一级公路设计说明书

摘要

本设计根据既定的资料，通过对带状地形图的分析,根据XX地区的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据《公路工程技术标准》、《公路路线设计规X》等交通部给定的相关规X,在老师的指导和同学的帮助下完成的。

本设计的主要内容是：道路线性设计和结构设计，包括正确进行道路的定线，路线平、纵横设计计算、个体工程及概算编制等内容。由此圆满完成了XX 北三环二期一级公路的的初步设计。

关键词：一级公路、定线、个体工程、概算编制

ABSTRACT

This design according to the given data, through the analysis of topographic map, according to the Guangzhou area geology,landform,terrain,hydrology and other natural conditions, according to technical standard of Highway Engineering,specification of the highway route design，the Ministry of munications given specification,Under the guidance of the teacher andstudents.

The main content of this design is: road linear design and structure design,including fixed line the correct road, The flat section, profile and cross section design of the route,the individual project and budget etc.. The successful pletion of the Guangzhou North third ring road two first-class highway preliminary design.

Key words:first-class highway;alignment; individual project;budget estimate making.

目录摘要I

ABSTRACTII

目录I

第1章路线概况1

1.1设计原始资料1

1.2 主要技术标准1

1.3可行性研究2

1.3.1 地理位置及地形地貌2

1.3.2 工程地质2

1.3.3 气侯2

第2章道路设计4

2.1路线设计原则4

2.1.1道路选线4

2.1.2路线平面设计原则4

2.1.3 路线平面设计中注意事项6

2.1.4平面的设计步骤7

2.1.5 设计说明8

2.1.6 平曲线要素计算10

2.2 纵断面线形设计14

2.2.1 设计原则及要求14

2.2.2设计说明16

2.2.3竖曲线要素计算19

第3章路基设计21

3.1路基横断面设计22

3.1.1路基主要形式23

3.1.2 路基基本构造25

3.2横断面绘制及计算26

3.3路基排水系统结构和布置26

3.3.1路基路面排水设计原则26

3.3.2路基纵向排水设计27

3.3.3横向排水设计28

第4章路面设计30

4.1新建沥青路面设计30

4.1.1 设计内容30

4.1.2 设计依据30

4.1.3 计算过程30

4.2 路面设计计算31

4.3路面排水38

4.3.1路面地表排水38

4.3.2路面内部排水39

4.4涵洞40

4.4.1涵位选择规定40

4.4.2 此公路涵洞的设置40

4.4.3涵洞管径的计算40结束语42

致43

参考文献44

第1章路线概况

1.1设计原始资料

本路段全长9.47659km，

起点：K46+000，坐标为（X=2589716.520，Y：453841.226）；

终点：K55+476.959，坐标为（X=2593745.218，Y=443701.772) 1.2主要技术标准

表1-1

1.3可行性研究

1.3.1 地理位置及历史背景

XX市地处美丽、富饶的珠江三角洲的中部，与XX、澳门相邻，是XX省的省会，同时也是XX省的政治、经济、文化、商贸中心，华南地区重要的交通、通讯枢纽，改革开放20多年，XX市一直处于高速发展的阶段，在各个领域都取得了巨大的成就。XX增城沙庄至花都北兴公路二期工程（荔城至花都北兴段）位于XX 市东北部，是珠江三角洲经济区外环高速公路的东北环线，北接京珠高速公路辐射华中、西南府邸，难连增莞深高速公路直通XX、，是广深间的第二条快速通道，同时又是衔接XX新国际机场综合运输、疏导机场东面交通需要。

1.3.2 工程地质

枣庄市位于鲁西南腹地,地处黄淮平原与鲁中南山地的交接地带，地貌类型以平原为主,低山丘陵仅占全区面积的25%左右。土质是棕粘性土和砂砾土，粗砾岩和可溶岩。

1.3.3 气侯

枣庄市属暖温带大陆性季风气候，光照充足，热量丰富，降水较多，四季分明；全市多年平均气温在13.2～14.2℃，各季气温差异明显。全市多年平均降水量在750～950毫米之间，是XX省降雨量最充沛的地区之一。

