某一標段高速公路的設(shè)計過程模板

1、某一標段高速公路的設(shè)計過程模板 摘 要本論文主要介紹了順平縣至滿城縣某一標段高速公路的設(shè)計過程根據(jù)給定的資料通過對原始數(shù)據(jù)的分析以及該路段的地質(zhì)地形地物水文等自然條件依據(jù)公路工程技術(shù)標準公路路線設(shè)計規(guī)范等交通部頒發(fā)的相關(guān)技術(shù)指標在老師的指導下完成了本次設(shè)計任務(wù)該路段所經(jīng)地區(qū)是平原微丘區(qū)依據(jù)遠景交通量將路線設(shè)計成設(shè)計速度為100kmh的雙向四車道高速公路路線全長7465739米路基寬度為26米共設(shè)有4個平曲線9個豎曲線路線設(shè)計內(nèi)容包括平面設(shè)計縱斷面設(shè)計和橫斷面設(shè)計其后進行了排水設(shè)計采用邊溝排水溝進行排水保證路基路面的穩(wěn)定性最后進行了路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計等內(nèi)容整個設(shè)計計算了路線的平縱曲線要素設(shè)計了路

2、基路面橋涵等內(nèi)容圓滿完成了順平至滿城段高速公路綜合設(shè)計關(guān)鍵詞 平面設(shè)計縱斷面設(shè)計橫斷面設(shè)計排水設(shè)計路面結(jié)構(gòu)設(shè)計abstractthis paper mainly introduces the design process of a section of shunping to mancheng highway based on the information given by the analysis of the raw data and the section of geology topography terrain hydrology and other natural conditi

3、ons according to highway engineering technical standard road design standards issued by the ministry of communications and other related technologies indicators i have finished this task under the teachers guidancethe area that this highway passes through belongs to plain with micro-hill area accord

4、ing to the traffic volume in the future i design this highway into design speed of 100kmh with bi-directional four-lane highway with route length of 746574 meters embankment width of 26 meters four horizontal curves and nine vertical curves line design including graphic design longitudinal design an

5、d cross-sectional design then i accomplished the pavement drainage design which uses ditches and drains for drainage to ensure the water stability of roadbed and pavement at last a composite design of pavement structure and other designs are also finishedthe whole design have calculated the planar a

6、nd vertical curve elements of this line besides roadbed pavement bridges and so on complete the comprehensive design of the section of shunping to mancheng highway successfullykey words graphic design longitudinal design cross-sectional design drainage design pavement structural design目錄第一章 緒論411 公路

7、建設(shè)意義412 公路沿線自然條件413 公路等級及車道數(shù)確定6第二章 選線和方案比選921 選線922 方案比選10第三章 平面設(shè)計1231平面線形設(shè)計原則1232 各項設(shè)計參數(shù)確定1333 平曲線計算16第四章 縱斷面設(shè)計2041縱斷面設(shè)計原則及要點2042 各項設(shè)計參數(shù)確定2343 豎曲線計算25第五章 橫斷面設(shè)計2751 標準橫斷面確定2752 加寬超高設(shè)計2752 土石方的計算和調(diào)配30第六章 路面設(shè)計3261 基本資料3262軸載分析3263 路面等級確定及路面結(jié)構(gòu)組合3564 各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計參數(shù)和設(shè)計指標的確定3565 設(shè)計層厚度確定37第七章 排水設(shè)計4071 路基排水設(shè)計40

8、72 路面排水40第八章 橋涵及交叉設(shè)計4281 橋梁及涵洞4282 路線交叉設(shè)計42第九章 邊坡防護4491 防護意義4492 防護設(shè)施44總 結(jié)45致 謝47第一章 緒論11 公路建設(shè)意義1 完善公路網(wǎng)絡(luò)保阜高速是國家和省高速路網(wǎng)的重要組成部分是河北省高速公路五縱六橫七條線中的六橫之一途經(jīng)滿城順平望都唐縣曲陽阜平全長14721公里估算總投資11467億元路基寬26米平均設(shè)計時速100公里本項目的實施提高了整個地區(qū)通行能力緩解附近道路的交通壓力大大縮短了沿線各地區(qū)到保定市的時間減少交通事故節(jié)約運輸費用從而滿足交通運輸發(fā)展的需要完善地區(qū)公路網(wǎng)結(jié)構(gòu)使公路運輸快速靈活加快貨物的周轉(zhuǎn)速度提高了當?shù)厣?/p>

9、會的機動性2 加快經(jīng)濟發(fā)展保阜高速建成以后東與保滄高速對接西與山西省同期建設(shè)的忻 州 阜 平 高速公路相連形成河北省又一條東出西聯(lián)的交通大動脈是連接西北華北華東地區(qū)的重要走廊是晉煤東運和河北省農(nóng)副產(chǎn)品西運的快速通道將實現(xiàn)保定及西部內(nèi)陸地區(qū)與東南沿海的快速貫通促進保定西部縣域經(jīng)濟發(fā)展加快老區(qū)脫貧致富對路線沿途各縣的經(jīng)濟將會起到很大的帶動作用3促進旅游發(fā)展該高速公路也是山西晉中地區(qū)前往京津的快捷通道和京津地區(qū)去往五臺山的觀光走廊對河北省建設(shè)沿海經(jīng)濟社會發(fā)展強省具有重要意義保阜高速公路是橫貫河北省東西的大動脈是冀中連接西北華東地區(qū)的重要走廊它對完善河北高速路網(wǎng)促進華北東北以至華東地區(qū)的經(jīng)濟建設(shè)加快區(qū)

