路基路面工程课程设计（山东交通学院）

山东交通学院课程设计说明书

1.概述

1.1设计任务依据及概况

根据公路工程毕业设计任务书，进行本次施工图设计。

本次初步设计为山东省德福至鱼卵山二公路新建工程，工程起点在德福，桩号为K0+000，终点在梁庄，桩号K3+3543，路线 3.543 Km。本工程全线按二级公路标准设计，根据沿线村镇的分布情况，并与现有公路和规划路网相结合,在相应的地方道路、机耕路、人行路上设置平交道口。在排灌沟渠间设置涵洞、桥梁。 1.1.1设计标准

（1）主线设计标准

本工程是按交通部颁发的《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定的二级公路标准设计，计算行车速度60Km/h,其主要技术指标如下：

公路等级: 二级公路； 计算行车速度: 60公里/小时； 路基宽度: 12米

其中： 行车道宽度： 2×3.75 米

硬路肩： 2×1.5米 土路肩： 2×0.75米

（2）线形要素标准

平曲线半径：

一般最小半径： 400米； 极限最小半径： 250米；

不设缓和曲线和超高最小半径： 2500米 纵坡：

最大纵坡： 5％

最小纵坡： 路堑或其他横向排水不畅地段不小于0.3％ 最大坡长： 1100米（坡度为3％时）

900米（坡度为4％时）

700米（坡度为5％时）

500米（坡度为6％时）

竖曲线要素：

竖曲线最小半径：凸形一般最小半径/极限最小半径4500/3000米； 凹形一般最小半径/极限最小半径: 3000/2000米； 竖曲线最小长度: 70米

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（3）桥涵设计标准

桥涵宽度：与路基同宽； 桥涵设计荷载：公路Ⅰ级； （4）路面设计标准

路面设计标准轴载：100KN； （5）道路平面交叉标准

平面交叉路线尽可能为直线、并尽量正交。当必须斜交时，交叉角度应大于45度。平面交叉范围内的纵坡宜设置为平坡，当条件受限制时，纵坡不大于3％。所有的平面交叉口采取严格的安全措施，设置了警告标志、指路标志、限速标志等，在主要的交叉口还设置转弯车道。 1.1.2总体设计原则

本工程为省道228线杨庄至梁庄三级公路公路的新建路段，根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）的要求，交通量的预测情况及公路的使用功能，确定总体设计原则如下：

（1）采用的技术标准必须满足公路的使用任务、功能和远景交通量的需要。 （2）避免不必要的浪费，项目建设时应适当超前考虑。 （3）尽量的利用老路及山地，以降低造价。

（4）沿线的中小城镇采取“离而不远，近而不进”的原则，通过人口稠密地区时，在现有详细调查资料基础上，进行了多方案比较，尽可能减少房屋的拆迁量。除考虑房屋拆迁外，对管线的避让和动迁在初步设计选线时也进行了重点考虑，并作为线位的重要控制点。

2、确定公路等级和技术指标

2.1公路等级的确定：

根据JTG B01--2003《公路工程技术标准》的规定，一般能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为5000-15000辆的公路为二级公路，其远景设计年限为15年，它是为中级以上城市的干线公路或者是通往大工矿区，港口的公路。

计算设计年标准车型的年平均日交通量为NT公式为：

NT=∑NiKi(1+γ) n-1 NT——远景交通量 Ni——某种车型的交通量

Ki ——某种车型的折算系数，参见下表（交通量换算采用小客车为标准车型） γ——年平均增长率

n——公路使用期末年年份——交通量统计年份

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各汽车代表车型与车辆折算系数表

车型 小客车 中型车 大型车 拖挂车 2.2交通量及组成 （1） 根据交通统计结果，2010年平均昼夜交通量为：

车型 小客车 中型载重车 大型车 拖挂车 （2）年平均增长率为：7.2% （3）本工程计划于2012年开工，工期2年 （4）计算远景交通量：

N0=(500+26)x1.0+(270+26)x1.5+200x2.0+35x3.0=1475辆) 取N0=1475（辆）

远景交通量NT=N0x(1+7.2%)19-1 =5155.20辆/昼夜

计算可知，能够满足三级公路的交通量。应选用二级公路，能适用将各种汽车折合成小客车的年平均交通量 5156 辆/昼夜，远景设计年限为 六 年，计算行车速度为60km/h。，

