公路设计说明书.docx

资源描述

公路设计说明书.docx

《公路设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路设计说明书.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

公路设计说明书.docx

公路设计说明书

设计说明书

一、公路设计依据：

道路勘测设计课程设计要求。

设计资料及采用规范：

1.交通部.《公路工程技术标准》（JTJB01-2003），北京:

人民交通出版社，2004年

2.交通部.《公路路线设计规范》（JTGD20—2006），北京:

人民交通出版社，2006年

3.交通部.《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），北京:

人民交通出版社，2004年

4.交通部.《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》，北京:

人民交通出版社，1996年

二、沿线自然地理情况：

山岭重丘区地貌特点：

山丘连绵，岗拗交错，此起彼伏，山于迂回曲折，岭低脊宽，山坡较缓，丘谷相对高差下大，与山区不易划出明确界线，包括了缓峻颇为悬殊的地形。

其地形决定了通过丘陵重丘区区的路线特点是：

局部方案多：

且为了充分适应地形，路线纵断面将会有起伏。

丘陵区地形型态复杂，布线方法应随路线行经地带的具体地形而采用不同的布线方式。

山岭重丘区的软土路段多分布在一些山涧谷地、河流两侧的平缓地段以及沿海山区的滨海路堤。

由分布范围可知这些软土大都属于间断性，范围较小，设计阶段不易发现，且有以下特点。

（1）不均匀性，即软弱层厚度的不均匀性。

往往在较小的范围，如20m～30m内软土厚度急剧变化；

（2）和地下水的隐患同时存在，这些路段一般泉水较发育，地面有间断性流水；

（3）软土底部往往有一倾斜面，且有时可能与路线平行，有时又可能与路线斜交，增加了处理的难度。

由于软土分布在路线低洼处，公路通过时，多为高路堤或半填半挖

路堤，而这些路段一般交通极不方便，大型机械很难进场，在选择处理

方案时受到限制。

三、路线方案选择：

公路选线要综合考虑路线通过地区的地理位置、社会情况、自然条件和工程的难易，以及路线的性质、使用任务、等级和投资等因素。

根据当地地形状况与经济发展状况情况可知为适应丘陵区地形、地势的特点，平面线形应以舒顺的曲线为主体，避免使用过长的直线；纵断面线形以平、缓坡型为主，允许轻微起伏。

丘陵区路线一般可最大限度地做到平、纵、横三面协调，平、纵线形舒顺且配合得当，横断面布置合理。

横山越岭路线要克服很大的高差。

因此选越岭线须从纵坡设计入手，路线的平面位置及长短主要取决于纵坡的安排。

越岭线的布设主要应解决的问题是选择垭口；选择过岭的方式；选定垭口两侧山坡的展线方案。

选择垭口要考虑越岭方案的重要控制点，应在符合路线基本走向的较大范围内加以选择。

选择过岭方式应考虑因素较多。

就过岭方式来说，主要有三种形式：

①浅挖低填，适用于岭宽脊厚的垭口。

②深挖垭口,适用于山脊瘦削,地质情况良好的垭口。

深挖程度视地形、地质、气象等条件以及两侧展线的要求决定。

垭口越瘦，越宜深挖。

但地质条件差时，应以不危及路基稳定为度。

③隧道穿越，当挖深较大，采用隧道比明堑经济，特别是垭口瘦薄，用不长的隧道穿越能大大降低路线爬升高度，缩短展线长度，提高线形标准，减少运营费用，技术经济指标都比较优越时，应该采用公路隧道穿越方案。

