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1、道路工程论文山西农业大学本科课程论文论文题目浅谈道路设计学院 工学院专业 农业建筑环境与能源工程年级 08级姓名 杜敏（35）指导教师 孟庆芳职称 讲师（2011 年 5 月）浅谈道路设计摘要： 文章简述了道路工程相关的一些基础知识， 并从道路平面设计， 道路纵断面设计、 道 路横断面设计、道路选线与定线四个方面叙述了道路设计的一些知识。关键词：道路工程 道路勘测设计随着国家经济的迅猛发展，一起腾飞发展的还有我国四通八达的 交通。现代交通组成分航空运输，铁路运输，道路运输，水路运输， 管道运输五大类。 这里我主要简述道路工程的基础知识并浅谈道路设 计。1、道路工程基础知识道路工程是以道路为对象

2、而进行规划，勘测，设计，施工等技术 活动的全过程及其所从事的工程实体。1 1道路的分类道路是供各种车辆和行人等通行的工程设施。按其使用范围分为 公路、城市道路、厂矿道路、林区道路及乡村道路。1 2公路的分类、分级与技术标准公路根据重要性和使用性质，分为：国道、省道、县道、乡道。 公路是线性结构物， 包括线性和结构两个组成部分。 公路根据交通量 及其使用任务、性质分为五个等级：高速公路、一、二、三、四级公 路。高速公路和具干线功能的一级公路的设计交通量应按 20 年预测； 具集散功能的一级公路，以及二、三级公路的设计交通量应按 15年 预测；四级公路可根据实际情况确定。公路的技术标准是交通部颁布

3、的法定技术准则。它是根据一定数 量的车辆在道路上以一定的设计速度行驶时， 对路线和构筑物的设计 要求。1 3城市道路分类、分级与技术标准城市道路按其在城市道路系统中的地位、交通功能和对沿线建筑 物的服务功能分为快速路、主干路、次干路和支路四类。城市道路除快速路外，每类道路按照所在城市的规模、设计交通 量、地形分为 I、 II 、 III 级。等级越高，技术指标越高，行车速度越 快。大城市采用 I 级标准，中等城市采用 II 级标准，小城市采用 III 级标准。快速路技术要求： 至少四个车道，中间设中央分车带，有自行 车通过时应在两侧加设自行车道。进出口采用全控制或部分控制。 部分交叉口采用立体

4、交叉， 与次干道可采用平面交叉， 与支路不能 直接相交。过路行人集中点要设置过街人行天桥或地道。1 4路面的分类路面按力学特性课分为柔性路面、半刚性路面和刚性路面三类。 柔性路面： 全部由柔性材料铺筑而成的路面结构。 主要靠抗压强度和 抗剪强度承受行车荷载的作用。 （各种粒料类， 沥青类材料）。刚性路 面：水泥混凝土作为基层或面层的路面结构。抗压、抗弯拉能力强。 半刚性基层：用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土或碎（砾） 石而修筑的基层。1 5公路的线形组成和用地指标所谓线形，是指道路中心线在空间的形状。道路中线是一条平面 有曲线、 纵面有起伏的立体空间曲线， 其平面线形由直线和平面线组 成

5、，平面线包括圆曲线和缓和曲线；纵面线形由纵坡线和竖曲线组成。 这条立体空间曲线由平面图、纵断面图和横断面图来表示。公路用地范围：公路路堤两侧排水沟外边缘（无排水沟时为路堤 或护坡道坡脚）以外，或路堑坡顶截水沟外边缘（无截水沟为坡顶）以外 不小于H m范围内的土地，在有条件的地段，高速公路和一级公路不 小于3m、二级公路不小于2m范围内的土地为公路路基用地范围。 在风沙、雪害等特殊地质地带，需设置防护林，种植固沙植物，安 装防沙或防雪栅栏以及设置反压护道等设施时， 应根据实际需要确定 其用地范围。桥梁、隧道、互通式立体交叉、分离式立体交叉、平 面交叉、交通安全设施、服务设施、管理设施、绿化以及料

