道路二級公路設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

道路二級公路設(shè)計畢業(yè)設(shè)計道路二級公路設(shè)計畢業(yè)設(shè)計第一章緒論1.1公路建設(shè)意義1.1.1完善公路網(wǎng)絡(luò)該公路建設(shè)項目位于河北承德市境內(nèi)，起點位于馮營子鎮(zhèn)終點位于六溝鎮(zhèn)屬于省級道路。該省道是省公路網(wǎng)的重要組成部分，途經(jīng)下北溝、喬莊、玄道溝、澄家溝、六溝，全長30.4公里，估算總投資3.15億元，路基寬10米，平均設(shè)計時速60公里。本項目的實施，提高了該地區(qū)的干線公路網(wǎng)的通行能力，減少了需要轉(zhuǎn)換交通車輛的繞行距離，同時可以緩解道路交通擁擠，減少交通壓力，大大縮短了沿線各地區(qū)到承德市的時間，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)厣鐣臋C動性。1.1.2加快經(jīng)濟發(fā)展該公路建成以后，西與京承高速和長深高速互通處對接，東與國道G101相連，形成承德市又一條東出西聯(lián)的交通重要路線，是連接馮營子鎮(zhèn)、六溝鎮(zhèn)的重要走廊，將實現(xiàn)該地區(qū)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的最快發(fā)展和往東部沿海運輸，促進承德縣域經(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。1.1.3促進旅游發(fā)展該二級公路也是承德市東部偏遠地區(qū)前往承德市區(qū)的快捷通道和去往承德避暑山莊最近的道路，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。它對完善承德市鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路路網(wǎng)，促進縣與縣的經(jīng)濟建設(shè)，加快區(qū)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。該新建公路對于承德市公路網(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，同時，其對促進承德市地區(qū)經(jīng)濟及旅游事業(yè)發(fā)展等諸多方面產(chǎn)生了巨大的推動作用。1.2公路沿線自然條件1.2.1地理位置位于河北省東北部，東經(jīng)115°54′~119°15′，北緯40°11′~42°40′，處于華北和東北兩個地區(qū)的連接過渡地帶，東部與遼寧省交界,北部同內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤,南臨唐山、秦皇島和天津市,西部與北京和張家口市毗鄰，是首批24個國家歷史文化名城之一。本次設(shè)計路線為該省道路段某一標段，既喬莊鎮(zhèn)至玄道溝鎮(zhèn)，本標段全長7.1267公里。1.2.2氣候條件河北省承德市地處燕山腹地，北緯40o11'-42o40'，東經(jīng)115o54'-119o15'。屬亞溫帶向亞寒帶過渡地帶，半濕潤半干旱、大陸性季風型氣候，四季分明、光照充足、晝夜溫差大。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4854～5981兆焦/平方米，年日照時數(shù)2319～3077小時；南北熱量差異較大，年平均氣溫為1.8～14.2℃，極端最高氣溫43.3℃，極端最低氣溫-42.9℃，，年均無霜期160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400mm。夏季多溫涼，冬季少嚴寒，雨量適中。1.2.3水文條件承德市降水分布不均，全市年降水量為450～750毫米，受地形影響，降水量的地區(qū)分布差異較大，從東南部到西北部逐漸遞減。全市平均年降雨量為650毫米，春秋兩季降水量均為120～130毫米，各占全年降水量的14～16%，夏季為全年降水最多季節(jié)，降水量為480～580毫米，占全年降水量的61～65%；冬季為全年降水最少季節(jié)，降水量為50～60毫米，僅占全年降水量的6～7%。潮濕系數(shù)（K）為0.7左右，地下水埋深約2.5（m）。1.2.4地形地質(zhì)條件承德北部是七老圖山脈，有茫茫林海，廣袤草原；中部屬燕山山脈，為低山丘陵區(qū)；南部則屬燕山山脈東段之延續(xù)，峰巒重迭，峽谷幽深。丹霞地貌：在市區(qū)周圍，分布著多處千奇百怪的紅色巖石（巖層）景觀，地質(zhì)學稱之為“丹霞地貌”，平原區(qū)域地勢平坦，地面高程起伏變化很小，該二級公路沿線的地面高程變化率約為千分之七。本設(shè)計標段內(nèi)跨越一條小丘陵，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Ⅱ4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)。1.3公路等級及車道數(shù)確定1.3.1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(yù)測交通量年增長率為5.5%。預(yù)測年限為20年?！豆饭こ碳夹g(shù)標準》（JTGB01-2003）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)定見表1-2（《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）中表2.0.2）。根據(jù)表1-1和表1-2經(jīng)計算后的折算交通量如表1-3所示（其中折算交通量=交通量折算系數(shù)）。表1-1近期交通量組成序號車型名稱交通量序號車型名稱交通量1黃河JN1502127斯柯達706R712日野KF300D1718長征XD980673依士茲TD50639東風CS938554標準軸載BZZ10060710尼桑CK10G945交通SH-1418511東風SP9135856解放CA10B52612日野KB22270表1-2各汽車代表車型和車輛折算系數(shù)汽車代表車型車輛折算系數(shù)說明小客車1.0≤19座的客車和載質(zhì)量≤2t的貨車中型車1.5＞19座的客車和載質(zhì)量＞2t～≤7t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的貨車表1-3折算后交通量車型交通量（晝夜）Q折算系數(shù)K折算后交通量黃河JN1502123636日野KF300D1713513依士茲TD50633189標準軸載BZZ10060721214交通SH-141852170解放CA10B52621052斯柯達706R713213長征XD980673201東風CS938552110尼桑CK10G943282東風SP9135852170日野KB222703210(2)設(shè)計交通量計算設(shè)計交通量是指擬建道路到預(yù)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(yù)測求得，目前多按年平均增長率計算確定。（1-1）式中：AADT——設(shè)計交通量（pcu/d）；ADT——起始年平均日交通量（pcu/d）；——年平均增長率(%)；n——預(yù)測年限。由式（1-1）計算得到：AADT=2106×1.05519=2106×2.766=13723（輛）(3)等級確定《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）對于各等級公路適應(yīng)的交通量規(guī)定如下：二級公路為供汽車行駛的雙車道公路，雙車道二級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量5000～15000輛。由于設(shè)計交通量在5000～15000范圍內(nèi)，由以上規(guī)定結(jié)合擬建道路在國家和河北省的公路網(wǎng)的任務(wù)及功能，參考當?shù)亟?jīng)濟和土地資源情況，決定道路等級為二級公路。