道路毕业设计

本科毕业设计说明书

1 前 言

1.1毕业设计的意义

毕业设计是教学计划中最后的和最重要环节，是培养学生综合应用所学到的知识，进行道路的设计的综合训练。通过毕业设计，使学生熟悉道路设计的具体过程，为以后参加工作打下良好的基础；同时，发挥学生独立创新精神，培养综合运用所学知识解决问题的能力，为社会建设作出应有的贡献。 1.2我国现代道路的发展概况 1.2.1公路建设成就

至20XX年底全国公路总里程万公里全国公路营运汽车802.58万辆,完成公路投资 截至7万亿元，预计到2010年通车里程为8.56万公里。

各地区公路里程持续增长，东部地区高速公路20279公里；中部地区高速公路13339公里；西部地区高速公路11717公里。 1.2.2我国道路建设的问题

（1）公路数量少、等级低、质量差； （2）公路网密度底，通达深度不够；

（3）干线公路网技术等级低，未形成网络，难以发挥规模效益； （4）全国公路交通发展不平衡，东西部地区差距拉大； （5）大中城市过境公路及出入口公路建设严重滞后； （6）公路场站设施、运输装备落后； （7）公路测设和施工技术水平还较落后。 1.3我国公路发展规划

随着科学技术的发展，尤其是IT(intelligent technology)产业和智能交通系统的发展，公路运输的发展呈如下趋势：

(1) 随着高速公路由单线向跨区域和全国网络的发展，开展公路快速客、货运业务；

(2) 随着全国高速公路网的形成和WTO的加入，促使公路运输企业按规模化要求建立集约化经营的运输企业；

(3) 公路货运业将纳入物流服务业发展的系统中，更强调在专业化原则上的合

作，包括不同运输方式之间的合作，与服务对象的合作；

(4) 在经营管理方面，现在许多运输企业都建立并运用了运输信息管理系统； (5) 运输组织方式按生产力水平分层发展。

(6) 逐步加强运输规划，使公路建设及运输站场设施的配置与客货流规律更好地协调起来，同时还根据效率与效益原则，把运输服务向纵深推进。

2可行性研究报告

2.1概况：

从下石坑到十里铺，由于彼此之间没有直接连接的公路，限制了两地及沿线地区经济的发展，随着近年来交通运输的发展，在两地修建一条高等级公路是十分必要的。 2.2编制可行性报告的依据：

1）该地区道路总体规划；

23； 4）交通部颁布《公路工程技术标准》等技术规范； 5）工程可行性研究任务书。 2.3 规范要求

公路根据功能和适应的交通量分为以下五个等级:

1.高速公路为专供汽车分向分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。

四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000-55000 辆。

六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量45000-80000 辆。

八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000-100000 辆。

2.一级公路为供汽车分向分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路。

四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000-30000 辆。

六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000-55000 辆。

3.二级公路为供汽车行驶的双车道公路

双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000-15000 辆。 4.三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路

双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000-6000 辆。 5.四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路双车道四级公路应能适应将各种

车辆折合成小客车的年平均日交通量2000 辆以下。

单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400 辆以下。 2.4 各级公路设计交通量的预测

1.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；

2.

3. 的影响。

2.5公路等级选用的基本原则

1．公路等级的选用应根据公路功能路网规划交通量并充分考虑项目所在地区的综合运 输体系远期发展等经论证后确定；

2．一条公路可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计速度路基宽度但不 同公路等级设计速度路基宽度间的衔接应协调过渡应顺适；

3．预测的设计交通量介于一级公路与高速公路之间时拟建公路为干线公路时宜选用高速公路拟建公路为集散公路时宜选用一级公路；

4．干线公路宜选用二级及二级以上公路。 2.6道路等级的确定

表2-1各种车型及交通量

查《公路工程技术标准》得小客车和中型载重汽车折算系数如下：

表2–2 汽车折算系数

交通增长率：γ=8.0% 道路必经点：包楼、东殷村 交通量计算：

N1=(900+1100)?1

(600+1200+1400)?1.5

(600+1050+950+750)?2

13500辆/日

远景设计年限为20

N20

=N1

?(1

g)n

)

日交通量为45000~80000辆。高速公路八车道为60000~100000辆，，因该路段地形起伏较大，选线较为困难，综合考虑选线、工程量、工程造价、施工难度等各方面因素，依据规范，判断出该高速公路为双向六车道。 2.7 设计时速的确定

