【導(dǎo)讀】本論文主要介紹了順平縣至滿城縣某一標(biāo)段高速公路的設(shè)計過程。師的指導(dǎo)下完成了本次設(shè)計任務(wù)。4個平曲線，9個豎曲線。路線設(shè)計內(nèi)容包括平面設(shè)計、縱斷面設(shè)計和橫斷面設(shè)計；行了路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計等內(nèi)容。成了順平至滿城段高速公路綜合設(shè)計。

　　

【正文】 頁 豎曲線計算 1 豎曲線要素計算 豎曲線要素的計算公式： L=R? 12 ii ??? T=L2 2 T24TE R ??? 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 , 當(dāng)ω﹥ 0時為凹型豎曲線；ω﹤ 0時為凸型豎曲線。 豎曲線 計算 示意圖 2 設(shè)計標(biāo)高計算 設(shè)計標(biāo)高計算公式 豎曲線起點高程 =變坡點高程177。 Ti 切線高程 =豎曲線起點高程 +xi 設(shè)計高程 =切線高程177。 h 22xh R? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 26 頁 共 47 頁 式中： 2i — 前段坡線坡度； 1i — 后段坡線坡度； x— 豎曲線上任意點與豎曲線始點的水平距離 (m)； h— 豎距。 3 計算實例 下面以變坡點 1 為例 進行豎曲線計算。 變坡點 1樁號為 K0+755，高程為 ， i1=%， i2=% ， R=11000m。 則： 豎曲線要素： ω =% ，為 凸 形。 曲線長 L=R? = 切線長 T= L2 = 外距 2 T24TE R ???= 計算設(shè)計高程 （以計算樁號為 K0+655 處的設(shè)計高程為例） ： 豎曲線起點樁號 =變坡點樁號 T=（ K0+755）－ = K0+ 豎曲線起點高程＝ － %＝ （ m） 豎曲線終點樁號 =變坡點樁號 + T=（ K0+755） +=K0+ 豎曲線 終點 高程＝ － %＝ （ m） 橫距： x=（ K0+）－（ K0+） =100 (m) 豎距 = 22xh R? = 切線高程 =豎曲線起點高程 +xi =+= 設(shè)計高程 =切線高程 — h=(m) 其它變坡點設(shè)計高程計算與上例類似，不再贅述。 4 本 設(shè)計 中 計算 方法 ： 本次設(shè)計中縱斷面設(shè)計是 利用數(shù)字地面模型進行地面線插值并自動計算出 其 高程。人工確定出高程控制點后， 輸入 緯地三維道路 CAD 系統(tǒng) ，由 人工和緯地三維道路CAD 系統(tǒng)動態(tài)交互進行縱斷面拉坡設(shè)計。最后 由設(shè)計系統(tǒng)進行豎曲線要素及主點樁里程計算和相關(guān)成果圖表的生成。 相關(guān)成果詳見圖表部分。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 27 頁 共 47 頁 第五章 橫斷面設(shè)計 標(biāo)準 橫斷面 確定 1 標(biāo)準 橫斷面 確定 本 設(shè)計標(biāo)段 公路 為 四車道 高速 公路 ，設(shè)計速度 100km/h。 根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準》 （ JTGB012021） 中各項 規(guī)定，標(biāo)準橫斷面確定如下：采用整體式路基， 路基全寬 26 米 ， 行車道 寬度 m，路緣帶 寬 度 m， 右側(cè) 硬路肩 3 m(含右側(cè)路緣帶 m)，中央分隔帶 m， 中間帶寬度 3米， 土路肩為 m。 行車道 路拱橫坡為 2%， 土路肩為 3%，路基邊坡為 1:。邊溝采用梯形邊溝，深度為 m，寬度為 ，坡度均為 1:1。 路基標(biāo)準橫斷面圖如 圖 51 所示 ： 圖 51 路基標(biāo)準橫斷面圖 加寬 、 超高 設(shè)計 1 加寬設(shè)計 根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準》（ JTGB012021）中規(guī)定當(dāng)平曲線的半徑小于或等于250m 時，應(yīng)對平曲線內(nèi)側(cè)的行車道加寬，相應(yīng)的路基也應(yīng)加寬。本設(shè)計標(biāo)段內(nèi)內(nèi)所有有圓曲線曲線半徑均大于 250m，故不設(shè)加寬。所以關(guān)于加寬設(shè)計在此不再贅述。 2 超高設(shè)計 本 設(shè)計 公路 時速為 100km/h 時，《 公路路線設(shè)計 規(guī)范》規(guī)定的不設(shè)超高的最小半徑 為 4000 米，設(shè)計中所有平曲線的圓曲線半徑都小于該值 ， 所以在圓曲線上 應(yīng)設(shè)置超高。 (1)超高過渡方式 本設(shè)計 公路為整體式路基的高速公路，設(shè)有中央分隔帶。所以 超高 過渡方式 的設(shè)置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 成為獨立的單向超高斷面，此時中央分隔帶維持原水平狀態(tài)。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 28 頁 共 47 頁 （ 2）最大超高值和過渡段 漸變率確定 根據(jù)《 公路路線設(shè)計規(guī)范 》中 表 規(guī)定， 本次設(shè)計中 圓曲線最大超高 定 為8%， 超高漸變形式為線性； 查照《公路路線設(shè)計規(guī)范》中表 規(guī)定， 過渡段漸變率 最大值 為 1/175，最小值為 1/330。 （ 3 超高 緩和段布置 由于本設(shè)計中交點 2和交點 4 設(shè)置成 S 型反向曲線。 所以在緩和段布置的時候有兩種情況： 對于交點 3的前緩和段和交點 4的后緩和段是從 ZH 點或者HZ 點開始漸變；對于交點 3 的 后 緩和段和交點 4 的 前 緩和段是從 反向曲線的公切點 開始漸變 。 這樣就是從交點 1曲線的全超高過度到 交點 2 曲線的全超高，交點 4 也是這種方法。 這樣的布置方式在路面上只出現(xiàn)一個零坡面，對排水和路容都有利。 （ 4）超高緩和段長度的確定 超高緩和段的長度按下式計算： 39。 ic BL p?? 式中： cL —— 超高緩和段長度（ m）； 39。B —— 旋轉(zhuǎn)軸至行車道（設(shè)路緣帶時為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度；繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)時，其中， B為半幅行車道寬度；為左側(cè)路緣帶寬度；為右側(cè)路緣帶寬度。 i? —— 旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)的超高與路拱坡度的代數(shù)差。 P—— 超高漸變率 確定緩和段長度 cL 時應(yīng)考慮以下幾點： 1） 一般情況下， 取 csLL? （緩和曲線長度） 2） 若 scLL? ，但只要橫坡從路拱坡度（ 2%）過渡到超高橫坡（ 2%）時，超高漸變率 1/330p? ,仍取 csLL? 。否則，有兩種處理方法： ① 在緩和曲線部分范圍內(nèi)超高 根據(jù)不設(shè)超高圓曲線半徑和公式分別計算出超高緩和段長度，然后取兩者中的較大值，作為超高過渡段的長度，并驗算橫坡從路拱坡度（ 2%）過渡到（ 2%）時，超高漸變率是否 1/330P? ,如果不滿足，則需采用分段超高的方法。 ② 分段超高 超高過渡在緩和曲線全長范圍內(nèi)按兩種超高漸變率分段進行，第一段以保證路面排水的最小 超高漸變率 1/330 從雙向路拱坡度 zi 過渡到單向超高橫坡 zi ，則其長度為 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 29 頁 共 47 頁 39。39。1 66 0 ( )CzL B i B? 為 外 側(cè) 行 車 道 寬 度 ， 包 括 路 緣 帶 ，第二段的長度為 21C s CL L L??。 3） 若 csLL? ，此時應(yīng)修改平面線形，增加 sL 的長度。平面線形無法修改時，宜按實際計算的長度取 cL ，超高起點應(yīng)從 ZH(或 HZ 點 )后退（或前進） csLL? 長度。 （ 5）本設(shè)計中超高緩和段長度計算 由于利用 緯地三維道路 CAD 系統(tǒng) 進行超高設(shè)計時候不滿足實際情況。所以人工進行計算， 參照以上方法， 下面對本設(shè)計中 4 個交點的超高緩和段長度逐一計算： 1） 從 ZH 或 HZ點的 漸變 （ 交點 3前緩 ， 交點 4 后緩 ） 交點 1 前緩和曲線上超高緩和段 ： ih=4% i? =6% 如果全段 過渡 ， 經(jīng)計算： P=1/463 很顯然小于 1/330。 考慮部分緩和段 過渡 ， 算得緩和曲線上不設(shè)超高最小半徑對應(yīng)的長度為： L1=，如果從這一點開始漸變到緩圓點， 則 P=1/347,小于 1/330。 所以設(shè)置分段超高 過渡 ， 經(jīng)計算 ： LＣ１ = 米 ， 則 LC2== 米 交點 2 后緩和曲線的超高緩和段長度計算 與此類似， 計算后得到結(jié)果如下： 交點 2 后 緩和曲線上超高緩和段： ih=4% i? =6% LＣ１ = 米 則 LC2== 米 交點 3 前緩和曲線上超高緩和段 ： ih=2% i? =4% 部分緩和段過渡，算得緩和曲線上不設(shè)超高最小半徑對應(yīng)的長度為： L1=250，如果從這一點開始漸變到緩圓點，則 P=1/416,小于 1/330。 