道路设计标准
设计说明书
1.1 设计任务
在给定的图纸上设计一条二级公路，设计车速为60km/h。其主要内弄有路线方案、道路平面、道路纵断面、道路横断面、路基路面设计等。
1.2道路设计标准
设计车速---------------------------------------------60km/h
圆曲线极限最小半径（μ=0.12）--------------115m
圆曲线一般最小半径-------------------------------200m
缓和曲线最小长度----------------------------------60m
平曲线最小长度-------------------------------------100m
同向曲线最小长度---------------------------------->6v
反向曲线最小长度-------------------------------- -->2v
公路最大纵坡-----------------------------------------4%
最大合成坡度-----------------------------------------9.5%
最短坡长-----------------------------------------------150m
凸形竖曲线极限最小半径--------------------------1400m
凸形竖曲线一般最小半径--------------------------2000m
凹形竖曲线极限最小半径--------------------------1000m
凹形竖曲线一般最小半径--------------------------1500m
视距要求的最小竖曲线半径---------------------凸形9000
--------------------凹形2000m
2 路线方案设计
路线方案是路线设计中最根本的问题，根据所设计道路的等级要求，在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，尽量做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并利于施工和养护，从而确定了图纸中所示的比较经济合理的路线。
3 道路平面设计
根据图纸上的选定路线，得出如下几点的坐标。起点（360，80），JD1（254，306），JD2（314，1184），终点（208，1342），L s1
=80，R1=600，L s2=70，R2=420。
3.1几何要素计算：
仅以交点1的计算过程为例利用公式(3-1)～(3-7)进行计算。2交点的计算过程类同，计算结果见直线—曲线—转角表(见附表)。
圆曲线要素示意图
m 444.0600
2384806002480238424m 40600
2408028024023
423422
323=?-?=?-=?=?-=-=R Ls R Ls R R Ls Ls q
()m
06.384802600180
)
820.32037.29(2180
)
2(m
492.195402
037
.29444.06002)(820.360080
6479.286479
.28010=?+??-=+-==++=+?+==?==π
π
βααβLs R L tg q tg R R T R Ls
824
.706.384492.1952273
.186002
037
.29sec )444.0600(2sec
R E =-?=-==-+=-?+=L T D R R R ）（ 3.2 路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算： 设起点坐标为（XJ 0，YJ 0），第i 个交点坐标为()i i i
YJ XJ JD , i =1，2，3…n ，
坐标增量：
1
1---=-=i i i i YJ YJ DY XJ XJ DX
交点间距：
()()22DY DX S +=
象限角：
DX
DY arctg
=θ
计算方位角A ：
DX ﹥0 ，DY ﹥0 θ=A
DX ﹤0 ，DY ﹥0 θ-=180A
DX ﹤0 ，DY ﹤0 θ+=180A
DX ﹥0， DY ﹤0
θ-=360A
转角：
1--=i i i A A α，当i α﹥0时，路线右转；i α﹤0时，路线左转。
下面仅以交点1为例利用公式来进行计算说明其计算过程，其余交点的计算过程类同，其结果见直线—路线—转角表（见附表）。 起点（360，80），交点1（254，306）
坐标增量：DX=XJ 1-XJ 0=-106 DY=YJ 1-YJ 0=226 交点间距：
()()22DY DX S
+=
=
m 623.249300)63(22=+-
象限角：
DX
DY
arctg
=θ=64.87
计算方位角：
A 1=115.127
交点1（254.，306），交点2（314，1184）；
坐标增量： DX=XJ 2-XJ 1=60 DY=YJ 2-YJ 1=878 交点间距：
()()22DY DX S +=
=()m 047.880778292
2=+
象限角：
DX
DY arctg
=θ=86.09
计算方位角：
A 2=86.09
交点1转角：
121A A -=α = -29.037 所以路线右转
3.3 交点桩号
起点桩号： K0+000.000
交点1桩号：K0+000.000+249.624=K0+249.624 交点2桩号：K0+249.624+880.047-7.824=K1+121.847 3.4 直线上中桩坐标计算
设交点坐标为()YJ XJ JD
,，交点相邻直线的方位角分别为1A 和2A 。则ZH 点坐标：
()
()180sin 180cos 11++=++=A T YJ Y A T XJ X ZH ZH
HZ （或YZ ）点坐标：
2cos A T XJ X HZ +=
2sin A T YJ Y HZ +=
设直线加桩里程为L ，ZH ，HZ 表示曲线起，终点里程，则前直线上任意点坐标（L ≤ZH ）：
()()
()()
180sin 180cos 11+?-++=+?-++=A L ZH T YJ Y A L ZH T XJ X
后直线上任意点坐标（L ﹥HZ ）：
()()2
2
sin cos A L HZ T YJ Y A L HZ T XJ X ?+-+=?+-+=
3.5 单曲线内中桩坐标计算
设缓和曲线的单曲线上任意点坐标 曲线上任意点的切线横距：
+-+-=6
613
449225599040345640s
s s L R l L R l L R l l x 式中： l ——缓和曲线上任意点至ZH （HZ ）点的曲线长；
s L ——缓和曲线长度。
1) 第一缓和曲线（ZH —HY ）任意点坐标：
????