本设计为山丘与平原混合高速公路，查《公路工程技术标准》可知，作为高速公路，混合交通量较大，全封闭立交设计，设计行车速度宜采用120km/h。 2.8现状及建设条件：

1）随着经济的发展，以前的低等级公路已无法满足经济的发展，急需修建一条高级别公路；

2）原有的公路已破损不堪，不能满足交通量增加的要求；

3）工程水文及水文地质条件：沿线没有不良地质现象，途经颖河、双洎河、清异河、清流河与人工河等，地下水埋深1.73米。

4）气象资料：气候夏天炎热多雨，夏天最高气温+39℃，冬天寒冷最低气温-18℃，年平均气温在14.3~14.6℃之间。 2.9修建公路的必要性：

1）将大大促进两地及沿线城镇经济的发展和货物的运输，使沿线的土地资源得到更大

的利用和发展；

2）一旦经济得到发展，交通量势必增加，高速公路的发展势必成为现实；

3）修建该高速公路将对当地的工农业生产和人民生活水平产生重大影响，俗话说，“要想富，先修路。”

4）建筑材料主要来源：沿线有水泥厂，有充足的碎砾石材料，其它材料外运。 。

3 路线设计

3.1 平面线形设计 3.1.1直线

3.1.1.1 直线的适用条件

(1)路线完全不受地形，地物限制得平原区或山区得开阔谷底； (2)市镇及其近郊或规划方正得农耕区等以直线为主体的地区； (3)

(4)

(5)车路段

3.1.1.2 直线的最大长度

直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。 3.1.1.3 直线的最小长度

规范规定设计速度大于或等于60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以米计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜，即600米；反向曲线间的直线最小长度为2V，即200米。

当直线两端没有缓和曲线时，可直接相连,构成S形曲线。

本设计中采用大半径曲线相连或曲线间通过缓和曲线构成S型曲线。 3.1.2 圆曲线

圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。

3.1.2.1 圆曲线的最小半径

各级公路平面不论转角大小，均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时，应与设计速度相适应。圆曲线最小半径按设计速度规定如表3-1

表3-1 圆 曲 线 最 小 半 径

当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。本设计中圆曲线半径都小于此数值，因此都需设超高。

表3-2 圆曲线半径 （路线设计规范--表7.4.1）

3.1.2.2 圆曲线的最大半径

选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。 3.1.2.3 圆曲线半径的选用

在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为3000米，极限最小半径及一般最小半径均未采用，设置曲线最小半径为2000米。

3.1.2.4 平曲线的最小长度

公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2

倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长

度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。 3.1.2.5 关于小偏角的曲线长

当路线转角等于或小于7°时,应设置较长的平曲线,见《路线规范》表7.8.2 设计速度120km/h时平曲线长度1400/△（△为路线转角值，当△

缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面： (1) 离心加速度变化率不过大; (2) 控制超高附加纵坡不过陡; (3) 控制行驶时间不过短; (4) 符合视觉要求;

因此，《规范》规定：设计速度120km/h时缓和曲线最小长度为100m。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。

超高过渡段长度：由直线段的双向路拱横断面逐渐过渡到圆曲线段的全超高单向横断面，其间必须设置超高过渡段。

超高过渡段长度按公式(3-1a)计算：

Lc=

BDiP

(3-1a)

式中：Lc —超高过渡段长度(m)；

B —旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度(m)

Di—超高坡度与路拱坡度的代数差(%)；

P —超高渐变率，即旋转轴与行车道() 度，其取值见《规范》。

根据上式求得过渡段长度，应凑整成5m的倍数，并不小于10m的长度。 本路段取为： Lc=12创0.05250=150(m) 取Lc=150m。 3.1.4 行车视距

行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。

行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。

本路段设计速度120km/h时停视距210m,高速公路、一级公路的视距采用停车视距。 3.1.5 平面视距的保证

汽车在弯道上行驶时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。当视野内有稀疏的成行树木，单棵树木或灌木，对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时，则可予以保留。 3.1.6 平曲线要素的计算

以JD1为例，计算直曲线各要素，其中已知

Ls=120m,R=2400m,JD1=(2650m,233m),JD2=(5950m,-233m)，求得 DR=

Ls

2

24R-

-

Ls

4

3

2384RLs

32

=

120

2

24创2400-

-3

1202384

4

3

2400

=0.25m

(3-1b)

q=

Ls2

240R

=

1202

120

240´2400

2

=60m (3-1c)

b0=28.6479?