(4)速度確定《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）對于各等級公路適應(yīng)的交通量規(guī)定，二級公路作為集散公路時，混合交通量較大，平面交叉間距較小的路段，設(shè)計速度宜采用60km/小時，見表1-4。表1-4各級公路設(shè)計速度公路等級高速公路一級公路二級公路三級公路四級公路設(shè)計速度（km/h）12010080100806080604030201.3.2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=AADT×D×K（1-2）式中：DDHV——主要方向設(shè)計交通量（pcu/d）；AADT——設(shè)計交通量（pcu/d）；D——-方向不均勻系數(shù)，一般取D=0.5～0.6；K——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》（JTGD20—2006）中表3.1.6取值。本設(shè)計中D取0.55，K取15.5。計算得到：DDHV=13723×0.55×0.155=1170（輛）(2)二級公路設(shè)計通行能力二級公路、三級公路路段的設(shè)計通行能力應(yīng)根據(jù)設(shè)計速度、路段中不準超車比例，按表1-5選用。表1-5二級公路、三級公路路段的設(shè)計通行能力公路等級設(shè)計速度（km/h）基本通行能力（pcu/h）不準超車區(qū)比例（%）v/c設(shè)計通行能力（pcu/h）二級公路802500＜300.64550～160060140030～700.48401300＞700.42三級公路401300＜300.54400～700301200＞700.35該公路為二級公路，作為集散公路，設(shè)計時速為60Km/h，每條車道寬度為3.75m，查表一條車道的設(shè)計通行能力取值1200pcu/h。(3)計算車道數(shù)車道數(shù)N=DDHV/Cd=1170/1200=1（取整）。綜上計算：車道數(shù)取雙向兩車道。

第二章選線和方案比選2.1選線2.1.1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(yīng)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(yīng)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(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，不要輕易采用極限指標，也不應(yīng)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(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)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(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)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(yīng)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(yīng)慎重對待，一般情況下應(yīng)設(shè)法繞避。當必須穿過時，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。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。

(7)對于高速路和一級路，由于其路幅寬，可根據(jù)通過地區(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。2.1.2本次設(shè)計中選線過程喬莊至玄道溝設(shè)計標段處于山腳下的平坦地帶，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)置三個交點。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。綜合路線特征，本次設(shè)計布線時著重考慮了以下幾點：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)。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。2.1.3本設(shè)計選線方法根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD20—2006）及其它相關(guān)的要求，參照相應(yīng)的選線原則，在1：2000的地形圖上選出控制點并定出導(dǎo)向線、路線交點，初步確定兩個路線方案。本設(shè)計標段內(nèi)主要控制點有JD1、JD2、JD3、以及沿線沿山腳走向的的鄉(xiāng)村道路路。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，無法避免盡量與以大角度相交。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，沒有太多的路線迂回。而且平曲線半徑都比較大，滿足現(xiàn)代公路高指標要求。2.2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、路線迂回情況、與地方道路交叉情況、經(jīng)濟指標、總里程數(shù)進行對比，對比情況見表2-1所示。表2-1路線方案比選方案方案一方案二比較交點數(shù)33相同各交點圓曲線半徑450、1200、350350、600、600方案一較方案二指標高經(jīng)濟作物占用情況占用少量經(jīng)濟作物田不占用經(jīng)濟作物田地方案二較方案一好房屋拆遷情況無無相同路線轉(zhuǎn)角迂回情況轉(zhuǎn)角小，迂回少轉(zhuǎn)角大，迂回大方案一較方案二好與道路交角79度54度方案一較方案二好經(jīng)濟指標平坦地帶填挖量少、經(jīng)濟填挖方大、不經(jīng)濟方案一較方案二好與地方路交叉情況1處1處情況相同總里程數(shù)7126.697米7289.356米方案一較短分析表2-1，考慮到二級公路經(jīng)濟指標為重點因素，結(jié)合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。

第三章平面設(shè)計3.1平面線形設(shè)計原則3.1.1一般原則(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(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形地物相適應(yīng)，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\*GB3①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\*GB3②平曲線與平曲線的組合：相鄰平曲線之間的設(shè)計指標應(yīng)均衡、連續(xù)，避免突變。=3\*GB3③高、低標準之間要有過渡。(4)避免連續(xù)急彎的線形。連續(xù)急彎的線形給駕駛者造成不便，給乘客的舒適也帶來不良影響。在設(shè)計中可在曲線間插入足夠的直線或回旋線。(5)平曲線應(yīng)有足夠的長度。平曲線太短，汽車在曲線上行駛時間過短會使駕駛操縱來不及調(diào)整。緩和曲線的長度不能小于該級公路對其最小長度的規(guī)定；中間圓曲線的長度也最好有大于3s的行程，當條件受限制時，可將緩和曲線在曲率相等處直接連接，此時圓曲線長度為0。路線轉(zhuǎn)角過小，即使設(shè)置了較大的半徑也容易把曲線長看成比實際的要短，造成急轉(zhuǎn)彎的錯覺。這種傾向轉(zhuǎn)角越小越顯著，以致造成駕駛者枉作減速轉(zhuǎn)彎的操作。一般認為，θ≤7°應(yīng)屬小轉(zhuǎn)角彎道。在本設(shè)計中平曲線長度都已符合規(guī)范規(guī)定，也不存在小偏角問題。3.1.2本次平面線形設(shè)計過程本設(shè)計地區(qū)部分地勢開闊，路線直捷順適，在平面線形三要素中直線所占比例較大。在設(shè)計路線中間地段，地勢有較大起伏，但是沒有為避免陡坡而隨意轉(zhuǎn)彎，在避讓局部障礙物時注意了線形的連續(xù)、舒順。