【導(dǎo)讀】本論文主要介紹了順平縣至滿(mǎn)城縣某一標(biāo)段高速公路的設(shè)計(jì)過(guò)程。師的指導(dǎo)下完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)。4個(gè)平曲線(xiàn)，9個(gè)豎曲線(xiàn)。路線(xiàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)；行了路面結(jié)構(gòu)的組合設(shè)計(jì)等內(nèi)容。成了順平至滿(mǎn)城段高速公路綜合設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 頁(yè) 豎曲線(xiàn)計(jì)算 1 豎曲線(xiàn)要素計(jì)算 豎曲線(xiàn)要素的計(jì)算公式： L=R? 12 ii ??? T=L2 2 T24TE R ??? 式中： R—— 豎曲線(xiàn)半徑 (m) L—— 豎曲線(xiàn)的曲線(xiàn)長(zhǎng) (m) T—— 豎曲線(xiàn)的切線(xiàn)長(zhǎng) (m) E—— 豎曲線(xiàn)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(shí)為凹型豎曲線(xiàn)；ω﹤ 0時(shí)為凸型豎曲線(xiàn)。 豎曲線(xiàn) 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(xiàn)起點(diǎn)高程 =變坡點(diǎn)高程177。 Ti 切線(xiàn)高程 =豎曲線(xiàn)起點(diǎn)高程 +xi 設(shè)計(jì)高程 =切線(xiàn)高程177。 h 22xh R? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè) 共 47 頁(yè) 式中： 2i — 前段坡線(xiàn)坡度； 1i — 后段坡線(xiàn)坡度； x— 豎曲線(xiàn)上任意點(diǎn)與豎曲線(xiàn)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(xiàn)計(jì)算。 變坡點(diǎn) 1樁號(hào)為 K0+755，高程為 ， i1=%， i2=% ， R=11000m。 則： 豎曲線(xiàn)要素： ω =% ，為 凸 形。 曲線(xiàn)長(zhǎng) L=R? = 切線(xiàn)長(zhǎng) T= L2 = 外距 2 T24TE R ???= 計(jì)算設(shè)計(jì)高程 （以計(jì)算樁號(hào)為 K0+655 處的設(shè)計(jì)高程為例） ： 豎曲線(xiàn)起點(diǎn)樁號(hào) =變坡點(diǎn)樁號(hào) T=（ K0+755）－ = K0+ 豎曲線(xiàn)起點(diǎn)高程＝ － %＝ （ m） 豎曲線(xiàn)終點(diǎn)樁號(hào) =變坡點(diǎn)樁號(hào) + T=（ K0+755） +=K0+ 豎曲線(xiàn) 終點(diǎn) 高程＝ － %＝ （ m） 橫距： x=（ K0+）－（ K0+） =100 (m) 豎距 = 22xh R? = 切線(xiàn)高程 =豎曲線(xiàn)起點(diǎn)高程 +xi =+= 設(shè)計(jì)高程 =切線(xiàn)高程 — h=(m) 其它變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)高程計(jì)算與上例類(lèi)似，不再贅述。 4 本 設(shè)計(jì) 中 計(jì)算 方法 ： 本次設(shè)計(jì)中縱斷面設(shè)計(jì)是 利用數(shù)字地面模型進(jìn)行地面線(xiàn)插值并自動(dòng)計(jì)算出 其 高程。人工確定出高程控制點(diǎn)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(dòng)態(tài)交互進(jìn)行縱斷面拉坡設(shè)計(jì)。最后 由設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行豎曲線(xiàn)要素及主點(diǎn)樁里程計(jì)算和相關(guān)成果圖表的生成。 相關(guān)成果詳見(jiàn)圖表部分。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁(yè) 共 47 頁(yè) 第五章 橫斷面設(shè)計(jì) 標(biāo)準(zhǔn) 橫斷面 確定 1 標(biāo)準(zhǔn) 橫斷面 確定 本 設(shè)計(jì)標(biāo)段 公路 為 四車(chē)道 高速 公路 ，設(shè)計(jì)速度 100km/h。 根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 （ JTGB012021） 中各項(xiàng) 規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面確定如下：采用整體式路基， 路基全寬 26 米 ， 行車(chē)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(chē)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(zhǔn)橫斷面圖如 圖 51 所示 ： 圖 51 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖 加寬 、 超高 設(shè)計(jì) 1 加寬設(shè)計(jì) 根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（ JTGB012021）中規(guī)定當(dāng)平曲線(xiàn)的半徑小于或等于250m 時(shí)，應(yīng)對(duì)平曲線(xiàn)內(nèi)側(cè)的行車(chē)道加寬，相應(yīng)的路基也應(yīng)加寬。本設(shè)計(jì)標(biāo)段內(nèi)內(nèi)所有有圓曲線(xiàn)曲線(xiàn)半徑均大于 250m，故不設(shè)加寬。