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一级公路设计

河南理工大学本科毕业设计 摘要
摘 要
本次设计是长垣至滑县一级公路第十五标段的设计。公路全长2995m，设计车速为80km/h，双向四车道，设置中央分隔带。
设计中主要包括以下几个阶段：
（1）主线平面设计：全线长2995米，在这段路上选了三个交点，交点半径均为400m。
（2）纵断面设计：考虑满足排水的最小纵坡要求进行了路线纵断面设计。全线共有两个变坡点，半径均为10000m。
（3）横断面设计：以桩号为基本点，进行了横断面设计、路基设计表设计、土石方计算、排水平面设计等。
（4）路面结构设计：采用手工和程序相结合的办法进行了路面结构设计。
（5）预算：编制了路线范围内路基和路面部分的预算文件。
大部分图纸使用CAD绘制，部分数据使用EXCEL计算。
关键词： 主线平面设计、纵断面、横断面、路面结构设计

Abstract
This design is Huaxian to Changyuan fifteenth Sections of arterial road design. the length of this road which we design is 2995m, the speed is 80km/h, two-way four-lane andset up the central of separation strip.
（1）Master line plane design: 2.995km long line in this election, three points on the road, intersection radius of 400m
（2）Longitudinal section design: Considered that satisfied draining water the smallest lengthwise grade request to carry on the route longitudinal section design. The entire line altogether has three changes the slope spot, Radius of 10000m;
（3）Cross section design: Take the station number as the fundamental point, has carried on the cross section design, the grade location table design, the cubic meter of earth and stone computation, the draining water plane design and so on.
（4）Pavement structure design: Uses the means which the handwork and the procedure unify to carry on the pavement structure design.
（5）Budget: Has established in the hole scope the roadbed and the road surface part budget document.
The majority of blueprints use the CAD plan, the partial data use EXCEL to calculate.
Key word: Master line plane design, longitudinal section, cross section, pavement structure design

64

河南理工大学本科毕业设计 目录
目录
摘 要 I
目录 III
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2沿线地理条件 1
1.3路线气候条件 2
1.4设计的主要内容 1
1.5路线工程概况 2
第二章 路线平面设计 3
2.1 公路等级的确定 3
2.1.1 已知资料 3
2.1.2 车辆换算系数 3
2.1.3 交通量计算 4
2.1.4 确定公路等级 4
2.2 选线设计 5
2.2.1 选线的基本原则 5
2.2.2 选线的步骤和方法 6
2.2.3方案比选 7
2.3平曲线要素值的确定 8
2.3.1 平面设计原则 8
2.3.2 平曲线要素值的确定 9
2.4路线曲线要素计算 11
2.4.1 路线简介 12
2.4.2坐标计算 12
2.4.3平曲线计算 12
2.5 各点桩号的确定 13
2.5.1直线上中桩坐标计算 13
2.5.2曲线内中桩坐标计算 14
第三章 纵断面设计 17
3.1纵断面设计的原则 17
3.2纵坡设计 17
3.2.1 纵坡设计的要求 18
3.2.2 纵坡设计的步骤 18
3.3 竖曲线变坡点设计 19
3.4 竖曲线设计 19
3.4.1竖曲线最小半径的确定 19
3.5竖曲线要素计算 20
3.6道路平纵线形组合设计 22
3.6.1平、纵线形组合的一般设计原则 22
3.6.2平曲线和竖曲线的组合 23
第四章 横断面设计 25
4.1 横断面设计的原则 25
4.2横断面组成 25
4.2.1 横坡的确定 26
4.3弯道的超高和加宽 26
4.3.1平曲线的加宽 26
4.3.2曲线的超高 26
4.4 横断面的绘制 29
4.5.1调配方法 30
4.5.2路基土石方数量计算 32
第五章 路基设计 33
5.1路基的基本要求 33
5.2 路基横断面布置 33
5.3 路基边坡 33
5.4 路基填料 34
5.5 路基压实 34
5.5.1路基压实的意义 35
5.5.2影响压实效果的主要因素 35
5.6 路基防护 36
第六章 挡土墙设计(专题) 38
6.1挡土墙的作用及要求 38
6.1.1挡土墙的作用 38
6.1.2挡土墙设计一般要求 38
6.2重力式挡土墙位置的选择 38
6.2.1挡土墙的纵向布置 39
6.2.2挡土墙的横向布置 39
6.2.3挡土墙的埋置深度 39
6.2.4挡土墙的排水设施 39
6.2.5沉降缝与伸缩缝 40
6.3挡土墙设计资料 40
6.4 挡土墙计算 41
6.4.1车辆荷载换算 41
6.4.2主动土压力计算 42
6.4.3稳定性验算 43
6.4.4基底应力与偏心距验算 44
6.4.5墙身截面强度验算 45
第七章 路基路面排水设计 47
7.1排水目的与任务 47
7.2路基路面排水设计的一般原则 47
7.3 路基排水设计 48
7.4 路面排水设计 49
第八章 路面结构设计 50
8.1 交通条件 50
8.2集料选择 50
8.3 初步拟定路面组合方案 51
8.4路面结构组合 51
8.4.1. 路面结构组合设计 51
8.4.2.确定路面等级及面层类型 53
8.4.3.确定土基的回弹模量 53
8.5.新建路面结构厚度计算 53
8.6对两种方案的比选 57
8.7 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 57
第九章 施工概预算 60
9.1 概预算的作用 60
9.2 概预算的编制依据 60
9.3 概预算项目的主要内容 60
9.4 概预算文件的编制步骤 62
9.5 该公路单位分析相关条件 63
参 考 文 献 64
致谢 65

