三级公路设计

1 绪论

1.1 地理位置图

（略，详细情况见路线设计图）

1.2 路线及工程概况

本路线是山岭重丘区的一条三级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为7.5米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为2 ?0.5米，行车道为2 ?3.250米。设计速度为30Km/h，路线总长1981.451米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K1+1981.451。设计路线共设置了6个平曲线，半径分别为350m 210m 250m 337m 75m 58.460m，弯道处均设置缓和曲线，本次纵断面设计设置了8个变坡点，5个凸形竖曲线， 3个凹形竖曲线，半径依次为1800、4700、18000、2500、2500 3000、1400、1000米。

1.3 线自然地理特征

吉林市地处东北腹地长白山脉，向松嫩平原过渡地带的松花江畔，三面临水、四周环山。东经125〃40′～127〃56′，北纬42〃31′～44〃40′。东接延边朝鲜族自治州，西临长春市、四平市，北与黑龙江省接壤，南与浑江市、通化市毗邻。总面积27120平方公里。其中，市区3636平方公里。

吉林市的气候类型属于温带大陆性季风气候，四季分明。春季少雨干燥,夏季温热多雨，秋季凉爽多晴，冬季漫长而寒冷。全区年平均气温3℃-5℃，气温受地形影响，由西、西北向东、东南气温逐渐降低。一月份平均气温最低，一般在零下18℃-20℃，七月平均气温最高，一般在21℃-23℃，极端最高气温36.6℃。山区无霜期120天，平原区可达130-140天。全年降雨量约700毫米左右。全区日照时数2400-2600小时，全年总辐射量为1150千卡/平方毫米。

1.4 研究主要内容

本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成吉林白河—露水河三级公路的设计工作，具体内容包括整理分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、公路排水规划设计及设计文件的编制和图纸绘制。

1.4.1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。 1.4.2路线平面、纵断面及横断面设计

1.4.3排水设计

1.4.4设计文件

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。

1.4.5设计图纸

一般要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、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，其中一部分图纸需要计算机绘图。

2 路线设计

2.1 公路等级的确定

2.1.1 已知资料

表2-1路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率6%） 解放 CA-10B 辆/日 860 东风 EQ-140 820 日野 KB222 33 黄河 JN-150 35 1689 车型 小汽车 2.1.2 查《标准》

由《公路工程技术标准》规定：交通量换算采用小客车为标准车型。

表2-2各汽车代表车型与换算系数

汽车代表车型 小客车 中型车 大型车 拖挂车 车辆折算系数 1.0 1.5 2.0 3.0 说 明 ≤19座的客车和载质量≤2t的货车 ＞19座的客车和载质量＞2t的货车 载质量＞7t~≤14t的货车 载质量＞14t的货车 2.1.3 交通量计算

初始年交通量：

N=860×1.5＋820×1.5＋33×2.0＋35×2.0＋1689×1.0=4345辆/日 2.1.4 确定公路等级

假设该公路远景设计年限为20年，则远景设计年限交通量N:

N?4345?(1?6%)20-1?13146辆/日

根据《规范》：

高速公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量25000辆以上。

一级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量15000~30000辆。

二级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量5000~15000辆。

由远景交通量可知本次设计道路等级为二级公路。 所以根据给定的条件，要按二级要求设计一条三级公路。

2.2 选线设计

2.2.1 选线的基本原则：

（1）路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应

（2）在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。 （3）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。

（4）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。

（5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。

（6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。 2.2.2 选线的步骤和方法：

道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。

a 全面布局

全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。

路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。

b 逐段安排

在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。

c 具体定线

在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。

做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。

2.3 选线分析

2.3.1 选线方法

（l）选线可采用纸上定线或现场定线。

高速公路、一级公路应采用纸上定线并现场核定的方法。

二级公路、三级公路、四级公路可采用现场定线，有条件或地形条件受限制时，可采用纸上定线或纸上移线并现场核定的方法。

（2）选线应在广泛搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料，相关部门的各种地形图、地质、气象等资料的基础上，深入调查、勘察，并运用遥感、航测、GPS、数字技术等新技术，确保其勘察工作的广度、深度和质量，以免遗漏有价值的比较方案。

