一条公路设计的基本方法.doc

一条公路设计的基本方法①
一 设计的依据
①设计车辆
设计车辆外廓尺寸
车辆类型
总长（m）
总宽（m）
总高(m)
前悬(m)
轴距(m)
后悬(m)
小客车
6
1.8
2
0.8
3.8
1.4
载重汽车
12
2.5
4
1.5
6.5
4
鞍式列车
16
2.5
4
1.2
4+8.8
2
②交通量换算
代表车型与车辆折算系数
代表类型
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<=7t的货车
大型车
2.0
载质量>~<=14t的货车
拖挂车
3.0
载质量>14t的货车
③设计速度
各级公路设计速度
公路等级
高速公路
一级公路
二级公路
三级公路
四级公路
设计速度（km/h）
120
100
80
100
80
60
80
60
40
40
30
20
④交通量
⑤基本通行能力
二 地质水文勘测
①收集资料
②室内研究路线方案
③现场踏勘
④其他资料
⑤资料整理。
三 选线
平原地区选线
① 自然特征：地面起伏不大，一般自然坡度都在三度以下。
② 路线特征:平面线形舒适、弯道转角不大，平曲线半径较大；在纵断面上，坡度平缓。布设要点
（a） 布线步骤：路线起点、大的控制点（经过的城镇、矿产、农场、及风景文，
（b） 物）、中间控制点（建筑群、水电设施、跨河桥位、洪水泛滥线以外及其必须绕越的障碍物）（b）布线要点：①正确处理好路线与农业的关系。②处理好路线与桥位的关系。③处理好路线与城镇居民点的关系。④注意土壤、水文条件⑤注意利用老路，并与铁路、航道及已有公路运输相配合。⑥注意就地取材和利用工业废料。
山岭区选线
① 自然特征：自然坡度在二十度以上。
② 沿溪线:(a)路线特点：沿溪线是指公路沿河谷方向布设的路线。（b）布设要点：1）河岸的选择（地形、地质、水文条件；气候条件；城镇、工矿和居民的分布：革命事迹、历史文物、风景区）2）线位的高度 3）桥位的选择③越岭线（a）:路线特点：路线需要克服很大的高差，越岭线选线中，是以路线纵断面为主导的。（a）布设要点：1）垭口的选择（位置、 高度）２）过岭高程
③ 山脊线 1）路线特点：山脊线是指大致沿分水岭方向所布设的路线。2）布设要点：①控制垭口的选择②试坡布线
丘陵区选线
① 自然特征：微丘:起伏小，地面坡度在二十度以下，山丘、沟谷分布稀疏，坡行缓和，相对高程在100米以内。
重丘：起伏频繁，相对高差较大，地面坡度在二十度以上。
② 路线特征：a)丘陵区选线的特征：1）局部方案多 2)需要平、纵、横三方面相互协调、密切配合。3）路基形式以半填半挖为主。 b)丘陵区路线布设的方式1）平坦地带——走直线2）斜坡地带——走匀坡线3）起伏地带——走中间。
四 定线、移线
纸上定线
(a) 纸上放坡（b）修正导向线，定平面试线：以点连线，以线交点。
纸上移线
移线条件：路线平面标准前后不协调，需要调整转角点点位置、改变半径，或室内定坡后发现局部地段工程量过大时。
路线位置过于靠山，挖方边坡太高于稳定不利，或过于靠外，挡土墙过高，砌石工程太大，移改线位能节省较大的工程量时。 增加工程量不大，但能显著提高平、纵线形标准时。
移线方法：移道路中心线使横断面填挖平衡。
五 平面设计
(a)半径的选择：①查表 圆曲线极限最小半径
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
横向力系数ｕmax
0.10
0.12
0.13
0.15
0.15
0.16
0.17
超高值ｉb,max(%)
8
8
8
8
8
8
8
极限最小半径（m）
650
400
250
125
60
30
15

