【正文】 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 1 頁 第 1章 概述 建設(shè)概況 定陶 縣 位于山東西部，距菏澤 市 僅 20多公里。定陶 縣 交通運(yùn)輸方便，位于 “ 京九 ” 鐵路與歐亞大陸橋的十字交匯處，北依新石鐵路，南臨隴海鐵路，京九鐵路縱貫全境 。 菏澤 市 至定陶 縣 二級公路的建成對加快當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)建設(shè)，改善區(qū)域交通運(yùn)輸條件，促進(jìn)定陶縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展，帶動(dòng)沿線人民群眾脫貧致富具有十分重要意義。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本次設(shè)計(jì)為菏澤 市 至定陶 縣 二級公路設(shè)計(jì)。 工程地質(zhì)條件 影響道路的自然因素主要有地形、氣候、水文、地質(zhì)、土壤及植被等，這些自然要素主要影響道路的等級和設(shè)計(jì)速度的選用、路線方案的確定、路線平縱橫的幾何形 狀、橋隧等構(gòu)造物的位置和規(guī)模、工程數(shù)量和造價(jià)等。 本路段屬微丘地帶，地面自然坡度 20176。以下，相對高差在 100m 以下，因此道路設(shè)計(jì)的布線一般不受地形的限制。 公路的自然區(qū)劃 Ⅱ區(qū) 東部溫潤季凍區(qū)：該區(qū)路面結(jié)構(gòu)的突出問題是防止翻漿和凍脹。翻漿的輕重程度取決于路基的潮濕狀態(tài)，根據(jù)不同的路基狀態(tài)采取措施。但是該區(qū)缺乏砂石材料，在采取穩(wěn)定土基層方面已取得一定的經(jīng)驗(yàn)。 氣候條件 設(shè)計(jì)路段所在地區(qū)處于暖溫帶季風(fēng)大陸性氣候，四季分明，光熱資源豐富。同時(shí)該地區(qū)也是氣象災(zāi)害天氣的多發(fā)地區(qū)，尤其旱澇最為嚴(yán)重。在路面設(shè)計(jì)中應(yīng)注意高 溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。年降雨量為 625mm,年平均氣溫 ℃，最冷月 1 月，平均氣溫 ℃，最熱月 7 月 平均氣溫 ℃，年青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 2 頁 無霜期 213 天，年相對濕度 68%， 設(shè)防烈度為 7度 ， 設(shè)計(jì)基本地震加速度值為 。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 3 頁 第 2章 選線和定線 選線 選線是根據(jù)路線基本走向和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地形、地質(zhì)條件，考慮安全、環(huán)保、土地利用和施工條件，以及經(jīng)濟(jì)等因素，通過全面比較，選定路線中線的全過程。它是道路建設(shè)的基礎(chǔ)工作，面對的是一個(gè)十分復(fù)雜的自然環(huán)境和社會經(jīng)濟(jì)條件，需要綜合考慮多方面因素。為了保證選線和勘測設(shè)計(jì)質(zhì)量，降 低工程造價(jià)，必須全面考慮，由粗到細(xì)，有輪廓到具體，逐漸深入，分階段分步驟分析比較，進(jìn)行多方案必選，才能定出合理的路線。 道路選線的一般原則 （ 1）在路線設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，運(yùn)用各種先進(jìn)手段對路線方案做深入、細(xì)致的研究，在多方案論證、必選的基礎(chǔ)上，選定最優(yōu)路線方案。 （ 2）路線設(shè)計(jì)應(yīng)在保證行車安全，舒適，快捷的前提下，做到工程量小、造價(jià)低，營運(yùn)費(fèi)低，效益好，并有利于施工和養(yǎng)護(hù)。 （ 3）選線應(yīng)同農(nóng)田基本建設(shè)相結(jié)合，做到少占耕地，并應(yīng)盡量不占高產(chǎn)田，經(jīng)濟(jì)作物田或穿過經(jīng)濟(jì)林園。 （ 4）通過名勝、風(fēng)景、古跡地區(qū)的道路，應(yīng) 與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，并適當(dāng)照顧美觀，重視保護(hù)原有自然狀態(tài)和重要?dú)v史文物遺址。 （ 5）對嚴(yán)重地質(zhì)不良路段，一般情況下應(yīng)設(shè)法繞避，如采礦區(qū)。 （ 6）經(jīng)過沿線城鎮(zhèn)的路線布置，應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃，確定其連接方式（穿越、繞行或以支線連接），地點(diǎn)一般距城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū) 2~5 km 為宜。 （ 7）二級公路的設(shè)計(jì)可考慮利用老路。 （ 8）除大橋、特大橋橋址作為路線的控制點(diǎn)外，一般中小橋、人行通道服從路線走向較為經(jīng)濟(jì)。 道路選線時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) 此次選線，路線最后部分基本上是沿河線，路線走向明確，路線縱坡緩，線形好，是比較好的選擇方 案。該河谷為開闊河谷，地形簡單、平緩，河岸與山坡之間有較寬的臺地，且多為農(nóng)田。 （ 1）布設(shè)平面線性時(shí)，當(dāng)增加的工程量不大時(shí)，應(yīng)盡量選用較高的指青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 4 頁 標(biāo)，避免采用極限半徑。連續(xù)高填方的路段，必須采用大的平曲線，并采用邊坡植樹等措施誘導(dǎo)視線，改善景觀。 （ 2）直線的選用要得當(dāng)。根據(jù)地形及景觀的配合。必須選用直線時(shí)，其長度要受到限制。 （ 3）選線步驟主要是控制點(diǎn)的選定，加密控制點(diǎn)。 沿河線的選擇 河岸的選擇 由于河谷兩岸情況各有利弊，選線時(shí)應(yīng)比較兩岸地形、地質(zhì)、水文、氣候等條件以及農(nóng)田水利規(guī)劃等因素，避難就易，充分利用 有利的一岸。 高度的選擇 沿河線按路線高度與設(shè)計(jì)洪水位的關(guān)系有低線和高線兩種。沿河線的線位高低，是根據(jù)兩岸地形、地質(zhì)條件以及水文情況，結(jié)合路線等級和工程經(jīng)濟(jì)選定。沿河線的路肩設(shè)計(jì)高程既要保證路肩高出規(guī)定洪水頻率發(fā)的設(shè)計(jì)水位，又要避免路線高懸于山坡之上。路線一般以低線為主，但必須做好洪水位的調(diào)查。 橋位的選擇 1. 在 S形河段腰部跨河，以爭取軸線與河流成較大交角。 2. 在河灣附近跨河，但應(yīng)注意河灣水流對橋的影響，應(yīng)采取防護(hù)措施。 3. 順直河段跨河，應(yīng)處理好橋頭引道線形。 定線 定線是在選線完成之后，具體標(biāo)定公路的中心線，是 根據(jù)上級標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)書和踏勘測量中已定的路線走向，主要控制點(diǎn)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行公路詳細(xì)技術(shù)測量時(shí)進(jìn)行的，其中主要任務(wù)是在選線布局所規(guī)定的‘路線帶’范圍內(nèi)，根據(jù)既定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和路線方案，結(jié)合地形、地質(zhì)條件，綜合考慮路線的平、縱、橫三方面因素，定出中線的合理位置。 定線方法 ：紙上定線岸操作方法可分為直線形定線法和曲線形定線法。 紙上定線是在大比例尺地形圖上確定道路中心的具體位置，再將紙上路青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 5 頁 線通過實(shí)地放線敷設(shè)到地面上，供詳細(xì)測量和施工之用。紙上定線的工作對象是地形圖，俯視范圍大，控制點(diǎn)容易確定，平縱線及 其組合可反復(fù)試線修改。 2. 現(xiàn)場定線：現(xiàn)場定線是設(shè)計(jì)人員直接在現(xiàn)場定出道路中線的具體位置?，F(xiàn)場定線的工作對象是現(xiàn)場實(shí)際地形，地形地物、山脈水系線位精度高，不需測大范圍大比例尺地形圖。 3. 航測定線：航測定線是利用航測相片、航測影像地形圖等航空測量資料，借助航測儀器使之建立立體模型進(jìn)行定線。航測定線的工作對象是立體模型，可以把大量野外工作搬到室內(nèi)來做。 微丘區(qū)定線步驟 定導(dǎo)向點(diǎn)：在選線布局確定的控制點(diǎn)之間，根據(jù)微丘去路線布設(shè)要點(diǎn)，通過分析比較，確定可穿越、應(yīng)趨就和該繞避的點(diǎn)和活動(dòng)范圍，建立一些中間導(dǎo)向點(diǎn)。 試定路線導(dǎo)線：參照導(dǎo)向點(diǎn)，試穿出一系列直線并交出交點(diǎn)，或直接將導(dǎo)向點(diǎn)作為交點(diǎn)，試定出路線導(dǎo)線。 初定平曲線：讀取交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算或直接量測轉(zhuǎn)角和交點(diǎn)間距。 定線：檢查各技術(shù)指標(biāo)是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，以及平曲線線位是否合適，不滿足時(shí)應(yīng)調(diào)整交點(diǎn)位置或圓曲線半徑或緩和曲線長度，直至滿足為止。