所以關(guān)于加寬設(shè)計(jì)在此不再贅述。 2 超高設(shè)計(jì) 本 設(shè)計(jì) 公路 時(shí)速為 100km/h 時(shí)，《 公路路線(xiàn)設(shè)計(jì) 規(guī)范》規(guī)定的不設(shè)超高的最小半徑 為 4000 米，設(shè)計(jì)中所有平曲線(xiàn)的圓曲線(xiàn)半徑都小于該值 ， 所以在圓曲線(xiàn)上 應(yīng)設(shè)置超高。 (1)超高過(guò)渡方式 本設(shè)計(jì) 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(guò)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(chē)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)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 28 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 2）最大超高值和過(guò)渡段 漸變率確定 根據(jù)《 公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范 》中 表 規(guī)定， 本次設(shè)計(jì)中 圓曲線(xiàn)最大超高 定 為8%， 超高漸變形式為線(xiàn)性； 查照《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》中表 規(guī)定， 過(guò)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(jì)中交點(diǎn) 2和交點(diǎn) 4 設(shè)置成 S 型反向曲線(xiàn)。 所以在緩和段布置的時(shí)候有兩種情況： 對(duì)于交點(diǎn) 3的前緩和段和交點(diǎn) 4的后緩和段是從 ZH 點(diǎn)或者HZ 點(diǎn)開(kāi)始漸變；對(duì)于交點(diǎn) 3 的 后 緩和段和交點(diǎn) 4 的 前 緩和段是從 反向曲線(xiàn)的公切點(diǎn) 開(kāi)始漸變 。 這樣就是從交點(diǎn) 1曲線(xiàn)的全超高過(guò)度到 交點(diǎn) 2 曲線(xiàn)的全超高，交點(diǎn) 4 也是這種方法。 這樣的布置方式在路面上只出現(xiàn)一個(gè)零坡面，對(duì)排水和路容都有利。 （ 4）超高緩和段長(zhǎng)度的確定 超高緩和段的長(zhǎng)度按下式計(jì)算： 39。 ic BL p?? 式中： cL —— 超高緩和段長(zhǎng)度（ m）； 39。B —— 旋轉(zhuǎn)軸至行車(chē)道（設(shè)路緣帶時(shí)為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度；繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)時(shí)，其中， B為半幅行車(chē)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(zhǎng)度 cL 時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1） 一般情況下， 取 csLL? （緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度） 2） 若 scLL? ，但只要橫坡從路拱坡度（ 2%）過(guò)渡到超高橫坡（ 2%）時(shí)，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(xiàn)部分范圍內(nèi)超高 根據(jù)不設(shè)超高圓曲線(xiàn)半徑和公式分別計(jì)算出超高緩和段長(zhǎng)度，然后取兩者中的較大值，作為超高過(guò)渡段的長(zhǎng)度，并驗(yàn)算橫坡從路拱坡度（ 2%）過(guò)渡到（ 2%）時(shí)，超高漸變率是否 1/330P? ,如果不滿(mǎn)足，則需采用分段超高的方法。 ② 分段超高 超高過(guò)渡在緩和曲線(xiàn)全長(zhǎng)范圍內(nèi)按兩種超高漸變率分段進(jìn)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(guò)渡到單向超高橫坡 zi ，則其長(zhǎng)度為 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁(yè) 共 47 頁(yè) 39。39。1 66 0 ( )CzL B i B? 為 外 側(cè) 行 車(chē) 道 寬 度 ， 包 括 路 緣 帶 ，第二段的長(zhǎng)度為 21C s CL L L??。 3） 若 csLL? ，此時(shí)應(yīng)修改平面線(xiàn)形，增加 sL 的長(zhǎng)度。平面線(xiàn)形無(wú)法修改時(shí)，宜按實(shí)際計(jì)算的長(zhǎng)度取 cL ，超高起點(diǎn)應(yīng)從 ZH(或 HZ 點(diǎn) )后退（或前進(jìn)） csLL? 長(zhǎng)度。 （ 5）本設(shè)計(jì)中超高緩和段長(zhǎng)度計(jì)算 由于利用 緯地三維道路 CAD 系統(tǒng) 進(jìn)行超高設(shè)計(jì)時(shí)候不滿(mǎn)足實(shí)際情況。所以人工進(jìn)行計(jì)算， 參照以上方法， 下面對(duì)本設(shè)計(jì)中 4 個(gè)交點(diǎn)的超高緩和段長(zhǎng)度逐一計(jì)算： 1） 從 ZH 或 HZ點(diǎn)的 漸變 （ 交點(diǎn) 3前緩 ， 交點(diǎn) 4 后緩 ） 交點(diǎn) 1 前緩和曲線(xiàn)上超高緩和段 ： ih=4% i? =6% 如果全段 過(guò)渡 ， 經(jīng)計(jì)算： P=1/463 很顯然小于 1/330。 