江苏无锡至靖江C段二级公路计算书

江苏无锡至靖江C段二级公路计算书 摘 要 摘 要 本次毕业为江苏无锡至靖江C段二级公路，设计车速为40km/h。本设计是在对交通量进行分析，查找相应的技术的基础上，确定出公路的技术等级以及设计需要的各种参数，最终确定采用二级公路的技术指标进行设计。结合周围的地形情况进行了平面线形设计，平面线形中有三个交点。纵断面的设计中有三个竖曲线，满足平纵线形组合设计中的各种要求。在横断面的设计中，确定了横断面组成及各种要素后，绘制出横断面图。本设计中路面设计采用混凝土路面进行设计，主要包括结构层的拟定和设计层厚度计算。设计中结合地形及周边环境条件，通过两条线路的比选，最终确定最佳方案。并且本设计对最优方案进一步细化，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、横断面布置做了精心设计。设计成果包括路线平面图、路线纵断面图、路基横断面图、标准横断面、路基(路面)结构图、板块划分图、直曲转角表、路基土石方数量表、路基设计表等。 关键词: 线形;缓和曲线;竖曲线;路基;路面 I Abstract Abstract This graduation design for the Wuxi Jiangsu to Jingjiang C section two highway, the design speed of 40km/h. This design is in carries on the analysis to the volume of traffic, find corresponding technical specification based on the determined road technology level and the need to design various parameters, and ultimately determine the use of the technical index of the second grade highway design. The plane alignment design is carried out with the surrounding terrain, and there are three points in the plane alignment.. There are three vertical curves in the design of longitudinal section, and meet the requirements of the combination design of flat and vertical alignment.. In the design of the cross section, the cross section and the elements of the cross section were determined.. The design of the middle surface of the design uses concrete pavement, which mainly includes the structure layer and the thickness of the design layer.. In the design of the terrain and the surrounding environment, through the two route plan than the election, and ultimately determine the best program. And the design of the optimal scheme further refinement, on the route of the plane and vertical section of comprehensive analysis, according to the technical standard and the actual local conditions determine the roadbed width, height and slope and of pavement materials, arrangement of cross section of the elaborate design. Design results include route plan, route vertical section, cross section of the roadbed, standard cross sections, subgrade pavement structure diagram, plate graph partition, straight curved corner table, subgrade earthwork quantity, roadbed design table. Keywords: alignment ; easement curve ; vertical curve ; pavement; road bed II 目录 目录 摘 要 .................................................................................................................................. I Abstract ............................................................................................................................... II 1 绪 论 ................................................................................................................................. 1 1.1 课题背景 ................................................................................................................ 1 1.2 课题研究的目的 .................................................................................................... 1 1.3 课题研究的意义 .................................................................................................... 1 2 江苏无锡至靖江C段二级公路设计总说明 .................................................................. 3 2.1 基础资料 ................................................................................................................ 3 2.2 设计原始数据 ........................................................................................................ 3 2.3 设计依据 ................................................................................................................ 4 2.4 技术标准 ................................................................................................................ 5 ............................................................ 5 2.5 路基路面排水的说明 ................................ 2.5.1路基边坡坡率的确定要求 .......................................................................... 5 2.5.2路基设计标高、路拱横坡的设计要求 ...................................................... 6 2.5.3公路用地界 .................................................................................................. 6 2.5.4地基表层处理 .............................................................................................. 6 2.5.5地基表层碾压要求 ...................................................................................... 6 3 线形设计 ........................................................................................................................... 7 3.1 平面设计 ................................................................................................................ 7 .............................................................. 7 3.1.1平面设计原则 ................................ 3.1.2圆曲线设计 .................................................................................................. 8 3.1.3圆曲线半径的确定 ...................................................................................... 