处平原区，土地资源宝贵，本项纵断面设计采用小纵坡，微起伏与该区域农田相结合，尽量降低路堤高度，路线纵断面按百年一遇，设计洪水位的要求和确保路基处于干燥和中湿状态，所需的最小填筑高度来控制标高线形设计上避免出现断背曲线，反向竖曲线之间直线长度不足3秒行程的则加大竖曲线半径，使竖曲线首尾相接。此外，所选用的半径还满足行车视距的要求，另外，竖曲线的纵坡最小采用0.3%以保证排水要求。平原微丘区二级公路纵断面设计相关技术指标：最大纵坡：5%最小纵坡：0.3%最大容许合成坡度：9.0%最小坡长：250m竖曲线最小半径： 凸曲线一般最小半径： 4500m 极限最小半径：3000m 凹曲线一般最小半径：3000m 极限最小半径：2000m各级公路的最大纵坡及坡长长度限制不易轻易采用，而应有适当的余地。为了有利于路面排水和边沟排水，一般情况下，以采用不小于0.3%纵坡为宜。坡长限制主要是控制一般纵坡的最小坡长。二级公路，当连续陡坡由几个不同坡度的坡段组合而成时，应对纵坡长度受限制的路段采用平均坡度法进行验算。3.2 平纵线形的协调线形组合设计是在平面设计和纵断面设计基本确定的基础上对平纵线形进行调整组合，使其满足视觉连续，心里感觉舒适，使道路与周围环境景观的协调，并考虑到排水的要求，成为连续、圆滑、顺适、美观的空间曲线。当计算行车速度60km/h时，对路线进行线形组合设计尤为重要。平面线形配合的基本原则：应能在视觉上自然诱导司机的视线，并保证视觉的连续性、平纵线形技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。选择组合适当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。平曲线应和竖曲线重合，且平曲线应比竖曲线长，应符合“平包纵”的原则。坡度的控制应与线形组合设计相结合，有条件的，一般最大合成坡度不大于9%，应避免急弯与陡坡相重合的线形。线形应避免的组合如下：计算行车速度大于或等于40km/h的公路，应避免在凸曲线的顶部与凹曲线的顶部插入小半径平曲线。凸曲线的顶部与凹曲线的底部不得与反向平曲线的拐点重合。直线上的纵曲线应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶员视觉中断的线形。直线段内不能插入短的竖曲线。小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重合。避免在长直线上设置陡坡和曲线长度短、半径小的凹曲线。3.3 竖曲线计算3.3.1 简述该二级公路路线总长5495.719米，全线共设五个竖曲线，其中二个凹曲线，三个凸曲线。变坡点桩号：K1+030.00、K1+980.00、 K2+830.00、K3+800.00、K4+550.00。纵坡坡度： 0.3%、-0.6%、-2%、3.5%、-3%、0.300%、-1.5%。竖曲线半径：36000m、20000m、5000m、4200m、18000m。3.3.2 竖曲线要素的计算公式竖曲线要素的计算公式汇总如下： 3-1 3-2 3-3 3-4式中 R竖曲线半径，m； T切线长，m； L竖曲线长，m； E外矢距，m； l竖曲线上任意一点到曲线起点或终点的水平距离，L0,T,m； y竖曲线上与相对应的点到坡度线的高差，m，也称为修正值或竖距。3.3.3 竖曲线设计1) 变坡点1:K1+030.00已知：i1=0.3%，i2=-0.6%，则： = i2-i1 =-0.6-0.3=-0.90设置凸曲线，设半径R=36000m，曲线要素计算如下：L=R=324mT=L/2=324/2=162mE=T2/2R=1622/(236000)=0.3645 m2) 变坡点2：K1+980.00已知：i2=-0.6%，i3=-2%，则 = i3i2 =-2+0.6=-1.40设置凹曲线，设半径R=5000m，曲线要素计算如下：L=R=275 mT=L/2=275/2=137.5 mE=T2/2R=137.52/（25000）=1.891 m4) 变坡点4:K3+800.00已知：i4=3.5%，i5=-3%，则： = i5-i4 =-3-3.5=-6.50设置凹曲线，设半径R=18000m，曲线要素计算如下：L=R=450mT=L/2=450/2=225 mE=T2/2R=2252/(218000)=1.40625 m 具体数值详见竖曲表。第4章 路线横断面设计道路横断面是指中线上任意一点的法向切线面，它是由横断面设计线和地面线组成的。