【文章內(nèi)容簡介】 85 （ 2）按汽車行駛時(shí)間的要求確定豎曲線最小長度，即minL ??。 （ 3）視覺要求的凸形豎曲線最小半徑為 16000m。 平、縱線形組合設(shè) 計(jì)原則 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 考慮平縱線形的組合設(shè)計(jì)，使平曲線與豎曲線對(duì)應(yīng)，最好使豎曲線的起終點(diǎn)分別放在平曲線的兩個(gè)緩和曲線內(nèi)，平曲線終點(diǎn)與豎曲線頂點(diǎn)位置重合，即所謂的“平包豎”，如圖： 圖 平包豎設(shè)計(jì) 縱斷面設(shè)計(jì) 按照“拉坡”的設(shè)計(jì)步驟以及有關(guān)縱坡的設(shè)計(jì)要求，利用 AutoCAD 軟件試坡、調(diào)整、校對(duì)，最后確定各路段坡度、坡長。 （ 1) 設(shè)計(jì)為一個(gè)變坡點(diǎn)，變坡點(diǎn)樁號(hào)為 K0+850，坡度 i1=%,坡度 i2=%，變坡角 21i i 48? ? ? ? ? ，該豎曲線為凸形豎曲線，坡 長 L1=850m，坡長21L 5 4 6 .2 8 9 mLL? ? ? 。 （ 2) A 點(diǎn)設(shè)計(jì)高程 AH 106m? 。 則 變坡點(diǎn)高程 A 1 1H H L i 1 0 6 1 .1 7 % 8 5 0 m 1 1 5 .9 4 5 m? ? ? ? ? ?（ ） B點(diǎn)高程 B 2 2H H L i 115 .94 5 9% 546 .28 9 m 119 .72 8m? ? ? ? ? ?（ ） 各段合成坡度為： 2 2 2 2h11 i i 0 .0 2 0 .0 1 1I 2 . 37 2%??? ? ? 2 2 2 2h22 i i 0 .0 2 0 .0 0 6I 2 . 29 1%??? ? ? （ 3）確定豎曲線半徑 按照以上原則取豎曲線半徑 R=80000m。 豎曲線要素計(jì)算 曲線長： L R 8 00 00 0. 00 48 m 38 4m?? ? ? ? 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 切線長： 384 19222LT m m? ? ? 外距： 22192 0 . 2 3 02 2 8 0 0 0 0TE m mR? ? ?? 計(jì)算豎曲線起終點(diǎn)樁號(hào)： K 0 85 0 192 K 0 658115 .945m 192 113 .699mK 0 85 0 192 K1 042115 .945m 192 117 .27 0 m? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?豎 曲 線 起 點(diǎn) 樁 號(hào)豎 曲 線 起 點(diǎn) 高 程豎 曲 線 終 點(diǎn) 樁 號(hào)豎 曲 線 終 點(diǎn) 高 程 爬坡車道設(shè)計(jì) 由于該路線全線坡度較平緩， 不符合設(shè)置爬坡車道的條件。 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 4 路基設(shè)計(jì) 路基橫斷面設(shè)計(jì) 橫斷面布置 本設(shè)計(jì)為雙幅四車道高速公路，設(shè)計(jì)速度為 100Km/h。橫斷面組成為：路基寬度為26m，其路幅劃分為 2m（中央分隔帶） +2 （左側(cè)路緣帶） +2 （行車道）+2 （硬路肩） +2 （土路肩）。 土路肩 硬路肩 車道 車道左側(cè)帶硬路肩車道車道左側(cè)帶中央分隔帶土路肩右側(cè)帶路肩 行車道右側(cè)帶路肩行車道中間帶26m3%2%3%2% 2m 圖 橫斷面示意圖 路拱橫坡度 （ 1） 路拱坡度需要考慮路面類型和當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件。 《規(guī)范》規(guī)定瀝青混凝土、水泥混凝土路拱坡度宜取 1%— 2%。 考慮到該地區(qū)降雨量，路面排水狀況和施工行車安全舒適， 擬采用 2%的路拱橫坡。 （ 2） 土路肩的排水性遠(yuǎn)低于路面，其橫坡度較路面宜增大 %— %，擬采用 3%。 （ 3）直線段的硬路肩橫坡度與行車 道橫坡度相同。曲線段的硬路肩橫坡度：曲線外側(cè)路肩坡度方向向外側(cè)傾斜（ 2%），路肩橫坡過渡段的漸變率為 1/100。 平曲線加寬 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 當(dāng)平曲線的半徑小于或等于 250m 時(shí)，應(yīng)對(duì)平曲線內(nèi)側(cè)的行車道加寬，相應(yīng)的路基也應(yīng)加寬，該路段內(nèi)有一條半徑為 2021m 的曲線段，故可以不設(shè)加寬。 