8 3.2 纵断面设计 ............................................................................................................ 8 3.2.1纵断面设计原则 .......................................................................................... 8 3.2.2纵坡设计的要求 .......................................................................................... 8 3.2.3坡长限制 ...................................................................................................... 9 3.3 横断面设计 ............................................................................................................ 9 3.3.1横断面布置原则 .......................................................................................... 9 3.3.2路肩的设计 .................................................................................................. 9 3.3.3路拱的设计 ................................................................................................ 10 3.4 土石方调配 .......................................................................................................... 10 3.4.1调配原则 .................................................................................................... 10 ................................................................ 10 3.4.2土石方调配 ................................ 3.5 线形设计 ...............................................................................................................11 3.5.1线形组合满足要求 .....................................................................................11 3.5.2平曲线与竖曲线组合 .................................................................................11 3.5.3平曲线形与纵断面线形组合 .....................................................................11 3.5.4线形与环境组合 .........................................................................................11 3.5.5主体方案的确定 ........................................................................................ 12 3.6 路线方案的拟订和比选 ...................................................................................... 12 3.7 道路选线的一般原则 .......................................................................................... 13 3.8 道路技术标准的确定 .......................................................................................... 13 3.8.1 平曲线半径、平曲线的最小长度 ........................................................... 13 III 北华大学本科毕业设计 3.8.2 超高及其构成 ........................................................................................... 14 3.8.3 曲线加宽 ................................................................................................... 14 3.8.4 纵坡 ........................................................................................................... 14 3.8.5 竖曲线 ....................................................................................................... 15 3.8.6 路基路面宽度 ........................................................................................... 15 3.9 道路平面设计 ...................................................................................................... 15 3.9.1 平面设计原则 ........................................................................................... 15 3.9.2 平曲线设计 ............................................................................................... 16 4 江苏无锡至靖江C段二级公路设计计算书 ................................................................ 18 4.1 缓和曲线与圆曲线计算 ...................................................................................... 18 4.1.1 第一方案 ................................................................................................... 18 4.1.2第二方案 .................................................................................................... 19 .......................................................................... 21 4.2 竖曲线计算 ................................ 4.3竖曲线计算表 ....................................................................................................... 23 4.4路基设计 ............................................................................................................... 25 5 方案比选 ......................................................................................................................... 26 6 最终方案计算 ................................................................................................................. 27 6.1 缓和曲线与圆曲线计算 ...................................................................................... 27 长度和半径单位是m ......................................................................................... 27 6.2 竖曲线计算表 ...................................................................................................... 28 ...................................................................... 29 6.3 竖曲线的设计 ................................ 6.4 土石方计算调配 .................................................................................................. 