公路设计说明书

设计资料及采用规范:

设计说明书

一、公路设计依据:道路勘测设计课程设计要求。

1、交通部、《公路工程技术标准》(JTJB01-2003),北京:人民交通出版社,2004年

2、交通部、《公路路线设计规范》(JTG D20—2006),北京:人民交通出版社,2006年 3、交通部、《公路路基设计规范》(JTG D30-2004),北京:人民交通出版社,2004年 4、交通部、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》,北京:人民交通出版社,1996年 二、沿线自然地理情况:山岭重丘区地貌特点:山丘连绵,岗拗交错,此起彼伏,山于迂回曲折,岭低脊宽,山坡较缓,丘谷相对高差下大,与山区不易划出明确界线,包括了缓峻颇为悬殊得地形。 其地形决定了通过丘陵重丘区区得路线特点就是:局部方案多:且为了充分适应地形,路线纵断面将会有起伏。

丘陵区地形型态复杂,布线方法应随路线行经地带得具体地形而采用不同得布线方式。山岭重丘区得软土路段多分布在一些山涧谷地、河流两侧得平缓地段以及沿海山区得滨海路堤。由分布范围可知这些软土大都属于间断性,范围较小,设计阶段不易发现,且有以下特点。 (1)不均匀性,即软弱层厚度得不均匀性。往往在较小得范围,如20m～30m内软土厚度急剧变化;

(2)与地下水得隐患同时存在,这些路段一般泉水较发育,地面有间断性流水;

(3)软土底部往往有一倾斜面,且有时可能与路线平行,有时又可能与路线斜交,增加了处理得难度。

由于软土分布在路线低洼处,公路通过时,多为高路堤或半填半挖 路堤,而这些路段一般交通极不方便,大型机械很难进场,在选择处理 方案时受到限制 。

三、路线方案选择:公路选线要综合考虑路线通过地区得地理位置、社会情况、自然条件与工程得难易,以及路线得性质、使用任务、等级与投资等因素。根据当地地形状况与经济发展状况情况可知为适应丘陵区地形、地势得特点,平面线形应以舒顺得曲线为主体,避免使用过长得直线;纵断面线形以平、缓坡型为主,允许轻微起伏。丘陵区路线一般可最大限度地做到平、纵、横三面协调,平、纵线形舒顺且配合得当,横断面布置合理。横山越岭路线要克服很大得高差。因此选越岭线须从纵坡设计入手,路线得平面位置及长短主要取决于纵坡得安排。越岭线得布设主要应解决得问题就是选择垭口;选择过岭得方式;选定垭口两侧山坡得展线方案。选择垭口要考虑越岭方案得重要控制点,应在符合路线基本走向得较大范围内加以选择。

选择过岭方式应考虑因素较多。就过岭方式来说,主要有三种形式:①浅挖低填,适用于岭宽脊厚得垭口。②深挖垭口,适用于山脊瘦削,地质情况良好得垭口。深挖程度视地形、地质、气象等条件以及两侧展线得要求决定。垭口越瘦,越宜深挖。但地质条件差时,应以不危及路基稳定为度。③隧道穿越,当挖深较大,采用隧道比明堑经济,特别就是垭口瘦薄,用不长得隧道穿越能大大降低路线爬升高度,缩短展线长度,提高线形标准,减少运营费用,技术经济指标都比较优越时,应该采用公路隧道穿越方案。

选定垭口两侧山坡展线方案就是为了克服越岭得高差。所谓展线,就就是利用有利地形,人为地展长路线,使路线在允许得坡度范围内逐渐从山脚上升到山顶。越岭展线得方式主要有三种:

1自然展线。以适当得坡度,顺着自然地形,绕山嘴、侧沟来展长路线,克服高差。○

优点就是路线走向与基本方向一致,行程与升降统一,路线最短,线形简单,一般技术指标也较高。如无地形或地质障碍,布线应尽可能选用这种方式。

2回头展线。利用有利地形设置回头曲线,使路线在山坡上来回盘绕得展线形式○

(图2)。 其关键就是选择回头曲线得位置,一般多利用直径较大,横坡较缓得峁形山包或宽坦山脊,或利用地质、水文地质良好得平缓山坡与地形开阔得山沟或山坳。回头展线设在同一坡面上,对行车、施工、养护都不利,甚至破坏山坡得稳定。应尽量把路线拉开,分散回头曲线,减少回头次数。

3螺旋展线。地形特殊地段,路线回转○

360°形成环状得展线形式。 可使上、下

线以隧道或跨线桥得形式穿过。螺旋展线在某些地形条件下可代替一对回头线。它比回头展线有较好得线形,但须建隧道或跨线桥,造价较高。因此,在选定螺旋展线方案时,应根据路线标准、地形条件与回头展线方案进行技术经济比较,以决定取舍。