6、场、苗圃 等，应根据实际需要确定其用地范围。 有条件或环境保护要求种植 多行林带的路段，应根据实际情况确定用地范围。 改建公路可参照 新建公路用地范围的规定执行。1 6道路交通条件设计车辆：小客车、载重汽车、鞍式汽车。设计速度：公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计车速（km/h）1201008010080608060403020设计小时交通量：公路设计小时交通量宜采用年第 30位小时交通 量，也可根据当地公路小时交通量的变化特征，采用年第 20-40位小 时之间最为经济合理时位的交通量。通行能力：指在一定的道路、交通和管制条件下，单位时间内， 一条车道或道路的某一断面所能通过的

7、最大车辆数。公路服务水平：我国按车流的运行状态，将道路的服务水平分为 四级。高速公路，一级公路按 2 级服务水平来设计，在不得已情况下 （如匝道， 交织区）可降低为三级服务水平。 二级，三级公路按 3 级 服务水平来设计。四级公路根据需要而定。1 7公路工程设计工程设计分三个阶段一阶段设计即一阶段施工图设计。二阶 段设计即初步设计和施工图设计两个阶段。 三阶段设计即在初步设 计和施工图设计之间，增加一个设计阶段，称为技术设计。目前，公路基本建设项目一般采用两阶段设计。对于技术简单、 方案明确的小项目，可采用一阶段设计。对于技术复杂、 基础资料缺 乏或不足的建设项目， 或建设项目中的特殊大型桥梁

8、、隧道、互通式 立体交叉等部分工程，必要时可采用三阶段设计。2、道路勘测设计 道路勘测设计主要分为道路平面设计， 道路纵断面设计、 道路横断面 设计、道路选线与定线等。2 1道路平面几何设计2 1 1平面线性要素汽车导向轮旋转面与车身纵轴之间关系分为角度为零、角度为常 数、角度为变数三种情况。 对应的平面线形要素分别为曲率为零的线 形直线、 曲率为常数的线形圆曲线、 曲率为变数的线形缓和曲 线。高速公路，一、二、三级公路平面线形由上述三种线形直线、 圆曲线和缓和曲线构成，称为“平面线形三要素” 。四级公路为简化 设计，可以指使用直线和圆曲线。2 1 2直线直线的最小长度：同向曲线间直线的最小长

9、度为设计速度(以 km/h 计)的 6倍；反向曲线间直线的最小长度为设计速度(以 km/h 计) 的 2 倍。2 1 3圆曲线圆曲线极限最小半径的确定：行车的横向倾覆稳定性行车的滑动稳定性乘客舒适性营运经济性。圆曲线一般最小半径：一般情况下采用的平曲线最小半径值。不设超高的最小半径：指曲线半径较大，离心力较小，靠轮胎与路面间 的摩擦力就足以保证汽车安全稳定行驶所采用的最小半径。圆曲线要素的计算：圆曲线长：L=R x n x a /180 切线长：T=R tan ( a /2)外距：E=R (sec ( a /2) -1) 校正数：J=2T- L主点桩里程桩号计算：直圆点： ZY=JD-T圆直点

10、： YZ=ZY+L曲中点： QZ=YZ-L/2JD=QZ+J/22 1 4缓和曲线缓和曲线定义：缓和曲线是设置在直线和圆曲线之间或半径相差 较大两个同向曲线间的一种曲率连续变化的曲线。 作用：曲率变化缓 和、横向坡度变化缓和、加宽缓和。缓和曲线长度计算依据：离心加速度变化率、驾驶员操作反应时 间、超高渐变率不过大。 圆曲线半径超过不设超高圆曲线最小半径时 可不设缓和曲线。四级公路不设缓和曲线。2 1 5曲线组合基本型：直线 回旋线 圆曲线 回旋线 直线S 型：两个反向圆曲线用回旋线连接起来的组合线形为 S 型 卵型：用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合形式， 称为卵型。 复曲线、凸型、复合型等