10、域經(jīng)濟一體化開發(fā)沿線旅游資源都將發(fā)揮重要作用對國家的政治經(jīng)濟國防建設(shè)都有重要戰(zhàn)略意義該新建公路對于河北省高速公路網(wǎng)的形成改善路網(wǎng)分布不均衡布局結(jié)構(gòu)增強路網(wǎng)綜合功能具有十分重要的作用12 公路沿線自然條件1 地理位置保定市位于太行山北部東麓冀中平原西部北緯3810-4000東經(jīng)11340-11620之間北鄰北京市和張家口市東接廊坊市和滄州市南與石家莊市和衡水市相連西部與山西省接壤地處京津石三角腹地市中心北距北京140公里東距天津145公里西南距河北省會石家莊125公里直接可達首都機場正定機場及天津秦皇島黃驊等海港本次設(shè)計路線為保阜高速滿城至順平段某一標段保阜高速是國家和省高速路網(wǎng)的重要組成部分是

11、河北省高速公路五縱六橫七條線中的六橫之一路線位于東經(jīng)113454411520北緯384935385334處于保定中部地區(qū)途經(jīng)滿城順平望都唐縣曲陽阜平六縣2 氣候條件河北省保定市氣候?qū)儆跍貛О霛駶櫚敫珊荡箨懶约撅L氣候四季分明冬季寒冷干燥雨雪稀少春季冷暖多變干旱多風夏季炎熱潮濕雨量集中秋季風和日麗涼爽少雨光照資源豐富年總輻射量為4854598123193077小時南北熱量差異較大年平均氣溫為18142433極端最低氣溫-429年無霜凍期81204天多年平均最高氣溫33多年平均最低氣溫-3屬于季凍區(qū)多年最大凍深為680mm3 水文條件保定地區(qū)降水分布不均全市年降水量為4501201301416480

12、5806165506067k為07左右地下水埋深約25m4 地形地質(zhì)條件保定市大部分為沖積平原在西北部地區(qū)有小部分山嶺區(qū)中部以及南東部主要以平原為主平原區(qū)域地勢平坦地面高程起伏變化很小保阜高速公路沿線的地面高程變化率約為千分之一本設(shè)計標段內(nèi)跨越一條干河溝渠其它處均為平地總體地勢從西北向東南降低保定地區(qū)處于公路自然區(qū)劃中4區(qū)中南部平原區(qū)土質(zhì)主要為沉積層土質(zhì)表層為粘性土下層為砂礫土基強度較好本設(shè)計標段內(nèi)沒有軟土粉性土等不良土基出現(xiàn)13 公路等級及車道數(shù)確定1 公路等級確定1近期交通組成及交通量近期交通量組成及交通量見表1-1預測交通量增長率為85預測年限為20年建設(shè)年限為兩年車型小客車東風eq-1

13、40解放ca10b黃河jn-162日野kb222交通量900700650600700公路工程技術(shù)標準jtg b012003中規(guī)定確定道路等級時候交通量換算采用小客車為標準車型各汽車代表車型和車輛折算系數(shù)規(guī)定見下表公路工程技術(shù)標準中表202汽車代表車型車輛折算系數(shù)說明小客車1019座的客車和載質(zhì)量2t的貨車中型車1519座的客車和載質(zhì)量2t7t的貨車大型車20載質(zhì)量7t14t的貨車拖掛車30載質(zhì)量14t的貨車折算以后的交通量如下表所示車型交通量晝夜折算系數(shù)折算后交通量小客車90010900東風eq-140700201400解放ca10b650201300黃河jn-162600301800日野kb

14、2227003021002設(shè)計交通量計算設(shè)計交通量是指擬建道路到預測年限時所能達到的年平均日交通量其值是根據(jù)歷年交通觀測資料預測求得目前多按年平均增長率計算確定式中aadt設(shè)計交通量pcud adt起始年平均日交通量pcud 年平均增長率 n預測年限由上式計算得到aadt 484018521 64305547 41603輛3等級確定公路工程技術(shù)標準jtg b012003對于各等級公路適應的交通量規(guī)定如下一高速公路四車道高速公路應能適應將各種汽車折算成小客車的年平均日交通量為2500055000輛六車道高速公路應能適應將各種汽車折算成小客車的年平均日交通量為4500080000輛八車道高速公路應

15、能適應將各種汽車折算成小客車的年平均日交通量為60000100000輛二四車道一級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛2500055000輛六車道一級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛4500080000輛60000100000輛2車道數(shù)確定1設(shè)計小時交通量計算設(shè)計小時交通量按下式計算ddhv aadtdkddhv-主要方向設(shè)計交通量pcudaadt-設(shè)計交通量pcudd-方向不均勻系數(shù)一般取d 0506k-設(shè)計交通量系數(shù)為選定時位小時交通量與年平均日交通量的比值可根據(jù)氣候分區(qū)參照公路路線設(shè)計規(guī)范中表316取值本設(shè)計中d取055k取12計算得到ddhv 41603

16、055012 2746輛2一條車道設(shè)計通行能力計算單車道的設(shè)計通行能力按下式計算cd cpcp cbfwfhvfpcd- 一條車道的設(shè)計通行能力cp- 一條車道的實際通行能力cb- 一條車道的基本通行能力fw- 車道寬度修正系數(shù)fhv- 交通組成及大型車修正系數(shù)fp- 駕駛員條件修正系數(shù)該公路為高速公路作為主干公路采用二級服務(wù)水平設(shè)計時速為100kmh每條車道寬度為375m由高速公路設(shè)計中表3-23-63-73-8及2-3和公式3-4計算得到一條車道的設(shè)計通行能力為cd 2100100098095067 1310pcud車道數(shù)n ddhv cd 2064 2取整綜上計算車道數(shù)取雙向四車道第二章

17、 選線和方案比選21 選線1 道路選線一般原則路線是道路的骨架它的優(yōu)劣關(guān)系到道路本身功能的發(fā)揮和在路網(wǎng)中是否能起到應有的作用影響路線設(shè)計除自然條件外尚受諸多社會因素的制約選線要綜合考慮多種因素妥善處理好各方面的關(guān)系其基本原則如下1多方案選擇在道路設(shè)計的各個階段應運用各種先進手段對路線方案作深入細致的研究在多方案論證比選的基礎(chǔ)上選定最優(yōu)路線方案2工程造價與營運管理養(yǎng)護費用綜合考慮路線設(shè)計應在保證行車安全舒適迅速的前提下做到工程量小造價低營運費用省效益好并有利于施工和養(yǎng)護在工程量增加不大時應盡量采用較高的技術(shù)指標不要輕易采用極限指標也不應不顧工程大小片面追求高指標3處理好選線與農(nóng)業(yè)的關(guān)系選線應注意

