交通运输高速公路的综合设计.docx

1、交通运输高速公路的综合设计交通运输高速公路的综合设计 交通运输高速公路的综合设计 华东交通大学毕业论文 目 录 第一章. 概述1 1.1道路的性质与任务1 1.1.1 道路概述1 1.1.2 道路等级1 1.1.3沿线自然地理特征1 1.2 设计的主要内容及技术指标12 1.2.1高速公路的主要技术指标2 1.2.2高速公路的主要技术参数3 1.2.3横坡设置3 1.2.4直线3 1.2.5圆曲线最小半径3 1.2.6平曲线最小长度4 1.2.7停车视距4 1.2.8缓和曲线最小长度4 1.2.9最大纵坡4 1.2.10纵坡长度应符合以下规定4 1.2.11竖曲线最小半径和最小长度5 1.2.

2、12净空高度5 1.3 道路类型、等级的确定5 第二章 平面线形设计6 2.1选线原则6 2.2选线步骤6 2.2.1路线基本方向的选择7 2.2.2路线带的选择7 2.2.3定线7 2.3平面线形设计8 2.4 平曲线设计9 2.4.1平曲线要素的计算范例9 第三章 纵断面设计11 3.1 高速公路纵断面设计的总原则11 3.11纵断面的设计标准规定11 3.1.2 纵断面的设计原则11 3.2.2纵坡设计方法步骤12 3.3线形组合设计12 3.3.1线形组合所应满足的要求：12 3.3.2平纵组合13 3.4.1平、纵线形设计应避免的组合13 3.4.2 纵坡设计的一般要求13 3.4.

3、3 坡长14 3.4.4 纵坡14 3.5 竖曲线半径及长度14 3.6 视距长度14 3.7竖曲线的计算14 第四章 横断面设计16 4.1横断面设计基本要求16 4.2横断面的布置17 4.2.1选用典型横断面应注意的问题简述如下：17 4.2.2路基高度设计17 4.2.3路拱坡度的设置18 4.3城市道路路侧带的组成及其宽度18 4.3.1人行道18 4.3.2绿化带19 4.3.3设施带19 第五章 路基设计19 5.1 设计原则19 5.1.1结构层厚度设计原则19 5.1.2材料的选择原则19 52 结构层组合设计原则20 5.3路面设计20 5.4 挡土墙设计26 第六章 路基

4、路面排水设计29 6.1路基排水设计29 6.1.1 设计依据29 6.1.2 路基排水设计29 6.1.3 设计目的：29 6.1.4 设计方案：29 6.2路面排水设计30 6.2.1路面、路肩排水30 6.2.2中央分隔带排水30 6.2.3路面边缘排水30 参考文献：32 致 谢33 1 第一章. 概述 1.1道路的性质与任务 1.1.1 道路概述 1、本设计为贵黄高速公路GHN4设计的真题模拟，公路等级 高速公路设计车速120KM/h，提供设计范围内电子地形图一份（比例尺为1：2000）。 其余指标根据地形情况结合规范相关规定进行论证确定。 1.1.2 道路等级 1、道路竣工后第一年

5、的交通组成如下表，在使用期内交通量年均增长率为10%： 预测交通组成表 车型 前轴重 （KN） 后轴重 （KN） 后轴数 后轴轮组数 后轴距 交通量 （次/日） 三菱T653B 29.3 48.0 1 双轮组 300 黄河JN163 58.6 114.0 1 双轮组 320 江淮HF150 45.1 101.5 1 双轮组 300 太脱拉138S 45.4 90.0 2 双轮组 3m 208 湘江HQP40 23.1 73.2 2 双轮组 3m 400 东风EQ155 25.5 55.7 2 双轮组 3m 400 1.1.3沿线自然地理特征 1.1.3.1地形、地貌 本项目为贵州-黄果树瀑布段

6、高速公路，受地质构造、地层岩性、水文、气象等因素的综合影响，地形起伏变化很大。 路线区域内主要为山岭区，冲沟较发育但规模较小，冲沟走向多与路线相切割。 1.1.3.2地层岩性 沿线第四系覆盖层较薄，大部分地段裸露，风化强烈。 第四系地层为残积（Q4el）、坡积（Q4dl）、亚粘土、粘土，厚度一般小于1米。 基岩类型分为花岗岩、白云质灰岩和少数花岗片麻岩。 花岗岩及片麻岩风化强烈，风化深度较大。 1.1.3.3地质构造与地震 沿线构造构造对选线影响较小，可不考虑。 地震抗震烈度较低，根据公路规范规定，可按VII度设防。 1.1.3.4气象 路线所在地区属暖温带季风性气候区，具有温度适中、空气湿润

