毛嘴K6+000至小李湾K9+000二级公路设计

摘 要

此次设计的二级公路全长2576.542m，设计车速60km/h，双向两车道，无中央分隔带。

该设计首先根据远景设计交通量确定公路等级及相关技术规范和标准，并通过对当地地形、气候、水文、地质等资料的收集，并且在此基础上进行路线方案论证与比选，选择出合理的设计方案，确定了线路的平面布置；结合当地的具体情况以及本地区的未来发展计划，合理确定平曲线、竖曲线的半径及缓和曲线长度的选用；按照行车安全舒适、线形美观流畅的原则对平、纵线形进行了合理的组合。横断面设计严格按照技术标准及根据当地实际情况绘制，确定了路基宽度、高度及边坡坡度及路拱和超高，并且对路面结构层材料、排水等进行了设计。

本设计说明书较为系统地讲述了该二级公路的设计方案、水文地质条件、原理及步骤，共设十章。主要内容包括：路线方案的拟订和选择、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路面设计、排水设计、概算、专题等。

关键词：二级公路；平面设计；纵断面设计；横断面设计；路基设计

I

Abstract

The design of the Secondary Road is 2576.542m.The design speed is 60km/h and did not set up the central of separation strip.

According to the design of highway traffic vision and determine the level technical specifications and standards, and based on the local terrain, climate, hydrology, geology, as well as data collection. Then, based on route project argumentation and selection to select the reasonable design scheme and determine the line layout; combined with local specific situation and the region's future development plan, then reasonable vertical plane curve, the curve radius and the length of the curve; according to the traffic safety and comfortable, the principle of linear beautiful fluent, the reasonable vertical alignment. Cross-sectional design is according to the technical standards and strict according to local actual condition, so we can determine the roadbed width, height and slope and road arch and high. And the pavement structure layer materials, drainage, etc.

The design manual systematically tells the design of the Secondary Road scheme, hydrogeological conditions, principles and steps of ten chapters. Main contents include: route and choose the scheme design, graphic design, longitudinal and transverse design, roadbed design, design, drainage design, project budget, etc.

Keywords:：Secondary Road；Planar Design；Longitudinal Design；Cross-sectional Design；Roadbed Design

II

目 录

第一章 绪 论 .......................................................................................................................... 1 1.1 选题意义 ......................................................................................................................... 1 1.2 中国公路发展概况 ......................................................................................................... 1 1.3 工程概况 ......................................................................................................................... 1 1.4 本文研究内容 ................................................................................................................. 1 第二章 路线方案的拟定和选择 .............................................................................................. 3 2.1 交通量的预测 ................................................................................................................. 3 2.2 方案的确定和选择 ......................................................................................................... 3

2.2.1 选线原则 ...................................................................................................................... 3 2.2.2 方案比选 ...................................................................................................................... 4

2.3 定线 ................................................................................................................................. 4 第三章 道路平面设计 .............................................................................................................. 5 3.1 概述 ................................................................................................................................. 5 3.2 平面线形设计 ................................................................................................................. 5 3.3 直线 ................................................................................................................................. 6 3.4 圆曲线 ............................................................................................................................. 6 3.5 缓和曲线 ......................................................................................................................... 7 3.6 平面线形要素 ................................................................................................................. 8 3.7 曲线主点桩号的确定 ....................................................................................................10 3.8 逐桩坐标的计算 ............................................................................................................ 11 3.9 行车视距 ........................................................................................................................13 第四章 纵断面设计 .................................................................................................................15 4.1 纵坡及坡长设计 ............................................................................................................15

4.1.1 坡长设计的一般要求 ....................................................................................................15 4.1.2 最大纵坡 .....................................................................................................................15 4.1.3 最小纵坡 .....................................................................................................................16 4.1.4 合成坡度 .....................................................................................................................16

4.2 竖曲线 ............................................................................................................................17

4.2.1 竖曲线最小半径和最小长度的确定 ...............................................................................17

III

4.2.2 竖曲线计算 ..................................................................................................................18

4.3 道路平纵线形组合设计 ................................................................................................20 第五章 横断面设计 .................................................................................................................21 5.1 路肩 ................................................................................................................................21 5.2 路拱横坡度 ....................................................................................................................21 5.3 超高及加宽计算 ............................................................................................................22

5.3.1 加宽过渡 .....................................................................................................................22 5.3.2 超高值计算 ..................................................................................................................23

第六章 路基设计 .....................................................................................................................27 6.1 路基设计要求 ................................................................................................................27 6.2 路基类型 ........................................................................................................................27 6.3 路基设计内容 ................................................................................................................27

6.3.1 路基宽度 .....................................................................................................................28 6.3.2 路基高度 .....................................................................................................................28 6.3.3 路基边坡 .....................................................................................................................28 6.3.4 路基压实 .....................................................................................................................29

6.4 路基附属设施 ................................................................................................................29

6.4.1 取土坑与弃土堆 ...........................................................................................................29 6.4.2 护坡道与碎落台 ...........................................................................................................30

6.5 路基土石方计算和调配 ................................................................................................30

6.5.1 土石方计算 ..................................................................................................................30 6.5.2 土石方调配 ..................................................................................................................31

第七章 路面设计 .....................................................................................................................33 7.1 路面的选择确定 ............................................................................................................33 7.2 轴载分析 ........................................................................................................................33

7.2.1 以设计弯沉值和沥青路面沥青层层底拉应力为设计指标 ...............................................33 7.2.2 以半刚性基层层底拉应力作为设计指标 ........................................................................35

7.3 设计指标的确定 ............................................................................................................36

7.3.1 拟定路面结构 ..............................................................................................................36 7.3.2 确定土基回弹模量 .......................................................................................................36

IV

7.3.3 设计弯沉值和结构强度系数 .........................................................................................36

7.4 路面结构厚度计算 ........................................................................................................38 7.5 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 ............................................................................39 第八章 排水设计 .....................................................................................................................41 8.1 概述 ................................................................................................................................41 8.2 路基排水 ........................................................................................................................41

8.2.1 边沟 ............................................................................................................................42 8.2.2 排水沟 .........................................................................................................................42

8.3 路面排水 ........................................................................................................................43 第九章 工程概预算 .................................................................................................................45 9.1 概述 ................................................................................................................................45 9.2 概预算编制 ....................................................................................................................45 9.3 概算的计算 ....................................................................................................................46 第十章 专题：灌浆法处理软土地基 .....................................................................................47 10.1 项目概况 ......................................................................................................................47 10.2 灌浆加固机理 ..............................................................................................................47 10.3 灌浆设计 ......................................................................................................................48

10.3.1 灌浆设计的基本要求 ..................................................................................................48 10.3.2 灌浆施工....................................................................................................................49

10.4 特殊情况下的技术处理 ..............................................................................................50 10.5 注浆效果的检验与评价 ..............................................................................................51 结 论 .......................................................................................................................................53 参考文献 ...................................................................................................................................54 致 谢 .......................................................................................................................................55

V

河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪 论

第一章 绪 论

1.1 选题意义

公路交通是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志，是国民经济发展、社会发展和人民生活必不可少的公共基础设施。公路建设的发展速度对于促进国民经济的发展，拉动其他产业的发展具有非常重要的意义。公路交通具有覆盖面广、适应性强、机动灵活、时效性强、提供个性化服务、可实现门到门的直达运输，在综合运输体系中占有极其重要的位置。通过设计本条二级公路，加强这两个地方的公路网建设，很大程度上方便了居民的出行，同时也对其经济、旅游业的发展起到一定的促进作用。此外，本设计对培养我们独立思考问题和解决问题的能力，为今后工作做好技术储备，使我们能在今后的工作中，更好的读懂图纸上的设计意图，发现问题并做出正确的解决方案。