18、同農(nóng)田基本建設(shè)相配合做到少占田地并應盡量不占高產(chǎn)田經(jīng)濟作物田或穿過經(jīng)濟林園如橡膠林茶林果園等4路線與周圍環(huán)境景觀相協(xié)調(diào)通過名勝風景古跡地區(qū)的道路應注意保護原有自然狀態(tài)其人工構(gòu)造物應與周圍環(huán)境景觀相協(xié)調(diào)處理好重要歷史文物遺址5工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的影響選線時應對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入勘測調(diào)查弄清它們對道路工程的影響對嚴重不良地質(zhì)路段如滑坡崩坍泥石流巖溶泥沼等地段和沙漠多年凍土等特殊地區(qū)應慎重對待一般情況下應設(shè)法繞避當必須穿過時應選擇合適位置縮小穿越范圍并采取必要的工程措施6選線應重視環(huán)境保護選線應重視環(huán)境保護注意由于道路修筑汽車運營所產(chǎn)生的影響和污染7對于高速路和一級路由于其路幅寬可根據(jù)通過地

19、區(qū)的地形地物自然環(huán)境等條件利用其上下行車道分離的特點本著因地制宜的原則合理利用上下行車道分離的形式設(shè)線保阜高速本設(shè)計標段處于平原區(qū)地形對路線的約束限制不大路線平縱橫三方面的線形很容易達到較高的技術(shù)指標路線布設(shè)時主要考慮了如何繞避當?shù)氐拇迓湟约暗胤降缆泛徒?jīng)濟作物田和水利電力設(shè)施等選線時首先在路線的起終點間把經(jīng)過的村落河流學校經(jīng)濟作物田桃園蘋果園溫室等地方道路作為大的控制點在控制點間又進一步選擇中間控制點在中間控制點之間一般不再設(shè)置轉(zhuǎn)角點所以本次設(shè)計只設(shè)置四個交點這樣安排平面線形既使路線短捷順直又避免了過長的直線同時考慮了轉(zhuǎn)角的適當避免了路線的迂回量太大綜合平原區(qū)自然和路線特征本次設(shè)計布線時著重考

20、慮了以下幾點路線與農(nóng)業(yè)的關(guān)系盡量避開了高產(chǎn)田和經(jīng)濟作物田以及溫室路線和橋位的關(guān)系在路線走向確定時盡量選擇了在界河河岸窄的地方跨河并且盡量使得其與界河交角接近垂直使得橋梁跨徑大大減少減少造價路線與沿線村落居民點的關(guān)系路線幾乎沒有橫穿村落只有在涇陽驛村不得已從村落的最窄處穿過即使得拆遷量少也減少了對當?shù)厝罕姷纳钌a(chǎn)的影響路線與地方道路的關(guān)系選線時候盡量減少了與地方道路的交叉盡量不改變原有的道路形態(tài)只有兩處對已有道路作了局部改線處理同時布線過程中沒有遷就微小地形變化因為這樣會使線形變差且增加工程造價和運用費用3 本設(shè)計選線方法根據(jù)公路路線設(shè)計規(guī)范及其它相關(guān)的要求參照相應的選線原則在12000本設(shè)計

21、標段內(nèi)主要控制點有界河西莊村村落決堤村村落涇陽驛村落以及沿線與新建公路相交的地方道路選線時候盡量避免了路線穿過村莊同時盡量少了占或者不占經(jīng)濟作物田如果園桃園溫室之類盡量減少與地方道路的交叉同時盡量與界河大角度相交縮短橋梁跨徑選線過程考慮原有的水利電力設(shè)施減少對當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活的影響同時也兼顧了線性的要求基本上做到路線順直沒有較大的轉(zhuǎn)角沒有太多的路線迂回而且平曲線半徑都比較大滿足現(xiàn)代高速公路高指標要求本次設(shè)計初步選定兩個路線方案詳細介紹如下方案一從本設(shè)計標段起點開始42969744976324297226499059在此處設(shè)置第一個交點然后右轉(zhuǎn)3523218到達西莊村東側(cè)一片溫室東南處42968

22、13499930設(shè)置第二個交點接著左轉(zhuǎn)3659521到達決堤村村北處4297312502363設(shè)置第三個交點接著右轉(zhuǎn)2434141到達涇陽驛村西側(cè)涇陽驛縣道南側(cè)4296947503948設(shè)置第四個交點與涇陽驛縣道成31度交角最后左轉(zhuǎn)295177一直到達設(shè)計終點4297236504947方案二從本設(shè)計標段起點開始42969744976324297340498956在此次設(shè)置第一個交點然后右轉(zhuǎn)464527到達西莊村東側(cè)溫室之間4296837499785在此設(shè)置第二個交點接著左轉(zhuǎn)4047201到達決堤村村北處4297279502426設(shè)置第三個交點接著右轉(zhuǎn)2345210到達涇陽驛村西側(cè)涇陽驛縣道南側(cè)

23、4296962503671設(shè)置第四個交點與涇陽驛縣道成30度交角最后左轉(zhuǎn)2622430一直到達設(shè)計終點429723650494722 方案比選將方案一和方案二從路線線型指標經(jīng)濟作物田占用與河及縣道交角及橋梁跨徑路線迂回情況與地方道路交叉情況總里程數(shù)進行對比對比情況如下表所示方案方案一方案二比較交點數(shù)44相同各交點圓曲線半徑100011002500253190089715001500方案一較方案二指標高經(jīng)濟作物田占用情況占用少量桃園及溫室不占用經(jīng)濟作物田地方案二較方案一好房屋拆遷情況拆遷少量村民房屋拆遷少量村民房屋相差不大路線轉(zhuǎn)角及迂回情況轉(zhuǎn)角小迂回少轉(zhuǎn)角大迂回大方案一較方案二好與界河交角69度