7、、雨量较多等气候特点。 本区气候四季分明。 昼夜温差较大。 多年平均气温9.9,最高气温38.0,极端最低气温19.3，年平均降水量960毫米,主要集中在69月份。 1.1.3.5水系与水文地质 沿线水系发育，流量受大气降雨等因素控制，沿线植被覆盖面积较大，树木茂盛，对蓄水补源及调节洪水有一定的作用。 路线区域内地下水埋藏较浅，水量较小，基岩裂隙水、地下水位埋深从几米至几十米，少见大的储水构造。 从环境地质条件分析，地下水对构筑物混凝土无腐蚀性。 1.1.3.6沿线筑路材料、水、电等建设条件 石料：全线石料丰富，但现有石料运输较困难，大部分必须修建施工便道方可直接汽车运输，在施工组织设计阶段必

8、须充分考虑。 砂料：区内天然砂料较紧缺，且粗颗粒较多，级配较差。 但区内机制砂加工潜力巨大，工程中可以在合适部位选用。 运输条件一般。 石灰：区内石灰较丰富，但运输条件较差。 粉煤灰：区内粉煤灰供应量较少，粉煤灰化学成分中SiO2+Al2O3+Fe2O3含量78%以上,烧失量0.6%12%,满足工程用料要求。 运输条件一般。 水泥：区内有大型水泥厂生产425#、525#普通硅酸盐水泥，且为国优产品，满足工程要求，年产量100万吨。 运输条件较便利。 水、电：区内河流一般常年有水，可作为工程用水。 沿线电网较发达，基本能满足工程用电要求。 主要材料来源及供应：钢材、木材、钢绞线均可省内供应，沥青

9、可由宜昌等港口进口解决。 1.2 设计的主要内容及技术指标1 1.2.1高速公路的主要技术指标 设计前查阅相关规范，得到高速公路主要技术指标如下表所示： 公路等级 高速公路 设计速度（km/h） 120 100 80 车道数（条） 4,6,8 4,6,8 4,6 路基宽度（m） （一般值） 28.0 34.5 45.0 26.0 33.5 44.0 24.5 32.0 最小值 26 - 42 24.5 - 41 21.5 - 停车视距（m） 210 160 110 圆曲线半径（m） 一般值 1000 700 400 最小值 650 400 250 最大纵坡（%） 3 4 5 1.2.2高速公路

10、的主要技术参数 （1）设计车速 项目所在区域为山区地带，地势复杂，对设计行车速度有较大约束。 从平面布线的情况来看，所有平曲线半径均大于平曲线一般值半径；设计速度的变化对工程量影响较大，两个交点选择受到地势和反向曲线最小直线长度2倍V的影响。 由于地处山区地带地势比较复杂，根据公路工程技术标准的规定并结合地区当地相关情况，将设计车速设为100km/h，设置中央分隔带，路幅采用双幅路形式。 （2）行车道宽度 为了交通安全和行车顺适，根据交通组成、车速高低确定行车道宽度为:43.75m。 1.2.3横坡设置 采用双向路拱横坡，由路中央向两侧倾斜，项目位于多雨区，路拱横坡宜为2%。 1.2.4直线

11、（1）直线的长度不宜过长。 受地形条件或其他特殊情况限制而采用长直线时，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。 （2）两圆曲线间以直线相连时，直线的长度不宜过短。 同向圆曲线间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜；反向圆曲线间的最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以km/h计）的2倍为宜。 1.2.5圆曲线最小半径 圆曲线最小半径的一般值:400m，极限值:250m。 不设超高最小半径: 2500m。 圆曲线在适应地形的情况下，应尽量选用较大的半径。 在地形条件特别困难而不得已时方可采用极限最小半径。 小于不设超高的圆曲线最小半径径相连接处，应设置超高。 1.2

12、.6平曲线最小长度 设计速度（Km/h） 120 100 80 一般值 1000 850 700 最小值 200 170 140 本设计平曲线最小长度的一般值：1000m，最小值：200m。 1.2.7停车视距 由于高速公路设有中央分隔带无对向车流，同向车辆只需考虑制动停车视距。 1.2.8缓和曲线最小长度 缓和曲线长度除满足缓和曲线最小长度外，还应该考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应该大于或等于超高缓和段和加宽缓和段长度的要求。 设计速度（Km/h） 120 100 80 缓和曲线最小长度（m） 一般值 130 120 100 最小值 100 85 70 1.2.9最大纵坡 最大