第2章道路设计

2.1路线设计原则

2.1.1道路选线

公路技术等级的选用应根据公路网的规划，从全局出发，适当考虑远景发展的交通量，结合公路的使用任务和性质综合确定，一般由上级有关交通部门确定。本设计拟定为一级公路。即此公路能适应按各种车辆折合成小型客车的年平均昼夜交通量为25000～55000辆。

选线是在道路规划起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。但影响选线的因素有很多, 这些因素有的互相矛盾, 有的又相互制约, 各因素在不同的场合重要程度也不相同, 不可能一次就找出理想方案来, 所以最有效的方法就是进行反复比选来确定最佳路线。

路线方案是路线设计是最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系到公路本身的工程投资和运输效率。更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有作用，即是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。

2.1.2 路线平面设计原则

1.平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形，地物相适应，与周围环境相协调。在地势平坦的地区，尽量使用直线，使路线直捷，当地势起伏很大时，路线多弯曲。

在地势平坦开阔的平原微丘区，路线直捷舒顺，在平面线形三要素中直线所占比例较大。而在地势有很大起伏的山岭和重丘区，路线则多弯曲，曲线所占比

例则较大。可以设想，如果在没有任何障碍物的开阔地区（如戈壁、草原）故意设置一些不必要的弯道，或者在高低起伏的山地硬拉长直线都给人以不协调的感觉。路线要与地形相适应，这既是美学问题，也是经济问题和保护环境的问题。直线、圆曲线、回旋线的选用与合理组合取决于地形地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。

2.满足行驶力学上的要求，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调安全舒适。

高速公路以及计算行车速度>100km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。计算行车速度愈高，现行设计所考虑的因素愈应周全。

计算行车速度<80km/h的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值，在条件允许，不过多增加工程量的情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利的组合，一起充分发挥投资利益。

3.保持平面线形的均衡与连贯，各线形要素保持连续而不出现技术指标突变。以下两点在设计中应充分注意：

（1）长直线尽头不能接以小半径曲线

长的直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限，小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。

（2）高、低标准之间要有过渡

同一等级的公路由于地形的变化在指标的采用上也会有变化，或同一条公路按不同计算行车速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。遇有这种高、

低变化的路段，除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，使路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。不同标准路段相互衔接的地点，应选在交通量发生变化处或者驾驶者能够明显判断前方需要改变行车速度的地方。

（3）避免连续急弯的线形

这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。

（4）平曲线应有足够的长度

平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，所以《公路路线设计规X》（JTG-D20-2006）规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度。

公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线（或超高、加宽缓和段）和一段圆曲线组成。缓和曲线（一般采用回旋线）的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度也宜大于3s的行程，当条件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时的圆曲线长度等于0，一般情况下圆曲线与缓和曲线之间的长度比为1: 1:1。

2.1.3 路线平面设计中注意事项

1. 尽量使平面线形直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调；

2. 各级公路不论转角大小，均应敷设曲线并尽量选较大的R；

3. 两同向曲线应有足够长的曲线，不得以短直线相连，否则应调整线形使

之成为单曲线或复曲线或卵形、复合形、凸形；

4. 两个反向曲线间夹直线时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜，否则应调整线形或运用回旋线组合成S；

