【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 優(yōu)化前一階段的路線方案，使路線線位更臻完善。 選線原則 （ l）應(yīng)針對(duì)路線所經(jīng)地域的生態(tài)環(huán)境、地形、地質(zhì)的特性與差異，按擬定的各控制點(diǎn)由面到帶、由帶到線，由淺人深、由輪廓到具體，進(jìn)行比較、優(yōu)化與論證。同一起、終點(diǎn)的路段內(nèi)有多個(gè)可行路線方案時(shí)，應(yīng)對(duì)各設(shè)計(jì)方案進(jìn)行同等深度的比較。 （ 2）影響選擇控制點(diǎn)的因素多且相互關(guān)聯(lián)、又相互制約，應(yīng)根據(jù)公路功能和使用任務(wù)，全面權(quán)衡、分清主次，處理好全局與局部的關(guān) 系，并注意由于局部難點(diǎn)的突破而引起的關(guān)系轉(zhuǎn)換給全局帶來的影響。 （ 3）應(yīng)對(duì)路線所經(jīng)區(qū)域、走廊帶及其沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行深入調(diào)查、勘察，查清其對(duì)公路工程的影響程度。遇有滑坡、崩塌、巖堆、泥石流、巖溶、軟土、泥沼等不良工程地質(zhì)的地段應(yīng)慎重對(duì)待，視其對(duì)路線的影響程度，分別對(duì)繞、避、穿等方案進(jìn)行論證比選。當(dāng)必須穿過時(shí)，應(yīng)選擇合適的位置，縮小穿越范圍，并采取切實(shí)可行的工程措施。 （ 4）應(yīng)充分利用建設(shè)用地，嚴(yán)格保護(hù)農(nóng)用耕地。 （ 5）國(guó)家文物是不可再生的文化資源，路線應(yīng)盡可能避讓不可移動(dòng)文物。 （ 6）保護(hù)生態(tài)環(huán)境 ，并同當(dāng)?shù)刈匀痪坝^相協(xié)調(diào)。 （ 7）高速公路、具干線功能的一級(jí)公路同作為路線控制點(diǎn)的城鎮(zhèn)相銜接時(shí)，以許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 6 接城市環(huán)線或以支線連接為宜，并與城市發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)。 （ 8）路線設(shè)計(jì)是立體線形設(shè)計(jì)，在選線時(shí)即應(yīng)考慮平、縱、橫面的相互間組合與合理配合。 選線方法 （ l）選線可采用紙上定線或現(xiàn)場(chǎng)定線。 高速公路、一級(jí)公路應(yīng)采用紙上定線并現(xiàn)場(chǎng)核定的方法。 二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路可采用現(xiàn)場(chǎng)定線，有條件或地形條件受限制時(shí)，可采用紙上定線或紙上移線并現(xiàn)場(chǎng)核定的方法。 （ 2）選線應(yīng)在廣泛搜集與路線方案有關(guān)的規(guī)劃、計(jì)劃、統(tǒng)計(jì)資料，相關(guān)部門的各種地形圖、地質(zhì)、氣象等資料的基礎(chǔ)上，深入調(diào)查、勘察，并運(yùn)用遙感、航測(cè)、 GPS、數(shù)字技術(shù)等新技術(shù)，確保其勘察工作的廣度、深度和質(zhì)量，以免遺漏有價(jià)值的比較方案。 定線 原則 根據(jù)交通部《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（ JTGD30— 2020）的有關(guān)規(guī)定，公路布線遵循經(jīng)濟(jì)合理的原則。盡可能少拆遷，少占用農(nóng)田，利用有利地形布線，使公路路線與自然景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并以充分利用舊路改建減少工程投資為目的進(jìn)行選線。 定線方法 公路定線質(zhì)量還在很大程度上取決于采用的定線方法，常用有直接定線和紙上定線兩種方法。在道路的勘測(cè)設(shè)計(jì)中，一般是先在地形圖上進(jìn)行紙上定線，然后進(jìn)行實(shí)際定線，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高的、地形、地物復(fù)雜的路線必須使用“紙上定線”，然后把紙上路線敷設(shè)在地面上?！爸苯佣ň€”省去了紙上定線這一步，所以只適用于標(biāo)準(zhǔn)較低的路線。在本設(shè)計(jì)中，道路等級(jí)為 一 級(jí)，且地形、地物較為復(fù)雜，故線路采用“紙上定線”的方法。 