常州至無錫段一級公路的設(shè)計

1、第一章緒論河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第一章緒論1.1 緒言1.1.1 選題的意義交通運輸事業(yè)具有重要的意義，對國家而言，促進(jìn)了文化交流，促進(jìn)了國家、社會的團結(jié)與統(tǒng)一，對國防和軍事具有重要作用。對于社會而言，為社會提供了大量的就業(yè)機會，促進(jìn)了旅游業(yè)的發(fā)展，是國民經(jīng)濟的命脈。公路交通是衡量一個國家經(jīng)濟實力和現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，是國民經(jīng)濟發(fā)展、社會發(fā)展和人民生活必不可少的公共基礎(chǔ)設(shè)施。公路建設(shè)的發(fā)展速度對于促進(jìn)國民經(jīng)濟的發(fā)展，拉動其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有非常重要的意義。本次設(shè)計的公路是江蘇常州市至江蘇無錫市二級公路。該公路地處平原，土壤肥沃，雨水充足，有較多魚塘。該地區(qū)長期處于交通不良狀態(tài)，隨著地區(qū)經(jīng)濟的

2、快速發(fā)展，地區(qū)原有公路線路已經(jīng)嚴(yán)重限制了該地區(qū)與外界經(jīng)濟的聯(lián)系，影響了地區(qū)人民的經(jīng)濟生活水平的提高。本公路的建設(shè)將大大加強地區(qū)與地區(qū)之問，地區(qū)與外界之間的聯(lián)系，解決道路通行能力低的問題，促進(jìn)該地區(qū)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，商丘到鹿邑這條一級公路是連接兩地的主要交通運輸通道，加強了兩地在經(jīng)濟合作和資源互補之間的聯(lián)系與溝通，改善運輸條件和投資環(huán)境使豐富的資源得到開發(fā)利用，把蘊藏的土地、漁業(yè)等資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢對兩地的經(jīng)濟發(fā)展用極其重要的意義。1.1.2 現(xiàn)狀與發(fā)展規(guī)劃世界上無論是發(fā)達(dá)國家還是發(fā)展中國家，對水泥混凝土路面建造技術(shù)都一直在進(jìn)行研究和總結(jié)，使得水泥混凝土路面在技術(shù)上日勤完善。經(jīng)濟上顯出一定的優(yōu)勢

3、，并得到較大范圍的應(yīng)用。特別是在高等級中交通的道路上，水泥混凝土路面有了較快的發(fā)展。例如，美國在全國公路網(wǎng)的建設(shè)和完善中，對于交通繁忙、汽車載重量較大或增大的道路，更多的選自建造水泥混凝土路面。國河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第一章緒論資源約束條件，起直接影響因素是本國水泥和瀝青資源供給和價格情況，美國是典型的黑白兩種路面幾乎均等”“黑白并舉”的國家。其原因除了能源的考慮外，其經(jīng)濟對比分析是建立在建設(shè)、維修，養(yǎng)護全部建設(shè)和運營的總費用最省的價值工程基礎(chǔ)上，強調(diào)在路面使用年限內(nèi)，每平方每年的價格最節(jié)省、投資效益最高。由于歐美發(fā)達(dá)國家的路面網(wǎng)基本建成，目前最大工作是道路養(yǎng)護工作。從1988年上海至嘉定高

4、速公路建成通車至今17年間，在“國道主干線系統(tǒng)規(guī)劃”的指導(dǎo)下，中國高速公路總體上實現(xiàn)了持續(xù)、快速和有序的發(fā)展，特別是1998年以來，國家實施積極的財政政策，高速公路得到快速發(fā)展，年均通車?yán)锍坛^了4000公里，到2004年底，中國高速公路通車?yán)锍桃殉^3.4萬公里，繼續(xù)保持世界第二。高速公路的發(fā)展，極大提高了中國公路網(wǎng)的整體技術(shù)水平，優(yōu)化了交通運輸結(jié)構(gòu)，對緩解交通運輸?shù)摹捌款i”制約發(fā)揮了重要作用，有力地促進(jìn)了中國經(jīng)濟發(fā)展和社會進(jìn)步。1.1.3 研究的內(nèi)容本畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)就是在教師的指導(dǎo)下獨立完成常州至無錫段一級公路的設(shè)計工作，具體內(nèi)容如下：(1)資料整理與分析設(shè)計資料是設(shè)計的客觀依據(jù)，必須認(rèn)真

5、客觀地分析。首先要對設(shè)計任務(wù)書提供的各種資料加以理解和必要的記憶，明確對設(shè)計的影響，在頭腦中對工程要求、自然條件、材料供應(yīng)情況和施工條件等，構(gòu)成一幅明晰的畫面；其次要對資料進(jìn)行分析、概括和系統(tǒng)地整理，從中抽取、確定有關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)。(2)公路技術(shù)等級的確定。(3)方案擬定和比選。(4)路線平面、縱斷面、橫斷面設(shè)計。(5)路基設(shè)計。(6)路基綜合排水設(shè)計。(7)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計。第一章緒論河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(8)設(shè)計文件，即設(shè)計說明書。說明書交代設(shè)計內(nèi)容、計算方法和過程。(9)設(shè)計圖紙，要求繪制路線平面圖、縱斷面圖、路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖、橫斷面設(shè)計圖、路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計圖等主要圖紙，編制直線、曲線及轉(zhuǎn)角表

