平曲线设计+纵断面设计.docx
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平曲线设计+纵断面设计
平面线形设计
1.路线设计
1.1道路等级和技术标准的确定
1.1.1已知资料
该地区的初始年交通组成如表1.1.1，交通量年平均增长率6.5%。
表1.1.1初始年交通组成表
交通组成
（辆/日）
解放CA10B
554
解放CA390
827
东风EQ140
792
黄河JN150
414
黄河JN253
266
长征XD980
138
日野ZM440
163
日野KB222
128
太拖拉138
161
轴重小于25kN的车辆
3410
1
1.1.1
1.1.2交通量计算
由《公路工程技术标准》可知，确定公路等级要把各种汽车的交通量折合成小客车的交通量。
各汽车代表车型与车辆折算系数见表1.1.2。
表1.1.2各汽车代表车型与车辆折算系数
汽车代表车型
车辆折减系数
说明
小客车
1.0
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
>19座的客车和载质量>2t的货车
大型车
2.0
载质量>7t~≤14t的货车
拖挂车
3.0
载质量>14t的货车
于是初始年交通量：
1.1.3公路等级确定
其初始年交通量已达9373辆/日，故根据《公路工程技术标准》可知其道路等级可能不是二级及以下的公路。
因此假设公路设计年限为20年，则设计交通量N：
由设计交通量N=31011（辆/日），根据《公路工程技术标准》，拟定该公路为四车道一级公路。
1.1.4公路主要技术标准的确定
该一级公路路段作为省重要干线公路，其交通量比较大，加之沿线地形比较平缓，地质条件良好，因此设计速度选用80Km/h，服务水平为二级。
其主要技术标准表见表1.1.4。
表1.1.4主要技术标准表
指标名称
单位
技术指标
公路等级
四车道一级公路
设计速度
Km/h
80
行车道宽度
m
2×7.50
路基宽度
m
24.5
平曲线半径
极限最小
m
250
一般最小
m
400
不设超高最小
m
2500
竖曲线半径
凸型
极限最小
m
3000
一般最小
m
4500
凹型
极限最小
m
2000
一般最小
m
3000
停车视距
m
110
最大纵坡
%
5
最短坡长
m
200
1.2纸上选线
1.2.1选址原则
路线方案的选择首先得考虑该方案能否在国家、省公路网中起到应有的作用，即是否能够满足国家的政治、经济和国防的要求和长远利益。
对于一级公路，其主要功能是作为人烟稀少地区的干线公路，部分控制出入，提供城市与城市、城市与较大城镇之间的直接交通服务，生成并吸引大部分远距离的出行。
选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。
本路段的地形是以丘陵为主，绝对高度最大为165.4m，绝对高度最小为91.1m,属于微丘地形，地质条件良好。
而本路段除了居民区、农田区地势较为平缓之外，大部分的丘陵坡度较大。
因此，在能够保证一级公路技术指标的前提下，应尽量使工程数量最小、造价最低、运营费用省、效益好，并有益于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，也不应该片面追求高指标。
选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，注意尽量不占高产田、经济作物田或经济园林等。
选线是应对工程地质和水文地质深入勘测，查清楚基础对道路工程的影响程度。
宣先应重视环境保护，注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。
选线是还要尽量避开池塘、水库、高压电设备等，与旅游景点保持适当的距离等。
1.2.2路线方案拟定与比选
根据以上的选线原则，同时结合当地的实际情况，详细研究、综合考虑，现提出以下两个路线方案：
方案A：
该路线方案全长约1175.45m，该方案有两个交点，且两交点处的转角反向，由于有无法避免的水库，故需设置一座跨径60m左右的中型桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备和占用少量池塘。
其两个交点处的转角均为17°，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
方案B：
该路线方案线形短捷顺直，全长约1177.65m，仅有一个交点，需要一座跨径75m左右的桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备占用少量池塘。