路線與地形相適應(yīng)，既是美學問題，也是經(jīng)濟問題和保護生態(tài)環(huán)境的問題，這一點對于處于旅游區(qū)的地區(qū)來說特別重要。直線、圓曲線、緩和曲線的選用與合理組合取決于地形、地物等具體條件，片面強調(diào)路線要以直線為主或以曲線為主，或人為規(guī)定三者的比例都是錯誤的。行駛力學上的要求是基本的，視覺和心理上的要求對高速路應(yīng)盡量滿足：高速公路、一級公路以及計算行車速度≥60Km/h的公路，應(yīng)注重立體線形設(shè)計，盡量做到線形連續(xù)、指標均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適，計算行車速度越高，線形設(shè)計所考慮的因素越應(yīng)周全。本路線計算行車速度為60Km/h，在設(shè)計中已經(jīng)考慮到平面線形與縱斷面設(shè)計相適應(yīng)，盡量做到了“平包豎”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，三個交點的圓曲線半徑依次是450、1200、350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1:1:1-1:2:1之間（除了交點3，因地形原因交點3不可避免大轉(zhuǎn)角設(shè)置,詳見附錄-設(shè)計圖紙說明）。使得線形更加平順，利于行車。，各交點2、3之間的直線長度均大大超過了規(guī)范規(guī)定值，所以交點之間可以不設(shè)置設(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?？傊敬卧O(shè)計中的平面線形設(shè)計及組合設(shè)計滿足二級公路對于平面線形指標的要求。3.2各項設(shè)計參數(shù)確定3.2.1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(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)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20V（V為設(shè)計車速，以km/h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》（JTGD20—2006）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(fù)曲線、卵形曲線或者C形曲線。(3)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(yīng)予以限制。《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD20—2006）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km/h計）的兩倍為宜。3.2.2圓曲線(1)圓曲線的最小半徑我國《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD20—2006）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、極限最小半徑、不設(shè)超高最小半徑。具體規(guī)定值見表3-1。(2)圓曲線半徑的選用原則選用曲線半徑時，應(yīng)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(yīng)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(yīng)同前后線形要素相協(xié)調(diào)，使之構(gòu)成連續(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(yīng)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。表3-1圓曲線最小半徑設(shè)計速度（Km/h）1201008060極限最小半徑（m）650400250125一般最小半徑（m）1000700400200不設(shè)超高最小半徑（m）路拱≤2%5500400025001500路拱﹥2%7500525033501900本次設(shè)計中設(shè)計速度為60km/h，由表3-1查得該二級公路圓曲線極限最小半徑為124米，一般最小半徑為200米。3.2.3緩和曲線(1)緩和曲線的有關(guān)規(guī)定：=1\*GB3①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(yīng)設(shè)置緩和曲線。=2\*GB3②半徑不同的同向圓曲線相連接處，應(yīng)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\*GB3③各級公路的緩和曲線長度應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的長度值要求。=4\*GB3④回旋線長度應(yīng)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(yīng)大于超高過渡段長度。(2)最小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(yīng)規(guī)定緩和曲線的最小長度。從以下幾方面考慮：=1\*GB3①旅客感覺舒適=2\*GB3②超高漸變率適中=3\*GB3③行駛時間不過短《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD20—2006）給出了不同設(shè)計速度的緩和曲線最小長度見表3-2所示表3-2緩和曲線最小長度設(shè)計速度（Km/h）1201008060緩和曲線最小長度（m）100857060查表3-2可得本設(shè)計緩和曲線最小長度的最小值為60米，一般值為80米。回旋線參數(shù)應(yīng)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R＜100m，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R/3左右，如果R超過了3000m,即使A小于R/3，在視覺上也是沒有問題的。3.2.4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》（JTGD20—2006）規(guī)定了平曲線（包括圓曲線及其兩端的緩和曲線）最小長度見表3-3。表3-3平曲線最小長度設(shè)計速度（Km/h）1201008060403020一般值（m）1000850700500350250200最小值（m）2001701401007050403.3平曲線計算3.3.1基本型曲線設(shè)計與計算圖3-1對稱基本型曲線計算圖式(m)(3-1)(m)（3-2）(m)（3-3）(m)（3-4）(m)（3-5）(m)（3-6）(m)（3-7）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)。主點樁里程計算如下：ZH=JD-TZH—一第一緩和曲線起點（直緩點）HY=ZH+HY—一第一緩和曲線終點（緩圓點）YH=HY+-2YH—一第二緩和曲線終點（圓緩點）HZ=YH+HZ—一第二緩和曲線起點（緩直點）QZ=HZ-QZ—一圓曲線中點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。3.3.2計算實例以本設(shè)計中交點3為例計算平曲線要素，計算過程如下：交點3已知=52.841度(1)平曲線要素計算切線增長值內(nèi)移值緩和曲線角切線長平曲線長外距切曲差(2)計算主點樁里程JD3K6+710.267-T214.171ZHK6+496.096+Ls80HYK6+576.096+L-2Ls402.624-160YHK6+818.720+Ls80HZK6+898.720-L/2201.312QZK6+697.408+J/212.859JD3K6+710.2673.3.3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、終點和三個交點輸入海地道路Hard2012軟件后，利用軟件和人工進行平面線的動態(tài)交互設(shè)計，最后由海地地系統(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)成果詳見附錄-設(shè)計圖紙文件部分。