LsR

28.6479?

1202400

1.43

(3-1d)

OD1=OD2=D1D2=

2660.233m=5959.311m

=3348.187m

由余弦定理得，

cos(180-a)=a=14.76L'=R

OD1+D1D2-OD2

2创OD1

D1D2

222

=

2660.233+3348.187-5959.311

2创2660.223

3348.187

222

=0.967

p180

(a-2b0)=2400创

1cos

ap

180

(14.76-2?1.43)

1cos

14.76

498.466m

(3-1e)

E=(R+DR)-R=(2400+0.25)-2400=20.29m (3-1f)

T=(R+DR)tan

p180

2

+q=(2400+0.25)tan

p180

2

+60=370.82m (3-1g)

L=Ra+Ls=Rp

(a-2b0)+2Ls

(3-1h)

2?120

738.15m

=2400创

180

(14.76-2?1.43)

甲乙两方案的直曲线及转角见附表1.2. 3.1.7 路线平面图

根据以上设计和计算结果，在1：16667地形图上画出两条方案的路线平面图，并标注公里桩。其中方案1的里程桩号前加A，路线总长度为15.641km；方案2的里程桩号前加B，路线总长度为15.258km。初步设计平面线路设计图见方案比选平面图。 3.2 纵断面设计技术指标的确定 3.2.1 纵坡

纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。 3.2.1.1 最大纵坡

汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度

越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅 、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而，应对最大纵坡进行限制。

等方面综合考虑，

设计速度120km/h时：最大纵坡为3%。 本设计中设置最大纵坡为2.94％。 3.2.1.2 最小纵坡

各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡(0.0%)或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。 3.2.1.3 最小坡长

如果坡长过短,变坡点增多，形成”锯齿形”的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性，应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求，同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间，通常汽车以计算行车速度行驶9s－15s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。

《规范》表8.3.1规定设计速度120km/h时公路的 Smin=300m 3.2.1.4 最大坡长

汽车沿长距离的陡坡上坡时，因需长时间低挡行驶，易引起发动机效率降低。下坡时，由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命，影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑，对坡度的最大坡长应加以限。《规范》规定公路最大坡长如 表3-3。

表3-3 《规范》不同纵坡最大破长

3.2.1.5 平均纵坡

平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。

二级公路、三级公路、四级公路越岭路线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200~500时平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500m时平均纵坡不应大于5%，且任意连续3km不应大于5.5%。

均 (3-2a)

式中 i平均——平均纵坡；

H ——相对高差； L ——路线长度。

3.2.2 竖曲线

3.2.2.1 竖曲线最小半径

(1) 凹形竖曲线最小半径

对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。

《规范》 规定在设计时速120km/h时，凹形竖曲线满足最小半径一般值R=6000m和极限值R=4000m的要求设计竖曲线

(2) 凸形竖曲线最小半径

确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时，由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时，不设竖曲线也能保证视距，但变坡角较大时，必须设竖曲线以满足行车视距的要求。

《规范》规定在设计时速120km/h时，凸形竖曲线满足最小半径一般值R=17000m和极限值R=11000m的要求设计竖曲线。 3.2.2.2 竖曲线长度要求

规范规定：在设计时速120km/h时，竖曲线长度最小值为100m。

3.2.2.3 竖曲线要素计算

为了提高行车的平顺性，相邻变坡点之间的距离应不小于两竖曲线间的切线长，以便插入适当的竖曲线。竖曲线有凹形竖曲线和凸形竖曲线两种。

初步设计中只确定了竖曲线的半径、切线长和外矢距三个要素。计算图示如下：

图3-1 竖曲线示意图

图中：L——竖曲线长度（米），R——竖曲线半径（米），W——坡差（%），W=i2-i1(上坡i>0,下坡i

竖曲线几何要素计算相关公式：

竖曲线长度：L=Rw (3-2b) 竖曲线切线长： T=

L2=Rw2

(3-2c)

2

竖曲线上任一点竖距：h=竖曲线外距：E=

T

2

x

2R

(3-2d)

2

2R

或E=

Rw8

=

Lw8

=

Tw4

(3-2e)