河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 选题的目的和意义
长滑一级公路从长垣至滑县，全长共计42.8千米，是连接两地的主要交通运输通道。长滑公路加强了两地在经济合作和资源互补之间的联系与沟通，改善运输条件和投资环境使丰富的资源得到开发利用，对两地的经济发展用极其重要的意义，是连接两地的主要交通运输通道。修建此一级公路有助于解决“三农”问，可以加强县域沟通，促进了农村剩余劳动力互相转移。把蕴藏的土地、矿产、森林等资源优势转化为经济优势对两地的经济发展用极其重要的意义。
1.2沿线地理条件
此拟建公路地区海拔高度在700-800米等高线之间，土基为黏性土。西侧为山岭区，地势较陡，东侧为平原微丘区，地面高差不大，有大量耕地，沿线有很多村庄，水量随季节变化不是很大。河（沟）内为含砾石，大于60mm的砾石含量占50％左右，砾石成份主要为花岗岩，个别砾石的最大粒径达45cm。
1.3沿线气候条件
新乡在全国气候区划中，属于暖温带大陆性季风气候类型，年最高气温30℃；年平均降水量为400mm左右。属全国道路气候分区的Ⅱ5区，季节冰冻，中湿区。地区同时受冷热气流的影响较大，属暖温带大陆性气候，历年平均气温14℃。7月最热，平均27.3°C，1月最冷，平均0.2°C 。年平均降水量573.4毫米。
1.4设计的主要内容
（1）公路路线设计
在1：2000的地形图上，进行路线平面、纵段面、横段面设计，完成相应的图、表以及有关的计算书、说明书等工作。
（2）路基路面设计
在路线设计的基础上，完成路基设计、排水、防护、支挡工程、特殊路基等设计；路面工程设计（进行沥青路面结构组合设计、厚度计算与方案比较）。
（3）挡土墙设计
拟定挡土墙尺寸、形式，并对挡土墙的稳定性、基地应力及偏心距、墙身截面强度进行验算。
（4）概预算设计
根据所提供的数据资料，完成工程概预算及相关说明。
1.5路线工程概况
本路线是平原区的一条一级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为21.5米，双向四车道，中央分隔带，土路肩为2×0.75米，硬路肩为2×1.5，行车道为4×3.75米，中间带宽度2米。设计速度为80Km/h，路线总长2994.873米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K2+994.873。设计路线共设置了3个平曲线，半径均为400米，在缓和曲线内均设置超高，超高值设置为6%，因为半径基本都大于等于250米，则不需要加宽。本次纵断面设计设置了2个变坡点。
河南理工大学本科毕业设计 第二章 路线平面设计
第二章 路线平面设计
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，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。
2.1 公路等级的确定
2.1.1 已知资料
起始年交通组成及数量如下表：
表21 交通量调查表
型号
前轴载(KN)
后轴载(KN)
后轴数
轮组数
轴距(cm)
交通量(辆/日)
三菱T653B
29.3
48.0
1
双
-
650
黄河JN150
49.0
101.6
1
双
-
450
江淮HF150
45.1
101.5
1
双
-
400
解放CA50
28.7
68.2
1
双
-
450
湘江HQP40
23.1
73.2
2
双
>3m
550
东风EQ140
23.7
69.2
1
双

600
东风EQ155
26.5
56.7
2
双
<3m
500
长征XD980
37.1
72.65
2
双
<3m
500
预测年平均增长率：7.3 ％。
（3）初定设计年限：15 年。
2.1.2 车辆换算系数

