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公路论文
绵阳至梓潼二级公路设计说明书
目录
第1章绪论…………………………………………………………1
1.1公路发展概况…………………………………………………
1.2设计概况………………………………………………
第2章平面设计…………………………………………………
2.1公路等级的确定…………………………………………………
2.2设计行车速度的确定…………………………………………………
2.3选线设计…………………………………………………
2.4平面线形设计…………………………………………………
第3章纵断面设计…………………………………………………
3.1纵断面设计原则…………………………………………………
3.2纵坡设计的要求…………………………………………………
3.3纵坡设计的步骤…………………………………………………
3.4竖曲线设计…………………………………………………
第4章横断面设计…………………………………………………
4.1横断面设计原则…………………………………………………
4.2超高的确定及过渡方法…………………………………………………
4.3超高值的计算…………………………………………………
4.4路基设计的内容…………………………………………………
4.5横断面的绘制…………………………………………………
第5章排水设计…………………………………………………
5.1排水设计的原则…………………………………………………
5.2排水设计的具体步骤…………………………………………………
5.3路面排水设计…………………………………………………
5.4排水系统分析…………………………………………………
第6章路面设计…………………………………………………
6.1路面设计的内容…………………………………………………
6.2路面设计步骤…………………………………………………
6.3路面设计…………………………………………………
第7章设计总结…………………………………………………
主要参考文献…………………………………………………
第1章绪论
纵观当今世界，经济发达的强国，无一不是公路发达的国家。
公路已成为一个国家生产力是否发达的重要标志，也是一个国家实力的重要组成部分。
1.1中国公路发展概况
1.1.1公路发展历程
A改革开放前公路基础设施的建设
旧中国的公路交通极为落后，1949年全国公路通车里程仅8.07万公里，公路密度仅0.8公里／百平方公里。
建国初期，公路交通经历一段时期的恢复后开始获得长足发展，1952年公路里程达到12.67万公里。
50年代中后期，为适应经济发展和开发边疆的需要，我国开始大规模建设通往边疆和山区的公路，相继修建了川藏公路、青藏公路，并在东南沿海、东北和西南地区修建国防公路，公路里程迅速增长，1959年达到50多万公里。
60年代，我国在继续大力兴建公路的同时，加强了公路技术改造，有路面道路里程及其高级、次高级路面比重显著提高。
70年代中期我国开始对青藏公路进行技术改造，80年代全面完成，建成了世界上海拔最高的沥青路面公路。
随着公路事业的发展，公路桥梁建设也得到发展，建成了一批具有中国特色的石拱桥、双曲拱桥、钢筋混凝土拱桥以及各式混凝土和预应力梁式桥。
在1949—1978年的30年间，尽管国民经济发展道路曲折，但全国公路里程仍基本保持持续增长，到1978年底达到89万公里，平均每年增加约3万公里，公路密度达到9.3公里／百平方公里。
B改革开放后公路基础设施的建设
改革开放后，国民经济持续高速发展，公路运输需求强劲增长，公路基础设施建设开始发生了历史性转变，其主要表现在：
公路建设得到中央和地方各级政府的重视，“要想富、先修路”，公路建设的重要性逐步为全社会所认识；在统一规划的基础上．开始了有计划的全国公路基础设施建设，80年代初和80年代末国家干线公路网和国道主干线系统规划先后制定并实施，使公路建设有了明确的总体目标和阶段目标；公路建设在继续扩大总体规模的同时，重点加强了质量水平的提高，高速公路及其他高等级公路的迅速发展．改变了我国公路事业的落后面貌；公路建设筹资渠道走向多元化，逐步扭转了公路建设资金短缺的状况，尤其1984年底国务院决定提高养路费征收标准、开征车辆购置附加费、允许高等级公路收费还贷，1985年起国家陆续颁布有关法规，使公路建设有了稳定的资金来源。
从统计数字看，到1999年，全国公路里程达到135万公里，公路密度达到１４.１公里／百平方公里，为1978年的1.5倍。
二级以上公路占全国公路总里程的比重由1979年的1.3％提高到1999年的12.5％，主要城市之间的公路交通条件显著改善，公路交通紧张状况初步缓解。
同时，县、乡公路里程快速增长，质量也有很大提高，有的省份已实现全部县道铺筑沥青路面乃至达到二级技术标准，全国实现了100％的县、98％的乡和89％的行政村通公路。
总体而言、一个干支衔接、布局合理、四通八达的全国公路网已初步形成。
特别值得一提的是我国高速公路的建设。
高速公路建设是改革开放后我国公路事业取得的突出成就。
1988年，我国第一条高速公路沪嘉高速公路（18.5公里）建成通车。