第四章縱斷面設(shè)計4.1縱斷面設(shè)計原則及要點4.1.1一般原則縱斷面設(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?；疽笫强v坡均勻平順、起伏和緩、坡長和豎曲線長短適當、平面與縱斷面組合設(shè)計協(xié)調(diào)、以及填挖經(jīng)濟、平衡。(1)一般要求：=1\*GB3①設(shè)計必須滿足《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）的各項規(guī)定。=2\*GB3②為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛，縱坡應(yīng)具有一定的平順性。起伏不宜過大和過于頻繁。=3\*GB3③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(yīng)避免設(shè)置反坡段。=4\*GB3④一般情況下縱坡設(shè)計應(yīng)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\*GB3⑤縱坡除應(yīng)滿足最小縱坡要求外，還應(yīng)滿足最小填土高度要求，保證路基穩(wěn)定。=6\*GB3⑥對連接段縱坡，如大、中橋引道等，縱坡應(yīng)和緩、避免產(chǎn)生突變。=7\*GB3⑦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\*GB3①應(yīng)在視覺上能自然的引導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。=2\*GB3②注意保持平、縱線形的技術(shù)指標大小應(yīng)均衡。=3\*GB3③選擇組合得當?shù)暮铣善露龋岳诼访媾潘托熊嚢踩?4\*GB3④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(dǎo)視線的作用。(3)平縱線形組合的要求=1\*GB3①平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍長于豎曲線。=2\*GB3②平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持平衡。=3\*GB3③要選擇合適的合成坡度。4.1.2本次設(shè)計縱斷面設(shè)計難點本設(shè)計標段所處地勢平坦，溝渠縱橫，河道及地方道路眾多，同時該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，路網(wǎng)也相應(yīng)發(fā)達，故需要修建的構(gòu)造物較多。而且該區(qū)往往雨量充沛，對土基最小填土高度也要求較高。所以，該區(qū)公路在縱斷面設(shè)計時十分復(fù)雜，困難也比較多。國內(nèi)近年來很多公路在縱斷設(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?？v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(dǎo)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(dǎo)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。4.1.3本次縱斷面設(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。因為該標段地勢平坦，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。(1)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。(2)涵洞道的數(shù)量確定。涵洞的數(shù)目是確定排水的關(guān)鍵，數(shù)目越多則排水越流暢，數(shù)目太少則影響公路兩側(cè)的積水，造成對路基的侵蝕。二級公路作為地區(qū)交通動脈,首先應(yīng)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(yīng)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。若道路切斷灌溉水渠不僅不會帶來經(jīng)濟的發(fā)展，還會影響當?shù)剞r(nóng)作物的發(fā)展。那么有的通道會利用率很低而失去了它應(yīng)有的意義,因而應(yīng)根據(jù)地方當?shù)氐孛驳男再|(zhì)適當取舍或歸并，或者增加涵洞引水聯(lián)系道路兩側(cè)，使之最小化損失。(3)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(yīng)結(jié)合排水考慮,一般應(yīng)高于原地面,原則上不下挖,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(yīng)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。(4)平縱面線形的組合設(shè)計時候平曲線與豎曲線一一對應(yīng),變坡點對應(yīng)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(yīng)關(guān)系。要想做到l:l的對應(yīng)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(yīng)用時,應(yīng)靈活掌握,有條件時應(yīng)盡力做到一一對應(yīng),確有困難時,可以在平曲線外設(shè)置邊坡點，設(shè)計過程中盡量作到平曲線包住好。但是應(yīng)注意平縱面線形的技術(shù)指標應(yīng)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(yīng)保持均衡。4.2各項設(shè)計參數(shù)確定4.2.1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《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD20—2006）對各級公路最大縱坡值給出了具體的規(guī)定，最大縱坡應(yīng)符合表4-1。表4-1最大縱坡表設(shè)計速度（km/h）1201008060403020最大縱坡（%）3456789本次設(shè)計速度為60km/h，查照表4-1可得本設(shè)計的最大縱坡為6%。(2)最小縱坡我國《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）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0.3%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(yīng)不小于0.3%,本次設(shè)計中最小縱坡限制取0.3%。4.2.2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》（JTGB01-2003）中對各級公路的最小坡長作了具體的規(guī)定見表4-2。表4-2最小坡長設(shè)計速度（km/h）1201008060403020最小坡長（m）30025020015012010060注：最小坡長還不應(yīng)小于2.5V（m）本次設(shè)計速度為60km/h，查表4-2可得本設(shè)計的最小坡長為150m。(2)最大坡長查照《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）可得本設(shè)計速度下的不同縱坡值的最大坡長限制見表4-3所示。