这个剖面的图形叫横断面图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求：横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行规范规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并更具公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与其配合，不能任意减、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小，纵坡适宜，可考虑与路基边沟合并，但边沟断面应适当加大。地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑进行设计。路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑直立的加筋土挡墙4.1横断面的组成公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、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，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。公路横断面由行车道、路肩、中间带、边沟、边坡、截水沟以及护坡道等部分组成。4.2 路基的类型通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合三种类型。4.2.1路堤路堤是指全部用岩土填筑而成的路基。按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于 18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5-18m范围内的路堤为一般路堤。矮路堤常在平坦地区取土困难时选用。平坦地区地势低，水文条件较差，易受地面水和地下水的影响。设计时应注意满足最小填土高度的要求。力求不低于规定的临界高度，使路堤处于干燥或中湿状态。路基两侧均应设边沟。高路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和横断面经济合理，需要进行个别设计，高路堤和浸水路堤的边坡可采用上陡下缓的折线形式。为防止水流的侵蚀和冲刷坡面，高路堤和浸水路堤的边坡，须采取适当的坡面防护和加固措施。4.2.2路堑路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基。挖方边坡可根据高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚应设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。挖方路基处土层地下水文状况不良时，可能导致路面的破坏，所以对路堑以下的天然地基，要人工压实至规定的压实程度。必要时应翻挖，重新分层填筑、换土或进行加固处理，采取加铺隔离层，设置必要的排水设施。4.2.3半填半挖路基位于山坡的路基，通常取路中心的标高接近原地面的标高，以便减少土石方数量，保持土石方数量横向平衡，形成半填半挖路基。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的断面形式。上述三类典型横断面形式，各具特色，分别在一定条件下使用。由于地形、地质、水文等自然条件差异很大，且路基位置、横断面尺寸及要求等，亦应服从于路线，路面及沿线结构物的要求，所以路基横断面类型的选择，必需因地制宜，综合设计。4.3 横断面设计综述在泰和至凤凰二级公路的横断面设计中，全线填挖结合，以填方为主。4.4 横坡的确定4.4.1 路拱坡度 根据规范中要求，为有利于路面的排水，路面应设置一定的横向坡度，对于不同路面规定不同范围的横坡限制： 水泥混凝土路面：1.02.0% 沥青混凝土路面：1.02.0%4.4.2 路肩坡度直线路段的硬路肩一般应设置向外倾斜的横坡度，其坡度值可与车道横坡度相同；对全铺式硬路肩，曲线内、外侧硬路肩横坡度的方向及其横坡度：当曲线超高5%时，应与相邻的车道相同；当曲线超高5%时，横坡度不大于5%。对平坡区段或直线向曲线过渡段的硬路肩，采用与邻近车道相同的横坡度进行过渡，并控制硬路肩横坡度过渡的纵向渐变率小于1/150，大于1/330之间。当硬路肩的宽度2.25m时，应设置向外倾斜的横坡。曲线外侧的路肩横坡方向及其坡度值见表4-1： 表4-1 横坡方向及其坡度值 行车道超高值（%）2、3、4、56、78、9、10曲线外侧路肩横坡方向向外侧倾斜向内侧倾斜向内侧倾斜曲线外侧路肩坡度值（%）-2-1与行车道行坡相同4.4.3 超高及超高缓和段 超高为抵消或减少车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段上做成外侧高于内侧的单向横坡形式，叫做超高。为使之迅速排除路面水，一般把公路路面修筑成具有一定横向坡度的路拱形式，这样在圆曲线路段的弯道上，当汽车沿着双向横坡的外侧车道行驶时，由于车重的平行路面分力与离心力的平行路面分力的方向相同，且均指向曲线外侧，将影响行车的横向稳定。