【正文】 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 本章小 結(jié) 通過認(rèn)真了解和學(xué)習(xí)規(guī)范和書本知識，結(jié)合公路 CAD 線形輔助設(shè)計軟件 和緯地 完成平縱面的設(shè)計。 縱斷面設(shè)計中遇到的主要問題及解決方法 縱斷面設(shè)計中遇到的主要問題是地面線坡度太陡，必須采用極限縱坡。 在各個變坡點處 設(shè)置合理的豎曲線，計算出豎曲線的各個要素。 K75+～ K76+ 之間， 谷地比較平坦 ，所以在此 600m 范圍內(nèi)采用%的 縱坡。 K73+～ K74+ 之間，地面線比較陡，為了盡量減少填挖方， 此 680m采用 ％的坡度。 K72+～ K73+ 之間，地面線的平均縱坡為 ％， 但在 K72+825處有一涵洞，為了滿足涵洞的填土要求，在這 600m設(shè)置 %的縱坡 。 K70+～ K71+，地面線的平均縱坡是 ％， 設(shè)計中采用 %的坡 ?，F(xiàn)將計算公式摘錄如下所示： ?RL? () 12 ii ??? () 2// ?RRLT ?? () RTE 2/2? () 式中 ： R — 豎曲線半徑 ； m T — 豎曲線切線長 ； m E — 外距 ； m 2i — 前段坡線坡度 1i — 后段坡線坡度 當(dāng) 0?? 時為凹型豎曲線； 0?? 時為凸型豎曲線。豎曲線最小長度為 50m。 《公路路線設(shè)計規(guī)范》 [3]規(guī)定，級公路山嶺重丘區(qū)凸形豎曲線最小半徑為 2021m。 (6)設(shè)計豎曲線 在縱坡變更處設(shè)豎曲線，豎曲線采用拋物線形式。 f 避免在長直線上設(shè)置陡坡及曲線長度 短、半徑小的凹形豎曲線。 d 直線段內(nèi)不能插入短的豎曲線。有條件時，一般最大合成坡度不宜大于 8%，冰雪嚴(yán)寒地區(qū)不宜大于 6%，最小合成坡度不小于 %。 基本要求如下： a 平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍長于豎曲線，即“平包縱”。 (5)平豎曲線的組合 《公路路線設(shè)計規(guī)范》 [3]規(guī)定計算行車速度≥ 60Km/h 的公路，必須注重平、縱線形的合理組合。有利于安全、提高車速、減少大氣污染。根據(jù)設(shè)計資料繪制出路線中樁點的地面線，并寫出縱斷面設(shè)計圖的地質(zhì)土壤情況，地面標(biāo)高里程樁號，橋涵位置，孔徑，結(jié)構(gòu)類型；水準(zhǔn)點的高程和位置坡度，填挖高度，與公路交叉的位置。坡度值為 %。同時還是最經(jīng)濟的設(shè)計。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 (2)拉坡調(diào)坡定坡 確定設(shè)計高程時，應(yīng)根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公路的最大縱坡、限制坡長、縱坡折減、合成坡等，并結(jié)合路線起點、橋隧、交叉口、越嶺線埡口、沿溪線水位等控制點和經(jīng)濟點的高程，確定出公路路線縱斷面設(shè)計線。 (3)縱坡設(shè)計時，應(yīng)對沿線的地形、地質(zhì)、水文、氣候等自然條件綜合考慮，根據(jù)不同的具體情況妥善處理，以保證公路的通暢和穩(wěn)定。丘陵區(qū)地形的縱坡應(yīng)避免過分遷就地形而起伏大。 縱斷面設(shè)計 縱斷面設(shè)計的原則和方法 縱斷面設(shè)計的 原則 (1)縱坡設(shè)計必須滿足《 公路路線設(shè)計規(guī)范 》 [3]中的各項 規(guī)定。必須反復(fù)調(diào)整。 在本設(shè)計中遇到的主要問題是， 特殊線形的布設(shè) ， 特別是 S 型曲線和卵型曲線半徑的取值。因為丘陵區(qū)路線平、縱、橫三方面 制約較嚴(yán)，短路線會造成高填深切，工程量大，占田過多，破壞自然景觀和生態(tài)平衡。 