四川绵阳华兴公路A标段路线设计.doc

摘 要本设计根据给定的资料，通过对原始数据的分析,根据该路段的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据公路工程技术标准 、公路路线设计规范等交通部颁发的相关技术指标,独立完成的。设计内业详细资料有：路线设计，包括图上定线（山岭区或越岭线）、绘制路线平面图、路线纵断面设计）；路基设计，完成两公里横断面和路基土石方的计算；路面设计，水泥混凝土路面设计；应用计算机绘制工程图，按要求独立完成。整个设计计算了路线的平、纵、横要素,设计了路线、路面等内容,由此圆满完成了此次论文。关键词：路线，路基，路面第1章 绪 论1.1 工程概况1.1.1 地形本项目是四川绵阳某公路A标段设计，设计速度为40km/h。设计荷载等级：公路-级。场地位于抗震设防烈度小于六度区，地震动峰值加速度0.05g，不需进行抗震设防。1.1.2 地貌沿线的植被及土壤分布情况。农田处有灌木区，农田多旱地。1.1.3道路所在地区的气侯工程路线属于西南部温润区，年平均气温在16C左右，10C的年平均活动积温为47005300C，全年无霜期为278天，初霜期一般出现在11月底，终霜期一般在2月下旬，冬季最冷月（1月）平均气温为5C左右，最低气温在0C以下的天气集中出现在12月中下旬和1月上旬，少部分出现在1月中下旬，平均气温比同纬度的长江中下游地区高12C，提前半个月入春。夏季水量暴涨会冲毁路堤，这些会对公路交通构成严重威胁；该地区属中亚热带湿润季风气候区,常年最多风向是静风；次多风向：6、7、8月为北风，其余各月为东北偏北风。1.1.4 交通量 车型数量车辆折算系数三菱FR4152501.5五十铃NPR595G1401.5江淮HF140A1001.5江淮HF1502002.0东风KM3403501.5东风SP9135B1203.0五十铃EXR181L1103.0交通增长率：7%1.2 本章小结本章介绍了该地区整个路段的自然地理状况，为整个路段的设计提供了良好的依据。设计路段前应先确定路线的等级及路线采用的技术经济指标。第2章 路线平面设计2.1 平面设计的要求 圆曲线半径，缓和曲线长度是路线平面设计中要解决的基本问题。实践证明，直线长度过长或过短、曲线与直线、曲线与曲线配置的不适当也会导致行车事故，降低通行能力，造成行驶时间和运营费用的损失以及破坏与自然景观的协调。一般来说，平面设计应满足以下几点要求： 1.平面设计必须满足标准和规范的要求。 2.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。 3. 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求应尽量满足。 4. 保持平面线形的均衡和连贯。 5.应避免连续急转的线形。 本方案路线的全场3312.977m。设有三个弯道。为了避免给给驾驶者造成不便，设计时在曲线间插入了足够长的直线和回旋线。 6.曲线间直线最小长度的要求 (1）规范推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于6v为宜。 二级公路的计算行车速度为60km/h，因而同向曲线间的最短直线长度为360m。(2）规范规定反向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的两倍为宜。表1-1设计指标规范值采用值设计指标规范值采用值设计车速（km/h)6060不设缓和曲线的半径值(m)1500不设超高的最小半径(m)1500圆曲线最小长度(m)100120缓和曲线最小长度(m)5050最大横坡(%)21.52.2 路线方案的比选2.2.1了解资料首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。2.2.2选线条件 本项目在l：1000地形图上初拟路线方案的基础上，并收集了沿线的规划、交通量、工程地质、道路、水文、环境保护等资料，掌握了较为全面的资料。2.2.3选线的原则及控制点根据给定的起终点，分析其直线距离和所需的展线长度，选择合适的中间控制点。在路线各种可能的走向中，初步拟定可行的路线方案，（如果有可行的局部路线方案，应进行比较确定），然后进行纸上定线。1在1:1000的比例尺地形图上在起，终控制点间研究路线的总体布局，找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况，选择地势平缓山坡顺直的地带，拟定路线各种可行方案。 2.对于山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主导；对于平原微丘区域（即地形平坦）地面自然坡度较小，纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。最终合理确定出公路中线的位置（定出交点）。3.影响路线选择的丰要控制因素及控制点经初步分析如下：1）、起点位于肖家南屋北侧、经过梅子坳、严家屋场、王泥塘、最后到达下唐家老屋。