29 7 路面结构设计 ................................................................................................................. 30 7.1 交通分析 .............................................................................................................. 30 7.2 初拟路面结构 ...................................................................................................... 33 7.3 路面材料参数确定 .............................................................................................. 33 7.4 荷载疲劳应力 ...................................................................................................... 34 7.5 温度疲劳应力 ...................................................................................................... 35 8 工程数量表 ..................................................................................................................... 37 8.1 垫层工程数量表 .................................................................................................. 37 8.2 基层工程数量表 .................................................................................................. 37 8.3 面层工程数量表 .................................................................................................. 38 注意事项 ............................................................................................................................. 39 结 论 ................................................................................................................................. 41 致 谢 ................................................................................................................................. 42 参考文献 ............................................................................................................................. 43 IV 绪论 1 绪 论 1.1 课题背景 针对江苏无锡至靖江C段二级公路的路线沿线实际情况以及当地地质、水文条件情况，阐述了道路线形设计方面的一些内容，最后简单说明了公路建设项目施工期对环境影响的研究等。并且结合现代道路发展概况，提出一些解决本二级路公路在线形设计与施工时的一些方法和对策。 本二级公路的设计首先是在山岭地区,它符合二级公路的要求,在通行能力上既满足了人们的通行,而且还缩短了距离,在客观上道路的修建能带动经济的发展,道路的顺通也使人们在通行过程中领略到周围的景色，这样在客观的情形下修建了本二级公路。 1.2 课题研究的目的 1(巩固和加深学生的基本理论和专业知识。通过道路工程毕业设计，使学生能够综合的运用道路设计的基本理论进行道路的线形设计。能够掌握道路的平面线型、纵断面、横断面的设计方法和步骤，掌握方案的比选方法能够进行土石方量的计算和调配及路面结构的设计内容、方法、步骤等，从而达到较全面、系统地巩固、充实、提高所学的基础理论和专业知识。 2(培养学生独力工作、解决实际问题的能力。了解设计任务和熟悉给定资料的基础上，学会查找规范、手册、技术文献等参考资料及前人的经验，结合工程实际，在教师指导下独立进行工程设计。 3(训练学生的基本技能。工程计算、编制或应用相关电算程序、文字表达能力和CAD绘图等，图纸所表示内容规范、符合行业标准;设计说明书符合学院的要求;外文参考资料翻译准确。 4(培养学生认真负责，实事求是和刻苦钻研的工作作风。 5(能够把相邻城市、县、镇等连接起来，促进国民经济发展，能尽快适应交通量迅速增长的需要。 满足行车舒适的要求，要尽量达到以人为本，与自然和谐，服务与百姓。 1.3 课题研究的意义 1. 通过修建这条公路，使地方交通顺畅，促进当地经济的快速发展，使当地丰富的物产资源能够得到开发。形成国家公路网支线的重要组成部分。 2. 毕业设计是对学生所学知识的全面检查，是培养学生综合应用所学的基本知识、基础理论和基本技能分析和解决工程实际问题，同时也是巩固和深化所学到的基本理论和技能。使学生受到工程技术和科学技术的基本训练及工程技术人员所必须的综合训练，并相应提高自身独立思考和解决工程实际问题的能力，同时也有助 1 北华大学本科毕业设计 于以后在工作岗位能很快地适应工作环境，缩短理论到实践阶段的过渡时间。 3. 通过设计力求将道路设计工程基本原理，道路的路线、路基路面有机地融为一体。对各方面知识有了全面、系统、深入了解，从而具备道路的设计、施工、管理的基本知识，初步的研究开发能力，能够正确地独立思考与工作，全面考虑问题，解决问题，具有较强的计算机绘画能力。从而培养均衡、协调、优化设计方案和提高计算能力，从而全面培养理解力、设计能力，最终实现独立工作能力和综合应用。 4. 通过绘图，灵活运用各种菜单利用图框控制大样图的比例,进一步熟悉绘图软件从而熟悉和掌握CAD绘图中字符高度、线宽大小、绘图比例、图层设置、颜色设置等基本绘图命令和方法，争取早日向专业软件过渡。 5. 通过外文翻译的训练，能够使学生提高专业外语水平，并且培养学生独立完成任务和文献检索的能力。 6. 通过设计能够做到理论联系实际，充分体现个人的创新意识，一步加强对专业知识的理解，巩固所学的知识。 2 江苏无锡至靖江C段二级公路设计总说明 2 江苏无锡至靖江C段二级公路设计总说明 2.1 基础资料 (1)工程名称:苏无锡至靖江C段二级公路 (2)工程位置:江苏无锡至靖江段 (3)工程性质:新建工程 2.2 设计原始数据 本设计工程为苏无锡至靖江C段二级公路新建工程，位于江苏无锡地区，属公路自然区划的?区，该地区地以平原为主，低山、残丘为辅的地形地貌特征，地势总体呈西南、北高，中间低的形态展布。 (1)气象 该地区属北亚热带湿润区，受季风环流影响，形成的气候特点是:四季分明，气候温和，雨水充沛，日照充足，无霜期长。1月平均气温在2.8?左右;7月平均气温在28?左右。全年无霜期220天左右。区内多年平均降水量1048 mm，降水的年际、季节变化较大，最大降雨量可达1738mm以上，降雨多集中在汛期的6-8月，约占全年总降水量的55%左右，汛期降雨形式多为暴雨、阵雨和连阴雨。 (2)地形地质情况 路线所经地区，年降水量多，年降水量1000,1400mm之间，常年为1200mm左右。潮湿系数一般为1.0,1.5，最高月潮湿系数2.5,3.5。雨型主要为春雨和 梅雨，且梅雨期较长，该地区属中国暴雨分区第四区，地下水埋深一般为1.5米，丘陵地区为2米左右。在平原地区，地表上层覆盖较厚一般 15 米左右;在地面自然横坡大于15,的丘陵低山地带，上层覆盖厚度一般为10米左右。 3 北华大学本科毕业设计 (3)交通量资料 表2-1 交通量折算 车型 小汽车 黄河1双 跃进1双 解放1双 太脱拉2双 JN-150 NJ-130 CA-10B 138 交通量(辆/日) 2000 200 1000 600 600 总重(KN) 150.6 27.1 80.25 211.4 载重(KN) 82.6 25 40 120 前轴重(KN) 49 19.4 51.4 后轴重(KN) 101.6 60.85 2×80 折算系数 1.0 2.0 1.5 1.5 2.0 日交通量 (辆/日) 2000×1.0+200×2.0+1000×1.5+600×1.5+600×2.0=5800 注:交通年预计年增长率r=3% 2.3 设计依据 设计规范及主要参考资料: 交通部JTGB01-2015《公路工程技术标准》。 交通部JTJ 011-2006《公路路线设计规范》。 交通部JTG D30-2015《公路路基设计规范》。 交通部JTJ 018-2012《公路排水设计规范》。 交通部JTG D40-2011《公路水泥混凝土路面设计规范》。 交通部JTG F30-2014《公路水泥混凝土路面施工技术规范》。 交通部JTJ 034-2000《公路路面基层施工技术规范》。 拟建公路的设计任务书。 拟建公路的设计原始数据。 拟建公路所在地区的地形图。 4 江苏无锡至靖江C段二级公路设计总说明 2.4 技术标准 本路线采用二级公路标准，主要指标如下: 计算行车速度:40公里/小时 路基宽度:8.5米 其中: 行车道宽度:3.5×2米 土路肩宽度:0.75×2米 车道数:2 路面横坡:1.5% 路肩横坡:2.5% 路面设计标准轴载:双轮组单轴轴载100KN(BZZ—100) 极限最小半径:60米 停车视距:40米 超车视距:200米 最大纵坡: 7% 最小坡长:120米 竖曲线最小长度:35米， 2.5 路基路面排水的说明 2.5.1路基边坡坡率的确定要求 填方路基:当路基填土高度小于或等于8米时，边坡坡率为1:1.5米;当路基填土高度大于8米时，8米以上部分边坡坡率为1:1.5，8米以下部分坡率为1:1.75，水库段填石高路堤的边坡坡率与上述规定相同，但在边坡中部设一边坡平台，平台宽度为2米，填石路堤的边坡应进行码砌，边坡码砌厚度不小于2米。浸水路堤在设计水位以下的边坡坡率为1:1.75。挖方路基:应根据不同的工程地质与水文地质条件、边坡高度、排水措施、施工方法，并结合自然稳定山坡和人工边坡的调查及力学分析综合确定合理的边坡坡率。土质路堑:一般土质挖方段坡率采用1:1.5，当挖方深度大于8米时，每隔8米设宽度1米的平台，8米以上部分边坡坡率为1:1.5，8米以下部分边坡坡率为1:1。