其交点处的转角为18°，可设置较大半径的圆曲线，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
大部分远距离的出行。
选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。
本路段的地形是以丘陵为主，绝对高度最大为165.4m，绝对高度最小为91.1m,属于微丘地形，地质条件良好。
而本路段除了居民区、农田区地势较为平缓之外，大部分的丘陵坡度较大。
因此，在能够保证一级公路技术指标的前提下，应尽量使工程数量最小、造价最低、运营费用省、效益好，并有益于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，也不应该片面追求高指标。
选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，注意尽量不占高产田、经济作物田或经济园林等。
选线是应对工程地质和水文地质深入勘测，查清楚基础对道路工程的影响程度。
宣先应重视环境保护，注意由于修路以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。
选线是还要尽量避开池塘、水库、高压电设备等，与旅游景点保持适当的距离等。
1.2.3路线方案拟定与比选
根据以上的选线原则，同时结合当地的实际情况，详细研究、综合考虑，现提出以下两个路线方案：
方案A：
该路线方案全长约1175.45m，该方案有两个交点，且两交点处的转角反向，由于有无法避免的水库，故需设置一座跨径60m左右的中型桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备和占用少量池塘。
其两个交点处的转角均为17°，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
方案B：
该路线方案线形短捷顺直，全长约1177.65m，仅有一个交点，需要一座跨径75m左右的桥梁。
其充分利用沿线地形，与地形相适应，基本上是顺着低坡前行，尽量避免高挖深填。
避开了居住密集地，需穿越高压电设备占用少量池塘。
其交点处的转角为18°，可设置较大半径的圆曲线，其设置的平曲线线形技术指标比较好。
方案比较：
（1）技术方面：
方案A有两个交点，且两交点处转角相反，但转角不是很大，需设置反向曲线，但方案B只有一个交点，且转角与A相当，曲线技术标准均较好，但平曲线技术标准方案B更优于方案A，其行车舒适性也更佳。
（2）经济方面：
两个方案的全长几乎相等，均避开了居民区和农田，且都充分利用沿线地形，与地形相适应，尽量保持填挖平衡，但B方案所穿过的高压线数量较多，且方案B所需桥梁跨度大于方案A。
（3）生态环境方面：
方案A、B均未占用农田，最大限度的维持了原有的生态平衡，但B处距离农田较近，有利于农业的发展。
综上所述，在技术指标和生态环境方面方案B优于方案A，在经济方面，两者线路的总长差不多，但方案A要优于方案B。
综合考虑各个方面的因素，选择方案B作为本设计推荐的最佳方案。
1.3平面定线设计
平面线形应与地形、地物和环境相适应，保持线形的连续性和均衡性，并与纵断面设计相协调。
设计路线避开了所有的农田和大部分和池塘，减少了生态环境的破坏，在交点处设置半径大小合适的圆曲线，使之与附近的农田和池塘保持适当的距离，避免了该处附近农田和池塘的占用。
该路线由于转角较小，故选用半径1000m，圆曲线长150m的设计，符合规要求。
路线走向及交点如下图所示。
图1.3.1路线走向及交点图
以下是平曲线设计的相关计算：
（1）交点间距及方位角计算
在地形图上读出起点、交点及终点的坐标如下：
QD（A）:
（476038.784,944329.640）JD（B）:
（475643.966,943969.346）ZD（C）:
（475333.754,943408.968）
AB段：
BC段：
（2）转角计算
（3）路线方位角、转角汇总
路线方位角、转角汇总如表1.3.1所示。
表1.3.1路线方位角、转角汇总
交点编号
方位角
转角
QD（A）
227°37'04"
JD（B）
18°38'59.8"
208°58'04.2"
ZD（D）
（4）圆曲线计算
①JD1转角处：
已知
18°38'59.8"，取圆曲线半径
，
，JD处圆曲线示意图如图1.3.2。
以下为各字母符号所代表的含义。
α---路线转角L---曲线长（m）T---切线长（m）
E---外距（m）J---校正数（m）R---曲线半径（m）
图1.3.2JD处圆曲线示意图
各曲线要素计算如下：
桩号校核：
QD
KO+O.0000
+
+534.503