2）、地形、地貌及工程地质条件。2.2.4定线具体过程 （1）试坡：定均坡线。在山岭重丘地带，根据等高线间距和所选定的平均纵坡（视路线高差大小，一般选5%-5.5%）按计算得等高线间平均长度a(a=等高距/平均纵坡)进行试坡（用分规卡等高线），本设计中a取2cm，将各点连成折线，即均坡线。（2）定导向线：分析这条均坡线对地形、地物等艰苦工程和不良地质的避让情况。如有不合理之处，应选择出须避让的中间控制点，调整平均纵坡，重新试坡。经过调整后得出的折线，称为导向线。（3）平面试线：穿直线：按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，穿线交点，初定路线导线（初定出交点）。敷设曲线：按照路中线计划通过部位选取且注明各弯道的圆曲线的长度。平面试线中要考虑平纵横配合，满足线形设计和标准的规定和要求，综合分析地形、地物等情况，穿出直线并选定曲线半径。（4）修正导向线：纵断面控制：在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线，（可用分规直接在图纸上量距，确定地面标高），进行初步纵坡设计，并根据纵坡设计情况修正平面线形。横断面较核：根据初步纵坡设计，计算出路基填挖高度，绘出工程困难地段的路基横断面图（如地面横坡陡或工程地质不良地段等），根据路基横断面的情况修平面线形。 （5）定线：经过几次修正后，最终确定出满足标准要求，平纵线型都比较合适的路线导线，最终定出交点位置（一般由交点坐标控制）。2.2.5 方案比选根据确定的路线起终点、中间控制点、路线概略走向，依据路线方案选择的原则，结合城镇规划布局、地质条件及地方政府的意见，确定本报告的路线总体方案和局部路线方案。本项目总体路线方向为东西走向，在本项目路线走廊内，受肖家南屋、梅子坳、严家屋场、王泥塘、下唐家老屋以及该区域地形复杂的制约，同时根据本项目的主要功能，路线线位摆动空间较大。但从经济方面比较，作出了两套方案。方案一：通过隧道到达梅子坳，在经过隧道到达严家屋场，最后到达下唐家老屋。路线全长1.471公里，桩号里程K0+000K1+471.方案二：通过隧道到达梅子坳，在经过隧道到达严家屋场，沿谷底最后到达下唐家老屋。路线长1.480公里，桩号里程K0+000K1+480。 表2-1 两方案主要工程规模比较表指标名称方案一方案二备注路线长度（Km）1.4711.480隧道（m/道）229/2308/3土石方（Km3）填/挖路面（m2）拆迁量少多建安费少多比选结论推荐 方案二：隧道个数多长度长，沿谷底走向将拆迁大量的房屋，占用大批耕地，征地拆迁的协调难度较大，资金耗费多，从而使整个项目的总投入增加。方案一：隧道数量少长度短，基本上避开了房屋和耕地，项目的总投入少。其次，该地区是某市主城区主要的城市拓展空间，是北碚区、沙坪坝区、江北区、渝北区、北部新区经济联动和功能衔接的枢纽，期望该路的建成能带动整个区域的经济发展，沿线群众对该路的修建寄予极高的期望，强烈要求路线在尽量少占耕地及房屋的情况下从村庄附近经过。 综上所述，方案一为推荐方案。方案一：1、平曲线要素计算公式如下：切线长 曲线外距曲线圆弧长度 JD12800237.310.1473.3JD260030.41.058.6JD340027.61.255.2JD460026.50.852.92、缓和曲线要素计算公式如下（式中为设计车速60km/h，为圆曲线半径）：缓和曲线长度 （L取值必须大于三个当中的最大值，并小于最小缓和曲线长度）因为：=60, =2800, =600, =400, =600, 根据上述要求，L50圆曲线内移值切线总长外矢距曲线总长JD12800473.3237.33.33534.810.1533.6JD260058.630.40.24120.91.0120.8JD340055.227.60.32105.51.2105.4JD460052.926.50.19103.10.8103.03、里程计算： JD1K0+035K0+095K0+302.3K0+509K0+569JD2K0+820K0+880K0+880.5K0+881K0+941JD3K1+029.3K1+080K1+082K1+084K1+134JD4K1+200K1+250K1+251.5K1+253K1+3034、逐桩坐标的计算：桩号NE桩号NEQD3005289501175JD23005926500091K0+1003005341501130K1+0003005958500042K0+2003005400501000JD33006060499837JD13005466500780K1+1003006102499790K0+4003005500500660K1+2003006250499635 K0+5003005621500542JD43006319499521K0+6003005724500435K1+3003006335499502K0+7003005810500357K1+4003006350499440K0+8003005900500210K1+4713006361499370方案二：1、平曲线要素计算公式如下：切线长 