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1、1.绪论1.1道路建设的意义道路是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，道路运输在整个交通运输系统中也处于基础地位，远在汽车还没有出现以前，我国就在道路建设方面创造了光辉的业绩。对于经济发展迅速的现代中国，道路建设更加有着其不可替代作用。1.2道路发展现状及目标改革开放以来，国家把交通作为国民经济发展的战略重点之一，为公路交通事业快速发展提供了机遇。这一阶段的工作方针是统筹规划，条块结合，分层负责，联合建设，筹资渠道是国家投资、地方筹资、社会融资、引进外资。1978年以来，是我国公路事业发展最快，建设规模最大，最具活力的时期。期间我国用1020年时间走过了发达国家一般需要3040年
2、走完的路程，我国公路建设实现了跨越式发展，取得了举世瞩目的成就。根据我国国民经济和社会发展的长远规划，中国公路在未来几十年内，将通过“三个发展阶段”实现现代化的奋斗目标：第一阶段：近期达到交通运输紧张状况有明显缓解，对国名经济的制约状况有明显改善；第二阶段：将在2020年左右达到公路交通基本适应国民经济和社会发展的需要；第三阶段：将在本世纪中叶基本实现公路交通运输现代化，达到中等发达国家水平。1.3毕业设计主要内容本次毕业设计是交通土建工程类型的设计课题，要求学生根据任务书给定的资料，完成山东德州里老乡三朗乡长约2公里的三级公路选线、平面、纵断面、横断面、路基路面、挡土墙、排水等设计内容。设计
3、过程手算结合纬地软件，要求学生既熟练掌握设计过程，并进行必要的软件应用训练。1.4沿线自然地理特征德州位于北纬3624-380、东经11545-11724之间，黄河下游北岸，地形山地丘陵为主，土壤以潮土为主。该地区气候属暖温带大陆性季风气候，四季分明，干湿季明显，光照充足，适宜多种植物生长，物产资源十分丰富。年降水量650850毫米，约60%集中于夏季，且强度大，常出现暴雨，降水年均相对变率约20%。该地区气温在13左右，从1月至7月，气温逐渐升高，8月以后，各地气温逐月下降。2.路线设计2.1.路线平面设计2.1.1 选线原则与相关技术指标选线是根据路线基本走向和技术标准，结合地形、地质条件
4、，考虑安全、环保、土地利用和施工条件，以及经济等因素，通过全面比较，选定路线中线的过程。1.选线原则选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系，其基本原则如下：（l）应针对路线所经地域的生态环境、地形、地质的特性与差异，按拟定的各控制点由面到带、由带到线，由浅人深、由轮廓到具体，进行比较、优化与论证。同一起、终点的路段内有多个可行路线方案时，应对各设计方案进行同等深度的比较。（2）影响选择控制点的因素多且相互关联、又相互制约，应根据公路功能和使用任务，全面权衡、分清主次，处理好全局与局部的关系，并注意由于局部难点的突破而引起的关系转换给全局带来的影响。（3）应对路线所经区域、走廊带及其沿线
5、的工程地质和水文地质进行深入调查、勘察，查清其对公路工程的影响程度。遇有滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等不良工程地质的地段应慎重对待，视其对路线的影响程度，分别对绕、避、穿等方案进行论证比选。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取切实可行的工程措施。（4）应充分利用建设用地，严格保护农用耕地。（5）国家文物是不可再生的文化资源，路线应尽可能避让不可移动文物。（6）保护生态环境，并同当地自然景观相协调。（7）高速公路、具干线功能的一级公路同作为路线控制点的城镇相衔接时，以接城市环线或以支线连接为宜，并与城市发展规划相协调。新建的二级公路、三级公路应结合城镇周边路网布设，