考慮部分緩和段 過(guò)渡 ， 算得緩和曲線(xiàn)上不設(shè)超高最小半徑對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為： L1=，如果從這一點(diǎn)開(kāi)始漸變到緩圓點(diǎn)， 則 P=1/347,小于 1/330。 所以設(shè)置分段超高 過(guò)渡 ， 經(jīng)計(jì)算 ： LＣ１ = 米 ， 則 LC2== 米 交點(diǎn) 2 后緩和曲線(xiàn)的超高緩和段長(zhǎng)度計(jì)算 與此類(lèi)似， 計(jì)算后得到結(jié)果如下： 交點(diǎn) 2 后 緩和曲線(xiàn)上超高緩和段： ih=4% i? =6% LＣ１ = 米 則 LC2== 米 交點(diǎn) 3 前緩和曲線(xiàn)上超高緩和段 ： ih=2% i? =4% 部分緩和段過(guò)渡，算得緩和曲線(xiàn)上不設(shè)超高最小半徑對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度為： L1=250，如果從這一點(diǎn)開(kāi)始漸變到緩圓點(diǎn)，則 P=1/416,小于 1/330。 所以 從 不設(shè)超高最小半徑對(duì)應(yīng) 點(diǎn)開(kāi)始 以 P=1/330 過(guò)渡 到全超高 ， LＣ = 米 。 交點(diǎn) 4 后緩和曲線(xiàn)的超高緩和段長(zhǎng)度計(jì)算 與此類(lèi)似。 交點(diǎn) 4 后緩和曲線(xiàn)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(duì)應(yīng)點(diǎn)開(kāi)始以 P=1/330 超高過(guò)渡到全超高。 2）從 反向曲線(xiàn)的公切點(diǎn)開(kāi)始漸變（ 交點(diǎn) 3后 緩 ， 交點(diǎn) 4 前緩 ） 交點(diǎn) 1 后 緩和曲線(xiàn)上超高緩和段 ： 因?yàn)槭菑牧闫旅鏉u變，所以橫坡代數(shù)差是 i? = ih =4%， 從公切點(diǎn)開(kāi)始以 P=1/330，漸變到 ih=2% ， 此后一直 漸變到圓緩點(diǎn)的 全超高 ,算得： LC1=59 米 。 同理得：交點(diǎn) 2 前 緩和曲線(xiàn)上超高緩和段 LC1=59 米 。 交點(diǎn) 3 后 緩和曲線(xiàn)上超高緩和段 ： i? = ih =2%， 從公切點(diǎn)開(kāi)始以 P=1/330 過(guò)渡 ，漸變到 ih=2% ，此后為全超高， 算得： LC=59 米 。 同理得 ： 交點(diǎn) 4 前 緩和曲線(xiàn)上超高緩和段 LC=59 米 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 30 頁(yè) 共 47 頁(yè) （ 4） 橫斷面 超高值的計(jì)算 圖 52 超高計(jì)算點(diǎn)位置圖 表 51 繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計(jì)算公式 超高位置 計(jì)算公式 x距離處行車(chē)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(jì)高之高差； 2． 設(shè)計(jì)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(jì)算公式計(jì)算； 4．當(dāng) cxL? 時(shí)，為圓曲線(xiàn)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(chē) 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(diǎn) 至 超 高 緩 和 段 起 點(diǎn) 的 距 離 （ m ） 。 本次設(shè)計(jì)中 利用 緯地三維道路 CAD 系統(tǒng) 進(jìn)行 橫斷面 繪制，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有人工計(jì)算橫斷面 超高值。在此不再敘述其計(jì)算過(guò)程 及實(shí)例 。 土石方的計(jì)算和調(diào)配 1 路基土石方量計(jì)算 由于本設(shè)計(jì)路段 只有填方 ， 可以 采用平均斷面法進(jìn)行計(jì)算， 即任意兩相鄰填方斷面可以假定為一棱柱，其體積的計(jì)算公式如下： 121 ()2V F F L?? 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 31 頁(yè) 共 47 頁(yè) 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(jì)算實(shí)例： 在本設(shè)計(jì)中任取兩個(gè)橫斷面， K0+100,K0+120。計(jì)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(jì)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(hào)斷面之間的 土石方量 計(jì)算 類(lèi)似上例，在此不再贅述。本次設(shè)計(jì)時(shí) 利用 緯地三維道路 CAD 系統(tǒng) 進(jìn)行 土石方量計(jì)算 。 具體 土石方量見(jiàn) 圖表部分 的 土石方量計(jì)算表 。 2 土石方調(diào)配 由于本設(shè)計(jì)中全部為填方，所以填土只有從外面調(diào)運(yùn)過(guò)來(lái)， 邊溝、排水溝、積水池挖土也可用于填方使用。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 32 頁(yè) 共 47 頁(yè) 第六章 路面設(shè)計(jì) 基本資料 新建高速公路地處 II4 區(qū) ，沿線(xiàn)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(jiàn)下表，預(yù)測(cè)交通量增長(zhǎng)率為 %。設(shè)計(jì)年限為 15年。建設(shè)年限為兩年。 車(chē)型 交通量（晝夜） 小客車(chē) 900 東風(fēng) EQ140 700 解放