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 6 頁 第 3章 平面設(shè)計(jì) 直線設(shè)計(jì) 直線作為平面線形要素之一，在公路中使用較多。因?yàn)閮牲c(diǎn)之間距離最短，因此一般在選線和定線時(shí)，只要地勢平坦，無大的地物、地形障礙，選線時(shí)應(yīng)首選考慮使用直線。 必須采用長直線時(shí)，相應(yīng)縱坡不應(yīng)過大；若兩側(cè)地形過于空曠時(shí) ，易采取植樹或設(shè)置一定建筑物等措施予以改善；定線時(shí)應(yīng)將能引起興趣的自然風(fēng)景或建筑物納入駕駛員得視線范圍。在長直線盡頭設(shè)置的平曲線，除曲線半徑、超高、視距等符合規(guī)定外，還必須采取設(shè)置標(biāo)志、增大路面抗滑能力等安全保障措施，以確保行車安全。 直線的優(yōu)缺點(diǎn) (1)直線的優(yōu)點(diǎn)：筆直的道路會形成短捷、直達(dá)的美學(xué)效果。汽車在直線上行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易。測設(shè)中，直線只需定出兩點(diǎn)，就可方便的測定方向和距離。 (2)直線的缺點(diǎn)：過長的直線在公路設(shè)計(jì)中是不利的。在地形起伏較大的地區(qū)，直線難與地形相適應(yīng)，產(chǎn)生高填深 挖路基，破壞自然景觀。若長度運(yùn)用不當(dāng)，會影響線性的連續(xù)性。過長的直線會使駕駛員感到單調(diào)、疲憊和急躁，易超速行駛，對安全行車不利。所以，在定線中直線的運(yùn)用、長度的確定，應(yīng)慎重考慮，不宜采用過長的直線。 直線設(shè)計(jì)的選 用 平面線性采用直線時(shí)應(yīng)注意線形與地形的關(guān)系，并應(yīng)符合直線的最大長度和最小長度的要求；在運(yùn)用直線線形并決定其長度時(shí)；原則是易直則直、易曲則曲。在下述路段上可采用直線： 1）路線完全不受地形、地物限制的平原區(qū)或山間的開闊河谷地帶； 2）市鎮(zhèn)及其近郊道路，或以直線為主體進(jìn)行規(guī)劃的地區(qū)； 3）長大橋梁、隧 道等構(gòu)造物路段； 4）路線交叉點(diǎn)及附近； 5）雙車道公路提供超車的路段。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 7 頁 直線的最大長度 合理的直線長度應(yīng)根據(jù)駕駛員的心理反應(yīng)和視覺效果確定，但目前這一問題尚在研究中。各國普遍從經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，根據(jù)調(diào)查結(jié)果規(guī)定直線的最大長度。 我國地域遼闊，地形差異較大，對直線長度很難作出統(tǒng)一規(guī)定，且在混合交通的道路上，超車、會車、錯(cuò)車以及避讓非機(jī)動(dòng)車和行人的機(jī)會甚多，駕駛員的感覺與國外不盡相同。因此，我國未對直線的最大長度作出規(guī)定。設(shè)計(jì)者可根據(jù)地形、地物、自然景觀以及經(jīng)驗(yàn)等決定直線的最大長度，既不追求長直線，也不強(qiáng)設(shè)平曲線。直 線的最大長度，在城鎮(zhèn)及其附近或其他景點(diǎn)有變化的地點(diǎn)大于 20v 是可以接受的，在景觀單調(diào)的地點(diǎn)最好控制在 20v以內(nèi)，對本次設(shè)計(jì)既 1600m。 直線的最小長度 同向曲線間的直線最小長度 同向曲線是指兩個(gè)轉(zhuǎn)向相同的相鄰曲線間以直線形成的平面的線形。其中間的直線長度就是指前一曲線的終點(diǎn)至后一曲線的起點(diǎn)之間的長度。當(dāng)此直線長度很短時(shí)，在視覺上容易形成直線與兩端的曲線構(gòu)成反彎的錯(cuò)覺，使整個(gè)組合線形缺乏連續(xù)性，形成所謂的“斷背曲線”，《規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)設(shè)計(jì)速度≥ 60km/h 時(shí)，同向曲線直線最小長度（以 m計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（ 以km/h 計(jì)）的 6 倍為宜，本次設(shè)計(jì)既 480m。 對低速道路（ V≤ 40km/h）可參考執(zhí)行。 反向曲線間的直線最小長度 反向曲線是指兩個(gè)轉(zhuǎn)向相反的相鄰曲線間以直線形成的平面的線形。由于兩彎道轉(zhuǎn)彎方向相反，考慮其超高和加寬緩和的需要以及駕駛員的操作方便，其間的直線最小長度應(yīng)予以限制?！