本施工設(shè)計(jì)中的定線原則 本項(xiàng)目是公路新建工程，由于地形比較復(fù)雜、落差較大，故為了減少填挖方量，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，優(yōu)化線形，采用 了沿等高線的走向布線。個(gè)別無法避免的地方，只好直穿等高線了，但盡量使其交角小。 其中設(shè)置了兩個(gè)轉(zhuǎn)角 JD1和 JD2。 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 7 4 平面設(shè)計(jì) 概述 道路是帶狀的三維空間結(jié)構(gòu)實(shí)體，一般由線形、路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設(shè)施等組成。不論是公路還是城市道路，其路線位置的選定都會(huì)受到社會(huì)經(jīng)濟(jì)，自然地理和技術(shù)條件等多重因素的制約。需要設(shè)計(jì)者再進(jìn)行充分調(diào)查，掌握大量可靠資料的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?，地質(zhì)和地物等條件，設(shè)計(jì)出一條經(jīng)濟(jì)，合理而又與自然景觀協(xié)調(diào)的路線來。道路平面設(shè)計(jì)就是在平面圖上研究確定路中線幾何形狀的原理和方法的工作。 直線是最簡(jiǎn)單的平面線形，然而從道路的起點(diǎn)到終點(diǎn)之間往往不能用一條直線將其連接起來，由于受地形、地 物等因素的制約，路線在平面上往往出現(xiàn)很多轉(zhuǎn)折，為了保證行車的安全性和平穩(wěn)性，在轉(zhuǎn)折處需要用圓曲線加以連接。如果圓曲線半徑較小，還要進(jìn)行曲率過渡，即加設(shè)緩和曲線。因此，道路的平面線形要素是由直線，圓曲線和緩和曲線構(gòu)成的，通常稱之為 “ 平面線形三要素 ” 。直線是曲率為零的線形；圓曲線是曲率為常數(shù)的線形；緩和曲線是曲率逐漸變化的線形。三要素是道路平面線形最基本的組成，在道路上各要素所占比例難以量化規(guī)定，但只要各組成要素使用合理，組合得當(dāng)，均可以得到較為理想的平面線形。 直線 直線的特點(diǎn) 作為平面線形要素之一的直線，在公路和城市道路中的使用最為廣泛，當(dāng)?shù)貏?shì)平坦，地物障礙較小時(shí)，定線人員往往首先考慮使用直線線形通過。這因?yàn)閮牲c(diǎn)之間的連接長(zhǎng)度以直線最短；汽車在直線上行駛時(shí)受力簡(jiǎn)單，方向明確，駕駛操作容易；同時(shí)，路線測(cè)設(shè)簡(jiǎn)單、方便?；谥本€的上述優(yōu)點(diǎn)，在個(gè)種線形工程中都有著其獨(dú)特的地位。 當(dāng)然直線線形也有其缺點(diǎn) :直線線形靈活性差，難以與地形，地物等周圍的環(huán)境相協(xié)調(diào)；過長(zhǎng)的直線易使駕駛員感到單調(diào)、疲倦，注意力難以集中；直線路段上難以準(zhǔn)確目測(cè)車輛之間的距離；長(zhǎng)直線上容易導(dǎo)致高速行車，引發(fā)交通事故等。因 此，在運(yùn)用直線線形和確定其長(zhǎng)度時(shí)，需要持謹(jǐn)慎態(tài)度，盡量不采用過多和過長(zhǎng)的直線線形。 直線長(zhǎng)度的限制 (1)直線的最大長(zhǎng)度： 我國(guó)地域遼闊，各地區(qū)的地形條件差異非常大，很難統(tǒng)一規(guī)定直線的最大長(zhǎng)度。許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 8 我國(guó)在道路遼闊設(shè)計(jì)中參考使用外國(guó)的經(jīng)驗(yàn)值，根據(jù)德國(guó)和日本的規(guī)定 :直線的最大長(zhǎng)度 (單位 m)為 20v(v—— 設(shè)計(jì)速度， km/h)。雖然地域不同，環(huán)境不同，但一般情況下應(yīng)盡量地避免追求過長(zhǎng)地直線指標(biāo)。 本設(shè)計(jì)最大直線長(zhǎng)度為 。 (2)直線的最小長(zhǎng)度： 為了保證行車安全，相鄰兩曲線之間應(yīng)具有一定地直線長(zhǎng)度。 這個(gè)直線長(zhǎng)度是指前一曲線的終點(diǎn) (緩直 HZ或圓直 YZ)到后一曲線起點(diǎn) (直緩 ZH 或直圓 ZY)之間的長(zhǎng)度。 對(duì)于反向曲線間的最小直線長(zhǎng)度 :《 規(guī)范 》 規(guī)定反向曲線間最小直線長(zhǎng)度 (單位為m)以不小于 2V(單位為 km/h)為宜 ，即 120m，本設(shè)計(jì)最小長(zhǎng)度為 ，符合要求 。 圓曲線 各級(jí)公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置平曲線，而圓曲線是平曲線中的重要組成部分。