1.2 中国公路发展概况

近年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。未来建设将以加快国家高速公路网主骨架、“断头路”、扩容路段和农村公路为重点，积极推进国省干线改造。

1.3 工程概况

拟建毛嘴至小李湾二级公路全长两千多米，具体施工路段为K6+000～K8+576.542，公路沿线经过刘田、藕塘湾等地。该公路位于江苏无锡地区，属公路自然区划的Ⅳ1区，地处沿江位置，有低山丘陵的地形特点，地貌类型为湿润丘陵低山。河流内水量充沛，季节变化不大，泥沙含量少。年降水量多，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。属全国道路气候分区巨日区，不冰冻、中湿区。区内湿热度高，温暖湿润，四季分明。

1.4 本文研究内容

本毕业设计的任务就是在教师的指导下完成毛嘴至小李湾二级公路的设计工作，具

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河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪 论

体内容包括平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路面设计、专题设计、设计文件的编制和图纸绘制等。 （1）资料整理与分析

设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。 （2）路线平面、纵断面及横断面设计。 （3）路面、排水设计

毕业设计文件包括设计说明书和计算书。说明书交代设计内容、设计意图。计算书交代设计中的具体计算方法和过程。 （4）设计图纸

一般要求绘制路线平面图、纵断面图、横断面设计图、路面设计图、路基排水设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格。

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河南理工大学本科毕业设计 第二章 路线方案的拟定和选择

第二章 路线方案的拟定和选择

2.1 交通量的预测

随着改革开放的进一步深入，国民经济发展水平将持续增长，基础设施的配套和路网的建设，必将促进区域内经济快速发展，从而也导致交通运输发展和交通量增加。

经调查，本地区现年交通量如表2-1所示：

表2-1 现年交通量

车型 交通量（辆/日）

解放SP3101

750

红旗CA630

850

三菱PV413

800

平板车 10

其他车 600

通过实际交通调查，当地汽车年平均增长率为5%，设计年限为12年，以小客车为标准换算，则远景设计年平均日交通量为：

Nd?N0(1?r)n-112-1?3405??1?0.05??5824?辆/日?

式中：Nd—远景设计年平均日交通量（辆/日）；

N0—起始年平均日交通量（辆/日）；

； r—设计交通量年平均增长率（%）

n—设计交通量预测年限

由上述计算结果可知，该公路的远景设计年平均日交通量为5824辆/日，根据《国家公路等级划分标准》可将该拟建公路定为二级公路。

2.2 方案的确定和选择

2.2.1 选线原则

选线是在规划道路的起终点之间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。毛嘴至小李湾二级公路选线考虑了以下几个要点：

（1） 正确处理道路与农业的关系

新建公路要尽量做到少占和不占高产田。布线要从路线对国民经济的作用、对地形条件、工程数量、交通运输费用等方面全面分析比较，既不能片面求直占用大片良田，也不能片面强调不占某块田，使路线弯弯曲曲，造成行车条件恶化。

（2） 合理考虑路线与城镇的联系

应充分考虑“近村不进村”的原则，选线应以绕避为主，尽量不破坏或少破坏居民

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河南理工大学本科毕业设计 第二章 路线方案的拟定和选择

住房。在避让局部障碍时，要注意线形的连续舒顺。

（3） 注意土壤水文条件以及高填高挖路段

该区域有部分土地土质较差，在选择线路的时候应设法绕避。当必须穿过的时候，应选择合理位置，缩小穿越范围，并采用必要的工程措施。对于高填高挖路及路段，应做好路基边坡岩石情况的勘测工作，必要时采取切实可行及安全可靠的防护措施。

2.2.2 方案比选

影响路线方案选择的因素是多方面的，各种因素又多是互相联系和互相影响的。路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，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，通过多方案的比较，精心选择，提出合理的推荐方案。

该公路所处地区属于丘陵地形，考虑到促进沿线村庄经济发展，加强各地区间的联系及填挖方量等因素，从中确定了两个方案作为进一步比较的方案，下面对备选方案进行比选：

方案一路线靠近沿线所在的村庄，方便农民出行，加强了路线沿线百姓的联系，刺激了消费，可方便新鲜蔬菜进城，推动大棚菜和发季节菜的发展，增加了农民收入。相比之下，方案二路线有些路段距离村庄较远，有些路线穿越村庄，对村庄的影响较大，严重影响居民生活。此外还穿越了地形复杂的地方，加大了施工难度。通过经济技术比较，结合各项原则，决定采用方案一作为推荐方案进行设计。

2.3 定线

定线是一项非常复杂、涉及面很广、技术要求很高的工作，它不仅受地形、地物、地质等有形的限制，需要解决工程和经济问题，而且要受到技术标准、国家政策、社会影响、道路美学、风俗习惯等因素制约，需要充分考虑道路自身线形的美观与协调、驾驶员的视觉和心理反应、道路与周围环境的协调、道路与生态平衡的关系以及道路与人文的和谐等问题。

首先在地形图上仔细研究路线布局阶段选定的主要控制点间的地形、地质情况，选择有利地形如平缓顺直的山坡、开阔的侧沟、利于回头的地点等，拟定路线各种可能的走法。然后修正导向线，避免填挖过大。最后检查各技术指标是否满足《标准》要求，以及平曲线线位是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。

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河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

第三章 道路平面设计

3.1 概述

道路是一个带状构造物，它的中线是一条空间曲线。道路中线在水平面上的投影称为路线的平面，如图3-1所示；沿中线竖直剖切再行展开的断面则为纵断面；中线上任一点法向切面是道路在该点的横断面。路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸。

图3-1 路线的平面

现代道路是供汽车行驶的。因此，在路线的平面设计中，主要考察汽车的行驶轨迹。为保证行车舒适安全，其轨迹在几何性质上有以下特征：

① 轨迹线是连续的； ② 轨迹线的曲率是连续的； ③ 轨迹的曲率变化率是连续的。

路线平面的形状称为平面线形，其三要素为直线、圆曲线和缓和曲线。行驶中的汽车其导向轮旋转面与汽车本身纵轴之间有下列三种关系：角度为零；角度是常数；角度是变数。与之对应的行驶轨迹分别为直线、圆曲线和缓和曲线。而现代道路线形是有上面三种线形组合而成的，因此在平面线形设计中应考虑三要素的组成。

3.2 平面线形设计

道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。在设计过程中应注意一些原则。

（1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。 （2）保持平面线形的均衡与连贯。

为使一条道路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不

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河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

出现技术指标的突变。

（3）平曲线应有足够的长度。

汽车在道路的曲线路段上行驶，如平曲线长度过短，驾驶员需急转转向盘，在高速行驶时是不安全的，也会使离心加速度变化率过大，使乘客感到不舒适。因此，平曲线应有一定长度。

3.3 直线

直线，作为平面线形要素之一，在道路设计中使用较多。因两点之间直线最短，汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易，故只要地势平坦、无大的地物障碍，一般都考虑采用直线通过。

