【正文】 二級(jí)公路畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)緒論龍山茨巖塘至永順靈溪鎮(zhèn)二級(jí)公路設(shè)計(jì)對(duì)于湖南省湘西土家族苗族自治州境內(nèi)的經(jīng)濟(jì)民生有著重要作用。選擇這段二級(jí)公路設(shè)計(jì)對(duì)我們的學(xué)習(xí)和以后的工作有著現(xiàn)實(shí)意義。改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)家把交通作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)之一，為公路交通事業(yè)快速發(fā)展提供了機(jī)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(fù)責(zé)、聯(lián)合建設(shè)，統(tǒng)籌渠道是國(guó)家投資、地方籌資、社會(huì)融資、引進(jìn)外資。1978年以來(lái)，是我國(guó)公路事業(yè)發(fā)展最快、建設(shè)規(guī)模最大、最具活力的時(shí)期。期間我國(guó)10~20年的時(shí)間走過(guò)了發(fā)達(dá)國(guó)家一般需要30~40年走完的路程，我國(guó)公路建設(shè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，取得了舉世矚目的成就。盡管我國(guó)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(dá)國(guó)家相比有較大差距，還不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。存在的主要問(wèn)題：一是數(shù)量少，按國(guó)土面積計(jì)算的公路網(wǎng)密度仍然很低，只相當(dāng)于印度的1/5，美國(guó)的1/7，日本的1/30；二是質(zhì)量差、標(biāo)準(zhǔn)低，在通車?yán)锍讨校蟛糠譃榈燃?jí)較低的三、四級(jí)公路，還有達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的“等外路”。因此在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，加快新建公路和低等級(jí)公路的改鍵，將是我國(guó)公路建設(shè)的主要任務(wù)。本次二級(jí)公路設(shè)計(jì)主要任務(wù)包括：根據(jù)道路技術(shù)等級(jí)和道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算確定相關(guān)參數(shù)；在進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證的基礎(chǔ)上，選定路線設(shè)計(jì)方案；繪制路線平面、縱橫斷面設(shè)計(jì)圖；路基路面設(shè)計(jì)，繪制路基路面結(jié)構(gòu)圖。1 路線設(shè)計(jì)資料論證 設(shè)計(jì)基本資料 交通量根據(jù)本路段OD調(diào)查和各交通觀測(cè)站資料分析，年平均增長(zhǎng)率為6%。 交通組成車 型相當(dāng)型號(hào)交通量（單位：輛/日）小型貨車躍進(jìn)NJ131900中型貨車解放CA390490大型貨車黃河JN162640拖掛車東風(fēng)XQD5170TGC300大中型客車解放CA15400 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(rùn)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(rùn)多雨，冬季干冷少雨?！?。年平均最熱月(七月)℃，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(qiáng)，十分適宜林木生長(zhǎng)，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(dá)，可滿足本項(xiàng)目實(shí)施對(duì)成品建材的大量需求。材料質(zhì)量符合項(xiàng)目要求。 道路類型、等級(jí)的確定和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證 道路類型及等級(jí)論證根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B012003）規(guī)定：雙車道二級(jí)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(cè)年限為15年。計(jì)算起始年平均日交通量：ADT=900+490+640+300+400=4615(pcu/d) ()設(shè)計(jì)交通量：AADT=4615（1+6%）（151）=（pcu/d） ()所以，雙車道二級(jí)公路滿足設(shè)計(jì)要求。 道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證 設(shè)計(jì)速度論證根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B012003）[2]，由于作為城鄉(xiāng)結(jié)合部混合交通量大的集散公路時(shí)，其設(shè)計(jì)速度宜選用60km/h。 平面線形標(biāo)準(zhǔn)論證按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D202006）[3]確定平面線形標(biāo)準(zhǔn)，主要包括各種曲線線形、半徑、長(zhǎng)度以及直線長(zhǎng)度、超高等規(guī)定的取值范圍。