1122hhT q A D D CT q B E E C? ? ?? ? ? () 根據(jù)幾何關(guān)系得： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 ??s i n/)(s i n/)(12pRCE pRDC ?? ?? () ?hT m, ?hT m )( 2121 ?????? ssh LLRL ???? () )(21 ??????? hhhh LTTJ () 本 設(shè)計中交點 4處采用了非對稱型平曲線 路線布設(shè)中遇到的主要問題和處理措施 由于本路線位于山嶺重丘區(qū) ， 其特征是寬脊低嶺 ， 山嶺連綿 ， 分水嶺多 ， 埡口不高 ， 常存在路路可通的情況。15′17″ () 2 22 1 8 0 9 02s sl lRR? ??? ? ?=6176。10′38″ R=300， 551?sL m， 702 ?sL m。 非對稱型平曲線 在公路平曲線設(shè)計中，一般 情況下圓曲線兩端的緩和曲線長度相等，但由于地形條件的限制或線形設(shè)計的需要，圓曲線兩端的緩和曲線也可以長度不相等，稱為非對稱型平曲線。 因此， 5001 ?R m和 1701 ?sL m 是符合要求的一組解。 ?? 2/11 sLq 170/2=85m )5 0 024/(1 7 024/ 21121 ??? RLp s = 11111 )2/t a n ()( qpRT h ??? ?=（ 500+） tan(47176。17′48″ 交點間距 L= R2=400m Ls2 =200m (1)設(shè)計曲線 2的半徑和緩和曲線長 度 ?? 12 22 24/ RLp s 2/22 SLq ? 2q =100m 22222 )2/t a n ()( qpRT h ??? ?= ??? 21 hh TLT 擬 R1=500 m R1/R2=400/500= 在 1 到 1/3 之間 13 111 240/2/ RLLq ss ?? =Ls1/2 3sL 1/240500 ?? 1211 24/ RLp s 2sL 2/24500 500240/2/)481747t a n()50024/500()2/t a n()(131211111 ????????? ???sssh LLL qpRT ? 由上兩式解得 取整 Ls1 =170m (2)驗算 曲線 1 的緩和曲線長度 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 分別按離心加速度的變化率、駕駛員的操作及反應(yīng)時間、超高漸變率及視覺條件等進行驗算，可知 Ls1=170m均滿足要求（演算過程略）。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 圖 S型 曲線 例如 JD8， JD9組成 S 型 交點樁號為 K76+， 偏角為 左 44176。 15024 ?? DRL F m () ???? FSY LLRL ?? m () ???? FSY LLRL ?? m () )( 11111 ???? qpRT h ?= () 22222 )2/ta n ()( qpRT h ??? ?= () 2211 sYYYsh LLLLLL ????? = () )( 11111 ???? RS e cPRE h ?m () )( 22222 ???? RS e cPRE h ?m () ~121 ????? hhhh LLTTJ m () S 型 曲線 兩個反向圓曲線用回旋線連接的組合 ， 兩個曲線間插的距離不宜太長，兩個圓的半徑差別也不能太大，小圓半徑與大圓半徑之比應(yīng)在 1～ 1/3 之間。3962t a n ()24/1 4 0(2/t a n)( 2222222 ??????? RRPRL ? () 222 ??? RR () mR ? 12 22 ?? RLp s m 222 sLq ? =75m 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 ??? ppD m () ?2/RD 在 ~ 之間，滿足要求。39。09′57″ 交點樁號為 K74+， 偏角為右 62176。這樣在圓曲線兩端和中間均設(shè)緩和曲線的時構(gòu)成卵 型 曲線。 特殊線形設(shè)計方法 在特殊的地段，由于地形比較復(fù)雜，需要設(shè)計一些特殊的線形，比如卵形， S 形，非對稱形等等，具體設(shè)置哪種線形需要根據(jù)具體地形具體情況來定，下面就逐一列舉一些本設(shè)計中出現(xiàn)的 特殊線形。 點繪縱斷面 將 設(shè)計好的路線粗略點繪在縱斷面圖上（直線五十米一個樁曲線二十五米一個樁 ） ，然后按照要求進行拉坡設(shè)計，檢查出大填大挖的地方然后在平面圖上進行修正，方法是將路線抬高一個等高線或降低一個等高線。 