11、2 2纵断面设计纵断面设计指的是确定道路的纵坡、 变坡点位置、 竖曲线与高 程的设计。2 2 1纵坡道路纵坡的大小，直接影响到行车速度和性能，道路建设投资和运输成本等一系列的问题。最大纵坡的确定，必须保证车辆能以一定的车速在道路上安全行驶，上坡时顺利，下坡时不致发 生危险。坡长限制：汽车上坡时如坡道过长，必须用低排挡行驶，燃 料消耗增加，机件也容易损坏；下坡时易使制动器发热失效而发 生交通事故。因此，当道路纵坡度大于 5时，为了行车安全和便利，其坡段长度需要加以限制，并相应设置坡度不大于 23 %的缓和坡段。2 2 2竖曲线纵断面上两相邻纵坡的焦点称为变破点。 为保证行车安全、 舒 适以及视距

12、要求，在变坡点处， 用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线的作用：缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的离心 力；确保公路纵向行车视距；将竖曲线与平曲线恰当组合，有利 于路面排水和改善行车的视距诱导和舒适感。竖曲线测设元素计算如下：变坡角 a=i2-i1竖曲线长 L=Ra切线长 T=L / 2竖距 E=T *2 / 2R2 2 3纵断面设计原则1纵坡设计必须符合 公路工程技术标准 中有关纵坡的各项规定，如各级公路的最大纵坡，按排水要求的最小纵坡等；为 保证汽车以一定的车速安全顺利地通过，纵坡应具有一定的平顺 性；对沿线的自然条件，应作通盘研究，依据不同的具体情况 分别处理，使公路畅通和稳定；按路线起

13、伏综合考虑农田水利 方面的特殊要求；在水文条件不良或地下水位很高的路段，应 考虑适当的路基高度；在保证路基的强度和稳定的前提下，争 取填挖平衡，节省土石方及其他工程量，降低工程造价；考虑到今后公路改建时，尽量利用原有路面作为新路面的基层或面层的下层；纵坡设计应与平面设计密切配合协调。2 3道路横断面设计道路横断面是由横断面设计线和地面线所构成的。垂直于道路中 心线方向的断面。 公路与城市道路横断面的组成有所不同。 公路横断 面的主要组成有：车行道（路面） 、路肩、边沟、边坡、绿化带、分 隔带、挡土墙等； 城市道路横断面的组成有：车行道 （路面）、人行道、 路缘石、绿化带、分隔带等。在高路堤和深

14、路堑的路段， 还包括挡土 墙。2 3 1城市道路横断面组成根据道路的设计标高（公路为路基边缘线；城市道路为道路中心 线）和横断面土石方的不同填挖情况 ,横断面有三种基本形式 :路堤式、 路堑式、半填半挖式（见路基） 。在地形平坦的城市道路，其横断面 一般均贴近地面布置， 地面的雨、雪水用地下管道排除。 根据不同的 交通组织设计，车行道在横断面上的布置有四种方式：单幅式。所 有车辆都在同一个车行道平面上混合行驶； 用地较省， 但对向行驶车 辆的干扰多，多用于交通量不大的次要道路。双幅式。 由中间一条分隔带（或绿化带），将车行道分为单向行驶的两条车行道，可避免 对向行驶车辆的干扰， 但机动车和非机

15、动车仍为混合行驶。 对单幅式、 双幅式道路，如车行道较宽， 可划出分道线，将机动车和非机动车分 道行驶。 三幅式。 由两条分隔带（或绿化带）将车行道分为三部分： 中间为机动车道，双向行驶， 路中间最好能划出分道线； 两边为非机 动车道，单向行驶；是一种使用效果较好的布置形式， 也有利于绿化、 地上杆线和地下管线的设置。四幅式。由三条分隔带（或绿化带） 将车行道分为四部分： 靠近中间分隔带的两条为机动车道； 靠近路边 的两条为非机动车道； 是渠化交通， 完全分道行驶的最理想的布置形 式，但用地较多。横断面的布置形式， 根据地形、地物和交通组织的 具体情况，可以对称布置，也可以不对称布置。2 3 2横断面设计方法一般在计算纸上绘制横断面的地面线。 从“路基设计表”中 抄入路基中心填挖高度， 对于有超高和加宽的曲线路段， 还应抄入“左 高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据。 根据现场调查所得来的 “土壤、地质、水文资料” ，参照“标准横断面图” ，画出路幅宽度、 填或挖的边坡坡线， 在需