【文章內(nèi)容簡介】 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）應針對路線所經(jīng)地域的生態(tài)環(huán)境、地形、地質(zhì)的特性與差異，按擬定的各控制點由面到帶、由帶到線，由淺人深、由輪廓到具體，進行比較、優(yōu)化與論證。同一起、終點的路段內(nèi)有多個可行路線方案時，應對各設計方案進行同等深度的比較。 （ 2）影響選擇控制點的因素多且相互關聯(lián)、又相互制約，應根據(jù)公路功能和使用任務，全面權衡、分清主次，處理好全局與局部的關 系，并注意由于局部難點的突破而引起的關系轉(zhuǎn)換給全局帶來的影響。 （ 3）應對路線所經(jīng)區(qū)域、走廊帶及其沿線的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入調(diào)查、勘察，查清其對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)的地段應慎重對待，視其對路線的影響程度，分別對繞、避、穿等方案進行論證比選。當必須穿過時，應選擇合適的位置，縮小穿越范圍，并采取切實可行的工程措施。 （ 4）應充分利用建設用地，嚴格保護農(nóng)用耕地。 （ 5）國家文物是不可再生的文化資源，路線應盡可能避讓不可移動文物。 （ 6）保護生態(tài)環(huán)境 ，并同當?shù)刈匀痪坝^相協(xié)調(diào)。 （ 7）高速公路、具干線功能的一級公路同作為路線控制點的城鎮(zhèn)相銜接時，以許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 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）路線設計是立體線形設計，在選線時即應考慮平、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)場定線。 高速公路、一級公路應采用紙上定線并現(xiàn)場核定的方法。 二級公路、三級公路、四級公路可采用現(xiàn)場定線，有條件或地形條件受限制時，可采用紙上定線或紙上移線并現(xiàn)場核定的方法。 （ 2）選線應在廣泛搜集與路線方案有關的規(guī)劃、計劃、統(tǒng)計資料，相關部門的各種地形圖、地質(zhì)、氣象等資料的基礎上，深入調(diào)查、勘察，并運用遙感、航測、 GPS、數(shù)字技術等新技術，確保其勘察工作的廣度、深度和質(zhì)量，以免遺漏有價值的比較方案。 定線 原則 根據(jù)交通部《公路路線設計規(guī)范》（ JTGD30— 2020）的有關規(guī)定，公路布線遵循經(jīng)濟合理的原則。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。在道路的勘測設計中，一般是先在地形圖上進行紙上定線，然后進行實際定線，技術標準高的、地形、地物復雜的路線必須使用“紙上定線”，然后把紙上路線敷設在地面上?！爸苯佣ň€”省去了紙上定線這一步，所以只適用于標準較低的路線。在本設計中，道路等級為 一 級，且地形、地物較為復雜，故線路采用“紙上定線”的方法。 本施工設計中的定線原則 本項目是公路新建工程，由于地形比較復雜、落差較大，故為了減少填挖方量，達到標準要求，優(yōu)化線形，采用 了沿等高線的走向布線。個別無法避免的地方，只好直穿等高線了，但盡量使其交角小。 其中設置了兩個轉(zhuǎn)角 JD1和 JD2。 許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 7 4 平面設計 概述 道路是帶狀的三維空間結構實體，一般由線形、路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設施等組成。不論是公路還是城市道路，其路線位置的選定都會受到社會經(jīng)濟，自然地理和技術條件等多重因素的制約。需要設計者再進行充分調(diào)查，掌握大量可靠資料的基礎上，利用現(xiàn)行的技術標準和設計規(guī)范，結合當?shù)氐牡匦危刭|(zhì)和地物等條件，設計出一條經(jīng)濟，合理而又與自然景觀協(xié)調(diào)的路線來。道路平面設計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。 直線是最簡單的平面線形，然而從道路的起點到終點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，還要進行曲率過渡，即加設緩和曲線。