调查交通量 500+26 270+26 200+6 35 车辆折算系数 1.0 1.5 2.0 3.0 说明 ≤19座的客车和载重量≤2t的货车 ＞19座的客车和载重量＞2t~7t的货车 载重量＞7t~≤14t的货车 载重量＞14t的货车 2.2公路技术指标的选用：

根据沿线地形和自然条件，确定计算行车速度，选用相应的技术指标，结果如下

计算 公路 等级 地形 行车 速度 （km/h） 二级 平原微丘 80 行车道 宽度 （m） 极限 路基宽度（m） 最小 半径 （m） 12 250 停车 视距 （m） 最大纵坡（%） 桥涵设计 车辆荷载 3.75*2 110 5 公路Ⅰ级

3、线形设计

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3．1 平面线形设计

3.1.1选线

（1）选线的依据：

①道路选线就是根据路线的基本走向和技术标准，结合当地的地形、地质、地物及 其它沿线条件和施工条件等，选定一条技术上可行、经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。

② 选线是道路路线形设计的重要环节，选线的好坏直接影响着道路的使用质量和工 程造价。选线是一项涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作

（2）选线的原则：

① 在路线设计的各个阶段，应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究， 在方案论证、比较的基础上，选定最优的路线方案。

② 路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、造价低、营 运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，但也不应片面追求高指标。

③ 选线应与农田基本建设相配合，做到少占耕地，注意尽量地不占高产田、经济作 物田或经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。

④通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围的环境、景观相协调，并适当照顾 美观。注意保护原有的自然生态环境和重要的历史 文物遗址。

⑤ 选线时应对沿线的工程地质和水文地质进行深入的勘探，查清其对道路工程的影 响程度。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。一般情况下，路线应设法绕避；当路线必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。

⑥ 选线时应重视环境保护，注意由于道路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等 问题，具体应注意以下几个方面：

a.路线对自然环境与资源可能产生的影响。 b.占地、房屋拆迁所带来的影响。

c.路线对城镇布局、行政区划、农耕区、水利排灌体系等现有设施造成分割，而产生的影响。

d. 噪声对居民生活的影响。

e.汽车尾气对大气、水源、农田所造成的影响。

f.对自然环境、资源的影响和污染的防治措施及其对政策实施的可能性。 （3）原则性方案比较

路线方案比较可分为质的比较和量的比较两个方面。原则性的方案比较，主要是质 的比较，多采用综合评价的方法，这种方法不是通过详细计算经济和技术指标进行的比

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较，而是综合各方面因素进行评比。主要综合的因素有：

① 路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的 要求，以及战备、支农、综合利用等重要方针的贯彻和体现程度。

② 路线在铁路、公路、航道等网系中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系以 及与沿线农田水利建设的配合及用地情况。

③ 沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件对道路的影响；要求的路线等 级与实际可能达到的技术标准及其对路线的使用任务、性质的影响；路线的长度、筑路材料的来源、施工条件以及工程量、三材（钢材、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力等情况及其运营、施工、养护的影响等。

④ 路线与沿线历史文物、革命史迹、旅行风景区等的联系。影响路线方案选择的因素是多方面的，而各种因素又多是互相联系、相互影响的。路线在满足使用任务和性质要求的前提下，应综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，精心选择、反复比较，才能提出合理的推荐方案。

（4）选线的一般方法

选定道路中线的位置按具体作法不同可分为实地选线、纸上选线和自动化选线三 种。

①实地选线

实地选线是由选线人员，根据设计任务书的要求，在现场实地进行勘察测量，经过 反复比较，直接选定路线的方法。

该方法的优点是工作简便、符合实际；在实地容易掌握地质、地形、地物等情况，选出的方案切实可靠；一般情况下不需要大比例尺地形图。缺点是野外的工作量很大，体力劳动强度高；野外测设工作受气候和季节的影响大。同时，由于视野的局限性，加上地形、地物的影响，使路线的整体布局存在一定的片面性和局限性。适用范围：实地选线往往用于等级较低、方案比较明确的公路。