但是，过长的直线并不好。过长的直线在交通量不大且景观缺乏变化时，易使驾驶人员感到单调、疲倦，对安全行车不利。直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。规范规定，直线的最大长度，在城镇及其附近或其他景色有变化的地点可大于20v，在景色单调的地点最好控制在20v以内。

反向圆曲线间的直线长度是指两个转向相反的相邻圆曲线间未设缓和曲线时的直线长度，如图3-2所示。它约等于反向曲线间直线长度加上前后曲线各缓和曲线长度的一半。

图3-2 反向曲线间的直线

《规范》规定：当设计速度≥60km/h时，反向圆曲线间直线最小长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜。

3.4 圆曲线

各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线的重要组成部分。在路线改变方向的转折处(即交点处)，往往可插入与两端直线相切的圆曲线来实现路线方向的改变。按照地形条件选用不同大小的圆曲线使其更加适应地形和驾驶员的

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河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

视觉心理。

汽车在曲线上行驶时，除了受重力作用外，还受到离心力的作用，这种离心力的作用使汽车有两种横向不稳定的危险，即汽车向外滑移和汽车向外倾覆。为了减少离心力的作用，保证汽车在平曲线上稳定行驶，必须使平曲线上的路面做成外侧高、内侧低呈单向横披的形式，称为横向超高。根据设计标准（如表3-1圆曲线最小半径），二级公路，当设计车速为60km/h时，圆曲线最小半径为200m。

表3-1 圆曲线最小半径

设计速度（kmh） 圆曲线最小半径

一般值 极限值

120 1000 650

100 700 400

80 400 250

60 200 125

40 100 60

30 65 30

20 30 15

注：“一般值”为正常情况下的采用值；“极限值”为条件受限制是可采用的值。

在适应地形的情况下应选用较大的曲线半径。在确定圆曲线半径时，应注意： （1）设置圆曲线时应与地形相适应，以采用超高为2％～4％的圆曲线半径为宜。 （2）条件受限制时，可采用大于或接近于圆曲线最小半径的“一般值”；地形条件特殊困难而不得巳时，方可采用圆曲线最小半径的“极限值”。

（3）选用曲线半径时，最大半径值一般不应超过10000m为宜。

3.5 缓和曲线

缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《公路工程技术标准》规定：除四级公路外的其它各级公路同小于不设超高的最小圆曲线半径相链接处都应设置缓和曲线。

缓和曲线的线形应符合行驶轨迹，它的几何特征应满足汽车轨迹的三条几何特征。另外要有一定长度，如太短，驾驶员操作紧张，旅客不舒适，线形不协调。

一般用回旋线作为缓和曲线。关于确定缓和曲线的最小长度主要考虑以下因素： （1）旅客感觉舒适

汽车在缓和曲线上行驶，其离心加速度随缓和曲线曲率的变化而变化，如果变化过快将会使乘客感受到横向的冲击。若以V（kmh）表示设计速度，则最小缓和曲线长度Ls(min)的计算公式：

Ls(min)?0.0214V3Ras(m) （3.1）

式中的离心加速度变化率?s采用什么值，各国不尽相同。我国在制定缓和曲线设计

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河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

标准时，将离心加速度的变化率取值一般控制在（0.5～0.6）ms2范围内。

（2）超高渐变率适中

由于在缓和曲线上设置有超高过渡段，如果过渡段太短则会因路面急剧地由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。

双车道公路最小超高过渡段长度按下式计算：

Lc?式中：Lc—最小超高过渡段长度；

BB?ip(m) （3.2）

—旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；

）；

?i—超高坡度与路拱坡度的代数差（%p—超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度。

（3）行驶时间不过短

缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短，过短会使驾驶员操作不便，甚至造成驾驶操纵的紧张和忙乱。一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3s。

LS（m?i）n（m） 1.2V （3.3）

《标准》制定了各级公路缓和曲线的最小长度，如表3-2：

表3-2各级公路缓和曲线最小长度

设计速度（km/h） 缓和曲线最小长度（m）

一般值 最小值

120 130 100

100 120 85

80 100 70

60 80 60

40 50 40

30 40 30

20 25 20

3.6 平面线形要素

道路平面线形的基本组合为：直线—缓和曲线—圆曲线—缓和曲线—直线。计算图示如图3-3所示，其几何要素的计算公式和过程如下：

切线增值： q?内移值： p?LS2LS24R2??LS240RLS433（m） （3.4） （m） （3.5）

2384R??3缓和曲线角： ?0?LS1802R?（） （3.6）

)切线长： T?(R?p)tan?q(m （3.7）

2? 8

河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

?180曲线长： L?R?（3.8） ?LS(m)

?外距： E?(R?p)sec?（R） （3.9） m切曲差：

2D?2T?（L）m （3.10）

图3-3 平曲线计算示意图

具体计算如下：

JD1桩号

K6+530.907

Ls22（1）缓和曲线切线增值：q?（2）圆曲线的内移值：p?T?(R?p)tan（3）切线长：

??Ls240RLS2384R3423?802?80232240?300??39.976m 8043LS24R?8024?3002384?300????0.888m

?2?q?(300?0.888)tan???471431.323.14180?39.976?171.563m

（4）曲线长：L?R??180?LS?300?471431.3??80?327.3586m???

（5）外距：E?(R?p)sec?2?R?（300?0.888）?sec471431.32?300?28.403m

（6）校正值（切曲差）：D?2T?L?2?171.563?327.3586?15.767m

JD2桩号

K7+054.955

Ls22（1）缓和曲线切线增值：q?（2）圆曲线的内移值：p?T?(R?p)tan（3）切线长：

??Ls240RLS2384R3423?802?80232240?250???39.966m 8043LS24R?8024?2502384?250???1.066m

?2?q?(250?1.066)tan585643.72?39.966?181.854m

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河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

?180?LS?250?585643.7????（4）曲线长：L?R?3.14180??80?337.1981m??

（5）外距：E?(R?p)sec?2?R?（250?0.888）sec585643.72?250?38.386m

（6）校正值（切曲差）：D?2T?L?2?181.854?337.1981?26.51m

JD3桩号

K7+758.644

Ls22（1）缓和曲线切线增值：q?（2）圆曲线的内移值：p?（3）切线长：T?(R?p)tan（4）曲线长：L?R??180??Ls240RLS2384R3423?1002?100232240?250??49.933m

43LS24R?100100???24?2502384?2502?1.664m

?2?q?(250?1.664)tan???672517?49.933?217.841m

?LS?250?672517?3.14180?100?394.1813m???

