【文章內(nèi)容簡介】 由于本次設(shè)計(jì)中未采用非對稱型基本曲線，所以非對稱型基本曲線的計(jì)算圖式及公式不再贅述。2 S型曲線設(shè)計(jì)計(jì)算S型曲線計(jì)算時，先根據(jù)前交點(diǎn)的T長以及交點(diǎn)間距算出本交點(diǎn)的T長，通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)角 以、根據(jù)緩和曲線要求試定的 以及T長來反算半徑。對于反算出的半徑R根據(jù)控制切線長T取整，當(dāng)T為最大控制時，R向小取整；T為最小控制時，R向大取整。取整后再由基本型曲線設(shè)計(jì)與計(jì)算公式來計(jì)算各曲線要素以及主點(diǎn)樁號。切線T反算半徑R的計(jì)算公式如下：3 計(jì)算實(shí)例以本設(shè)計(jì)中交點(diǎn)2為例計(jì)算平曲線要素，計(jì)算過程如下：交點(diǎn)1（1）平曲線要素計(jì)算= (m)= (m)== (o)= (m)= (m)= (m) = (m)（2）計(jì)算主點(diǎn)樁里程JD1 K1+T ZH K1++Ls 250HY K1++L2Ls YH K1++Ls 250 HZ K1+L/2 QZ K1++J/2 JD1 K1+交點(diǎn)2由于交點(diǎn)2設(shè)置成了S型反向曲線，所以交點(diǎn)2的半徑應(yīng)該由切線來反算。（1）計(jì)算T長反算R。交點(diǎn)2切線長T2=交點(diǎn)間距（1,2）交點(diǎn)1的切線長T1.==利用切線反算半徑公式計(jì)算得到R=1100。然后利用平曲線計(jì)算公式進(jìn)行曲線要素計(jì)算，和交點(diǎn)1類似。在此不再贅述。4 本設(shè)計(jì)中平面設(shè)計(jì)方法本次設(shè)計(jì)主要是利用計(jì)算機(jī)輔助定線。將選定的路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)和四個交點(diǎn)輸入緯地三維道路CAD系統(tǒng)后，利用緯地三維道路CAD軟件和人工進(jìn)行平面線的動態(tài)交互設(shè)計(jì)，最后由緯地系統(tǒng)進(jìn)行曲線要素、主點(diǎn)樁里程的計(jì)算和相關(guān)成果圖表的生成。相關(guān)成果詳見圖表文件部分。第四章 縱斷面設(shè)計(jì)1一般原則縱斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)道路等級、沿線的自然地理?xiàng)l件和構(gòu)造物控制標(biāo)高等，確定路線合適的標(biāo)高、各坡段的縱坡度和坡長，并設(shè)計(jì)豎曲線。基本要求是縱坡均勻平順、起伏和緩、坡長和豎曲線長短適當(dāng)、平面與縱斷面組合設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)、以及填挖經(jīng)濟(jì)、平衡。（1）一般要求為：1．設(shè)計(jì)必須滿足《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01－2003）的各項(xiàng)規(guī)定。2．為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛，縱坡應(yīng)具有一定的平順性。起伏不宜過大和過于頻繁。3．盡量避免采用極限縱坡值，合理安排緩和坡段，不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡夾最短長度的緩坡。連續(xù)上坡或下坡路段，應(yīng)避免設(shè)置反坡段。4．一般情況下縱坡設(shè)計(jì)應(yīng)考慮填挖平衡，盡量使挖方運(yùn)作就近路段填方，以減少借方和廢方，降低造價和節(jié)省用地。5．縱坡除應(yīng)滿足最小縱坡要求外，還應(yīng)滿足最小填土高度要求，保證路基穩(wěn)定。6．對連接段縱坡，如大、中橋引道等，縱坡應(yīng)和緩、避免產(chǎn)生突變。7．在實(shí)地調(diào)查基礎(chǔ)上，充分考慮通道、水利等方面的要求。（2）組合設(shè)計(jì)原則1)應(yīng)在視覺上能自然的引導(dǎo)駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。2)注意保持平、縱線形的技術(shù)指標(biāo)大小應(yīng)均衡。3)選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露?，以利于路面排水和行車安全?)注意與道路周圍環(huán)境的配合，它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并可起到引導(dǎo)視線的作用。（3）平縱線形組合的要求1)平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍長于豎曲線。