路線平面線形中常用的單曲線、復(fù)曲線、雙交點(diǎn)或多交點(diǎn)曲線、虛交點(diǎn)曲線、回頭曲線等中一般均包含了圓曲線。圓曲線具有易與地形相適應(yīng)、可循環(huán)好、線形美觀、易于測(cè)設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，使用十分普遍。本次公路為 一 級(jí)公路，故應(yīng)該合理的設(shè)置緩和曲線。 (1)圓曲線最小半徑的計(jì)算 圓曲線最小半徑包括極限最小半徑、一般最小半徑和不設(shè)超高的的最小半徑。 極限最小半徑是指各級(jí)公路對(duì)按設(shè)計(jì)速度行駛的車輛，能保證其行車的安全的最小允許半徑。它是圓曲線半徑允許采用的極限 最小值，只有當(dāng)?shù)匦螚l件特殊困難或受其他條件嚴(yán)格限制時(shí)，方可采用。根據(jù)我國(guó)《規(guī)范》規(guī)定的極限最小半徑值本次設(shè)計(jì)的 一 級(jí)公路極限最小半徑為 125m。 一般最小半徑是指通常情況下各級(jí)公路對(duì)按設(shè)計(jì)速度行駛的車輛，能保證其安全性和舒適性行車的推薦采用的最小半徑。對(duì)此，我國(guó)的《規(guī)范》也做了相應(yīng)的規(guī)定，本次設(shè)計(jì) 中在第一個(gè)交點(diǎn)處 R取 420m，第二個(gè)交點(diǎn)處 R 取 1500m。 當(dāng)平曲線半徑較大時(shí)，根據(jù)情況可以不設(shè)超高。即 60km/h 時(shí)速為當(dāng)圓曲線半徑大于 1500m 時(shí)，就可以不設(shè)置超高。對(duì)于本次設(shè)計(jì)中所有交點(diǎn)的半徑有一個(gè)為 1500m,故這個(gè)交不需設(shè)置超高。 (4)圓曲線最大半徑 選用圓曲線半徑時(shí)，在地形、地物等條件允許時(shí)，應(yīng)盡量采用較大曲線半徑。但是，當(dāng)半徑大到一定程度時(shí)，其幾何性質(zhì)與直線區(qū)別不大，而且容易給駕駛員造成判斷上的失誤，因此，《規(guī)范》規(guī)定了圓曲線的最大半徑不宜超過 10000m。 緩和曲線 緩和曲線是道路平面線形要素之一，它是設(shè)置在直線和圓曲線之間的或兩個(gè)圓曲許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 9 線之間的曲率半徑逐漸變化的線形。《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，除四級(jí)公路可以不設(shè)緩和曲線外，其余各級(jí)公路在其半徑不小于不設(shè)超高的最小半徑時(shí)都應(yīng)設(shè)置緩和曲線。 緩和曲 線的作用 （ 1）曲率逐漸變化，便于駕駛操作； （ 2）離心加速度逐漸變化，消除了離心力突變； （ 2）為設(shè)置超高和加寬提供過渡段； （ 4）與圓曲線配合得當(dāng)，美化線形。 緩和曲線的最小長(zhǎng)度 為了車輛在緩和曲線上平穩(wěn)的完成曲率的過渡與變化，保證線形順適美觀，同時(shí)為在圓曲線上設(shè)置的超高和加寬提供過渡段，應(yīng)規(guī)定緩和曲線的最小長(zhǎng)度。通過考慮了離心加速度的變化率、駕駛員的操作反應(yīng)時(shí)間、超高漸變率和視覺條件，我國(guó)《規(guī)范》規(guī)定了各級(jí)公路緩和曲線最小長(zhǎng)度值，本次設(shè)計(jì)為一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為 60km/h，取緩和曲線最小長(zhǎng)度 150m。 平曲線要素計(jì)算 （ 1） 圓曲線幾何要素及公式如下： LTJRERLR tgT??????2)12(se c1 8 02???? 式中， T— －切線長(zhǎng)（ m）； L――曲線長(zhǎng)（ m）； E――外距（ m）； R――圓曲線半徑（ m）； α ――轉(zhuǎn)角（度）。 設(shè)計(jì)的線形大致如下圖所示： 圖 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 10 本路線設(shè)兩個(gè)交點(diǎn) JD1 JD2 起點(diǎn)為 A終點(diǎn)為 B A點(diǎn)坐標(biāo)（ 、 ） JD1坐標(biāo)（ 、 ） JD2坐標(biāo)（ 、 4800） B點(diǎn)坐標(biāo)（ 、 ） 第一個(gè)交點(diǎn) JD1處方位角 A與 JD1間坐標(biāo)增量 DX1= , DY1= 交點(diǎn)間距 S1 = √DX12 +DY12 = A點(diǎn)方位角計(jì)算， φ 1 = tan?1 DY1DXY1=176。