??+??
??? ?
?+=R L l A RL l x
X X s s ZH
πξπ212
30cos 30cos
????
??+??
??? ?
?+=R L l A RL l x
Y Y s s ZH
πξπ212
3030sin cos
2) 圆曲线内任意点坐标： 由HY —YH 时，
()??????++????
??+=R L l A R l R X X s HY πξπ90cos 90sin 21
()?????
?++????
??+=R L l A R l R Y Y s HY πξπ90sin 90sin 21 式中：l ——缓和曲线上任意点至HY 点的曲线长
s L ——缓和曲线长度
HY HY Y X ,——点坐标
由YH —HY 时：
()??
????+-+????
??+=R L l A R l R X X s HY πξ
π90180cos 90sin 22
()?????
?+-+????
??+=R L l A R l R Y Y s HY πξπ90180sin 90sin 22 式中：——缓和曲线上任意点至YH 点的曲线长 不设缓和曲线的单曲线上任意点坐标
?????
?
+???? ??+=R l A R l R X X ZY πξπ90cos 90sin 21
???
?
??+????
??+=R l A R l R Y Y ZH πξπ90sin 90sin 21
l ——圆曲线内任意点至ZY 点的曲线长；
R ——曲线园半径；
——转角符号，右偏为“+”左偏为“-”。 第二缓和曲线（HZ —YH ）内任意点坐标：
????
??-+??
??? ?
?+=s s ZH
L l A RL l x X X πξπ222
30180cos 30cos ????
??-+??
??? ?
?+=s s ZH
L l A RL l x
Y Y πξπ222
30180sin 30cos
——第二缓和曲线上任意点至HZ 点的曲线长 3) 方向角计算 缓和曲线上坐标方向角
s
i i RL l A πξ
α2
90+=， i =1，2n
转角符号，第一缓和曲线右偏为“+”左偏为“-” 第二缓和曲线右偏为“-”左偏为“+”
l ——缓和曲线上任意点至ZH （HZ ）点的曲线长
s L ——缓和曲线长度
圆曲线上坐标方向角
()
s
s i i RL L l A πξ
α++=90， i =1，2n
ξ转角符号，右偏为“+”左偏为“-”
现举例说明计算过程，利用公式进行计算： 第一平曲线ZH 点坐标：
011.337)180127.115cos(492.195000.254)180cos(11=++=++=A T XJ X ZH
01.129)180127.115sin(492.195000.306)180sin(11=++=++=A T YJ Y
ZH
HZ 点坐标：
33.267)09.86cos(492.195000.254cos 21=+=+=A T XJ X HZ
04.501)09.86sin(492.195000.306sin 21=+=+=A T YJ Y
HZ
前直线上任意点坐标（L ≤ZH ）: 桩号K0+100.000坐标：
55
.317)180127.115cos()10016.54492.195(000.254)180cos()(11=+-++=+-++=A L ZH T XJ X
)
180127.115(sin )10016.54492.195(000.306)180(sin )(11+-++=+-++=A L ZH T YJ Y =170.51
后直线上任意点坐标（L ?HZ ） 桩号K 0+400.000坐标：
73
.264)09.86cos()213.438400492.195(000.254cos )(21=-++=-++=A HZ L T XJ X
91.462)09.86(sin )213.438400492.195(000.306sin )(21=-++=-++=A HZ L T YJ Y
第一缓和曲线上任意点坐标（ZH-HY ）: 桩号K0+100.000坐标： l =100-54.136=45.864
864.455990403456406
613449225=+-+-= s
s s L R l L R l L R l l x 55.31730cos 30cos 212
=????