此后，又相继建成全长375公里的沈大高速公路和143公里的京津塘高速公路。
进入90年代，在国道主干线总体规划指导下，我国高速公路建设步伐加快，每年建成的高速公路由几十公里上升到一千公里以上。
到1999年底，全国高速公路通车里程已达11605公里。
短短10年间，我国高速公路就走过了发达国家高速公路一般需要40年完成的发展历程。
高速公路及其他高等级公路的建设，改善了我国公路的技术等级结构，改变了我国公路事业的落后面貌，同时也大大缩短了我国同发达国家之间的差距。
高等级公路的快速发展对公路桥梁、隧道建设提出了较高要求，推动了公路桥梁、隧道数量的增加和技术水平的提高。
我国先后在主要江河和一些海峡建设了一批深水基础、大跨径、施工难度很高的桥梁，如黄石长江大桥（我国交通部门自行设计和建设的第一座跨长江特大型桥梁）、万县长江大桥、铜陵长江大桥、江阴长江大桥（跨径列中国第一、世界第四的钢悬索桥）、南京第二长江大桥，风陵渡黄河大桥、济南第二黄河大桥，广东虎门大桥、山东女姑山跨海大桥、厦门海沧大桥等。
这些工程标志着我国深水基础、大跨径桥梁建设已进入世界先进行列。
到1999年底，全国公路桥梁已达到23万座，总延长8006公里；隧道1257座，总延长407公里。
我国公路隧道建设是在几乎空白的基础上得到发展的。
1986年我国第一座设施先进的现代化大型公路隧道——鼓山双洞隧道在福州一马尾一级公路上建成。
之后，又相继建设了中梁山、缙云山、六盘山、八达岭等一批具有现代化水平的大型公路隧道工程。
1.1.2公路建设评述
50年来，我国公路建设已取得巨大成就。
回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。
但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。
从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4％，西部地区更高，达到21.8％，技术等级构成仍不理想。
从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。
因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点。
1.2设计概况
1.2.1绵阳市公路现状分析
A公路交通在区域经济发展中的地位和作用
全市公路通车总里程达到6160公里，其中高速公路、一、二级公路865公里，等级公路占通车总里程的67.3%，高级、次高级路面铺装率为60.66%，公路密度为30.42公里/百平方公里，11.85公里/万人。
全市277个乡镇实现了乡乡通公路，83.7%的乡镇通油路或水泥路；全市3452个行政村92.2%通了公路。
已将市区到各区市县的公路建成了一、二级公路，基本将市到辖区重点旅游风景名胜区的公路及通往周边市、州、县的公路改建为二、三级公路。
全市已经形成以国省道为骨架，联接县乡，幅射周边市、州、县的公路交通网络。
目前，除到平武需要两个小时外，从绵阳城区到各县市区均可在一小时内到达，基本实现了“一小时”经济圈效应和接边联网目标，为绵阳社会经济发展和科技城建设起到了积极的推动作用。
B现有公路网存在的问题
公路里程公布不均,通行能力相对较小,通达深度低的状况尚未改变。
目前全市公路通车里程为5215公里,等级公路2533公里,占总里程的48.57%,低于全省平均水平;公路密度每百平方公里仅25.65公里,每万人拥有公路10.22公里,低于全国水平。
公路标准较低,质量较差,构网不完善。
1999年底,绵阳市等级公路2533公里中,高速公路4公里,一级公路187公里,二级公路174公里,三级公路825公里,四级公路1343公里,分别占公路总里程的0.08%、3.59%、3.34%、15.82%和25.83%。
在公路总里程中,有路面里程为4262公里,占总里程的81.73%,其中高级路面554公里,占总里程的10.62%,次高级路面1744公里,占总里程的33.44%。
国省干线公路及县乡支线公路技术等级普遍偏低,通行能力弱,尚有部分公路晴通雨阻.混合交通严重,行车速度低,远未达到经济运行速度.公路建设投资严重不足。
每年能筹措到的公路建设资金与实际需要相比,缺口较大。
有关方面对路桥收费的理解、支持力度差;部分地区、单位对交通建设承诺的补偿兑现落实差。
C规划发展目标
2006年到2010年，一是提升全市的路网等级和通达深度。
５年时间投入５０个亿，新（改）建公路2700公里，公路通车里程达到6300公里，争取高速公路、一、二级公路达到1000公里以上，等级公路占公路通车总里程的９0%以上，全市实现接边、联网和通乡通村目标，公路抗灾能力明显提高。
100%的乡镇通水泥路、油路，99%的行政村通公路，95%以上的行政村通客运班车。
绵阳城区及各区市县客货运主枢纽、配套站场建设与物流业发展形成体系，农村客货运输形成网络。
二是提升公路养护管理水平。
公路养护要不断创新体制和机制，实现企业化、市场化和机械化；高等级公路全部实现绿化美化，乡以上公路全部实现绿化，充分体现生态和环保。
三是提升公路的营运水平和运力档次。