2)平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持平衡。3)要選擇合適的合成坡度。2 本次設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì)難點(diǎn)本設(shè)計(jì)標(biāo)段處于平原區(qū)，由于平原區(qū)地勢平坦，溝渠縱橫，河道及地方道路眾多，同時平原地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，路網(wǎng)也相應(yīng)發(fā)達(dá)，故需要修建的構(gòu)造物較多。而且平原區(qū)往往雨量充沛，對土基最小填土高度也要求較高。所以，平原區(qū)高速公路在縱斷面設(shè)計(jì)時十分復(fù)雜，困難也比較多。國內(nèi)近年來很多高速公路在縱斷設(shè)計(jì)上采用了高填路堤方案，特別是在平原地區(qū)為了滿足農(nóng)村和地方上大量頻繁的地方交通，通道和小河航航道下穿凈高的要求，縱坡始終降不下來，將路堤填土高度大大高于地面，平原、微丘區(qū)的高速公路就宛如一條土堆的“長龍”，在自然地形中顯著凸出，阻隔著人們的視線，破壞地形地物，嚴(yán)重影響自然景觀，不能不說是一大遺憾，而且這種遺憾恐怕是永久性的?？v坡變換頻繁，坡長過短，則汽車加速、減速時換檔頻繁，不僅增加了駕駛員的精神負(fù)擔(dān)，誘發(fā)交通事故，而且還會造成環(huán)境污染。另外由于高填方路堤自身荷載很大，而且其作用在地基上的時間持久，可能會導(dǎo)致地基(尤其是軟土地基)的變形和沉降，使路基失穩(wěn)；路基的變形和沉降會導(dǎo)致路面出現(xiàn)反射裂縫，使路面喪失一定的使用性能，降低其服務(wù)水平。3本次縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn)本次縱斷面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)是有效降低填土高度。因?yàn)槠皆瓍^(qū)高速公路沿線的溝壑、路網(wǎng)、地方道路以及農(nóng)耕道路分布眾多，所以平原區(qū)高速公路的控制高程由路堤最小臨界填土高度和結(jié)構(gòu)物(通道、涵洞、橋梁等)標(biāo)高兩部分進(jìn)行控制。所以如何合理的確定有關(guān)構(gòu)造物的類型、控制標(biāo)高和數(shù)量是有效降低填土高度的關(guān)鍵技術(shù)。本次設(shè)計(jì)中在下面三個方面進(jìn)行探討了和論證。第一，構(gòu)造物類型的選擇。關(guān)于被交路上跨或下穿的選擇，不僅對縱斷面線形設(shè)計(jì)的工程造價有著舉足輕重的作用，還對線形設(shè)計(jì)效果及其使用質(zhì)量的優(yōu)劣有著重要影響。分離式立體交叉設(shè)置時, 必須充分利用地形有利條件結(jié)合高速公路的填土高度, 合理確定被交路上跨或下穿方案。上跨主線的分離式立交橋, 往往存在縱坡較大、接線處理難等缺點(diǎn)，所以一般宜采用主線上跨方案。高速與地方道路及農(nóng)耕道路相交時可以考慮設(shè)置天橋和通道兩種情況，選擇天橋縱斷上不必設(shè)置豎曲線，同時可以降低路基填筑高度，節(jié)約占地；選擇設(shè)置通道時，該處需要設(shè)置豎曲線，路基填筑高度相對的將要提高。僅就天橋與通道相比，天橋造價為通道造價的1．32倍，但是天橋可以使路基填高由4 m降至2 m，則每公里可以節(jié)約土方近7．4萬m 。通道雖然比天橋造價低，但是由于通道標(biāo)高低，在降水量大的季節(jié)可能會積水影響交通，需要相應(yīng)的排水設(shè)施，從而增加使用費(fèi)用。通道和天橋的選擇需作經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較。如果節(jié)約的土方費(fèi)用能滿足其他工程處理的費(fèi)用，則應(yīng)選擇設(shè)置天橋或主線下穿方案，這種方案的選擇在降低路基高度的同時，增加了視覺舒適性，也就增加了線形的安全性，而且少占用農(nóng)田，減少由于取土而增加的環(huán)保費(fèi)用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。當(dāng)選擇通道時，為了在設(shè)置大半徑豎曲線提高線形視覺舒適性的同時，降低路基填筑高度，可以降低通道標(biāo)高，采用鋼筋混凝土通道，必要時輔以配套的排水設(shè)施；由于降低了構(gòu)造物標(biāo)高，該區(qū)段縱斷起伏不大，也可以適當(dāng)減少土方量。第二，天橋和通道的數(shù)量確定。天橋和通道的數(shù)目是確定適當(dāng)坡度的關(guān)鍵，數(shù)目越多則填筑工程量越大，數(shù)目太少則影響高速公路兩側(cè)的居民出行、生物的分布。