选定垭口两侧山坡展线方案是为了克服越岭的高差。

所谓展线，就是利用有利地形，人为地展长路线，使路线在允许的坡度范围内逐渐从山脚上升到山顶。

越岭展线的方式主要有三种：

自然展线。

以适当的坡度，顺着自然地形，绕山嘴、侧沟来展长路线，克服高差。

优点是路线走向和基本方向一致，行程和升降统一，路线最短,线形简单,一般技术指标也较高。

如无地形或地质障碍，布线应尽可能选用这种方式。

回头展线。

利用有利地形设置回头曲线，使路线在山坡上来回盘绕的展线形式（图2）。

其关键是选择回头曲线的位置，一般多利用直径较大，横坡较缓的峁形山包或宽坦山脊，或利用地质、水文地质良好的平缓山坡和地形开阔的山沟或山坳。

回头展线设在同一坡面上，对行车、施工、养护都不利，甚至破坏山坡的稳定。

应尽量把路线拉开，分散回头曲线，减少回头次数。

螺旋展线。

地形特殊地段,路线回转360°形成环状的展线形式。

可使上、下线以隧道或跨线桥的形式穿过。

螺旋展线在某些地形条件下可代替一对回头线。

它比回头展线有较好的线形，但须建隧道或跨线桥，造价较高。

因此，在选定螺旋展线方案时，应根据路线标准、地形条件和回头展线方案进行技术经济比较，以决定取舍。

山脊线大体上沿分水岭布设的路线。

方向顺直,岭宽脊厚，横坡平缓，纵向起伏不大的分水岭是布设山脊线的理想地形。

高山地区的分水岭常常是山峰、垭口相间排列，起伏较大。

这种地形的山脊线受低垭口的控制，路线须沿分水岭侧坡在垭口之间穿行。

平面线形随山势弯曲，纵断面多有起伏。

山脊线在一般情况下地质和水文情况良好，路基工程量小，桥涵构造物少。

但高山地区山脊线的线位较高，远离居民点；海拔高时空气稀薄，有云雾、积雪、结冰等现象,对行车不利。

山脊布线,基本上是沿分水岭走行，路线走向明确，选线主要是选好控制垭口，以及控制垭口之间利于布线的山坡。

一般是在初选控制垭口的基础上，再在侧坡布线过程中比较优劣，决定取舍。

在其他条件相同时，应争取走山岭的阳坡。

除此之外还应做好道路实地勘测调查，道路勘测包括以下内容：

①工程地质调查。

调查沿线土和岩石的种类、性质、结构特性和含水状态，地质构造、岩石风化情况等。

②路基路面调查。

收集道路沿线的气象资料,进行路基水文调查；道路经过路线如为沿江、沿河或滨海地区，应调查河、海的水文资料,河流变迁,冲淤情况，确定路基标高时应考虑是否需要设置防水墙和合理布置排水等设施；查明沿线筑路材料，包括城市筑路材料来源和工业废料等的质量和产量。

新建道路应测算交通组成和交通量;改建道路观测现有和预计发展的交通情况,了解原有路面结构的宽度、类型、厚度、标高、养护等情况，并对老路基作出鉴定，作为利用、改善和重建的依据。

路面设计还应根据土基状态，综合气候、水文、筑路材料、交通性质、道路纵断面等因素通过计算论证道路路面结构类型和厚度，材料用量和工程造价，还可根据道路性质分段提出不同的路面结构。