13、纵坡应符合3.0.16规定 表3.0.16最大纵坡 设计速度（Km/h） 120 100 80 最大纵坡（） 3 4 5 1.2.10纵坡长度应符合以下规定 （1）纵坡的最小长应符合3.0.17-1规定。 （2）不同纵坡的最大坡长应符合3.0.17-2规定。 表3.0.17-1 设计速度（Km/h） 120 100 80 最小坡长（m） 300 250 200 表3.0.17-2 设计速度（Km/h） 120 100 80 纵坡坡度（） 3 900 1000 1100 4 700 800 900 5 - 600 700 6 - - 500 1.2.11竖曲线最小半径和最小长度 在不过分增加工程

14、量的情况下，宜选用较大的竖曲线半径。 通常采用大于竖曲线一般最小半径的半径值，特别是当坡度差较小时，应该采用大半径，以利于视觉和路容美观. 凸形竖曲线半径（m） 一般值 4500 极限值 3000 凹形竖曲线半径（m） 一般值 3000 极限值 2000 视觉所需要的最小竖曲线半径值 凸形 12000 凹形 8000 竖曲线最小长度（m） 一般值 170 极限值 70 1.2.12净空高度 当道路边要树立交通标志牌或者路灯时候，其净空高度不得低于5.0m。 1.3 道路类型、等级的确定 根据公路路线设计规范（JTG D20-2006）规定：高速公路一般能满足各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通

15、量2500055000。 为连接重要的政治、经济中心，通往重点的工矿区、港口、机场，专供汽车分别高速行驶并部分控制出入的公路。 计算年平均昼夜交通量为： =3001.0 + 2081.5 + 3202.0 + 3002.0 + 4002.0 + 4001.5 (1.1) = 2952辆/日 规划交通量为： =2952*=18055辆/日 (1.2) 根据计算的年平均昼夜交通量达到了18055辆/日。 根据公路工程技术标准（JTG B01-2003）规定：四车道高速公路一般能适应各种汽车折合成小客车的远景设计年年限昼夜平均交通量为2500055000，所以将本公路设计为四车道高速公路。 第二章

16、平面线形设计 2.1选线原则 路线线形设计以城市道路设计和道路勘测设计为依据，按60km/h城市道路的标准来进行设计，路线设计应根据道路等级及其使用任务和功能，合理利用地形，正确利用技术标准，以保证线形的均衡性。 路线设计当中对公路的平、纵、横三个方面进行综合设计，以保证路线的整体性和协调性，做到平面顺适，纵坡均衡、横断面合理，并且应当考虑车辆行驶时的安全性、舒适性以及驾驶员的视觉和心理反应，并适当的注意与当地环境和景观相协调。 其基本原则如下： （1）路线的基本走向必须与道路的主客观条件相适应； （2）正确掌握和运用技术标准； （3）选线应与农业配合； （4）选线应重视水文、地质问题； （5

17、）选线应注意与环境协调； （6）选线应重视保护环境； （7）选线应注意结合地形条件，综合考虑分离式断面的布设； （8）选线应综合考虑路与桥的关系。 2.2选线步骤 道路选线是在道路规划路线起终点之间选定一条技术上可行、经济上合理、又能符合使用要求的公路中心线。 它需要综合考虑多方面因素，因此，选线必须由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，才能得出最合理的路线来。 而最有效的作法是通过分阶段，由粗到细反复比选来求最佳解。 道路选线按工作内容可分为路线方案选择、路线带选择和具体定线三个阶段。 2.2.1路线基本方向的选择 道路选线中，根据政治、经济因素所确定的必须通过的点(

18、包括起讫点)称为据点；根据自然条件或工程经济所决定的应穿过或避开的点称为控制点。 一系列的据点和控制点的组合，构成的路线方案就是路线的基本方向。 因此，路线基本方向的选择，首先要明确路线在公路网中的位置和作用，以及在整个交通网系中所承担的运输任务。 例如：对于大的政治、经济中心点间的干线公路，路线基本方向一般以实现直达运输为主，并适当照顾沿线重要经济点，尽量缩短路线长度，以节省运营时间；地方性公路则以满足地方经济发展和居民的需要为主，可以通过当地的居民点、铁路车站、码头等。 路线基本走向的选择，通常须要搜集当地的经济、社会和自然等方面的大量资料，在小比例尺(1:250001: 100000)地