山脊线 大体上沿分水岭布设得路线。方向顺直,岭宽脊厚,横坡平缓,纵向起伏不大得分水岭就是布设山脊线得理想地形。高山地区得分水岭常常就是山峰、垭口相间排列,起伏较大。这种地形得山脊线受低垭口得控制,路线须沿分水岭侧坡在垭口之间穿行。平面线形随山势弯曲,纵断面多有起伏。山脊线在一般情况下地质与水文情况良好,路基工程量小,桥涵构造物少。但高山地区山脊线得线位较高,远离居民点;海拔高时空气稀薄,有云雾、积雪、结冰等现象,对行车不利。山脊布线,基本上就是沿分水岭走行,路线走向明确,选线主要就是选好控制垭口,以及控制垭口之间利于布线得山坡。一般就是在初选控制垭口得基础上,再在侧坡布线过程中比较优劣,决定取舍。在其她条件相同时,应争取走山岭得阳坡。

除此之外还应做好道路实地勘测调查,道路勘测包括以下内容:① 工程地质调查。调查沿线土与岩石得种类、性质、结构特性与含水状态,地质构造、岩石风化情况等。② 路基路面调查。收集道路沿线得气象资料,进行路基水文调查;道路经过路线如为沿江、沿河或滨海地区,应调查河、海得水文资料,河流变迁,冲淤情况,确定路基标高时应考虑就是否需要设置防水墙与合理布置排水等设施;查明沿线筑路材料,包括城市筑路材料来源与工业废料等得质量与产量。新建道路应测算交通组成与交通量;改建道路观测现有与预计发展得交通情况,了解原有路面结构得宽度、类型、厚度、标高、养护等情况,并对老路基作出鉴定,作为利用、改善与重建得依据。路面设计还应根据土基状态,综合气候、水文、筑路材料、交通性质、道路纵断面等因素通过计算论证道路路面结构类型与厚度,材料用量与工程造价,还可根据道路性质分段提出不同得路面结构。③ 桥、函、灌溉渠道调查。调查收集河流水文资料,包括水位、流量、流速等,根据勘定得桥、涵、灌溉渠道位置方案选定桥位、桥型与孔径(包括涵洞与灌溉渠道得连通管)与确定必要得调治构筑物。④ 经济调查。查明影响路线修建性质、用途、运量流向、车辆组成等因素,论证采用得交通量、技术指标与设计依据得合理性以及道路建成后所取得得经济效果。

综上所述,根据当地地形状况与经济发展状况共拟定三条路线方案,具体道路走向参见图纸部分。

四、路线方案得比选:拟设计道路位于山岭重丘区,公路等级为三级,设计车速为40KM/H。各方案具体情况如下:

1方案一:该方案起点桩号为K0+000,道路总长度为2628、109m,路线大部分为沿山腰○

走向,跨越垭口数量为7个。在桩号为K1+258、343与K1+836、741之间连续跨越多个山岭

与垭口,需填挖工程量大,施工难度较高,但其线路较其她方案较短。

2方案二:该方案起点桩号为K0+000,道路总长度为2735、878m,该方案整体线形良好,○

跨越垭口数为3个,且道路部分沿旧路走向改建潜力较大,整条道路高程较低,施工难度低,工程数量小。

3方案三:方案三起点与前两方案相同,道路总长度为2906、414m。该方案路线总长度○

最长,但能在起点与终点间连接多个村庄。道路大部分处于山岭间,占用田地较多,施工难度一般。

根据各方案得工程经济技术指标(具体参见设计说明书表格部分)包括道路长度、交点个数、最小半径、最大纵坡及土石方数量,经过比选可知推荐线确定为方案二,该方案具有线形良好,工程数量小,占用耕种用地少等优点。故推荐线路为方案二。

五、公路路线平面线形:公路平面线形要素就是直线、圆曲线与缓与曲线构成得,通常称之为“平面线形三要素”。直线就是曲率为零得线形;圆曲线就是曲率为常数得线形;缓与曲线就是曲率逐渐变化得线形;三要素就是公路平面线形最基本得组成。

1直线得特征就是:1、直线以最短得距离连接两目得地,具有路线短捷、缩短里程与行○

车方向明确得特点。2、直线具有视距良好、行车快速、易于排水等特点。3、由于已知两点就可以确定一条直线,因而直线线形简单,容易测设。4、从行车得安全与线形美观来瞧,过长得直线,线性呆板,行车单调,易使驾驶员产生疲劳,也容易发生超车与超速行驶,行车时驾驶员难以估计车间距离,在直线上夜间行车 时,双方车容易产生眩光等。5、直线虽然路线方向明确,但只能满足两个控制点得要求,难以与地形及周围环境相协调。6、笔直得公路给人以简捷、直达、刚劲得良好印象,在美学上直线也有其自身得视觉特点。

直线运用注意问题:1、直线应特别注意它同地形得关系,在运用直线并决定其长度时,必须持谨慎态度,并不宜采用长直线。2、线或长下坡尽头得平面曲线,除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外,还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。3、直线上纵坡不宜过大,因为长直线在陡坡下行时很容易导致超速行车。长直线上得纵坡一般应小于3%。4、线与大半径凹形竖曲线组合为宜,这样可以使生硬呆板得直线得到一些缓与或改善。5、两侧地形过于空旷时,宜采取种植不同树种或设置不同风格得建筑物、雕塑等措施,以改善单调得景观。6、“长直线”得量化问题。

