路桥专业毕业设计《四级公路初步设计》完整版Word格式.docx
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能正确翻译外文资料；
能提出并较好地论述课题的实施方案；
有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
0.1
研究方案的设计能力
论文的整体思路清晰，结构完整、研究方案完整有序。
0.2
分析与解决问题的能力
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；
能正确处理实验数据；
能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
工作量及
工作态度
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；
工作努力，遵守纪律；
工作作风严谨务实。
质量
综述简练完整，有见解；
立论正确，论述充分，结论严谨合理；
试验正确，分析处理科学；
文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；
论文结果有应用价值。
创新
工作中有创新意识；
对前人工作有改进、突破或独特见解。
评定成绩（优、良、中、及格、不及格）
指导教师意见：
指导教师签名：
20年月日
说明：
在“A、B、C、D、E”对应的栏目下划“√”
四川科技职业学院毕业设计任务书
指导教师
学院名称
土木与建筑学院
专业名称
论文题目
题目来源
实习实践（√）理论研究（√）
一、基本任务与要求
基本任务：
1、平面线形设计：
面线形设计图、直线曲线转角表、逐桩坐标表；
2、纵断面设计：
纵断面设计图、纵坡竖曲线表；
3、公路线形质量分析与评定（选作）：
平、纵线形协调、线形质量评定；
4、公路横断面设计：
路基设计表、标准横断面图、横断面一般设计图、土石方计算表。
要求：
各阶段工作应交由指导教师验收，缺少设计内容或与其他同学内容雷同（包括计算书和图纸）的设计均视作不及格；
在设计过程中，应先制定设计流程，做到前后兼顾、考虑全面、不漏掉任何一要点，通过多种手段、多方面地筛选出几种优秀方案，然后进行比选，择优采用。
最终提交内容：
图类：
路线平面设计图、纸上移线图；
纵断面设计图；
标准横断面图、路基设计图。
表类：
直线曲线及转角表、逐桩坐标表、总里程及断链桩号表（如果有）、纵坡竖曲线表、路基设计表、路基土石方数量表。
文字类（计算书）：
设计依据、技术指标，规范标准，设计思路、流程、方法，设计示意图，临时用表等必要的文字说明。
二、工作内容及时间安排
1．选题：
2014年9月20日前
2．开题报告：
2014年9月20日前
3．收集资料及实施研究：
2014年10月20日前
4．完成初稿：
2014年11月30日前
5．完成修改稿：
2014年12月25日前
6．完成定稿：
2015年1月10日前
7．答辩：
2015年1月15日前
摘要
本设计属山岭重丘区四级公路初步设计，其中包括：
平面设计、纵断面设计、横断面设计等。
路线的平面、纵断面和公路横断面是公路的几何组成，三方面是相互关联的，在设计时应综合考虑。
公路的平面线形是由直线和平曲线组成，纵断面设计线是由坡度线和竖曲线构成。
本标段路线起点位于K0+000，止于K0+800.000.全长800.000m。
全线地质良好，无特别不良现象。
初步设计中，首先确定道路的设计时速v=20m/s，然后在1:
2000地形图上确定两条备选路线，分别进行平面交点的确定。
在设计纵断面设计线时，首先应确定设计坡度线，包括变坡点的位置、变坡点的高程以及变坡点相邻两侧的纵坡大小。
在拉坡时，要综合考虑各种因素才能确定。
关键词:
平曲线；
竖曲线；
纵断面设计；
横断面设计；
第一章平面设计
1.1选线
1.1.1选线的基本原则
（1）路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应
（2）在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。
（3）路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。
（4）选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。
（5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。
（6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。
（7）选线应综合考虑路与桥的关系
1.1.2选线的步骤和方法
道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。
在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。
（1）全面布局
全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。
就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。
具体的在方案比选中体现。
路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。
主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。
而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。
上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。
