【導讀】東部的交通要道。它的建成對全國公路網絡結構的完善，加快中西部經濟社會。發(fā)展具有極其重要的意義。擬建汝陽至洛陽一級公路第六標段，地處河南西部。根據(jù)規(guī)范要求，結合當?shù)貙嶋H情況，全線采用雙向四車道一級公路標準，SMA路面，設計速度80km/h，路基寬度。本設計研究的內容包括：首先，根據(jù)交通量確定車道數(shù)，并在地形圖上選線、定線，然后進行道路平面設計，縱斷面設計，橫斷面設計，橋涵設置等。此外還對該路段的路基、路面、排水、邊坡防護、涵洞及擋土墻進行了設計。

　　

【正文】 滿足的一般要求： 1) 縱坡設計必須滿足《標準》的有關規(guī)定，一般不輕易使用極限值。 2) 縱坡應力求平緩，避免連續(xù)陡坡，過長陡坡和反坡。 3) 縱斷面線形應連續(xù)，平順，均衡，并重視平縱面線形的組合。 4) 在較大的連續(xù)上坡路段，宜將最陡的縱坡放在底部，接近頂部的縱坡宜放緩些。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 18 (2) 平均縱坡 平均縱坡是指一定長度的路堤連續(xù)上坡或下坡路段縱線所克服的高差與路線長度之比。是為了合理運用 最大縱坡坡長及緩和坡長的規(guī)定，以保證車輛安全順利地行駛地限制性指標。 (3) 坡長限制 1) 最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的。如果坡長過短，使變坡點增多，汽車行駛在連續(xù)起伏地段產生的增重與減重的變化頻率，導致乘客感覺不舒服。從路容美觀、視覺效果、相鄰兩豎曲線的設置和縱面視距等也要求坡長應有一定最短長度。最短坡長以不小于計算行車速度 9s的行程為宜，根據(jù) 《標準》 ，設計時速為 80Km/h 時， 公路最 小 坡長 極限值 為 200m， 最 小 坡長一般值 為 250m。 2) 最長坡長限制 公路縱坡的大小及其坡長對汽車 正常行駛影響很大?？v坡越陡，坡長越長，對行車影響也越大。主要表現(xiàn)在使行車速度顯著漸低，長時間使用低速檔會使發(fā)動機發(fā)熱過 高 而使效率減低，水箱沸騰，行駛乏力。而下坡時，則因坡度過陡，坡段過長而使剎車頻繁，影響行車安全。因此，為保證行駛質量和行車安全，對陡坡的坡長應加以限制。 根據(jù) 《標準》 ，設計時速為 80Km/h 時，最大坡長為： 3%— 1100m、 4%— 900m、 5%— 700m。 (4) 合成坡度 合成坡度是指路面上的縱向坡度與橫線坡度組合而成的坡度，其方向即流水線方向。將合成坡度控制在一定范圍內，目的是控制急彎和陡 坡的組合，防止車輛在彎道上行駛時由于合成坡度過大而引起的不適 和 危險。 合成坡度的計算公式為 22hiiI ?? 式中 I ― 平面上允許的最大縱坡度，％； hi ― 最大允許合成坡度，％； i ― 超高橫坡度或路拱橫坡度，％。 當路線的平面和縱坡設 計基本完成后，可用上式檢查合成坡度。如果超過最大允許合成坡度時，可減少縱坡或加大平曲線半徑以減小橫坡，或兩者同時減小。合成坡度不能過大，但也不能過小。合成坡度過小，會導致路面排水不暢，影響行車安全。各級公路最小合成坡度不宜小于 ％；當合成坡度小于 ％，應采用綜合路面排水措施，以保證路面排水。 (5) 拉坡 首先是試坡，試坡以“控制點”為依據(jù)，考慮平縱結合、挖方、填方以及排水溝設置等眾多因素初步擬訂坡度線。然后進行計算，看拉的坡滿不滿足控制點的高程，滿不滿足規(guī)范要求，如不滿足就進行調坡。調坡時應結合選 線意圖，對照標準所規(guī)定的最大縱坡、坡長限制以及考慮平縱線形組合是否得當進行調坡。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 19 豎曲線設計 及要 素計算 (1)豎曲線設計 各級公路在縱坡變更處均應設置豎曲線，豎曲線半徑應大于 《標準》中規(guī)定的豎曲線的最小半徑和最小長度。 當設計時速為 80Km/h 時， 凸 豎曲線一般最小半徑 為 4500m， 極限最小半徑為 3000m； 凹型 豎曲線一般最小半徑 為 3000m，極限最小半徑凸型為 2021m；豎曲線最小長度為 70m。在本設計中，為獲得平順而連續(xù)的線形及滿足視覺上的需要， 凸 豎曲線半徑 取 12021m， 凹型 豎曲線 半徑取10000m，本設計共兩個豎曲線，凸形、凹形各 一個。 (2) 豎曲線 幾何要素 計算 1) 計算公式 豎曲線的形式為二次拋物線，其要素主要包括豎曲線長度 L、切線長度 T和外距 E。由于在縱斷面上只計水平距離和豎直高度，斜線不計角度而記坡度，因此，豎曲線的切線長與曲線長是其在水平面上的投影，切線支距是豎直的高程差，相鄰兩坡度線的交角用坡度差來表示。 設變坡點相鄰兩縱坡坡度分別為 1i 和 2i ，它們的代數(shù)差用 ? 表示，即 ，21ii??? ， ? 為 “ ＋ ” 時，表示為凹形豎曲線； ? 為 “ － ” 時，表示為凸形豎曲線。 豎曲線諸要素的計算公式為： 豎曲線長 度 LR?? 豎曲線切 線長 22LRT ??? 豎曲線外 距 22 4 8T T LE R ??? ? ? 豎曲 線上任一點豎距 22xh R? 式 中 x—豎曲線上任一點至豎曲線起點的距離 ，即，橫距 切線高程 ? ?1 0 1H H T x i? ? ? ? 式 中 0H — 變坡點高程 i— 縱坡坡度 對于凸形豎曲線 ， 設計高程 H＝ 1H － h； 對于凹形豎曲線， 設計高程 H＝ 1H ＋ h。 2) 豎曲線 幾何元素計算 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 20 變坡點樁號為 K1+，高程為 ，兩相鄰路段的縱坡為 1i = % ， 2i = %， 豎曲線半徑 R=12021m ① 計算豎曲線要素 21ii???= ? ? ? ? ?= － ，為 凸 形。 曲線長 ： 1 2 0 0 0 0 .0 1 5 6 5 5LR ?? ? ?= 切線長 ： 6222LT ? ? ? 外距 ： 229 3 .9 3 12 2 1 2 0 0 0TE R? ? ?? ② 求豎曲線起點和終點樁號 豎曲線起點樁號： K1+－ T＝ K0+ 豎曲線終點樁號： K1+＋ T＝ K1+ ③ 豎曲線上各樁號設計 高 程計算 對 K1+ 有： 橫距 x = K1+ K0+ = 豎距 22xh R? = 切線高程 ? ?1 0 1H H T x i? ? ? ? = – ( –)? (–%) = 設計高 程 H＝ 1H － h = – = 豎曲線上各樁號設計 高 程 見下表 表 程 （ 豎曲線一 ） 樁號 切線高程（ m） 標高改正值 h（ m） 豎曲線設計高 程 （ m） 備注 K0+ 0 豎曲線起點 K0+ K0+ K0+ K0+ 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 21 K1+ K1+ 豎曲線 中 點 K1+ K2+ K1+ K1+ K1+ K1+ 豎曲線 終 點 變坡點樁號為 K1+，高程為 ，兩相鄰路段的縱坡為 1i = %， 2i = %， 豎曲線半徑 R=10000m ① 計算豎曲線要素 21ii???= ? ?0. 01 92 55 0. 03 08 39? ? ? ?，為凹形。 曲線長 ： 1 0 0 0 0 0 .0 1 1 5 8 4LR ?? ? ?= 切線長 ： 4022LT ? ? ? 外距 ： 225 7 .9 2 02 2 1 0 0 0 0TE R? ? ?? ② 求豎曲線起點和終點樁號 豎曲線 起點樁號： K1+－ T＝ K1+ 豎曲線終點樁號： K1+＋ T＝ K1+ ③ 豎曲線上各樁號設計 高 程計算 對 K1+ 有： 橫距 x = K1+－ K1+ = 豎距 22xh R? = 切線高程 ? ?1 0 1H H T x i? ? ? ? = – ( –)? (–%) = 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 22 設計高程 H＝ 1H ＋ h = ＋ = 豎曲線上各樁號設計 高 程 見下表 表 程 （ 豎曲線二 ） 樁號 切線高程（ m） 標高改正值 h（ m） 豎曲線設計高程（ m） 備注 K1+ 0 豎曲線起點 K1+ K1+ K1+ K1+ 豎曲線 中 點 K1+ K1+ K1+ K1+ 豎曲線 終 點 道路平 、 縱線形組合設計 對于設計時速大于或等于 60Km/h 的道路，必須注意平、縱的合理組合，盡量做到線性連續(xù)、指標均衡、視覺良好、景觀協(xié)調、安全舒適 。 (1) 平、縱線形組合的基本要求 1) 當豎曲線與 平曲線 組合時 ， 豎曲線 宜包含在平曲線之內，且平曲線應稍長與豎曲線。其優(yōu)點是 ： 當車輛駛入凸形豎曲線的頂點之前，即能清楚地看到平曲線的始端，辨明轉彎的方向。 若平、 豎曲線的半徑都很大，則平、豎曲線的位置不受上述限制。 