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公路毕业设计计算书

摘要

设计为我国皖南山区的白莲岩公路设计，白莲岩地区隶属安徽省六安市，此地区地形属于山岭重丘。

路段全长2802m，拟为山岭重丘区的二级公路，共设有3个平曲线，在所有圆曲线处均设缓和曲线。

第一个弯道设有缓和曲线，缓和曲线长度60米，圆曲线半径500米。

第二个弯道也设有缓和曲线，长度为80米，圆曲线半径450米。

第三个弯道半径为150米，设缓和曲线，长度为50米。

根据规范，第一和第二个圆曲线只设超高，第三个曲线设有超高和加宽。

整个路段共设有一个竖曲线，坡度分别为0.77%和3.34%，半径设为5000米。

路拱采用双向坡面，坡度值采用2%。

路段路面设定两种方案，分别为沥青路面以及水泥混凝土路面。

关键字：

一级公路平原地区沥青路面水泥混凝土路面

ABSTRACT

MydesignisthedesignforhighwayofBAILIANYANofthesouthmountainareaofAnhuiinourcountry,BAILIANYANareaisinliuancity,AnhuiProvince,thisregionaltopographyisthehills.Thetotallengthofthehighwayis2802m,itwasdesignedbythe3rdroadinhillarea,thereare3curvesaltogether,haveeasecurvesinallcurveplaces.Thefirstcurvedwayrelaxestheeasecurve,thelengthis60meters,theradiusofcurveis500meters.Thesecondcurvedwayrelaxestheeasecurvetoo,thelengthis80meters,theradiusofcurveis450meters.Thirdcurveddishesofradius150,isiteasecurvetosetup,length50.Accordingtothenorm,thefirstandsecondcurveonlyhasthehyperlenth,thethirdcurvehashyperlenthandwidens.Thereisaverticalcurvealtogetherinthewholehighwaysection,theslopeis0.77%and3.34%respectively,theradiusissetas5000meters.Thewayisjoinedandadoptedtwo-waylyanddomatically,slopevalueadopts2%.Thehighwaysectionroadsurfaceestablishestwokindsofschemes,oneistheasphaltroadsurfaceandanotheriscementconcreteroadsurface.

Keyword:

the2rdhighway;hills;asphaltsurface;concretesurface

第一章总说明书

1.1地理位置图

（略，详细情况见路线设计图）

1.2说明书

1.2.1设计任务、路线起讫点、中间控制点、全长及工程概况。

省道232线，本项目起点坐标（508296.567，520027.987）、终点坐标（508779.329，524025.552）路线全长4.0公里，中间共有4个控制点，坐标控制点为JD1（508695.056,520284.319）、JD2（508682.346,520859.127）、JD3（508686.449，524006.083）、JD4（508776.944,524006.083）

本设计路线为江苏省常州地区的232省道的设计，本文通过对该地区的自然地理条件的调查及参阅相关文献，根据交通发展规划，地形和当地的交通条件并结合当地实际情况对常州地区进行整体的设计规划，以进一步加快此地区发展

1.2.2沿线地形、地质、地震、水文等自然地理特征及其与公路建设的关系

地形，地貌

本设计为线路所经区域在地形地貌上属于太湖水网平原工程地质区，以平原为主，河渠交错，浜塘密布，地面标高一般2.2～5.8米，总体看地形北低南高，略有起伏。

地质

本设计的地形区属于现将本项勘察揭示线路近90米深度范围内的岩土层依据地质时代、成因类型和岩性特征，自上而下、由新至老分述如下：

2．1第四系：

1b填土1-1亚粘土1-2淤泥质亚粘土1-2a亚粘土1-3亚粘土2-1（亚）粘土2-2软亚粘土2-3亚砂土或粉砂2-4软亚粘土2-4a亚粘土3-1（亚）粘土3-2亚粘土3-2a亚粘土3-2c粉沙3-3亚砂土或粉砂3-4（淤泥质）亚粘土4-1（亚）粘土4-1a亚粘土4-1c粉砂4-2亚粘土5-1（亚）粘土5-3粉砂6-1含砾亚粘土7-1全风化砂岩7-2强风化砂岩。