圆曲线半径愈小，对汽车行驶的横向稳定影响愈大，故在弯道设计中，为了能像在路面内侧车道行驶时那样用车重的平行路面分力抵消一部分横向力，以保证行车的横向稳定，可将外侧车道升高，构成与内侧车道倾斜方向相同具有一定横向坡度的单坡横断面，这样的设置称为超高，其单坡横断面的横方向坡度叫做超高横坡度，简称超高度。规范规定：超高横坡度按公路等级、设计速度、圆曲线半径、路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。高速公路、一级公路的超高横坡度不超过10%，其他各级公路不超过8%。且圆曲线部分最小超高应与直线部分的正常路拱横坡度一致。 超高缓和段从直线上的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面，由一个逐渐变化的过渡路段，这一逐渐变化的过渡路段称为超高缓和段，二级公路的超高缓和段利用缓和曲线段。所设计的泰和至凤凰二级公路，超高过度方式有三种：有中间带道路的超高过度、无中间带道路的超高过度。采用绕路中线旋转的方式，以这样的方式，先将外车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕中线旋转，直至超高横坡度。为了行车的舒适性和排水的需求，必须设置一定长度的超高过渡段，超高过渡实在超高过渡段全场范围内进行。对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下是进行计算： 4-1 式中：旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）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，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间相对升降的比率。超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。4.4.4 加宽汽车在平曲线上行驶时，因为每一车轮沿着各自独立的轨迹运动，汽车在弯道上占据的宽度比直线段大，为保证汽车在弯道上行驶与直线上行驶具有同样的富余宽度，圆曲线路段的路面必须加宽2。规范规定平曲线半径小于250m时，应在曲线内侧加宽，当半径大于250m时，由于加宽值较小，且行车道已具有一定富余宽度，故可不设加宽。加宽宽度可由平曲线半径范围确定由规范：知 公路平曲线加宽值：平曲线半径 200250 m 加宽 0.8m150200 m 加宽 1.0m100150 m 加宽 1.5m70 100 m 加宽 2.0m50 70 m 加宽 2.5m为了使路面由直线上的正常宽度过度到曲线设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。加宽过度的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。 加宽过渡方法 比例过渡 4-2L任意点距缓和段起点的距离L 加宽缓和段长b 圆曲线上的全加宽 高次抛物线过渡 回旋线过渡 插入二次抛物线过渡等方法本设计采用的是第一种方法，比例过渡法。4.5 土石方数量计算与土石方调4.5.1 横断面面积的计算为计算路基土石方数量需先求得横断面面积，当地面不规则时，常采用的方法有积距法和几何图形法。横断面面积计算时应注意的问题：填方面积和挖方面积应分开计算。填方面积中填石、加固边坡、填土等也应分开计算。如基底是淤泥需换土时，先算出挖出淤泥的面积，再计算换土填方面积，即统一面积计算两次。同理，挖方台阶的面积也应计算两次。大、中桥起终点之间的土石方数量，不计入路基土石方工程数量内。4.5.2 路基土石方工程数量的计算各中桩的横断面面积求出后，即可进行土石方工程数量计算。常采用平均断面法计算。假定相邻两横断面间为一横断面积为两端断面积平均值的棱柱体，其高是横断面的间距。 4-3在路基土石方数量计算表中进行计算。4.5.3 土石方调配计算路基土石方工程数量后，还应进行土石方的调配，以便确定填土用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量。通过调配，合理的解决各路段土石方数量的平衡和利用问题，使路堑挖出土方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所取，挖方有所用。 调配原则在半填半挖断面中，应首先考虑本路段内移挖作填，进行横向平衡，然后再作纵向调运，以减少总的运量。调配时应考虑到桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不能跨沟调运，同时应