5. 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足；

6. 应避免连续急弯的线形可在曲线间插入足够长的直线或回旋线；

7. 反向曲线的直线最小长度以不小于行车速度的2倍为宜；

8. 同向曲线的直线最小长度以不小于行车速度的6倍为宜；

9. 不得在长直线尽头设置小半径平曲线；

10. 设计平面线形时，应注意与纵断面线形相联系。

2.1.4 平面的设计步骤

1. 全面布局

解决路线的基本走向，即在路线总方向间寻找出最合理的通过点作为大控制点，这些大控制点的连线即为路线基本走向。

2. 逐段安排

解决局部性路线方案，即在路线基本走向的基础上根据地形地质等情况定出一些小控制点选定能提高路线标准值、降低工程造价的有利路线。

3. 具体定线

最终确定公路中线的具体线位，并进行路线的平纵组合，定出中线的最终位置。

2.1.5 设计说明

1. 圆曲线

(1) 直线最大长度

《公路路线设计规X》（JTG-D20-2006）规定直线的长度不宜过长。受地形条件或其他特殊情况限制而采用长直线时，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。因此本设计平面直线并无最大长度限制，只是考虑结合实际情况考虑。

(2) 直线的最小长度

考虑到线形的连续和驾驶的方便，相邻两曲线之间应有一定的直线长度。同向曲线间的最短直线长度以不小于6V为宜，反向曲线间的最短直线长应以不小于2V为宜。本设计设计车速为80km/h，所以同向曲线间的最短直线长度不小于480m，反向曲线间的最短直线长不小于160m。

(3) 曲线的最小半径

圆曲线最小半径是以汽车在曲线上能安全而又顺适地行驶为条件确定的。圆曲线最小半径的实质是汽车行驶在曲线部分时，所产生的离心力等横向力不超过轮胎与路面的摩阻力所允许的界限。根据《公路路线设计规X》（JTG-D20-2006）得到设计圆曲线半径最小值见表2-1所示。

表2-1 圆曲线半径表

(4) 曲线的最大半径

根据实践经验，驾驶者在大半径曲线上行驶，方向盘几乎与直线上一样无须调整。当圆曲线半径大于9000m时，视线集中的300～600mX围内的视觉效果同直线没有区别，因此圆曲线半径不宜超过10000m。

本设计圆曲线半径选择说明：

JD处路线转角为29°35′47.4″，取430m。

JD路线转角为47°26′53.4″，取450m。

(5) 弯道的超高和加宽

为了满足路线的线形要求，平、纵、横三方面的协调，同时也为了满足行车的舒适性、安全性，要做好路线弯道的超高与加宽设计。《公路工程技术标准》（JTG B01－2004）可知：在路拱≤2.0%时，半径小于2500米时，要设超高。当半径小于等于250米时，要设加宽。《公路路线设计规X》（JTG-D20-2006）规定，各圆曲线所设置的超高值应根据设计速度、圆曲线半径、公路条件、自然条件计算确定。计算行车速度为80km/h时，绕中线旋转的公路超高渐变率为1/200，不设缓和曲线的圆曲线最小为半径2500m。

本路段设计半径为430m和450m因此需要设置超高。对R>250m的圆曲线，因其加宽值甚小，可不加宽。

2.缓和曲线

缓和曲线即在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。缓和曲线作为道路线形中的高级曲线而被广泛采用于各级道路，尤其是高等级道路。