岩质路堑:当边坡高度不大于30米时，无外倾软弱结构面的边坡坡率作如下规定:当H,15m时，岩质为弱风化，边坡坡率为1:0.5;当15m?H,30m时，岩质为弱风化，边坡坡率为1:0.75。当挖方边坡较高(H,30m)时，可根据不同的土质、岩石性质和稳定要求开挖成台阶式边坡，边坡外侧设置碎落台，其宽度为1.0米;台阶式边坡中部应设置边坡平台，边坡平台的宽度为2米。当H,30m时，边坡坡率依照上述规定;当H,30m时，岩质为强风化，边坡坡率为1:1。硬质岩石挖方路基宜采用光面、预裂爆破技术。 5 北华大学本科毕业设计 2.5.2路基设计标高、路拱横坡的设计要求 路基设计标高为路中线标高，高程系统采用黄海高程系。行车道横坡为1.5%，土路肩为2.5%。 2.5.3公路用地界 填方路段为路堤坡脚或排水沟外缘3.0米;挖方路段不设截水沟时，占地界为挖方坡顶外3.0米;设截水沟的路段则为截水沟外缘3.0米。 2.5.4地基表层处理 当地面横坡缓于1:5时，在清除地表草皮、腐植土后，可直接在天然地面上填筑路堤;当地面横坡为1:5,1:2.5时，原地面应挖台阶,台阶宽度不小于2米，台阶底设3%的向内倾斜坡度，挖台阶前清除地表草皮及树根;当地面横坡为陡于1:2.5的陡坡路堤时，分别采用简化Bishop法和不平衡推力法进行了分析计算，计算结果表明目前的断面形式满足要求，但要求该段落内路基填料应采用山皮石或碎、砾石，边坡采用干砌抛石，边坡坡脚采用堆石垛基础。新旧路基搭接的段落，原路基应挖台阶，台阶宽度不小于2米，台阶底设3%的向内倾斜坡度。 2.5.5地基表层碾压要求 在一般土质地段，二级公路基底的压实度(重型)不应小于95%;当路基填土高度小于路面和路床总厚度时，应将地基表层土进行超挖并分层回填压实，其处理深度不应小于重型汽车荷载作用的工作区深度。 6 线形设计 3 线形设计 3.1 平面设计 3.1.1平面设计原则 (1) 在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，充分合理地利用地形条件，尽量采用短捷的路线方案，缩短建设里程、降低工程造价。 (2) 路线平面线形定线时，使线位合理地利用旧路，避绕地形、地物障碍;路线纵断面线形应用了拟坡的设计方法和理念，尽量按照“平包竖”的平纵组合的设计方法。 (3) 在工程量增加不大，且地形、地质、构造物等条件允许的情况下，尽量争取较高的平纵线形指标，采用低线方案时，综合考虑平、纵、横三者的关系，恰当地掌握标准，事实求是地进行线形组合，满足司乘人员视觉及心里要求，保证公路投入运营后能够发挥其应有的运输效能。 (4) 合理运用技术指标，妥善处理公路建设与工农业及农田基本建设的关系，做到少占农田、多用旧路，并尽量不占高产田、经济作物田和经济园林，注意与公路、管线、水利工程的配合，并结合地质、水文情况及保护环境、文物等原则，通过全面调查和现场测量，经综合研究分析确定了施工图设计的路线方案。 (5) 路线布设考虑了与沿线的城镇规划、经济开发相配合，合理布设路线起、终点、及平交道等构造物，最大限度地满足当地群众生产、生活需要，促进当地的经济发展。 (6) 尽可能避绕密集居民点、电力、电讯、排灌渠及输水管网等工程，尽量降低对沿线企业和居民的干扰，减少各种占地拆迁数量及改建工程量。 (7) 在布线中充分考虑与周围环境、景观的协调配合，保护自然环境。 7 北华大学本科毕业设计 3.1.2圆曲线设计 单曲线 在一个交点处只设一个圆曲线半径叫做单曲线，单曲线是公路中常用的一种线形。其要素包括转角、切线长T、曲线长L、外距J和半径R。在一般情况, 下，半径是选定的，转角是测出的，其他要素是根据R和计算出来的。 , 计算公式为: T,Rtan,2 L,R,,180,0.01756R, ，，E,Rsec,2,1 J,2T,L L,R,,180,0.01756R, 3.1.3圆曲线半径的确定 无论纸上定线、实地定线或航测定线，在路线定线后，还有根据路线交点实际情况，酌情选定圆曲线半径。为了提高公路使用质量，各级公路的圆曲线应尽量采用较大的半径。在一般情况下，宜选用大于《标注》所规定的一般最小半径，只有当受地形、地物或其他条件限制时，方可采用一般最小半径，不要轻易采用极限最小半径。 圆曲线半径的选定，除要与弯道本身所在位置的地形、地物条件相适应，使曲线沿理想的位置通过外，还要考虑与弯道前后的线形相协调，例如:长而陡的下坡端点和两长直线中间，不宜插设小半径圆曲线;在陡坡路段上，不宜采用小半径圆曲线，以免造成合成坡度过大。 3.2 纵断面设计 3.2.1纵断面设计原则 (1)应满足纵坡及竖曲线的各项规定(最大纵坡、坡长限制、坡长最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度)。 (2)为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。 (3)山城道路及亲辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。 (4)机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。 (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)纵断面的设计应与平面线性和周围地形景观相协调。 3.2.2纵坡设计的要求 (1)形能够平顺，保证行车安全、舒适与设计车速。 8 线形设计 (2)路基稳定、工程量小。 (3)道路最小纵坡应不小于0.5,，困难时不小于0.3,。 (4)设计线标高、坡度和位置的决定应考虑沿线各种控制点的要求。 (5)计算车速是40km/h时，机动车车行道最大纵坡度推荐值是6,，最大纵坡 限制值是8,。纵坡度8,时，纵坡限制坡长为500m，坡段最小长度为120m。 3.2.3坡长限制 理想的最大纵坡是指设计车型即载重汽车在油门全开的情况下，持续以V等速行驶所能克服的坡度。V的规定为:低速路为计算行车速度，高速路为设计车型的最高速度。在这种纵坡的道路上，机动车的干扰最小。 ，，如地形等条件限制，允许行车速度从V降低到V，V称为容许速度，一般不小于各级计算行车速度的1/2,2/3。与容许速度对应的纵坡称为不限长度的最大纵坡。 当汽车在坡度不小于或等于不限长度最大纵坡的坡道上行驶时，只要上坡的初速度大于容许速度，汽车至多减速到容许速度;当坡度大于不限长度的最大纵坡时，为防止行驶速度低于容许速度，对应其坡长加以限制，即凡的大于不限长度最大纵坡的，都应限制其长度。 3.3 横断面设计 3.3.1横断面布置原则 在进行道路横断面综合布置时，应注意以下原则: (1)保证交通的安全与通畅。 (2)充分发挥绿化作用。 (3)保证雨水的排除。 (4)避免相互干扰沿路的地上、地下管线，各种构筑物以及人防工程等。 (5)要与沿线各类建筑和公用设施的布置协调一致。 (6)对现有道路改建应采取工程措施与交通组织管理措施相结合的办法，以提高 道路通行能力和保证交通安全。 3.3.2路肩的设计 计算行车速度大于或等于40km/h时，应设硬路肩。硬路肩铺装应具有承受车辆荷载的能力。硬路肩中路缘带的路面结构与机动车车行道相同，其余部分可适当减薄。采取边沟排水的道路应在路面外侧设路肩。路肩可以增加路幅的富余宽度;保护和支撑路面结构;供临时停车使用;为公路其它设施提供设置场地;汇集路面排水。本设计的路肩为0.75×2m。 9 北华大学本科毕业设计 3.3.3路拱的设计 为了排水的需要，车行道的路拱应具有一定的横坡度。路拱坡度的确定，应以有利于路面排水顺畅和保证行车安全、平稳为原则。在确定路拱横坡度时，应考虑以下因素: (1)横向排水。它与路面类型和气候条件有关。车行道面层越粗糙，雨雪水在路面上流动就越迟缓，路拱坡度就要做得大一些;反之，路拱坡度应做得小些。 (2)道路纵坡。 为了避免出现过大的合成坡度，给行车安全带来不良影响。为此，要根据道路纵坡的大小，适当选定路拱坡度，以控制合成坡度。 (3)车行道宽度。 车行道宽则路拱横坡度应选择得平缓一些，否则路拱各点间的高差太小，会影响行车和道路横断面的观瞻。 (4)车速 。 为保证行车安全，在交通量大，车速高的道路上，路拱坡度宜小。 根据以上因素及路拱形式，路幅宽度24m以下的道路，其路拱横坡度选择1.5?。本设计路幅宽度8.5m小于24m，所以路拱横坡度为1.5?。 3.4 土石方调配 3.4.1调配原则 (1)尽可能移挖作填，以减少废方和借方。 (2)废方要妥善处理。 (3)路基填方如需路外借土，应结合地形、农田灌溉等情况选择借土地点，并综合考虑借土还田、整地造田等措施。 (4)综合考虑施工方法、运输条件、施工机械化程度和地形情况等因素，选用合理的经济运距，用以分析工程用土石调运还是外借。 本设计总运距属于免费运距，采用就近取土。 3.4.2土石方调配 本设计路段内各纵坡均大于0.3%，采用边坡自然排水;挖方路段采用边沟排水，设计尺寸如横断面标准示意图。 10 线形设计 3.5 线形设计 3.5.1线形组合满足要求 (1)在视觉上自然地引导驾驶员的视线。平曲线起点应设任凸形竖曲线顶点之前。急弯、反向曲线或挖方边坡均应考虑视线的诱导，避免遮断视线。 (2)为使平面和纵断面线形均衡，一般取竖曲线半径为平曲线半径的10,20 倍。 (3)合理选择道路的纵坡度和横坡度，以保持排水通畅，而不形成过大的合成坡 度。 (4)当平曲线与竖曲线半径均大时，平、竖曲线宜重合，但平曲线与竖曲线半径 均小时，不得重合。 3.5.2平曲线与竖曲线组合 平曲线与竖曲线应避免下列几种组合: (1)在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部插入急转的平曲线或反向曲线。 (2)在一个长平曲线内设两上和两个以上的竖曲线;或在一个长竖曲线内设有两 个或两个以上的平曲线。 (3)在长直线段内，插入小于一般最小半径的凹形竖曲线。 3.5.3平曲线形与纵断面线形组合 平曲线与竖曲线应避免下列几种组合: (1)在凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部插入急转的平曲线或反向曲线。 (2)在一个长平曲线内设两上和两个以上的竖曲线。 (3)在长直线段内，插入小于一般最小半径的凹形竖曲线。 3.5.4线形与环境组合 平、纵线形组合必须是在充分与道路所经地区的景观相配合的基础上进行。否则，即使线形组合满足有关规定也不一定是良好的设计。对于司机来说，只有看上去具有滑顺优美的线形和景观，才能称为舒适和安全的道路。因此，平、纵线形组合设计与周围景观配合尤为重要。但线形与景观的配合应遵循以下原则: (1)应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。 (2)尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。 (3)应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。 (4)不得已时，可采用整修、植草皮、种树等措施加以补救。 (5)条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然 地面现状，增进路容美观。