JD
K0+534.503
-T
-183.271
ZH
KO+351.232
+1/2L
+1/2×364.127
QZ
K0+533.296
+1/2J
+1/2×2.416
JD
K0+534.503
校核无误。
表1.3.2直线、曲线及转角
交点号
交点坐标
交点桩号
转角值
曲线要素值（m）
E（X）
N（Y）
半径
圆曲线长度
缓和曲线长度315.3375
切线长度
曲线长度
外距
校正值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
QD
476038.7842
944329.640
K0+0.00
18°38′59.8″（Z）
750
124.127
120
183.271
364.127
10.854
2.416
JD
475643.9658
943969.346
K0+534.50
ZD
475333.7541
943408.967
K1+172.60
曲线主要桩点
直线长度及方向
备注
第一缓和曲线起点
第一缓和曲线终点或圆曲线起点
曲线中点
第二缓和曲线起点或圆曲线终点
第二缓和曲线终点
直线段长（m）
交点间距（m）
计算方位角
13
14
15
16
17
18
19
20
21
351.232
534.503
227°37′04″
KO+351.232
K0+471.232
K0+533.295
K0+595.395
K0+715.395
457.240
640.512
208°58'04.2″
纵断面设计
本一级公路路段处于微丘地区，纵坡应均匀平缓。
第一个直线段采用-2%的纵坡，第二个直线路段采用3.12%的纵坡。
在平纵组合上做到了“平包纵”，竖曲线的半径大于规所规定的最小半径值。
竖曲线要素示意图如下图3.1所示。
图3.1竖曲线要素示意图
图中字母所代表的含义为：
L---竖曲线长度，m；
---坡差，%；
R---竖曲线半径，m；
E---竖曲线外距，m；
T---竖曲线切线长，m。
准备工作
按比例标注20m桩、在地形图上读出地面标高、绘制地面线、绘制平曲线示意图等容见纵断面设计图。
土质情况：
0~50cm为松土，50~100cm为软土，100~300cm为硬土，300cm以上为软石。
控制点
在桩K0+380m与桩K0+440m间有河流，拟建造一座60米跨径的简直梁桥，桥道高出河滩11.3m。
同时有原有公路从该两桩号间通过，可以建造匝道连接桥涵与原有公路，实现集散功能，故不再设置交叉口。
起点高程110m，无越岭垭口。
试坡及核对
按照《标准》，最大纵坡为6%，最小纵坡0.3%，最小坡长150m，最大坡长见表1.4.1：
表1.4.1不同纵坡最大坡长
纵坡坡度
最大坡长（m）
3%
1200
4%
1000
5%
800
6%
600
经核对均符合。
设置竖曲线
根据《标准》，竖曲线各项指标要求见表1.4.3：
表1.4.3竖曲线各项指标要求
凸形竖曲线半径（m）
一般值
2000
极限值
1400
凹形竖曲线半径（m）
一般值
1500
极限值
1000
竖曲线最小长度（m）
50
以下为竖曲线的相关计算：
已知：
变坡点桩号K0+540.00，高程为122.51m，
，
。
拟定竖曲线半径R=6000m，则：
，为凹形竖曲线
竖曲线长：
切线长：
竖曲线变坡点纵距：
竖曲线起点桩号：
K0＋540.00－140.10=K0+399.90
竖曲线终点桩号：
K0＋540.00+140.10=K0+680.10
竖曲线起点高程：
122.51+140.10×0.015395=124.67m
竖曲线终点高程：
122.51+140.10×0.031277=126.89m
竖曲线桩号的高程计算公式为：
其中：
为曲线上任意点到曲线起点的水平距离。
该处各中桩号设计高程如下表4.1。
表4.1K0+540处竖曲线设计高程
桩号
地面高程
Xi
切线高程
设计高程
填挖高度
K0+400
114.00
0.00
124.67
124.67
10.67
K0+420
114.00
20.00
124.36
124.39
10.39
K0+440
114.29
40.00
124.05
124.18
9.89
K0+460
122.76
60.00
123.74
124.04
1.29
K0+480
130.12
80.00
123.43
123.97
-6.16
K0+500
136.00
100.00
123.13
123.96
-12.04
K0+520
136.29
120.00
122.82
124.02
-12.27
K0+540
136.31
140.00
122.51
124.14
-12.17
K0+560
135.18
160.00
123.14