24、54度方案一較方案二好界河橋梁跨徑130米135米方案一較方案二好與縣道交角3028方案一較方案二好跨線橋跨徑1314相差不大與地方道路交叉情況11處11處情況相同總里程數(shù)7465739米7511294米方案一較短分析上表考慮到高速公路線型指標為重點因素結(jié)合橋梁跨徑和路線總長對工程造價的影響路線迂回盡量少的原則考慮主要矛盾忽略次要矛盾經(jīng)過比較后第一種方案要優(yōu)于第二種方案所以采用第一種路線方案兩種路線方案均在平面圖上畫出草圖詳見路線平面圖第三章 平面設(shè)計31平面線形設(shè)計原則1一般原則1平面線形設(shè)計必須滿足標準和規(guī)范的要求2平面線形應直捷連續(xù)順適并與地形地物相適應與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)平面線形應直捷連續(xù)

25、順適并與地形地物相適應宜直則直宜曲則曲不片面追求直曲這是美學經(jīng)濟和環(huán)保的要求3保持平面線形的均衡和連續(xù)1直線與平曲線的組合中盡量避免以下不良組合長直線盡頭接小半徑曲線短直線接大半徑的平曲線2平曲線與平曲線的組合相鄰平曲線之間的設(shè)計指標應均衡連續(xù)避免突變3高低標準之間要有過渡4平曲線應有足夠的長度2本次平面線形設(shè)計過程本設(shè)計標段處于平原區(qū)平面線形采用較高的技術(shù)標準盡量避免了采用長直線或小偏角但是沒有為避免長直線而隨意轉(zhuǎn)彎在避讓局部障礙物時注意了線形的連續(xù)舒順同時平面線形充分利用了地形處理好平縱線形的組合在平面線形設(shè)計時候兼顧到了縱斷面的設(shè)計比如在跨越界河時候需要足夠的路面標高來設(shè)置橋梁這里必然需

26、要設(shè)置一豎曲線所以在平面線形設(shè)計時候就使第一個交點的直緩點盡量后移從而避免了在縱斷面設(shè)計時候出現(xiàn)豎曲線的頂部設(shè)置在緩和曲線內(nèi)或者靠近直緩點從而為縱斷面設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)同時相鄰曲線組合時優(yōu)先考慮使用s型反向曲線從而在兩大半徑圓曲線間盡量避免插入短直線這種不良的組合所以本次設(shè)計中在平面線形設(shè)時采用了較高的技術(shù)標準圓曲線半徑均大于規(guī)范規(guī)定的一般值四個交點的圓曲線半徑依次是1000110025002531米而且緩和曲線長度也盡量和圓曲線大致相同至少滿足緩-圓-緩的比例為111-121之間使得線形更加平順利于行車而且考慮到兩平曲線間的距離太短而不利于線形的平順所以在本次設(shè)計中四個反向平曲線中交點12和

27、交點34分別兩兩設(shè)置成s型反向曲線從而避免了兩大半徑曲線中間連接一小段直線的不良組合交點23之間的直線長度為1220米大大超過了規(guī)范規(guī)定值所以點23之間沒有設(shè)置成s型曲線同時平曲線長度也大于規(guī)范對于其長度規(guī)定一般值總之本次設(shè)計中的平面線形設(shè)計及組合設(shè)計滿足高速公路對于平面線形指標的要求32 各項設(shè)計參數(shù)確定1 直線1直線最大長度我國對于直線的長度未作出具體規(guī)定當采用長的直線線形時為彌補景觀單調(diào)之缺陷應結(jié)合沿線具體情況采取相應的措施在景色有變化的地點其直線的最大長度以km計可以大于20vv為設(shè)計車速以kmh計在景色單調(diào)的地點最好控制在20v以內(nèi)2曲線間直線最小長度同向曲線間的直線最小長度同向曲線

28、間若插入短直線容易把直線和兩端的曲線構(gòu)成反彎的錯覺甚至把兩個曲線看成是一個曲線這種線形破壞了線形的連續(xù)性容易造成駕駛員操作的失誤公路路線設(shè)計規(guī)范規(guī)定同向曲線的最短直線長度以不小于6v為宜在受到條件限制時無論是高速公路還是低速公路都宜在同向曲線間插入大半徑曲線或?qū)汕€做成復曲線卵形曲線或者c形曲線反向曲線間的直線最小長度轉(zhuǎn)向相反的兩圓曲線之間考慮到為設(shè)置超高和駕駛?cè)藛T的轉(zhuǎn)向操作需要其間直線最小長度應予以限制公路路線設(shè)計規(guī)范規(guī)定反向曲線間最小直線長度以m計以不小于行車速度以kmh計的兩倍為宜2 圓曲線1 圓曲線的最小半徑我國公路路線設(shè)計規(guī)范對于不同設(shè)計速度的公路圓曲線規(guī)定了一般最小半徑極限最小半

29、徑不設(shè)超高最小半徑具體規(guī)定值如下表所示公路路線設(shè)計規(guī)范中表732設(shè)計速度kmh1201008060極限最小半徑m650400250125一般最小半徑m1000700400200不設(shè)超高最小半徑m路拱25500400025001500路拱275005250335019002圓曲線半徑的選用原則選用曲線半徑時應盡量根據(jù)地形地物等條件盡量采用較大半徑的曲線必須能保證汽車以一定的速度安全行駛具體要求如下一般情況下宜采用極限最小平曲線半徑的4-8倍或超高為2-4的圓曲線半徑地形條件受限時應采用大于或接近于一般最小半徑的圓曲線半徑地形條件特殊困難而不得已時方可采用極限最小半徑應同前后線形要素相協(xié)調(diào)使之構(gòu)成