（5）外距：E?(R?p)sec?2?R?（250?1.664）?sec6725172?250?52.536m

（6）校正值（切曲差）：D?2T?L?2?217.814?394.1813?41.5m

3.7 曲线主点桩号的确定

（1）交点JD1桩号：K6+530.907

ZH点：ZH?JD1?T=(K6+530.907)?171.563=K6+359.344 HY点：HY?ZH?Ls=(K6+359.344)+80=K6+439.344

HZ点：HZ?HY??L?Ls?=(K6+439.344)+(327.3586?80)=K6+686.703 YH点：YH?HZ?Ls= (K6+686.703)?80=K6+606.703 QZ点：QZ?YH?JD：JD=QZ?D212(L?2Ls)=(K6+606.703)?15.767212×(455.6257?2×180)=K6+523.024

= (K6+523.024)+=K6+530.907

（2）交点JD2桩号：K7+054.955

ZH点：ZH?JD2?T=( K7+054.955)?181.854=K6+873.101 HY点：HY?ZH?Ls=( K6+873.101)+80=K6+953.101

HZ点：HZ?HY??L?Ls?=(K6+953.101)+(337.1981?80)=K7+210.299 YH点：YH?HZ?Ls=( K7+210.299)?80=K7+130.299 QZ点：QZ?YH?JD：JD=QZ?D212(L?2Ls)=(K7+130.299) ?26.51212×(337.1981?2×80)=K7+041.700

=(K7+041.700)+= K7+054.955

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河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

（3）交点JD3桩号：K7+758.644

ZH点：ZH?JD3?T=(K7+758.644)-217.841=K7+540.803 HY点：HY?ZH?Ls=(K7+540.803)+100=K6+640.803

HZ点：HZ?HY??L?Ls?=(K6+640.803)+(394.1813?100)=K7+934.985 YH点：YH?HZ?Ls=(K7+934.985)?100=K7+834.985 QZ点：QZ?YH?JD：JD=QZ?D212(L?2Ls)=(K7+834.985) ?52.536212×(394.1813?2×100)=K7+737.894

=(K7+041.700)+= K7+758.644

平曲线要素和主点桩号的计算结果见附表直线、曲线及转角表。

3.8 逐桩坐标的计算

(1) 路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算

设起点坐标为D0(XJ0,YJ0)，第i个交点坐标为JDi(XJi,YJi)，i= 1，2，…，n，则坐标增量 ：DX?XJi?XJi-1，DY?YJi?YJi-1

交点间距： S?(DX)2?(DY)2 （3.11） 象限角： ??arctan计算方位角A：

DX＞0，DY＞0时，A??DX＜0，DY＞0时，A?180??DX＜0，DY＜0时，A?180??DX＞0，DY＜0时，A?360-?DYDX （3.12）

转角： ?i?Ai?Ai-1 （3.13）

?i为“+”表示路线右转，?i为“－”表示路线左转。

例如：起点坐标JD0（3517113.884,512970.3786），JD1(3516606.958, 513128.1409)。 DX=3516606.958?3517113.884=?506.926 DY=513128.1409?512970.3786=157.7623 交点间距：(?506.926)2+(157.7623)2=530.9071 象限角：

??arctanDYDX?17.2869

DX＜0，DY＞0

所以A1?180???162.7131?

同样的方法可以计算出 A2?209.95? 52

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所以转角?1?A2?A1?209.9552?162.7131?47.2421? (2) 直线上中桩坐标计算

如图3-2，设交点坐标为JD(XJ,YJ)，交点相邻直线的方位角分别为A1和A2。 则ZH点坐标：

XZH?XJ?Tcos(A1?180)??

YZH?YJ?Tsin(A1?180)?HZ （3.14）

点坐标：

XHZ?XJ?TcosA2?? （3.15）

YHZ?YJ?TsinA2?NNA1ZYJDQZ图3-2 中桩坐标计算示意图

例如，JD1的坐标为（3516606.958, 513128.1409）交点相邻直线的方位角分别为

A1=162.7131°αA2Yz ，A2=209.9552°。

ZH的桩号K6+508.998，则ZH点坐标：

XZHYZH=3516606.958+171.563cos(162.7131°+180°)=3516770.771

=513128.1409+171.563sin(162.7131°+180°)=513077.1600

HZ的桩号K6+964.624，则HZ点坐标

XHZYHZ=3516606.958+171.563cos209.9552°=3516458.314

=513128.1409+171.563sin209.9552°=513042.4759

设直线上任意桩里程为L，ZH、HZ表示曲线起、终点里程，则前直线上任意点坐标（L?ZH）为：

X?XJ?(T?ZH?L)?cos(A1?180)?? （3.16）

Y?YJ?(T?ZH?L)?sin(A1?180)?后直线上任意点坐标（L?HZ）为：

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河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

X?XJ?(T?L?HZ)?cosA2?? （3.17）

Y?YJ?(T?L?HZ)?sinA2?具体计算结果见逐桩坐标表和主点坐标表。

3.9 行车视距

为了行车安全，驾驶人员应能随时看到汽车前面相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必需的最短距离称为行车视距。

行车视距可分为停车视距、会车视距、错车视距、超车视距。前三种属于对向行驶，第四种属于同向行驶。停车视距是最基本的要求，无论是单车道、双车道，有分隔带或无分隔带，各级公路都是应保证的。对于快、慢车分道行驶的多车道公路可不要求超车视距。有中央分隔带的公路不存在错车和会车问题，在路中央划线，严格实行分道行驶的双车道公路有停车视距也就够了。

我国标准规定二、三、四级公路的视距不得小于停车视距的两倍，对向行驶的双车道公路要求有一定比例的路段保证超车视距。

对于纵断面上的凸形竖曲线以及下穿式立体交叉凹形竖曲线上的视距问题，在规定竖曲线的最小半径时已经作了考虑。在设计时，只要满足规范中最小竖曲线半径的要求，也就同时满足了竖曲线上视距的要求。所以，在视距检查中，应重点注意道路平面上的“暗弯”，即曲线内侧有树林、房屋、边坡等阻碍驾驶员的视线，处于隐蔽地段的平曲线。

停车视距可分解为反应距离和制动距离两部分来研究。

反应距离是当驾驶人员发现前方的阻碍物，经过判断决定采取制动措施的那一瞬间到制动器真正开始起作用的那一瞬间汽车所行驶的距离。这段时间又可分为“感觉时间”和“反应时间”。感觉时间在很大程度上取决于物体的外形、颜色、驾驶员的视力和机敏度以及大气的可见度等。根据实测资料，设计上采用感觉时间为1.5s，制动反应时间取1.0s，是较适当的。感觉和制动反应的总时间t=2.5s，在这个时间内汽车行驶的距离为；

S1?t3.6V （3.18）

制动距离是指汽车从制动生效到汽车完全停住，这段时间内所走的距离： S2?故停车视距为：

13 V2254(???) （3.19）

河南理工大学本科毕业设计 第三章 道路平面设计

Vt3.6?V2 ST?S1?S2?254(f??) （3.20）

计算停车视距所采用的?应是能充分保证行车安全的数值，一般按路面在潮湿状态下的?值汁算。行驶速度V是：设计速度为120～80km/h采用设计速度的85％，60～40km/h采用设计速度90%、30～20km/h采用原设计速度。标准规定设计速度为60km/h的公路的停车视距为75m。

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河南理工大学本科毕业设计 第四章 纵断面设计

第四章 纵断面设计

在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中线上各桩点的高程面点绘的一条不规则的折线，反映沿着中线地面的起伏变化情况；另一条是设计线，它是设计人员经过技术上．经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和竖曲线组成的。

直坡(即均匀坡度线)有上坡和下坡，是用坡度和水平长度表示的。直线的坡度和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。

4.1 纵坡及坡长设计

4.1.1 坡长设计的一般要求

坡长是纵断面上相邻两变坡点间的长度：坡长限制，主要是对较陡纵坡的最大长度和一般纵坡的最小长度加以限制。

（1）最小坡长

纵断面上若变坡点过多，从行车来看，纵向起伏变化频繁，会使车辆行驶颠簸频繁，车速愈高表现愈明显，影响了行车的舒适和安全；从线形几何构成来看，相邻变坡点之间的距离不宜过短，最短应不小于相邻竖曲线的切线长，以使插入适当的竖曲线来缓和纵坡的要求，同时也便于平纵面线形的合理组合与布置。