兑?guī)定》規(guī)定，當(dāng)設(shè)計(jì)速度≥ 60km/h時(shí)，反向曲線直線最小長度（以 km 計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以 km/h 計(jì)）的2倍為宜，本次設(shè)計(jì)既 160m。當(dāng)設(shè)計(jì)速度≤ 40km/h 時(shí)，可參照上述規(guī)定執(zhí)行。 圓曲線 平面圓曲線是公路設(shè)計(jì)中的基本線形， 它在路線遇到障礙或地形需要路線改變方向時(shí)設(shè)置。各級公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置圓曲線。在選用圓曲線半徑時(shí)應(yīng)與計(jì)算行車速度相適應(yīng)，并應(yīng)盡可能選用較大的圓曲線半徑，以提青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 8 頁 高公路的安全性。 圓曲線的設(shè)計(jì)主要確定起其半徑值以及超高和加寬。 圓曲線最小半徑 行駛在曲線上的汽車由于受到離心力的作用，其穩(wěn)定性受到了影響，離心力的大小又與曲線半徑密切相關(guān)，半徑愈小愈不利，所以在選擇曲線半徑時(shí)應(yīng)盡可能采用較大的半徑值，只有在地形或其他條件受到限制時(shí)才可使用較小的曲線半徑。為了行車安全與舒適，我國《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了三種圓曲線最小半徑，即： 一般最小半徑、極限最小半徑和不設(shè)超高最小半徑。 一般最小半徑 一般最小半徑介于極限最小半徑和不設(shè)超高最小半徑之間。一方面要考慮汽車以設(shè)計(jì)速度在這種小半徑的曲線上行駛時(shí)的安全性、穩(wěn)定性和旅客有充分的舒適性，另一方面也要注意到在地形比較復(fù)雜的情況不會過多的增加工程數(shù)量。 《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了“一般最小半徑”。確定一般最小半徑時(shí)，橫向力系數(shù)μ和超高橫坡度 ih 沒有取到極限最大值，都留有一定的余地。通常在路線設(shè)計(jì)時(shí)，圓曲線半徑應(yīng)盡量采用大于或等于一般最小半徑。 極限最小半徑 極限最小半徑是指按設(shè)計(jì)速度行駛的車輛，能保證其 安全行駛的最小半徑。它是設(shè)計(jì)采用的極限值。當(dāng)μ和 ib 都用最大值時(shí)。按公式可計(jì)算出“極限最小半徑”。下面表是我國《標(biāo)準(zhǔn)》中所制定的極限最小半徑，是路線設(shè)計(jì)中的極限值，是在特殊困難條件下不得已才使用的，一般不能輕易采用。 不設(shè)超高的最小半徑 在設(shè)計(jì)速度一定時(shí)，當(dāng)圓曲線半徑較大時(shí)，離心力就比較小，此時(shí)彎道即使采用與直線相同的雙向路拱斷面時(shí)，離心力對外側(cè)車道上行駛的汽車的影響也很??；因此我國《標(biāo)準(zhǔn)》制定了“不設(shè)超高的最小半徑”， 不設(shè)超高最小半徑是判斷圓曲線設(shè)不設(shè)超高的一個(gè)界限，當(dāng)圓曲線半徑大于或等于該公路等級對應(yīng) 的不設(shè)超高的最小半徑時(shí)，圓曲線橫斷面采用與直線相同的雙向路拱橫面，不必設(shè)計(jì)超高；反之則采用向內(nèi)傾斜單向超高橫斷面形式表。 設(shè)計(jì)速度 80（ｋｍ／ｈ） 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 9 頁 表 圓曲線技術(shù)指標(biāo) 圓曲線的選用 道路平面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)沿線地形、地物等條 件，盡量選用較大的半徑，以保證行車舒適。在選定半徑時(shí)既要技術(shù)合理，有要經(jīng)濟(jì)適用；既不盲目采用高標(biāo)準(zhǔn)（大半徑）而過分增加工程量，也不只考慮眼前通行要求而采用低標(biāo)準(zhǔn)。 1）選定圓曲線半徑應(yīng)與地形相適用，以采用超高值為 2% ～ 4%的圓曲線半徑為宜。 2）地形條件受限制時(shí)，應(yīng)采用大于或接近一般最小半徑的圓曲線半徑； 在自然條件特殊困難或受其他條件嚴(yán)格限制而不得已時(shí)，方可采用極限最小半徑。 3)在選取圓曲線半徑時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)速度相適應(yīng)，同相銜接路段的平、縱線形要素相協(xié)調(diào)，構(gòu)成連續(xù)、平衡的圓曲線形。 4)選用圓曲線半徑 時(shí)，最大半徑值一般不超過 10000m。 緩和曲線 緩和曲線是道路平曲線要素之一，它是設(shè)置在直線與圓曲線間或半徑相差較大、轉(zhuǎn)向相同的兩圓曲線間的一種曲率連續(xù)變化的曲線。 （ 1）緩和曲線在公路設(shè)計(jì)中的作用 1）曲率連續(xù)變化