30、連續(xù)均衡的曲線線形使路線平面線形指標逐漸過渡避免出現(xiàn)突變應同縱斷面線形相配合必須避免小半徑曲線與陡坡相重合最大半徑不宜超過10000米本次設(shè)計中設(shè)計速度為100km小時由公路路線設(shè)計規(guī)范中表732得本設(shè)計中公路圓曲線極限最小半徑為400米一般最小半徑為700米3 緩和曲線1緩和曲線的有關(guān)規(guī)定1直線同半徑小于不設(shè)超高最小半徑的圓曲線徑相連接處應設(shè)置緩和曲線2半徑不同的同向圓曲線相連接處應設(shè)置緩和曲線當符合規(guī)范規(guī)定的特定條件時可不設(shè)緩和曲線3各級公路的緩和曲線長度應滿足規(guī)范規(guī)定的長度值要求4回旋線長度應隨圓曲線半徑的增大而增大當圓曲線部分按規(guī)定需要設(shè)置超高時緩和曲線長度還應大于超高過渡段長度2最小

31、長度為使駕駛員能從容地打方向盤乘客感覺舒適線形美觀流暢圓曲線上的超高和加寬的過渡也能在緩和曲線內(nèi)完成所以應規(guī)定緩和曲線的最小長度從以下幾方面考慮1旅客感覺舒適2超高漸變率適中 3行駛時間不過短公路路線設(shè)計規(guī)范中表743給出了不同設(shè)計速度的緩和曲線最小長度如下表所示設(shè)計速度kmh1201008060緩和曲線最小長度m100857060查照公路路線設(shè)計規(guī)范中表743可得本設(shè)計緩和曲線最小長度的最小值為85米一般值為120米3回旋線參數(shù)值a回旋線參數(shù)應與圓曲線半徑相協(xié)調(diào)研究認為回旋線參數(shù)a和與之相連接的圓曲線之間只要保持 便可得到視覺上協(xié)調(diào)而又舒順的線形當r在100m左右時通常取a r如果r100m

32、則選擇a r或大于r反之在圓曲線半徑較大時可以選擇a在r3左右如果r超過了3000m即使a小于r3在視覺上也是沒有問題的4平曲線長度汽車在道路的曲線段上行駛時如果平曲線太短駕駛員需要急轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向盤高速行駛時候是不安全的乘客也會因為離心力太大而感到不舒服另外駕駛操縱來不及調(diào)整所以公路路線設(shè)計規(guī)范規(guī)定了平曲線包括圓曲線及其兩端的緩和曲線最小長度如下表設(shè)計速度kmh1201008060403020一般值m1000850700500350250200最小值m200170140100705040查照公路路線設(shè)計規(guī)范中781可得本設(shè)計中平曲線的最小長度的一般值為500米最小值為170米5 本設(shè)計中各參數(shù)規(guī)定值

33、綜上敘述本次設(shè)計中設(shè)計速度為100km小時各參數(shù)的規(guī)范規(guī)定值如下表所示參數(shù)規(guī)范最小值規(guī)范一般值同向圓曲線間直線最小長度600反向圓曲線間直線最小長度200圓曲線最小半徑400700緩和曲線最小長度85120平曲線最小長度17085033 平曲線計算1 基本型曲線設(shè)計與計算 對稱基本型曲線計算圖式 1 曲線元素計算公式如下 m m m m m m 式中-設(shè)緩和曲線后圓曲線內(nèi)移值 m q-緩和曲線切線增長值 m -緩和曲線長度 m -緩和曲線終點緩和曲線角 -切線長 m -圓曲線半徑 m -曲線長 m -轉(zhuǎn)角 -外距 m -切曲差 m 2 主點樁里程計算公式如下zh jd-t zh第一緩和曲線起點

34、直緩點hy zh hy第一緩和曲線終點緩圓點yh hy -2 yh第二緩和曲線終點圓緩點hz yh hz第二緩和曲線起點緩直點qz hz- qz圓曲線中點jd qz 由于本次設(shè)計中未采用非對稱型基本曲線所以非對稱型基本曲線的計算圖式及公式不再贅述2 s型曲線設(shè)計計算s型曲線計算時先根據(jù)前交點的t長以及交點間距算出本交點的t長通過導線轉(zhuǎn)角 以根據(jù)緩和曲線要求試定的 以及t長來反算半徑對于反算出的半徑r根據(jù)控制切線長t取整當t為最大控制時r向小取整t為最小控制時r向大取整取整后再由基本型曲線設(shè)計與計算公式來計算各曲線要素以及主點樁號切線t反算半徑r的計算公式如下3 計算實例以本設(shè)計中交點12為例計

35、算平曲線要素計算過程如下交點11 124352 m 2604 m 7162 o 444804 m 876661 m 52393 m 10973 m 2計算主點樁里程jd1 k1448877-t 444804zh k1004073ls 250hy k1254073l-2ls 376661yh k1621734ls 250 hz k1871734-l2 438330 qz k1437904j2 10973 jd1 k1448877交點2由于交點12設(shè)置成了s型反向曲線所以交點2的半徑應該由切線來反算1計算t長反算r交點2切線長t2 交點間距12-交點1的切線長t1 963698-444877 51

36、8821利用切線反算半徑公式計算得到r 1100然后利用平曲線計算公式進行曲線要素計算和交點1類似在此不再贅述4 本設(shè)計中平面設(shè)計方法本次設(shè)計主要是利用計算機輔助定線將選定的路線的起點終點和四個交點輸入緯地三維道路cad系統(tǒng)后利用緯地三維道路cad軟件和人工進行平面線的動態(tài)交互設(shè)計最后由緯地系統(tǒng)進行曲線要素主點樁里程的計算和相關(guān)成果圖表的生成相關(guān)成果詳見圖表文件部分第四章 縱斷面設(shè)計41縱斷面設(shè)計原則及要點1一般原則縱斷面設(shè)計的主要內(nèi)容是根據(jù)道路等級沿線的自然地理條件和構(gòu)造物控制標高等確定路線合適的標高各坡段的縱坡度和坡長并設(shè)計豎曲線基本要求是縱坡均勻平順起伏和緩坡長和豎曲線長短適當平面與縱斷