表4-3不同縱坡最大坡長表最大坡長（m）設(shè)計速度度（km/h）坡度%最大坡長（m）設(shè)計速度度（km/h）坡度%120100806040302039001000110012004700800900100011001100120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200注；坡度小于3%的坡不限制坡長。4.2.3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》（JTGB01-2003）中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，見表4-4。表4-4豎曲線最小半徑和最小長度設(shè)計速度（km/h）1201008060403020凸型豎曲線半徑（m）一般值170001000045002000700400200極限值110006500030001400450250100凹形豎曲線半徑（m)一般值60004500030001500700400200極限值4000300020001000450250100豎曲線最小長度（m)一般值250210170120906050極限值100857050352520本次設(shè)計速度為60km/h，查照《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01-2003）可得本設(shè)計的豎曲線最小半徑和最小長度見表4-5所示。表4-5豎曲線最小半徑和最小長度凸型曲線凹形曲線最小半徑一般值20001500極限值14001000最小長度一般值120120極限值50504.2.4本設(shè)計中各項參數(shù)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)绫?-6所示：表4-6縱斷面設(shè)計各項參數(shù)設(shè)計速度（km/h）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（m）一般最小半徑(m)6060.315014002000100015001204.3豎曲線計算4.3.1豎曲線要素計算豎曲線要素的計算公式：（4-1）（4-2）（4-3）（4-4）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)ω——兩相鄰縱坡的代數(shù)差，以小數(shù)計,當ω﹥0時為凹型豎曲線；ω﹤0時為凸型豎曲線。圖4-1豎曲線計算示意圖4.3.2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（4-5）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。4.3.3計算實例下面以變坡點4為例進行豎曲線計算。變坡點4樁號為K3+735.330，高程為602.303m，i1=-0.326%，i2=-1.204%，R=43000m。則：豎曲線要素：ω=-0.878%，小于0為凸形。曲線長切線長外距計算設(shè)計高程（以計算樁號為K3+635.330處的設(shè)計高程為例）：豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T=（K3+735.330）－188.77=K3+546.56豎曲線起點高程＝602.303+188.770.326%＝602.918（m）豎曲線終點樁號=變坡點樁號+T=（K3+735.330）+188.77=K3+924.1豎曲線終點高程＝602.303-188.771.024%＝600.03（m）橫距：x=（K3+735.330）－（K3+635.330）=100(m)豎距==1.205(m)切線高程=豎曲線起點高程+=602.918+100（-0.326%）=602.592(m)設(shè)計高程=切線高程—h=602.592-1.205=601.387(m)其它變坡點設(shè)計高程計算與上例類似，不再贅述。4.3.4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。確定出高程控制點后，運用海地Hard2010軟件，利用軟件動態(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)成果詳見附錄設(shè)計圖紙部分。

第五章橫斷面設(shè)計5.1設(shè)計原則(1)設(shè)計應(yīng)根據(jù)該公路等級、行車要求和當?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護和使用等方面的情況，進行精心設(shè)計，既要堅實穩(wěn)定，又要經(jīng)濟合理。(2)路基設(shè)計除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度外，還應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施和必要的防護加固工程以及其他結(jié)構(gòu)物，采用經(jīng)濟有效的病害防治措施。(3)還應(yīng)結(jié)合路線和路面進行設(shè)計。選線時，應(yīng)盡量繞避一些難以處理的地質(zhì)不良地段。(4)沿河及受到水浸水淹的路段，應(yīng)注意路基不被洪水淹沒或沖毀。(5)當路基設(shè)計標高受限制，路基處于潮濕、過濕狀態(tài)和水溫狀況不良時，就應(yīng)采用水穩(wěn)性好的材料填筑路堤或進行壓實，使路面具有一定防凍總厚度，設(shè)置隔離層及其他排水設(shè)施等。(6)路基設(shè)計還應(yīng)兼顧當?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)及環(huán)境保護等的需要。5.1.1標準橫斷面確定由橫斷面設(shè)計部分可知，路基寬度為10m，行車道寬度為2×3.5=7m，硬路肩寬度為2×0.75=1.5m，土路肩寬度為0.75×2=1.5m；路面橫坡為2%，土路肩橫坡為3%?？梢姍M斷面示意圖5-1。圖5-1路基標準橫斷面示意圖本設(shè)計標段公路為雙向兩車道二級公路，設(shè)計速度60km/h。根據(jù)表5-1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10米，行車道寬度3.75m，硬路肩為0.75m，土路肩為0.75m。行車道路拱橫坡為2%，土路肩為3%，路基邊坡為1:1.5。邊溝采用梯形邊溝，深度為0.6m，寬度為0.6m，坡度均為1:1。橫斷面中，主要是對帽子進行定制，尤其是對邊坡、水溝、擋土墻等進行設(shè)置，帽子設(shè)置必須滿足規(guī)范要求，設(shè)置完成以后，在對特殊路段帽子進行交互修改，直到符合要求，最后生成橫斷面圖，具體成果見附錄—設(shè)計圖紙中的路基標準橫斷面設(shè)計圖。表5-1各級公路路基寬度公路等級高速公路、一級公路設(shè)計速度（km/h）1201008060車道數(shù)864864644路基寬度（m）一般值4534.5284433.5263224.523最小值42264124.521.520公路等級二級公路、三級公路、四級公路設(shè)計速度（km/h）8060403020車道數(shù)22222或1路基寬度（m）一般值12（雙）4.5（單）最小值108.55.2加寬、超高設(shè)計5.2.1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(yīng)對平曲線內(nèi)側(cè)的行車道加寬，相應(yīng)的路基也應(yīng)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)計在此不再贅述。5.2.2超高設(shè)計本設(shè)計公路時速為60km/h時，《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTGD20—2006）規(guī)定的不設(shè)超高的最小半徑為1500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(yīng)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二級公路，繞內(nèi)邊線旋轉(zhuǎn)由于行車道內(nèi)側(cè)不降低，有利于路基縱向排水，一般新建工程多用此法。