表2-2各汽车代表车型与换算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
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
2.1.3 交通量计算
初始年交通量：
N=(辆/日)
2.1.4 确定公路等级
假设该公路远景设计年限为15年，则远景设计年限交通量Nd : 交通量为：
Nd=N0（1+γ）n-1
=6650×（1+7.3%）14
=17833（辆/日）
式中：Nd—— 设计年平均日交通量（辆/日）；
N0—— 年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路修建后从其他道路吸引过来的交通量（辆/日）；
γ—— 平均增长率；
n —— 设计年限。
根据规范：
高速公路：一般能适应按折合成小客车的年平均昼夜交通量25000辆以上。
一级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量15000~30000辆。
二级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量5000~15000辆。
由远景交通量可知本次设计道路等级为一级公路。
所以根据给定的条件，本次设计路线为平原区一级公路，设计速度定为80km/h，双向四车道，路幅宽度21.5米。
2.2 选线设计
2.2.1 选线的基本原则
在平原微丘区选线时应注意一下几点：
（1）正确处理道路与农业的关系
①新建公路要占用一部分农田，这是不可避免的，但是要尽量做到不占或少占高产田；
②路线应与农田水利建设相配合，有利于农田灌溉，尽可能少与水渠相交；
③当路线靠近村庄或田地通过时，尽量沿河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村、护田之用。
（2）合理考虑路线与城镇的联系
①路线选择时，应坚持便民不扰民，靠村不进村的原则；
②路线应尽量避开重要的电力、电讯设施，尽可能减少拆迁民房，树木，电杆，通讯设施的数量。
（3）处理好路线与桥位的关系
①大、中桥位常常是路线的控制点，原则上应服从路线总方向，并满足桥头接线的要求，桥路综合考虑；
②小桥位置应服从路线走向，但遇到斜交过大或河沟过于弯曲的情况，可采用改河措施或改移路线。
（4）正确处理新、旧路的关系
路线与原有道理相交时，等级较高时需要修建跨线构造物，使之成立体交叉，若为低等级道路相交，可做成平面交叉。
（5）当地景区较多，道路路线经过风景区时，其线形要与当地风景协调一致，路线如果与当地历史古迹相冲突时，必须改线避绕。
（6）注意土壤水文条件
遇到不良地质地段，如沼泽，塌方，山洪冲刷区域应尽量避开，否则必须经过特殊处理以后才能修建道路。
2.2.2 选线的步骤和方法
道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。
（1）全面布局
全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。
路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。
（2）逐段安排
在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。
（3）具体定线
在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。
2.2.3方案比选
路线设计是确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，主要分为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计，三者应既分开考虑又注意综合。根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，根据公路网规划要求、布线原则并结合地形图，初步拟定出两个可行方案，并对两条方案进行利弊分析，比较分析结果，推荐优选方案。
方案一 路线总长2995m，路线中设置三条平曲线，曲线具体参数见表2-3。
表2-3 方案一曲线参数表
曲线序号
交点桩号
转角
圆曲线半径（m）
缓和曲线长（m）
曲线Ⅰ
K1+037.487
22°48′10.7″
400
120
曲线Ⅱ
K1+525.765
33°25′23.7″
400
120
曲线Ⅲ
K2+202
19°08′23.9″
400
120
该路线靠近村庄，临近乾佑河布线，全线地质条件良好，平面线性指标高，行车舒适性好，且地形比较平坦，高边坡数量少，填挖工程量较小，视线良好。该路线线形流畅，有利于行车，拆迁工程不是很大，靠近居民区，方便居民出行，且路线靠近沿线的大棚区，有利于沿线经济的发展，促进经济的增长，有利于提高当地的经济和居民生活水平。但此线路由于较靠近村落，所以占用耕地的数量也较多。
方案二 路线全长3254.2m，路线中设置三条平曲线，曲线参数见表2-4。