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，均可以得到較為理想的平面線形。 直線 直線的特點 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?shù)貏萜教梗匚镎系K較小時，定線人員往往首先考慮使用直線線形通過。這因為兩點之間的連接長度以直線最短；汽車在直線上行駛時受力簡單，方向明確，駕駛操作容易；同時，路線測設簡單、方便。基于直線的上述優(yōu)點，在個種線形工程中都有著其獨特的地位。 當然直線線形也有其缺點 :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；直線路段上難以準確目測車輛之間的距離；長直線上容易導致高速行車，引發(fā)交通事故等。因 此，在運用直線線形和確定其長度時，需要持謹慎態(tài)度，盡量不采用過多和過長的直線線形。 直線長度的限制 (1)直線的最大長度： 我國地域遼闊，各地區(qū)的地形條件差異非常大，很難統(tǒng)一規(guī)定直線的最大長度。許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 8 我國在道路遼闊設計中參考使用外國的經(jīng)驗值，根據(jù)德國和日本的規(guī)定 :直線的最大長度 (單位 m)為 20v(v—— 設計速度， km/h)。雖然地域不同，環(huán)境不同，但一般情況下應盡量地避免追求過長地直線指標。 本設計最大直線長度為 。 (2)直線的最小長度： 為了保證行車安全，相鄰兩曲線之間應具有一定地直線長度。 這個直線長度是指前一曲線的終點 (緩直 HZ或圓直 YZ)到后一曲線起點 (直緩 ZH 或直圓 ZY)之間的長度。 對于反向曲線間的最小直線長度 :《 規(guī)范 》 規(guī)定反向曲線間最小直線長度 (單位為m)以不小于 2V(單位為 km/h)為宜 ，即 120m，本設計最小長度為 ，符合要求 。 圓曲線 各級公路和城市道路不論轉(zhuǎn)角大小均應設置平曲線，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、復曲線、雙交點或多交點曲線、虛交點曲線、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、可循環(huán)好、線形美觀、易于測設等優(yōu)點，使用十分普遍。本次公路為 一 級公路，故應該合理的設置緩和曲線。 (1)圓曲線最小半徑的計算 圓曲線最小半徑包括極限最小半徑、一般最小半徑和不設超高的的最小半徑。 極限最小半徑是指各級公路對按設計速度行駛的車輛，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?shù)匦螚l件特殊困難或受其他條件嚴格限制時，方可采用。根據(jù)我國《規(guī)范》規(guī)定的極限最小半徑值本次設計的 一 級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公路對按設計速度行駛的車輛，能保證其安全性和舒適性行車的推薦采用的最小半徑。對此，我國的《規(guī)范》也做了相應的規(guī)定，本次設計 中在第一個交點處 R取 420m，第二個交點處 R 取 1500m。 當平曲線半徑較大時，根據(jù)情況可以不設超高。即 60km/h 時速為當圓曲線半徑大于 1500m 時，就可以不設置超高。對于本次設計中所有交點的半徑有一個為 1500m,故這個交不需設置超高。 (4)圓曲線最大半徑 選用圓曲線半徑時，在地形、地物等條件允許時，應盡量采用較大曲線半徑。但是，當半徑大到一定程度時，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，它是設置在直線和圓曲線之間的或兩個圓曲許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 9 線之間的曲率半徑逐漸變化的線形?！稑藴省芬?guī)定，除四級公路可以不設緩和曲線外，其余各級公路在其半徑不小于不設超高的最小半徑時都應設置緩和曲線。 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）為設置超高和加寬提供過渡段； （ 4）與圓曲線配合得當，美化線形。 緩和曲線的最小長度 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，同時為在圓曲線上設置的超高和加寬提供過渡段，應規(guī)定緩和曲線的最小長度。