河南城建学院本科毕业设计（论文） 第二章 平、纵横三维设计
（4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就进路段填方，以减少借方和废物，降低造价和节省用地。平原微丘区地下水埋深较浅，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度，保证路基稳定。 （5）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。 2.纵断面设计步骤
（1）拉坡前的准备工作绘出中桩位置，平曲线示意图等。 （2）标注控制点位置
控制点：影响路线纵坡设计高程，如起讫点，大中桥涵等。经济点：山区公路，路基挖平横时，此点道路中心处填挖高程点称之为经济点，若纵坡设计线通过此处，横断面挖填平衡。
（3）试坡。在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，以控制点为依据，照顾多个“经济点”的原则定出坡度线。
（4）调整：将所定的坡度与选线时考虑的坡度尽量统一。 （5）核对：主要检察高填深挖等重点横断面填挖情况。
（6）定坡：所谓定坡，就是逐路段把坡度线的坡度值，变坡点位置和高程确定下来。
2.3.2 纵坡设计
最大纵坡旨在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。一级公路最大纵坡6﹪，最大纵坡考虑排水及路基的稳定性为0.3﹪-0.5﹪；平均纵坡是指一定长度的路段连续上坡或下坡路段纵向所克服高差与路段长度之比；合成纵坡是指路面上的纵向坡度与横向坡度组合成的坡度。高速、一级公路合成坡度在80km/h时的最大取10.5﹪。一般取8﹪，合成坡度不小于0.5﹪。
最小坡长主要是从汽车行驶平顺性的要求的，时速为80km/h，最小坡长一般值为250m，极限值为200m。最大坡长是考虑汽车的行驶安全上考虑的，坡长过长使刹车频繁，影响行车安全。当纵坡为3﹪时，速度80km/h下取1100米，纵坡小于3﹪可无限，但长坡长还是不宜选取。
本设计中的纵坡和坡长如表2.3所示，各项指标均满足规范要求。
表2.3 各坡段坡度与坡长
起点桩号 K0+000 K2+170
坡长（m） 2170 630
坡度（%） 0.62 0.57
终点桩号 K2+170 K2+800
2.3.3 平、纵线形组合设计
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平、纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和动力学的前提下，研究如何满足视觉和心里方面的连续。
1.平、纵线形组合设计的原则
（1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，保证视觉连续 （2）注意保持平、纵线形技术指标大小均衡。
（3）选择适合的合成坡度，以利于行车安全和路面排水。 （4）注意与道路周围环境的配合。
2.平、纵线形组合的基本要求
（1）竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。
（2）保持平曲线与竖曲线大小的均衡，平曲线半径如果不大于1000m竖曲线的半径为平曲线的10-20倍，平曲线800m竖曲线最好取1600m。
（3）平曲线缓而长，纵断面破差较小时，可不要求平竖曲线一一对应，平曲线可包含多个竖曲线。 （4）选择适当的合成坡度。
2.3.4 竖曲线
纵断面上两个坡段转折处，为了行车安全、舒适以及视距的的要求需要设置竖曲线。竖曲线线性有圆曲线和抛物线，在使用范围上二者差别不大，但在设计和计算上抛物线比圆曲线方便。本设计采用抛物线形竖曲线。
1.竖曲线的最小半径
（1）考虑缓和曲线冲击作用，即缓和行驶在竖曲线上时，产生径向离心力，考虑旅客舒适及视觉平顺性要求，采用a=0.278m/s2，Lmin=v2w/3.6。 （2）考虑时间行程不过短，最短满足3s行程。Lmin=v/1.2。 （3）满足视距的要求。
本设计在变坡点处设一个竖曲线，竖曲线半径取6000m。
2.竖曲线要素计算
（1）竖曲线1：
变坡点桩号：K2+170，竖曲线半径 R=6000m ①计算竖曲线要素
w?i2?i1?0.57%?(?0.62)%?1.19% (2.8) 曲线长 L?Rw?6000?0.0119?71.4m （2.9） 切线长 T?L71.4??35.7m （2.10） 22图2.2 竖曲线要素示意
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T235.72??0.106m 外距 E?（2.11） 2R2?6000②计算设计高程
竖曲线起点桩号?(K2?170)?35.7?K2?134.300 竖曲线起点高程192.400?35.7?0.0062?192.621m 桩号K2+160处：
