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该路段地下多为浅层松散岩类孔隙水,地下水位埋深一般在40米以下,最深达150~200米。
表1-1主要技术标准
公路等级
高速公路
设计速度(km/h)
120
路基宽度(m)
一般值
28
最小值
25
行车道宽度(m)
3.75
路肩宽度(m)
硬路肩
3或3.5
3
土路肩
0.75
圆曲线最小半径(m)
一般最小半径
1000
极限最小半径
650
不设超高最小半径(m)
路拱≤2%
5500
路拱>2%
7500
最大纵坡(%)
最小坡长(m)
300
最大坡长(m)
3%
900
4%
700
竖曲线最小半径(m)
凸形
一般最小值
17000
极限最小值
11000
凹形
6000
4000
竖曲线最小长度(m)
100
第2章平面线形设计
平面线形设计是整个路面设计的基础,决定着整个道路的走向,确定道路的空间位置以及各部分的几何尺寸。
2.1选线
2.1.1路线方案选择考虑的因素
(1)自己设计的路线与当地已有的公路铁路以及水路的协调和衔接。
(2)道路沿线地形、地质、水文、气象、建筑物等的影响;
。
(3)道路与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的影响与联系等。
2.1.2选线要求
道路沿线多为平原微丘区,地势平坦,高低起伏较小,部分地区高差较大,甚至是悬崖峭壁。
沿线有较多住宅区,还有河坝以及粮仓,应该注意避让;
选线时要注意,尽量选在地质较好地段,避免选在滑坡、泥石流、排水不利的地段。
选线时注意曲线平滑,自然过渡,注意平纵横之间的相互协调。
2.1.3选线的步骤
(1)根据所给地形图和道路的大致走向,确定道路导向线;
(2)根据相关规范和技术标准,确定各拐点处圆曲线和缓和曲线的半径;
(3)进行平面线形组合设计,确定合理的线性组合。
2.2道路等级的确定
2.2.1已知资料
表2—1交通量资料
车型
前轴重
后轴重
后轴数
后轴轮组数
后轴距
交通量
解放CA50
28.70
68.20
1
双轮组
——
2400
黄河JN162
59.50
115
东风EQ140
23.70
69.20
854
解放CA15
20.97
70.38
590
注:
轴载单位为KN,交通量单位为次/日,交通量年平均增长率5%。
2.2.2查阅相关规范
由《公路工程技术标准》规定:
高速、一级公路以小客车为折算标准。
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
拖挂车
3.0
载质量>14t的货车
则各汽车车型的换算系数如下表:
表2-3各汽车换算系数
2.2.3交通量计算
初始年交通量:
N0=2400×
1.5+700×
2+854×
1.5+590×
=7166辆/日
2.2.4确定公路等级
该公路远景设计年限为30年,则远景设计年限交通量为N:
由远景设计年限交通量N=29496.2辆/日,查《公路工程技术标准》,拟定该公路为高速公路四车道,设计车速为120km/h。
2.3技术指标
(1)车道宽度
设计车速为120km/h,车道宽度为3.75m
(2)高速公路各部分宽度应符合表2.1的规定:
表2—4中间带宽度表
一般值(m)
最小值(m)
中央分隔带
3.00
2.00
左侧路缘带
0.50
中间带宽度
4.50
(3)路肩宽度:
表2—5路肩宽度表
右侧硬路肩宽度
3.25或3.00
2.50
土路肩宽度
(4)路基宽度
路基宽度(m):
一般值:
28最小值:
26(四车道)
(5)停车视距:
(6)圆曲线最小半径(m):
1000极限值:
650
不设超高最小半径:
2.4线性协调
平面线形应与地形、地物相适应,与环境相协调,保持线形的连续和平滑,注意与纵断面设计相协调。
2.5平面线形计算
2.5.1起点、终点及交点的计算
设计的线形大致如下图所示:
图2-1平面线形
计算出起点、交点、终点的坐标如下:
A:
(51367.692,27569.653)
JD1:
(53637.777,26330.711)
C:
(55983.530,27007.156)
2.5.2路线长、方位角计算
AB段
AB=
BC段
BC=
2.5.3转角计算
(右)
2.5.4缓和曲线的确定
ABC段:
已知两交点转角
,设计行车速度