所以超高過渡方式的設(shè)置采用的是行車道內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)的方法。(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》（JTGD20—2006）規(guī)定，本次設(shè)計中圓曲線最大超高定為5%，超高漸變形式為線性，各級公路圓曲線最大超高值見表5-2,最大超高漸變率見表5-3。表5-2各級公路圓曲線最大超高值公路等級高速公路、一級公路二、三、四級公路一般地區(qū)（%）8或108積雪冰凍地區(qū)（%）6表5-3最大超高漸變率設(shè)計速度（km/h）超高旋轉(zhuǎn)軸位置中線邊線1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50(3)超高緩和段布置由于本設(shè)計中沒有S型反向曲線。所以在緩和段布置的時候只有一種情況,在緩和曲線段內(nèi)進行超高。(4)超高緩和段長度的確定超高緩和段的長度按下式計算：（5-1）式中：——超高緩和段長度（m）；——旋轉(zhuǎn)軸至行車道（設(shè)路緣帶時為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度；繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)時，其中，B為半幅行車道寬度；為左側(cè)路緣帶寬度；為右側(cè)路緣帶寬度；——旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)的超高與路拱坡度的代數(shù)差；P——超高漸變率。確定緩和段長度時應(yīng)考慮以下幾點：=1\*GB3①一般情況下，?。ň徍颓€長度）=2\*GB3②若，但只要橫坡從路拱坡度（-2%）過渡到超高橫坡（2%）時，超高漸變率,仍取。否則，有兩種處理方法：=1\*alphabetica在緩和曲線部分范圍內(nèi)超高根據(jù)不設(shè)超高圓曲線半徑和公式分別計算出超高緩和段長度，然后取兩者中的較大值，作為超高過渡段的長度，并驗算橫坡從路拱坡度（-2%）過渡到（2%）時，超高漸變率是否,如果不滿足，則需采用分段超高的方法。=2\*alphabeticb分段超高超高過渡在緩和曲線全長范圍內(nèi)按兩種超高漸變率分段進行，第一段以保證路面排水的最小超高漸變率1/330從雙向路拱坡度過渡到單向超高橫坡，則其長度為第二段的長度為。=3\*GB3③若，此時應(yīng)修改平面線形，增加的長度。平面線形無法修改時，宜按實際計算的長度取，超高起點應(yīng)從ZH(或HZ點)后退（或前進）長度。(5)本設(shè)計中超高緩和段長度計算計算實例：以本設(shè)計中的JD3為例計算超高緩和段。從ZH點的漸變,R=350若ih小于路拱橫坡iG時，取ih=iG若ih大于路拱橫坡iG時，取ih=ihmax，故ih=5%最小超高過渡段Ls=80>Lc=43.75取Lc=80m則故滿足要求。其他平曲線超高計算同上。(6)橫斷面超高值的計算見表5-4。表5-4繞內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計算公式超高位置計算公式x距離處行車道橫坡值備注外側(cè)C結(jié)果為與設(shè)計高之高差；設(shè)計高程為內(nèi)側(cè)邊緣的高程；加寬值按加寬計算公式計算；4．當時，為圓曲線上的超高值D0內(nèi)側(cè)D0C表5-4中：本次設(shè)計中利用海地道路Hard2012軟件進行橫斷面繪制，設(shè)計時橫斷面超高圖詳見附錄—設(shè)計圖紙。5.3土石方的計算和調(diào)配5.3.1土石方計算由于本設(shè)計路段可以采用平均斷面法進行計算，即任意兩相鄰填方斷面可以假定為一棱柱，其體積的計算公式如下：(5-2)式中：5.3.2土石方調(diào)配土石方調(diào)配的一般要求:(1)盡可能的少挖多填以減少廢方和棄方。(2)用合理的經(jīng)濟運距，達到運距最短。(3)廢方要妥善處理。一般不占或少占耕地。(4)路基填方如需借土，應(yīng)結(jié)合地形、農(nóng)田排灌情況選擇借土地點。(5)不同性質(zhì)的土石應(yīng)分別調(diào)運，以做到分層填筑。(6)土石方集中的路段，因開挖、運輸?shù)氖┕し桨概c一般路段不同，可單獨調(diào)配。針對本設(shè)計由于填方大于挖方，所以填土一部分為其他路段挖棄土，一部分為當?shù)亟柰撂罘?。并確定土石方調(diào)配最大運距為500m。調(diào)配方法參照：土石方調(diào)配在明確填挖情況、橋涵位置、縱坡、附近地形、施工方法和和借方地點的情況下進行。調(diào)配在土石方數(shù)量上進行。首先進行橫向調(diào)配，滿足本樁號利用方的需要，然后計算挖余和填缺數(shù)量。本設(shè)計利用海地軟件對土石方自動進行調(diào)配，具體土石方調(diào)配見路基土石方計算表說明中的“土石方調(diào)配表”。對于本設(shè)計，由于沒有棄方，調(diào)配結(jié)果用下式復(fù)核：橫向調(diào)運+縱向調(diào)運+借方=填方橫向調(diào)運+縱向調(diào)運=挖方挖方+借方=填方最后計算得計價土石方數(shù)量，即計價土石方數(shù)量=挖方數(shù)量+借方數(shù)量計算過程：在本設(shè)計中由于利用海地道路Hard2012軟件進行設(shè)計，所以沒有人工計算土石方量和調(diào)配，具體調(diào)配和土石方量詳見附錄—設(shè)計圖紙圖表部分的土石方量計算表。

第六章邊坡穩(wěn)定分析和擋土墻設(shè)計6.1邊坡穩(wěn)定性分析6.1.1邊坡基本資料本設(shè)計任務(wù)段為喬莊至玄道溝中途段，K3+330～K3+440總長110m，其中挖方路段的K3+340路塹邊坡處高度為5.228m，采用此處邊坡為邊坡穩(wěn)定性驗算對象。如圖所示：假設(shè)次坡面高6米，其坡面坡度設(shè)為1:0.5，頂面寬度設(shè)為10米，邊坡土層為兩層土，第一層土厚5米，第二層為表面松土高度1米。兩層土均為粘性土。邊坡見圖6-1。圖6-1路塹邊坡示意各土層參數(shù)如下：第一層：γ1=19kN/m3，C=18kpa，Ф=26°，h=5m第二層：γ2=16kN/m3，C=12kpa，Ф=20°，h=1m6.1.2計算資料與參數(shù)計算項目：等厚土層土坡穩(wěn)定計算[控制參數(shù)]:采用規(guī)范: 通用方法計算目標: 安全系數(shù)計算滑裂面形狀:圓弧滑動法[坡面信息]：見表6-1。表6-1坡面幾何尺寸坡面線號水平投影(m)豎直投影(m)超載數(shù)13.0006.0000[土層信息]：見表6-2和表6-3。表6-2土的物理參數(shù)上部土層層號層厚(m)重度(kN/m3)飽和重(kN/m3)孔隙水壓力系數(shù)151920---211620---下部土層110.00019.00020.000---表6-3土的力學參數(shù)上部土層層號粘聚力(kPa)內(nèi)摩擦角(度)水下粘聚力(kPa)水下內(nèi)摩擦角(度)118.00026.00020.00028.000212.00020.00015.00030.000下部土層118.00026.00020.00028.000注：不考慮水的作用6.1.3最不利滑動面驗算圓弧穩(wěn)定分析方法:瑞典條分法；土條重切向分力與滑動方向反向時:當抗滑力對待；穩(wěn)定計算目標:自動搜索最危險滑裂面；條分法的土條寬度:0.500(m)；搜索時的圓心步長:1.000(m)；半徑步長:0.500(m)。計算結(jié)果圖見圖6-2。