表2-4 方案二曲线参数表
曲线序号
交点桩号
转角
圆曲线半径（m）
缓和曲线长（m）
曲线Ⅰ
K0+449.246
41°45′06.7″
500
120
曲线Ⅱ
K1+432.666
39°24′38.8″
500
120
曲线Ⅲ
K2+361.438
13°39′31″
600
120
该路线沿线靠近山地，对以后城镇沿公路两侧规划发展不利，且跨越三次河流，造桥工程量大，该路线沿线所跨越地区地势较高，行车条件亦不好，地质条件较差，需要病害处治的地方较多，线路填挖方比较大。
在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，由于所设计为一级公路，要充分考虑线路的线性要求，保持线形的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价最低。经过反复勘察，对以上两个方案进行技术经济指标的对比，最后确定方案一作为优选方案。
2.3平曲线要素值的确定
2.3.1 平面设计原则
（1）平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形相适应，与周围环境相协调。
（2）除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。
（3）保持平面线形均衡与连贯，线形要素保持连续出现技术指标的突变。
（4）应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。
（5）平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度。
（6）平曲线应注意线形的美观及与途径山体等构造物的协调。
2.3.2 平曲线要素值的确定：
平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：
（1）基本形曲线几何元素及其公式：
按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。缓和曲线的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，产生良好的行车和视觉效果。
平曲线主要参数的规定
表2-5一级公路主要技术指标表
设计车速
80km/h
平曲线
一般最小半径
400m
极限最小半径
250m
缓和曲线最小长度
60m
不设超高的圆曲线最小半径
路拱≤2.0% 1500m
路拱>2.0% 1900m
最大纵坡
6%
凸曲线
一般最小半径
2000m
极限最小半径
1400m
凹曲线
一般最小半径
1500m
极限最小半径
1000m
本设计公路平曲线半径分别为半径、缓和曲线长度及竖曲线半径均满足要求。
交点间距计算公式为 （2.2）
导线方位角计算公式为 象限角 （2.3）
方位角 A DX>0, DY<0, A=
DX<0, DY<0,
DX<0, DY<0, A=
DX>0, DY<0, A= （2.4）
交点偏角计算公式为： （2.5）
（2）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式
在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：

图2-1按回旋曲线敷设缓和曲线
（2.6）
（2.7）
（2.8）
（2.9）
（2.10）
（2.11）
（2.12）
（2.13）
式中：
——总切线长，（）；
——总曲线长，（）；
——外距，（）；
——校正数，（）；
——主曲线半径,（）；
——路线转角，（°）；
——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；
——缓和曲线切线增值，（）；
——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（）；
——缓和曲线长度，（）；
——圆曲线长度，（）。
2）主点桩号计算
（2.13）
（2.14）
（2.15）
（2.16）
（2.17）
（2.18）

2.4路线曲线要素计算
2.4.1 路线简介
路线总长2994.873米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K2+994.873。设计路线共设置了3个平曲线，半径均为3和400米，桩号分别为K1+037.487、K1+525.765、K2+202，在缓和曲线内均设置超高，超高值设置为6%，因为半径基本都大于等于250米，则不需要加宽。
2.4.2坐标计算
JD1(3724331.329,514025.8703) JD2(3723609.65,514771.2278)

同理可得
2.4.3平曲线计算
JD1：K1+037.487
设=400m，=120m ，= 则曲线要素计算如下：

主点里程桩号计算：
JD1：K1+037.487
ZH=JD-T=1037.487-140.922=896.565
HY=ZH+= 896.565+120=1016.565
YH=HY+(L-2)= 1016.565+39.1948=1055.760
HZ=YH+=1055.760+120=1175.760
QZ=HZ-L/2=1175.760+120=1036.162
校核: JD=QZ+J/2=1036.162+2.65/2=1037.487
交点校核无误。
同理可验算JD2、JD3，在此不一一计算。
其它交点的计算结果见“直线、曲线及转角表”。
2.5 各点桩号的确定
在整个的设计过程中就主要用到了以上的三种线形，在三公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。
在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形具体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准JTG B01—2003》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。
2.5.1直线上中桩坐标计算
JD（XJ，YJ）
ZH点坐标： (2.19)
HZ点坐标: (2.20)
设直线上加桩里程为L，ZH、HZ表示曲线起、终点里程，则前直线上任一点坐标(L<ZH):
(2.21)
后直线上任一点坐标（L>HZ）:
(2.22)
例如：

当L=200时：

同理可得其他直线桩号坐标，详见逐桩坐标表
2.5.2曲线内中桩坐标计算
设缓和曲线的单曲线
缓和曲线上任一点的切线横距
（2.23）
式中：——缓和曲线上任意点至ZH（或HZ）点的曲线长
Ls——缓和曲线长度
——转角符号，右转为正，左转为负
（1）第一缓和曲线（ZH~HY）任意点坐标
(2.24)
式中：——第一缓和曲线上任意点至ZH点的曲线长
（2）圆曲线内任意点坐标
由HY-YH时：
(2.25)
式中：——圆曲线内任意点至HY点的圆曲线长
（3）第二缓和曲线（HZ，YH）内任意点坐标
(2.26)
式中：——第二缓和曲线上任意点至HZ点的曲线长
例如: 点坐标