6、、路基設(shè)計表、路基土石方數(shù)量計算表等表格，其中一部分圖紙需要計算機繪圖。1.2 項目設(shè)計背景本次設(shè)計中的平面設(shè)計，縱斷面設(shè)計，橫斷面設(shè)計，土方調(diào)配等內(nèi)容主要采用了由道路工程師專門為工程師自己開發(fā)的緯地軟件，該軟件是一套具有領(lǐng)先技術(shù)的工程規(guī)劃計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)，主要應(yīng)用于道路設(shè)計。緯地軟件將道路設(shè)計所需的各種平面線形，縱斷面坡度及坡長限制，橫斷面形式，超高方式等設(shè)計要素歸納為符合設(shè)計者設(shè)計習(xí)慣和思維的“設(shè)計目標(biāo)”概念，進(jìn)行目標(biāo)化設(shè)計，而不是單純的繪制線，點等幾何圖素。輔助設(shè)計者設(shè)計出合理的平，縱，橫斷面組合。設(shè)計完成后，緯地能夠根據(jù)需要繪出任意比例的平面圖，縱斷面圖，橫斷面圖。1.3 沿線自然條

7、件1.3.1 地理條件本設(shè)計的路段地處長江下游三角洲蘇南平原，常州地貌類型屬沖積平原，境內(nèi)地形復(fù)雜，山區(qū)平燈兼有。南為天目山余脈，西為茅山山脈，北為寧鎮(zhèn)山脈尾部，中部和東部為寬廣的平原、燈區(qū)。地貌類型屬高沙平原，山丘平燈兼有。1.3.2 地質(zhì)條件該地區(qū)以砂性土和粘性土并存。粘性土含粘土較多，透水性較小，壓實后水穩(wěn)定性好；砂性土無塑性，透水性強，但是它的粘結(jié)性較小，易于松散，壓實困難。土顆粒較細(xì)，平均粒徑不大于0.10mm,屬細(xì)粒土。細(xì)粒土質(zhì)砂性土,河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第一章緒論配適宜，強度、穩(wěn)定性較好，是理想的筑路材料。1.3.3 水文條件本地區(qū)多年平均降水量在1100m祉右，降水日數(shù)平均

8、每年達(dá)130天。降水量年際變化較大，最大年降水量為1554mm（1957年），最小年降水量為574.5mm（1934年）。降水量年內(nèi)分配也不均勻，每年49月，受暖濕的夏季風(fēng)的影響，降水多而集中，各月平均降水量為100160mm6個月的降水量占全年的70犯上，這期間的降水包括初夏的梅雨和夏秋的臺風(fēng)雨；10月到次年3月，受干冷的冬季風(fēng)影響，降水很少，各月平均降水量為4085mm1.3.4 氣候條件該地區(qū)屬于江蘇省南部，屬于長江下游地區(qū)，北靠長江，南臨太湖，距海僅有一步之遙，屬于北亞熱帶海洋性氣候，常年氣候溫和，雨量充沛，四季分明。常州春末夏初時多有梅雨發(fā)生，夏季炎熱多雨，最高氣溫度常達(dá)35c以上，

9、冬季空氣濕潤，氣候陰冷。1.3.5 植被及作物該地區(qū)是全國主要的農(nóng)作物產(chǎn)地，糧食作物有小麥、玉米、黃豆、水稻等，是著名的魚米之鄉(xiāng)。地域內(nèi)盛產(chǎn)毛竹，素以竹海著稱。本章小結(jié)本章主要介紹了選擇該課題的意義、我國公路發(fā)展的現(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃以及此題研究的主要內(nèi)容，還提供了本地區(qū)的地理、地質(zhì)、水文和氣候條件，這對于分析當(dāng)?shù)氐淖匀磺闆r是十分方便的，它不僅為該條道路的選線、方案擬定和比選及平面設(shè)計提供了依據(jù)，而且為將來道路的路面建設(shè)提供設(shè)計依據(jù)。第二章公路等級的確定河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第二章公路等級的確定2.1 公路功能本條公路的主要功能是為行車服務(wù)的，可以滿足各種大中型車輛的行駛，同時，緩解城鄉(xiāng)之間交通擁

10、擠的狀況。公路建成后作為城鄉(xiāng)結(jié)合部混合交通量大的集散公路，與原有的道路構(gòu)成規(guī)劃完美路網(wǎng)，大大加強城鄉(xiāng)地區(qū)之間的地區(qū)經(jīng)濟聯(lián)系。該設(shè)計路段設(shè)計年限為15年，設(shè)計速度為80km/ho2.2 公路分級交通部2004年1月頒布的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTGB012003公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將公路根據(jù)功能和適應(yīng)的交通量分為五個等級，即高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路五個等級。(1)高速公路：高速公路為專供汽車分向、分車道行駛并應(yīng)全部控制出入的多車道公路。四車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小汽車的年平均日交通量2500055000輛。六車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小汽車的年平均日交通量4500

11、080000輛。八車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小汽車的年平均日交通量60000100000輛。(2)一級公路：一級公路為供汽車分向、分車道行駛，并可根據(jù)需要控制出入的多車道公路。四車道一級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量1500030000輛。六車道一級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量2500055000輛。(3)二級公路：二級公路為供汽車行駛的雙車道公路。河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第二章公路等級的確定500015000輛。(4)三級公路：三級公路為主要供汽車行駛的雙車道公路。雙車道三級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量20006000