124.34
-10.84
K0+580
130.82
180.00
123.76
124.60
-6.22
K0+600
122.82
200.00
124.39
124.92
2.10
K0+620
117.35
220.00
125.01
125.31
7.97
K0+640
122.95
240.00
125.64
125.77
2.82
K0+660
134.10
260.00
126.26
126.30
-7.80
K0+680
137.35
280.00
126.89
126.89
-10.46
（2）曲线桩号设计高程
根据上述计算结果，得出全线桩号设计高程汇总如下表4.2。
表4.2全线中桩号设计高程
桩号
地面高程
设计高程
填挖高度
桩号
地面高程
设计高程
填挖高度
K0+000
135.22
130.82
-4.40
K0+600
122.82
124.92
2.10
K0+020
139.67
130.52
-9.15
K0+620
117.35
125.31
7.97
K0+040
142.00
130.21
-11.79
K0+640
122.95
125.77
2.82
K0+060
140.11
129.90
-10.21
K0+660
134.10
126.30
-7.80
K0+080
132.37
129.59
-2.78
K0+680
137.35
126.89
-10.46
K0+100
128.33
129.28
0.95
K0+700
133.25
126.51
-6.74
K0+120
123.45
128.98
5.52
K0+720
122.96
128.14
5.18
K0+140
117.83
128.67
10.83
K0+740
120.93
127.51
6.58
K0+160
116.00
128.36
12.36
K0+760
121.18
129.39
8.21
K0+180
118.52
128.05
9.53
K0+780
128.69
128.51
-0.18
K0+200
123.55
127.74
4.19
K0+800
133.09
130.64
-2.45
K0+220
125.71
127.44
1.72
K0+820
136.43
129.51
-6.92
K0+240
121.63
127.13
5.50
K0+840
137.30
131.89
-5.40
K0+260
130.92
126.82
-4.10
K0+860
137.83
130.51
-7.32
K0+280
137.19
126.51
-10.68
K0+880
138.23
133.14
-5.09
K0+300
138.10
126.20
-11.89
K0+900
140.13
131.51
-8.62
K0+320
134.58
125.90
-8.69
K0+920
139.60
134.40
-5.20
K0+340
128.66
125.59
-3.07
K0+940
139.00
132.51
-6.49
K0+360
121.83
125.28
3.45
K0+960
139.29
135.65
-3.64
K0+380
114.00
124.97
10.97
K0+980
142.11
133.51
-8.60
K0+400
114.00
124.67
10.67
K0+1000
143.28
136.90
-6.39
K0+420
114.00
124.39
10.39
K0+1020
142.06
134.51
-7.55
K0+440
114.29
124.18
9.89
K0+1040
138.00
138.15
0.14
K0+460
122.76
124.04
1.29
K0+1060
137.66
135.51
-2.15
K0+480
130.12
123.97
-6.16
K0+1080
138.00
139.40
1.40
K0+500
136.00
123.96
-12.04
K0+1100
138.67
136.51
-2.16
K0+520
136.29
124.02
-12.27
K0+1120
140.32
140.65
0.33
K0+540
136.31
124.14
-12.17
K0+1140
146.31
137.51
-8.80
K0+560
135.18
124.34
-10.84
K0+1160
146.84
141.90
-4.94
K0+580
130.82
124.60
-6.22
K0+1172
146.06
138.51
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