河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计
2.2.1 平曲线线形设计一般原则
(1)平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
(2)行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足一级公路以及设计速度80km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。
(3)保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）
①长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意，若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。
②高、低标准之间要有过渡。 (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回旋线。
(5)平曲线应有足够的长度
汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显过分紧张。
2.2.2 平纵横综合设计
(1)线形组合设计要点
①公路线形设计时是按照先进行平面线形设计，后进行纵面线形设计的程序进行的。公路线形设计提供给驾驶者的是一条立体的线形。
②理想的平纵组合是平竖曲线的位置相互对应，且平曲线稍长于竖曲线。 ③平曲线与竖曲线半径的大小均衡是保证立体线形协调、平顺、连续的基本要求。
④平纵组合应考虑驾驶员的视觉感受。 (2)平纵线形的协调
为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，平原地区地势平坦，纵断面以平坡为主，上、下坡多集中中在大、中桥头，由于有通航要求，桥面标高相对两侧路面标高要求高出许多，因此在桥头，桥面通常设置竖曲线，竖曲线半径要适当，既要符合一级公路技术指标要求，又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。
-6-
河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计
①平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；
②长直线上设置竖曲线，平原区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线，资料显示小坡差多处变坡视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈，对于公路的长直线，同时要满足0.3%的排水纵坡，设计时采用较大的竖曲线半径方法，以获得较好的视觉和行车效果；
③透视图的运用，平纵线形配合受到各种因素的制约和影响，同时要避免一些不良的组合，如长直线上不能设计小半径的凹曲线，直线段内不能插入短的竖曲线等，运用透视图进行检验是很好的方法，设计时对有疑问的路段进行透视图的检验，效果较好；
④平面与横断面的综合协调主要是超高的设计。 (3)线形与环境的协调
①定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性，沥青混凝土路面以减少噪音；
②路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设；
③注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。
2.2.3 路线方案比选
山岭、重丘区地形复杂，横坡陡峻，定线时要利用有利地形，避让艰巨工程、不良地质地段或地物等，都涉及调整纵坡问题，而且山区纵坡限制较严，因此山岭、重丘区安排好纵坡就成为关键问题。路线应在使用任务和性质要求的前提下，通过多方案比较，精心选择合理的方案，路线设计保证路线的整体协调，做到平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调，纵横均衡，横断面合理，根据高程地线图，采用纸上定线的方法研究可能的方案，并经过比较论证确定最佳方案。本设计根据当地实际情况，合理考虑自然条件，技术指标和工程投资，施工期限和施工设备等重大影响因素进行比较论证，力争修建一条具有高技术指标、低工程造价的道路。
本设计给出两种方案，第一种方案道路避让河流和山岭，走河谷地带，沿河选线，但是路线比较曲折，需要转折点很多，由于本设计道路等级为一级道路，对线形要求的指标很高，达不到一级道路线形指标要求，且占用大量农田，故予以舍弃。第二种方案虽然有艰巨工程，但可以结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三方面能得到合理安排，且线形好，标准高，路线纵坡小，平曲线半径大，技术指标较高，路线短捷、顺直，少占农田，不占高产田，路线的长度
-7-
河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计
短、工程量虽较第一种方案大、投资费用也高，但有利于施工和养护，营运费用低，综合效益好，行车安全舒适快捷，因此予以采用。
2.2.4 平面线形要素组合计算
图2.1 基本型平曲线
?—路线转角 L—曲线长（m） T—切线长（m） E—外矩（m） J—校正数（m） R—曲线半径（m） ⑴ 平曲线1: R?400m Ls?100m ??23? 曲线几何元素计算如下：
L2L4ssp??内移值： 24R2384R3 （2.1）
10021004? ?
24?4002384?4003
?1.04m
LsL3sq??切线增长值： 2240R2 （2.2）
-8-
河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计
1001003? ? 2240?4002 ?49.97m
Ls180?缓和曲线角：?0? （2.3）
2R??100180? ? 2?400? ?7.1?6
?)tan? q （2.4）切线长: T?(R?p
223??49.97 ?(400?1.04)tan2m6 ?131.5
平曲线长： L?R??180??Ls （2.5）
?400?23???180??100
?260.490m
外距： E?(R?p)sec?/2?R （2.6）
? ?(400 2?1.04)sec2?3/m6 ?9.25切曲差： D?2T?L （2.7）
m0 ?2.63验算： ① 2??14.32? ??23? 2???；
② 圆曲线长度LY?L?2Ls?60.490m，则Ls:LY:Ls在1:1:1～1:2:1之间。
满足设置基本型曲线的几何条件。
2.2.5 桩号复核与验算
表2.1 主点桩号验算与复合
JD1
-9-
K1+754
河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计
-T ZH +Ls HY +（L-Ls）
HZ -Ls YH -Ly/2 QZ +D/2 JD1
表2.2 主点桩号计算结果汇总
主点 ZH HY QZ YH HZ JD
131.560 K1+624.440
100 K1+724.440 160.490 K1+884.930
100 K1+784.930 60.490/2 K1+754.685 2.630/2 K1+756.000
JD1 K1+624.440 K1+724.440 K1+756.000 K1+784.930 K1+884.930 K1+756.000
2.3 纵断面设计
2.3.1 纵断面设计概述
纵断面设计的主要内容是根据道路等级，沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高，各坡段的坡度和坡长，并设计竖曲线。
1.纵断面设计原则
（1）纵坡设计必须满足《标准》的各项规定
（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段。
（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证路基的稳定和道路通畅。
-10-