12、輛。(5)四級公路：四級公路為主要供汽車行駛的雙車道或單車道公路。雙車道四級公路應(yīng)能將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量2000輛以下。單車道四級公路應(yīng)能將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量400輛以下。2.3 交通量統(tǒng)計(1)現(xiàn)有交通量統(tǒng)計根據(jù)資料統(tǒng)計，現(xiàn)有交通量見下表2-1o表2-1現(xiàn)有交通組成與交通量車型小客車JN360CA15CA50CA10BEQ140QD351載重(kN)1815050504010070換算后載質(zhì)量(t)1.815554107交通量55060250200300250180(2)交通量換算標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定交通量換算采用小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型。確定公路等級的各汽車代表車型和車輛折

13、算系數(shù)規(guī)定如表2-2表2-2各汽車代表車型與車輛換算系數(shù)小客車1.0<19座的客車和載質(zhì)量02t的貨車中型車1.5>19座的客車和載質(zhì)量2t07t的貨車大型車2.0載質(zhì)量7t&14t的貨車拖掛車3.0載質(zhì)量14t的貨車6河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第二章公路等級的確定3初始年平均日交通量為：N0=550+3.060+1.5250+1.5200+1.5300+2.0250+1.5180=2625（輛/日）（4）設(shè)計交通量計算目前一般按年平均增長率累計計算確定。Nd=N0（1+¥廣（2-1）式中Nd預(yù)測年的年平均日交通量，輛/d;N。一一初始年平均日交通量，輛/d;年平均

14、增長率，%;n預(yù)測年限。通過上式計算設(shè)計交通量：Nd=2625父（1+6%）15=593（5/d）2.4 確定道路等級根據(jù)本路段的功能主要是該地區(qū)之間交通運輸?shù)募⒁溃瑩?dān)負(fù)為沿線工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及政治、經(jīng)濟、文化物資服務(wù)。通過計算得出的設(shè)計交通量為6002輛/日，在500015000輛之間，符合二級公路的適應(yīng)能力。于是，確定該條公路的等級為二級。2.5 公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)二級公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是有各項技術(shù)指標(biāo)來體現(xiàn)的，主要技術(shù)指標(biāo)見下表2-3。表2-3主要技術(shù)指標(biāo)表二級公路設(shè)計指標(biāo)設(shè)計速度V80km/h行車道寬度（m）3.5>2=710行車道數(shù)2路基寬度（m）第二章公路等級的確定河南理工大學(xué)本

15、科畢業(yè)設(shè)計表2-3主要技術(shù)指標(biāo)表二級公路設(shè)計指標(biāo)直線的最大長度（m）20V=1600直線的最小長度（同向曲線間）（m）6V=480直線的最小長度（反向曲線間）（m）2V=160最大縱坡6%最小縱坡0.5%最大合成縱坡10%凸形豎曲線一般最小半徑/長度（m）2000/50凹形豎曲線一般最小半徑/長度（m）1500/50行車視距（m）110本章小結(jié)本章主要講述了確定道路等級的一般方法。根據(jù)該條公路要求的交通量及其使用任務(wù)和性質(zhì)，確定公路等級。通過該章的學(xué)習(xí)可以熟悉道路等級確定的步驟，這對于設(shè)計本條道路時，應(yīng)該注意的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是十分有利的。第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第三章路線方案擬定和

16、比選3.1 選線原則與步驟3.1.1 選線的一般原則(1)在道路設(shè)計的各個階段，應(yīng)運用各種先進(jìn)手段對路線方案作深入、細(xì)致地研究，在多方案論證、比選的基礎(chǔ)上，選定最優(yōu)路線方案。(2)路線設(shè)計應(yīng)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(yīng)盡量采用較高的技術(shù)指標(biāo)。不要輕易采用極限指標(biāo)，也不應(yīng)不顧工程大小，片面追求高指標(biāo)。(3)選線應(yīng)注意同農(nóng)田基本建設(shè)相配合，做到少占田地，并應(yīng)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)通過名勝、風(fēng)景、古跡地區(qū)的道路，應(yīng)注意保護原有自然狀態(tài)，其人工構(gòu)造物應(yīng)與周圍環(huán)

17、境、景觀相協(xié)調(diào)，處理好重要歷史文物遺址。(5)選線時應(yīng)對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行深入勘測調(diào)查，弄清它們對道路工程的影響。對嚴(yán)重不良地質(zhì)路段，如滑坡、崩塌、泥石流、巖溶等地段和沙漠、多年凍土等特殊地區(qū)，應(yīng)慎重對待，一般情況下應(yīng)設(shè)法避開。當(dāng)必須穿過時，應(yīng)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(yīng)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,如： 路線對自然景觀與資源可能產(chǎn)生的影響； 占地、拆遷房屋所帶來的影響； 路線對城鎮(zhèn)布局、行政區(qū)劃、農(nóng)業(yè)耕作區(qū)、水利排灌體系等現(xiàn)有設(shè)施造成分割引起的影響； 噪音對居民以及汽車尾氣對大氣、水源、農(nóng)田所造成的污染及影響。(7)對高速路

18、和一級路，由于其路幅寬，可根據(jù)通過地區(qū)的地形、地物、第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計自然環(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，合理采用上下行車道分離的形式設(shè)線。上述選線原則，對于各級道路都是適用的。但在掌握這些原則上，不同等級的道路，會有不同的側(cè)重。3.1.2選線的步驟路線的基本走向與道路的主觀和客觀條件相適應(yīng)，限制和影響道路的走向的因素很多，大門歸納起來主要有主觀和客觀兩類。主觀條件是指設(shè)計任務(wù)書或其他的文件規(guī)定的路線總方向、等級及其在道路網(wǎng)中的任務(wù)和作用。而客觀條件就是指道路所經(jīng)過的地區(qū)原有交通的布局，城鎮(zhèn)以及地形、地質(zhì)，水文、氣象等自然條件。上述主觀條件是道路

