二级公路设计

1绪论中卫至吴中的二级公路经过的地区为山岭地区。此地区的高级公路几乎没有，这种交通状况制约着该地区居民的出行和当地经济的发展。根据该地区的交通现状，这个二级公路的建设有一定的紧迫性。这条二级公路的建设对该地区的交通状况有大力的改善，完善了公路运输网络，促进了地区、市、县间的经济协作，促进沿经济持续快速发展和旅游业的发展。充分考虑到这个项目的建设对国家、地区经济社会发展的作用。本项目在交通网络中的作用是显而易见的。中卫至吴中的二级公路，是两市之间的重要交通要道。路线由西向东设计，沿河南面线的走向，注定这条道路要设置很好的排水系统。本设计路段的填挖方量较大，对路基的修筑增添了一定的难度。本路段的地质状况还算良好，没有地基处理的路段。因为靠近河流，年平均的降水量大，在设置横纵坡度的时候就要多考虑坡度对路面排水的影响。本设计的任务如下：①路线设计：进行平面选线，绘制路线平面图，进行路线纵断面设计。②路基设计：路基横断面设计及土方计算，路基排水的设计，挡土墙设计。③路面设计：沥青路面设计和水泥混凝土路面的设计。21平面设计1.1设计要求（1）视觉良好，路线平、纵、横各种组成部分空间充裕。（2）线形流畅，景观协调，行车安全，舒适，使驾驶员在视觉上能预知公路前方和路况的变化。（3）选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。（4）施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于（5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。1.2路线方案的比选根据平面设计的原则，本地区的路线方案初步有三个比选方案，考虑到河流的原因，一条设计线是位于沿河的北面，一条设计线是位于沿河的南边，最后一条是由河北边穿过河流到河的南边，当然，各有各的优缺点，通过方案比选可以得到最优方案。方案一：起点桩号坐标（733875.743,598606.731），终点桩号坐标为（732517.570,602397.677），路线桩号为K0+000～K4+553.585,全长为4553.585m。方案二：起点桩号坐标（733878.869,598610.573），终点桩号坐标（732360.211,602332.680），路线桩号为K0+000～K4+306.860，全长为4306.860m.该线路有四段平曲线，而且需要设计一座桥梁方案三：起点桩号坐标（733113.317，598228.263），终点桩号坐标（732352.627，602404.262），路线桩号为K0+000～K4+516.613，全长为4516.613m。该线路有四个平曲线从三个方案的路线长度可以看出，方案一的路线长度最大，达到了4553.585m，3转角最多，达到了5个。路线的起伏比较大，行车视距不理想，在此地区容易出现交通事故，故先排除方案一。方案二，虽然路线长度和转角数都不大，但是这条路线上需要设立跨河的桥梁，提高了经费开支，也被排除。方案三的路线，相对另外两个方案来说，路线相对平缓，转角少，而且更经济，所以选了方案三作为设计方案较为合适。详细数据可以参照平面设计图。1.3平面路线布设的原则和具体方法该公路平曲线由直线，圆曲线和缓和曲线组成。直线应根据路线所处的地形、地物、地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理状态等合理布设。但是直线的最大长度应有所限制，按照规范要求，直线最大长度≤20V。若应结合具体情况采取相应的技术措施。不论转角大小均应设置圆曲线，对于二级公路，车速为60km/h时，最小半径为125m，当不得已而设置小于7度得转角时则必须设置足够长的曲线，当圆曲线半径小于不设超高最小半径时，应设超高，并且超高缓和段链接。缓和曲线长度还应大于超高过渡段的长度，对于缓和曲线的最小长度，对于二级公路，车速为60km/h时，缓和曲线最小长度为50m。超高的横坡坡度按公路等级、计算车速度，圆曲线半径，路面类型，自然条件和车辆组成等情况确定。公路圆曲线应综合考虑设计原则。1.4平曲线主要参数的规定表2-1二级公路主要技术指标表设计车速60km/h平曲线一般最小半径200m极限最小半径125m缓和曲线最小长度50m不设超高的圆曲线最小半径路拱≤2.0%1500m2.0%1900m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2000m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m极限最小半径1000m41.5平曲线设计有缓和曲线的圆曲线要素计算公式（1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：图1-1按回旋曲线敷设缓和曲线342238424RLRLpSS（1-1）232402RLLqSS（1-2）RLS6479.280（1-3）qtgpRT2)(（1-4）SLRL2180)2(0（1-5）RpRE2sec)(（1-6）5LTJ2（1-7）SyLLL2（1-8）式中:T——总切线长，（m）；L——总曲线长，（m）；sE——外距，（m）；J——校正数，（m）；R——主曲线半径,（m）；——路线转角，（°）；0——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；q——缓和曲线切线增值，（m）；p——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（m）；sL——缓和曲线长度，（m）；yL——圆曲线长度，（m）。