,拟定半径R=3000m。
查《标准》得缓和曲线最小长度为100m,本次设计按照《标准》取缓和曲线长
2.5.5曲线要素计算
1.已知
取圆曲线半径
缓和曲线长
,如下图:
图2—2平曲线几何要素计算示意图
—路线转角
—缓和曲线角
—曲线长(m)
—缓和曲线长(m)
—切线长(m)
—外矩(m)
—缓和曲线角
—內移值
—切线增长值(m)R—曲线半径(m)
—切曲差(m)
2.平曲线要素的计算公式
3.计算结果如下
则由上述结果得圆曲线半径
时,圆曲线长度2041.03m。
2.6平面设计过程
首先,查阅相关规范和专业书籍,了解平面设计的方法步骤以及基本原则,对平面设计有个大概的了解。
根据交通量,确定道路等级,拟定设计速度和车道数,从而确定标准横断面构成和各部分的尺寸。
根据所给地形图,本着合理、经济、平面坡度小、和避让重要建筑物以及住宅区的原则,定出道路走向线,合理选择线型,根据相关规范,确定圆曲线半径和缓和曲线的指标,在CAD上画出道路中线,检查符合设计原则后,每20米标一个桩号,标出道路中线的桩号,计算平面线形要素,编制直曲转表,最后将两侧路基线标出,进行平面线形分图,按照制图规范,将平面图进行修改,打印。
第3章纵断面设计
纵断面设计是道路设计中的重要一项,直接反映道路的高程落差情况,纵断面图是纵断面设计的重要成果,主要由地面线和设计线组成。
3.1纵断面设计原则
1.纵断面线形应与地面线形相协调;
2.纵坡设计要平滑均匀,同时要注意填挖平衡;
3.要满足驾驶员的视觉要求,平滑过渡;
4.要做到平包竖,即尽量做到竖曲线的起终点落在缓和曲线内;
5.平、纵线形的技术指标大小应均衡;
6.合成坡度大小要满足规范要求,以保证路面排水及行车安全;
7.纵断面设计要保持与环境相协调。
3.2纵坡设计
3.2.1最大纵坡
最大纵坡是道路设计中采用的最大坡度值。
本次高速公路设计速度为120km/h,最大纵坡取3%。
3.2.2最小纵坡
根据相关规范,为了利于道路排水和行车,道路的坡度不应小于0.3%,即为最小坡度。
3.2.3坡长限制
最长坡长限制
当道路的坡度取到一定值时,根据相关规范,坡长有一定的限制,《规定》规定的最大坡长如表3-1所示。
80
60
40
30
20
坡度/%
1100
1200
-
4
800
5
600
6
500
7
8
400
9
200
10
表3—1各级公路最大坡长
3.2.4竖曲线
在各变坡点处应设置竖曲线,保持坡度平缓过渡,竖曲线的长度和半径要满足规范要求。
竖曲线各项指标如表3-2
表3-2竖曲线各项指标
设计车速(km/h)
最大纵坡(%)
3%
最小纵坡(%)
0.3%
凸形竖曲线半径(m)
一般值
极限值
凹形竖曲线半径(m)
3.2.5合成坡度
合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度。
合成坡度的计算公式为:
式中:
I―合成坡度,%;
―超高横坡或路拱横坡,%;
―路线设计纵坡坡度,%。
本次设计为高速公路,设计速度为120km/h,故依据《公路工程技术标准》(JTGB01—2003),相应的合成坡度为10%。
各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5%。
当合成纵坡小于0.5%时,应采用综合排水措施,以保证路面排水畅通。
3.3纵坡设计步骤
3.3.1点绘地面线
根据地形图上的等高线,采用内插法,确定道路中线每个桩号的地面高程,点绘地面线。
3.3.2拉坡调坡定坡
根据所绘地面线,在保证平纵设计相适应,填挖平衡以及满足坡度坡长要求的前提下,进行拉坡调坡,进行反复调试,满足要求后,定坡。
3.3.3确定纵坡度,变坡点的位置
在满足相关规范的前提下,确定合理的纵坡度和坡长;
各变坡点应选在整10m桩上。
3.3.4纵断面图的详细设计
确定各变坡点处竖曲线半径:
计算各竖曲线要素。
根据地面高程绘制出路线中桩点的地面线,并写出纵断面设计图的地质土壤情况,地面标高里程桩号、填挖高度以及超高过渡段的长度和超高值。
3.4竖曲线要素计算
1.变坡点一的竖曲线计算:
竖曲线计算
曲线为凸曲线
曲线长
切线长
外距
竖曲线范围:
起点桩号=K1+793.159
终点桩号=K2+266.841
各中桩的设计高程结果见下表:
表3—3 竖曲线纵距计算结果表
桩号
x(m)
R
标高改正y(m)
切线高程