19、選線的主要依據(jù)，而客觀條件是道路選線必須考慮的因素。一條路線的起、終點確定以后，它們之間有很多走法。選線的任務(wù)就是在這眾多的方案中選出一條符合設(shè)計要求、經(jīng)濟合理的最優(yōu)方案。因為影響選線的因素很多，這些因素有的互相矛盾，有的又相互制約，各因素在不同場合的重要程度也不相同，不可能一次就找出理想方案來。最有效的作法是通過分階段，由粗到細(xì)反復(fù)比選來求最佳解。選線一般按工作內(nèi)容分三步進(jìn)行：(1)路線方案選擇路線方案選擇主要是解決起、終點問路線基本走向問題。此項工作通常是先在小比例尺(1:2.5萬1:10萬)地形圖上從較大面積范圍內(nèi)找出各種可能的方案，收集各可能方案的有關(guān)資料，進(jìn)行初步評選，確定數(shù)條有進(jìn)一

20、步比較價值的方案。然后進(jìn)行現(xiàn)場勘察，通過多方案的比選得出一個最佳方案。當(dāng)沒有地形圖時，可采用調(diào)查或踏勘方法現(xiàn)場收集資料，進(jìn)行方案評選。當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜或地區(qū)范圍很大時，可以通過航空視察，或用遙感與航攝資料進(jìn)行選線。(2)路線帶選擇在路線基本方向選定的基礎(chǔ)上，按地形、地質(zhì)、水文等自然條件選定出一些細(xì)部控制點，連接這些控制點，即構(gòu)成路線帶，也稱路線布局。這些細(xì)部控10第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計制點的取舍，自然仍是通過比選的辦法來確定的。路線布局一般應(yīng)該在1:10001:5000比例尺的地形圖上進(jìn)行，只有在地形簡單。方案明確的路段，才可以現(xiàn)場直接選定。(3)具體定線經(jīng)過上述兩步的工作，路線雛形

21、已經(jīng)明顯勾畫出來。定線就是根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和路線方案，結(jié)合有關(guān)條件在有利的定線帶內(nèi)進(jìn)行平、縱、橫綜合設(shè)計，具體定出道路中線的工作。做好上述工作的關(guān)鍵在于摸清地形的情況，全面考慮前后線形銜接與平、縱、橫綜合關(guān)系，恰當(dāng)?shù)剡x用合適的技術(shù)指標(biāo)，使整個線形得以連貫順直協(xié)調(diào)。3.2 選線的要點選線一般應(yīng)注意以下幾點：(1)路線設(shè)計應(yīng)充分考慮隨地形的變化而變化，在注意路線平、縱面線選擇的同時，應(yīng)注意橫向填挖的平衡。(2)平、縱、橫三方面應(yīng)綜合考慮。(3)沖溝比較發(fā)育的地段，高等級道路可以考慮采用高路堤、高架橋或隧道等直穿方案，一般等級較低的道路可多采用繞越方案。3.3 路線方案的擬定方案I：整條線路遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離村鎮(zhèn)

22、，占有較多的農(nóng)田，但通過的魚塘較少，預(yù)計填挖量較少。經(jīng)過的地區(qū)多為沙地，止匕外，沿途的電力、電訊設(shè)施完備。方案II：沿途經(jīng)過的村鎮(zhèn)有曹崗、馮園等幾個主要村鎮(zhèn)。止匕外，該條路線離村鎮(zhèn)的距離比較近，占有一定量的農(nóng)田，且通過少量的魚塘。沿途的通訊、電力等設(shè)施較為完備。但路過一個懸崖，導(dǎo)致造價較高。3.4 路線方案比選對上述兩方案通過技術(shù)經(jīng)濟分析，對比結(jié)果見表3-111第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計表3-1太原至焦作二級公路路線方案比選指標(biāo)方案一方案二路線長度（m）隧道數(shù)橋梁挖土方（m3）填土方（m3）挖石方（m3）填石方（m3）穿過魚塘數(shù)跨越陡坎30932958無無無149709290904

23、9479?000023無無該線形較合理，線形比較流該路線要經(jīng)過河岸邊，需進(jìn)行大面積的軟暢，無需較大的土石方開挖，也無，井_土地基處理且通過較多魚塘，路線中間產(chǎn)生較總體評價需拆遷沿線居民住房，雖然占有,一士，a、大的圖差，會出現(xiàn)大填大挖。還需架設(shè)橋梁，定量的良田，但總體路線走勢較平造價較高坦，是一條相對合理的路線。比較結(jié)果推薦方案通過比選，最終確定方案I為可行方案。路線見比例為1:2000的地形圖上所畫。本章小結(jié)本章主要是路線方案的確定。通過熟悉選線的原則、選線的方法步驟，結(jié)合沿線地形、地質(zhì)、水文、氣象等自然條件與主要技術(shù)指標(biāo)的應(yīng)用，進(jìn)行路線方案的論證與比選，經(jīng)過技術(shù)與經(jīng)濟兩個方面的比較后，確定

