本科毕业设计说明书
3.1.2.1 圆曲线的最小半径
(1) 极限最小半径 (2) 一般最小半径
平面线形中一般非不得已时不使用极限半径,因此《规范》规定了一般最小半径。
(3) 不设超高最小半径
当圆曲线半径大于一定数值时,可以不设超高,允许设置与直线路段相同的路拱横坡。
表5-1 圆曲线半径 (m)
技术指标 一般最小半径 极限最小半径 不设超高 最小半径 路拱?2.0% 路拱?2.0% 山岭重丘二级公路 200 125 1500 1900 3.1.2.2 圆曲线的最大半径
选用圆曲线半径时,在地形条件允许的条件下,应尽量采用大半径曲线,使行车舒适,但半径过大,对施工和测设不利,所以圆曲线半径不可大于10000米。
3.1.2.3 圆曲线半径的选用
在设计公路平面线形时,根据沿线地形情况,尽量采用了不需设超高的大半径曲线,最大半径为4000米,极限最小半径及一般最小半径均未采用,设置曲线最小半径为600米。
3.1.2.4 平曲线的最小长度
公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线(或超高,加宽缓和段)和一段圆曲线的长度;平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线,其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离,由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。
平曲线的最小长度:70m
平曲线中圆曲线的最小长度取:35m
3.1.2.5 关于小偏角的曲线长
《规范》规定:山岭重丘区转角等于或小于7°时,平曲线长度一般值是500/αm,低限值是70m。
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3.1.3 缓和曲线
缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面:
(1) 离心加速度变化率不过大; (2) 控制超高附加纵坡不过陡; (3) 控制行驶时间不过短; (4) 符合视觉要求;
因此,《规范》规定:山岭重丘区二级公路缓和曲线最小长度为35m.。一般情况下,在直线与圆曲线之间,当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时,可不设缓和曲线。
3.1.4 行车视距
行车视距是否充分,直接关系着行车的安全与速度,它是公路使用质量的重要指标之一。
行车视距可分为:停车视距、会车视距、超车视距。
《规范》规定,二级公路设计视距应满足会车视距的要求,其长度应不小于停车视距的两倍。工程特殊困难或受其它条件限制的地段,可采用停车视距,但必须采取分道行驶措施。
对于山岭重丘区二级公路,停车视距St取40 m,超车视距Sc一般值取200m,低限值取150m。
3.1.5 平面视距的保证
汽车在弯道上行驶时,弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡,因此,在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证,如有遮挡时,则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。当视野内有稀疏的成行树木,单棵树木或灌木,对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时,则可予以保留。
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3.2 纵断面设计技术指标的确定
3.2.1 纵坡
纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平,行车质量和运营成本,也关系到工程是否经济、适用,因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。
3.2.1.1 最大纵坡
汽车沿纵坡向上行驶时,升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。一般坡度越大,车速降低越大,这样在较长的陡坡上,将出现发动机水箱开锅 、气阻、熄火等现象,导致行车条件恶化,汽车沿陡坡下行时,司机频繁刹车,制动次数增加,制动容易升温发热导致失效,驾驶员心里紧张、操作频繁,容易引起交通事故。尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。因而,应对最大纵坡进行限制。
最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑,《规范》对二级公路最大纵坡规定如下:
山岭重丘区二级公路:最大纵坡为 7%。 本设计中设置最大纵坡为4.5%。
3.2.1.2 最小纵坡
各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段,为保证排水顺利,防止水浸路基,规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡(0.0%)或小于0.3%的坡度时,其边沟应做纵向排水设计。本次设计中最小纵坡为0.315%。
3.2.1.3 最小坡长
如果坡长过短,变坡点增多,形成”锯齿形”的路段,容易造成行车起伏频繁,影响公路的服务水平,减小公路的使用寿命。为提高公路的平顺性,应减少纵坡上的转折点;两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求,同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间,通常汽车以计算行车速度行驶9s-7415s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。
《标准》规定山岭重丘区二级公路的 Smin=150m。本次设计最小坡长为560m。
3.2.1.4 最大坡长
汽车沿长距离的陡坡上坡时,因需长时间低挡行驶,易引起发动机效率降低。下坡时,由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命,影响行车安全。一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑,对坡度的最大坡长应加以限。
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本次设计山岭重丘区二级公路坡度和破长如下表:
表5-2 山岭重丘区二级公路的纵坡长度
纵坡坡度(%) 纵坡长度(m) 800 710 1270 1190 2060 1110 740 560 0.789 1.174 2.066 0.423 2.524 2.208 0.315 2.837 3.2.2 竖曲线
为保证行车舒适平顺、安全、视距良好及满足平、竖曲线组合的要求,在变坡点处均应设置竖曲线。
3.2.2.1 竖曲线最小半径
(1) 凹形竖曲线最小半径
对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑:限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。
《规范》建议在条件许可的情况下山岭重丘区二级公路取Rmin=6000m的要求设计竖曲线
本次设计中设置的凹曲线最小半径为6000米。
(2) 凸形竖曲线最小半径
确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时,由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。当变坡角较小时,不设竖曲线也能保证视距,但变坡角较大时,必须设竖曲线以满足行车视距的要求。
《规范》建议在条件许可的情况下山岭重丘区二级公路取Rmin=9000m的要求设计竖曲线
本次设计中设置的凸曲线最小半径为7000米。
3.2.2.2 一般最小半径和极限最小半径
在条件许可的条件下,应尽量满足上述凹、凸竖曲线的视距要求,但上述的最小半径,在条件较差时,并不是设计竖曲线所必须的最小值要求。《标准》规定在设计速度为60km/h时,凹形竖曲线半径的一般值为2000m;极限值为1400m;
凸形竖曲线半径的一般值为1500米,极限值为1000米 ,竖曲线最小长度为35m。
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当然通常采用大于或等于上述一般最小半径值,当受地形条件及其它特殊情况限制时方可采用上述极限最小半径值。
3.3 路基
3.3.1 路基设计的基本要求
路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施工方法进行设计,既要有足够的强度和稳定性,又要经济合理。影响路基强度和稳定性的地面水和地下水,必须采取将其拦截或排出路基以外。设计排水设施时,应保证水流排泄畅通,并结合附近农田灌溉,综合考虑。修筑路基取土坑和弃土堆时,应尽量将取土坑、弃土堆平整成可耕地和减少弃土侵占耕地,防止水土流失和淤塞河道,通过特殊地质、水文条件下的路基,应做好调查研究,并结合当地实际经验,进行个别设计。
3.3.2 路基宽度
公路路基宽度为行车道与路肩宽度之和。当设有中间带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带时,尚应包括这些部分的宽度。
《标准》规定设计速度为60km/h时,山岭重丘区二级公路的车道宽度为3.5米,硬路肩宽度取0.75米(一般值)或0.25米(最小值),土路肩宽度取0.75米(一般值)或0.5米(最小值)。本次设计路肩宽度均取的一般值。
3.3.3 路基高度
路基高度有中心高度和边坡高度之分。中心高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。
路基高度的设计,应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度,同时要考虑的地下水﹑毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性。
路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度,可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。填土高度小于1.0-1.5m,属于矮路堤;填土高度大于18m(土质)或20m(石质)的路堤属于高路堤;填土高度在1.5-1.8m范围内的为正常路堤。大于20m的路堑为深路堑。本次设计中路堤高度控制
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