最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶（9～15s）的行程为宜。《标准》规定了各级道路的最小坡长，设计速度为60km/h的道路最小坡长是200m。

（2）最大坡长坡长太短对行车不利，而长距离的陡坡对汽车行驶也很不利，特别是当纵坡为5％以上时，汽车上坡时克服坡度阻力，采用低速档行驶，坡长过长，长时间使用低速档行驶，使发动机过热，行驶无力，而下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁制动，影响行车安全。我国在制定各级公路纵坡长度的限制标准时，进行了大量的调查和试验研究工作，同时也参考了国内外大量资料。在此基础上，《标准》规定了各级公路的最大坡长。

二级公路，当连续纵坡大于5％时，应在不大于标准所规定的长度处设置缓和坡段；缓和坡段的纵坡应不大干3％，其长度应符合标准所规定的最小坡长要求。

4.1.2 最大纵坡

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。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及

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河南理工大学本科毕业设计 第四章 纵断面设计

造价。

确定最大纵坡时不仅要考虑汽车的动力特性、道路等级、自然条件三个方面因素，还要考虑工程和运营的经济等。我国《标准》规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶员的意见，同时考虑了汽车带一拖挂车及畜力车通行的状况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了最大纵坡值。我国《标准》规定设计速度为60km/h的公路最大纵坡是6％。

4.1.3 最小纵坡

在挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，为了保证排水，防止水渗入路基而影响路基的稳定性，应设置不小于0.3％的纵坡(一般情况下以采用不小于0.5％为宜)。

为使纵坡设计经济合理，必须在全面掌握勘测资料基础上，结合选线的纵坡安排意图，经过综合分析、反复比较定出设计纵坡。

纵坡设计的一般要求为：

（1）纵坡设计必须满足《标准》的各项规定。

（2）为保证车辆能以—定速度安全顺适地行驶，纵坡应具—定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。

（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证路基的稳定和道路通畅。

（4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。

（5）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

4.1.4 合成坡度

合成坡度是指在设有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡所组成的坡度，如图4-1所示。计算公式为：

I?i2?ih2 （4.1）

式中：I—合成坡度；

i—路线纵坡度； ih—超高横坡度。

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河南理工大学本科毕业设计 第四章 纵断面设计

图4-1 合成坡度

由于合成坡度是由纵向坡度与横向坡度组合而成的，其坡度值比原路线纵坡大，汽车在设有超高的坡道上行驶时，不仅要受坡度阻力的影响，而且还要受离心力的影响，尤其是当纵坡大而平曲线半径小时，合成坡度大，由于合成坡度的影响而使汽车重心发生偏移，给汽车行驶带来危险。所以，当平曲线与坡度组合时，为了防止汽车沿合成坡度方向滑移，应将超高横坡与纵坡的组合控制在适当的范围以内。

实践证明，合成坡度对于控制急弯和陡坡组合的路段纵坡设计是非常必要的．在条件许可时，以采用较小的合成坡度为宜。

我国《标准》规定：在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过标准的规定。为了保证路面排水，《规范》还规定各级公路的最小合成坡度不宜小于0.5%；当合成坡度小于0.5%时，应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。

4.2 竖曲线

纵断面上两个坡段的转折处，为了行车安全、舒适以及视距的需要用一段曲线缓和，称为竖曲线。竖曲线的线形有用圆曲线的，也有用抛物线形的。通常在公路使用范围内，圆弧和抛物线几乎没有差别。但在设计和计算上，抛物线则比圆曲线方便得多，因此本设计采用二次抛物线作为竖曲线。

4.2.1 竖曲线最小半径和最小长度的确定

在纵断面设计中，竖曲线的设计要受众多因素的限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。

（1）缓和冲击

汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力。这个力在凹形竖曲线上是增重，在凸形

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河南理工大学本科毕业设计 第四章 纵断面设计

竖曲线于是减重。这种增重与减重达到某种程度时，旅客就有不舒适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利影响，所以在确定竖曲线半径时，对离心加速度应加以控制，汽车在竖曲线上行驶时其离心加速度为：

a?用V(km/h)表示并整理，得：

R?V2v2R(ms) （4.2）

213a(m) （4.3）

根据试验，认为离心加速度a限制在0.5～0.7m/s2；比较合适。但考虑到不因冲击而造成的不舒适感，以及视觉平顺等的要求，我国《标准》规定的凹形竖曲线最小半径值：

Rmin?V23.6或Lmin?V?3.62 （4.4）

（2）时间行程不过短

汽车从直坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大。当坡角很小时，竖曲线长度也很短。其长度过短，汽车倏忽而过，驾驶员产生变坡很急的错觉，旅客也会感到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不过短。最短应满足3s行程，即：

Lmin?Vt3.6?V1.2 （4.5）

（3）满足视距的要求

汽车行驶在竖曲线上，若为凸形竖曲线，如果半径太小，会阻挡驾驶员的视线。若在凹形竖曲线上时，也同样存在视距问题，对地形起伏较大地区的道路，在夜间行车时，若竖曲线半径过小，前灯照射距离近，影响行车速度和安全。因此为了保证行车安全，对竖曲线的最小半径和最小长度应加以限制。

4.2.2 竖曲线计算

如图4-1所示，设变坡点相邻两直坡段坡度分别为i1和i2，它们的代数差用?表示，即??i2?i1，当?为“+”时，表示凹形竖曲线；?为“－”时，表示凸形竖曲线。

竖曲线要素计算公式： 半径R?L?切线L?R?

曲线T?竖距h?

L2?2R?2

x2R

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河南理工大学本科毕业设计 第四章 纵断面设计

外距E?yT22R

LTTi2hQxEPi1x 图4-2 竖曲线要素示意图

（1）计算竖曲线要素： 变坡点桩号为K6+830

i1=+1.691361445%，i2=?2.20420589%，半径

R=2000m。

??i2?i1=?2.20420589%?1.691361445%=?3.895567335%，为凸形。

曲线长L?R?=2000×3.895567335%=77.9113467m 切线长T=外距E?TL22=38.95567328m =0.37938612m

2R变坡点桩号为K7+850

i1=?2.20420589%，i2=+2.49545205%，半径

R=3000m。

??i2?i1=2.49545205%?（?2.20420589%）=+4.69965794%，为凹形。

曲线长L?R?=3000×4.69965794%=140.9897381m 切线长T=外距E?TL22=70.49486906m =0.828254427m

2R（2）计算设计高程： 变坡点桩号为K6+830

竖曲线起点桩号=(K6+830)?38.95567328=K6+791.044

竖曲线起点高程=94.9025?38.95567328×1.691361445%=94.2436m 竖曲线终点桩号=(K6+830)+38.95567328= K6+868.956

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河南理工大学本科毕业设计 第四章 纵断面设计

竖曲线终点高程=94.9025+38.95567328×2.20420589%=95.7612m 横距：x1 =(K6+830)?(K6+791.044)=38.956m 纵距：y1?x122R =0.37939m

变坡点桩号为K7+850

竖曲线起点桩号=(K7+850)?70.49486906=K7+779.505

竖曲线起点高程=72.4196?70.49486906×2.20420589%=70.8657m 竖曲线终点桩号=(K8+210)+70.49486906=K7+920.495