应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。 11 北华大学本科毕业设计 3.5.5主体方案的确定 此设计共设计2个方案。 (一)方案比选 根据公路现状，确定江苏无锡至靖江C段二级公路路线走向的基本原则是: (1)在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，充分合理地利用地形条件，尽量采用短捷的路线方案，缩短建设里程、降低工程造价。 (2)路线平面线形定线时，避绕地形、地物障碍;路线纵断面线形应用了拟坡的设计方法和理念，尽量按照“平包竖”的平纵组合的设计方法。 (3)在工程量增加不大，且地形、地质、构造物等条件允许的情况下，尽量争取较高的平纵线形指标，采用低线方案时，综合考虑平、纵、横三者的关系，恰当地掌握标准，事实求是地进行线形组合，满足司乘人员视觉及心里要求，保证公路投入运营后能够发挥其应有的运输效能。 (4)合理运用技术指标，妥善处理公路建设与工农业及农田基本建设的关系，做到少占农田、多用旧路，并尽量不占高产田、经济作物田和经济园林，注意与公路、管线、水利工程的配合，并结合地质、水文情况及保护环境、文物等原则，通过全面调查和现场测量，经综合研究分析确定了施工图设计的路线方案。 (5)路线布设考虑了与沿线城镇规划、经济开发相配合，合理布设路线起、终点、及平交道等构造物，最大限度地满足当地群众生产、生活需要，促进当地经济发展。 (6)尽可能避绕密集居民点、电力、电讯、排灌渠及输水管网等工程，尽量降低对沿线企业和居民的干扰，减少各种占地拆迁数量及改建工程量。 (7)在布线中充分考虑与周围环境、景观的协调配合，保护自然环境。 根据上述原则，拟定出两条路线走向方案(详见路线平面图)并对两条路线方案进行利弊分析比较分析结果，推荐优选方案。 江苏无锡至靖江C段二级公路设计选择了两个方案 3.6 路线方案的拟订和比选 路线设计应根据公路的等级及其使用任务和功能确定，合理利用地形，正确运用技术标准，保证线形的均衡性。路线设计中对公路的平、纵、横三个方面应进行综合设计，保证路线的整体协调，做到平面顺适，纵坡均衡，横断面合理。本设计中拟建的二级公路应根据当地的实际情况，考虑其工程造价、自然环境、社会环境等重大影响因素进行多方面的技术经济论证，修建一条高技术标准，满足行车要求，工程造价低的二级公路。 12 线形设计 3.7 道路选线的一般原则 1.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，营运费用省、效益好，有利于施工和养护; 2.选线应与农田基本建设相配合，做到少占高产田、经济作物田或穿越经济林园等; 3.选线应避免经过不良地质路段，如泥石流、岩溶、泥沼等地段，当遇到不良地段且无法避让时，应对此路段地基进行特殊处理; 3.8 道路技术标准的确定 3.8.1 平曲线半径、平曲线的最小长度 根据《公路工程技术标准》查得技术标准如下: 表3-1 圆曲线最小半径 公路等级 高速公路 一 二 三 四 计算行 车速度 120 100 80 60 100 60 80 60 40 30 40 20 (km/h) 极限最小 650 400 250 125 400 125 250 125 60 30 60 15 半径(m) 一般最小 1000 700 400 200 700 200 400 200 100 65 100 30 半径(m) 不设超高 的最小半 5500 4000 1500 1500 4000 1500 2500 1500 600 350 600 150 径(m) 表3-2 缓和曲线最小长度 公路等级 高速公路 一 二 三 四 计算行 车速度 120 100 80 60 100 60 80 60 40 30 40 20 (km/h) 缓和曲线 最小长度 1000 850 700 50 85 150 70 35 35 35 35 20 (m) 13 北华大学本科毕业设计 3.8.2 超高及其构成 超高的设置是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。 3.8.3 曲线加宽 根据《公路工程技术标准》，对于R?250m的圆曲线，由于其加宽值甚小可不必加宽。 3.8.4 纵坡 根据《公路工程技术标准》规定，高速公路最大纵坡为3%，设计时应尽可能选用小于规定的最大纵坡值:为满足排水要求，最小纵坡为0.3%;考虑到汽车行驶的平顺性要求:最短纵坡长为300m;考虑到汽车行驶速度的要求:当纵坡为3%时，最大坡长为900m。 表3-6 各级公路纵坡长度限制 公路等级 高速公路 一 二 三 四 计算行 车速度 120 100 80 60 100 60 80 60 40 30 40 20 (km/h) 3 900 1000 1100 1200 1000 1100 纵 4 700 800 900 1000 800 1000 900 1100 1000 1100 1100 1200 坡 5 600 700 800 800 700 900 800 900 900 1000 坡 6 500 600 600 700 600 700 700 700 800 度 7 500 500 600 % 8 300 400 9 200 表3-7 各级公路的最小坡长 公路等级 高速公路 一 二 三 四 计算行 车速度 120 100 80 60 100 60 80 60 40 30 40 20 (km/h) 最小 坡长 300 250 200 150 250 150 200 150 120 100 100 60 (m) 14 线形设计 3.8.5 竖曲线 根据《公路工程技术标准》规定，公路竖曲线最小半径如下表: 表3-8 公路竖曲线最小半径和最小长度 计算行车速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20 极限最小值(m) 凸形竖曲 11000 6500 3000 1400 450 250 100 一般最小值(m) 线半径 17000 10000 4500 2000 700 400 100 凹形竖曲 极限最小值(m) 4000 3000 2000 1000 450 250 100 线半径 一般最小值(m) 6000 4500 3000 1500 700 400 200 竖曲线最小长度(m) 100 85 70 50 35 25 20 3.8.6 路基路面宽度 公路路基路面宽度为行车道宽度和路肩宽度之和。 本公路设计中采用的是双车道，为: 路肩宽度:2×0.75=1.5m 路基总宽度为:1.5+2×3.5=8.5米 3.9 道路平面设计 道路平面设计是道路设计的首要阶段。根据拟建道路所处地区的自然地理以及技术条件要求进行道路平面设计，设计出具有一定技术标准，满足行车要求，工程费用较省的路线。 3.9.1 平面设计原则 1.各级公路不论转角大小，均应设置平曲线，平坦地区宜采用较大的圆曲线半径; 2.路线应给人短捷、直达的良好印象，若拟建公路地势平坦、没有大的地物障碍，应考虑直线通过，但直线不宜过长; 3.两曲线之间的直线长度，同向曲线间的直线最小长度应大于6V(以m计)，凡异向曲线间的最小直线长度应大于2V(以m计)，其中V指行车速度(以km/h计);本设计中就需考虑同向曲线间的直线长度; 4.平曲线应留有足够的长度; 5.路线应线形连续、指针均衡、视觉良好、景观协调合安全舒适。 15 北华大学本科毕业设计 3.9.2 平曲线设计 , T EQZ YH HY 'L p LLss HZ ZH , , 00 , 图3-1 平曲线示意图 1(平曲线各要素计算公式 3LsLsq,,切线增长值: 22240R内移值: 24LsLsp,, 324R2384R偏角: Ls28.6479 ,,0R切线长: ,TRptgq,，，() 2曲线长: ,L,(,2)R，2Ls ,,0180外距: ,ERpR,，,()sec 2 J,2T,L校正值: 16 线形设计 2. 直线、曲线及转角表 表2-1 第一方案直线曲线及转角表 曲线要素值 交点校正值 交点桩号 转角值 缓和号 半径 切线长度 曲线长度 外距 曲线 起点 K0+000 1 K0+165.973 11?49′02″ 300 35 48.563 96.875 1.773 0.252 2 K0+581.958 17?13′03″ 600 100 140.929 280.302 7.539 1.556 3 K1+094.495 54?23′42″ 300 100 204.830 384.812 38.852 24.847 终点 K1+398.960 表2-2 第二方案直线曲线及转角表 曲线要素值 交点校正值 交点桩号 转角值 缓和号 半径 切线长度 曲线长度 外距 曲线 起点 K0+000 1 K0+369.928 62?06′33″ 100 40 80.590 148.401 17.507 12.779 2 K0+532.896 46?53′21″ 300 0 95.157 179.573 19.745 10.742 3 K1+011.171 21?51′36″ 600 100 95.46 328.932 1.52 3.092 4 K1+366.041 17 北华大学本科毕业设计 4 江苏无锡至靖江C段二级公路设计计算书 方案一:JD1 R=300m α=11?49′02″ JD2 R=600m α=17?13′03″ JD3 R=300m α=54?23′42″ 方案二:JD1 R=100m α=62?06′33″ JD2 R=300m α=46?53′21″ JD3 R=600m α=21?51′36″ 4.1 缓和曲线与圆曲线计算 4.1.1 第一方案 长度和半径单位是m l JD1 R=300m α=11?49′02″ =35m s 33LsLs4040q,,,,,19.973m切线增长值: 222240R2240，100 2424LsLs3535p,,,,,0.1701m 内移值: 3324R2384R24，3002384，300 Ls40,,28.6479,28.6479,11:27'33''切线角: 0R100 11:49'02'',T,(R，p)tg，q,(100，0.666)，tan，17.498,48.689m切线长: h22 ,,L,R，Ls,11.0817，300，，35,96.024m曲线长: ,h180180 11:49'02'',E,(R，p)sec,R,(300，0.1701)sec,300,1.778m外 距: h22 J,2T,L,2，48.689,93.024,0.254m校正值: hhh l JD2 R=600m α=17?13′03″ =100m s 33LsLs100100q,,,,,49.988m切线增长值: 222240R2240，600 2424LsLs100100p,,,,,0.694m内移值: 3324R2384R24，6002384，600 Ls100,,28.6479,28.6479,4:46'29''切线角: 0R600 17:13'00'',T,(R，p)tg，q,(600，0.694)，tan，49.988,140.978m切线长: h22 18 江苏无锡至靖江C段二级公路设计计算书 ,,曲线长: L,R，Ls,17.218，600，，100,280.314m,h180180 17:13'03'', 外 距: E,(R，p)sec,R,(600，0.694)sec,600,7.432mh22校正值: J,2T,L,2，140.978,280.314,1.542mhhh JD3 R=300m α=54?23′42″ l=100m s 33LsLs100100切线增长值: q,,,,,49.954m222240R2240，300 2424LsLs100100内移值: p,,,,,1.387m3324R2384R24，3002384，300 Ls100切线角: ,,28.6479,28.6479,9:32'57'' 0R300 54:23'42'',切线长: T,(R，p)tg，q,(300，1.387)，tan，49.954,204.773m h22 ,,L,R，Ls,54.395，300，，100,384.423m曲线长: ,h180180 54:23'42'',E,(R，p)sec,R,(300，1.387)sec,300,38.416m外 距: h22校正值: J,2T,L,2，204.773,384.423,25.123mhhh 4.1.2第二方案 长度和半径单位是m lJD1 R=100m α=62?06′33″ =40m s 33LsLs4040q,,,,,19.973m切线增长值: 222240R2240，100 2424LsLs4040p,,,,,0.666m内移值: 3324R2384R24，1002384，100 Ls40,,28.6479,28.6479,11:27'33''切线角: 0R100 62:06'33'',T,(R，p)tg，q,(100，0.666)，tan，19.973,80.593m切线长: h22 ,,L,R，Ls,62.109，100，，100,148.403m曲线长: ,h180180 62:06'33'',E,(R，p)sec,R,(100，0.666)sec,100,17.511m外 距: h22 19 北华大学本科毕业设计 校正值: J,2T,L,2，80.593,148.403,12.783mhhh JD2 R=300m α=46?53′21″ =0m ls 46:53'22'',切线长: T,Rtan,300tan,95.126m22 ,, 曲线长: L,R,46.889，300，,179.575,180180 46:53'22'',外 距: E,Rsec,R,300sec,300,19.736m22 校正值: J,2T,L,2，95.126,179.575,10.677m l JD3 R=600m α=46?53′21″ =100m s 33LsLs100100切线增长值: q,,,,,49.988m222240R2240，600 2424LsLs100100内移值: p,,,,,0.694m 3324R2384R24，6002384，600 Ls100,,28.6479,28.6479,4:46'29'' 切线角: 0R600 21:51'36'',T,(R，p)tg，q,(600，0.694)，tan，49.988,165.997m切线长: h22 ,,L,R，Ls,21.86，600，，100,328.911m曲线长: ,h180180 21:51'36'',E,(R，p)sec,R,(600，0.694)sec,600,11.790m外 距: h22校正值: J,2T,L,2，165.997,328.911,3.083m hhh 20 江苏无锡至靖江C段二级公路设计计算书 4.2 竖曲线计算 1.设计原则 (1)纵断面设计应控制标高、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。 (3)公路纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。 2.纵坡设计的要求 (1)线形能够平顺，保证行车安全、舒适与设计车速。 (2)保证与相交的道路的出入口有平顺的衔接。 (3)路基稳定、工程量小。 (4)公路最大纵坡应不大于7,。 设计线标高、坡度和位置的决定应考虑沿线各种控制点的要求 3.确定设计线 确定设计线，设计线确定后，还要进行检查。包括对最大坡长纵坡、坡长、曲线上的合成坡度、桥头线形、某些断面的填挖高度、纵断面与平面线形的配合等项。如果发现有不妥之处，则进行调整，经反复调整后，最后确定认为适当的设计线。以下是检查内容的一些限制值。计算车速是40km/h时，机动车车行道最大纵坡度推荐值是7,，最大纵坡限制值是7,。纵坡7,时，纵坡限制坡长为500m，坡段最小长度为120m。 4.竖曲线计算成果 第一方案 (长度，半径单位均为m ) 第一变坡点桩号:K0+431.711 变坡点高程:68.01 竖曲线半径:R=3000 外距:E=0.81 切线长:T=69.52 竖曲线起点桩号:K0+362.188 竖曲线终点桩号:K0+501.234 第二变坡点桩号:K0+797.441 变坡点高程:79.88 竖曲线半径:R=3000 外距:E=1.34 切线长:T=89.67 竖曲线起点桩号:K0+707.768 竖曲线终点桩号:K0+887.114 第三变坡点桩号:K1+030.953 变坡点高程:73.51 竖曲线半径:R=3000 外距:E=0.95 切线长:T=75.44 竖曲线起点桩号:K0+955.511 竖曲线终点桩号:K1+106.395 第二方案 (长度，半径单位均为m) 第一变坡点桩号:K0+294.613 变坡点高程:67.92 竖曲线半径:R=6000 外距:E=0.41 切线长:T=70.18 21 北华大学本科毕业设计 竖曲线起点桩号:K0+224.436 竖曲线终点桩号:K0+364.790 第二变坡点桩号:K0+677.520 变坡点高程:71.60 竖曲线半径:R=6000 外距:E=1.1 切线长:T=114.94 竖曲线起点桩号:K0+562.584 竖曲线终点桩号:K0+792.456 第三变坡点桩号:K1+011.171 变坡点高程:87.58 竖曲线半径:R=3000 外距:E=1.52 切线长:T=95.46 竖曲线起点桩号:K0+915.712 竖曲线终点桩号:K1+106.630 22 江苏无锡至靖江C段二级公路设计计算书 4.3竖曲线计算表 4.3.1第一方案 表4-1 K0+431.711 竖曲线计算表 x 2y, 标高改正竖曲线高程 备注 桩号 坡段高程 2R 69.12 竖曲线起点 69.12 K0+362.188 0 68.78 68.83 380 0.053 68.68 68.92 400 0.238 68.52 69.08 420 0.557 68.01 68.82 竖曲线中点 431.711 0.806 69.21 69.49 460 0.283 69.65 69.73 480 0.075 70.16 70.16 501.234 竖曲线终点 0 表4-2 K0+797.441竖曲线计算表 x 2y,标高改正 桩号 坡段高程 竖曲线高程 备注 2R 竖曲线起点 77.01 K0+707.768 0 77.01 77.32 720 0.025 77.34 77.67 740 0.173 77.84 77.76 760 0.455 78.21 77.58 780 0.870 78.45 78.54 K0+797.441 竖曲线中点 1.340 79.88 77.77 820 0.751 78.52 77.98 840 0.370 78.35 77.93 860 0.123 78.05 77.43 K0+887.114 竖曲线终点 0 77.43 表4-3 K1+030.953竖曲线计算表 x 2y,标高改正 桩号 坡段高程 竖曲线高程 备注 2R 竖曲线起点 75.25 K0+955.511 0 75.25 75.10 980 0.100 75.00 75.01 1000 0.330 74.68 75.19 1020 0.693 74.50 74.46 K1+030.953 竖曲线中点 0.949 73.51 75.19 1040 0.735 74.45 74.89 1060 0.359 74.53 74.87 1080 0.116 74.75 75.33 K1+106.395 竖曲线终点 0 75.33 23 北华大学本科毕业设计 4.3.2第二方案 表4-4 K0+294.613竖曲线计算表 x 2y,标高改正 桩号 坡段高程 竖曲线高程 备注 2R 68.87 竖曲线起点 68.87 K0+224.436 0 68.69 68.71 240 0.020 68.50 68.61 260 0.105 68.38 68.64 280 0.257 67.92 68.33 K0+294.613 竖曲线中点 0.410 68.32 68.67 300 0.350 68.33 68.50 320 0.167 68.41 68.46 340 0.052 68.54 68.54 K0+364.790 竖曲线终点 0 表4-5 K0+677.520 竖曲线计算表 x 2y,标高改正 桩号 坡段高程 竖曲线高程 备注 2R 竖曲线起点 70.48 K0+562.584 0 70.48 70.67 580 0.025 70.69 70.85 600 0.117 70.97 71.05 620 0.275 71.32 71.24 640 0.500 71.74 71.43 660 0.791 72.22 70.50 K0+677.520 竖曲线中点 1.101 71.60 72.68 700 0.712 73.39 73.63 720 0.437 74.07 74.59 740 0.229 74.82 75.55 760 0.088 75.64 76.51 780 0.013 76.52 77.04 K0+792.456 竖曲线终点 0 77.04 24 江苏无锡至靖江C段二级公路设计计算书 表4-6 K1+011.171 竖曲线计算表 x 2y,标高改正 桩号 坡段高程 竖曲线高程 备注 2R 竖曲线起点 82.98 K0+915.712 0 82.98 84.17 940 0.098 84.07 85.13 960 0.327 84.80 86.09 980 0.689 85.40 87.04 1000 1.184 85.86 89.10 K1+011.171 竖曲线中点 1.519 87.58 87.44 1020 1.251 86.19 87.13 1040 0.740 86.39 86.81 1060 0.362 86.45 86.50 1080 0.118 86.38 86.02 K1+106.630 竖曲线终点 0 86.02 4.4路基设计 路基设计详见附表六。 25 北华大学本科毕业设计 5 方案比选 第一方案 (1)建设长度 1398.960m 3(2)路基土方 10700m (填方)33425m?(挖方) 第二方案 (1)建设长度 1366.041m 3(2)路基土方 22053m (填方)22351m?(挖方) 表5-1路线方案比选表 方案 利 弊 平面指标较好，路线较长，纵断面指标好，但是平纵组合比 一方案差，填挖方量不平衡。 