②纸上选线

是在已经测得的地形图上，进行路线布局和方案比选，从而在纸上确定路线，再到 实地放线的选线方法。

这种方法的优点是野外工作量较小、测设速度快；测设和定线不受自然因素干扰；能在室内纵观全局，结合地形、地物、地质等条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素，使所选定的路线更为合理。缺点是纸上定线必须要有大比例尺的地形图。地形图的测设需要较大的工作量和较多的设备。

适用范围：纸上选线多用于等级较高和地形、地物复杂的道路。 ③自动化选线

随着航测技术和电子计算机技术的迅速发展，产生了将航测和电算相结合的自动化 选线方法。

自动化选线的基本作法是：先用航测方法测得航测图片，再根据地形信息建立数字 地形模型（即数字化的地形资料），把选线设计的要求转化为数学模型，将设计数据输

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（2）最大纵坡

① 概念

最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。

它是道路纵断面设计的重要控制指标。在山岭重丘区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。

② 最大纵坡的影响因素

各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的.

各级公路最大纵坡的规定见表所4.2.1示

表 4.2.1 各级公路最大纵坡

设计速度（km/h） 最大纵坡（%） 120 3 100 4 80 5 60 6 40 7 30 8 20 9 （3）最小纵坡

挖方路段以及其它横向排水不良路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。各级公路均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。

当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。 注：干旱少雨地区的最小纵坡可不受此限制。 （4）坡长限制

根据希望速度V1和容许速度V2，可以得出对应于V1的“理想的最大纵坡”i1和对应于

V2的“不限长度的最大纵坡”i2。

① 小于i1 的纵坡称为缓坡，汽车在缓坡上可以加速行驶； ② 大于i1的纵坡称之为陡坡。

1)当 i＜i2的纵坡，汽车在其上行驶时，设初速为V1，则终速不会低于V2； 2)当 i＞i2的纵坡，应对其长度进行限制。 a.最小坡长限制

最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。《标准》,《城规》规定，各级道路最小坡长应按表 4.2.3 和表中4.2.4选用。

注：在平面交叉口、立体交叉的匝道以及过水路面地段，最小坡长可不受此限。

表 4.2.3 各级公路最小坡长

设计速度（km/h） 最短坡长（m） 120 300 100 250 80 200 60 150 40 120 30 100 20 60 b.最大坡长限制

道路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶的影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也将越大。

所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低允许速度时所行

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驶的距离。《标准》规定的最大坡长见下表4.2.4

表 4.2.4 各级公路纵坡长度限制 （m）

设计速度（km/h） 坡 度 % 3 4 5 6 7 8 9 10 900 700 ― ― ― ― ― ― 1000 800 600 ― ― ― ― ― 1100 900 700 500 ― ― ― ― 1200 1000 800 600 ― ― ― ― ― 1100 900 700 500 300 ― ― ― 1100 900 700 500 300 200 ― ― 1200 1000 800 600 400 300 200 120 100 80 60 40 30 20 （5）平、纵组合的设计原则

① 应保持线形在视觉上连续性，能自然地引导驾驶员的视线，使之在高速行驶的情况下，能安全舒适的行车。道路线形不应使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误。为此，要避免在视线所及的路段内，出现转折、错位、突变、遮断等不好的线形。

② 保持平、纵线形的技术指标大小均衡，使线形在视觉和心理方面保持协调。 在保证有足够视距的前提下，对于高速公路、一级公路、平原区二级公路，驾驶员在任意点上所能看到前方平面线形弯曲一般不应超过两个、纵面起伏不应超过三个。

③ 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。设计时要注意纵坡不要接近水平状态；同时，应避免形成合成坡度过大的线形。

④ 注意与道路周围自然环境和景观的配合。

良好的组合可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度；适宜的景观设计还能起到诱导视线的作用。

（6）平、纵组合的基本要求

① 平包竖

② 平曲线与竖曲线对应关系曲中点与变坡点相重合最好；错开不超过平曲线的1/4 时较好，超过其 1/4时很差；竖曲线起终点分别置于两条缓和曲线上。

③ 平、竖曲线半径均较小时不宜重合。 ④ 平、竖曲线半径大小要均匀。

⑤ 选择适宜的合成坡度，，一般最大合成坡度不大于8%，最小坡度不宜小于0.5%。 3．2．2 纵断面设计方法步骤及注意事项

（1） 纵断面设计方法与步骤 ① 准备工作。

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②标注控制点。控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。有以下两类：

a.路线起终点、越岭垭口、重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大挖深、沿溪线的洪水位、隧道进出口、平面交叉和立体交叉点、铁路道口、城镇规划控制标高以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。

b.山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，称为“经济点”。

③ 试坡。在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复进行比较，最后定出即符合技术标准，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。