??+??
??? ?
?+=R L l A RL l x X X s s ZH
πξπ
51.17030sin 30cos 212
=????
??+??
??? ?
?+=R L l A RL l x
Y Y s s ZH
πξπ
圆曲线内任意点坐标（HY-YH ）: 桩号K 0+200.000坐标：
l =200-134.136=65.864
()143.28490cos 90sin 21=?????
?++????
??+=R L l A R l R X X s HY πξπ 715.26430sin 90sin 221=???
? ??+???? ??+=R L l A R l R Y Y s ZH
πξπ 第二缓和曲线上任意点坐标（YH-HZ ）: 桩号K 0+400.000坐标：
l =438.213-400=38.213
213.385990403456406
613449225=+-+-= s
s s L R l L R l L R l l x 916.26430180cos 30cos 222
=????
??-+??
??? ?
?+=R L l A RL l x
X X s s HZ
πξπ 896.46230180sin 30cos 222
=????
??-+??
??? ?
?+=R L l A RL l x
Y Y s s HZ
πξπ
4 纵断面设计
纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。 《标准》中规定汽车专用高速公路山岭地区的最大纵坡：4%，本设计最大纵坡为1.612%满足要求。为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，本设计的最小纵坡为0.370%满足规定要求。
合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。合成坡度的计算公式为：
2
2
i i I h +=
式中：I —合成坡度(﹪)；
i —超高横坡度或路拱横坡度(﹪)；
h i —路线设计纵坡坡度(﹪)。
对于最大允许合成坡度，《标准》考虑了实际使用经验后规定的，规定了最大允许合成坡度为：9.5%。
利用公式对本设计的合成坡度进行验算：
1)竖曲线要素的计算
如上图--在图示坐标下，以二次抛物线作为竖曲线的一般方程式为：
ix x k
y +=
2
21 其竖曲线的诸要素计算公式如下： 竖曲线长度L 或竖曲线半径R ：
L=R ω或R=
ω
L
竖曲线切线长T ：
2
2ωR L T ==
竖曲线上任意一点竖距h ：
R
x h 22
=
竖曲线外距E ：
R T E 22=或4
882ω
ωωT L R E ===
式中：ω—坡差(﹪)； L —竖曲线长度(m )； R —竖曲线半径(m )。 2) 竖曲线的最小半径
《标准》规定了竖曲线的最小半径和最小长度如下： 凸形竖曲线：
计算行车速度在60km/h 时：极限最小半径为1400m ； 一般最小半径为2000m ； 竖曲线最小长度为50m 。
凹形竖曲线：
计算行车速度在60km/h 时：极限最小半径1000m ； 一般最小半径1500m 。 本设计的竖曲线半径取18000m,满足半径的要求。
道路的平面与纵断面设计应该协调，在满足各自的技术指标前提下确定道路的平纵组合。使平、纵面线形技术指标均匀，使道路的线形在视觉与心理上都能保持协调。在本设计总平曲线与竖曲线应相互重合，平曲线一般都长于竖曲线，竖曲线的起终点都在平曲线的缓和曲线内做到了“平包竖”。本设计设一个纵坡，第一变坡点桩号K 1+120.000米，设计高程904米 ，利用公式进行计算：
%357.001120908
9042-=--=
i
%293.31120
241.1302904
8982-=--=i
R=10000(m )
%936.2%357.0%293.312-=+-=-=i i ω
故为凸形。 曲线长：
m 6.29301068.010000=?==
ωR L
切线长：
m 8.1462
6.2932===
L T
外 距：
m 078.110000
28.14622
2=?==R T E
竖曲线起点桩号=(K1+120.000)-146.8= K 0+973.200m 竖曲线起点高程=908-0.357%×973.2=871.505m 桩号K1+000.000（在凸形竖曲线上）处： 横距 ：=1
x (K1+000.000)-(K0+973.240)=26.76m
竖距 ：m 0358.010000
276.2622
211=?==
R x h 切线高程 =904-（1120-1000）×（-0.00357） =903.572m 设计高程=903.572-0.0358=903.536m
5横断面设计
