【正文】 二級公路 本科畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 龍山茨巖塘至永順靈溪鎮(zhèn)二級公路設(shè)計對于湖南省 湘西土家族苗族自治州 境內(nèi)的經(jīng)濟民生有著重要作用。 選擇這段二級公路設(shè)計對我們的學(xué)習(xí)和 以 后的工作有著現(xiàn)實意義 。 改革開放以來，國家把交通作為國民經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一，為公路交通事業(yè)快速發(fā)展提供了機遇。這一階段的工作方針是統(tǒng)籌規(guī)劃、條塊結(jié)合、分層負責(zé)、聯(lián)合建設(shè)，統(tǒng)籌渠道是國家投資、地方籌資、社會融資、引進外資。 1978 年以來，是我國公路事業(yè)發(fā)展最快、建設(shè)規(guī)模最大、最具活力的時期。期間我國 10~20 年的時間走過了發(fā)達國家一般需要 30~40 年走完的路程，我國公路建設(shè)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。 盡管我國公路建設(shè)取得了巨大成就，但由于公路交通建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，各地發(fā)展不平衡，與發(fā)達國家相比有較大差距，還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要。存在的主要問題：一是數(shù)量少，按國土面積計算的公路網(wǎng)密度仍然很低，只相當于印度的 1/5，美國的 1/7，日本的 1/30；二是質(zhì)量差、標準低，在通車里程中，大部分為等級較低的三、四級公路，還有達不到技術(shù)標準的“等外路”。因此在今后相當長的時期內(nèi)，加快新建公路和低等級公路的改鍵，將是我國公路建設(shè)的主要任務(wù)。 本次二級公路設(shè)計主要任務(wù)包括：根據(jù)道路技術(shù)等級和道路技術(shù)標準，計算確定相關(guān)參數(shù)； 在進行技術(shù)經(jīng)濟分析論證的基礎(chǔ)上，選定路線設(shè)計方案；繪制路線平面、縱橫斷面設(shè)計圖；路基路面設(shè)計，繪制路基路面結(jié)構(gòu)圖。 二級公路 本科畢業(yè)設(shè)計 2 1 路線設(shè)計 資料論證 設(shè)計基本資料 交通量 根據(jù)本路段 OD 調(diào)查和各交通觀測站資料分析， 2020 年平均日交通量組成如表 所示，年平均增長率為 6%。 表 交通組成 車 型 相當型號 交通量（單位：輛 /日） 小型貨車 躍進 NJ131 900 中型貨車 解放 CA390 490 大型貨車 黃河 JN162 640 拖掛車 東風(fēng) XQD5170TGC 300 大中型客車 解放 CA15 400 沿線自然地理特征 本工程位于湖南省 湘西土家族苗族自治州 境內(nèi)， 屬 于 亞熱帶大陸性濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和 ， 雨量充沛 ； 受季風(fēng)、地形等的影響，降水的年際、年內(nèi)變化較大。 該地區(qū) 多年平均降雨量 約 為 1297 毫米 ， 降水集中期 分布在 46 月。氣候四季分明，夏季濕潤多雨，冬季干冷少雨。多年平均氣溫 ℃ 。年平均最熱月 (七月 )平均氣溫為 ℃ ， 年平均最冷月 (一月 )平均氣溫為 5℃ 。擬建公路所在區(qū)域雨量充沛、土壤質(zhì)地多為壤土，肥力較高，蓄水性強，十分適宜林木生長 ， 土壤適宜種性廣，因此植被廣闊，類型多樣。 區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件較好，基本不影響路線選擇 。區(qū) 內(nèi)建材工業(yè)水平較發(fā)達，可滿足本項目實施對成品建材的大量需求。材料質(zhì)量符合項目要求。 道路類型、等級的確定和技術(shù)標準論證 道路類型及等級論證 根據(jù) 《公路 工程技術(shù)標準 》（ JTG B012020） 規(guī)定：雙車道二級公路一般能滿足各種汽車折合成小客車的年平均 日 交通量 5000~15000 輛。 交通預(yù)測年限為 15 年。 計算 起始年平均日交通量： ADT=900+490+640+300+400 二級公路 本科畢業(yè)設(shè)計 3 =4615(pcu/d) () 設(shè)計交通量： AADT=4615（ 1+6%） （ 15。1） =（ pcu/d） () 所以，雙車道二級公路滿足設(shè)計要求。 