③桥、函、灌溉渠道调查。

调查收集河流水文资料，包括水位、流量、流速等，根据勘定的桥、涵、灌溉渠道位置方案选定桥位、桥型和孔径（包括涵洞和灌溉渠道的连通管）和确定必要的调治构筑物。

④经济调查。

查明影响路线修建性质、用途、运量流向、车辆组成等因素，论证采用的交通量、技术指标和设计依据的合理性以及道路建成后所取得的经济效果。

综上所述，根据当地地形状况和经济发展状况共拟定三条路线方案，具体道路走向参见图纸部分。

四、路线方案的比选：

拟设计道路位于山岭重丘区，公路等级为三级，设计车速为40KM/H。

各方案具体情况如下：

方案一：

该方案起点桩号为K0+000，道路总长度为，路线大部分为沿山腰走向，跨越垭口数量为7个。

在桩号为K1+与K1+之间连续跨越多个山岭与垭口，需填挖工程量大，施工难度较高，但其线路较其他方案较短。

方案二：

该方案起点桩号为K0+000，道路总长度为，该方案整体线形良好，跨越垭口数为3个，且道路部分沿旧路走向改建潜力较大，整条道路高程较低，施工难度低，工程数量小。

方案三：

方案三起点与前两方案相同，道路总长度为。

该方案路线总长度最长，但能在起点与终点间连接多个村庄。

道路大部分处于山岭间，占用田地较多，施工难度一般。

根据各方案的工程经济技术指标（具体参见设计说明书表格部分）包括道路长度、交点个数、最小半径、最大纵坡及土石方数量，经过比选可知推荐线确定为方案二，该方案具有线形良好，工程数量小，占用耕种用地少等优点。

故推荐线路为方案二。

五、公路路线平面线形：

公路平面线形要素是直线、圆曲线和缓和曲线构成的，通常称之为“平面线形三要素”。

直线是曲率为零的线形；圆曲线是曲率为常数的线形；缓和曲线是曲率逐渐变化的线形；三要素是公路平面线形最基本的组成。

直线的特征是：

1、直线以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷、缩短里程和行车方向明确的特点。

2、直线具有视距良好、行车快速、易于排水等特点。

3、由于已知两点就可以确定一条直线，因而直线线形简单，容易测设。

4、从行车的安全和线形美观来看，过长的直线，线性呆板，行车单调，易使驾驶员产生疲劳，也容易发生超车和超速行驶，行车时驾驶员难以估计车间距离，在直线上夜间行车时，双方车容易产生眩光等。

5、直线虽然路线方向明确，但只能满足两个控制点的要求，难以与地形及周围环境相协调。

6、笔直的公路给人以简捷、直达、刚劲的良好印象，在美学上直线也有其自身的视觉特点。

直线运用注意问题：

1、直线应特别注意它同地形的关系，在运用直线并决定其长度时，必须持谨慎态度，并不宜采用长直线。

2、线或长下坡尽头的平面曲线，除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外，还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。

3、直线上纵坡不宜过大，因为长直线在陡坡下行时很容易导致超速行车。

长直线上的纵坡一般应小于3%。

4、线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或改善。

5、两侧地形过于空旷时，宜采取种植不同树种或设置不同风格的建筑物、雕塑等措施，以改善单调的景观。

6、“长直线”的量化问题。

综上所述，公路线形应该与地形相适应，与景观相协调，不强求长直线，也不硬性去掉直线而设置曲线。

圆曲线：

圆曲线是公路平面设计中最常用的线形之一，各级公路不论转角大小，在转折处均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的主要组成部分。

圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易于测设等优点，故使用十分广泛。

圆曲线的几何要素

圆曲线的几何要素如图2-2为

切线长：

T=R·tan

曲线长：

外距：

E=R（sec

－1）

切曲差：

J=2T－L【式中T—切线长，m;L—曲线长，m;E—外距，m;J—切曲差（或校正值），m;R—圆曲线半径，m;

—转角，（

）。

】

根据汽车行驶在曲线上的力的平衡式得到

2-1

式中【R—圆曲线半径，m;V—行车速度，km/h;

—横向力系数；

—超高横坡度，%。

】在指定车速V下，最小

决定于容许的最大横向力系数

和该曲线的最大超高

。

《规范》对各级公路最大超横坡度的规定见表

各级公路圆曲线最大超高值

公路等级

高速

一级

二级

三级

四级

一般地区/%

积雪冰冻地区/%

我国《标准》中所制定的极限最小半径，是路线设计中的极限值，是在特殊困难条件下不得已才使用的，一般不能轻易采用。

圆曲线极限最小半径

设计速度（Km/h）

120

100

横向力系数μmax

超高值ib（max）（%）

圆曲线极限最小半径（m）

650

400

250

125

圆曲线能较好地适应地形的变化，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时需设置，适应范围较广而灵活。