竖曲线终点高程=72.4196+70.49486906×2.49545205%=73.3079m 横距：x1 =(K7+850)?(K7+779.505)=70.495m 纵距：y1?x122R =0.8283m

具体计算结果见附表纵坡、竖曲线表

4.3 道路平纵线形组合设计

平、纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和动力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续、舒适及与周围环境相协调的要求，并有良好的排水条件。对于设计速度大于等于60kmh的道路，必须注意平、纵的合理组合。尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协凋、安全舒适。设计速度愈高，线形设计可考虑的因素应周全。其原则如下：

（1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 （2）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。

（3）选择组合得当的合成坡度，以利于行车安全和路面排水。

（4）注意与道路周围环境的配合。它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。

（5）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。

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河南理工大学本科毕业设计 第五章 横断面设计

第五章 横断面设计

道路横断面是指中线上各点沿法向的垂直剖面，它是由横断面设计线和地面线组成的。二级公路的横断面包括：行车道、路肩、以及错车道等组成部分。（见图5-1）

图5-1 二级公路的横断面组成

横断面设计应满足以下一些要求：

（1）设计应符合公路建设的基本原则和现行《公路工程技术标准》规定的具体要求。

（2）设计时应兼顾当地农田基本建设的需要，尽可能与之相配合。

（3）路基穿过耕种地区，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡。 （4）沿河线的横断面设计，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。

5.1 路肩

行车道外缘至路基边缘之间的带状部分称为路肩。路肩分为硬路肩和土路肩。硬路肩是指进行了铺装的路肩，它可以承受汽车荷载的作用力，在混合交通的公路上便于非机动车、行人通行。在填方路段，如果采用集中排水方式，为使路肩能汇集路面积水，在路肩边缘应设置缘石。土路肩是指不加铺装的土质路肩，它起保护路面和路基的作用，并提供侧向余宽。

本设计路肩宽度取0.75m。

5.2 路拱横坡度

为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。其倾斜的大小以百分率表示。

路拱对排水有利但对行车不利。对路拱大小的采用及形状的设计应兼顾两方面的影响。对于不同类型的路面由于其表面的平整度和透水性不同，再考虑当地的自然条件可

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河南理工大学本科毕业设计 第五章 横断面设计

选用不同的路拱坡度。

本设计在未超高地段路拱坡度取2%，土路肩坡度3%。

5.3 超高及加宽计算

为抵消车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高内侧低的单向横坡形式，称为平曲线超高。合理地设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车在曲线上行驶的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，超高横坡度应是与圆曲线半径相适应的全超高。而在缓和曲线上曲率是变化的，其离心力也是变化的，因此，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。这段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上单向横坡的路段，称作超高过渡段。

汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。对于R＞250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。

5.3.1 加宽过渡

为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。

本设计中主要是采用比例过渡，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意点的加宽值：

B加x?LPLJb

（5.1）

式中：LP—任意点距缓和段起点的距离（m）；

LJ—加宽缓和段长（m）；

b—圆曲线上的全加宽（m）。

R=250m，缓和曲线LS=80m。查相关参考文献有：200?R?250

JD2处圆曲线半径

时，加宽值b取0.8m。

按《规范》有：LJ=LS=80m，圆曲线上的全加宽值b=0.8m

bZH?bYH?LZHLJLYHLJb=b0808080?0.8=0m ?0.8 bHY?LHYLJLHZLJbb==

8080080?0.8?0.8=0.8m =0m

=

=0.8m bHZ?JD3处圆曲线半径R=250m，缓和曲线LS=100m。查相关参考文献有：200?R?250

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河南理工大学本科毕业设计 第五章 横断面设计

时，加宽值b取0.8m。

按《规范》有：LJ=LS=100m，圆曲线上的全加宽值b=0.8m

bZH?bYH?LZHLJLYHLJb=b0100100100?0.8=0m

bHY? bHZ?LHYLJLHZLJbb=

1001000100?0.8?0.8=0.8m =0m

=?0.8=0.8m =

其他平曲线半径均大于250m，可不设加宽。

5.3.2 超高值计算

若超高横坡度等于路拱坡度，路面由直线上双向倾斜路拱形式过波到曲线上具有超高的单向倾斜形式，只需行车道外侧绕中线逐渐抬高，直至与内侧横坡相等为止。当超高坡度大于路拱坡度时，有三种过渡方式：绕内边线旋转、绕中线旋转和绕外边缘旋转。

此设计公路是无中间分隔带的，采用绕中线旋转的方法进行曲线的超高。先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕中线旋转直至超高横坡度。其计算公式列于表5-1。

表5-1 绕中间线旋转超高值计算公式

计算公式

超高位置

注

x?x0

外缘hc

圆曲线上

x＞x0

B??bJ?iJ-iG???bJ???iG?ih?

2??bJiJ?B2iG

1.计算结果均为

与设计高之高差； 2.临界断面距过渡段起点：

? 中线hc?? 内缘hc外缘hcx

bJiJ?BB??iG?bJ??b?ih 2?2?过

渡段上

B?x?bJ?iJ-iG???bJ???iG?ih?

2?Lc?bJiJ?B2iG?定值?

x0?2iGiG?ihxLcLc

3.x距离处的加宽值：bx??中线hcxb

?? 内缘hcxbJiJ-?bJ?bx?iG

B?x?bJ?iJ-iG???bJ???iG?ih?ih

2?Lc?表5-1中：

B—路面宽度； —路肩宽度； —路拱横坡度；

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bJiG

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iJ第五章 横断面设计

—路肩横坡度；

ih—超高横坡度； Lc—超高缓和曲线长度；

x0—与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离；

x—超高缓和段中任一点至起点的距离；

hc—路肩外缘最大抬高值；

hc?—路中线最大抬高值； hc??—路基内缘最大降低值； hcx—x距离处路基外缘抬高值； ?—x距离处路中线抬高值； hcx??—x距离处路基内缘降低值； hcxb—路基加宽值；

—x距离处路基内缘降低值。

bx以上长度单位均为m。 超高值的计算：

路面宽度B?7m,路肩宽度bJ?0.75m，超高横坡度ih=5%，路拱横坡度iG=2%，路肩横坡度iJ =3%。

（1） 计算圆曲线上的全超高值：

JD1处：

外缘：

B?7???hc?bJ?iJ?iG???bJ???iG?ih??0.75??3%?2%???0.75????2%?5%??0.3052?2???

中线：

hc?bJiJ??B2iG?0.75?3%?72?2%?0.093

内缘：

hc?bJiJ??BB77????iG?bJ??b?ih?0.75?3%??2%??0.75??0??5%?0.0372?222???

JD2、JD3处超高值计算方法同JD1处。

（2）超高过渡段最小超高过渡段长度计算：

LC?B'?ip （5.2）

超高缓和段长度应取5m的整倍数，并不小于10m的长度。本设计取无中间带的公路，超高设置绕中线旋转，则：

24

河南理工大学本科毕业设计

B'?B2?72?3.5，?i?ih?iG?5%?2%?7%第五章 横断面设计

，p=1/175 取?42.88，

5m的整倍数为45m。

JD1处平曲线超高缓和段长度LC?B'?Ip?3.5?775JD2、JD3处平曲线超高缓和段长度同JD1处。 JD1处缓和曲线LS?80m，取LC?80mx0?2iGiG?ihLc?2?2%2%?5%?80?46m，计算临界长度x：

（3）计算过渡段各桩号点hCX、h'CX、h\CX： 计算K6+400和K6+420的超高值 桩号K6+400处，x?40.656?x0?46

外缘：

B?x?hcx?bJ?iJ?iG???bJ???iG?ih?2?Lc?7?40.656??0.75??3%?2%???0.75????2%?1.557%??