超高設(shè)置 該一級(jí)公路設(shè)計(jì)時(shí)速為 100Km/h 時(shí)，兩個(gè)曲線段的曲線半徑都小于《規(guī)范》規(guī)定的不設(shè)超高的最小半徑，為讓汽車在曲線上行駛時(shí)能夠獲得一個(gè)指向曲線圓心的橫向分力，以克服離心力對(duì)行車的影響，故應(yīng)設(shè)置超高。 在確定超高時(shí)應(yīng) 注意一下幾點(diǎn)： （ 1） 高速公路、一級(jí)公路的超高橫坡不應(yīng)大于 10%，其他各級(jí)公路不大于 8%； （ 2） 在積雪、冰凍地區(qū)，最大超高不超過 6%； （ 3）各級(jí)公路圓曲線最小超高為直線段的路拱坡度值。 本設(shè)計(jì)中超高的設(shè)置方法采用的是繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)的方法，即將兩側(cè)行車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，使之各自成為獨(dú)立的單向超高斷面，此時(shí)中央分隔帶維持原水平狀態(tài)。 根據(jù)公路等級(jí)設(shè)計(jì)速度和平曲線半徑查表得圓曲線的超高值 bi =4%。 超高緩和段長度確定 （ 1）該一級(jí)公路采用繞中央分 隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，超高漸變率 p=1/225，所以超高緩和段長度為： 8 .2 5 0 .0 4 7 4 .2 51 / 2 2 5c BiL m mp??? ? ? 緩和曲線 280 74. 25scL m L m? ? ?取 280cLm? 時(shí)，橫坡從路拱坡度（ 2%）過渡到超高橫坡（ 2%）時(shí)的超高漸變率： 8 .2 5 0 .0 4 1 12 8 0 8 4 8 .5 3 3 0p ?? ? ? （ 2）又因?yàn)椴辉O(shè)超高的半徑為 4000m，此點(diǎn)距 ZH點(diǎn)的距離為： 2 2 0 0 0 2 8 0 1404 0 0 0 4 0 0 0ALm?? ? ? 根據(jù)此條件確定的超高緩和段長度為： 280140=（ 2%）過渡到超高橫坡度（ 2%）時(shí)的超高漸變率： 8 .2 5 0 .0 4 1 11 4 0 4 2 4 .2 3 3 0p ?? ? ? 但仍可在緩和曲線部分區(qū)段內(nèi)采用超高，使得從雙向路拱坡度 gi 過渡到單向超高橫坡 bi ，且緩和過渡段的長度為 39。66 0 66 0 2% 99cbL B i m? ? ? ? ? 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 綜上所述，取 100cLm? ，所以超高起點(diǎn)樁號(hào)為（ K0+） 100=K0+，終點(diǎn)樁號(hào)為（ K0+） +100=K1+。 超高值的計(jì)算 由于曲線處無加寬，超高值計(jì)算如下表： 表 繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計(jì)算公式 超高位置 曲線內(nèi)側(cè) 曲線外側(cè) 行車道外邊緣 1h 1 11ih bi?? 01 1 10(2 1)xh bix?? 硬路肩外邊緣 2h 2 1 2 2iih h bi?? 02 01 2 2h h b i?? 土路肩外邊緣 3h 3 2 3 3iih h bi?? 02 02 3 3h h bi?? 注：結(jié)果為與路基設(shè)計(jì)高程的高差，設(shè)計(jì)值為中央分隔帶外側(cè)邊緣的高程，當(dāng) cxL?時(shí)為圓曲線上的超高值。 b1， b2， b3—— 分別為行車道、硬路肩、土路肩寬度； i1， i2， i3—— 分別為行車道、硬路肩、土路肩的橫坡度； x—— 超高緩和段中任一點(diǎn)至起點(diǎn)的距離； x0為雙坡階段長度， 1 1 1 1 10 1 0 1 11 0 12 2 20 . 0 0 3 6 6 0cbi i b i bx L x i bi i x p? ? ? ? ?? ， 當(dāng) p 時(shí)； bi —— 超高橫坡度。 具體計(jì)算結(jié)果見超高值計(jì)算表。 中央分隔帶形式及開口 中央分隔帶表面采用凸式，全寬 ，采用鋪面封閉；為搶險(xiǎn)、急救和維修方便，中央分隔帶每 2km 左右設(shè)一處開口，開口端部為半圓形，開口長度為 30m。 路基邊坡設(shè)計(jì) 路基填筑：沿途部分路段在水田或水塘上填筑，水田與水塘內(nèi)的淤泥一般厚約1或 2米，路堤填筑前應(yīng)清除淤泥，換 填塊石。填方基底為耕地或松散土質(zhì)段，填筑前應(yīng)進(jìn)行壓實(shí)處理，當(dāng)松散土厚度大于 30cm 時(shí)，應(yīng)翻挖再回填壓實(shí)。地表有樹許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 根草皮或腐植土應(yīng)予以清除，地面橫坡大于 1： 5時(shí)，應(yīng)挖成向內(nèi)傾 2— 4%的臺(tái)階后再填筑。 