方案一 平面指标较高，纵断面指标好，平纵组合较合理，填挖方平 衡，施工技术比较简单，最大纵坡较小，凹凸搭配合理，行车舒方案二 适安全。路线比另一方案短。 综合考虑，选择方案二。 26 最终方案计算 6 最终方案计算 6.1 缓和曲线与圆曲线计算 长度和半径单位是m JD1 R=100m α=62?06′33″ =40m ls 33LsLs4040切线增长值: q,,,,,19.973m222240R2240，100 2424LsLs4040内移值: p,,,,,0.666m3324R2384R24，1002384，100 Ls40切线角: ,,28.6479,28.6479,11:27'33'' 0R100 62:06'33'',切线长: T,(R，p)tg，q,(100，0.666)，tan，19.973,80.593m h22 ,,L,R，Ls,62.109，100，，100,148.403m曲线长: ,h180180 62:06'33'',E,(R，p)sec,R,(100，0.666)sec,100,17.511m 距: 外h22 校正值: J,2T,L,2，80.593,148.403,12.783mhhh l JD2 R=300m α=46?53′21″ =0m s 46:53'22'',T,Rtan,300tan,95.126m切线长: 22 ,,L,R,46.889，300，,179.575曲线长: ,180180 46:53'22'',E,Rsec,R,300sec,300,19.736m外 距: 22 J,2T,L,2，95.126,179.575,10.677m校正值: l JD3 R=600m α=21?51′36″ =100m s 33LsLs100100q,,,,,49.988m切线增长值: 222240R2240，600 2424LsLs100100p,,,,,0.694m内移值: 3324R2384R24，6002384，600 Ls100,,28.6479,28.6479,4:46'29''切线角: 0R600 27 北华大学本科毕业设计 21:51'36'',切线长: T,(R，p)tg，q,(600，0.694)，tan，49.988,165.997mh22 ,,曲线长: L,R，Ls,21.86，600，，100,328.911m,h180180 21:51'36'', 外 距: E,(R，p)sec,R,(600，0.694)sec,600,11.790mh22 校正值: J,2T,L,2，165.997,328.911,3.083mhhh 6.2 竖曲线计算表 表6-1 K0+294.613竖曲线计算表 x 2y,标高改正 桩号 坡段高程 竖曲线高程 备注 2R 68.87 竖曲线起点 68.87 K0+224.436 0 68.69 68.71 240 0.020 68.50 68.61 260 0.105 68.38 68.64 280 0.257 67.92 68.33 K0+294.613 竖曲线中点 0.410 68.32 68.67 300 0.350 68.33 68.50 320 0.167 68.41 68.46 340 0.052 68.54 68.54 K0+364.790 竖曲线终点 0 表6-2 K0+677.520 竖曲线计算表 x 2y,桩号 坡段高程 标高改正 竖曲线高程 备注 2R 竖曲线起点 70.48 K0+562.584 0 70.48 70.67 580 0.025 70.69 70.85 600 0.117 70.97 71.05 620 0.275 71.32 71.24 640 0.500 71.74 71.43 660 0.791 72.22 70.50 K0+677.520 竖曲线中点 1.101 71.60 72.68 700 0.712 73.39 73.63 720 0.437 74.07 74.59 740 0.229 74.82 75.55 760 0.088 75.64 76.51 780 0.013 76.52 77.04 K0+792.456 竖曲线终点 0 77.04 28 最终方案计算 表6-3 K1+011.171 竖曲线计算表 x 2y,标高改正 桩号 坡段高程 竖曲线高程 备注 2R 竖曲线起点 82.98 K0+915.712 0 82.98 84.17 940 0.098 84.07 85.13 960 0.327 84.80 86.09 980 0.689 85.40 87.04 1000 1.184 85.86 89.10 K1+011.171 竖曲线中点 1.519 87.58 87.44 1020 1.251 86.19 87.13 1040 0.740 86.39 86.81 1060 0.362 86.45 86.50 1080 0.118 86.38 86.02 K1+106.630 竖曲线终点 0 86.02 6.3 竖曲线的设计 第二方案 (长度，半径单位均为m) 第一变坡点桩号:K0+294.613 变坡点高程:67.92 竖曲线半径:R=6000 外距:E=0.41 切线长:T=70.18 竖曲线起点桩号:K0+224.436 竖曲线终点桩号:K0+364.790 第二变坡点桩号:K0+677.520 变坡点高程:71.60 竖曲线半径:R=6000 外距:E=1.1 切线长:T=114.94 +792.456 竖曲线起点桩号:K0+562.584 竖曲线终点桩号:K0 第三变坡点桩号:K1+011.171 变坡点高程:87.58 竖曲线半径:R=3000 外距:E=1.52 切线长:T=95.46 竖曲线起点桩号:K0+915.712 竖曲线终点桩号:K1+106.630 6.4 土石方计算调配 土石方计算调配详见附表。 29 北华大学本科毕业设计 7 路面结构设计 7.1 交通分析 一条公路的普通计量单位是年平均日交通量(简写ADT)，而在确定道路等级，论证道路的计划费用和各项结构设计时，一般采用设计交通量，即欲建公路到达设计年限时能达到的年平均日交通量。远景设计年限日平均交通量依据道路使用任务及性质，根据历年交通观测资料推算求得，目前一般按日平均增长率累计计算确定: n,1 (3-1) N,N(1，,)d0 N式中:—远景设计年限日平均交通量，辆/日; d N —起始年平均日交通量，辆/日;包括现有交通量和道路建成后从其0 它道路上吸引过来的交通量; —交通年增长率(%)，r =3% , nn —远景设计年限，=15。 查《公路工程技术标准》得小客车和中型载重汽车折算系数如下: 表7-1 汽车折算系数 汽车代表车型 车辆折算系数 1.0 小客车 1.5 中型车 2.0 大型车 3.0 托挂车 30 路面结构设计 交通量折算: 采用以小汽车为标准的折算系数，即: 表7-2 交通量折算 车型 小汽车 黄河1双 跃进1双 解放1双 太脱拉2双 JN-150 NJ-130 CA-10B 138 交通量(辆/日) 2000 200 1000 600 600 总重(KN) 150.6 27.1 80.25 211.4 载重(KN) 82.6 25 40 120 前轴重(KN) 49 19.4 51.4 后轴重(KN) 101.6 60.85 2×80 折算系数 1.0 2.0 1.5 1.5 2.0 日交通量(辆/2000×1.0+200×2.0+1000×1.5+600×1.5+600×2.0=5800 日) n,,1151故累计交通量为:(辆/日) NN,，,,，，,(1)5800(13%)8773d0 查《公路工程技术标准》可知，高速公路和一级公路的远景设计年限为20年，二级公路的远景设计年限为15年，三级公路的远景设计年限为15年。 四车道高速公路各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为为25000~55000辆/日 一级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为15000—30000辆(四车道)或25000,55000辆(六车道)， 二级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为5000—15000辆。 三级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为2000—6000辆。 故根据《标准》，应建二级公路，为主要供汽车行驶的双车道公路。 31 北华大学本科毕业设计 轴载换算公式如下: nP16i ,(),NN,sii100,1i 其中,为轴-轮系数，单轴-双轮组时，，单轴-单轮时，按下式计算: ,,1ii 3,0.43 ,,2.22，10Pii 双轴-双轮组时，按下式计算: ,5,0.22 ,,1.07，10Pii 三轴-双轮组时，按下式计算: ,8,0.22 ,,2.24，10Pii 表7-3 轴载换算结果表 P16i,NP/kN N,()车型 iiiii100 0 0 2000 0 前轴 小汽车 0 0 2000 0 后轴 ,3黄河JN-49 416.46 200 2.2，10前轴 150 101.6 1 200 257.83 后轴 0 0 1000 0 前轴 跃进NJ- 130 0 0 1000 0 后轴 ,619.4 620.29 600 1.44，10前轴 解放CA- 10B 60.85 1 600 0.21 后轴 51.4 407.98 600 5.81 前轴 太脱拉138 ,6,5600 3.5，102×80 5.91，10后轴 264 累 计 2 确定交通量相关系数。 2.1 设计基准期内交通量的年平均增长率。 可按公路等级和功能以及所在地区的经济和交通发展情况，通过调查分析，预 ,,3%估设计基准期内的交通增长量，确定交通量年平均增长率。取。 , 32 路面结构设计 2.2车辆轮迹横向分布系数 , ,表7-4 车辆轮迹横向分布系数 公路等级 纵缝边缘处 高速公路、一级公路、收费站 0.17,0.22 行车道宽>7m 0.34,0.39 二级及二级以下公路 行车道宽?7m 0.54,0.62 注:车道或行车道宽或者交通量较大时，取高值;反之，取低值。 由规范得:二级公路的设计基准期为15年，安全等级为三级，取。 ,,0.39? 计算基准期内累计当量轴次。 设计基准期内水泥混凝土面层临界荷位处所承受的标准轴载累计作用次数，可按下式计算确定。 t,,,N，(1，),1，365s ,N,e, 20264，,,(1，0.03),1，3654N,，0.39,100.38，10代入数据得次 e0.03 属重交通等级。 7.2 初拟路面结构 由规范得，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查规范初拟普通混凝土面层厚度为0.22m。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5%)，厚0.20m。垫层为0.15m低剂量石灰土稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.5m,长4.