所以 從 不設(shè)超高最小半徑對應(yīng) 點開始 以 P=1/330 過渡 到全超高 ， LＣ = 米 。 交點 4 后緩和曲線的超高緩和段長度計算 與此類似。 交點 4 后緩和曲線上超高緩和段： ih=2% ， i? =4% ， LＣ = 米， L1=285米。 從不設(shè)超高最小半徑對應(yīng)點開始以 P=1/330 超高過渡到全超高。 2）從 反向曲線的公切點開始漸變（ 交點 3后 緩 ， 交點 4 前緩 ） 交點 1 后 緩和曲線上超高緩和段 ： 因為是從零坡面漸變，所以橫坡代數(shù)差是 i? = ih =4%， 從公切點開始以 P=1/330，漸變到 ih=2% ， 此后一直 漸變到圓緩點的 全超高 ,算得： LC1=59 米 。 同理得：交點 2 前 緩和曲線上超高緩和段 LC1=59 米 。 交點 3 后 緩和曲線上超高緩和段 ： i? = ih =2%， 從公切點開始以 P=1/330 過渡 ，漸變到 ih=2% ，此后為全超高， 算得： LC=59 米 。 同理得 ： 交點 4 前 緩和曲線上超高緩和段 LC=59 米 。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 30 頁 共 47 頁 （ 4） 橫斷面 超高值的計算 圖 52 超高計算點位置圖 表 51 繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計算公式 超高位置 計算公式 x距離處行車道橫坡值 備注 外側(cè) C 12()xb B b i?? GhxGciii x iL??? 1． 結(jié)果為與設(shè)計高之高差； 2． 設(shè)計高程為中央分隔帶外側(cè)邊緣的高程； 3． 加寬值 xb 按加寬計算公式計算； 4．當(dāng) cxL? 時，為圓曲線上的超高值 D 0 內(nèi)側(cè) D 0 hGxGciii x iL??? C 12()xxb B b b i? ? ? ? 上表中： 12mmmxxGBbbbiix— — 左 側(cè) （ 或 右 側(cè) ） 行 車 道 寬 度 （ ） ；— — 左 側(cè) 路 緣 帶 寬 度 ；— — 右 側(cè) 路 緣 帶 寬 度 （ ） 。— — x 距 離 處 路 基 加 寬 值 （ ） 。— — 超 高 橫 坡 度 ；— — 路 拱 橫 坡 度 ；— — 超 高 緩 和 段 中 任 意 一 點 至 超 高 緩 和 段 起 點 的 距 離 （ m ） 。 本次設(shè)計中 利用 緯地三維道路 CAD 系統(tǒng) 進行 橫斷面 繪制，所以在設(shè)計時，沒有人工計算橫斷面 超高值。在此不再敘述其計算過程 及實例 。 土石方的計算和調(diào)配 1 路基土石方量計算 由于本設(shè)計路段 只有填方 ， 可以 采用平均斷面法進行計算， 即任意兩相鄰填方斷面可以假定為一棱柱，其體積的計算公式如下： 121 ()2V F F L?? 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 31 頁 共 47 頁 式中： 3212m,mmVFFL— — 體 積 ， 即 土 石 方 數(shù) 量 （ ） ；— — 分 別 為 相 鄰 兩 斷 面 的 面 積 （ ） ；— — 相 鄰 兩 端 面 之 間 的 距 離 （ ） . 計算實例： 在本設(shè)計中任取兩個橫斷面， K0+100,K0+120。計算其 間 土石方量 。 K0+100 的斷面填方面積為 平米， 挖方面積為 平米； K0+120 的斷面填方面積為 平米，挖方面積為 。 則由計算公式可得： V 挖 =（ +） 247。 2 20=（立方米） V 填 =（ +）247。 2 20=（立方米） 其它樁號斷面之間的 土石方量 計算 類似上例，在此不再贅述。本次設(shè)計時 利用 緯地三維道路 CAD 系統(tǒng) 進行 土石方量計算 。 具體 土石方量見 圖表部分 的 土石方量計算表 。 2 土石方調(diào)配 由于本設(shè)計中全部為填方，所以填土只有從外面調(diào)運過來， 邊溝、排水溝、積水池挖土也可用于填方使用。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 32 頁 共 47 頁 第六章 路面設(shè)計 基本資料 新建高速公路地處 II4 區(qū) ，沿線土質(zhì)為 粘質(zhì)土。 路基 最小 填方高 度為 ， 最不利季節(jié)地下水位距路床 。 年降雨量為 650mm， 潮濕系數(shù)（ K）為 左右。 最高氣溫 33℃，最低氣溫 3℃，多年最大凍深為 680mm。 該地 碎石集料 豐富， 有優(yōu)質(zhì)水泥供應(yīng)，并有大量石灰、粉煤灰提供 。 近期交通量組成及交通量見下表，預(yù)測交通量增長率為 %。設(shè)計年限為 15年。建設(shè)年限為兩年。 車型 交通量（晝夜） 小客車 900 東風(fēng) EQ140 700 解放