圆曲线一般最小半径
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
横向力系数ｕ
0.05
0.05
0.06
0.06
0.06
0.05
0.05
超高值ｉb
6
6
7
8
7
6
6
一般最小半径)
1000
700
400
200
100
65
30
不设超高的圆曲线最小半径
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
不设超高最小半径（m）
路拱<=2.0%
5500
4000
2500
1500
600
350
150
路拱 >2.0%
7500
5250
3350
1900
800
450
200
②因素确定 ：1）外距控制半径 : R=E控¾¾/(secа/2)-1
2)切线长控制半径 : R=T控/tanа/2
3) 虚交点法 :根据实测辅助导线的转角大小及导线长度，在纸上按一定比例作图，定出虚交点的位置，通过图解可选出与地形相应的圆曲线半径，然后根据图解结果，并进行现场检验，判断选定的半径是否合适。
3）双交点法： R=AB/tan(α1/2)+tan(α2/2)
4)复曲线法：
5）曲线长控制半径：R=180L/3.14α
(b) 缓和曲线的选择:
各级公路的缓和曲线最小长度
公路等级
高速公路
一
二
三
四
设计公路速度(km/h)
120
100
80
100
80
60
80
60
40
30
20
缓和曲线最小长度（m）
100
85
70
85
70
50
70
50
35
25
20
(c)曲线要素的计算
1） 圆曲线的几何要素：
T=Rtanα/2
L=3.14αR/180
E=R(secα/2-1)
2)设有缓和曲线的平曲线几何要素
切线角：β= Lc/2R(弧度)
切线增长值：q=Lc/2-L3c/240R2
圆曲线内移值：p=L2c/24R
切线长：Th=(R+p)tanα/2 +q
圆曲线长：L’=(α-2β)3.14R/180
平曲线总长:Lh=L’+2Lc
外距：Eh=(R+p)secα/2 –R
超距：Dh=2Th-Lh
(d)直线、曲线及转角一览表
（e）逐桩坐标表
（f）中桩坐标的计算

六 纵断面设计
（a）:①最大纵坡的确定
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最大纵坡(%)
3
4
5
6
7
8
9
②最小纵坡不小于0.3%
当设计必须为水平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，边沟排水设计应与纵坡设计一起综合考虑，其边沟应作纵向排水设计。
（b）各级公路最大纵坡长限制（单位：m）
设计速度（km/m）

纵坡度（%）
120
100
80
60
40
30
20
3
900
1000
1100
1200

4
700
800
900
1000
1100
1100
1200
5

600
700
800
900
900
1000
6

500
600
700
700
800
7

500
500
600
8

300
300
400
9

200
300
10

200
公路最小坡长的限制
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
最小坡长（m）
300
250
200
150
120
100
60
公路最大合成坡度的限制
公路等级
高速公路
一
二
三
四
设计速度（km/h）
120
100
80
100
80
60
80
60
40
30
20
合成坡度（%）
10.0
10.0
10.5
10.0
10.0
10.5
9.0
10.0
9.5
10.0
10.0
下述情况合成坡度必小于8%：
（1） 冬季路面有积雪、结冰地区；
（2） 自然横坡较陡峻的傍山路段；
（3） 非汽车交通量比率高的路段
（c） 变坡点位置的决定
（1） 标准中纵坡设计有关要求
（2） 标准中坡长设计标准值
（3） 平纵配合原则
（4） 工程量或造价，即填挖量大小或构造物设置情况
（5） 几何计算方便，变坡点桩号一般在整数或10的证书倍
（d ）　半径的选择
①查表
公路竖曲线最小半径和竖曲线最小长度
设计速度（km）
120
100
80
60
40
30
20
凸竖曲线半径（m ）
极限最小值
11000
6500
3000
1400
450
250
100
一般最小值
17000
10000
4500
2000
700
400
200
凹竖曲线半径（m）
极限最小值
4000
3000
2000
1000
450
250
100
一般最小值
6000
4500
3000
1500
700
400
200
竖曲线最小长度（m）
100
85
70
50
35
25
20
视觉所需的最小竖曲线半径
设计速度（m）
竖曲线半径（m）
设计速度(m)
竖曲线半径（m）
凸型
凹形
凸形
凹形
120
20000
12000
80
12000
8000
100
16000
10000
60
9000
6000
③ 因素确定：1)在不过分增加土石方情况，使行车舒适，采用大半径。
2） 外距控制半径
3） 切线长度控制半径
(e)几何要素计算
竖曲线长：L=Rω
切线长：T=TA=TB≈L/2=Rω/2
外距： E=T2/2R
竖距：h=l2/2R
(f)桩号计算
竖曲线的起点桩号=变坡点的桩号- T
竖曲线的终点桩号=变坡点的桩号+T
切线高程=变坡点的高程±（T-l）.ｉ
改正值:h=l2/2R
某桩号在凸形竖曲线的设计高程=该桩号的切线高程-h
某桩号在凹形竖曲线的时间高程=该桩号的切线高程+ h
(g)纵断面的绘制
（h）路基设计表
（1）路边及中桩与设计高程之高差的计算表

绕内边轴旋转的超高值计算公式

超高值
计算公式
备注
0≤x≤
≤x≤

圆曲线段
外缘

中线

内缘

超高缓和段
外缘

中线

内缘

绕桩号中线旋转的超高值计算公式

（2）施工中桩=设计高程-中桩与设计高程之差
七 横断面设计

(1)横断面面积计算：积距法:A=bh1+bh2+…+bhn
坐标法:
（2） 土石方数量计量
A1与A2相差不大时：V=(A1+A2)L/2
A1与A2相差很大时 ：V=(A1+A2)L(1+/1+m)/3 m=A1/A2 (A1<A2)
(3)标准横断面的选择
（41） 横断面的绘制