24、一條技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理，又能符合使用要求的設(shè)計方案。12第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第四章平面設(shè)計4.1 平面設(shè)計的一般原則(1)平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、均衡，并與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。直線、圓曲線、緩和曲線三種平面線形的選用與合理組合取決于地形、地物等具體條件，不應(yīng)片面強調(diào)路線應(yīng)以直線為主或以曲線為主。(2)各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)敷設(shè)曲線，并盡量地選用較大的圓曲線半徑。當(dāng)公路轉(zhuǎn)角過小時，應(yīng)設(shè)法調(diào)整平面線形，當(dāng)不得已而設(shè)置了小于7。的轉(zhuǎn)角時，必須設(shè)置足夠長的平曲線。(3)兩同向曲線間應(yīng)設(shè)有足夠長的直線，不得以短直線相連。規(guī)范推薦同向曲線間的最短直線長度以不小于行車速

25、度V(單位為km/h)的6倍(單位為m)為宜。(4)兩反向曲線間夾有直線段時，以設(shè)置不小于最小直線段長度的直線段為宜。規(guī)范規(guī)定反向曲線間最小直線長度(單位為m)以不小于設(shè)計速度(單位為km/h)的2倍為宜。(5)曲線線形應(yīng)特別注意技術(shù)指標(biāo)的均衡性與連續(xù)性。在設(shè)計時應(yīng)注意長直線的盡頭不能接小半徑曲線。長直線和長的大半徑曲線會導(dǎo)致較高的車速，若突然出現(xiàn)小半徑曲線，會因減速不及而造成事故。(6)應(yīng)避免連續(xù)急轉(zhuǎn)彎的線形。4.2 平面線形設(shè)計的一般要求(1)汽車行駛軌跡現(xiàn)代道路是供汽車行駛的。因此，在路線的平面設(shè)計中，主要考察汽車的行駛軌跡。只有當(dāng)平面線形與這個軌跡相符合或相接近的情況下，才能保證行車的

26、順適與安全，特別是在高速行駛的情況下，行駛軌跡非常重要，而行駛中的汽車，其軌跡在幾何性質(zhì)上有以下特征：13第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計這個軌跡是連續(xù)的和圓滑的；其曲率是連續(xù)的；其曲率的變化率是連續(xù)的。(2)平面線形要素行駛中的汽車其導(dǎo)向輪旋轉(zhuǎn)面與汽車本身縱軸之間有下列三種關(guān)系：角度為0;角度是常數(shù)；角度是變數(shù)。與之對應(yīng)的行駛軌跡分別為直線、圓曲線和緩和曲線。而現(xiàn)代道路線形是由上面三種線形組合而成的，因此在平面線形設(shè)計中應(yīng)考慮三要素的組成。4.3 平面線形設(shè)計4.3.1 直線(1)直線的特點作為平面線形要素之一的直線，在道路設(shè)計中使用最為廣泛。因為兩點之間以直線最短，一般在定線時，只要

27、地勢平坦、無大的地物障礙，定線人員都首先考慮使用直線通過。加之筆直的道路給人以短捷、直達(dá)的良好印象，在美學(xué)上直線也有其自身的特點。汽車在直線上行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。從測設(shè)上看，直線只需定出兩點，就可方便地測定方向和距離?；谥本€的這些優(yōu)點，在道路線形設(shè)計中被廣泛使用。但是，過長的直線并不好。在地形有較大起伏的地區(qū)，直線線形大多難于與地形相協(xié)調(diào)，易產(chǎn)生高填深挖路基，破壞自然景觀，若長度運用不恰當(dāng)，不僅破壞了線形的連續(xù)性，也不便達(dá)到線形設(shè)計自身的協(xié)調(diào)。過長的直線易使駕駛?cè)藛T感到單調(diào)、疲倦，難以目測車間距離，于是產(chǎn)生盡快駛出直線的急躁情緒，一再加速以致超過規(guī)定車速許多，這樣很容易導(dǎo)致

28、交通事故的發(fā)生。所以在運用直線線形并決定其長度時，必須持謹(jǐn)慎態(tài)度，不宜采用過長的直線。(2)直線的適用條件：路線完全不受地形、地物限制的平原區(qū)或山區(qū)的開闊谷底；市鎮(zhèn)及其近郊或規(guī)劃方正得農(nóng)耕區(qū)等以直線為主體的地區(qū)；14第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 為縮短構(gòu)造物長度，便于施工，創(chuàng)造有利的引道條件； 平面交叉點附近，為爭取較好的行車和通視條件； 雙車道公路在適當(dāng)間隔內(nèi)設(shè)置一定長度的直線，以提供較好的超車路段。當(dāng)不得已而采用了長直線時，應(yīng)注意其對應(yīng)的縱坡不宜過大；若兩側(cè)地形過于空曠時，宜采取植不同樹種或設(shè)置一定建筑物等技術(shù)措施予以改善；定線時應(yīng)注意把能引起興趣的自然風(fēng)景或建筑物納入駕駛員的視

29、線范圍之內(nèi)。(3)直線的最大長度和最小長度直線的最大長度直線的最大長度應(yīng)有所限制，當(dāng)采用長的直線線形時，為彌補景觀單調(diào)之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的措施。我國目前的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中未對直線的最大長度規(guī)定具體的數(shù)值。我國參照使用國外的經(jīng)驗值，根據(jù)德國和日本的規(guī)定：直線的最大長度(單位為m)為20V(設(shè)計速度，km/h)。直線的最小長度由公路路線設(shè)計規(guī)范2006P35得知：同向曲線間的直線最小長度為6V,即360m；反向曲線間的直線最小長度為2V,即120m。當(dāng)直線兩端設(shè)置有緩和曲線時，也可以不設(shè)直線，兩曲線直接相連，構(gòu)成S形曲線。4.3.2圓曲線(1)圓曲線的特點 曲線上任意點的曲率半徑R二常