④ 调坡。将所定坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本相符，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平纵组合是否得当，以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理，若有问题应进行调整。调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值。

⑤ 核对。选择有控制意义的重点横断面，检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡。

⑥ 定坡。经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。变坡点标高是由纵坡度和坡长依次推算而得。

⑦ 设置竖曲线。拉坡时已考虑了平纵组合问题，在此应根据技术标准、平纵组合等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。

⑧ 标高计算。

a.坡线标高计算： 坡线标高=变坡点标高±x?i b.竖曲线标高计算：设计标高=坡线标高±y c.施工标高计算：施工标高=设计标高－地面标高 (2) 纵坡设计应注意的问题

① 设置回头曲线地段，拉坡时应按回头曲线技术标准先定出该路段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。

② 大中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起终点应设在桥头10m以外. ③ 小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现驼峰式纵坡。

④ 注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。道路与道路交叉时，一般宜设在水平坡段，其长度应不小于最短坡长规定。两端接线纵坡应不大于3%，山区工程艰巨地段不大于5%。

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⑤ 拉坡时如受“控制点”或“经济点”制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量太大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。

⑥ 连接段的纵坡应和缓、避免产生突变。 3．2．3 纵断面图的绘制

纵断面设计图是道路设计重要文件之一，也是纵断面设计的最后成果。 纵断面采用直角坐标，以横坐标表示里程桩号，纵坐标表示高程。为了明显地反映沿着中线地面起伏形状，通常横坐标比例尺采用1:2000（城市道路采用1:500～1:1000），纵坐标采用1:200（城市道路为1:50～1:100）。 纵断面图是由上下两部分内容组成的。 （1）上部主要用来绘制地面线和纵坡设计线；

另外，上部也用以标注竖曲线及其要素；沿线桥涵及人工构造物的位置、结构类型、孔数 与孔径；与道路、铁路交叉的桩号及路名；沿线跨越的河流名称、桩号、常水位和最高洪水位；水准点位置、编号和标高；断链桩位置、桩号及长短链关系等。

（2） 下部主要用来填写有关内容，自下而上分别填写：超高方式：直线及平曲线；里程桩号；地面标高；设计标高；填、挖高度；土壤地质说明；设计排水沟沟底线及其坡度、距离、标高、流水方向。

3．2．4 竖曲线的设计计算：（K0+000-K1+000）

桩号 起点 1 2 终点 K0+000 K0+360 K0+750 K1+000 高程 86.68 84.00 91.00 91.00 坡度 -0.7% 1.8% （1）变坡点1处的竖曲线计算：

①判断竖曲线类型：

ω=i2-i1=1.8%-(-0.7%)=2.5%>0（凹形）

②竖曲线半径确定： L=V/1.2=33.33 取：R=2000m ③曲线要素计算：

L=Rw=50 >33.33

T=L2=25m

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E=T22R=2522′2000=0.156m

④竖曲线范围：

起点桩号= K0+360-25= K0+335 终点桩号= K0+360+25= K0+385

（2） 变坡点2处的竖曲线计算： ① 判断竖曲线类型：

ω=i3-i2=0-(1.8%)=-1.8%<0（凸形）

② 竖曲线半径确定： R=2000m

③ 曲线要素计算：

L=Rw=2000?1.8%T=E=L2T=18m236m

2R=0.02m④ 竖曲线范围：

起点桩号= K0+750-18=K1+732 终点桩号= K0+750+18= K0+768

（3）列表计算各中桩的设计高程

桩号 K0+335 K0+340 K0+360 K0+380 K0+385 K0+732 K0+740 K0+760 K0+768

x（m） 0 5 25 5 0 0 8 8 0 y=x22R（m） 切线高程 （m） 84.175 84.14 84.00 84.86 84.45 90.68 90.82 91 91 设计高程 （m） 84.175 84.16 84.56 85.37 84.45 90.68 90.80 90.98 91 0 0.006 0.156 0.006 0 0 0.016 0.016 0 ２０

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