点坐标

同理可得其他直线桩号坐标，详见逐桩坐标表。

河南理工大学本科毕业设计 第三章 纵断面设计
第三章 纵断面设计
沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性，道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。基本要求是纵坡均匀平缓，起伏缓和，坡长和竖曲线长短适当，平面与纵断面组合设计协调，土石方工程填挖平衡。
其设计内容在本次设计中主要包括纵坡设计和竖曲线设计两项。
3.1纵断面设计的原则
（1） 纵断面设计应参照城市规划控制标高并适应临街建筑立面布置及沿路范围内地面水的排除。
（2） 为保证行车安全、舒适、纵坡宜缓顺，起伏不宜频繁。
（3） 山城道路及亲辟道路的纵断面设计应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高。
（4） 机动车与非机动车混合行驶的车道，宜按非机动车爬坡能力设计纵坡度。
（5） 山城道路应控制平均纵坡度。越岭路段的相对高差为200～500m时，平均纵坡度宜采用4.5%；相对高差大于500m时，宜采用4%，任意连续3000m长度范围内的平均纵坡度不宜大于4.5%。
3.2纵坡设计
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。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2～3％的缓和坡段。
3.2.1 纵坡设计的要求：
（1） 设计必须满足《标准》的各项规范
（2） 纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。
（3） 沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。
（4） 应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。
（5） 纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足填土高度要求，保证路基稳定。
（6）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线处、纵坡应避免产生突变。
（7） 在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。
3.2.2 纵坡设计的步骤
（1） 准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩。
（2） 标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。
（3） 试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。
（4） 调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。
（5） 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。
（6） 定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取到0.1％，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。
（7） 设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素
（8） 计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。
3.3 竖曲线变坡点设计
本次纵断面设计设置了2个变坡点。分别为 K0+700 、K1+880，1个凹曲线，1个凸曲线，半径均为10000m，纵坡值分别为+0.35655714%， -1.1167542%，-0.3100891%。
3.4 竖曲线设计
道路纵断面上的设计纵坡线系由许多直线和转折点组成。由于纵坡的凸形限制了驾驶员的视野，而凹形转折因车速加快和行车方向的突然改变。因此，为了使路线顺适，行车安全平稳，路容美观等原因，需要在路线纵坡转折处设置曲线使之缓和，这种曲线称为竖曲线。并按纵断面上转坡是凸形或凹形的不同，分为凸形竖曲线和凹形竖曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。
3.4.1竖曲线最小半径的确定
（1）凸形竖曲线极限最小半径确定考虑因素
①缓和冲击
汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力，使汽车在凸形竖曲线上重量减小，所以确定竖曲线半径时，对离心力要加以控制。
②经行时间不宜过短
当竖曲线两端直线坡段的坡度差很小时，即使竖曲线半径较大，竖曲线长度也有可能较短，此时汽车在竖曲线行驶，冲击增大，乘客不适。
③满足视距的要求
汽车行驶在凸形竖曲线上，如果竖曲线半径太小，会阻挡司机的视线。为了行车安全，对凸形竖曲线的最小半径和最小长度应加以限制。
（2）凹形竖曲线极限最小半径确定考虑因素
①限制离心加速度
在凹形竖曲线上行驶半径越小，离心力越大，会影响到旅客的舒适性，
②确保夜间行车视距
对地形起伏较大地区的路段，在夜间行车时，若半径过小，前灯照射距离过短，影响行车安全和速度；
③确保净空有障碍时的视距
在高速公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等，如果它们正好处在凹形竖曲线上方，也会影响驾驶员的视线。
3.5竖曲线要素计算：

图3-1 竖曲线要素计算图

竖曲线基本要素计算公式：
(3.1)
L = (3.2)
T = (3.3)
E = (3.4)
式中：
——坡度差，
L——曲线长，（m）；
T——切线长，（m）；
E ——外距（m）；
变坡点1：
（1）竖曲线要素计算
里程和桩号K0+700
i1=+0.356555714% i2= -1.1167542% 取半径R=10000m
(凸形)

（2）设计高程计算
竖曲线起点桩号=(K0+700.000)﹣73.66557= K0+626.334
竖曲线起点高程= 734.6691-73.66557×（+0.356555714%）=734.4064m
竖曲线终点桩号=( K0+700) +73.66557= K0+773.666
竖曲线终点高程=734.6691+ 73.66557×（﹣1.1167542%）=733.809 m
其他变坡点算法一致，详细数据见竖曲线表。
变坡点2：
（1）竖曲线要素计算：
里程和桩号K1+880
i2= -1.1167542% i3=-0.3100891%。 取半径R=10000m
(凹形)

（2）设计高程计算：
竖曲线起点桩号=(K1+880)﹣= K1+839.667
竖曲线起点高程= 721.4914-×（-1.1167542%