30、數(shù)，曲率1/R=常數(shù)，故測設(shè)和計算簡單；曲線上任意一點都在不斷地改變著方向，比直線更能適應(yīng)地形的變化，尤其是由不同半徑的多個圓曲線組合而成的復(fù)曲線，對地形、地物和環(huán)境有更強的適應(yīng)能力； 汽車在圓曲線上行駛要受到離心力的作用，而且往往要比在直線上行駛多占用道路寬度;15第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 汽車在小半徑的圓曲線內(nèi)側(cè)行駛時，視距條件較差，視線受到路塹邊坡或其他障礙物的影響較大，因而容易發(fā)生行車事故。(2)圓曲線的最小半徑圓曲線是道路平面設(shè)計中最常用的線形之一，各級公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小，在轉(zhuǎn)折處均應(yīng)設(shè)置平曲線，而圓曲線是平曲線中的主要組成部分。圓曲線的設(shè)計主要取決于其半徑值以

31、及超高和加寬。平面線形中一般非不得已時不使用極限半徑，因此規(guī)范根據(jù)不同的中h值，對于不同等級的公路規(guī)定了極限最小半徑、一般最小半徑和不設(shè)超高的最小半徑三個最小半徑，見表4-1。不設(shè)超高最小半徑，當(dāng)圓曲線半徑大于一定數(shù)值時，可以不設(shè)超高，允許設(shè)置與直線路段相同的路拱橫坡。表4-1圓曲線最小半徑設(shè)計速度(km/h)一般值/m極限值/m-/m路拱2%路拱2%12010006505500750010070040040005250804002502500335060200125150019004010060600800306530350450(3)圓曲線的最大半徑選用圓曲線半徑時，在地形、地物等條件允許

32、時，應(yīng)盡量采用較大半徑曲線，使行車舒適，但半徑過大，對施工和測設(shè)不利，所以圓曲線的最大半徑不宜超過10000m。(4)圓曲線的最小長度在平面設(shè)計中，公路平曲線一般由前后緩和曲線和中間圓曲線三段曲線組成。為便于駕駛操作和行車安全與舒適，汽車在任何一段線性上行駛的時間都不應(yīng)短于3s,在曲線上行駛里程需要9s；如果中間的圓曲線為零，形成凸型曲線，但凸型曲線與兩回旋曲線銜接，對行車不利，只有在受地形條件限制的山嘴或特殊困難情況下方可使用。因此，在平曲線設(shè)計時，圓曲線的最小長度一16河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第四章平面設(shè)計般要有3s(5)圓曲線半徑的選用在設(shè)計公路平面線形時，根據(jù)沿線地形情況，采用了設(shè)超高

33、的半徑曲線，一般最小半徑為200m,極限最小半徑125m,極限最小半徑及一般最小半徑均不采用，本設(shè)計在兩個轉(zhuǎn)角處設(shè)置曲線半徑分別為700m和400m。但小于不設(shè)超高的最小半徑，所以應(yīng)該設(shè)超高。4.3.3緩和曲線(1)緩和曲線的作用曲率連續(xù)變化，便于車輛遵循；離心加速度逐漸變化，旅客感覺舒適；超高橫坡度及加寬逐漸變化，行車更加平穩(wěn)；與圓曲線配合，增加線形美觀。(2)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，除四級公路可不設(shè)緩和曲線外，其余各級公路在其半徑小于不設(shè)超高的最小半徑時都應(yīng)設(shè)置緩和曲線。各級公路緩和曲線最小長度規(guī)定見下表4-2。表4-2各級公路緩和曲線最小長度一二三設(shè)計速度(km/h)12010080100806080

34、60403020緩和曲線最小長度/m10085708570507050352520按照以上標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計的兩處緩和曲線段長度都設(shè)為80m4.4平面線形要素的組合平面線形主要有以下幾種組合類型：基本型、S型、卵型、凸型、復(fù)合型、C型。(1)基本型按直線一回旋線一圓曲線一回旋線一直線的順序組合?；拘椭械幕匦齾?shù)、圓曲線最小長度都應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。兩回旋線參數(shù)可以相等，也可以根據(jù)17第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計地形條件設(shè)計成不等的非對稱型曲線。(2)S型是兩個反向圓曲線用回旋線連接的組合。相鄰兩個回旋線參數(shù)A、A?宜相等，當(dāng)采用不同的參數(shù)時，A1、A2之比應(yīng)小于2.0,由條件時以小于1.5為

35、宜。此外，在S型曲線上，兩個反向回旋線之間不宜設(shè)直線，不得已插入直線時，必須盡量的短，此段直線的長度應(yīng)符合下式：二(AiA2)一40式中L反向回旋線間段直線或重合段的長度，單位：(m);A、A2回旋線參數(shù)。(3)卵型其是用一個回旋線連接兩個同向圓曲線的組合。卵型上的回旋線參數(shù)A不應(yīng)小于該級公路關(guān)于回旋線最小參數(shù)的規(guī)定，同時宜在下列界限之內(nèi)：式中R2大圓半徑單位：(m)。(4)凸型在兩個同向回旋線間不插入圓曲線半徑相連接的組合。凸型的回旋線的參數(shù)及其連接點的曲率半徑，應(yīng)分別符合容許最小回旋線參數(shù)和圓曲線一般最小半徑的規(guī)定。凸型曲線盡管在銜接處的曲率是連續(xù)的，但因中間圓曲線的長度為0,對駕駛操縱亦