若做不到豎曲線與平曲線較好的配合，且兩者的半徑 都小于某限度時，寧可把平、豎曲線拉開相當距離，是平曲線位于直坡段上或豎曲線位于直線上。 2) 要保持平曲線與豎曲線大小的均衡 3) 當平曲線緩而長，縱斷面坡差較小時可不要求平、豎曲線一一對應，平曲線中可包含多個豎曲線或豎曲線略長與平曲線。 4) 要選擇合適的合成坡度。 (2) 平 、縱線形設計中應注意避免的組合 1) 避免豎曲線的頂、底部插入小半徑的平曲 線。 2) 避免將小半徑的平曲線 起、訖點設在或接近豎曲線的頂部或底部。 3) 避免使豎曲線頂?shù)撞颗c反向平曲線的拐點重合。 4) 避免在長直線上設置陡坡獲取線長度短、半小的凹形豎曲線。 5) 避免急彎與陡坡的不利組合。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 23 此外，在 平、縱、橫組合設計 時 不應只顧縱坡平緩，而使路線彎曲，平面標準過低；或者只顧平面直捷，縱面平緩，而造成高填深挖，工程過大；或者只顧經濟，過分遷就地形，而使平、縱面過多地采用極限或接近極限的指標。 4 道路橫斷面設計和路基結構設計 24 4 道路 橫斷面設計 和路基 結構 設計 橫斷面 組成 一級公路的 橫斷面組成主要包括：行車道、中間帶（分離式沒有）、路肩、邊坡、排水設施（邊溝、排水溝、截水溝）等。 圖 一級 公路 橫斷面示意圖 （單位： cm） 路基寬度 的確定 根據(jù)道路等級、設計時速、車道數(shù)查《標準》得，一級公路設計時速為 80Km/h的四車道的路基寬度一般值為 ,最小值為 ， 本設計取 。 其中：行車道寬 2，內側路緣帶寬 2，中央分隔帶寬 m，硬路肩寬 2，外側路緣帶寬 2，土路肩寬 2。 橫斷面其他組成 元素 的設計 (1) 路拱 及路肩設計 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 25 查標《標準》得瀝青混凝土及水泥混凝土路拱坡度， 1~2%，取路拱坡度為2%, 取路肩橫向坡度為 3%， 土路肩橫坡度 為 4%。 路拱坡度采用雙向坡面，由路中央向兩側傾斜。 (2) 邊坡設計 路基邊坡設計一般分路堤邊坡和路塹邊坡，當填挖高度較高或填方用不同土質分層填筑時可采用折線邊坡。當邊坡高度超過 20m 時，應進行穩(wěn)定性分析或驗算。查《規(guī)范》得知，當路基填土高度小于 6m時，路基邊坡按 1： 設計。某些路段，為了保證路 基的穩(wěn)定，防止路基邊坡被水沖刷，需要設置擋土墻和坡面防護。 路基邊坡設計一般分路堤邊坡和路塹邊坡，當填挖高度較高或填方用不同土質分層填筑時可采用折線邊坡。當邊坡高度超過 20m 時，應進行穩(wěn)定性分析或驗算。查《規(guī)范》得知，當路基填土高度小于 6m時，路基邊坡按 1： 設計。某些路段，為了保證路基的穩(wěn)定，防止路基邊坡被水沖刷，需要設置擋土墻和坡面防護。 (3) 邊溝、排水溝設計 邊溝設置在挖方路基路肩的外側，或低路堤坡腳外側，用以匯集和排除路基范圍內和流向路基的少量地面水。排水溝是用來引出路基附近低洼處積水的人工溝渠。 查《規(guī)范》得知，邊溝、排水溝橫斷面一般采用梯形，梯形溝內側坡度為 1：~，外側邊坡與挖方邊坡坡度相同。本設計路段采用梯形邊溝、排水溝，底寬、溝深均為 ，內側坡度為 1： 。 邊溝 、排水溝 的長度，一般地區(qū)不宜超過 500m，多雨地區(qū)不超過 300m。 (4) 中間 帶的表面形式有凹形和凸形兩種，前者用于寬度﹥ ,后者用于寬度 ≤ 。該 一級 公路的中間分隔帶為 ，因此采用凸形表面形式。 超高設計與計算 (1) 超高及其作用 為了抵消車輛在曲線路段 上行駛時所產 生的離心力，將路面做成外側高于內側的單向橫坡的形式 ，稱為平曲線超高。 合理設置超高，可以全部或部分抵消離心力，提高汽車行駛在曲線上的穩(wěn)定性與舒適性。 (2) 超高設計 本設計采用的最大超高為 6%，旋轉方式為繞中央分隔帶邊緣旋轉，線性漸變，外側土路肩不設超高。 繞中央分隔帶邊緣旋轉：將兩側行車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉，使之各自成為獨立的單向超高斷面，此時中央分隔帶邊緣維持水平狀態(tài)，內外側都是從超高緩和段起點開始超高。 西安工業(yè)大學畢業(yè)設計（論文） 26 (3) 超高 計算 ( 1JD 處平曲線 ) 1) 確定超高緩和段長度 ① 根據(jù)公路等級、設計速度和平曲線半徑查得超高橫坡度值yi= 6%，超高