2?80??0.084中线：

hcx?bJiJ??B2iG72?2%

?0.75?3%??0.093內缘：

hc?bJiJ??bJ?bx?iG??0.75?3%??0.75?0??2% ?0.008桩号K6+420处，x?60.656＞x0?40

外缘：

B?x?hcx?bJ?iJ?iG???bJ???iG?ih?2?Lc?7?60.656??0.75??3%?2%???0.75????2%?3.307%??

2?80??0.179中线：

hcx?bJiJ??B2iG72?2%

?0.75?3%??0.093 25

河南理工大学本科毕业设计 第五章 横断面设计

內缘： hcx?bJiJ??BB??xiG?bJ??b?ih2?2L?c77??60.656?2%??0.75??0???3.307% 2280???0.75?3%??0.029 其余计算结果见附表路基超高加宽表。

26

河南理工大学本科毕业设计 第六章 路基设计

第六章 路基设计

6.1 路基设计要求

公路路基是路面的基础，它承受着土体本身的自重和路面结构的重力，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。

路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施工方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑。修筑路基取土坑和弃土堆时，应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道，通过特殊地质、水文条件下的路基，应做好调查研究，并结合当地实际经验，进行个别设计。

6.2 路基类型

通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，路基设计标高低于天然地面标高时，需进行挖掘；路基设计标高高于天然地面标高时，需进行填筑。由于填挖情况的不同。路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合三种类型。

路堤是指全部用岩土填筑而成的路基。按其填土高度不同，可划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0～1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18m(土质)或20m(石质)的路堤属于高路堤;填土高度在1.5～18m范围内的路堤为一般路堤。

路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基。其横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。挖方边坡可视高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚处应设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设截水沟，已拦截和排除流向路基的地表径流。

当天然地面横坡大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一侧填筑时，为填挖结合路基，也称为半填半挖路基，在丘陵或山区公路上，填挖结合是路基横断面的主要形式。

由于地形、地质、水文等自然条件差异很大，且路基位置、横断面尺寸及要求等，亦服从于路线、路面及沿线结构物的要求，所以路基横断面类型的选择，必须因地制宜，综合设计。

6.3 路基设计内容

在工程地质和水文地质条件良好的地段修筑的一般路基设计包括以下内容： （1）选择路基断面形式，确定路基宽度与路基高度；（2）选样路堤填料和压实标

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河南理工大学本科毕业设计 第六章 路基设计

准；（3）确定边坡形式和坡度；（4）路基排水系统布置和排水结构设计；（5）坡面防护和加固设计；（6）附属设施设计。

6.3.1 路基宽度

路基宽度为行车道路面与两侧路肩宽度之和。

《标准》规定二级公路采用单幅路形式，设计速度为60kmh时，路基宽度为10m，车道宽度为3.5m，路肩宽度为0.75m。

图6-1 路基宽度图

6.3.2 路基高度

路基高度有中心高度和边坡高度之分。中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。

路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的地下水和毛细水的作用，不致影响路基的强度和稳定性。

路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。

6.3.3 路基边坡

路基边坡坡度取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和和边坡的高度。在陡坡或填挖较大的路段，边坡稳定不仅影响到土石方工程量和施工的难易，而且是路基整体性的关键。因此，确定边坡坡度对于路基稳定性和工程的经济合理性至关重要。本设计中，路基边坡坡度采用1:1.5，路堑边坡坡度采用1:0.5。

28

河南理工大学本科毕业设计 第六章 路基设计

6.3.4 路基压实

路堤填土需分层压层，使之具有一定的密实度。土质路堑开挖至设计标高后，需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密实度通常低于设计要求。必要时，应在挖开后再分层压实，使之达到一定的密实度。分层压实的路基顶面能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载重复作用产生的压密变形，确保路面的使用品质和使用寿命。

我国《公路路基设计规范》(JTG D30—2004)针对各种不同情况提出了不同的压实度标准。压实度是以应达到的干容重绝对值与标准击实法得到的最大干容重之比值的百分率表征。本设计二级公路路基的压实度应符合表6-1的要求。

表6-1 路床土压实度要求

填挖类别

路床底面以下深度(m)

0～0.3

零填方及挖方

0．3～0.8 0～0.3

填方路基

0.3～0.8

≥95 ≥95 ≥95 路基压实度(％)

≥95

6.4 路基附属设施

为确保路基的强度、稳定性和行车安全，与一般路基工程有关的附属设施有取土坑、弃土堆、护坡道、碎落台、堆料坪及错车道等。这些设施是路基设计的组成部分，正确合理地设置是十分重要的。

6.4.1 取土坑与弃土堆

路基土石方的挖填平衡，是公路路线设汁的基本原则，但往往难以做到完全平衡。土石方数量经过合理调配后，仍然会有部分借方和弃方，路基土石方的借弃、首先要合理选择地点，即确定取土坑或弃土堆的位置。选点时要兼顾土质、数量、用地及运输条件等因素，还必须结合沿线区域规划、因地制宜，综合考虑，维护自然平衡，防止水土流失。做到借之有利弃之无害。借弃所形成的坑或堆，要求尽量结合当地地形，充分加以利用，并注意外形规整，弃堆稳定。

平坦地区，如果用土量较少，可以沿路两侧设置取土坑，与路基排水和农田灌溉相结合。河流淹没地段的桥头引道两侧一般不设取土坑。河滩上的取土坑，应与调治构造物的位置相适应。

29

河南理工大学本科毕业设计 第六章 路基设计

开挖路基的废方，应妥善处理，充分利用；如用于公路、农田水利、基建等，做到变废为宝，弃而不乱，对无法加以利用的弃土，应防止乱弃而造成水土流失，危害路基及农田水利，淤塞河道。

废方一般选择在沿线附近低洼荒地或路堑下坡一侧堆放。沿河路基的废石方，条件允许时，可以部分占用河道，但不能造成河道上游壅水，危及路基及附近农田。

6.4.2 护坡道与碎落台

护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，设置的目的是加宽边坡横向距离，减少边坡平均坡度。护坡愈宽，愈有利于边坡稳定，但最少为1.0m。宽度大，则工程数量亦随之增加，要兼顾边坡稳定性与经济合理性，通常护坡道宽度d，视边坡高度h而定，

h?3.0m，d?1.0m；h?3～6m，d?2m；h?6～12m，d?2～4m。

护坡道一般设在挖方坡脚处，边坡较高时亦可设在边坡上方及挖方边坡的变坡处。浸水路基的护坡道，可设在浸水线以上的边坡上。

碎落台设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，以保护边沟不致阻塞，亦有护坡道的作用。碎落台宽度一般为1.0～1.5m，如兼有护坡作用，可适当放宽。碎落台上的堆积物应定期清理。

6.5 路基土石方计算和调配

路基土石方工程是公路工程的主体工程之一。在公路工程量中占有很大比重。土石方工程数量又是公路方案评价和比选的主要技术经济指标之一。土石方计算与调配的主要任务是计算路基土石方工程数量，合理进行土石方调配，并计算土石方的远量，为编制公路概预算、公路施工组织、施工计量提供依据。