2．2特殊土

区内主要特殊土类型为软土、软弱土和膨胀土。

软土和软弱土

2．2．1软土及软弱土划分原则

软土定义：

天然含水量大于液限且大于等于35%，孔隙比大于等于1.0，十字板剪切强度＜35kPa，静力触探锥尖阻力qc小于0.7MPa。

本标段主要软土层厚度变化较大，集中分布于K39+350以北路段。

软弱土定义：

静力触探锥尖阻力对于粘性土介于0.7～1.0MPa之间，土工试验塑性状态在软塑～流塑状态的土，对于砂性土介于0.7～1.5MPa之间的松散砂性土。

本标段主要软弱土层为2-2层和2-4层。

2．2．2软土分布及土性特征

本标段存在部分软土，软土主要分布在河塘附近，埋深较浅，层厚在２～15米不等，基本均为含水量较高的淤质土。

2．3路基土

由路基土调查成果表显示，路线经过地区近地表分布的路基土土性为高液限粘土或低液限粘土，其中局部高液限粘土具有弱膨胀性。

3．区域地质构造

根据区域地质资料和江苏省地震工程研究院《常州至江阴高速公路工程场地地震基本烈度复核工作报告》（2001.03）（以下简称《复核报告》），将区内与地震关系密切的主要区域断裂描述如下：

1）奔牛—孝都断裂：

该断裂主要是根据重力、钻探等资料确定的。

根据《复核报告》该断裂是一条第四纪活动断裂。

2）湟里经新闸—小新桥断裂：

据1：

10万常州市基岩地质图（1990年），从湟里经新闸至小新桥存在一条北东向断裂。

沿此断裂地震活动相对较多，部分地震引起地动和震感。

根据《复核报告》该断裂是一条第四纪活动断裂。

3）前州—西夏墅：

据1：

10万常州市基岩地质图（1990年），从前州经青龙至西夏墅附近，推断存在一条北西向断裂。

根据《复核报告》该断裂是一条第四纪活动断裂。

依据《复核报告》上述断裂皆为非全新活动断裂，加之路线所在区内地震基本烈度为VI度，且勘察揭示最大第四纪覆盖层厚度大余90米，综合上述三点依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001可忽略发震断裂错动对地面建筑物的影响。

1.3与周围环境和自然景观相协调的情况

由于是省道一级公路，项目对沿线社会、人文环境的影响较大，受其制约也较严重。

公路的建设必将对公路沿线人口规模、结构带来一定影响，会促进沿线城市的经济发展，提高沿线居民的生活质量，促使交通运输事业的重大发展，促进旅游资源的开发利用等。

但本项目的建设将分隔原有城乡格局，引起居民迁移，破坏原有农田、水利系统，占用大量农田、产生各种污染等。

为尽量减少工程的负面影响，在可研、初步设计、施工图设计各个阶段都将社会环境、自然环境保护放在重要位置，选线时尽量避开村屯以减少拆迁，调查公路沿线行政区划、村屯分布、地块划分、通行条件等，与沿线地方政府协商解决分隔带来的问题，合理设置构造物以最大限度的满足沿线居民生产、生活的需要。

调查原有农田水利现状布局及规划、选线时尽可能避让，改移，使影响最低。

与农田水利规划部门共同协商，合理设置桥涵构造物，形成完整的排灌综合系统。

力求本项目对沿线社会人文环境负面影响很小。

第二章路线设计

2.1公路等级的确定

根据交通量的资料，该公路主要是作为汽车专用车道，根据《公路路线设计规范》（JTJ011-94）中2.1.1公路分级所规定“一级公路，一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的年平均昼夜交通量为5000～12000辆，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的专供汽车行驶的公路”。