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。 7.3 路面材料参数确定 根据规范，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。 路基回弹模量取30MPa。低剂量石灰稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒基层回弹模量取1300MPa。 33 北华大学本科毕业设计 7.4 荷载疲劳应力 新建公路的基层顶面当量回弹模量和基层当量厚度计算如下: 222hE，hE1300，0.20，600，0.151122 E,,,1048MPax2222h，h0.20，0.1512 332Eh，Eh(h，h)11,1112212 D,，(，)x124EhEh1122 332，，，13000.206000.15(0.200.15)11,1,，，，，()，，1212413000.206000.15 ,3.109MN,m 12D1/3x3 h,(),12，3.109/1048,0.329mxEx ，，E1048，，,0.45,0.45x a,6.221,1.51(),6.22，1,1.51，(),4.322,,,,E30，，0，， E1048,0.55,0.55xb ,1,1.44(),1,1.44，(),0.796E300 E1048b1/30.7961/3x E,ahE(),4.296，0.329，30，(),173MPatx0E300 选取混凝土板的纵向边缘中部作为产生最大荷载和温度梯度综合疲劳损坏的临界荷位。设计基准期内的荷载疲劳应力系数按下式计算确定。 ,k,N fe 式中ν是与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土，ν=O.057;碾压混凝土和贫混凝土，ν=0(065。 ,60.057k,N,(1.0038，10),2.193故 fe 1Ec3r,h0.537()普通混凝土面层的相对刚度半径按公式计算。 Et 1Ec33r,0.537h(),0.537，0.22，31000/173,0.666m代入数据有 Et 荷载疲劳应力 标准轴载P在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力计算为: S 34 路面结构设计 0.60,20.60,2 ,,0.077rh,0.077，0.666，0.22,1.247MPaps 标准轴载P在临界荷载处产生的荷载疲劳应力按下式确定: s ,,kkk,prrfcps 因为纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。k按公路等k,0.87cr级查下表确定。 k,1.20c 表7-5 综合系数k c 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三、四级公路 k 1.30 1.25 1.20 1.10 c 代入数据，荷载疲劳应力计算为: ,,kkk,,0.87，2.193，1.20，1.247,2.855MPaprrfcps 7.5 温度疲劳应力 l/r,4/0.666,6.01 由规范知，IV区最大温度梯度取为86?/m。板长4m,,由下 表可查普通混凝土厚h=0.22m,B,0.6. x B图7-1 温度应力系数 x 35 北华大学本科毕业设计 最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为: ,5EhT,1，10，31000，0.22，86ccg ,B,，0.6,1.76MPa,tmx22 温度的疲劳应力系数计算: 式中a、b、c按下表取值: 表7-6 回归系数a、b和c 公路自然区划 系 数 II III V V11 ? ? a 0.828 0.855 0.841 0.871 0.837 0.834 b 0.041 0.041 0.058 0.071 0.038 0.052 c 1.323 1.355 1.323 1.287 1.382 1.270 查表得，a=0.841,b=0.058,c=1.323.代入公式得: ，，,f51.76，，c1.323rtmk,a(),b,0.841，(),0.058,0.36 t,,,,f2.135,，，tmr，， 综上，温度疲劳应力计算为: ,,k,,0.483，1.76,0.858MPa trttm 因为二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异系数为中级，目标可靠度为85%。再根据查得的目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数,,1.13。 r ,(,，,),1.13，(2.855，0.858),4.196MPa,f,5.0MPa rprtrr 因此，所选普通混凝土面层结构(0.22)可以承受设计基准期荷载应力和温度应力的综合作用。 36 工程数量表 8 工程数量表 8.1 垫层工程数量表 垫层工程量表的内容和基层差不多，垫层拟采用小型机具施工，垫层的宽度比 基层每侧宽出250mm，取为0.25m，详细内容见表8-1所示。 表8-1 垫层工程数量表 材料 低剂量石灰稳定土 600 回弹模量(MPa) 1367 长度(m) 2×3.5+2×0.75=8.5 宽度(m) 15 厚度(cm) 210，1367,13670 m 面积() 310，1367，0.15,2050.5 m 体积() 8.2 基层工程数量表 基层工程数量表涵盖了基层的长度，宽度，厚度等一些基本的数据，为概预 算设计作铺垫。基层拟采用小型机具施工，依据规范知基层的宽度应比混凝土面层 每侧至少宽出250mm，取为0.25m，计算结果见表8-2所示。 表8-2 基层工程数量表 材料 水泥稳定粒料(水泥用量5%) 1300 回弹模量(MPa) 1367 长度(m) 7+20.25=7.5 ，宽度(m) 20 厚度(cm) 27.5，1367,10252.5 m面积() 37.5，1367，0.18,2051 m体积() 37 北华大学本科毕业设计 8.3 面层工程数量表 面层工程面板混凝土数量，计算结果见表8-3。 表8-3 面层工程量表 材料 钢筋混凝土面板 3000 回弹模量(MPa) 1367 长度(m) 7 宽度(m) 22 厚度(cm) 2 7，1367,9569m 面积() 37，1367，0.22,2105.2 m 体积() 9569,3.5,4,684 混凝土面板数量 3(m) 38 注意事项 注意事项 平面线形设计 1、平面线形设计 (1) 直线线形,采用长直线时,应注意: a.长直线的纵坡不应过大,一般以不大于3%为宜。 b.长直线宜采用与大半径凹型竖曲线组合的线型,且长直线的尽头,特别是下坡方向的尽头,不得设小半径平曲线。 c.当采用直线线形时,计算行车速度不小于40km/h的公路,交点间最大直线长度以不大于计算行车速度的20倍为宜;同向曲线间的最小直线长度以不小于计算行车速度的6倍为宜,反向曲线间的最小直线长度以不小于计算行车速度的2倍为宜。 (2) 圆曲线设计时应注意: a.一般情况下,以采用极限最小半径的4倍~8倍,超高2%~4%为宜。 b.自然条件受限制时,应尽量采用大于或接近于一般最小半径值,但最大半径不宜超过10000m。 (3) 缓和曲线的设计 缓和曲线采用回旋曲线,设计时应注意: 确定其参数时,宜在R/3?A?R的范围内选用A值。 a.选用回旋曲线, b.选用基本形式组合时,一般尽可能采用长度比为回旋线:圆曲线:回旋线 :1。 =1:1 c.选用S型组合时,相邻两个回旋线参数最好相等;若不相等,应符合下式规定:A1:A2?1.5。 d.选用卵型组合时,卵型曲线参数以符合下式范围为宜:A=R/2~R。 22 e.若采用复合型组合时,两回旋线参数比一般为1:1.5。 (4) 平面线形的连接 a.两同向曲线应尽量避免断背曲线,设计中应尽量将断背曲线调整为单圆曲线或复曲线。 b.两反向曲线间夹有直线段时,直线长度应尽量不小于规范规定的值。 c.曲线线形应保持连续,但应避免连续急弯的线型。 2、纵面线形的布置 (1) 纵面线形的布置应注意: a.设计标高的控制。 39 北华大学本科毕业设计 b.设计纵坡度一般不采用最大纵坡值及陡坡限制坡长,不得已时才可采用最 大值。 平微区及沿河线的纵坡应尽量平缓,且坡长不宜过短,纵坡度不宜大于6%;越岭线的纵坡应力求平缓,不得设置反坡;山脊线和山腰线的纵坡应尽量平缓。 c.变坡点的确定: 应考虑坡长限制，最大纵坡，缓和坡段及纵坡设计的要求应考虑纵面线型与平面线型的相互配合问题,且尽量使工程量最小。 (2) 局部改坡时应注意: a.现有公路超过极限规定或出现连续起伏的大坡段,应结合平面改建局部改坡。 b.一般只需调整填挖高度,减轻或取消过大起伏,平面可不动,且应尽量利用原有构造物。 c.对基本符合标准、填挖高度不大,只是坡度较为零碎的路段,一般应尽量利用。 3、线形与环境设计 应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求。在设计时应注意: (1) 尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。 (2) 应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。 (3) 不得已时，可采用整修、植草皮、种树等措施加以补救。 (4) 条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近于自然地面现 状，增进路容美观。 (5) 应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化，将绿化视作引导视线、点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。 (6)在整个设计过程中，要严格执行规范，要从细致上注意平面选线与其他道路的交叉问题、平曲线与纵曲线的结合问题。 40 结 论 结 论 随着公路建设的发展，对公路线形设计的要求越来越高，因此在路线设计中自线、曲线、缓和曲线的设计指标运用要灵活，在符合设计标准的前提下，做到线性均衡、连续，保证行驶的可预见性在路线设计中掌握平、纵指标配合，尽可能与地形、地貌相吻合，以避免造成空间线形扭曲、暗凹、跳跃等景观缺陷，重视公路自身的线性设计，特别是公路线形与结构物和环境的协调设计，充分优化平、纵、横组合做到流畅连续。这就是本设计的初衷。 41 致 谢 致 谢 在本次毕业设计指导老师李毅老师的悉心指导下和同学们的无私帮助下完成。在此，我忠心感谢系领导的关怀和精心安排。毕业设计的及时完成更是离不开老师的指导和同学的帮助，在此，向悉心指导我的老师和无私帮助我的同学表示衷心的感谢。 最后，再次感谢大学四年来给我无私帮助的老师和同学。 42 参考文献 参考文献 [1] 彭金涛，吴永清，李明.山区公路路线技术指标应用研究探讨[J].公路交通技术，2005(1):11-13. 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