横距 x?(K2?160?)K(?2 134.3?00)mx225.7??0.05m5 竖距 h?2R2?6000切线高程?192.621?25.7?0.0062?192.461m 设计高程?192.461?0.055?192.517m 终点桩号?(K2?170)?35.7?K2?205.700 终点高程?192.183?0.425?192.598m 桩号K2+200处：
)K(?2横距 x?(K2?200?134.3?00)m
x265.72??192.214m 竖距 h?2R2?6000切线高程?192.621?0.0062?65.7?192.214m 设计高程?192.214?0.360?192.574m 竖曲线1计算结果如表2.4所示：
表2.4 竖曲线1计算结果
桩号 K2+170 K2+160 K2+200 K2+205
横距x（m） 0 25.7 65.7 0
竖距h（m） 0 0.055 0.360 0
切线高程（m） 设计高程（m） 192.621 192.461 192.214 192.598
192.621 192.517 192.574 192.598
所设置的竖曲线在平面上均处于直线段上，切竖曲线半径足够大能够满足视距要求。
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2.4 横断面设计
2.4.1 横断面组成及其类型
道路横断面是指中线上个点沿法向的处置剖面。由横断面设计线和地面线组成，高速公路和一级公路的横断面组成主要包括：行车道、中间带、路肩、边坡、排水设施（边沟、排水沟、截水沟等）根据需要可能还有变速车道和碎落台等。 本次设计各指标汇总如下：
表2.5 横断面设计指标
车道 ：4x3.75m
土路肩：0.75m，坡度3﹪ 硬路肩：2.5m ，坡度2﹪ 中间带：3m 路缘带：0.5m
路拱横坡2﹪
边沟：底宽0.5m，坡度1:1 路堤边坡：1:1.5 路堑边坡：1:1 路基宽度：24.5m
1.路拱及路拱横坡
为了路面便于横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。其形式有抛物线型、折现型。高等级公路一般采用直线接抛物线型路拱。此外，高速公路和一级公路由于其路面较宽，当此路面处于降水交大的地区时路拱应采用高值，本设计采用2﹪直线型路拱。
2.路肩
指的是位于车行道外缘至路基边缘，具有一定宽度的带状部分(包括硬路肩与土路肩)，为保持车行道的功能和临时停车使用，并作为路面的横向支承。 路肩的作用如下：
①保护行车道等主要结构的稳定；
②为发生机械故障或遇到紧急情况的车辆需要临时停车提供位置； ③提供侧向余宽，有利于安全，增加舒适感； ④可供行人、自行车通行； 埋设地下管道的场地。
路肩从构造上又可分为硬路肩、土路肩。硬路肩是指进行了铺装的路肩，它可以承受汽车荷载的作用力，在混合交通的公路上便于非机动车、行人通行。在填方路段，如果采用集中排水方式，为使路肩能汇集路面积水，在路肩边缘应设置缘石。土路肩是指不加铺装的土质路肩，它起保护路面和路基的作用，并提供侧向余宽。
高速公路、一级公路当采用分离式断面时，行车道左侧应设硬路肩。高速公
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路、一级公路，有条件时宜采用≥2.50m的右侧硬路肩。
本设计采用2.5米宽的硬路肩和0.75米宽的土路肩。
3.中间带
公路中间带由分隔带和路缘带组成，分隔带以路缘石线等设施分界，在构造上起到分隔往返交通的作用。在分隔带的两侧设置路缘带。路缘带既引导驾驶员的视线，又增加行车安全，还能保证行车所必需的侧向余宽，提高行车道的使用效率。
（1）将上、下行车流分开，防止车祸，又能减少公路中心线附近的交通阻力。 （2）可作设置公路标志牌及其它交通管理没施的场地。
（3）设置一定宽度的中间带并种植花草灌木或设置防眩网，可防止对向车辆灯光眩目，还可起到美化路容和环境的作用。
根据行车道以外的侧向余宽、防止驶入对向行车道的护栏、种植、防眩网、被交公路的桥墩等所需的设置带宽度而定的。《标准》规定的最小中间带宽度随公路等级、地形条件变化在2.00～4.50m之间，城市道路规定与公路大致相同。左侧路缘带常用宽度为0.50m或0.75m。
4 .边沟
指的是为汇集和排除路面、路肩及边坡的流水，在路基两侧设置的水沟。 边沟设置于挖方地段和填土高度小于边沟深度的填方路段。其形式可分为L形边沟、梯形、碟形、三角形、矩形或U形边沟.又分为明沟和加设盖板的暗沟等多种形式，多为石块砌成，边沟可与路缘石结合为一整体。
图2.3 边沟示意图
一般在挖方地段都要设边沟,全挖的则两边都要,半填半挖的,在挖方一侧设边沟.如果填方高度较小的,小于最小填土高度的地段也要设边沟,保证地下水或地表水在最小填土高度以下。
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