6、避免穿越城镇。（8） 路线设计是立体线形设计，在选线时即应考虑平、纵、横面的相互间组合与合理配合。2.路线控制点（1）路线起、终点，必须连接的城镇、工矿企业，以及特定的特大桥、特长隧道等的位置，应为路线基本走向的控制点。（2）大桥、长隧道、互通式立体交叉、铁路交叉等的位置，应为路线走向控制点，原则上应服从路线基本走向。（3）中、小桥涵，中、短隧道，以及一般构造物的位置应服从路线走向。不同的设计阶段，选线工作内容应各有所侧重，后一阶段是前一阶段的继续与深化，随着勘察、设计工作的深入，应复查并优化前一阶段的路线方案，使路线线位更臻完善。2.1.2选线方法1.选线可采用纸上定线或现场定线。高速公路、
7、一级公路应采用纸上定线并现场核定的方法。二级公路、三级公路、四级公路可采用现场定线，有条件或地形条件受限制时，可采用纸上定线或纸上移线并现场核定的方法。2.选线应在广泛搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料，相关部门的各种地形图、地质、气象等资料的基础上，深入调查、勘察，并运用遥感、航测、GPS、数字技术等新技术，确保其勘察工作的广度、深度和质量，以免遗漏有价值的比较方案。 本设计采用纸上定线的方法。2.1.3 方案选定1.选择路线方案的因素选择路线方案一般应综合考虑以下主要因素：（1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设单位对路线使用任务、性质的要求，战备、支农、综合利用等重要方
8、针的体现。（2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网中的作用，与沿线地区工矿、农业、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。（3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，要求的路线技术等级与实际可能达到的指标（包括对低限指标的采用）及对路线使用任务、性质的影响，路线增长系数（两控制点问路线实际长度与空间直线距离的比值）、筑路材料来源、施工条件以及工程量、四材（钢材、水泥、木材、沥青）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。（4）其他如与沿线革命史迹、历史文物、风景区的联系等。2.本设计路线方案选定本方案路线总长2355.49m，共有9个J
9、D，直线段所占比重较平曲线大，选定线基本合理，满足规范要求，减少对耕地的破坏。但也有不足之处：填挖方较大。但是填挖基本平衡；在较填方多的路段需设置挡土墙，以保证道路安全，这势必使得筑路成本的增加。2.1.4 路线平面设计道路是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线状构造物，是三维的空间实体。而我们平时所说的路线是指道路中线的空间位置。在工程设计中，一般将三维空间实体分解表达为平面、纵断面和横断面。路线在水平面的投影称作路线的平面；沿中线竖直剖切再行展开在立面上的投影则是路线的纵断面；中线上任意点的法向切面是道路在该点的横断面。因此路线设计是指确定路线在平、纵、横三维立体上各部位尺寸
10、的工作。公路在受地形地物等障碍的制约时，必须要设置转折避让障碍，也就是在转折处设置曲线或是曲线的组合。另外，为使线形美观和保证汽车行驶的顺畅，在直线和圆曲线或不同半径的圆曲线之间插入曲率不断变化的过渡曲线，过渡曲线称为缓和曲线。在平面线形中，基本线形是和汽车的行驶状态相对应的，具有如下的几何性质： .直线：曲率为零，汽车车身轴向与汽车行驶方向的夹角为零。.圆曲线：曲率为不为零的常数，汽车车身轴向与汽车行驶方向的夹角为固定值。 .缓和曲线：曲率为变数，汽车车身轴向与汽车行驶方向的夹角为变数。现代道路的平面线形正是由上述三种线形直线、圆曲线和缓和曲线所构成的，我们称之为“平面线形三要素”。 1.