以一个变坡点为例进行计算：

变坡点起点桩号：K7+400,高程H=140m, R=27000m,i1=-0.44%,i2=-0.83%。

w=i2-i1=-0.83%-(-0.44%)=-0.39%

曲线长：L=Rw=27000?0.39%切线长：T=外距：E=

T

L2

2

105.3m

=

105.32

=52.7m

2

2R

=

52.7

2´27000

=0.05m

变坡点起点设计高程：H设计

=140-0.05=139.95m

得到甲乙方案竖曲线要素表见表3-6，3-7。

表3-4 竖曲线要素表（方案甲）

表3-5 竖曲线要素表（方案乙）

注：上表中的单位为米3.2.3平曲线与纵断面的组合情况 3.2.3.1平面直线与纵断面直线组合

这种线形组合单调、呆板，行驶过程中路线视景不变，容易使司机产生疲劳感。尤其在高速行车时，容易导致交通事故。在交通比较复杂的路段，这种线形组合是有利的。设计中可采取措施来弥补景观单调的不足。 3.2.3.2 平面直线与纵断面凹形曲线组合

这种组合具有较好的视距。 在设计中应该注意以下几点：

(1) 避免插入较短的凹形竖曲线，或插入小半径曲线（一般应大于最小半径的3－4倍），以免产生折点。

(2) 两个凹形竖曲线间不要插入短直线，此时宜将两个凹曲线合并成一个凹曲线，可改善视觉条件。

(3) 长直线的末端不宜插入小半径凹形竖曲线。 3.2.3.3平面直线与纵断面凸形曲线组合

这种组合视距条件差、线形单调，使司机对前方道路情况无法做出判断，应尽量避免。3.2.3.4

平面曲线与纵断面直线组合

如果平曲线半径选择适当，这种组合效果良好，汽车在这种线形上行驶，可获得良好的景观效果。如果平曲线与直线组合不当，曲线半径过小，或直线长度过短，平曲线半径与纵坡不协调，都会导致线形折曲。这种组合还应满足合成坡度的要求，尤其应避免急转陡坡组合。

3.2.3.5平面曲线与纵面曲线组合

这两种组合形式很常见，但比较复杂，如果曲线半径适宜，平纵线形要素均衡，可以获得视觉舒适、诱导效果良好的空间曲线。此种组合应注意以下几点：

(1) 一般情况下，当平竖曲线半径较大时，宜将平竖曲线半径顶点对应。若两者不能很好的配合，两者的半径都小于某一限度时，宜将平竖曲线拉开相当距离。

(2) 平曲线与竖曲线的大小保持均衡

(3) 竖曲线的顶部或底部，不得与反向平曲线的拐点重合，尤其是凸形竖曲线，容易造成判断失误。

(4) 避免转角小于7°的平曲线与坡度角较大的凹形竖曲线组合。 (5) 缓和曲线不得与小半径竖曲线重叠。

(6) 不宜将小半径平曲线设置在竖曲线的底部或顶部。 平竖曲线对应重叠有如下优点： (1) 利于诱导视线 (2) 有利于行车安全 (3) 线形舒适美观

平曲线与竖曲线的各种组合见下图3-2。

虚线为不设回旋线的情况

不适当

竖曲线位置

适当

平曲线直线回旋线圆曲线回旋线直线

图3-2 平曲线与竖曲线的各种组合

3.2.4 路线纵断面图设计

（1）在所确定的路线上，进行加桩，每100 （2）在1：16670地形图上确定加桩路线的地面高程； （3）在纵断面设计图上（米格纸）点绘出地面线； （4）标出里程桩号和平面线形信息

（5）根据路线控制点的要求，初步定出坡度线；

（6）调整坡度线。检查各指标是否满足，使道路的平纵线形协调，同时考虑排水和路基设计的基本要求。

（7）在完成拉坡的纵断面图上，通过坡度和坡长计算纵断面上的设计高程。 初步设计纵断面设计图见方案比选（方案甲）纵断面图和方案比选（方案乙）纵断面图。

3.3横断面设计 3.3.1路面组成

高速公路的横断面组成主要有中间带，行车道，硬路肩和土路肩组成。对于高速公路还有特殊组成部分，如：爬坡车道，加减速车道，错车道，紧急停车带等。 3.3.2 宽度组成

高速公路和一级公路路基横断面分整体式和分离式。其采用数据如下表：

表3-6 各级公路路基宽度

《规范》规定设计速度为120km/h时，高速公路六车道公路的车道宽度为3.75米，硬路肩宽度取3米，土路肩宽度取0.75米，中央分隔带宽3.5米，左侧路缘带宽度为0.5米，中间带宽度为4.5米，路基宽度为34.5米。