（2）逐段安排
在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点（特别是那些控制较严的点位）的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。
（3）具体定线
在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。
随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。
做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。
1.2路线方案比选说明
如有路线局部方案，应分别进行定线设计，经论证比较定出推荐方案，路线方案比较选择主要考虑下列因素：
（1）路线长度；
（2）平、纵面线形指标的高低及配合情况；
（3）占地面积；
（4）工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量）；
（5）造价等。
结合本地形图具体情况，本次毕业设计只做了两条路线的比选，且不做定量的比较，做定性的比选。
从起点到终点较合理的走向比较一致，两个方案的后一段走向是一样的，前一段从JD1到JD4，根据地形分析如下：
从起点出发，必须连续反向绕过山丘，然后是一条长直线，所以对前一段是线形指标要求较高。
所选方案与另外一局部比选方案相比，虽然满足平面线形指标相对更难，但可满足要求。
而且可以使后面一段长直线基本沿着垭口的方向延伸，土石方工程量大大减小，有利于环境保护。
比选方案土石方工程量大，施工难度高，与地形也不太协调。
故选定此方案。
1.3平曲线要素值的确定
1.3.1平面设计原则
（1）平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
（2）除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。
（3）保持平面线形的均衡与连贯。
为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。
（4）应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缓和曲线。
（5）平曲线应有足够的长度。
如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度
1.3.2平曲线要素值的确定
（1）当平曲线中不带有缓和曲线时，如下图；
图1-1圆曲线计算要素
1）切线长：
T=Rtan（α/2）
2）曲线长：
L=Rαπ/180
3）外距：
E=R（（sec（α/2）-1）
4）切曲差：
D=2T-L
式中T------切线长，m；
L------曲线长，m；
E------外距，m；
D------切曲差（或校正值），m；
R------圆曲线半径，m；
α-----转角（°
）。
a、主要几何元素的计算
①桩号JD1：
平曲线几何要素的计算
右偏50°
46′22″R=200（m）
切线长：
T=Rtan（α/2）=200tan（50°
46′22″/2）=94.909（m）
曲线长：
L=Rαπ/180=200×
50°
46′22″π/180=177.230（m）
外距：
E=R[sec（α/2）-1]=200×
[sec（50°
46′22″/2）-1]=21.377（m）
切曲差：
D=2T-L=2×
94.909－177.23=12.588（m）
②桩号JD2：
平曲线几何要素的计算
左偏65°
36′59″R=200（m）
T=Rtan（α/2）=200tan（65°
36′59″/2）=117.974（m）
65°
36′59″π/180=213.175（m）
[sec（65°
36′59″/2）-1]=32.202（m）
117.974-213.175=22.773（m）
b、平曲线主点桩号计算及校正：
①桩号JD1:
JD1:
K0+279.401
ZY=JD-T=K0+279.401-94.909=K0+184.492
YZ=ZY+L=K0+184.492+177.23=K0+361.722
QZ=YZ-L/2=K0+361.722-177.23/2=K0+273.107
JD1=QZ+D/2=K0+273.107+12.588/2=K0+279.401（校核）
②桩号JD2:
JD2:
K0+579.815
ZY=JD-T=K0+579.815-117.974=K0+461.841
YZ=ZY+L=K0+461.841+213.175=K0+675.016
QZ=YZ-L/2=K0+675.016-213.175/2=K0+568.429
JD1=QZ+D/2=K0+568.429+22.773/2=K0+568.429（校核）
③终点桩号：
ZD:
K0+800.000
（2）设计的线形大致如下图所示：
图1-1路线设计图
交点间距计算公式为
导线方位角计算公式为
由图1-1计算出起点、交点、终点的坐标如下：
QD：
（46622,87464）
JD1：
（46690,87735）
JD2：
（46503,87986）
ZD：
（46600,88200）
（3）方位角和转角计算：
方位角：
β1=
Ai=β（第一象限）
Ai=180°
－β（第二象限）
Ai=180＋β（第三象限）
Ai=360°
－β（第四象限）
经过计算的：
β1=75°
54′50″Ai1=75°
54′50″
β2=53°
18′47″Ai2=180°
－53°
18′47″=126°
41′12″
转角：
α1=AIS-Ai1=50°
46′22″
α2=Ai3-Ai2=-61°
4′13″
第二章纵断面设计
2.1纵断面设计的原则及方法