交點 7在平坦的谷地，做成一般基本型曲線。 交點 4做非對稱基本型，與前后兩交點較遠(yuǎn)，只考慮與水溝的距離，所以選用300米的半徑。本設(shè)計的方案一中： 交點 1處半徑采用一般最小半徑 200m，主要是考慮 到交點 2與交點 3是一個 S 型曲線 ， 所以交點 1與交點 2之間要保持 2倍速度 的距離即 120m， 所以采用了一般最小半徑。 粗略設(shè)計 大略先 設(shè)計一下各個交點處應(yīng)該設(shè)計的平曲線的半徑。 初定導(dǎo)向線 按照 “ 照顧多數(shù)，保證重點 ” 的原則綜合考慮平面線形設(shè)計的要求，穿線交點，初定路線導(dǎo)線（初定出交點）。 定線具體過程 定均坡線 用 2cm 的長度在圖紙上卡線，然后將各個點連接成折線。導(dǎo)線坐標(biāo)按導(dǎo)線測量的方法，首先計算各交點坐標(biāo)，依次推算各直線點坐標(biāo)，曲線坐標(biāo)按曲線坐標(biāo)公式計算 ，由《道路勘測設(shè)計》 [9]170 坐標(biāo)公式如下： 圖 中樁坐標(biāo)計算示意圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 設(shè)交點坐標(biāo)為 JD(XJ， TJ)，交點相鄰方位角分別為 A1和 A2，則： ZH(或 ZY)點坐標(biāo) ： )1 8 0c o s ( 1 ??? ATXX JZH () )180s in ( 1 ??? ATYY JZH () HZ(或 YZ)點坐標(biāo) ： 2co s ATXX JZH ?? () 2sin ATYY JZH ?? () 設(shè) 直線上加樁里程為 L， ZH、 HZ 表示曲線起、終點里程，則前直線上任一點坐標(biāo) (L≤ZH) )180c o s ()( 1 ????? ALZHTXX J () )1 8 0s i n ()( 1 ????? ALZHTYY J () 后直線上任點坐標(biāo) ： 2c o s)( ALZHTXX J ???? () 2s in)( ALZHTYY J ???? () 單曲線 內(nèi) 中樁坐標(biāo)計算 ： 曲線上任意點的切線橫距 ： ?????? 6613449225 599040345640sss LRlLRlLRllx () 式中： l— 緩和曲線上任意點至 ZH或 HZ的曲線長。緩和曲線一般采用回旋線。 e 圓曲線的最大半徑不宜超過 10000m。 c 當(dāng)?shù)匦螚l件受到限制時，曲線半徑應(yīng)盡量大于或接近于一般最小半徑。 a 在條件許可時，爭取選用不設(shè)超高的圓曲線半徑。 根據(jù)以上規(guī)定，結(jié)合路線起訖點，橋涵 等控制點的高程，兼顧平、縱線形的協(xié)調(diào)和經(jīng)濟進行拉坡。為保證路面排水迅速，各級公路的最小合成坡度不宜小于 %，在超高過渡的變化處，合成坡度不應(yīng)設(shè)計為零。二級公路山嶺重丘區(qū)最大容許合成坡度為 9%。公路路線設(shè)計規(guī)范 187。 e 定線 經(jīng)過幾次修正后，最終確定出滿足《 公路路線設(shè)計規(guī)范 》 [3]要求，平縱線型都比較合適的路線導(dǎo)線（最終定出交點位置）。 d 修正導(dǎo)向線 縱斷面控制：在平面試線的基礎(chǔ)上點繪出粗略縱斷面地形線，（可用分規(guī)直接在圖紙上量距，確定地面標(biāo)高），進行初步縱坡設(shè)計，并根據(jù)縱坡設(shè)計情況修正平面線形。 敷設(shè)曲線：按照路中線計劃通過部位選取且注明各彎道的圓曲線的長度。經(jīng)過調(diào)整后得出的折線，稱為導(dǎo)向線。 b 定導(dǎo)向線 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 分析這條均坡線對地形、地物等艱苦工程和不良地質(zhì)的避讓情況。 在山嶺重丘地帶，根據(jù)等高線間距和所選定的平均縱坡（視路線高差大小，一般選 5%～ %之間）按計算得等高線間平 均長度 a(a=等高距 /平均縱坡 ) 平均iha /? () 式中 ： a — 相鄰等高線間平距 平均i — 山嶺重丘區(qū)二級公路平均縱坡為 5% h — 地形圖上的等高距為 10m 所以