绵阳城区及各区市县客货运主枢纽、配套站场建设与物流业发展形成体系，农村客货运输形成网络
1.2.2梓潼公路现状分析
梓潼历为川北交通要道，被誉为联结川陕的“金牛蜀道”，是“地联秦关，矜领益州”之重镇。
国道川陕108线纵贯南北，绵阳至梓潼高速公路的建成通车，大大缩短了梓潼与绵阳、成都等大中城市的距离。
全县通车里程528公里。
梓潼离绵阳南郊机场、绵阳火车站不到50公里。
有3条公路与擦境而过的宝成铁路复线相通。
梓潼的风光名胜较多，尤以七曲山为胜。
梓潼的农副产品丰富，加工工业正在快速发展，同时工业发展也较快。
梓潼是连接绵阳到重庆的重要通道
1.2.3修建所设计公路的意义（可行性说明）
随着高速公路的迅速发展，作为干线公路网支撑的农村公路受到了国家的日益重视。
农村公路在社会，经济文化中也发挥着重要作用。
主要有三点：
一是解决“三农”问题的必然要求，加强了城乡沟通，促进了农村剩余劳动力向小城镇转移；二是加快全面建设小康社会进展的必然要求，因为全面建设小康社会的宏伟目标，最繁重、最艰巨的任务在农村；三是实现交通新的跨越式发展的必然要求，作为干线公路网支撑的农村公路发展相对滞后，就不可能实现交通新的跨越式发展。
目前国家加快了农村公路发展的步伐，全国范围内农村公路建设正在如火如荼地开展。
国家的发展目标是：
到“十五”末，全国农村公路的通达深度和服务水平有明显提高，力争使全国乡镇通公路率达到99.8%，高级、次高级路面铺装率达到80%以上；行政村通公路率达到96%，高级、次高级路面铺装率达到50%以上。
由于以上地理和原因，新建绵阳至梓潼路已成为必然趋势，具有非常重要的意义。
第2章平面设计
道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。
路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。
2.1公路等级的确定
交通量是单位时间内通过道路某断面的交通流量（既单位时间通过道路某断面的车辆数目），根据对绵阳到梓潼近期交通量调查：
解放CA10B700辆/昼夜，黄河JN150400辆/昼夜，日野KB211200辆/昼夜，太脱拉T－138S50辆/昼夜，小汽车1600辆/昼夜，
交通量年增长率5%。
由设计交通量计算公式：
Nd=N0（1+γ）n-1=（1+0.05）15-1
可得远景年平均交通量大概是5500（辆/日），依据《公路工程技术标准JTGB01—2003》可以确定此公路可设计成二级公路。
从给出的地形图不难看出，该段地势比较复杂，一般的地面坡度都比较大，山高谷深，地形复杂，山脉水系分明，石多，土薄，地质和水文条件都比较复杂，地形变化很大，使得路线在平、纵、横三方面都受到很大的限制，由此可以知道是山岭重丘。
所以在设计的过程中很多时候的技术指标都达到最低限，有的点还达到了极限二级公路。
例如平面设计中第七个点的就采用了极限半径60M，大多情况都不能用到极限的。
2.2设计行车速度的确定
“设计车速”是在气候正常，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响时，一般驾驶员能保持安全而舒服地行驶的最大行驶速度。
依据《标准》从工程难易程度,工程量大小及技术经济合理的角度考虑,各级公路的设计车速按地形分为两类,查表可知设计车速为40km/h。
2.3选线设计
2.3.1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
2.3.2选线的步骤和方法：
A选线
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。
a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。
b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。
c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。
2.3.3方案比选：
在五公里的路线设计中有许多路线走向可以选择，根据已确定的路线的大概走向，综合考虑地形状况和技术经济指标后，选定了两套方案。
此地形为山岭区，路线的前一公里出就有一条河，根据此处的地形，布线应为沿溪流线布置，因为溪流线的走向明确，线形、施工、运营、养护条件较好，旁山隐蔽，有利于国防。
方案一走河流的左侧，方案二走河流的右侧。
方案二为躲避河流左岸的两个转弯，跨河利用右岸的较好地形，但经过一段路后，右岸就有一个较大的湖泊，这里不利于架桥通过，路线又必须跨回左岸。
方案一就一直走左岸，虽然经过两个转弯，但比建桥经济。
若用方案二在经过山脊时也不好布越岭线，方案二中需要深挖垭口才可顺山势布线，但工程量就大大增加，还不如在此处建隧道。
但修建隧道要求地质条件非常好，且工期长，施工技术也复杂，所以此方案不够理想。
方案一采用自然展线的方法，以适当的坡度，顺着自然地形，绕山咀侧沟来延伸距离，克服高差，此处地形也是最困难的地方，解决好这一段后面的路线就简单很多。
综合比较后最后选择第一套方案。
2.4平曲线要素值的确定