圆曲线半径选用得当，可获得圆滑舒顺的平面线形。

选用圆曲线半径时，应注意以下几点：

1．在地形、地物等条件许可时，优先选用大于或等于不设超高的最小半径。

2．一般情况下宜采用极限最小曲线半径的4～8倍或超高为2%～4%的圆曲线半径；

3.当地形条件受限制时，应采用大于或接近一般最小半径的圆曲线半径；

4.在自然条件特殊困难或受其他条件严格限制而不得已时，方可采用极限最小半径；

5.《规范》规定圆曲线最大半径不宜超过10000m。

缓和曲线是指设置在直线和圆曲线之间以满足曲率半径逐渐过渡的要求。

由于汽车在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度，以使驾驶员能从容地操纵方向盘，乘客感觉舒适，线形美观流畅，并且能顺利完成超高和加宽过渡，所以要规定缓和曲线的最小长度。

（一）控制离心加速度增长率，满足旅客舒适要求

汽车在缓和曲线上行驶时，半径从无穷大过渡到一定半径，所以离心加速度从零过渡到amax=

，设离心加速度由零均匀地增加到amax，所以离心加速度的增长率（以αs表示）为：

∴

（2—8）

从乘客舒适性来看，αs以～为好，不能过大，我国公路设计中采用αs=0.6m/s3。

∴

（2—9）

式中：

—缓和曲线最小长度,m；V—计算行车速度,Km/h；R—圆曲线半径,m。

（二）根据驾驶员操作方向盘所需经行时间

≥

一般认为汽车在缓和曲线上行驶时间最少3s。

min=

（m）（2—10）

（三）根据超高渐变率适中

由于在缓和曲线上要完成超高过渡，设置超高缓和段，如果缓和曲线太短使超高渐变太快，不但对行车和路容不利，还影响到舒适性；如果缓和曲线太长，使超高渐变率太小，对排水不利。

《规范》规定了适中的超高渐变率，由此可导出计算缓和段最小长度的计算公式：

（2－11）

式中：

LS－缓和曲线最小长度；b′－超高旋转轴至路面外侧边缘的距离；

△i－超高旋转轴外侧的最大超高横坡度与原路面横坡度的代数差；

p－超高渐变率，参考表2－10选用。

（四）从视觉上应有平顺感的要求考虑

按视觉考虑，从回旋线起点至终点形成的方向变位，实践得知最好是30～290之间

图2—5可知，方向变位角β为：

β=

（2—12）

其中：

S1≤LS≤S2

按上述四种方法，计算缓和曲线长度之公式与设计速度的关系最大，与半径关系则有差异。

为此，我国《标准》规定按设计速度来确定缓和曲线最小长度，同时考虑了行车时间和附加纵坡的要求，各级公路的缓和曲线最小长度见表。

各级公路的缓和曲线最小长度

公路等级

高速公路

一

二

三

四

设计行车速度（Km/h）

120

100

缓和曲线最小长度（m）

100

综上，道路平面线形三要素的基本组成为：

直线—缓和曲线—圆曲线—缓和曲线—直线，另外，在他们之间的过渡段需设置超高超高的设置方式有三种：

１）绕内边缘线旋转先将外侧车道绕路面未加宽前的中心线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕路面未加宽前的内侧边缘线旋转，直至全超高横坡度值。