(2）主点桩号计算:ZHJDT（1-9）SHYZHL（1-10）YYHHYL（1-11）SHZYHL（1-12）/2QZHZL（1-13）/2JDQZJ（1-14）曲线要素:JD1：K0+816.576设R=1050m，SL=100m，='1154628.31则曲线要素计算如下：2424331001000.44242384246002384600SSLLpmRR6332210010039.9922402240600SSLLqRmqtgpRT459.12099.3923.551515tan)44.0600(2)('010028.647928.64793.81972600SLR'0(2)2(154628.3123.81872)6002100239.8586180180SLRLm'154628.31()sec(6000.44)sec6005.811922ERpRmmLTJ06.18586.239459.12022主点里程桩号计算：JD1：K0+816.576ZH=JD-T=K0+816.576-120.459=K0+687.509HY=ZH+SL=K0+687.509+80=K0+767.509YH=HY+(L-2SL)=K0+767.509+(239.8586-2*80)=K0+847.3678HZ=YH+SL=K0+847.368+80=K0+927.3678QZ=HZ-L/2=K0+927.3678-239.8586/2=K0+807.4397校核:JD=QZ+J/2=K0+807.4397+1.06/2=K0+847.8978交点校核无误。参照“直线、曲线及转角表”，同理可以用同样的方法得到其它3个交点的计算结果。72路线的纵断面设计2.1纵断面简介沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，确定起伏空间线的位置，以便达到行车安全迅速、运输经济合理以及乘客感觉舒适的目的。2.2纵断面设计的原则（1）纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。（2）纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。（3）平面与纵断面组合设计应满足：（4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（5）平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”（6）平、纵线形的技术指标大小应均衡。（7）合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。（8）与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。2.3纵坡设计的要求（1）设计必须满足《标准》的各项规范（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。（3）沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。（4）应尽量做到添挖平衡，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。8（5）纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。（6）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。（7）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。2.4纵坡设计的步骤（1）准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。（2）标注控制点：如路线起、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他因素限制路线必须通过的标高控制点等。（3）试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。（4）调整：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、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。（5）核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。（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。坡度值要求取到0.1％，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。（7）设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。（8）计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。92.5竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。《标准》规定：表3-1竖曲线指标设计车速（km/h）60最大纵坡（％）6%最小纵坡（％）0.3%凸形竖曲线半径（m）一般值2000极限值1400凹形竖曲线半径（m）一般值1500极限值1000竖曲线最小长度（m）50竖曲线基本要素计算公式：12(2-1)L=R(2-2)T=2L(2-3)E=RT22(2-4)式中：————坡度差，(%)L————曲线长，（m）T————切线长，（m）E————外距（m）10变坡点1：(1)竖曲线要素计算：里程和桩号K0+760.000I1=0.9%i2=-1.5%取半径R=4500mw=i2﹣i1=-1.5%﹣0.9%=-2.4%(凸形)4500|2.4%|108LRwm曲线长1085422LTm切线长22540.324224500TJmR外距(2)设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K0+760.000)﹣54=K0+706竖曲线起点高程=273.2-54×0.9%=272.7m竖曲线终点桩号=(K0+760.000)+54=K0+814竖曲线终点高程=273.2+54×（-1.5%）=274.0m同理可得变坡点2变坡点3变破点4的相关要素。113横断面的设计3.1横断面的基本概念道路横断面，