2.1.1纵断面的设计原则
（1）纵面线形与地形相结合,视觉成视觉连续,平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏。
（2）应避免出现能看见近处很远处而看不见凹处的线形。
（3）在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。
（4）原微丘地形的纵坡应均匀平缓，丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大。
（5）计算行车速度≥60KM/h公路必须注重平纵合理组合，不仅应满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶员在视觉和心理方面的要求。
（6）平纵配合的视觉应在视觉是能自然地诱导驾驶员的视线，保持视觉的连续性。
（7）平纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉心理上保持协调。
（8）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线略大于竖曲线。
（9）平纵面线形组合视觉应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。
（10）在直线段内不能插入短的竖曲线。
2.1.2平、纵线形设计应避免的组合
（1）直线段内不能插入短的竖曲线。
（2）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。
（3）避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短，半径小的凹形竖曲线。
2.1.3纵坡设计的一般要求
（1）满足“标准”中有关纵坡的规定要求。
（2）纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁，并应尽量避免标准中的极限值，对一般公路，应注意考虑运输，农业机械等方面的要求。
（3）应综合考虑沿线的地形，地质，气候等情况，并根据需要采取适当的技术措施，并保证公路的稳定和畅通。
（4）尽量减少土石方和其它工程数量，以降低工程数量。
2.1.4纵断面设计方法步骤及注意问题
1、纵断面设计方法和步骤
（1）准备工作。
研究《标准》规定的有关技术经济指标和设计任务书的有关规定，同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求，做到心中有数。
（2）标注控制点。
控制点是指影响纵坡设计的高程控制点。
如路线起、终点，越岭垭口，重要桥梁，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制高程以及受其他因素限制路线必须通过的高程控制点等。
山区道路还根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的高程点，称为“经济点”。
（3）试坡。
在已标定的“控制点”、“经济点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地形起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“竞技点”的原则，在这些点位间进行穿插和取值，试定出一些直线坡。
（4）调整。
将所定坡度与选线时的坡度进行安排比较，二者应基本相符。
若有较大差异应全面分析，权衡利弊，决定取舍。
（5）核对。
选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，用“模板”在横断面图上戴“帽子”检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程量过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况，若有问题应该及时调整纵坡。
（6）定坡。
经调整核实无误后，逐段把直坡线的坡度值、边坡点桩号和高程确定下来。
（7）设置竖曲线。
拉坡时已考虑平纵组合问题，此部根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。
2、纵坡设计应注意的问题
（1）设置回头曲线地段，拉破时应按回头曲线技术标准先定出该地段的纵坡，然后从两端接坡，应注意在回头曲线地段不宜设竖曲线。
（2）大中桥上不宜设置竖曲线，桥头两端竖曲线的起始点应设置在桥头10m以外。
（3）小桥涵允许设在斜坡地段或竖曲线上，为保证行车平顺，应尽量避免在小桥涵处出现驼峰式纵坡。
（4）注意平面交叉口纵坡及两端接线要求。
（5）拉破时如受控制点或经济点制约，导致纵坡起伏过大，或土石方工程量过大，经调整仍难以解决时，可用纸上移线的方法修改原定纵坡线。
（6）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应平缓，避免产生突变。
2.2纵断面设计计算示例
2.2.1设计标高计算公式
坡线标高=变坡点标高+
……………………………2.1
或坡线标高=变坡点标高-
……………………………2.2
式中：
x——计算点到变坡点的距离，m；
i——坡线的纵坡，%；
升坡段取正，降坡段取负。
2.2.2竖曲线要素的计算公式
L=
T=
E=
…………………2.3
式中
ω——两相邻纵坡的代数差，以小数计。
R——竖曲线半径，m;
L——竖曲线的曲线长，m;
T——竖曲线的切线长，m;
E——竖曲线的外距，m;
2.2.3竖曲线要素的计算
变坡点桩号为K1+280，高程为1260m，i1=-5.71%，i2=6.73%，竖曲线半径R=800m。
各变坡点竖曲线要素计算过程如下：