综上所述,公路线形应该与地形相适应,与景观相协调,不强求长直线,也不硬性去掉直线而设置曲线。

2圆曲线:圆曲线就是公路平面设计中最常用得线形之一,各级公路不论转角大小,在转○

折处均应设置平曲线,而圆曲线就是平曲线中得主要组成部分。圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点,故使用十分广泛。

圆曲线得几何要素

JDTαQZLTEZYYZ/2α/2α图 2-2 圆曲线几何要素R

圆曲线得几何要素如图2-2为

切线长:T=R·tan曲线长:L=R 外 距:E=R(sec－1)

切曲差:J=2T－L【式中T—切线长,m;L—曲线长,m;E —外距,m;J—切曲差(或校正值),m;R—圆曲线半径,m;—转角,()。】

根据汽车行驶在曲线上得力得平衡式得到

R= 2-1

式中 【 R—圆曲线半径,m;V—行车速度,km/h;—横向力系数;—超高横坡度,%。】在指定车速V下,最小决定于容许得最大横向力系数与该曲线得最大超高。

《规范》对各级公路最大超横坡度得规定见表

各级公路圆曲线最大超高值 公路等级 一般地区/% 积雪冰冻地区/% 高速 10 6 一级 二级 三级 8 四级 我国《标准》中所制定得极限最小半径,就是路线设计中得极限值,就是在特殊困难条件下不得已才使用得,一般不能轻易采用。

圆曲线极限最小半径 设计速度(Km/h) 120 100 80 60 40 30 横向力系数μmax 超高值ib(max)(%) 圆曲线极限最小半径(m) 0、10 8 650 0、12 8 400 0、13 8 250 0、15 8 125 0、15 8 55 0、16 8 30 20 0、17 8 15 圆曲线能较好地适应地形得变化,它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时需设置,适应范围较广而灵活。圆曲线半径选用得当,可获得圆滑舒顺得平面线形。

选用圆曲线半径时,应注意以下几点:

1.在地形、地物等条件许可时,优先选用大于或等于不设超高得最小半径。

2.一般情况下宜采用极限最小曲线半径得4 ～ 8倍或超高为 2% ～ 4%得圆曲线半径; 3、 当地形条件受限制时,应采用大于或接近一般最小半径得圆曲线半径;

4、 在自然条件特殊困难或受其她条件严格限制而不得已时,方可采用极限最小半径; 5、 《规范》规定圆曲线最大半径不宜超过10000m。

○3缓与曲线就是指设置在直线与圆曲线之间以满足曲率半径逐渐过渡得要求。

由于汽车在缓与曲线上完成不同曲率得过渡行驶,所以要求缓与曲线有足够得长度,以

使驾驶员能从容地操纵方向盘,乘客感觉舒适,线形美观流畅,并且能顺利完成超高与加宽过渡,所以要规定缓与曲线得最小长度。

(一)控制离心加速度增长率,满足旅客舒适要求

汽车在缓与曲线上行驶时,半径从无穷大过渡到一定半径,所以离心加速度从零过渡到 amax = ,设离心加速度由零均匀地增加到amax ,所以离心加速度得增长率(以 αs 表示)为:

∴ = 0、0213 (2—8)

从乘客舒适性来瞧,αs 以0、5 ～ 0、75为好,不能过大,我国公路设计中采用αs = 0、3

6 m/s。

∴ = 0、035 (2—9)

式中: — 缓与曲线最小长度 ,m ; V — 计算行车速度, Km/h ;R — 圆曲线半径,m 。

(二)根据驾驶员操作方向盘所需经行时间 ≥ t =

一般认为汽车在缓与曲线上行驶时间最少 3s 。

min = (m) (2 —10)

(三)根据超高渐变率适中

由于在缓与曲线上要完成超高过渡,设置超高缓与段,如果缓与曲线太短使超高渐变太快,不但对行车与路容不利,还影响到舒适性;如果缓与曲线太长,使超高渐变率太小,对排水不利。《规范》规定了适中得超高渐变率,由此可导出计算缓与段最小长度得计算公式:

(2－11)

式中:LS－缓与曲线最小长度;b′－超高旋转轴至路面外侧边缘得距离; △i－超高旋转轴外侧得最大超高横坡度与原路面横坡度得代数差; p－超高渐变率,参考表2－10选用。 (四)从视觉上应有平顺感得要求考虑

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按视觉考虑,从回旋线起点至终点形成得方向变位,实践得知最好就是3～29 之间

yβ1β2RS10S2xβ2=29°

β1=3°图2-5 从视觉要求的回旋线长度 图2—5 可知,方向变位角β为: β= (2—12)

其中: S 1≤LS ≤S 2

按上述四种方法,计算缓与曲线长度之公式与设计速度得关系最大,与半径关系则有差异。为此,我国《标准》规定按设计速度来确定缓与曲线最小长度,同时考虑了行车时间与附加纵坡得要求,各级公路得缓与曲线最小长度见表。

各级公路得缓与曲线最小长度 公路等级 设计行车速度(Km/h) 120 高速公路 100 80 100 一 80 60 二 80 三 60 40 四 30 20