2.4.1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
2.4.2平曲线要素值的确定：
平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。
当然三个也可以组合成不同的线形。
在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：
A基本形曲线几何元素及其公式：
按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。
这种线形是经常采用的。
例如设计中的大多数点都是应用这个的。
如下图一。
缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和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的一种曲率连续变化的曲线。
《标准》规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。
它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。
设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：
1：
1。
这一点非常的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调，美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅，已经到达了要求。
在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小，外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。
（图一）
缓和曲线切线增值q=Ls/2－Ls3/240R2（m）
圆曲线的内移值p=Ls2/24R－Ls4/2384R3（m）
切线长T=（R+p）tga/2+q（m）
平曲线长度L=∏aR/180+Ls（m）
外距E=（R﹢p）seca/2－R（m）
校正值J=2T－L（m）
a平曲线主要参数的规定
根据《公路工程技术标准JTGB01—2003》的规定如表：
公路等级
二级
地形
山岭重丘
圆曲线一般最小半径（m）
100
圆曲线极限最小半径（m）
60
平曲线最小长度（m）
70
缓和曲线最小长度（m）
35
b主要几何元素的计算
例如：
桩号JD4：
（1）平曲线几何元素计算：
右偏50°R=100（m）Ls=40（m）
缓和曲线切线增值q=Ls/2－Ls3/240R2
=40/2－403/240×1002
=19.98（m）
圆曲线的内移值p=Ls2/24R－Ls4/2384R3
=402/24×100－404/2384×1003
=0.65（m）
切线长T=（R+p）tga/2+q
=（100+0.64）tg50°/2+17.47
=66.887（m）
平曲线长度L=∏aR/180+Ls
=3.14×70×50/180+40
=127.242（m）
外距E=（R﹢p）seca/2－R
=（100+0.64）sec50°/2－100
=11.061（m）
校正值J=2T－L
=2×66.887－127.242
=6.532（m）
（2）平曲线主点桩号计算及校正：
JD4：
K70＋972.303
ZH=JD4－T=（K70＋982.303）－66.887
=K70＋905.416
HY=ZH＋Ls=（K70＋905.416）＋40
=K70＋945.416
YH=HY＋Ly=（K70＋945.416）＋47.242
=K70＋992.658
HZ=YH＋Ls=（K70＋992.658）＋40
=K71＋032.658
QZ=HZ－L/2=（K71＋032.658）－127.242/2
=K70＋969.037
JD3=QZ＋J/2=（K70＋969.037）＋6.532/2
=K70＋972.303
B简单线形曲线几何元素及其公式
由直线和圆曲线组合而成的平面线形就叫简单线形。
这种线形主就是在两个点上有曲率突变，对行车是很不利的，一般都限于四级公路采用。
其他等级公路当平曲线半径大于或等于不设超高半径时，缓和曲线就可以省略，既采用简单形曲线。
例如在设计中的第六个点的半径就是六百，等于不设超高的半径了，就才用了简单的线形曲线，使设计过程中有更多的曲线类型，达到做设计的目的。
例如：
桩号JD5：
（1）平曲线几何元素计算：
左偏8°R=600（m）Ls=0（m）
切线长T=Rtga/2
=600tg8°/2
=41.935（m）
平曲线长度L=∏aR/180
=3.14×8°×80/180°
=83.733（m）
外距E=Rseca/2－R
=600sec8°/2－600
=1.464（m）
校正值J=2T－L
=2×41.935－83.733
=0.136（m）
b平曲线主点桩号计算及校正：
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