而根据设计任务书中所提供的年平均日交通量（AADT）资料，该公路远景设计（20年）交通量满足二级公路指标。

所以此公路定为一级公路。

2.2技术标准与技术标准的总体运用情况

表2-1主要技术指标

指标名称

单位

指标

指标出处

计算行车速度

km/h

80

（JTJ011-94）表2.1.2

最小平曲线半径

m

100

项目总说明书

极限最小平曲线半径

m

60

（JTJ011-94）表7.3.2

不设超高平曲线半径

m

600

（JTJ011-94）表7.4.1

平曲线最小长度

m

70

（JTJ011-94）表7.8.1

不设缓和曲线的半径R

m

9000

（参考文献10）表4-12

缓和曲线最小长度

m

35

（JTJ011-94）表7.4.3

圆曲线部分最大超高值

%

8

（JTJ011-94）表7.5.1

同向曲线间最小直线长度

m

180（6*V）

（JTJ011-94）第7.2.3条

反向曲线间最小直线长度

m

60（2*V）

（JTJ011-94）第7.2.3条

最大纵坡

%

7

（JTJ011-94）表8.2.1

最大纵坡坡长限制

m

700（5%）500（6%），300（7%）

（JTJ011-94）表8.3.2

凸形竖曲线一般最小半径，

m

700

（JTJ011-94）表8.6.1

凸形竖曲线极限最小值

m

450

（JTJ011-94）表8.6.1

凹形竖曲线一般最小半径，

m

700

（JTJ011-94）表8.6.1

凹形竖曲线极限最小值

m

450

（JTJ011-94）表8.6.1

竖曲线最小长度

m

35

（JTJ011-94）表8.6.1

停车视距

m

40

（JTJ011-94）表7.9.1

路面类型

沥青/水泥混凝土

工程指标

设计年限

年

20

（JTJ011-94）第2.2.2条

参考《公路路线设计规范》（JTJ011-94）和《道路勘测设计》张廷楷、张金水主编（参考文献10）。

2.3路线方案

2.3.1路线拟定的基本原则

1在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证，比选的基础上，选定最优路线方案。

2路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、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指标。

不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。

3选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，道路平面线形应与地形、地质、水文等结合，并符合各级道路的技术指标

。

4选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。

对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。

当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。

5选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高

6对于高级路和以及路，由于起路幅宽，可根据通过地区、地物、自然环境等条件，利用起上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。