２）绕中线旋转先将外侧车道绕路面未加宽前的路中心线旋转，待达到与内侧构成单向横坡后，整个断面一同绕路面未加宽前的路中心线旋转，直至全超高横坡度值。

３）绕外边缘线旋转先将外侧车道绕路面外侧边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡值。

六、道路纵断面设计原则：

①纵坡设计必须符合《公路工程技术标准》中有关纵坡的各项规定，如各级公路的最大纵坡，按排水要求的最小纵坡等；②为保证汽车以一定的车速安全顺利地通过，纵坡应具有一定的平顺性；③对沿线的自然条件，应作通盘研究，依据不同的具体情况分别处理，使公路畅通和稳定；④按路线起伏综合考虑农田水利方面的特殊要求；⑤在水文条件不良或地下水位很高的路段，应考虑适当的路基高度；⑥在保证路基的强度和稳定的前提下，争取填挖平衡，节省土石方及其他工程量，降低工程造价；⑦考虑到今后公路改建时，尽量利用原有路面作为新路面的基层或面层的下层；⑧纵坡设计应与平面设计密切配合协调。

道路纵断面上的设计纵坡线系由许多直线和转折点组成。

由于纵坡的凸形限制了驾驶员的视野，而凹形转折因车速加快和行车方向的突然改变，不仅使乘客感受不舒适，载货受到震动，也限制了夜间行车头灯照射的距离。

因此，为了使路线顺适，行车安全平稳，路容美观等原因，需要在路线纵坡转折处设置曲线使之缓和，这种曲线称为竖曲线。

并按纵断面上转坡是凸形或凹形的不同，分为凸形竖曲线（根据设计车速，保证行车视距的要求而设置）和凹形竖曲线（根据设计车速，保证汽车行驶时冲击的缓和，以及乘客的舒适要求而确定）。

竖曲线有抛物线形和圆弧形等，中国道路上多采用圆弧形竖曲线，简称圆形竖曲线。

汽车上坡时如坡道过长，必须用低排挡行驶，燃料消耗增加，机件也容易损坏；下坡时易使制动器发热失效而发生交通事故。

因此，当道路纵坡度大于5％时，为了行车安全和便利,其坡段长度需要加以限制，并相应设置坡度不大于2～3％的缓和坡段。

七、道路横断面设计：

道路横断面规划和设计的主要内容包括：

车行道的布置，路面各部分宽度的确定，路面横坡的设计。

公路横断面的组成和各部分尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素确定，在满足交通、环境、公用设施管线敷设及排水要求的前提下，经济合理的确定各组成部分的宽度以及相互之间和位置与高差，尽量做到用地省、投资少、使道路发挥其最大的经济效益和社会效益。

本设计路段按三级公路标准设计，采用整体式断面，道路全宽设计为，横断面类型为单幅双车道，其优点为车辆各行其道，视距良好，车速一般不会受影响。

超高缓和段的长度主要从两个方面来考虑：

一是从行车舒适性来考虑，缓和段长度越长越好；二是从横向排水来考虑，缓和段长度短些好，特别是路线纵坡较小时，更应注意排水的要求。

新建高速公路一般采用绕中央分隔带边缘旋转，超高渐变率D=1/200，所以超高缓和段长度为由下式计算。

公式

式中

—超高缓和段长度，m；

—旋转轴至行车道外侧边缘的宽度，m；

—超高坡度与路拱坡度的代数差，%；

—超高渐变率。

（道路的各横断面形式参见图纸部分）

八、其他有关设计：

一般路基设计

1．各桩号路基断面的形式、坡度

根据设计要求选择500m公路段，对其内各桩的横断面进行设计，这里选择的500m要求是本设计路线中最典型的，要包括直线、圆曲线、缓和曲线，而且地形也要求是最典型的。

设计详情见各桩号路基横断面图。

2．路基填筑设计：

道路各路段挖填形式不同，尽量做到挖填平衡。

由于道路处于山岭重丘区故填料取用较为方便，但要符合保护自然的要求。

中央分隔带：

中央分隔带结合防眩、防护的需要进行植树、植草。

路基边坡的陡缓程度，直接影响到路基的稳定和路基土石方工程量，应按照《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）规定进行设计。

本着有利于排水、施工和行车的原则，根据《公路路线设计规范》（JTJ011-94）中的原则进行设计计算。

展开阅读全文