37、面組合設(shè)計協(xié)調(diào)以及填挖經(jīng)濟平衡1一般要求為1設(shè)計必須滿足公路工程技術(shù)標準jtg b012003的各項規(guī)定2為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛縱坡應具有一定的平順性起伏不宜過大和過于頻繁3盡量避免采用極限縱坡值合理安排緩和坡段不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡夾最短長度的緩坡連續(xù)上坡或下坡路段應避免設(shè)置反坡段4一般情況下縱坡設(shè)計應考慮填挖平衡盡量使挖方運作就近路段填方以減少借方和廢方降低造價和節(jié)省用地5縱坡除應滿足最小縱坡要求外還應滿足最小填土高度要求保證路基穩(wěn)定6對連接段縱坡如大中橋引道等縱坡應和緩避免產(chǎn)生突變7在實地調(diào)查基礎(chǔ)上充分考慮通道水利等方面的要求2組合設(shè)計原則1 應在視覺上能自然的引導駕駛

38、員的視線并保持視覺的連續(xù)性2 注意保持平縱線形的技術(shù)指標大小應均衡3 選擇組合得當?shù)暮铣善露纫岳诼访媾潘托熊嚢踩? 注意與道路周圍環(huán)境的配合它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度并可起到引導視線的作用3平縱線形組合的要求1 平曲線與豎曲線應相互重合且平曲線應稍長于豎曲線2 平曲線與豎曲線大小應保持平衡3 要選擇合適的合成坡度2 本次設(shè)計縱斷面設(shè)計難點本設(shè)計標段處于平原區(qū)由于平原區(qū)地勢平坦溝渠縱橫河道及地方道路眾多同時平原地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達路網(wǎng)也相應發(fā)達故需要修建的構(gòu)造物較多而且平原區(qū)往往雨量充沛對土基最小填土高度也要求較高所以平原區(qū)高速公路在縱斷面設(shè)計時十分復雜困難也比較多國內(nèi)近年來很多高速公路在縱斷

39、設(shè)計上采用了高填路堤方案特別是在平原地區(qū)為了滿足農(nóng)村和地方上大量頻繁的地方交通通道和小河航航道下穿凈高的要求縱坡始終降不下來將路堤填土高度大大高于地面平原微丘區(qū)的高速公路就宛如一條土堆的長龍在自然地形中顯著凸出阻隔著人們的視線破壞地形地物嚴重影響自然景觀不能不說是一大遺憾而且這種遺憾恐怕是永久性的縱坡變換頻繁坡長過短則汽車加速減速時換檔頻繁不僅增加了駕駛員的精神負擔誘發(fā)交通事故而且還會造成環(huán)境污染另外由于高填方路堤自身荷載很大而且其作用在地基上的時間持久可能會導致地基 尤其是軟土地基 的變形和沉降使路基失穩(wěn)路基的變形和沉降會導致路面出現(xiàn)反射裂縫使路面喪失一定的使用性能降低其服務(wù)水平3本次縱斷面

40、設(shè)計要點本次縱斷面設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)是有效降低填土高度因為平原區(qū)高速公路沿線的溝壑路網(wǎng)地方道路以及農(nóng)耕道路分布眾多所以平原區(qū)高速公路的控制高程由路堤最小臨界填土高度和結(jié)構(gòu)物 通道涵洞橋梁等 標高兩部分進行控制所以如何合理的確定有關(guān)構(gòu)造物的類型控制標高和數(shù)量是有效降低填土高度的關(guān)鍵技術(shù)本次設(shè)計中在下面三個方面進行探討了和論證第一構(gòu)造物類型的選擇關(guān)于被交路上跨或下穿的選擇不僅對縱斷面線形設(shè)計的工程造價有著舉足輕重的作用還對線形設(shè)計效果及其使用質(zhì)量的優(yōu)劣有著重要影響分離式立體交叉設(shè)置時 必須充分利用地形有利條件結(jié)合高速公路的填土高度 合理確定被交路上跨或下穿方案上跨主線的分離式立交橋 往往存在縱坡較大接

41、線處理難等缺點所以一般宜采用主線上跨方案高速與地方道路及農(nóng)耕道路相交時可以考慮設(shè)置天橋和通道兩種情況選擇天橋縱斷上不必設(shè)置豎曲線同時可以降低路基填筑高度節(jié)約占地選擇設(shè)置通道時該處需要設(shè)置豎曲線路基填筑高度相對的將要提高僅就天橋與通道相比天橋造價為通道造價的13-2倍但是天橋可以使路基填高由4 m降至2 m則每公里可以節(jié)約土方近74萬m 通道雖然比天橋造價低但是由于通道標高低在降水量大的季節(jié)可能會積水影響交通需要相應的排水設(shè)施從而增加使用費用通道和天橋的選擇需作經(jīng)濟技術(shù)比較如果節(jié)約的土方費用能滿足其他工程處理的費用則應選擇設(shè)置天橋或主線下穿方案這種方案的選擇在降低路基高度的同時增加了視覺舒適性也

42、就增加了線形的安全性而且少占用農(nóng)田減少由于取土而增加的環(huán)保費用具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益當選擇通道時為了在設(shè)置大半徑豎曲線提高線形視覺舒適性的同時降低路基填筑高度可以降低通道標高采用鋼筋混凝土通道必要時輔以配套的排水設(shè)施由于降低了構(gòu)造物標高該區(qū)段縱斷起伏不大也可以適當減少土方量第二天橋和通道的數(shù)量確定天橋和通道的數(shù)目是確定適當坡度的關(guān)鍵數(shù)目越多則填筑工程量越大數(shù)目太少則影響高速公路兩側(cè)的居民出行生物的分布高速公路作為地區(qū)交通大動脈 首先應該服務(wù)于區(qū)中心城市 促進大范圍的經(jīng)濟發(fā)展在此前提下 應充分考慮沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)群眾的生產(chǎn)和生活 保持群眾間的生活交往 更好地促進當?shù)亟?jīng)濟進一步發(fā)展若高速公路與地方道