2.3.2路线走向

路线大致走向为由南向北。

2.3.3设计范围

K37+000.000—K41+000.000

第三章路线平面设计

3.1导线要素计算及导线绘制

3.1.1交点间距计算

交点间距计算公式为

（3-1）

（参考文献10，P60）

计算相邻交点距离：

表3-1交点坐标表

控制点

X

Y

JD00

508296.567

520027.987

JD01

508695.056

520284.319

JD02

508682.346

520859.127

JD03

508686.449

522023.276

JD04

508776.944

524006.083

JD05

508779.329

524025.552

使用程序——交点距离计算程序计算：

（计算程序源代码见附录一）

（1）JD0——JD1

（2）JD1——JD2

（3）JD2——JD3

（4）JD3——JD4

（5）JD4——JD5

L1=256.344m

L2=574.949m

L3=1164.156m

L4=1198.87m

L5=19.615m

3.1.2导线方位角计算

导线方位角计算公式为

（3-2）

（参考文献10，P61）

（1）JD0——JD1

B1=arctg

°

（2）JD1——JD2

B2=arctg

°

（3）JD2——JD3

B3=arctg

°

（4）JD3——JD4

B4=arctg

°

（5）JD4——JD5

B4=arctg

°

3.1.3导线间偏角计算

3.1.4曲线要素计算

全线共设有四处曲线，全部不要设置缓和曲线。

（1）JD1处缓和曲线要素计算：

1）缓和曲线长度Ls

此处平曲线R=500m，偏角C=26.52°

2）五个基本桩号

JD01K0+828.90

-）Th147.9088

ZHK0+680.9912

+）L60.00

HYK0+740.9912

+）（Lh-L）231.4594

HZK0+972.4506

-）L60.00

YHK0+912.4506

-）（Lh–2L）/285.7297

QZK0+826.7209

（1）JD2处缓和曲线要素计算：

3）缓和曲线长度Ls

此处平曲线R=450偏角C=47.844°

4）五个基本桩号

JD02K1+476.947

-）Th239.8725

ZHK1+1237.0793

+）L80

HYK1+1317.0793

+）（Lh-L）375.7674

HZK1+692.8467

-）L80

YHK1+612.8467

-）（Lh–2L）/2147.8837

QZK1+464.963

（2）JD3处缓和曲线要素计算：

5）缓和曲线长度Ls

此处平曲线R=130m，偏角C=92.65°

6）五个基本桩号

JD03K2+243.309

-）Th161.9592

ZHK1+81.355

+）L50.00

HYK2+131.355

+）（Lh-L）210.2123

HZK2+341.5673

-）L80.00

YHK2+291.5673

-）（Lh–2L）/280.10616

QZK2+212.3346

（3）路线要素坐标表。

曲线要素计算：

有缓和曲线的曲线要素计算公式

：

（3-3）

（3-4）

β=

（3-5）

tg

+q（3-6）

β）

（3-7）

sec

（3-8）

（3-9）

式中：

T——切线长（m）

L——曲线长（m）

E——外距（m）

J——校正数或称超距（m）

R——圆曲线半径（m）

——转角（度）

“基本型”平曲线的计算图如下：

图3-1平曲线计算示意图

表3-2路线坐标方位表

交点号

交点坐标

交点桩号

转角值

X

Y

1

2

3

4

5

起点

419.1948

414.9093

K0+000.0000

JD1

1125.556

848.3385

K0+828.90

右26.5233°

JD2

1775.4296

905.7589

K1+696.1462

右47.844°

JD3

2355.3701

388.8133

K3+1066.1738

左92.6483°

终点

2756.3649

844.6686

表3-3路线要素表

交点

桩号

转角值

半径R

缓和曲线长度Ls

切线长度T

曲线长度L

JD1

26.5233

500

60

147.9087719

291.45943

JD2

47.8442

450

80

239.872497

455.76743

JD3

92.6483

130

50

161.9592063

260.2123

续上表

交点桩号

外距E

矫正值J

q

p

B

JD1

14.00717303

4.3581114

29.9964

0.299957

3.437748

JD2

42.936853

23.97756

39.98947

0.592404

5.09296

JD3

59.40678478

63.706109

24.96918

0.800089

11.01842

表3-4路线特征点里程桩号

序号

里程桩号

JD

ZH

HY

QZ

YH

HZ

1

起点

2

1

680.9912

740.9912

826.7209

912.4506

972.4506

3

2

1237.079

1317.079

1464.496

1612.847

1692.846

4

3

2078.136

2131.355

2212.335

2291.561

2341.567

5

终点

第四章路线纵断面设计

4.1纵断面设计

4.1.1纵坡设计原则[3][4][5][6][7]

1.坡设计必须满足《标准》的各项规定。

2.为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。

3.纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。

4.一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节约用地。

5.平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。

6.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

4.1.2平纵组合的设计原则[3][4][5][6][7]

1.平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；

2.平曲线与竖曲线大小应保持均衡；

3.暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理悦目；

4.平、竖曲线应避免不当组合；

5.注意与道路周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。

4.1.3最小填土高度

粉砂性土Ⅳ3区最小填土高度为2.1米。

4.1.4竖曲线半径选择说明

1.平纵面组合设计，即竖曲线的起终点最好分别在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要再缓和曲线以外的直线或圆弧段上；

2.竖曲线的半径应大于≤标准≥中规定的竖曲线的最小半径和最小长度；

3.相邻竖曲线的衔接应平缓自然，相邻方向竖曲线之间最好插入小段直线段且这段直线段至少应为计算行车速度的3S行程，当半径比较大时应亦直接连接。

4.2竖曲线计算

4.2.1计算竖曲线的基本要素

根据沿线各控制点标高拉坡，又由于本工程设计路线横穿大量已有道路和桥梁，为了更好的与原有道路和桥梁相接，不影响已有设施的工作。

故确定路段纵坡值控制标高点共3，依次为K0+000，K2+200，K2+802.238。

本路段设计纵坡依次为:

i1=0.77%，i2=3.45%

竖曲线基本要素计算公式

：

（4-1）

L=

（4-2）

T=

（4-3）

E=

（4-4）

式中：

————坡度差，

L————曲线长，（m）

T————切线长，（m）

E————外距（m）

4.2.2计算竖曲线的基本要素

变坡点桩号为K2+200,

，i2=-3.45%

桩号K1+340.00：

=-3.45%-0.77%=-4.23%

L=

=5000

=211.3251（m）

T=

=

=105.66255（m）

E=

=

=1.11645（m）

表4-1竖曲线要素表

变坡点桩号

坡度i

坡长l（m）

竖曲线半径（凸）

竖曲线长L

切线长T

外距E

K2+94.33745

0.77%

2294.338

5000

211.3251

105.6626

1.1165

K2+200.000

K2+305.6255

-3.455

496.5

4.2.3求竖曲线起点和终点桩号

（1）竖曲线1起点桩号：

K2+200.00-105.66255=K2+94.33745

竖曲线1终点桩号：

K2+200.00+105.66255＝K2+305.66255

求各桩号的设计标高

表4-2竖曲线标高

桩号

地面标高

修改后的设计标高

设计标高

2081.355

133.4

135.5832

2100

135

135.724

135.7273

2131.355

138.7

135.8325

135.9696

2150

138.6

135.8038

136.1136

2200

136.5

135.3835

136.5

2212.335

138.2

135.203

136.074

2250

138.2

134.4633

134.7731

2291.567

139.7

133.3176

133.3375