2.3.2 本设计选线分析

本设计起点高程为864.85m，终点高程为782.00m。大致有两个方向可供选择：上线、下线。我选择的是上线，下线路线虽短，但是路面起伏较大。

山岭地区路线弯多坡陡、标准低、工程量大，由于受山岭区地形、水文、地质、气候等因素的影响，道路平、纵、横都受限制。

2.4 方案选定

2.4.1 选择路线方案的因素

选择路线方案一般应综合考虑以下主要因素：

（1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设单位对路线使用任务、性质的要求，战备、支农、综合利用等重要方针的体现。

（2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网中的作用，与沿线地区工矿、农业、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。

（3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，要求的路线技术等级与实际可能达到的指标（包括对低限指标的采用）及对路线使用任务、性质的影响，路线增长系数（两控制点问路线实际长度与空间直线距离的比值）、筑路材料来源、

施工条件以及工程量、四材（钢材、水泥、木材、沥青）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。

（4）其他如与沿线革命史迹、历史文物、风景区的联系等。

2.4.2 本设计路线方案选定

本方案路线总长1981.451m7个JD，直线段所占比重较平曲线大，选定线基本合理，满足《规范》要求，减少对耕地的破坏。但也有不足之处：填挖方较大。但是填挖基本平衡；在较填方多的路段需设置挡土墙，以保证道路安全，这势必使得筑路成本的增加。

2.5 平曲线要素值的确定

2.5.1 平面设计原则：

(1) 平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。

(2) 除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。

(3) 保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。

(4) 应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。

(5) 平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度

2.5.2 平曲线要素值的确定：

平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：

(1) 基本型

按直线—缓和曲线—圆曲线—缓和曲线—直线的顺序组合，基本型中的缓和曲线参数、圆曲线最小长度都应符合有关规定。从线形的协调性看，宜将缓和曲线、圆曲线、缓和曲线之长度比设计成1:1:1。

图2.4 基本型 图2.5 S型

(2) S型

两个反向圆曲线用回旋线连接的组合，S型相邻两个缓和曲线参数宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小1.5为宜。

图2.8 复合型 图2.9 C型

(3) C型

同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式，其连接处的曲率为零，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为零，这种线形对行车也会产生不利影响。因此，C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。

a 平曲线主要参数的规定

表2-3三级公路主要技术指标表

设计车速 一般最小半径 平曲线 极限最小半径 缓和曲线最小长度 30m 30m 路拱≤2.0% 350m >2.0% 450m 最大纵坡 一般最小半径 凸曲线 极限最小半径 250m 8% 400m 30km/h 65m 不设超高的圆曲线最小半径

一般最小半径 凹曲线 极限最小半径 400m 250m 2.6 路线曲线要素计算 2.6.1 有缓和曲线的圆曲线要素计算公式

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2-1按回旋曲线敷设缓和曲线

L2L4SSp?? （2-3）

24R2384R3LSL3Sq?? （2-4） 22240RLS180??0?? （2-5）

2R?T?(R?p)tgL?R??2?q （2-6）

?180

?LS

（2-7）

2

D?2T?L （2-9）

式中: T——总切线长，（m）； L——总曲线长，（m）；

EsE?(R?p)sec??R （2-8）

——外距，（m）； D——切曲差，（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）；

Ls——缓和曲线长度，（m）；

主点桩号计算

ZH?JD?T （1-1-15）

HY?ZH?LS （1-1-16） （1-1-17）

YH?HY?LYHZ?YH?LS （1-1-18）

QZ?HZ?L/2 （1-1-19）

JD?QZ?D/2 （1-1-20）

2.6.2 基本型曲线

JD1：K0+286.000

设R=350m，

LS=70m ，? =31。则曲线要素计算如下：

L2702Sp???0.583m24R24?350

q?LS70??35m22

31.0?T?(R?p)tg?q?(350?0.583)?tan?35?132.225m22?

LS180?70180??0?????5.73?2R?2?3503.14

L?R??180?LS?350?31.0???180?70?259.272m

31?E?(R?p)sec?R?(350?0.583)?sec?350?13.270m22

?D?2T?L?2?132.225?259.272?5.178m B: 主点里程桩号计算：

ZH =JD - T= （K0+286.000）- 132.22 5= K0+153.775 HY = ZH +

LS= （K0+153.775）+70=K0+223.775