圖6-2計算結(jié)果示意圖最不利滑動面:滑動圓心O(-2.880,8.160)滑動半徑r=8.653(m)表6-3計算表格起始x(m)終止x(m)α(度)li(m)Ci(kPa)Φi(度)條實重(kN)下滑力(kN)抗滑力(kN)-0.0000.41720.9170.44618.00026.002.670.959.250.4170.83323.9030.45618.00026.007.903.2011.730.8331.25026.9600.46818.00026.0012.935.8614.041.2501.66730.1020.48218.00026.0017.738.8916.151.6672.08333.3480.49918.00026.0022.2912.2518.062.0832.50036.7210.52018.00026.0026.5715.8919.752.5002.75039.5150.32418.00026.0017.6911.2612.492.7503.00041.6970.33518.00026.0018.6712.4212.833.0003.43544.8370.61418.00026.0031.5422.2421.963.4353.87049.0680.66418.00026.0027.6720.9120.803.8704.30553.7020.73518.00026.0023.1518.6619.924.3054.74158.9290.84318.00026.0017.7215.1719.644.7415.17665.1511.03618.00026.0010.859.8420.875.1765.49972.0631.05212.00020.002.592.4612.91滑動安全系數(shù)k=1.440>1.2，滿足邊坡穩(wěn)定性要求。6.1.4某一滑動面穩(wěn)定性驗算任意取一滑動面，以坡腳為坐標原點，按4.5H法初定滑動圓心輔助線：(1)由《路基路面》表4-1查得：=27°，=40°,以坡角為圓心將AB線逆時針旋轉(zhuǎn)27°，再以B點為圓心，BC為基線，旋轉(zhuǎn)40°，兩直線交于E點；(2)由坡角向下做垂線，量取路堤高H=6m得C點；(3)由C點向右引水平線，在水平線上截取4.5H=27m得D點；(4)連接點D、E得直線DE，即為滑動圓心輔助線；(5)繪出五條不同的位置的滑動曲線；(6)將圓弧范圍土體分成若干段；(7)算出滑動曲線每一分段中點與圓心豎曲線之間的偏角α;sinα=X/R(6-1)式中：X—分段中心距圓心豎直線的水平距離，圓心豎曲線左側(cè)為負，右側(cè)為正；R—滑動曲線半徑m。驗算其穩(wěn)定性如圖6-3所示：圖6-3計算詳圖將圓弧等分每0.5m為一塊，共可以分為13塊，分別計算出各參數(shù)見表6-4：表6-4計算表格序號土條寬度土條面積ACosaSinaACosaASina粘聚力內(nèi)摩擦角10.50.20020.9210.3910.18440.0783172520.50.59370.9060.4230.53790.2511172530.50.97270.8750.4850.85110.4496172540.51.33620.8390.5451.12110.7282172550.51.68290.7880.6161.32611.0367172560.52.01110.7310.6821.47011.3716172570.52.06860.6820.7311.41081.5121172580.51.85270.6430.7661.19131.4192172590.51.60940.6160.7880.99141.26861725100.51.33330.5740.8190.76531.09201725110.51.01640.5300.8480.53870.86191725120.50.64550.4850.8750.31310.56481725130.50.20170.4540.8910.09160.17971725公式：（6-2）式中：Ni------各土條的法向分力Ti------各土條的切向分力ai------各土條重心與圓心連線對豎軸y的夾角L------滑動面圓弧全長a0------圓心角穩(wěn)定系數(shù)：滿足穩(wěn)定要求。6.2擋土墻設(shè)計與驗算擋土墻主要是防止路基或山體因重力作用而坍塌，起支撐作用的支擋結(jié)構(gòu)物。本設(shè)計中的加固工程主要采用重力式擋土墻的形式。按照墻的設(shè)置位置，擋土墻可分為路肩墻、路堤墻和山坡墻等類型。6.2.1基本資料本標段擋土墻均采用重力式擋土墻擬定墻身尺寸:墻身高:5.000(m)；墻頂寬:1.000(m)；面坡傾斜坡度:1:0.250；背坡傾斜坡度:1:0.250；墻底傾斜坡率:0.000:1具體見圖6-4。圖6-4擋土墻示意物理參數(shù):擋土墻類型:一般擋土墻；圬工砌體容重:23.000(kN/m3)；圬工之間摩擦系數(shù):0.400；地基土摩擦系數(shù):0.500；墻身砌體容許壓應(yīng)力:1200.000(kPa)；墻身砌體容許彎曲拉應(yīng)力:140.000(kPa)；墻身砌體容許剪應(yīng)力:90.000(kPa)；材料抗壓極限強度:3.500(MPa)；材料抗力分項系數(shù):2.310；系數(shù)醩:0.0020；墻背與墻后填土摩擦角:17.500(度)；地基土容重:19.000(kN/m3)；地基土浮容重:10.000(kN/m3)；修正后地基承載力特征值:500.000(kPa)。地基承載力特征值提高系數(shù):墻趾值提高系數(shù):1.200墻踵值提高系數(shù):1.300平均值提高系數(shù):1.000墻底摩擦系數(shù):0.400地基土類型:土質(zhì)地基地基土內(nèi)摩擦角:30.000(度)地基土粘聚力:10.000(kP)墻底摩擦系數(shù):0.400地基土粘聚力:10.000(kPa)填土對橫坡面的摩擦角:26.000(度)表6-5墻后填土力學參數(shù)土層號層厚(m)容重(kN/m3)內(nèi)摩擦角(度)粘聚力(kPa)土壓力調(diào)整系數(shù)15.00019.00034.1060.0001.00021.00016.00020.00012.0001.000作用效應(yīng)組合組合Ⅰ組合系數(shù):1.000(1)擋土墻結(jié)構(gòu)重力分項系數(shù)=0.900(2)墻頂上的有效永久荷載分項系數(shù)=1.000(3)墻頂與第二破裂面間有效荷載分項系數(shù)=1.000(4)填土側(cè)壓力分項系數(shù)=1.400(5)車輛荷載引起的土側(cè)壓力分項系數(shù)=1.4006.2.2土壓力計算計算高度為5.000(m)處的庫侖主動土壓力（6-3）式中：------墻后填土的重度KN/m3。------填土的內(nèi)摩擦角（度）。------墻背與填土間的摩擦角（度）。------墻后填土表面的傾斜角（度）。------墻背傾斜角（度），俯斜為正，仰斜為負。------擋土墻高度。------主動土壓力系數(shù)。土壓力的水平和垂直分力為：（6-4）墻后土層參數(shù)：第一層：γ1=19kN/m3，C=18kpa，Ф=26°，h=5m第二層：γ2=16kN/m3，C=12kpa，Ф=20°，h=1m等效內(nèi)摩擦角：已知：則無荷載時的破裂角=28.338(度)按實際墻背計算得到:第1破裂角：28.338(度)Ea=113.06(kN)Ex=96.4(kN)Ey=59.1(kN)作用點高度Zy=1.1.667(m)，因為俯斜墻背，需判斷第二破裂面是否存在，計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在，墻身截面積=11.250(m2)，重量=258.750(kN)6.2.3擋土墻驗算(1)滑動穩(wěn)定性驗算為保證擋土墻抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)驗算在土壓力及其他外在作用下，基底摩阻力抵擋擋土墻滑移的能力。（6-5）式中：G——作用于基底以上的重力(kN)；Ey——墻后主動土壓力的豎向分量(KN)；Ex——墻后主動土壓力的水平分量(KN)；Ep——墻前被動土壓力的水平分量(kN)；a0——基底傾斜角(。)，基底為水平時，a0為0；aq1,rq2——主動土壓力分項系數(shù)、墻前被動土壓力分項系數(shù)；基底摩擦系數(shù)=0.400基底水平a0=0即Ep=0抗滑穩(wěn)定系數(shù)：抗滑力=0.4（1.1G+1.4Ey）=146.946(kN)滑移力=1.4*Ex=134.96(kN)滑移驗算滿足:Kc=1.324>1.300滑動穩(wěn)定方程驗算：滑動穩(wěn)定方程滿足:方程值=抗滑力-滑移力=11.99(kN)>0(2)傾覆穩(wěn)定性驗算為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，須驗算它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能力。（6-6）式中：ZG——墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌奢d的豎向力合力重心到墻趾的距離(m)；Zx——墻后主動土壓力的水平分量到墻趾的距離(m)；Zy——墻后主動土壓力的豎向分量到墻趾的距離(m)；Zp——墻前被動土壓力的水平分量到墻趾的距離(m)；其余符號意義同前。