邊坡坡度設(shè)計(jì) 路基邊坡的坡度，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、巖土性質(zhì)、填挖類型、邊坡高度和施工方法等進(jìn)行合理選定。 本設(shè)計(jì)沿線無不良地質(zhì)狀況，路堤、路塹均為砂性土。 故采用路堤的邊坡為：路堤上部坡度（ H m8? ） 1： ，下部坡度 1： （ H 12m? ）；路塹邊坡為 1:。 邊坡穩(wěn)定性分析 該工程 K0+000— K1+350 段填挖深度在 8m以下，按一般路基設(shè)計(jì)，采用規(guī)定的坡度值，可不做穩(wěn)定性分析計(jì)算。 K1+350— K1+ 段路基挖方深度超高 8m，該段須做路基邊坡穩(wěn)定分析計(jì)算。 路基邊坡穩(wěn)定的力學(xué)計(jì)算基本方法是分析失穩(wěn)滑動(dòng)體沿滑動(dòng)面上的下滑力 T 與抗滑力 R，按靜力平衡原理，取兩者的比值為穩(wěn)定系數(shù) K，即 K=R/T，工程上規(guī)定采用min 0 0K ??作為路基邊坡穩(wěn)定性分析的界限值。 本 設(shè)計(jì)中路堤路塹均為砂性土，砂類土路基邊坡滲水性強(qiáng)、黏性差，邊坡穩(wěn)定主要靠其內(nèi)摩擦力支持，失穩(wěn)土體的滑動(dòng)面近似直線形態(tài)。 樁號(hào) K1+ 處，填挖高度為 ，路基左側(cè)邊坡高度 H1=，右側(cè)高度 H2=8m。取 H=。內(nèi)摩擦角 ? =35176。，土的容重 r=19KN/m3，黏結(jié)力 c= 坡度為 1:。 圖 邊坡穩(wěn)定性分析示意圖 按靜力平衡可得 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 c os ta nsinc otsinA B D QR N f c L Q c LKT T QcLfQ???????? ? ????單 位 長 度 路 基 邊 坡 滑 動(dòng) 體 的 重 力 ， 表 達(dá) 式 為 1HQ= L ( )2 s in? ? ?? ?由 此 可 得 m in 0000m in2 si nc otsi n( ) si n2t a n( ) c ot c ot ( )/0c ot c ot c sc2( 2 ) c ot 2 ( ) c scc ot c sc =tacKfHcafHK f a aK dK dafaK a f a f af??? ? ? ???? ? ????? ? ? ? ????????????? ? ? ??? ? ? ??? ? ? ???令 ， 而 則欲 求 值 ， 對(duì) 上 式 求 導(dǎo) 數(shù) ， 取 ， 則 最 危 險(xiǎn) 滑 動(dòng) 面 的 傾 角 表 達(dá) 式 為， （ ）以 代 替 ， 最 后 得對(duì) 于 該 斷 面 ，m in2n 35 , caHK?? ? ???則 ， 該 路 基 邊 坡 穩(wěn) 定 。 排水設(shè)計(jì) 路面表面排水 路面積水由 2%路拱橫坡排出，經(jīng)坡面匯入邊溝或農(nóng)田，邊溝水排至排水溝渠。中央分隔帶采用鋪面封閉，坡面雙向外傾，坡度 2%；在超高路段上，可在分隔帶上側(cè)邊緣處設(shè)置路緣石或泄水口，或者在分隔帶內(nèi)設(shè)置縫隙式圓形集水管或蝶形混凝土淺溝和泄水口，以攔截和排泄上側(cè)半幅路面的表面水。 邊溝 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 （ 1）結(jié)合本設(shè)計(jì)的情況，采用梯形邊溝，邊溝采用漿砌片石，砌筑 用的砂漿強(qiáng)度采用 。矮路堤路旁的取土坑常與路基排水設(shè)計(jì)綜合考慮，使之起到邊溝的排水作用。 （ 2）《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定高速公路的邊溝的深度不得小于 米，本設(shè)計(jì)中的邊溝深度采用 1 米，底寬取 1 米。 （ 3） 邊溝的縱坡度應(yīng)取 ％，邊溝出水口的間距，不超過 300m，邊溝出口水的排放應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件以及橋涵水道位置，排引到路基范圍外、使之不沖刷路堤坡腳。 （ 4）本段設(shè)計(jì)采用邊溝的邊坡為內(nèi)側(cè) 1： 1，外側(cè)邊坡坡度與挖填方坡度相同。 截水溝 （ 1）截水溝設(shè)在路塹坡頂 5m或路堤坡腳 2m 以外，溝底應(yīng)具有 %以上的縱坡，長度控制在 200m500m 內(nèi)；超過 500m 時(shí)，在中間適宜位置處增設(shè)泄水口，由急流槽或急流管分流排引。 （ 2） 截水溝的斷面形式一般為梯形，本設(shè)計(jì)邊坡采用 1： 1，寬度采用 米，深度 米。 排水溝 （ 1）排水溝的橫斷面采用梯形，用于邊溝、截水