【正文】 二級公路畢業(yè)設(shè)計計算書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(dāng)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(dāng)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。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，年平均增長率為6%。 交通組成車 型相當(dāng)型號交通量（單位：輛/日）小型貨車躍進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?！?。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，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 B012003）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=4615(pcu/d) ()設(shè)計交通量：AADT=4615（1+6%）（151）=（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 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，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 D202006）[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 D202006）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 D202006）規(guī)定：當(dāng)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(dāng)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)定取值范圍根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D202006）規(guī)定：在設(shè)計速度為60km/h時，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，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，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。《標準》規(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，%的縱坡，%為宜。當(dāng)受到地形條件的限制，%的縱坡時，其邊溝應(yīng)做橫向排水設(shè)計?！豆饭こ碳夹g(shù)標準》（JTG B012003）規(guī)定：最小坡長為200m，不同縱坡的最大坡長也有限制。 最大坡長表縱坡（%）3456最大坡長（m）12001000800600②豎曲線半徑及長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、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 B012003）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。： 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kNkNkNkNmmmmm技術(shù)指標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=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——緩和曲線長度(m)； R——圓曲線半徑(m)； α——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。 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JD1K1+左9。2739。472000120JD2K2+左18。5239。561500200計算示例（以JD1為例） 要素計算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+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）序號交點樁號轉(zhuǎn)角值半徑緩和曲線長度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 二級公路縱斷面設(shè)計的總原則縱斷面的設(shè)計標準規(guī)定如下：(1)二級公路的最大坡度為6%，%的縱坡，當(dāng)采用平坡（0%）%的縱坡時路基邊溝應(yīng)作縱向排水設(shè)計。(2)二級公路最小坡長為150m。(3)坡長限制：縱坡坡度≥3%，最大坡長不大于1200m。縱坡坡度≥4%，最大坡長不大于1000m?？v坡坡度≥5%，最大坡長不大于800m。(4)滿足視覺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)豎曲線最小長度為50m。(7)%，%，%。 方案一的縱斷面的設(shè)計計算 計算豎曲線要素，i1和i2分別為兩相鄰兩縱坡坡度，ω= i2 i1，ω為“+”時，表示凹形豎曲線；ω為“”時，表示凸形豎曲線。 豎曲線要素示意圖豎曲線長度L或豎曲線半徑R：L=Rω或 R=Lω ()豎曲線切線長： T=L2=Rω2