19、形图上，从较大面积范围内找出各种可能的方案，收集各可能方案的有关资料，进行初步评选，确定数条有价值的方案，然后进行现场勘察，通过多方案的比选得出一个最佳方案。 2.2.2路线带的选择 在路线基本方向选定的基础上，按地形条件具体选择路线通过的地带，也称路线布局。 路线带选择按地形大致可分为平原区选线、山岭区选线和丘陵区选线。 平原区选线 平原地区除盐渍土、河谷漫滩、草原、戈壁、沙漠等地区外，一般为耕地并有较密的居民点的地区。 在河网湖沼平原地区，还具有湖泊、水塘、河叉多的特点。 平原区的地形对路线限制较少。 两控制点间如无地质不良和地物障碍等，则两控制点的直接连线是最理想的路线。 但是一般平原地

20、区，农田密布，灌溉渠道网纵横交错，城镇、居民点和工业设施很多，选线时应根据公路使用要求，进行综合分析，以确定一系列的中间控制点。 连接这些控制点，就是选定的路线带。 路线带选择应注意少占好地，处理好与农田水利设施的关系和城镇发展的关系。 此外，尽可能不穿越大湖塘、泥沼、洼地，并尽可能靠近建筑材料产地等。 2.2.3定线 在路线带范围内确定公路线的确切位置。 常用的方法有地形图定线法和直线定线法。 本次设计采用地形图定线法。 地形图定线法也叫纸上定线法。 这种方法是在路线带的大比例尺(1:10001:2000)地形图上，找出控制路线的所有特征点。 考虑平、纵、横三面的协调，并通过试绘试算和反复修

21、改定出路线的位置。 纸上定线是公路定线过程中的一个中间步骤，最终还要把纸上路线敷设到实地上去。 这种方法适用于技术标准高，地形复杂地区的路线。 纸上定线可以从图上俯视较大范围的地形情况，能比较容易地找出所有控制路线的特征点，深入细致地研究一切有利和不利条件，以做出不同的方案。 定线者在室内对所有方案进行比选，能够较好地解决路线平、纵、横的协调配合。 高速公路由于线形标准高，为保证汽车快速、安全、舒适的行驶，对平、纵协调的立体线形设计要求也高，在定线过程中涉及面广，工作量大，多采用纸上定线。 但纸上定线必须要较高精度的大比例尺地形图，人工测图不仅精度难以满足要求，且会增长测设周期。 2.3平面线

22、形设计 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，路线平面上的形状及特征称为公路平面线形。 （1）平面线形应直捷、连续、顺畅，并与地形地物想适应，与在周围的环境相协调； （2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径； （3）两同向圆曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连，否则应调整线形使之成为一个单曲线或复曲线或运用回旋曲线组合成卵形、凸形、复合形等曲线； （4）两反向圆曲线间夹有直线段时应设置不小于最小直线长度的直线段为宜，否则应调整线形或运用回旋曲线组合成S形曲线； （5）应避免连续急弯的线形，可在圆曲线间插入足够长度的直线

23、或回旋线。 2.4平面路线布设的原则和具体方法 公路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线组成。 直线应根据路线所处的地形、地物、地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理状态等合理布设。 但是直线的最大长度应有所限制，应结合具体情况采取相应的的技术措施。 不论转角大小均应设置圆曲线，当不得已而设置小于7度的转角时则必须设置足够长的曲线，当圆曲线半径小于不设超高最小半径时，应设超高，并且用超高缓和段连接。 缓和曲线长度还应大于超高过渡段的长度。 超高的横坡度按公路等级、计算行车速度，圆曲线半径，路面类型，自然条件和车辆组成等情况确定。 一般公路圆曲线应综合考虑设计原则. （1）平面线形应直捷、连续、顺畅，并与

24、地形地物想适应，与在周围的环境相协调； （2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径； （3）两同向圆曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连，否则应调整线形使之成为一个单曲线或复曲线或运用回旋曲线组合成卵形、凸形、复合形等曲线； （4）两反向圆曲线间夹有直线段时应设置不小于最小直线长度的直线段为宜，否则应调整线形或运用回旋曲线组合成S形曲线； （5）应避免连续急弯的线形，可在圆曲线间插入足够长度的直线或回旋线。 本段共设3个圆曲线。 表 平曲线设置表 序号 交点桩号 转角值 半径 缓和曲线长度 JD0 K0+000.000 左000 JD1 K0+794.966 左

25、1114 30“ 1300 130 JD2 K2+105.911 右204621 1000 170 JD3 K3+138.939 左 272313 1000 200 JD4 K3+703.243 左 272313 2.4 平曲线设计 对于实地定线来说，平曲线设计的主要工作是曲线要素的计算 2.4.1平曲线要素的计算范例 （1）平曲线要素的计算公式 （2）计算示例（以JD2为例） 1）要素计算 P=1.204(m) q=84.08(m) 0=28.6479=4.87(rad) T=(R+P)tan+q=268.487(m) L=(20)R+2Ls=532.549(m) E=(R+P)secR=1