道路技術(shù)標準論證 設(shè)計速度論證 根據(jù) 《公路 工程技術(shù)標準 》（ JTG B01 ? 2020） [2]，由于作為城鄉(xiāng)結(jié)合部混合交通量大的集散公路 時，其設(shè)計速度宜選用 60km/h。 平面線形標準論證 按照 《公路路線設(shè)計規(guī)范》（ JTG D20 ? 2020） [3]確定平面線形標準，主要包括各種曲線線 形、半徑、長度以及直線長度、超高等規(guī)定的取值范圍。 ① 直線長度 《公路 路線設(shè)計規(guī)范 》（ JTG D202020）規(guī)定：設(shè)計速度不小于 60km/h 的公路，最大直線長度以汽車按設(shè)計速度行駛 70s 左右的距離控制；一般直線路段的最大長度（以m 計）應(yīng)控制在設(shè)計速度（以 km/h 計）的 20 倍為宜；另外，同向曲線間的最小直線長度以不小于行車速度（以 km/h 計）的 6 倍為宜，反向曲線間的最小直線長度以不小于行車速度（以 km/h 計）的 2 倍 為宜。 該二級公路的設(shè)計速度為 60km/h，所以最大直線長度為 6070/=1167m，同向曲線間的最小直線長度為 660=360m，反向曲線間的最小直線長度為 260=120m。 ② 曲線線形 曲線要素的組合類型主要采用基本型，即直線 —— 緩和曲線 —— 圓曲線 —— 緩和曲線 —— 直線的順序組合。緩和曲線、圓曲線、緩和曲線的長度之比宜為： 1:1:1~1:2:1，同時還應(yīng)滿足基本型曲線的幾何條件： 2β＜ α。 ③ 曲線的半徑和長度 《公路 路線設(shè)計規(guī)范 》（ JTG D202020）規(guī)定：當設(shè)計速度為 60km/h 時，圓曲線的一般最小半徑為 200m，極限最小半徑為 125m（超高 i=8%時） ,不設(shè)超高的最小半徑為1500m（路拱 ≤2%時）和 1900m（路拱＞ 2%時）；當直線與最小半徑小于 1000m 的圓曲線相連接時，應(yīng)設(shè)置緩和曲線，緩和曲線的長度一般最小長度為 80m，極限最小值為 60m。選用圓曲線半徑時，在與地形等條件相適應(yīng)的前提下，應(yīng)盡可能采用大的半徑，但曲線最大半徑不宜超過 10000m。 ④ 超高和加寬的規(guī)定取值范圍 二級公路 本科畢業(yè)設(shè)計 4 根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》（ JTG D202020）規(guī)定：在設(shè)計速度為 60km/h 時，當曲線半徑小于不設(shè)超高圓曲線的最小半徑 1500m（路拱 ≤2%）和 1900m（路拱＞ 2%）時，應(yīng)在圓曲線上設(shè)超高 。 規(guī)范規(guī)定：當圓曲線半徑小于 250m 時，需要設(shè)置加寬。 豎曲線要素標準論證 ① 坡度及 坡長 縱坡有最大縱坡和最小縱坡。確定最大縱坡時，要綜合考慮汽車的動力特性、道路等級和自然條件等各方面的因素?！稑藴省芬?guī)定：在設(shè)計速度為 60km/h 時，最大縱坡為6%。同時最小縱坡也有一定的限制，在挖方路段、設(shè)置邊溝的低填方路段和其他橫向排水不暢的路段，均應(yīng)采用不小于 %的縱坡，一般情況下以不小于 %為宜。當受到地形條件的限制，必須設(shè)小于 %的縱坡時，其邊溝應(yīng)做橫向排水設(shè)計 。 《公路工程技術(shù)標準》（ JTG B012020）規(guī)定：最小坡長為 200m，不同縱坡的最大坡長也有限制。如下表 表 最大坡長表 縱坡（ %） 3 4 5 6 最大坡長（ m） 1200 1000 800 600 ② 豎曲線半徑及長度 凸形豎曲線的一般最小半徑為 2020m,極限最小半徑為 1400m； 凹形豎曲線的一般最小半徑為 1500m,極限最小半徑為 1000m。 豎曲線的最小長度 的一般值 為 120m，極限值為 50m,豎曲線半徑一般取大于一般最小半徑為宜 。 ③ 視距長度 為了保證行車安全，司機應(yīng)能隨時看到前方一定距離的公路及其障礙物，以便及時剎車或繞過。汽車在這段時間里沿公路的行駛距離為安全距離，即行車視距。四車道一級公路在設(shè)計速度為 60km/h 時，視距長度為 75 m。 凈空高度論證 考慮到大型設(shè)備運輸?shù)陌l(fā)展、路面積雪和路面鋪裝在養(yǎng)護中的加厚等因素，規(guī)定高速路和一級、二級公路的凈高為 ，一條公路應(yīng)該采用同一的最小凈高。 車輛荷載論證 《公路工程技術(shù)標準》（ JTG B012020）規(guī)定：根據(jù) 二 級公路的橋涵結(jié)構(gòu)采用公路—Ⅱ 級汽車荷載。 汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計算采用車道荷載；橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻壓力等的計算采用車輛荷載。車道荷載和車輛荷載的作用不能疊加。其主要技術(shù)指標規(guī)定如表 ： 二級公路 本科畢業(yè)設(shè)計 5 表 車輛荷載主要技術(shù)指標 項目 車輛重力標準值 前軸重力標準值 中軸重力標準值 后軸重力標準值 軸距 輪距 前輪著地寬度及長度 中、后輪著地寬度及長度 車輛外形尺寸（長寬） 單位 kN kN kN kN m m m m m 技術(shù)指標 550 30 2 120 2 140 3++7+ 15 路線方案布置及方案比選的論證 路線是道路的骨架，它的優(yōu)劣影響道路功能的發(fā)揮和在路網(wǎng)中的作用。路線設(shè)計除受自然條件影響外，尚受諸多社會因素的制約。選線要綜合考慮多種因素，妥善處理好各方面的關(guān)系 。 路線方案比選是對有比較價值的路線方案進行技術(shù)指標、工程造價、自然環(huán)境、社會環(huán)境等重要影響因素進行同等深度的技術(shù)經(jīng)濟論證及效益分 析，通過調(diào)查、分析、比較、選擇，提出合理的推薦方案。方案比選可 按照上述技術(shù)、經(jīng)濟、效益等的計算 比較，確定推薦的路線方案。 2 路線線形設(shè)計 路線平面線形設(shè)計 曲線幾何元素 計算公式如下： p= ????224?? ????42384??3（ m） () q=????2 ? ????3240??2（ m） () ??0 = ????2?? 1800?? （ °） () T=（ R+p） tan??2+q（ m） () L=R?? ??1800+????（ m） () E=（ R+p） sec??2R（ m） () D=2TL（ m） () 式中： ????—— 緩和曲線長度 (m)； R—— 圓曲線半徑 (m)； 二級公路 本科畢業(yè)設(shè)計 6 ??—— 轉(zhuǎn)角 (°)。 方案一平曲線設(shè)計計算 方案一 采用手算 ，路線設(shè)計除了起終點 （起點樁號： K0+000，終點樁號： K3+）外有兩個交點，即 JD1 和 JD2，下表為平曲線設(shè)置表。 表 平曲線設(shè)置表 （方案一） 序號 交點樁號 轉(zhuǎn)角值 半徑 緩和曲線長度 JD1 K1+ 左 9。 2739。47 2020 120 JD2 K2+ 左 18。 5239。56 1500 200 計算示例（以 JD1 為例） 要素計算 p= ????224?? ????42384??3= 120^224x2020 120^42384x20203=（ m） q=????2 ? ????3240??2=1202 ? 120^3240x20202=（ m） ??0 = ????2?? 1800?? = 1202x2020 =（ ° ） T=（ R+p） tan??2+q=（ 2020+） tan9027′ 472 +=（ m） L=R?? ??1800+????=2020 9027′ 47 π1800+120=（ m） E=（ R+p） sec??2R=（ 2020+） sec9027′ 472 2020=（ m） D=2TL=2=（ m） 計算曲線五個主點里程樁號 直緩點： ZH=JD1T= K1+= K0+ 緩圓點： HY= ZH+ LS= K0++120= K0+ 緩直點： HZ= HY+LLS= K0++= K1+ 圓緩點： YH=HZ LS= K1+= K1+ 曲中點： QZ=YH(L/2LS)= K1+= K1+ 交點 1： JD1=QZ+ D/2= K1++= K1+ 同理 JD2 的計算如下： 平曲線要素 ： T=， L=， E=， D=。 曲線五個主點里程樁號 直緩點： ZH=JD2T= K2+= K1+ 緩圓點： HY= ZH+ LS= K1++200= K2+ 二級公路 本科畢業(yè)設(shè)計 7 緩直點： HZ= HY+LLS= K2++= K2+ 圓緩點： YH=HZ LS= K2+= K2+ 曲中點： QZ=YH(L/2LS)= K2+= K2+ 交點 2： JD2=QZ+ D/2= K2++= K2+ 上述驗證無誤， 終點樁號為： JD2+= K3+。 根據(jù)此計算過程，將計算結(jié)果填入“直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”。 方案二平曲線設(shè)計計算 方案二 運用 緯地軟件設(shè)計， 在地形圖上執(zhí)行主線平面設(shè)計命令 ，設(shè)計定點，然后采用“已知 S1+R+S2”模式進行實時修改，最