高速公路作為地區(qū)交通大動脈, 首先應(yīng)該服務(wù)于區(qū)中心城市, 促進(jìn)大范圍的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在此前提下, 應(yīng)充分考慮沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)群眾的生產(chǎn)和生活, 保持群眾間的生活交往, 更好地促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展。若高速公路與地方道路相交就設(shè)置通道, 那么有的通道會利用率很低而失去了它應(yīng)有的意義, 因而應(yīng)根據(jù)地方道路的性質(zhì)適當(dāng)取舍或歸并。對于因設(shè)某一通道而影響整個縱斷面, 造成填土高度大幅度提高時。要研究改移道路使其從較高路堤下通過的可能性, 另外還應(yīng)充分利用跨河橋邊孔及排水箱涵作通道, 這是綜合利用橋涵設(shè)施, 減少單建通道、降低填土高度的有效措施。通道的設(shè)置間距, 要掌握因地制宜的原則, 一般來說在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密地區(qū)以每公里設(shè)置23座通道是適宜的。第三，通道的凈空標(biāo)準(zhǔn)。對于通道凈空的確定, 設(shè)計(jì)時一定要實(shí)事求是, 堅(jiān)持設(shè)計(jì)的科學(xué)性和公證性, 不遷就地方政過高的要求, 以免增加填土高度、增加工程造價。通道路面標(biāo)高應(yīng)結(jié)合排水考慮, 一般應(yīng)高于原地面, 原則上不下挖, 便于雨水自排；少數(shù)通道根據(jù)地勢, 若能有效地解決自排水問題,也可適當(dāng)下挖, 不能只為了追求降低填土高度, 而盲目下挖, 尤其在南方多雨和地基潮濕地區(qū)更應(yīng)提起注意, 否則通道內(nèi)易積水, 影響使用功能。在確定跨越形式的基礎(chǔ)上，采用建筑高度低、輕巧的跨線橋結(jié)構(gòu)型式，并精細(xì)設(shè)計(jì)縱斷面，使交叉凈空既滿足使用要求又不浪費(fèi)。第四，平縱面線形的組合設(shè)計(jì)時候平曲線與豎曲線一一對應(yīng), 變坡點(diǎn)對應(yīng)于平曲線中點(diǎn), 這是最理想的組合。設(shè)計(jì)中,必須充分考慮縱面線形與平面線形的對應(yīng)關(guān)系。但是實(shí)際上平原微丘區(qū)高速公路往往平曲線半徑很大, 平曲線長一般在12KM，有的達(dá)34KM。要想做到l:l的對應(yīng)關(guān)系, 不但增加大量的土石方數(shù)量, 而且也難以滿足各種構(gòu)造物標(biāo)高要求。實(shí)踐證明, 在縱坡很緩時, 縱面多次起伏并不影響駕駛員行駛中視覺上的連續(xù)性。實(shí)際應(yīng)用時, 應(yīng)靈活掌握, 有條件時應(yīng)盡力做到一一對應(yīng), 確有困難時, 一般以一個長平曲線包3個豎曲線為宜, 最多不能超過5個，設(shè)計(jì)過程中盡量作到一個長平曲線包住幾個豎曲線，由于縱坡平緩坡差不大, 并采用大半徑豎曲線, 線形仍然舒順流暢,視覺良好。但是應(yīng)注意平縱面線形的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡, 平曲線內(nèi)的豎曲線半徑一般取平曲線半徑的1020倍；同時,若一個平曲線內(nèi)包了幾個豎曲線, 則幾個豎曲線的半徑、及豎曲線長度也應(yīng)保持均衡。4本次設(shè)計(jì)縱斷面設(shè)計(jì)優(yōu)化方法第一，在構(gòu)造物類型的選擇上進(jìn)行了充分的論證比選，在與地方道路相交的地方，主要機(jī)耕道路設(shè)置成了涵洞，而行人道路和小路則設(shè)置為天橋。比如在K2+345 KM和K5+470 KM里程處，這兩條道路只有行人通行，所以設(shè)置成了天橋。第二，天橋和通道的數(shù)量確定的時候進(jìn)行了充分的優(yōu)化，在盡量考慮了當(dāng)?shù)厝罕娡ㄐ械那闆r下能少用則少用，在布置通道的時候一般沒有輕易增加通道。第三，在通道凈空的確定時候完全實(shí)事求是的進(jìn)行設(shè)計(jì),不追求過高的要求, 以免增加填土高度、增加工程造價。在縱斷面設(shè)計(jì)過程中，沒有一味把通道的高程作物必須的控制標(biāo)高，在縱斷面設(shè)計(jì)特殊困難地區(qū)，為了避免個別通道的高程而影響局部路線的縱斷面設(shè)計(jì)，經(jīng)過充分的論證考慮后對原有路面適當(dāng)下挖，降低路面高程來設(shè)置通道。在K1+514KM、 K1+968 KM、 K3+67 KM K6+892 KM 這四個通道處，采取了降低路面高程的做法。