因?yàn)?DX1＞ 0 所以 φ 1=176。 同理計(jì)算 S2 = √DX22 + DY22 = = √DX32 +DY32 = φ 2 = tan?1 DY2DXY2=176。因?yàn)?DX2＜ 0 所以φ 2=+180176。 =176。 φ 3 = tan?1 DY3DXY3= 公路偏角 α 1 = φ 2 ?φ 1 =176。 α 2 = φ 3 ?φ 2=176。 JD1處因?yàn)?α 1＞ 0 所以路線為右偏 176。 JD2處因?yàn)?α 2＜ 0所以路線為左偏 176。 （ 2） 緩和曲線圓曲線要素計(jì)算公式 在簡(jiǎn)單的圓曲線和直線連接的兩端，分別插入一段回旋曲線，即構(gòu)成帶有緩和曲線的平曲線。其 示意圖 如下： 圖 （ 3） 交點(diǎn) JD1處要素計(jì)算 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 11 綜合考慮 JD1 JD2處偏角以及 S1 S2 長(zhǎng)度 半徑取 R=420 插入圓曲線 取 對(duì)稱基本型設(shè)置緩和曲線 計(jì)算緩和曲線長(zhǎng)度 1） 按離心加速度變化率計(jì)算 Lsmin = V179。R= 2） 按駕駛員放映時(shí)間計(jì)算 Lsmin= =50m 3） 按超高漸變率計(jì)算 Lsmin= BΔ ip =12 175=147 4） 按視覺條件計(jì)算 Lsmin= R9= 綜上各項(xiàng) Lsmin=147m 取 5 的倍數(shù) 所以 Lsmin=150m 由 加入回旋先后各平曲線要素計(jì)算 切線長(zhǎng) 曲線長(zhǎng) 圓曲線長(zhǎng) = 外距 樁號(hào)為 K0 樁號(hào) = 樁號(hào)－ T=K0 樁號(hào) = 樁號(hào) +Ls=KO 樁號(hào) = 樁號(hào) +L/2=K0 樁號(hào) = 樁號(hào) +Ly=K0 樁號(hào) = 樁號(hào) +Ls=K0 （ 4） 交點(diǎn) 處要素計(jì)算 綜合考慮 處偏角以及 長(zhǎng)度 半徑取 R=1500m 插入圓曲線 取 對(duì)稱基本型設(shè)置緩和曲線 計(jì)算緩和曲線長(zhǎng)度 1)按離心加速度變化率計(jì)算 = 2） 按駕駛員放映時(shí)間計(jì)算 =50m 3） 按視覺條件計(jì)算 = 綜上各項(xiàng) Lsmin= 取 5 的倍數(shù) 所以 Lsmin=170m 由 m 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 12 加入回旋先后各平曲線要素計(jì)算 切線長(zhǎng) 曲線長(zhǎng) 圓曲線長(zhǎng) = 外距 各主要點(diǎn)樁號(hào)計(jì)算 ， 樁號(hào)為 + 樁號(hào) = 樁號(hào) + ( + )= + 樁號(hào) = 樁號(hào) + = + 樁號(hào) = 樁號(hào) + = ++170= + 樁號(hào) = 樁號(hào) +L/2= ++ 樁號(hào) = 樁號(hào) + = ++= + 樁號(hào) = 樁號(hào) +Ls= ++170= + 終點(diǎn) B樁號(hào) = 樁號(hào) + = + 許昌學(xué)院本科生畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 13 5 縱斷面設(shè)計(jì) 沿著道路中線豎直剖切然后展開得到的斷面即為路線縱斷面?？v斷面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是根據(jù)汽車的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件以及工程經(jīng)濟(jì)性等，確定起伏空間線的位置，以便達(dá)到行車安全迅速、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理以及乘客感覺舒適的目的。 縱坡及坡長(zhǎng)設(shè)計(jì) 概述 沿著道路中線豎直剖切然后展開即為路線縱斷面。由于自然因素的影響以及經(jīng)濟(jì)性的要求，路線縱斷面總是一條有起伏的空間線。 縱斷面設(shè)計(jì)根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、地物，綜合考慮平面、橫斷面而設(shè)。設(shè)計(jì)縱坡連續(xù)、協(xié)調(diào)、充分利用舊路。 縱斷 面是道路縱斷面設(shè)計(jì)的主要成果，也是道路設(shè)計(jì)的重要技術(shù)文件之一， 見縱斷面設(shè)計(jì)圖 。 在縱斷面圖上有兩條主要的線：一條是地面線，它是根據(jù)中線