曲线外距曲线圆弧长度 JD180066.53.0132.6JD2600112.810.8223.1JD350094.09.0185.92、缓和曲线要素计算公式如下（式中为设计车速60km/h，为圆曲线半径）：缓和曲线长度 （L取值必须大于三个当中的最大值，并小于最小缓和曲线长度）=60, =, =, =, =, 因为：=60, =800, =600, =500, 根据上述要求，L50 圆曲线内移值切线总长外矢距曲线总长JD1800132.666.50.9202.13.0201.8JD2600223.1112.83.5286.110.8283.4JD3500185.994.02.9238.49.0236.13、里程计算：JD1K0+281K0+351K0+381K0+413K0+483JD2K0+775K0+835K0+916.4K0+998K1+058JD3K1+184K1+234K1+302K1+370K1+4204、逐桩坐标的计算： 桩号NE桩号NEQD3005289501175JD23005878500005K0+1003005390501020K1+0003005895499985K0+2003005440500915K1+1003005980499850JD13005580500712K1+2003006095499748K0+4003005610500685JD33006207499606 K0+5003005690500512K1+4003006285499480K0+6003005754500420K1+4803006361499370K0+7003005800500310 K0+8003005839500198第3章 纵断面设计3.1 概述 沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务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，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及旅客感觉舒适的目的。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号的高层而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化的情况；另一条是设计线，它是经过技术上，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。直线（即均匀坡度线）有上坡和下坡，是用高差和水平长度表示的。在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凸有凹，其大小用半径和水平长度表示。点绘地面线根据各里程桩号及对应的地面高程，点绘出路线地面线 。3.2 拉坡 调坡 定坡 确定设计高程时，应根据公路路线设计规范规定公路的最大纵坡、限制坡长、纵坡折减、合成坡度等，并结合路线起终点、桥隧、交叉口、越岭线垭口、沿溪线水位等控制点和经济点的高程，确定出公路路线纵断面设计线。该设计线必须满足技术标准，又尽可能照顾平纵面线形的协调。同时还是最经济的设计。3.3 确定纵坡度，变坡点的位置 高程纵断面设计线不宜太碎，应保证最小坡长要求，变坡点位置应选择在整10m桩号上，变坡点高程精确到小数点后三位，中桩精度小数点后三位。坡度值为“0.00%”。3.4 纵断面图的详细设计选取各变坡点处竖曲线半径：计算各竖曲线要素。根据设计资料绘制出路线中桩点的地面线，并写出纵断面设计图的地质土壤情况，地面标高里程桩号、桥涵位置、孔径、结构类型、水准点的高程和位置坡度、填挖高度、与公路交叉的位置。纵坡设计应考虑汽车的性能。有利于安全.提高车速. 减少大气污染。应当避免出现小于0.3%的不利于排水的纵坡度。3.5竖曲线的最小半径和长度纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线竖曲线要素的计算： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4）注：R竖曲线半径T竖曲线切线长E外距 前段坡线坡度 后段坡线坡度 当0时为凹型竖曲线；0时为凸型竖曲线。表3-2 纵断设计技术指标设计指标规范值采用值设计指标规范值采用值设计车速（km/h)6060合成坡度(%)9.53.4最大纵坡（）62.74竖曲线最小半径(m)2000（凸）10000坡段最小长度(m)1502211500（凹）50001.凸形竖曲线的最小半径和最小长度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长度。分别为：缓和冲击、行驶时间不过短、满足视距的要求。根据以上三个限制因素，可计算出个设计速度时的凸形竖曲线最小半径和最小长度。表3-2凸型竖曲线：R1000073.4836.6820.0672.凹形竖曲线的最小半径和最小长度凹形竖曲线的最小长度，应满足两种视距的要求：一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。