该高速公路的横断面如图3-3：

图3-3高速公路的标准横断面

3.3.3 路线横断面图设计

首先根据方案比选平面图，在米格纸上按照1:500的比例，在每隔1千米及在大桥起、终点处画出横向地面线。由于本次设计路基宽度为采用34.5m，路基边坡坡度为1:1.5，再根据纵断面设计图，找出路面高程，然后利用设定的典型横断面，进行路基横断面的绘制。

初步设计横断面设计图见方案比选（方案甲）横断面图和方案比选（方案乙）横断面图。

3.4土石方估算

本次设计地对每隔1000米桩进行了设计，扣除大的桥梁，进行了土石方的估算，本次

设计进行了土石方的估算，土石方估算时，首先计算其各断面的面积，再取相邻断面面积的平均值，乘两相邻断面距离，得到每段路的土方量，最后累计得出总的土方工程量，假定第一个路基横断面的填方面积为AT1，第二个路基横断面的填方面积为AT2，两断面的距离为L，则填方体积为T=(AT1+AT2)L/2,挖方体积计算方法同上。

见下表3-7和3-8土石方计算表。

表3-7 方案甲土石方计算表

表3-8 方案乙土石方计算表

续表3-8

3.5桥涵

公路桥涵应根据所在公路的使用任务、性质和将来发展的需要，按照安全、经济、适用和美观的原则进行设计。汽车专用公路上的各类桥涵和一般公路上的小桥与涵洞的线形及其与公路的衔接一般应符合路线布设的规定。一般公路的特大桥、大、中、桥位，原则上应从路线走向，桥路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。

不同构造型式的涵洞常用跨径、适用范围和优缺点见表3-9和表表3-10。根据以上优缺点排水、行人通车的要求，本设计进行了桥涵的初步定位和布置。

表3-9不同构造型式的涵洞的常用跨径

表3-10 涵洞的适用性和优缺点

（1）甲方案：9处设置涵洞，8处设置桥梁。本设计在以下位置进行了桥涵的布置。

涵洞和桥梁的汇总见表3-11, 3-12。

表3-11 桥梁汇总表（方案甲）

表3-12 涵洞汇总表（方案甲）

（2）乙方案：7处设置涵洞，12处设置桥梁。本设计在以下位置进行了桥涵的布置。 涵洞和桥梁的汇总见表3-13,3-14。

表3-13 桥梁汇总表（方案乙）

表3-14 涵洞汇总表（方案乙）

3.6路线方案比选

通过经济和技术等等来进行比较，比较的结果见下表。

表3-15 方案比选表

推荐方案的优缺点： （1） 甲方案

优点：①路基填方工程量少；

②无大桥，工程造价相对较低；

③路线联系性好，有利于促进地方经济发展； ④拆迁面积少。 缺点：①路线里程长；

②路线直线段短，曲线较长，不利于安全行车；

③占地面积较大。 乙方案

优点： ①路线里程较短，行车速度快； ②占用土地面积相对较少；

③特大桥的跨径较方案甲小，可降低造价； ④直线段里程较长，曲线段较短。

缺点：①路基土石方量较大； ②比方案甲要建两座大桥；

③拆迁建筑物的面积是方案甲的两倍。

4 施工图设计

4.1 定线

定线是在选线完成之后，具体标定公路的中心线，是根据上级标准的任务书和踏勘测量中已定的路线走向，主要控制点和技术标准在进行公路详细技术测量时进行的，其中主要任务是在选线布局所规定的路线带范围内，结合详细地形，水文地质条件，综合考虑平纵横三方面的合理安排，定出中线的合理位置。

具体设计时，根据初步设计的纵断面图和横断面图，把不合理的路线移到合理的地段上，同时考虑水文地质条件，由于本设计属于教学设计，不能实地踏勘，上述方法只能在图纸上进行，即纸上定线，最后定出交点。 4.2 平面详细设计

（1（2 （3）尽量使所选路线能经过村镇，这样可以加速当地经济的发展。

最后的路线设计见设计施工图中的路线平面设计图，其平面要素和逐桩坐标见设计施工图中的直线、曲线及转角表和逐桩坐标表。 4.3 纵断面详细设计

纵断面详细设计时在满足线形标准的前提下，主要的还是考虑路线行车的条件得到满足，同时也要注意路堤最小填土高度、排水要求，保证路面处于干燥和中湿状态，尤其是在挖方路段上更要注意纵断的设定，本设计对所改进的方案甲全线进行了详细的设计，将变坡点参数输入HintCAD系统，并根据系统显示的坡面线和地面线，再进一步进行微调，得到最终的纵断面图，详见设计施工图中的路线纵段面图。详细坡度及竖曲线要素见设计施工图中的纵坡、竖曲线表。 4.4 横断面详细设计 4.4.1 路基设计的基本要求