43、路相交就設(shè)置通道 那么有的通道會利用率很低而失去了它應有的意義 因而應根據(jù)地方道路的性質(zhì)適當取舍或歸并對于因設(shè)某一通道而影響整個縱斷面 造成填土高度大幅度提高時要研究改移道路使其從較高路堤下通過的可能性 另外還應充分利用跨河橋邊孔及排水箱涵作通道 這是綜合利用橋涵設(shè)施 減少單建通道降低填土高度的有效措施通道的設(shè)置間距 要掌握因地制宜的原則 一般來說在經(jīng)濟發(fā)達人口稠密地區(qū)以每公里設(shè)置2-3座通道是適宜的第三通道的凈空標準對于通道凈空的確定 設(shè)計時一定要實事求是 堅持設(shè)計的科學性和公證性 不遷就地方政過高的要求 以免增加填土高度增加工程造價通道路面標高應結(jié)合排水考慮 一般應高于原地面 原則上不下挖

44、 便于雨水自排少數(shù)通道根據(jù)地勢 若能有效地解決自排水問題也可適當下挖 不能只為了追求降低填土高度 而盲目下挖 尤其在南方多雨和地基潮濕地區(qū)更應提起注意 否則通道內(nèi)易積水 影響使用功能在確定跨越形式的基礎(chǔ)上采用建筑高度低輕巧的跨線橋結(jié)構(gòu)型式并精細設(shè)計縱斷面使交叉凈空既滿足使用要求又不浪費第四平縱面線形的組合設(shè)計時候平曲線與豎曲線一一對應 變坡點對應于平曲線中點 這是最理想的組合設(shè)計中必須充分考慮縱面線形與平面線形的對應關(guān)系但是實際上平原微丘區(qū)高速公路往往平曲線半徑很大 平曲線長一般在1-2km有的達3-4km要想做到ll的對應關(guān)系 不但增加大量的土石方數(shù)量 而且也難以滿足各種構(gòu)造物標高要求實踐證

45、明 在縱坡很緩時 縱面多次起伏并不影響駕駛員行駛中視覺上的連續(xù)性實際應用時 應靈活掌握 有條件時應盡力做到一一對應 確有困難時 一般以一個長平曲線包3個豎曲線為宜 最多不能超過5個設(shè)計過程中盡量作到一個長平曲線包住幾個豎曲線由于縱坡平緩坡差不大 并采用大半徑豎曲線 線形仍然舒順流暢視覺良好但是應注意平縱面線形的技術(shù)指標應大小均衡 平曲線內(nèi)的豎曲線半徑一般取平曲線半徑的10-20倍同時若一個平曲線內(nèi)包了幾個豎曲線 則幾個豎曲線的半徑及豎曲線長度也應保持均衡4本次設(shè)計縱斷面設(shè)計優(yōu)化方法第一在構(gòu)造物類型的選擇上進行了充分的論證比選在與地方道路相交的地方主要機耕道路設(shè)置成了涵洞而行人道路和小路則設(shè)置為

46、天橋比如在k2345 km和k5470 km里程處這兩條道路只有行人通行所以設(shè)置成了天橋第二天橋和通道的數(shù)量確定的時候進行了充分的優(yōu)化在盡量考慮了當?shù)厝罕娡ㄐ械那闆r下能少用則少用在布置通道的時候一般沒有輕易增加通道第三在通道凈空的確定時候完全實事求是的進行設(shè)計不追求過高的要求 以免增加填土高度增加工程造價在縱斷面設(shè)計過程中沒有一味把通道的高程作物必須的控制標高在縱斷面設(shè)計特殊困難地區(qū)為了避免個別通道的高程而影響局部路線的縱斷面設(shè)計經(jīng)過充分的論證考慮后對原有路面適當下挖降低路面高程來設(shè)置通道在k1514km k1968 km k3671 km k6892 km 這四個通道處采取了降低路面高程的做

47、法第四在平面和縱斷面組合設(shè)計過程中力爭平曲線與豎曲線一一對應但是沒有拘泥于規(guī)范而是根據(jù)實際情況靈活處理在滿足視覺的連續(xù)性的情況下在一個平曲線內(nèi)設(shè)置了多個豎曲線同時盡量采用半徑大的豎曲線使得線形仍然舒順流暢視覺良好比如在交點2和交點3的平曲線內(nèi)分布設(shè)置了兩個豎曲線42 各項設(shè)計參數(shù)確定1 坡度 1 最大坡度最大縱坡是公路縱斷面設(shè)計中的重要控制指標在地形起伏較大的地區(qū)直接影響路線的長短使用質(zhì)量運輸成本及造價確定最大縱坡時不僅考慮汽車的動力特性道路等級自然條件還要考慮工程和運營的安全與經(jīng)濟等我國公路工程技術(shù)標準對各級公路最大縱坡值給出了具體的規(guī)定本次設(shè)計速度為100km小時查照公路工程技術(shù)標準中表3

48、016可得本設(shè)計的最大縱坡為42我國公路工程技術(shù)標準規(guī)定在長路塹低填設(shè)邊溝路段以及其他橫向排水不通暢的路段為保證排水通暢防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性均采用不小于03的縱坡在干旱地區(qū)以及橫向排水良好不產(chǎn)生路面積水的路段如直坡段的路堤填段可不受最小縱坡限制由于高速公路的路面排水一般采用集中排水的方式其直坡段或半徑大于不設(shè)超高最小半徑路堤路段的最小縱坡仍應不小于03本次設(shè)計中最小縱坡限制為032 坡長1最小坡長最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的最小坡長規(guī)定汽車以設(shè)計速度9-15s的行程為宜高速公路以設(shè)計速度9s的行程即可我國公路工程技術(shù)標準中對各級公路的最小坡長作了具體的規(guī)定本次設(shè)計