11、直线作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中使用很广泛，两点之间直线最短。一般在定线时，只要地势平坦，无大的地物障碍，定线人员首先考虑使用直线通过。但过长的直线并不好，直线线形大多难于和地形相协调，若长度运用不当，不仅破坏了线形的连续性，也不便达到线形自身的协调。另外过长的直线也容易使驾驶员感到疲倦，难以目测车间距离，于是产生尽快驶出直线的急躁情绪，超速行驶，从而导致交通事故的发生。 .直线的使用直线在道路设计中应用是比较广泛的，一般在下列情况下可以使用直线：不受地形、地物限制的平坦地段或山间的开阔谷地。市镇及其近郊或是规划方正的农耕区以直线线形为主的地区。含有较长的桥梁、隧道等构筑物的
12、路段。路线交叉点及其前后的路段。 双车道公路提供超车的路段。在直线的使用中，值得注意的是有关直线长度的问题，一般来说对直线的长度应该有所限制。当不得已采用过长直线时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施予以处理。但还要注意以下几个问题：在长直线上纵坡不宜过大。因为长直线再加下陡坡行驶，更容易导致超速行驶，造成交通事故。长直线适于与大半径凹形竖曲线组合。当道路两侧地形过于空旷时，应采取一定的技术措施改善单调的景观。长直线或长下坡尽头，宜于连接大半径的平曲线。 为保证线形的连续性和行车舒适，在两相邻曲线之间应有一定的直线长度。否则，对相邻同向曲线宜做成一个大曲线或把相邻曲线直
13、接相连做成复曲线。当两个圆曲线直接相连时为二圆复曲线，三个以上圆曲线直接相连时为多圆复曲线。（2）.直线的最小长度同向曲线间的直线最小长度 同向曲线是指转向相同的相邻两曲线，同向曲线间插入短直线，这种线形组合工程上称为断背曲线，这种曲线很容易使驾驶员产生错觉，即把直线和两端的曲线看成反向曲线，甚至看成为一个曲线，破坏了线形的连续性，极易造成驾驶员判断和操作的失误，见图2.1，我们在设计中尽量避免这种现象的发生。在规范中明确规定：同向曲线之间的最短直线长度以不小于6V（m）为宜。对于较高等级的公路(V 60km/h)应尽量保证，而对于较低等级的公路(V40km/h)可参照上述规定稍作放宽。图2.
14、1 同向曲线之间插入短直线反向曲线间直线的最小长度 在反向曲线之间，为满足设置超高、加宽的需要，应有一定长度的直线。我国在规范中明确提出反向曲线之间的直线最小长度以不小于2V（m）为宜。当受到地形、地物等各方面的限制时，可将反向缓和曲线首尾相接，但此时要注意路面排水的问题。2. 圆曲线在公路和城市道路的设计中，无论转角的大小，都应设置平曲线。而圆曲线又是平曲线的主要组成部分。圆曲线具有易与地形适应、可循性好、线形美观、易于敷设等特点，所以在设计中使用相当广泛。在我们常用的单曲线、复曲线以及回头曲线中都包含圆曲线。（1）圆曲线的几何元素圆曲线以转角及半径R表示，右转角为，左转角为。（2）极限最小
15、半径 极限最小半径是指各级公路在采用允许最大超高和允许的横向摩阻系数情况下，能保证汽车安全行驶的最小半径。标准中的极限最小半径就是在规定的设计速度时，按=8%，=0.10.16用公式计算得来的。(3)一般最小半径 在选用圆曲线的半径值时，一方面要考虑汽车行驶的稳定性和乘客的舒适性，另一方面也要考虑工程的可行性和工程量的限制。因此，在现行的公路路线设计规范中充分地考虑了这几方面的情况确定了一般最小半径值，见下表。 （4）不设超高的最小半径 当选用的圆曲线半径大到一定的程度，在曲线上即使不设超高也能满足车辆行驶的稳定性和乘客的舒适性要求，这时，我们可以在曲线上不设置超高。此时，对于在曲线外侧行驶的车辆存在着一个“反超高”也就是超高横坡率为负值，大小同路拱。我国公路工程技术标准中常取用0.035，-0.015来计算不设超高的最小半径值。 3 缓和曲线 （1）缓和曲线的作用（1）缓和曲线通过其曲率逐渐变化，可更好的适应汽车转向的行驶轨迹 （2）汽车从一曲线过度到另一曲线的行驶过程中，使离心加速度逐渐变化（3）缓和曲线可以作为超高和加宽变化的过渡段 （4）缓和曲线的设置可使线形美观连续（2）有缓和曲线的道路平曲线的几何要素 道路平面线形的基本组合为：直线-缓和曲线