通過考慮了離心加速度的變化率、駕駛員的操作反應時間、超高漸變率和視覺條件，我國《規(guī)范》規(guī)定了各級公路緩和曲線最小長度值，本次設計為一級公路，設計速度為 60km/h，取緩和曲線最小長度 150m。 平曲線要素計算 （ 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（ m）； L――曲線長（ m）； E――外距（ m）； R――圓曲線半徑（ m）； α ――轉(zhuǎn)角（度）。 設計的線形大致如下圖所示： 圖 許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 10 本路線設兩個交點 JD1 JD2 起點為 A終點為 B A點坐標（ 、 ） JD1坐標（ 、 ） JD2坐標（ 、 4800） B點坐標（ 、 ） 第一個交點 JD1處方位角 A與 JD1間坐標增量 DX1= , DY1= 交點間距 S1 = √DX12 +DY12 = A點方位角計算， φ 1 = tan?1 DY1DXY1=176。因為 DX1＞ 0 所以 φ 1=176。 同理計算 S2 = √DX22 + DY22 = = √DX32 +DY32 = φ 2 = tan?1 DY2DXY2=176。因為 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處因為 α 1＞ 0 所以路線為右偏 176。 JD2處因為 α 2＜ 0所以路線為左偏 176。 （ 2） 緩和曲線圓曲線要素計算公式 在簡單的圓曲線和直線連接的兩端，分別插入一段回旋曲線，即構成帶有緩和曲線的平曲線。其 示意圖 如下： 圖 （ 3） 交點 JD1處要素計算 許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 11 綜合考慮 JD1 JD2處偏角以及 S1 S2 長度 半徑取 R=420 插入圓曲線 取 對稱基本型設置緩和曲線 計算緩和曲線長度 1） 按離心加速度變化率計算 Lsmin = V179。R= 2） 按駕駛員放映時間計算 Lsmin= =50m 3） 按超高漸變率計算 Lsmin= BΔ ip =12 175=147 4） 按視覺條件計算 Lsmin= R9= 綜上各項 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算 切線長 曲線長 圓曲線長 = 外距 樁號為 K0 樁號 = 樁號－ T=K0 樁號 = 樁號 +Ls=KO 樁號 = 樁號 +L/2=K0 樁號 = 樁號 +Ly=K0 樁號 = 樁號 +Ls=K0 （ 4） 交點 處要素計算 綜合考慮 處偏角以及 長度 半徑取 R=1500m 插入圓曲線 取 對稱基本型設置緩和曲線 計算緩和曲線長度 1)按離心加速度變化率計算 = 2） 按駕駛員放映時間計算 =50m 3） 按視覺條件計算 = 綜上各項 Lsmin= 取 5 的倍數(shù) 所以 Lsmin=170m 由 m 許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 12 加入回旋先后各平曲線要素計算 切線長 曲線長 圓曲線長 = 外距 各主要點樁號計算 ， 樁號為 + 樁號 = 樁號 + ( + )= + 樁號 = 樁號 + = + 樁號 = 樁號 + = ++170= + 樁號 = 樁號 +L/2= ++ 樁號 = 樁號 + = ++= + 樁號 = 樁號 +Ls= ++170= + 終點 B樁號 = 樁號 + = + 許昌學院本科生畢業(yè)論文 (設計 ) 13 5 縱斷面設計 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。縱斷面設計的主要任務就是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、當?shù)氐淖匀坏乩項l件以及工程經(jīng)濟性等，確定起伏空間線的位置，以便達到行車安全迅速、運輸經(jīng)濟合理以及乘客感覺舒適的目的。 縱坡及坡長設計 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)濟性的要求，路線縱斷面總是一條有起伏的空間線。 縱斷面設計根據(jù)地形、地質(zhì)、水文、地物，綜合考慮平面、橫斷面而設。設計縱坡連續(xù)、協(xié)調(diào)、充分利用舊路。 縱斷 面是道路縱斷面設計的主要成果，也是道路設計的重要技術文件之一， 見縱斷面設計圖 。 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