36、造成一些不利因素，所以，只有在線路嚴(yán)格受地形、地物限制處方可采用凸型。(5)復(fù)合型兩個以上同向回旋線之間曲率相等處相互連接的形式。復(fù)合型的兩個回旋參數(shù)之比為：(6)C型同向曲線的兩回旋線在曲率為零處徑向銜接的形式。其連接處的曲率為零,18河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第四章平面設(shè)計R=:，帶來一些不利影響，所以C型曲線只有在特殊地形條件下方可采用。4.5平面線形要素計算4.5.1 曲線要素計算(1) JDi處曲線要素計算已知該處緩和曲線長度取Ls=100m,曲線半徑R=400m,由坐標(biāo)計算所得的轉(zhuǎn)角%=43。731.2”，設(shè)計速度V=80km/h。試計算各曲線要素切線內(nèi)移值2cLsP一24R4Ls-

37、32384R100224400100432384400=1.04(4-1)切線角P0=28.6479G(°)=79'43.11”(4-2)R判斷能否設(shè)置緩和曲線，即口A2P能否成立。20=141926.22：1=432731.2切線增值3LsLs10022240R2210032240400=49.97切線長_1432731.2-T=(Rp)tanq=(4001.04)tan49.97=209.806m22曲線長(4-3)(4-4)L二(1-2：JR2Ls180冗=(432731.2-27943.11)4002100=403.399m180(4-5)19河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計

38、第四章平面設(shè)計外距432731.2一,E=(R+p)secR=(400+1.04)sec400=31.718m(4-6)22圓曲線長Ly=L-2Ls=403.399-2100=203.399m(4-7)校正值(切曲差)J=2T-L=2209.806-403.399=16.212m(4-8)(2)JD2處曲線要素計算已知該處緩和曲線長度取Ls=100m,曲線半徑R=400m,由坐標(biāo)計算所得的轉(zhuǎn)角0f2=61對529.1“，設(shè)計速度切線內(nèi)移值V=80km/h,試計算各曲線要素。P=工-24R2384R321002410042440023844003=1.04切線角：0=28.6479Ls7943.

39、11R判斷能否設(shè)置緩和曲線，即口>2久能否成立。20=141926.22二：2=615529.1切線增值3LsLs1003:49.97240400240R22切線長曲線長T=(Rp)tanq=209.585m2/n、兀L二(1-2-0)R2Ls180=(61朋29.1"-2M7y43.11*)父400+2父100=532.3162m18020河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第四章平面設(shè)計615529.1E=(Rp)sec-R=(4001.04)sec40067.684m22圓曲線長Ly=L-2Ls=532.3162-2100=332.3162m校正值(切曲差)J=2T-L48.855m

40、(3)JD3處曲線要素計算已知該處緩和曲線長度取Ls=100m,曲線半徑R=400m,由坐標(biāo)計算所得的轉(zhuǎn)角%=61巧529T,設(shè)計速度V=80km/h,試計算各曲線要素切線內(nèi)移值Ls2Ls4P二一324R2384R100224400100432384400=1.04切線角10=28.6479邑=7943.11R判斷能否設(shè)置緩和曲線，即口>2久能否成立。20=141926.22二;3二181319.6切線增值100LsLs100-T-2-Z-2240R2切線長曲線長aT=(Rp)tanq=114.29m2，口、兀L二(1-2-0)R2Ls1803T=(18*13'19.6"

41、;-2M7443.11)父400+2父100=227.2144m18021河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第四章平面設(shè)計外距181319.6E=(Rp)sec-R=(4001.04)sec400=6.1656m22圓曲線長Ly=L-2Ls=227.2144-2100=27.2144m校正值(切曲差)J=2TL=1.365m4.5.2逐樁坐標(biāo)計算(1)路線轉(zhuǎn)角、交點間距、曲線要素及主點樁計算設(shè)起點坐標(biāo)JD。(XJ0,YJ0),第i個交點坐標(biāo)JR(XJ,YJ),i=1,2n,則坐標(biāo)增量DX=XJi-XJi4DY=YJi-YJi4(4-9)交點間距S=(DX)2(DY)2(4-10)象限角IDY=arcta

42、nIDX(4-11)計算方位角ADX0,DY0,A=fDX二0,DY0,A=180-uDX:0,DY:0,A=1801DX0,DY:0,A-360-(4-轉(zhuǎn)角U=A-A.(4-13)q為“+”路線右轉(zhuǎn)，為“-”路線左轉(zhuǎn)22第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計首先根據(jù)地形圖上的“十字坐標(biāo)”求出起點JD。、終點JD3和按路線前進(jìn)方向，第一個轉(zhuǎn)角處交點為JD、第二個轉(zhuǎn)角處交點為JD2。通過計算所得：JD03536807.987,519078.3566JD13536127,706,518865.6561JD2(3535436.196,519204.3637)JD33534563.848,518574

43、.5411JD4(3533991.04,518392,763)按公式(4-10)計算JD。、JD1之間的長度得S01=,(DX)2(DY)2=.1(3536127.706-3536807,987)2(518865.6561-519078,3566)2=712.76mJD1、JD2之間的長度為S12=770,0061JD2、JD3之間的長度為S23=1075.9495JD3、JD4之間的長度為04=600,959按公式(4-11)計算象限角七二arctan1=172145.6518865.6561-519078.35663536127.706-3536807.987因為DX<0,DY<

44、;0所以方位角A=180”4=197*1'45.6.同理12=26545.6因為DX<0,DY>0所以方位角A2=180。-日2=153巧4'14.4”同理飛=354943.5因為DX>0,DY<0所以方位角A=180"日3=215049'43.5”同理想=173623.8因為DX>0,DY<0所以方位角A=180+84=197623.8"按公式(4-13)計算兩轉(zhuǎn)角的角度：1=A2-A1=1535414.4-1972145.6=-432731.22=A-A2=2154943.5-1535414.4=615529.