表3-3凹型竖曲线：R500070.134.9580.1223.6平纵线形设计应注意避免的组合1.应避免在凸型曲线的顶部和凹型竖曲线的底部插入小半径平曲线。2.应避免在凸型竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部与反向平曲线变曲点重合。3.在长直线段或长平曲线内要尽量设成直坡线避免设置凸凹看不见的线形。4.平曲线长直线段内不要插入短的竖曲线。5.应避免在长直线上设置长坡凹型竖曲线路段这种路段易产生视觉的错觉 造成超速行驶。竖曲线各桩高程的计算（表格如下）竖曲线计算表凸型竖曲线：桩号坡段高程(m)标高修正y= x2/2R(m)竖曲线高程(m)K0+76087.297087.297K0+77587.6050.01687.589K0+78087.7070.02587.682K0+794.286880.06587.935K0+80088.0750.04888.027K0+82088.3390.00688.333K0+83088.470088.470 竖曲线计算表凹型竖曲线： 桩号坡段高程(m)标高修正y= x2/2R(m)竖曲线高程(m)K1+22093.6070.00293.605K1+24093.9310.06393.868K1+25094.1220.12294K1+25294.1630.10994.054K1+25394.1840.10394.081K1+26094.3340.06394.271K1+28094.8170.00394.814第4章 横断面设计道路的横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。城市道路的横断面组成中，还包括机动车道、人行道、绿带、分车带等。高速公路和一级公路上还有变速车道、爬坡车道等。而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线，它是通过现场实测或由大比例尺地形图、航测像片、数字地面模型等途径获得的。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接相关的那一部分，即各组成部分的宽度、横向坡度等问题，所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。4.1横断面设计的原则1.设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和实用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。2.路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。3.还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，确保路基稳定。4.沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。5.当路基设计标高受限制，路基出于潮湿、过湿状态和水温状态不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。6.路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要4.2技术指标1、技术指标：标准路幅宽度为17米，双向两车道，其中左右车道各6米，两边人行道宽各2.5米。2、横坡：行车道为1.5，人行道为2。3、路拱：采用修正的三次抛物线公式计算距中心的横向距离(m)相应点的竖向距离(m)横坡B行车道宽度(m)路拱高度，4、填挖方边坡：填方边坡高度大于8米,分阶放坡,第一阶高差8米，以后每阶10米,边坡坡度为:第一阶1:1.5，以后均为1:1.75；填方路基原地面横坡大于1：5的斜坡上，路堤底应挖 台阶，台阶宽度不小于1m，台阶底应有2%-4% 向内倾斜的坡度，挖台阶前应清除草皮和树根。挖方边坡高度大于8米,分阶放坡,第一阶高差8米，坡度为1：0.75，第二阶高差10米，坡度为1：1。 图4-1 横断面图17土方计算表格桩号横断面积（m2）平均面积（m2）距离（米）挖方分类及数量（m3）填方数量（m3）总数量土石土石土石土石土石土石挖填挖填土石土石数量数量数量数量数量数量土石12345678910111213141516171819202122230-50028582000858200100293354801403327911991800100464031046402092803013920209280104640104640180006330500-931206214006621985108590015029690102969102969308907205938102969205938100004313931-1320165611005561612912700250233731023371023373070112