设计高程
K1+793.159
0.00
35000
0.00
213.51
K1+800
6.84
213.65
K1+820
26.84
0.01
214.23
214.22
K1+840
46.84
0.03
214.81
214.78
K1+860
66.84
0.06
215.38
215.32
K1+880
86.84
0.11
215.97
215.86
K1+900
106.84
0.16
216.54
216.38
K1+920
126.84
0.23
217.12
216.89
K1+940
146.84
0.31
217.70
217.39
K1+960
166.84
0.40
218.28
217.88
K1+980
186.84
218.86
218.36
K2+000
206.84
0.61
219.43
218.82
K2+020
226.84
0.74
220.21
219.27
K2+040
246.84
0.87
220.59
219.72
K2+060
266.84
221.20
220.15
K2+080
286.84
221.31
220.57
K2+100
306.84
221.59
220.98
K2+120
326.84
221.87
221.37
K2+140
346.84
222.16
221.76
K2+160
366.84
222.44
222.13
K2+180
386.84
222.72
222.49
K2+200
406.84
223.00
222.84
K2+220
426.84
223.29
223.18
K2+240
446.84
223.57
223.51
K2+260
466.84
223.86
223.83
K2+266.841
473.68
225.23
225.22
2.变坡点二的竖曲线计算:
起点桩号=K2+491.571
终点桩号=K3+308.429
列表计算各中桩的设计高程
表3—4竖曲线纵距计算结果表
K2+491.571
20000
227.45
K2+500
8.43
227.51
K2+520
28.43
0.02
227.82
227.80
K2+540
48.43
228.13
228.07
K2+560
68.43
0.12
228.44
228.32
K2+580
88.43
0.20
228.75
228.55
K2+600
108.43
0.29
229.05
228.76
K2+620
128.43
0.41
229.35
228.94
K2+640
148.43
0.55
229.66
229.11
K2+660
168.43
0.71
229.97
229.26
K2+680
188.43
0.89
230.28
229.39
K2+700
208.43
1.09
230.59
229.50
K2+720
228.43
1.30
230.89
229.59
K2+740
248.43
1.54
231.20
K2+760
268.43
1.80
231..50
229.70
K2+780
288.43
2.08
231.81
229.73
K2+800
308.43
2.38
232.12
229.74
K2+820
328.43
2.70
232.43
K2+840
348.43
3.04
232.74
K2+860
368.43
3.39
233.04
229.65
K2+880
388.43
3.77
233.35
229.58
K2+900
408.43
4.17
233.66
229.49
K2+920
428.43
233.14
229.37
K2+940
448.43
3.39
232.63
229.24
K2+960
468.43
232.13
229.09
K2+980
488.43
231.62
228.92
K3+000
508.43
231.11
228.73
K3+020
528.43
230.60
228.52
K3+040
548.43
230.09
228.29
K3+060
568.43
229.57
228.03
K3+080
588.43
229.06
227.76
K3+100
608.43
1.09
228.85
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