45、1：3=A-A3=1973623.8-2154943.5：-181319.7(2)直線上中樁坐標(biāo)計算23第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計利用已知JDi（XJ,YJ）坐標(biāo)，交點相鄰直線的方位角A,A2則ZH（或ZY）點坐標(biāo)：(4-14)Xzh=XJTcos(A1180)Yzh-YJTsin(A180)HZ（或YZ）點坐標(biāo)：Xhz=XJTcosA&=Yj+TsinA（4-15）設(shè)直線上加樁里程距JD0的距離為L,已知JD）（XJ0,YJ）,則加樁坐標(biāo)為（X,Y）可以有下式計算。X=XJ°LcosAy=YJ0十Lsina（4-16）利用上式計算可得表4-3。表4-3第一直線段

46、上加樁坐標(biāo)表XYXYK0+0003536807.987519078.3566K0+2603536559.834519000.7677K0+0203536788.899519072.3882K0+2803536540.746518994.7993K0+0403536769.81519066.4198K0+3003536521.657518988.8309K0+0603536750.721519060.4514K0+3203536502.568518982.8625K0+0803536731.633519054.4831K0+3403536483.479518976.8942K0+10035367

47、12.544519048.5147K0+3603536464.391518970.9258K0+1203536693.455519042.5463K0+3803536445.302518964.9574K0+1403536674.366519036.5779K0+4003536426.213518958.989K0+1603536655.278519030.6096K0+4203536407.125518953.0206K0+1803536636.189519024.6412K0+4403536388.036518947.0523K0+2003536617.1519018.6728K0+460

48、3536368.947518941.0839K0+2203536598.012519012.7044K0+4803536349.859518935.1155K0+2403536578.923519006.736K0+5003536330.77518929.1471（3）緩和曲線上任意點坐標(biāo)緩和曲線上任意點的切線橫距:24河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計l540R2L2s第四章平面設(shè)計(4-17)式中l(wèi)緩和曲線上任意點至ZH（或HZ）點的曲線長;Ls緩和曲線長度。X=Xzh2coscos30l二RLsY二Yzhcos30l2二RLs二RL30l2”(4-18)第一緩和曲線（ZHHY）任意點坐標(biāo)式中轉(zhuǎn)角符

49、號，右轉(zhuǎn)為“+”，左轉(zhuǎn)為“-”，下同利用上式計算所得的緩和曲線上的坐標(biāo)結(jié)果見下表4-4。表4-4第一緩和曲線上點的坐標(biāo)XYXYK0+502.9533536327.952518928.266K0+5803536253.887518907.1045K0+5203536311.675518923.1985K0+6003536234.319518902.9766K0+5403536292.53518917.4129K0+602.9533536231.415518902.4431K0+5603536273.282518911.983第二緩和曲線（HZYH）內(nèi)任意點坐標(biāo)上xf上產(chǎn)30lX=Xhz+Tcos

50、A+180cos(30l"RLs)<nRLs),xr+蘆3。2(4-19)Y=Yhz+sinA2+180)cos(30l/RLs)(RLsJ式中l(wèi)第二緩和曲線內(nèi)任意點至HZ點的曲線長（4）圓曲線內(nèi)任意點坐標(biāo)由HYYH時25河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計第四章平面設(shè)計伽)y90(l+L)lX=Xhy+2Rsinlcos|A+亡(nRJ|_RRI/9。)一k90(1+L)1Y=YHY+2RsinIsin|A+£nR(4-20)式中l(wèi)圓曲線內(nèi)任意點至HY點的曲線長。由YH:HY時，90l):-90(l+LsX=XYH+2Rsinlcos|A2+180巴)5R112nRl'

51、90l)k90(1+Ls)1Y=XH+2RsinI-sin|A2+180Y11冗RJ_RR(4-21)式中l(wèi)圓曲線內(nèi)任意點至YH點的曲線長利用上式計算結(jié)果見下表4-5。XYXYK0+6203536214.578518899.7824K0+7403536095.04518901.5258K0+6403536194.702518897.5788K0+7603536075.401518905.2943K0+6603536174.741518896.3713K0+7803536055.974518910.0398K0+6803536154.744518896.163K0+8003536036.8095

52、18915.7503K0+7003536134.761518896.9544K0+806.3513536030.785518917.7634K0+7203536114.844518898.7435表4-5圓曲線上各點坐標(biāo)4.5.3主點樁號計算(1)JDi處平曲線上主點樁號計算由前面坐標(biāo)計算得知JDi處的樁號為直緩點ZH=JDi-T=K0712.758-209.806=K0502.953緩圓點HY=ZHLs=K0502.953100=K0602.95326第四章平面設(shè)計河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計圓緩點YH=HYLy=K0602.953203.4=K0806.351緩直點HZ=YHLs=K0806.351100=K0906.351曲中點L203.4QZ=HZ=K0806.351K0704.65222校正J16.212JD1=QZ=K0704.652=K0712.75822說明計算無誤。(2)JD2處平曲線上主點樁號計算由前面坐標(biāo)計算得知JD2處的樁號為K1+466.552直緩點ZH=JD1-T=K1466.552-290.585=K1175.967緩圓點HY=ZHLs=K1175.967100=K1275.967圓緩點YH二HYLy=K1275.967332.316=K1608.283緩直點HZ=YHLs