49、速度為100km小時查照公路工程技術(shù)標準中表3017-1可得本設(shè)計的最小坡長為2502最大坡長查照公路工程技術(shù)標準中表3017-2可得本設(shè)計速度下的不同縱坡值的最大坡長限制如下表所示縱坡坡度345最大坡長m1000800600注坡度小于3的坡不限制坡長3豎曲線半徑和長度在縱斷面設(shè)計中豎曲線的設(shè)計受眾多因素的影響和限制其中有三個限制因素決定著豎曲線最小半徑或最小長度 1 緩和沖擊 2 行駛時間不過短 3 滿足視距要求根據(jù)以上因素我國公路工程技術(shù)標準中表3018對各級公路的豎曲線最小半徑和最小長度作了具體的規(guī)定本次設(shè)計速度為100km小時查照公路工程技術(shù)標準中表3018可得本設(shè)計的豎曲線最小半徑和

50、最小長度如下表所示凸型曲線凹形曲線最小半徑一般值110004500極限值65003000最小長度一般值210210極限值85854 本設(shè)計中各項參數(shù)規(guī)定綜上敘述本次設(shè)計中縱斷面設(shè)計各項參數(shù)規(guī)定匯總?cè)缦卤碓O(shè)計時速kmh最大縱坡最小縱坡最小坡長m凸形豎曲線凹形豎曲線豎曲線 一般最小長度 m 極限最 小半徑 m一般最 小半徑m極限最小半徑m一般最 小半徑 m 1004032506500110003000450021043 豎曲線計算1 豎曲線要素計算豎曲線要素的計算公式 t 式中r豎曲線半徑 m l豎曲線的曲線長 m t豎曲線的切線長 m e豎曲線的外距 m 兩相鄰縱坡的代數(shù)差以小數(shù)計 當0時為凹型

51、豎曲線0時為凸型豎曲線豎曲線計算示意圖2設(shè)計標高計算設(shè)計標高計算公式 豎曲線起點高程 變坡點高程t切線高程 豎曲線起點高程設(shè)計高程 切線高程h式中 前段坡線坡度后段坡線坡度x豎曲線上任意點與豎曲線始點的水平距離 m h 豎距3 計算實例下面以變坡點1為例進行豎曲線計算變坡點樁號為k755高程為m i1 0i2 -1049 r 11000m則 豎曲線要素 -2034 為凸形曲線長 218889切線長 t 10944外距 054計算設(shè)計高程以計算樁號為k0655處的設(shè)計高程為例豎曲線起點樁號 變坡點樁號-t k755 k064556豎曲線起點高程094m豎曲線終點樁號 變坡點樁號 t 755 k0

52、86444豎曲線高程1049m橫距x k75500k65500 m 豎距 091切線高程 豎曲線起點高程 4507094 4601設(shè)計高程 切線高程h 451 m 其它變坡點設(shè)計高程計算與上例類似不再贅述4 本設(shè)計中計算方法本次設(shè)計中縱斷面設(shè)計是利用數(shù)字地面模型進行地面線插值并自動計算出其高程人工確定出高程控制點后輸入緯地三維道路cad系統(tǒng)由人工和緯地三維道路cad系統(tǒng)動態(tài)交互進行縱斷面拉坡設(shè)計最后由設(shè)計系統(tǒng)進行豎曲線要素及主點樁里程計算和相關(guān)成果圖表的生成相關(guān)成果詳見圖表部分第五章 橫斷面設(shè)計51 標準橫斷面確定1標準橫斷面確定本設(shè)計標段公路為四車道高速公路設(shè)計速度100kmh根據(jù)公路工程技

53、術(shù)標準jtgb01-2003中各項規(guī)定標準橫斷面確定如下采用整體式路基路基全寬26米行車道寬度375 m路緣帶寬度075 m右側(cè)硬路肩3 m 含右側(cè)路緣帶075 m 中央分隔帶20 m中間帶寬度3米土路肩為075 m行車道路拱橫坡為2 土路肩為3路基邊坡為115邊溝采用梯形邊溝深度為06 m寬度為06m坡度均為11路基標準橫斷面圖如圖5-1所示圖5-1 路基標準橫斷面圖52 加寬超高設(shè)計1 加寬設(shè)計根據(jù)公路工程技術(shù)標準jtgb01-2003中規(guī)定當平曲線的半徑小于或等于250m時應對平曲線內(nèi)側(cè)的行車道加寬相應的路基也應加寬本設(shè)計標段內(nèi)內(nèi)所有有圓曲線曲線半徑均大于250m故不設(shè)加寬所以關(guān)于加寬設(shè)

54、計在此不再贅述2 超高設(shè)計本設(shè)計公路時速為100kmh時公路路線設(shè)計規(guī)范規(guī)定的不設(shè)超高的最小半徑為4000米設(shè)計中所有平曲線的圓曲線半徑都小于該值所以在圓曲線上應設(shè)置超高 1 超高過渡方式本設(shè)計公路為整體式路基的高速公路設(shè)有中央分隔帶所以超高過渡方式的設(shè)置采用的是繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)的方法即將兩側(cè)行車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)使之各自成為獨立的單向超高斷面此時中央分隔帶維持原水平狀態(tài)2最大超高值和過渡段漸變率確定根據(jù)公路路線設(shè)計規(guī)范中表751規(guī)定本次設(shè)計中圓曲線最大超高定為8超高漸變形式為線性查照公路路線設(shè)計規(guī)范中表754規(guī)定過渡段漸變率最大值為1175最小值為13303 超高緩和段布置由于本設(shè)計中交點12和交點34設(shè)置成s型反向曲線所以在緩和段布置的時候有兩種情況對于交點13的前緩和段和交點24的后緩和段是從zh點或者hz點開始漸變對于交點13的后緩和段和交點24的前緩和段是從反向曲線的公切點開始漸變這樣就是從交點1曲線的全超高過度到交點2曲線的全超高交點34也是這種方法這樣的布