①直線長(zhǎng)度《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D202006）規(guī)定：設(shè)計(jì)速度不小于60km/h的公路，最大直線長(zhǎng)度以汽車按設(shè)計(jì)速度行駛70s左右的距離控制；一般直線路段的最大長(zhǎng)度（以m計(jì)）應(yīng)控制在設(shè)計(jì)速度（以km/h計(jì)）的20倍為宜；另外，同向曲線間的最小直線長(zhǎng)度以不小于行車速度（以km/h計(jì)）的6倍為宜，反向曲線間的最小直線長(zhǎng)度以不小于行車速度（以km/h計(jì)）的2倍為宜。該二級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度為60km/h，所以最大直線長(zhǎng)度為6070/=1167m，同向曲線間的最小直線長(zhǎng)度為660=360m，反向曲線間的最小直線長(zhǎng)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(zhǎng)度之比宜為：1:1:1~1:2:1，同時(shí)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(zhǎng)度《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D202006）規(guī)定：當(dāng)設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，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(shí)）,不設(shè)超高的最小半徑為1500m（路拱≤2%時(shí)）和1900m（路拱＞2%時(shí)）；當(dāng)直線與最小半徑小于1000m的圓曲線相連接時(shí)，應(yīng)設(shè)置緩和曲線，緩和曲線的長(zhǎng)度一般最小長(zhǎng)度為80m，極限最小值為60m。選用圓曲線半徑時(shí)，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(guò)10000m。④超高和加寬的規(guī)定取值范圍根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D202006）規(guī)定：在設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，當(dāng)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(shí)，應(yīng)在圓曲線上設(shè)超高。規(guī)范規(guī)定：當(dāng)圓曲線半徑小于250m時(shí)，需要設(shè)置加寬。 豎曲線要素標(biāo)準(zhǔn)論證①坡度及坡長(zhǎng)縱坡有最大縱坡和最小縱坡。確定最大縱坡時(shí)，要綜合考慮汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)和自然條件等各方面的因素。《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：在設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，最大縱坡為6%。同時(shí)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，%的縱坡，%為宜。當(dāng)受到地形條件的限制，%的縱坡時(shí)，其邊溝應(yīng)做橫向排水設(shè)計(jì)。《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B012003）規(guī)定：最小坡長(zhǎng)為200m，不同縱坡的最大坡長(zhǎng)也有限制。 最大坡長(zhǎng)表縱坡（%）3456最大坡長(zhǎng)（m）12001000800600②豎曲線半徑及長(zhǎng)度凸形豎曲線的一般最小半徑為2000m,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(zhǎng)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(zhǎng)度為了保證行車安全，司機(jī)應(yīng)能隨時(shí)看到前方一定距離的公路及其障礙物，以便及時(shí)剎車或繞過(guò)。汽車在這段時(shí)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(jí)公路在設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，視距長(zhǎng)度為75 m。 凈空高度論證考慮到大型設(shè)備運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展、路面積雪和路面鋪裝在養(yǎng)護(hù)中的加厚等因素，規(guī)定高速路和一級(jí)、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(biāo)準(zhǔn)》（JTG B012003）規(guī)定：根據(jù)二級(jí)公路的橋涵結(jié)構(gòu)采用公路—Ⅱ級(jí)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(jì)算采用車道荷載；橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。車道荷載和車輛荷載的作用不能疊加。