路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施工方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑。修筑路基取土坑和弃土堆时，应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道，通过特殊地质、水文条件下的

路基，应做好调查研究，并结合当地实际经验，进行个别设计。 4.4.2 路基宽度

公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时，尚应包括这些部分的宽度。

《规范》规定设计速度为120km/h时，高速六车道公路的车道宽度为3.75米，硬路肩宽度取3米，土路肩宽度取0.75米，中央分隔带宽3.50m，左侧路缘带宽度为0.75m，中间带宽度为4.50m，路基宽度为34.50m。 4.4.3 路基高度

路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的地下水﹑毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性。

路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度，可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。填土高度小于1.0－1.5m，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5－1.8m范围内的为正常路堤。大于20m的路堑为深路堑。

路基设计标高,新建公路的路基设计标高为路基边缘标高，在设置超高，加宽地段，则为设置超高，加宽前的路基边缘标高；改建公路的路基设计标高可与新建公路相同，也可采用路中线标高。设有中央分隔带的高速公路，一级公路，其路基设计标高为中央分隔带的外侧边缘标高。 4.4.4 路堑边坡坡度

路堑边坡坡度，应根据当地自然条件、土石种类及其结构、边坡高度和施工方法确定。当地质条件良好且土质均匀时,可参照规范所列数值范围，结合已成公路的实践经验采用。

表4-1 路堑边坡表

1：0.5，当边坡高度大于8米小于16米时，边坡分两层，坡度由下往上依次为：1：0.5、1：0.75。

当边坡高度大雨16米时，分三层，坡度由下向上依次：1：0.5、1：0.75、1：1.00。 4.4.5 路堤边坡坡度

路堤边坡坡度，当路堤的基底情况良好时可参照规范规定出本设计的。路堤边坡高度小于8m时坡度为1：1.5，当高度大于8米时，边坡分两层，上层坡度为1：1.5，下层坡度为1：1.75。 4.4.6 横断面的组成

对于该设计路段的横断面主要是由行车道、路肩（包括硬路肩和土路肩）、边沟、排水

（JTG B01－2003），将中间带的宽度定为4.5米，左右侧的路缘带的宽度定为0.75米，左右侧行车道的宽度定为11.25米，左右侧硬路肩的宽度定为3米，左右侧土路肩的宽度定为0.75米。

横断面的具体组成及宽度可见设计施工图中的路基标准横断面图。 4.4.7 路拱的确定

为了路面排水顺畅和保证行车安全、平稳。坡度过小则排水不畅，且不利于行驶安全。所以路拱坡度应限制在一定的范围内。根据路面类型和当地自然条件，本设计采用2.0％的路拱横坡。

硬路肩采用了与路面坡度相同的2.0%，而土路肩，为了能迅速排出路面上的降水，路拱坡度为3.5％。

路拱形式采用直线形，以路中线为为基点，设置双向路拱横坡，主要是为便于机械化施工、排水和养护。 4.4.8 弯道的超高与加宽

为了满足路线的线形要求，平、纵、横三方面的协调，同时也为了满足行车的舒适性、安全性，要做好路线弯道的超高与加宽设计。

《公路工程技术标准》（JTG B01－2003）可知：在路拱≦2.0%时，半径小于1500米时，要设超高。本设计中的半径小于1500米时，都设置了超高。

当半径小于等于250米时，要设加宽，由于本设计中曲线半径均大于250米，所以不用设加宽。

4.4.9 详细横断面设计

在电子地形图上每50米一个桩号，根据等高线，在设计道路两侧各30米范围内定出道路横断面上的地面线标高，形成本次横断面设计的数据，并录入Excel电子文档，从而生成

横断面设计的地面线数据文件。

在HintCAD系统中，根据前文提到的横断面设计要求，确定横断面的设计参数，进行路基计算，之后根据输图的要求，生成最终的路基横断面，具体见设计施工图中的路基横断面设计图，路基计算具体结果见设计施工图中的路基设计表。 4.5土石方量计算