ω=i2-i1=-5.71%-6.73%=-1.294%,为凹形
L=Rω=800×
12.44%=99.52m
T=L/2=49.76m
E=
=1.55m
第三章横断面设计
道路横断面，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构成的。
横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。
3.1横断面设计的原则
（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。
（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。
（3）还应结合路线和路面进行设计。
选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。
对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。
（4）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。
（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要
公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面。
3.2路基横断面形式
3.1.1公路横断面组成
（1）一般组成
1）行车道：
公路上供各种车辆行驶的部分的总称。
2）路肩：
位于车道外侧路基边缘，具有一定宽度的带状结构部分。
3）中间带：
高速公路及一级公路用于分隔对向车辆的路幅组成部分，通常设于车道中间。
高速公路与一级公路的横断面组成如图3-1所示，二、三、四级公路的横断面组成如图3-2所示。
图3-1高速、一级公路横断面组成
图3-2二、三、四级公路的横断面组成
（2）特殊组成
1）爬坡车道：
设置在高速公路和一级公路的上坡路段，供慢速上坡车辆行驶用的车道。
2）变速车道：
供车辆驶入（离）高速车流之前（后）加速（减速）用的车道。
3）错车道：
在单车道道路上，可通视的一定距离内，供车辆交错避让用的一段加宽车道。
4）紧急停车带：
在高速公路和一级公路上。
，供车辆临时发生故障或其他原因紧急停车使用的临时停车地带。
5）避险车道：
设置于连续长、陡下坡段右侧弯道避免车辆在行驶中速度失控而造成的事故的路段，是在特殊路段设置的安全车道。
3.1.2路基典型横断面
为了满足行车的要求，路线有些部分高出原地面，需要填筑，有些部分低于原地面，需要开挖。
因此，路基横断面的形状各有不同，典型的路基横断面有路堤、路堑、填挖结合以及零填零挖等四种类型。
3.2.1路基宽度
路基宽度是指一个横断面上两路肩外缘之间的宽度。
二、三、四级公路路基宽度规定见表3-1。
公路等级
二级公路
三级公路
四级公路
设计车速（km/h）
80
60
40
30
20
车道数
2
2或1
路基宽度（m）
一般值
12
10
8.5
7.5
6.5
4.5
最小值
表3-1二、三、四级公路路基宽度规定
由于此公路为四级公路，当为单车道时，路基宽度为4.5m。
第四章土石方的计算及处理
4.1土石方的计算及处理
4.1.1土石方数量计算
用棱台法结合几何图形法算得路基填挖方数量，填挖方分别计算，填方扣除路面结构层厚度，挖方不扣除。
得到每个桩号断面的填挖土石方量。
根据两桩号里程差及断面面积，按平均断面法算得两桩号间的土石方数量。
填挖部分分别计算，算得后填入《路基土石方数量计算表》。
若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：
V=（A1+A2）L/2（4-4）
式中：
V——体积，即土石方数量（
）；
A1、A2——分别为相邻两断面的面积（
L——相邻断面之间的距离（m）。
此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。
土石方数量计算应注意的问题：
（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）；
（2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）；
（3）换土、挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量，同时还应计算填方工程量；
（4）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）；
（5）路基土石方数量中应扣除大中桥所占的体积，小桥及涵洞可不予考虑。
4.2路基土石方调配
土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向：
以及计价土石方的数量和运量等。
通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃上，以减少占用耕地和降低公路造价。
填方土源：
附近挖方利用借土
挖方去向：
调往附近填方弃土
4.2.1土石方调配原则
（1）就近利用，以减少运量：
在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。
（2）不跨沟调运：
土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运。
（3）高向低调运：
应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土；
位于山坡上的回头曲线段优先考
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