相對于墻趾點，墻身重力的力臂Zw=1.750(m)相對于墻趾點，Ey的力臂Zx=3.083(m)相對于墻趾點，Ex的力臂Zy=1.667(m)驗算擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定性穩(wěn)定系數(shù)傾覆力矩=160.699(kN-m)抗傾覆力矩=635.018(kN-m)傾覆驗算滿足:K0=3.95>1.500傾覆穩(wěn)定方程驗算：傾覆穩(wěn)定方程滿足:方程值=474.319(kN-m)>0.0(3)地基應(yīng)力及偏心距驗算為保證擋土墻基底應(yīng)力不超過低級承載力，應(yīng)進行基底應(yīng)力驗算；同時，為了避免擋土墻不均勻沉陷，控制作用于擋土墻基底的合力偏心距?；缀狭ζ木鄀為（6-7）式中：Md——作用于基底形心的彎矩組合設(shè)計值(MPa)。Nd——作用于基底上的垂直力組合設(shè)計值(kN／m)。合力作用點對墻趾的力臂e0=B/2-1.492=0.258m對于土質(zhì)地基故平均承載力基礎(chǔ)類型為天然地基，驗算墻底偏心距及壓應(yīng)力，作用于基礎(chǔ)底的總豎向力等于317.85(kN)，作用于墻趾下點的總彎矩等于474.319(kN-m)基礎(chǔ)底面寬度B=3.500(m)偏心距e=0.258(m)基礎(chǔ)底面合力作用點距離基礎(chǔ)趾點的距離Zn=1.492(m)基底壓應(yīng)力:趾部=130.954(kPa)踵部=50.674(kPa)作用于基底的合力偏心距驗算滿足:e=0.258<=0.167*3.500=0.583(m)墻趾處地基承載力驗算滿足:壓應(yīng)力=130.954<=600.000(kPa)墻踵處地基承載力驗算滿足:壓應(yīng)力=50.674<=650.000(kPa)地基平均承載力驗算滿足:壓應(yīng)力=90.814<=500.000(kPa)(4)基礎(chǔ)強度驗算基礎(chǔ)為天然地基，不作強度驗算(5)墻底截面強度驗算驗算截面以上，墻身截面積=11.250(m2)重量=258.750(kN)相對于驗算截面外邊緣，墻身重力的力臂Zw=1.750(m)相對于驗算截面外邊緣，Ey的力臂Zx=3.083(m)相對于驗算截面外邊緣，Ex的力臂Zy=1.667(m)[容許應(yīng)力法]:法向應(yīng)力檢算:作用于驗算截面的總豎向力=317.85(kN)作用于墻趾下點的總彎=474.319(kN-m)，相對于驗算截面外邊緣，合力作用力臂Zn=1.492(m)；截面寬度B=3.500(m)；偏心距e1=0.258(m)；截面上偏心距驗算滿足:e1=0.258<=0.250*3.500=0.875(m)；截面上壓應(yīng)力:面坡=131.740、背坡=49.252(kPa)；壓應(yīng)力驗算滿足:計算值=131.740<=1200.000(kPa)切向應(yīng)力檢算:剪應(yīng)力驗算滿足:計算值=-9.201<=90.000(kPa)[極限狀態(tài)法]:重要性系數(shù)：1.000；驗算截面上的軸向力組合設(shè)計值Nd=317.85(kN)；軸心力偏心影響系數(shù)=0.935；擋墻構(gòu)件的計算截面每沿米面積A=3.500(m2)；材料抗壓極限強度Ra=3500.000(kPa)；圬工構(gòu)件或材料的抗力分項系數(shù)=2.310；偏心受壓構(gòu)件在彎曲平面內(nèi)的縱向彎曲系數(shù)=1.000。計算強度時:強度驗算滿足:計算值=317.85<=4959.638(kN)計算穩(wěn)定時:穩(wěn)定驗算滿足:計算值=317.85<=4959.638(kN)(6)整體穩(wěn)定驗算最不利滑動面:圓心:(-1.76923,0.00000)半徑R=6.44418(m)安全系數(shù)=1.459總的下滑力=299.246(kN)總的抗滑力=436.496(kN)土體部分下滑力=299.246(kN)土體部分抗滑力=436.496(kN)筋帶的抗滑力=0.000(kN)整體穩(wěn)定驗算滿足:最小安全系數(shù)=1.459>=1.250

第七章瀝青路面設(shè)計7.1基本資料7.1.1.自然地理條件新建二級公路地處=2\*ROMANII4區(qū)，沿線土質(zhì)為粘質(zhì)土。路基最大填方高度為2.567m，最不利季節(jié)地下水位距路床2.2m。年降雨量為650mm，潮濕系數(shù)（K）為0.7左右。最高氣溫33℃，最低氣溫-3℃，多年最大凍深為400mm。該地碎石集料豐富，有優(yōu)質(zhì)水泥供應(yīng)，并有大量石灰、粉煤灰提供。7.1.2.近期交通組成及交通量近期交通量組成及交通量見下表，預(yù)測交通量增長率為5.5%。設(shè)計年限為12年，建設(shè)年限為半年。表7-1作用車輛型號及交通量序號車型名稱交通量序號車型名稱交通量1黃河JN1502127斯柯達706R712日野KF300D1718長征XD980673依士茲TD50639東風CS938554標準軸載BZZ10060710尼桑CK10G945交通SH-1418511東風SP9135856解放CA10B52612日野KB222707.2軸載分析7.2.1.運營第一年內(nèi)軸載當量換算。我國路面設(shè)計以BZZ-100為標準軸載，標準軸載P=100KN。(1)以彎沉值和瀝青層層拉應(yīng)力為設(shè)計指標時，軸載換算采用如下的計算公式：（7-1）式中：N——標準軸載的當量軸次（次/d）；——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/d）；——標準軸載（KN）；——被換算車型的各級軸載（KN）；——被換算車型的軸數(shù)系數(shù)；——被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38；——被換算車型的軸載級別。當軸間距大于3m時，應(yīng)按單獨的一個軸載計算,此時的軸系數(shù)為1；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)計算，軸數(shù)系數(shù)按=1+1.2（m-1）計算；其中m——軸數(shù)。(2)以半剛性基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標時,軸載換算公式為：（7-2）——軸數(shù)系數(shù)?！喗M系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為18.5，四輪組為0.09；對于軸間距小于3m的雙軸及多軸的軸數(shù)系數(shù)按下式計算：（7-3）7.2.2.設(shè)計年限內(nèi)累計當量軸載次數(shù)計算。設(shè)計年限內(nèi)累計當量標準軸載次數(shù)用下式計算（7-4）式中：—設(shè)計年限內(nèi)一個車道沿一個方向通過的累計標準當量軸次（次）；—設(shè)計年限（年）；—路面竣工后第一年雙向日平均當量軸次（次/日）；—設(shè)計年限內(nèi)交通量的平均年增長率（%）應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)查，預(yù)測交通量增長，經(jīng)分析確定；—車道系數(shù)。根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范，高速公路瀝青路面的設(shè)計年限為12年，雙向兩車道的車道系數(shù)η取0.6～0.7，取0.6。交通量平均增長率為5.5%。(1)計算彎沉值及瀝青層層底拉應(yīng)力時：Ne=5361136(次)。(2)計算半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力時：Ne=4137477(次)。表7-2汽車路面設(shè)計參數(shù)序號車型名稱前軸重(kN)后軸重(kN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距(m)交通量1黃河JN15049101.61雙輪組2122日野KF300D40.75792雙輪組<31713依士茲TD5042.2801雙輪組634標準軸BZZ1001001雙輪組6075交通SH-1412363.52