： 車輛荷載主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目車輛重力標(biāo)準(zhǔn)值前軸重力標(biāo)準(zhǔn)值中軸重力標(biāo)準(zhǔn)值后軸重力標(biāo)準(zhǔn)值軸距輪距前輪著地寬度及長(zhǎng)度中、后輪著地寬度及長(zhǎng)度車輛外形尺寸（長(zhǎng)寬）單位kNkNkNkNmmmmm技術(shù)指標(biāo)55030212021403++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(jì)除受自然條件影響外，尚受諸多社會(huì)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(duì)有比較價(jià)值的路線方案進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)、工程造價(jià)、自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境等重要影響因素進(jìn)行同等深度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證及效益分析，通過(guò)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(jì)、效益等的計(jì)算比較，確定推薦的路線方案。2 路線線形設(shè)計(jì) 路線平面線形設(shè)計(jì)曲線幾何元素計(jì)算公式如下：p=Ls224RLs42384R3（m） ()q=Ls2Ls3240R2（m） ()β0=Ls2R1800π（°） ()T=（R+p）tanα2+q（m） ()L=Rαπ1800+Ls（m） ()E=（R+p）secα2R（m） () D=2TL（m） ()式中：Ls——緩和曲線長(zhǎng)度(m)； R——圓曲線半徑(m)； α——轉(zhuǎn)角(°)。 方案一平曲線設(shè)計(jì)計(jì)算方案一采用手算，路線設(shè)計(jì)除了起終點(diǎn)（起點(diǎn)樁號(hào)：K0+000，終點(diǎn)樁號(hào)：K3+）外有兩個(gè)交點(diǎn)，即JD1和JD2，下表為平曲線設(shè)置表。 平曲線設(shè)置表（方案一）序號(hào)交點(diǎn)樁號(hào)轉(zhuǎn)角值半徑緩和曲線長(zhǎng)度JD1K1+左9。2739。472000120JD2K2+左18。5239。561500200計(jì)算示例（以JD1為例） 要素計(jì)算p=Ls224RLs42384R3=120^224x2000120^42384x20003=（m）q=Ls2Ls3240R2=1202120^3240x20002=（m） β0=Ls2R1800π==（°）T=（R+p）tanα2+q=（2000+）tan902739。472+=（m） L=Rαπ1800+Ls=2000902739。47π1800+120=（m） E=（R+p）secα2R=（2000+）sec902739。4722000=（m）D=2TL=2=（m） 計(jì)算曲線五個(gè)主點(diǎn)里程樁號(hào)直緩點(diǎn)：ZH=JD1T= K1+= K0+緩圓點(diǎn)：HY= ZH+ LS= K0++120= K0+緩直點(diǎn)：HZ= HY+LLS= K0++= K1+圓緩點(diǎn)：YH=HZ LS= K1+= K1+曲中點(diǎn)：QZ=YH(L/2LS)= K1+= K1+交點(diǎn)1： JD1=QZ+ D/2= K1++= K1+同理JD2的計(jì)算如下：平曲線要素：T=，L=，E=，D=。曲線五個(gè)主點(diǎn)里程樁號(hào)直緩點(diǎn)：ZH=JD2T= K2+= K1+緩圓點(diǎn)：HY= ZH+ LS= K1++200= K2+緩直點(diǎn)：HZ= HY+LLS= K2++= K2+圓緩點(diǎn)：YH=HZ LS= K2+= K2+曲中點(diǎn)：QZ=YH(L/2LS)= K2+= K2+交點(diǎn)2： JD2=QZ+ D/2= K2++= K2+上述驗(yàn)證無(wú)誤，終點(diǎn)樁號(hào)為：JD2+= K3+。根據(jù)此計(jì)算過(guò)程，將計(jì)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(jì)計(jì)算方案二運(yùn)用緯地軟件設(shè)計(jì)，在地形圖上執(zhí)行主線平面設(shè)計(jì)命令，設(shè)計(jì)定點(diǎn)，然后采用“已知S1+R+S2”模式進(jìn)行實(shí)時(shí)修改，最后保存確定平面文件。根據(jù)平面文件得到平曲線設(shè)置表： 平曲線設(shè)置表（方案二）序號(hào)交點(diǎn)樁號(hào)轉(zhuǎn)角值半徑緩和曲線長(zhǎng)度JD1K1+左12。439。321000100JD2K2+左22。5439。5500100輸出表格命令，輸出“直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”。 路線縱斷面設(shè)計(jì) 二級(jí)公路縱斷面設(shè)計(jì)的總原則縱斷面的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如下：(1)二級(jí)公路的最大坡度為6%，%的縱坡，當(dāng)采用平坡（0%）%的縱坡時(shí)路基邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計(jì)。(2)二級(jí)公路最小坡長(zhǎng)為150m。(3)坡長(zhǎng)限制：縱坡坡度≥3%，最大坡長(zhǎng)不大于1200m。縱坡坡度≥4%，最大坡長(zhǎng)不大于1000m?？v坡坡度≥5%，最大坡長(zhǎng)不大于800m。(4)滿足視覺(jué)需要最小豎曲線半徑：凸形豎曲線為4000、8000m，凹形豎曲線為6000m。(5)豎曲線半徑一般最小值2000，凹形豎曲線半徑一般最小值1500m。(6)豎曲線最小長(zhǎng)度為50m。(7)%，%，%。 方案一的縱斷面的設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算豎曲線要素，i1和i2分別為兩相鄰兩縱坡坡度，ω= i2 i1，ω為“+”時(shí)，表示凹形豎曲線；ω為“”時(shí)，表示凸形豎曲線。 豎曲線要素示意圖豎曲線長(zhǎng)度L或豎曲線半徑R：L=Rω或 R=Lω ()豎曲線切線長(zhǎng)： T=L2=Rω2