第四，在平面和縱斷面組合設(shè)計(jì)過程中力爭平曲線與豎曲線一一對應(yīng),但是沒有拘泥于規(guī)范，而是根據(jù)實(shí)際情況靈活處理，在滿足視覺的連續(xù)性的情況下在一個平曲線內(nèi)設(shè)置了多個豎曲線，同時盡量采用半徑大的豎曲線。使得線形仍然舒順流暢,視覺良好。比如在交點(diǎn)2和交點(diǎn)3的平曲線內(nèi)分布設(shè)置了兩個豎曲線。 各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)確定1 坡度(1) 最大坡度最大縱坡是公路縱斷面設(shè)計(jì)中的重要控制指標(biāo)。在地形起伏較大的地區(qū)，直接影響路線的長短、使用質(zhì)量、運(yùn)輸成本及造價。確定最大縱坡時，不僅考慮汽車的動力特性、道路等級、自然條件，還要考慮工程和運(yùn)營的安全與經(jīng)濟(jì)等。我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對各級公路最大縱坡值給出了具體的規(guī)定。本次設(shè)計(jì)速度為100KM/小時，查照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》%。（2）最小縱坡我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定在長路塹、低填設(shè)邊溝路段以及其他橫向排水不通暢的路段，為保證排水通暢，防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，%的縱坡。在干旱地區(qū)，以及橫向排水良好不產(chǎn)生路面積水的路段如直坡段的路堤填段，可不受最小縱坡限制。由于高速公路的路面排水一般采用集中排水的方式，%。%。2 坡長（1）最小坡長最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的。最小坡長規(guī)定汽車以設(shè)計(jì)速度915s的行程為宜，高速公路以設(shè)計(jì)速度9s的行程即可。我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中對各級公路的最小坡長作了具體的規(guī)定。本次設(shè)計(jì)速度為100KM/小時，查照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。（2）最大坡長查照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》?？v坡坡度（%）345最大坡長（m）1000800600注，坡度小于3%的坡不限制坡長。3豎曲線半徑和長度在縱斷面設(shè)計(jì)中，豎曲線的設(shè)計(jì)受眾多因素的影響和限制，其中有三個限制因素決定著豎曲線最小半徑或最小長度：(1) 緩和沖擊；(2) 行駛時間不過短；(3) 滿足視距要求。根據(jù)以上因素，我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。本次設(shè)計(jì)速度為100KM/小時，查照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。凸型曲線凹形曲線最小半徑一般值110004500極限值65003000最小長度一般值210210極限值85854 本設(shè)計(jì)中各項(xiàng)參數(shù)規(guī)定綜上敘述，本次設(shè)計(jì)中縱斷面設(shè)計(jì)各項(xiàng)參數(shù)規(guī)定匯總?cè)缦卤恚涸O(shè)計(jì)時速（km/h）最大縱坡（%）最小縱坡（%）最小坡長（m）凸形豎曲線凹形豎曲線豎曲線 一般最小長度(m)極限最 小半徑 （m）一般最 小半徑（m）極限最小半徑（m）一般最 小半徑(m)100425065001100030004500210 豎曲線計(jì)算1 豎曲線要素計(jì)算豎曲線要素的計(jì)算公式：　　　　　　　　 T= 　　　　　　　　　 　　　 式中：R——豎曲線半徑(m) L——豎曲線的曲線長(m) T——豎曲線的切線長(m)E——豎曲線的外距(m)ω——兩相鄰縱坡的代數(shù)差，以小數(shù)計(jì), 當(dāng)ω﹥0時為凹型豎曲線；ω﹤0時為凸型豎曲線。豎曲線計(jì)算示意圖2設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高計(jì)算公式 豎曲線起點(diǎn)高程=變坡點(diǎn)高程177。T切線高程=豎曲線起點(diǎn)高程+設(shè)計(jì)高程=切線高程177。h　式中：— 前段坡線坡度；—后段坡線坡度；x—豎曲線上任意點(diǎn)與豎曲線始點(diǎn)的水平距離(m)；h— 豎距。3 計(jì)算實(shí)例下面以變坡點(diǎn)1為例進(jìn)行豎曲線計(jì)算。變坡點(diǎn)1樁號為K0+755， i1=%，i2=% ，R=11000m。則： 豎曲線要素：　　 ω=% ，為凸形。曲線長　=切線長 T= = 外距