本设计横断面设计完后，利用HintCAD系统，计算得到各桩号的土石方量与各桩号的土石方填挖利用数量，详见设计施工图中的路基土石方数量计算表。 4.6 道路排水设计

为排出路基、路面内的地面水和地表水，保证路面和路基的稳定，防止路面积水影响排水设计要因地制宜，全面规划、综合治理、经济实用，充分利用有利地形和自然水系。各种路基排水沟渠的设置和连接应尽量不占或少占农田，并与当地农田水利设施相配合，必要时可适当加大涵管孔径或增设涵管等以利于农田灌溉。排水沟渠应选择地形，地质较好的地段通过，以节约加固工程投资。排水沟渠的出水口应尽可能引至天然河沟，不应使水流直接流入农田，损害农业生产。排水构造物的设计应贯彻就地取材的原则，要迅速排出有害水，保证公路运输畅通。

各级公路，应根据当地降水与路面的具体情况设置必要的排水设施，及时将降水排出路面，保证行车安全。高速公路与一级公路的路面排水，一般由路肩排水与中央分隔带排水组成；二级以下公路的路面排水，一般由路肩横坡和边沟排出。

本设计中设有边沟、排水沟、截水沟以及中央分隔带排水系统等排水结构。具体结构样式如下：

填方：设梯形排水沟，沟深100cm，沟底宽度100cm，靠近路基侧边坡为1：1.5，另一侧边坡为1：1。排水沟一般采用土质排水沟，沟底及沟壁做成流畅圆弧形，纵坡若大于4%，则需采用浆砌片石排水沟，本设计纵坡均小于4%，因此都用土质排水沟。

挖方：设梯形边沟，沟深100cm，沟宽100cm。边沟采用M7.5浆砌片石砌筑，上面用C25混凝土做台帽。

填方中央分隔带排水系统：不设横向排水管处沟底垫防渗土工布，设横向排水管处沟底垫渗水土工布，底基层下20公分C20混凝土砌筑排水管，角度为3%。排水管采用直径10cmPVC管。

挖方中央分隔带排水系统：挖方段在底基层下铺筑20cm厚级配碎石垫层用于向两侧排水，中央分隔带沟底垫渗水土工布，使水渗入级配碎石垫层中。

半填半挖中央分隔带排水系统：挖方部分底基层下设20cm厚级配碎石垫层，其他同上。

4.7排水涵洞布设

小桥涵施工是公路排水的主要构造物，在本路段设计中小桥涵的多少直接影响工程造价和使用效果。

以桩号为

F-汇水面积（km2）； K-径流模数； n-面积参数。

根据平面图读出该河流的汇水面积大约为0.20km2，经查表知，K=23.4，n=0.75，代入上述公式得 Q=23.?4

0.20

0.75

7m.00s

3

/

5/2

Q=1.69d

根据圆管涵跨径的计算公式：

d=(

Q1.69

)

2/5

代入数据得，d=(

71.69

)

2/5

=1.77m

涵洞汇总表见表和4-2。

表4-2 排水涵洞汇总表

5 路面结构计算

5.1 路面设计的基本要求

各级公路的行车道、路缘带、变速车道、爬坡车道、硬路肩和紧急停车带均应铺筑路面。公路路面应根据交通量及其组成情况和公路等级、使用任务、性质、当地材料及自然条件，结合路基进行综合设计。路面应具有良好的稳定性和足够的强度，其表面应达到平整、密实和抗滑的要求。各级公路路面可根据交通量发展需要一次建成或分期建成。 5.2 路面等级

路面等级一般按表5-1的规定选用。

表5-1 路面等级

规范规定：一级公路大多采用沥青混凝土路面，根据设计年限内累计当量标准轴载作用次数多少选用高级路面和次高级路面，高级路面一般适用于设计年限内累计标准轴次大于400万次的二级公路,设计年限为15年；次高级路面适用于设计年限内累计标准轴次大于200万次的一级公路，设计年限为12年 5.3 路拱坡度

路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件，按表8-2规定的数值采用。土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%－2%。

表5-2 各种路面的路拱坡度

5.4 路面排水

各级公路，应根据当地降水与路面的具体情况设置必要的排水设施，及时将降水排出路面，保证行车安全。高速公路与一级公路的路面排水，一般由路肩排水与中央分隔带排水组成；二级以下公路的路面排水，一般由路肩横坡和边沟排出。 5.5 结构组合设计 5.5.1