道路的横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的，其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟，护坡道以及取土坑，弃土堆，环境保护等设施。根据《标准》规定和实际情况，取道路等级为汽车专用二级公路，时速为60km/h ，由交通量3500~7500辆/r ，因此路幅采用单幅双车道。
本设计车道宽度采用3.5m ，左侧硬路肩宽度0.75m 土路肩0.50m,右侧与左侧相同，路基总宽度为10m 。（具体断面组成如下图）
0.75
3
本设计平曲线半径均大于250m ，由《标准》可知本设计不用加宽。 路拱和超高的设计
5.1、确定路拱及路肩横坡度：
为了利于路面横向排水，应在路面横向设置路拱。按工程技术标准，采用折线形路拱，路拱横坡度为2%。由于土路肩的排水性远低于路面，其横坡度一般应比路面大1%～2%，故土路肩横坡度取3%。 5.2、超高横坡度的确定：
拟建公路为山岭重丘区二级公路，设计行车速度为60km/小时。 根据曲线段圆曲线的半径值，本设计中交点1处超高取2%，交点2 处取超高为4%，超高过渡采用绕中线旋转。 5.3、平曲线上超高缓和段长度的确定： 双车道公路超高缓和段长计算公式如下：
p
B L i
C
?=
C L ——超高缓和段长（m ）；
B ——旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m ）；
i ?——超高坡度与路拱坡度的代数差（%）；
p ——超高渐变率，即旋转轴线与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间的相对坡度，设计时速
为60km/h 时，
p 为1/175。
5.4、超高值计算公式
超高过渡采用绕中央分隔带边缘旋转式，计算公式如下表：
绕中轴旋转超高值计算公式
式中：b ——路面宽度(m)；
a ——路肩宽度(m)； g i ——路拱横坡度；
j i ——路肩横坡度；
c i ——超高横坡度； c L ——超高缓和段长度；
0x ——与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离(m)； x ——超高缓和段中任意点至超高缓和段起点的距离(m)；
jX B ——路基加宽值；
jX
B ——x 距离处的路基加宽值(m)；
5.5、各平曲线处的超高值计算： ①、交点1： m 80 , m 600==s L R
，查表取%2 , 175
1
, %4==
=g c i P i
m p B L i c 50175
/1%)
2%4(75.4=+?=?=
取m L L s c 80==
验证超高渐变率：
330/1036.08006
.075.4>=?=p ，符合要求；m L i i x c c
g 400==
圆曲线上的超高为
外缘：m
i i b
a i i a h c g g j c 455.0)04.002.0()2
7
5.1()02.003.0(5.1)
)(2
()(=+?++-?=+++-=
中线：'
c h =m i b
ai c j 3.004.05.103.05.12
=?+?=+ 内缘：
"c h m i B b a i b
ai c j g j 11.004.0)02
7
5.1(02.02703.05.1)2(2
-=?++-?+?=++
-+ 超高缓和段起点为：K0＋54.136
外缘：c
h 000.0=
中线：'
c h =m i b a ai c j
385.004.0)5.35.3(03.05.3)(=?++?=++
内缘："
c h =000.0 超高缓和段内的超高为： K0+100.000处，0864.45136.54100x x
>=-=
外缘：m
L x
i i b a i i a h c
c g g j c 276.080
864.45)04.002.0()5.35.3()02.003.0(5.3)
)(2()(=?
+?++-?=+++-=
中线：'
c h =m i b
ai g j 175.002.05.303.05.32
=?+?=+ 内缘：
"c h =
m
i i L x
B b a i b ai g c c
jx g j 136.0]02.0)02.004.0(80/5.3)[05.35.3(02.05.303.05.3)]()[2(2=-+++-?+?=++++
-
K0+400.000处，0213.38400438.213x x
<=-=
外缘：m
L x
i i b a i i a h c
c g g j c 236.080
213.38)04.002.0()5.35.3()02.003.0(5.3)
)(2()(=?+?++-?=+++-=
中线：'
c h =m i b
ai g j
175.002.05.303.05.32
=?+?=+ 内缘："
c h =m i B a ai g jx j 035.002.0)05.3(03.05.3)(=?+-?=+-
交点1超高计算表
交点2超高计算表