26、7.882(m) J=2TL=4.425(m) 2）计算曲线五个主点里程桩号： JD2 K2+105.911 -)T 268.487 ZH K1+837.424 +)LS 170 HY K2+7.424 +)(L-LS) 362.549 HZ K2+369.973 -)LS 170 YH K2+199.973 -)(L/2-LS) 96.2745 QZ K2+103.6985 +)J/2 2.2125 JD2 K2+105.911 根据此计算过程，将计算结果填入“直线、曲线及转角一览表”并作为绘制平面图的依据。 第三章 纵断面设计 3.1 高速公路纵断面设计的总原则 3.11纵断面的设计标准规

27、定 如下： 1.高速公路的最大坡度为6%，长路堑以及横向排水不畅的路段采用不小于0.3%的纵坡，当采用平坡（0%）或小于0.5%的纵坡时路基边沟应作纵向排水设计。 2.高速公路最小坡长为150M 3.坡长限制： 纵坡坡度3%，最大坡长不大于1200m。 纵坡坡度4%，最大坡长不大于1000m。 纵坡坡度5%，最大坡长不大于800m。 纵坡坡度6%，最大坡长不大于600m。 4.满足视觉需要罪行竖曲线半径：凸形竖曲线为4000、8000m，凹形竖曲线为6000m。 5.竖曲线半径一般最小值2000，凹形竖曲线半径一般最小值1500m。 6.竖曲线最小长度为50m。 7.最大合成坡度9.0%，最小

28、合成坡度为0.5%，平均纵坡不宜大于5.5%。 3.1.2 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

29、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。 在路线的纵断面设计中，依据道路的性质，任务、等级、地形地貌、地质水文等因素，充分的分析了路基的稳定，和工程量与工程经济等问题，对纵坡的长短、大小、前后纵坡的情况、竖曲线半径的大小以及与平面线形的组合与搭配问题都作了考虑。 遵循了以下的设计原则： （1）满足纵坡和竖曲线的各项规定； （2）纵坡均匀平顺，起伏不宜过大； （3）设计标高的确定结合了沿线的自然条件如：地形、土壤、水文、气候等综合因素； （4）争取挖填平衡，尽量使挖方运转到

30、就近路段作为填方，以减少借方和废方，降低工程造价； （5）依据沿线的性质要求，适当照顾当地民间的交通运输工具，农业机械，农田水利方面的要求； （6）平面和纵断面设计相互配合：在视觉上能自然的诱导驾驶员的视线，并保持了视觉的连续性；平、纵面的线形指标大小均衡，使线形在视觉上和心理上保持连续性。 3.2.2纵坡设计方法步骤 方法步骤依次为：准备工作标注控制点试坡调坡核对定坡。 3.3线形组合设计 3.3.1线形组合所应满足的要求： 道路线形组合设计应满足行车安全，舒适以及与沿线环境，景观协调的要求，并保持平面，纵断面两种线形的均衡，保证路面排水的通畅。 线形组合应满足以下要求： （1）、视觉上自然

31、的引导驾驶员的视线。 急转，反向曲线或挖方边坡应考虑视线的诱导，避免遮断视线。 （2）、合理选择道路的纵坡度和横坡度，一保持排水畅通，二而不形成过大的合成坡度。 （3）、当平曲线与竖曲线半径都大时，平曲线，竖曲线宜重合，但平曲线与竖曲线半径都小时不重合。 （4）、当竖曲线与平曲线组合时，为保证汽车行驶的安全和舒适，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长与竖曲线。 配合的好的线形竖曲线起点和终点最好分别放在两个缓和曲线的中点，其中任意一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段内。 （5）、平纵指标均衡连续，有利于行车安全，不应不考虑前后路段的顺畅连接而追求单个曲线或独立路段的高指标。 （6）、线性设计首先必须满足汽车行驶动力学要求，设计者在了解具体的极限指标的基础上，还需了解设计路段的车辆实际运行速度以及对不同车型的适用性，并同时考虑驾驶人员的视觉、心理和生理感觉，因为这也决定运行安全和质量。 （7）、线形指标的运行除考虑公路几何设计外，还需要考虑与沿线的地形、地势和自然人文环境相协调。 （8）、设计速度较低的公路更应选用均衡连续的技术指标，不应轻易采用极限指标。 3.3.2平纵组合 进行平纵组合的时候，应该注意以下一些问题： （1）平、纵线形组合设计相互对应。 （2）长直线不宜与陡坡或半径小且长度短的竖曲线组合。 （3）长的平