荷载适用的路面结构，同时设计路面结构，便于改变道路行驶条件，提高服务水平，满足汽车运输的要求，因此路面应起码具备三个方面的使用要求：平整、抗滑、承载能力 5.5.2方案A

5.5.2.1轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 已知条件如下表：

表5-3已知条件

已知该高速公路设计年限为15年，车道系数为0.4，交通量平均年增长率为8.5 ％。 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时： 路面竣工后第一年日平均当量轴次为10899，

设计年限内一个车道上累计当量轴次为4.492471E+XX，

当进行半刚性基层层底拉应力验算时： 路面竣工后第一年日平均当量轴次:为17935，

设计年限内一个车道上累计当量轴次为7.392648E+XX。

已知公路等级为高速公路，查表知公路等级系数为1，面层类型系数为 1，基层类型系数为1，得出路面设计弯沉值为17.7 (0.01mm)。

表5-4各结构层强度

5.5.2.2由已知条件确定公路等级为高速公路，新建路面的层数为6层，标准轴载为BZZ-100，路面设计弯沉值为17.7 (0.01mm)，路面设计层层位为4，设计层最小厚度为15 (cm)。

表5-5各结构层材料厚度

按设计弯沉值计算设计层厚度：

LD= 17.7 (0.01mm)

H( 4 )= 35 cm LS= 18.3 (0.01mm) H( 4 )= 40 cm LS= 16.8 (0.01mm)

H( 4 )= 37 cm(仅考虑弯沉)

按容许拉应力验算设计层厚度 :

H( 4 )= 37 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 37 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 37 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 37 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 37 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度：

H( 4 )= 37 cm()

5.5.2.3 验算路面防冻厚度 路面最小防冻厚度 80 cm

验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 .

通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下： ---------------------------------------

细粒式沥青混凝土 4 cm ---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 6 cm ---------------------------------------

粗粒式沥青混凝土 6 cm ---------------------------------------

石灰粉煤灰碎石 37 cm ---------------------------------------

石灰土 25 cm ---------------------------------------

天然砂砾 15 cm --------------------------------------- 土基

5.5.3方案B

5.5.3.1轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算见5.5.2.1

表5-6各层材料及强度

5.5.3.2新建路面结构厚度计算

由前面已知得公路等级为高速公路，新建路面的层数为6层，标准轴载为BZZ-100，路面设计弯沉值为17.7 (0.01mm) 路面设计层层位为4，设计层最小厚度为15 (cm)。

表5-7各结构层材料厚度

按设计弯沉值计算设计层厚度： LD= 17.7 (0.01mm)

H( 4 )= 35 cm LS= 17.9 (0.01mm) H( 4 )= 40 cm LS= 16.5 (0.01mm) H( 4 )= 35.7 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度：

H( 4 )= 35.7 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求)

H( 4 )= 35.7 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 35.7 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 4 )= 35.7 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求)

路面设计层厚度：

H( 4 )= 35.7 cm()

5.5.3.3验算路面防冻厚度 路面最小防冻厚度 80 cm

验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改， 最后得到路面结构设计结果如下：

---------------------------------------

细粒式沥青混凝土 4 cm ---------------------------------------

中粒式沥青混凝土 6 cm ---------------------------------------

粗粒式沥青碎石 8 cm ---------------------------------------

水泥稳定砂砾 36 cm ---------------------------------------

水泥稳定碎石 25 cm ---------------------------------------

级配砾石 15 cm --------------------------------------- 土基 5.5.4方案比选

通过计算，各项指标都满足要求。但是，方案A的路面材料用量少，在用相同的材料的情况下，本着节省成本的原则出发，选择节省的方案，经考虑和实际经验比较，即选用方案A。

6 结 论

本次高速公路设计过程，是对大学期间所学的专业知识一个综合运用的过程，通过本次设计，对公路的设计有了一个比较深入的了解，对设计的基本流程有了一定的掌握：设计分两个阶段进行，其中初步设计包括初步平面设计、纵断面设计、横断面设计、方案的比选，要求我们读取每一个数据时认真，仔细;其次做路线的详细设计，包括详细平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、排水设计、路面设计、土石方量的计算,这里要求我们有比较强的动手能力，实践能力。在本次设计中，我们组的五位同学，相互帮助，相互讨论，共同进步，我想，这些将会在我们以后的工作中发挥重要作用的。

谢 辞

参考文献

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