经过纬地计算，本段设计的缓和曲线长度取407m和567m。

2.1.6 平曲线要素计算

平曲线要素计算包括：导线间距离，导线方位角、偏角，圆曲线以及缓和曲线长、外距、切线长（本路段未设缓和曲线），交点及曲线特征点桩号等。

1.导线要素计算设起点坐标为

JD （

XJ ，

YJ ），第i 个交点的坐标为

JD i

（

XJ i

，

YJ i

)，

i =1，2，3……………n 则：

坐标增量

DX XJ XJ i i -=-（2－1） 1

DY YJ YJ i i -=-（2－2）

点间距

S =（2－3）

象限角

DX arctg

θ= （2－4）

计算方位角A ：

DX 0DY 0>>，，θα=

DX 0DY 0<>，，θα-=180 DX 0DY 0<<，，θα+=180 DX 0DY 0><，，θα-=360 转角

1A A i i i -?=-

i ?为“+”路线右偏，i ?为“－”时路线左偏。

2. 路线转角，交点间距，曲线要素及主点桩计算 (1) 圆曲线几何要素计算如下：计算公式：

3s s 2L L q 2240R =-（2－5） 24s s 3L L p 24R 2384R =-

（2－6）

0L 28.6479

R β=（2—7）

T (R p)q

=++（2－8）

L (2)R 2L 180

αβ=

-+（2－9）

E (R p)sec

=+-（2－10）

J 2T L =- （2－11）

式中： T —— 切线长（m ）； L —— 曲线长（m ）； E —— 外距（m ）；

J —— 校正系数或称超距（m ）；

R —— 圆曲线半径（m ）；

α—— 转角（度）。

例如2JD 处

21221Y Y 540338.0145540613.0645

tan X X 3144754.3613146577.041--?=

=--

32332Y Y 541337.338540338.0145

tan X X 3143514.4133144754.361

--?=

=--

右角 23180β=+?-? 转角 29°35′47.4″ 取A=R/2

由A 可得

缓和曲线长度2

s A L 190m R

内移值 242

s s 33

L L 190190p 3.3365924R 2384R 244502384450=-=-=?? 切线增值 33s s 22L L 190190q 94.8592240R 2240450

=-=-=? 缓和曲线角0

L 180190180122R 2450βππ===? 切线长 H T (R p)tan q 291.9542?=++= 曲线长H 0s1s2

L R(2)

L L 180

539.2699

β=?-++=

其中：圆曲线长度

L =0R(2)

39.2699180

β?-=

外距 E ( R p)sec R 43.2112?=+-=

切曲差 H H1H2H D T T L 13.2984=+-=- 主点桩号 2JD K2+211.688

H1T -330.359

ZH K1+917.577 +s1L 200

HY K2+106.577 +

L 184.5994

YH K2+284.734 +s2L 300

HZ K2+484.734

2L 2s L ??-+ ???

392.2997 QZ K2+195.656

D 2

0.9966

2JD K2+211.688

其他交点的计算同上

经软件平面规X 检查结果如表2-2所示。

表2-2 平曲线计算要素

3.道路参数：

道路等级：一级公路；设计车速：80km/h 4.平面现形参数检查结果：

设计规X ：《公路路线设计规X 》（JTG-D20-2006）直线部分：所有直线部分满足规X 要求；圆曲线部分：所有圆曲线单元满足规X 要求；缓和曲线部分：所有缓和曲线单元满足规X 要求；平曲线长度部分：所有平曲线曲线单元长度满足规X 要求；

线形组合部分：线形组合满足规X要求。

2.2 纵断面线形设计

2.2.1 设计原则及要求

纵断面线形设计是研究直坡线与竖曲线这两种线形要素的运用与组合，以及对纵坡的大小和长短、前后纵坡的协调、竖曲线半径大小及与平面线形的配合等有关问题。

1.一般原则

(1)纵面线形应与地形、周围环境相适应，设计成纵坡缓和、视觉连续且平顺圆滑的线形；

(2)应避免出现能看见近处和远处而看不见中间凹下部分的线形；

(3)应避免在两个同向凹形竖曲线间插入短直线，应把两个竖曲线合并成一个大的竖曲线或改成复曲线；

(4)纵坡设计应考虑汽车的性能；

(5)相邻纵坡之代数差小时，竖曲线的半径应尽可能大些；

(6)纵坡设计要与被交叉道路密切配合，立体交叉和平面交叉处前后的纵坡宜平缓一些，以利于行车安全；

(7)各级公路的最大纵坡及坡长限制长度不应轻易采用，一般以采用纵坡平缓、坡长适当的纵面线形为宜。

公路线形的设计，是从路线选线定线开始，最终以平、纵、横面所组成的立体线形反映与驾驶员的视觉上。由此可见，在纵断面设计中，平纵线形的组合是