6.5.1 土石方计算

若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定断面之间为一棱柱体，其体积的计算公式为：

V?12?F1?F2?L （6.1）

式中：V—体积，即土石方数量（m3）；

F1、F2—分别为相邻两断面的面积（m2）；

L—相邻断面之间的距离（m）

此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。 土石方数量计算应注意的问题：

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河南理工大学本科毕业设计 第六章 路基设计

（1）填挖方数量分别计算（填挖方面积分别计算）； （2）土石方应分别计算（土石面积分别计算）；

（3）换土、挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量，同时还应计算填方工程量； （4）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积（填方扣除、挖方增加）；

6.5.2 土石方调配

土石方调配是指在路基设计和施工中，合理调运挖方作为填方的作业。其调配原则如下：

（1）在半填半挖断面中，应首先考虑在本段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调配，以减少总的运输量；

（2）路基填方如需路外借方，应结合地形、农田灌溉等情况选择借方地点； （3）综合考虑施工方法、运输条件、施工机械化程度和地形情况选用合理的经济运距；

（4）在不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定； （5）为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用于分析工程用土量是调运还是外借；

（6）土方调配移挖作填固然要考虑经济运距的问题，但这不是唯一的因素，还要考虑弃方或借方占地，及对农业的影响。

（7）位于山坡的回头曲线路段，优先考虑上下线的土方竖向调运。

在土石方数量计算复核完毕后即可调配，但必须明确填挖情况、桥涵位置、纵坡、附近地形和施工方法，作到调配时心中有数。

首先进行横向调配，满足本桩号利用的需要，然后计算挖余和填缺的数量。根据挖余和填缺的分布情况，可以大致看出调运的方向和数量，结合纵坡的情况和经济运距对利用方进行纵向调配，而后填方若有不足或挖余未尽利用，再选用废方或借土的合适地点，确定借方或废方数量。调配的结果示于土石方数量表上，并可按下式复核：

横向调运+纵向调运+借方＝填方 横向调运+纵向调运+弃方＝挖方 挖方+借方＝填方+弃方

以上检查一般是逐页进行复核，如有跨页调配，须将数量考虑在内。经核正无误后，即可分别计算计价土石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供土石方工程数量。

最后算得计价土石方数量，即：

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河南理工大学本科毕业设计 第六章 路基设计

计价土石方数量＝挖方数量+借方数量 具体计算见附表土方数量表。

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河南理工大学本科毕业设计 第七章 路面设计

第七章 路面设计

7.1 路面的选择确定

路面结构设计的目的是提供在特定的使用期限内同所处环境相适应并能承受与其交通荷载适用的路面结构，同时设计路面结构，便于改变道路行驶条件，满足汽车运输的要求，因此路面应起码具备三个方面的使用要求：平整、抗滑、承载能力。

与水泥路面相比，沥青混凝土路面表面平整、无接缝、行车舒适，便于机械化施工，能加快施工进度；当破坏后，沥青混凝土路面易于修补。故本设计采用沥青混凝土路面。

7.2 轴载分析

路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，如表7-1所示。

表7-1 标准轴载BZZ-100各项参数

标准轴载名称 标准轴压P(kN) 轮胎接地压强P(MPa)

BZZ-100 100 0.70

标准轴载名称 单轮传压面圆直径d(cm)

两轮中心距(cm)

BZZ-100 21.30 1.5d

根据本次设计的具体的交通车辆资料和具体的车辆车型可以确定不同车型的交通参数如表7-2。

表7-2 不同车型的交通参数表

序号 1 2 3 4 5

车 型 解放SP3101 红旗CA630 三菱PV413 平板车 其他车

前轴重（kN） 后轴重（kN）

26 19.3 49.7 100 50

67.1 27.9 101 100 50

后轴数 1 1 2 3 1

后轴轮组数 双轮组 双轮组 双轮组 四轮组 单轮组

后轴距（m）

<3 <3

交通量 750 850 800 10 600

7.2.1 以设计弯沉值和沥青路面沥青层层底拉应力为设计指标

（1）轴载换算

当以设计弯沉值和沥青层底拉应力为设计指标时，按公式（7.1）完成轴载当量换算：

K4.35N??i?1?P?C1C2ni?i??P? （7.1）

33

河南理工大学本科毕业设计 第七章 路面设计

式中：N—标准轴载的当量次数（次/d）；

ni—被换算车型的各级轴载作用次数（次/d）； P—标准轴载（kN）；

Pi—被换算车型的各级轴载（kN）； C1—轴数系数；

C2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38。 计算结果见表7-3轴载换算结果表。

表7-3 轴载换算结果表（弯沉）

车型

前轴

解放SP3101

后轴 前轴

红旗CA630

后轴 前轴

三菱PV413

后轴 前轴

平板车

后轴 前轴

其他车

后轴

50 总计

1

6.4

100 50

3.4 1

0.38 6.4

600

188.3002 2689.402

101 100

2.2 1

1 6.4

10

12.92 188.3002

27.9 49.7

1 1

1 6.4

800

1837.8525

64

67.1 19.3

1 1

1 6.4

850

3.2946 244.5798

Pi (kN)

26

C1

1

C2

6.4

ni

C1C2ni?PiP?4.35（次/日）

13.6889

750

132.2222 4.2438

（2）累计当量轴次计算

在设计年限内，一个车道的累计当量轴次按下式计算：

??1?r?t?1??365??Ne?N1?r （7.2）

式中：Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次）；

t—设计使用年限，由设计资料可知t=12

年；

N1—路面竣工后第一年双向日平均当量轴次（次/d）；

?—设计年限内交通量的平均增长率（%）； ?—车道系数。

根据设计规范，本设计二级公路的设计年限取12年，双车道无中央分隔带的车道

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河南理工大学本科毕业设计 第七章 路面设计

系数为0.6～0.7，取0.65，预测交通量增长率前五年为6％，之后四年为5％，最后三年为4％。

设计年限内一个车道上累计当量轴次：

??1?6%?5-1??365??1?5%?3-1??365????5Ne??2689.402?　0.65??2689.402?1.06?　0.65?6%5%??1?4%?3-1??365??54?2689.402?1.06?1.05?　0.654%?10419540（次） 根据交通等级的划分标准,属中等交通等级。

7.2.2 以半刚性基层层底拉应力作为设计指标

把各级轴载的作用次数按照公式换算成标准轴载的当量作用次数

K8N??i?1?P?''C1C2ni?i? （7.3）

?P?式中：C1?—轴数系数；

C2—轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为

?1.0，四轮组为0.09。

按照公式（7.3），将设计资料中所给的交通量都换算成标准轴载的作用次数。计算结果如表7-4；

表7-4 标准轴载的作用次数（半刚性基层层底拉应力验算）

车型

前轴

解放SP3101

后轴 前轴

红旗CA630

后轴 前轴

三菱PV413

后轴 前轴

平板车

后轴 前轴

其他车

后轴

50 总计

1

18.5

100 50

5 1

0.09 18.5

600

101 100

3 1

1 18.5

10

27.9 49.7

1 1

1 18.5

800

67.1 19.3

1 1

1 18.5

850

Pi (kN)

C1

?C2

?ni

?ni(PiP)（次/日）C1?C2

826 1 18.5

750

0.2897 30.8206 0.0303 0.0312 55.0951 2598.8561 185 4.5 43.3594 43.3594 2961.342

设计年限内一个车道上累计当量轴次：

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