一、有關資料

（一）設計資料

1．某地區(qū)1：2000或1：1000地形圖一張；

2．交通量；

3．該地區(qū)地質(zhì)、水文、氣候、植被情況；

4．路線起終點位置。

（二）設計依據(jù)

1．《公路工程技術(shù)標準》（JTJ001—97）。

2．《公路路線設計規(guī)范》（JTJ011—94）。

3．《公路路基設計規(guī)范》（JTJ013—95）。

二、設計方法與設計內(nèi)容

（一）公路技術(shù)等級的確定

根據(jù)所給資料，參照《公路工程技術(shù)標準》（以下簡稱《標準》）、《公路路線設計規(guī)范》（以下簡稱《路線規(guī)范》）確定路線的等級。

（二）公路技術(shù)標準的確定

根據(jù)已確定的公路技術(shù)等級，按《標準》、《規(guī)范》規(guī)定，確定公路的技術(shù)標準，及各項指標。

（三）公路的平面設計

1．紙上定線

1）路線布局

根據(jù)已確定的公路等級及技術(shù)標準，由課程設計指導教師，指導學生在地形圖上確定出路線的各轉(zhuǎn)角點，從而確定出路線導線的位置。

2）線形設計

按照地形圖上已確定的轉(zhuǎn)角點

（1）用正切法求出各轉(zhuǎn)角點處的轉(zhuǎn)角值，并確定出左偏或右偏。

（2）按地形圖比例測量計算出交點間的距離。

（3）根據(jù)技術(shù)標準和交點間距，初步確定布線類型，如單曲線、同向曲線或同向復曲線、反向曲線或反向復曲線等。

①同向曲線間盡量避免插入短直線，插入時，其最小長度不小于6V（V≧60km/h）。

②反向曲線間最小直線長度不小于2V（V≧60km/h）。

③V≦40km/h時，可參照①和②執(zhí)行。

（4）據(jù)轉(zhuǎn)角а、交點間距離，并結(jié)合交點處地形情況，確定合適的曲線半徑R和曲線長度，計算曲線要素。切線長T h、曲線長L h外距E h和超距J h，并推算主點樁號。

（5）沿著已經(jīng)布好的公路中線，從路線起點開始，按整樁號法排樁，將起點樁號（K0+000）、百米樁、公里樁、曲線主點樁、終點樁及各相應整樁號樁布設，標定在公路中線上。

3)計算超高與加寬

參照《標準》與《規(guī)范》以及教材中的公式列表計算加寬值，確定旋轉(zhuǎn)軸，列表計算超高值。

2．填寫“直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”

直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表，是平面設計的主要成果之一，它是通過轉(zhuǎn)角計算、中線測量和曲線設置后獲得的成果，它反映了設計者對平面線形的布設意圖。該表要據(jù)實逐一填寫（見“直線、曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”（表3-1-5））。表3-1-1

表3-1-2

在已經(jīng)布設好公路中線的地形圖上：

1）填寫標題欄內(nèi)容；

2）繪制曲線要素表；

3）加深公路中線；

4）起終點樁、百米樁、公里樁和主點樁按圖例要求，繪制到地形圖上。

（四）路線縱斷面設計

1．縱斷面設計

1）按3號圖紙尺寸，在圖紙下方，自下而上繪出超高、直線與曲線、里程樁號、坡度與坡長、地面高程、設計高程和地質(zhì)狀況；

2）填繪直線與平曲線欄、里程樁號欄；

3）在圖紙左側(cè)繪制相應高程標尺；

4）按高程1：200，水平1：2000的比例，點繪地面線；

5）拉坡。

（1）綜合考慮最大縱坡、最小縱坡和坡長限制；

（2）高原地區(qū)注意縱坡的折減；

（3）標高的控制。

①在平原區(qū)，地面平坦，河溝交錯，地面水源多，地下水位較高，其路線設計標

高主要由保證路基穩(wěn)定性的最小填土高度控制。

②在丘陵區(qū)，地面有一定的高差，但不很大，路線在縱斷面上克服高差不很困難，

其路線設計標高主要由土石方平衡、降低工程造價控制。

③在山嶺區(qū)，地形變化大，地面自然坡度大，為了保證汽車平順行駛,就必然產(chǎn)生

高填深挖的現(xiàn)象，其路線設計標高主要由縱坡度和坡長控制，同時要從土石方盡量平衡和路基附屬工程合理等方面來適當考慮。

④在沿河及受水侵淹的路段，為保證路基穩(wěn)定性，路基一般應搞出《標準》規(guī)定

洪水頻率計算水位0.5m以上。

（4）轉(zhuǎn)坡點位置的確定

①充分考慮縱斷面線形和平面線形的互相搭配；

②樁號應設在10m的整數(shù)倍處；

③轉(zhuǎn)坡點的選擇應盡量使工程量最??；

④轉(zhuǎn)坡點的選擇應做到使線形做到最好。

（5）豎曲線設計

①轉(zhuǎn)坡點標高的確定

h x=h x-1+d x i

式中：h x——欲求轉(zhuǎn)坡點設計標高；

h x-1——欲求轉(zhuǎn)坡點前一轉(zhuǎn)坡點（或起點）設計標高；

d——前一轉(zhuǎn)坡點到欲求轉(zhuǎn)坡點間水平距離；

i——前一轉(zhuǎn)坡點與欲求轉(zhuǎn)坡點間坡段的設計坡度，上坡取正值，下坡取負值，以小數(shù)計。

注意：a.當縱坡以百分數(shù)表示時，其分子精確到0.01；

b.轉(zhuǎn)坡點標高和縱坡大小相互反算時要吻合。

②豎曲線要素計算，如圖3-1-1。

③

轉(zhuǎn)坡角ω=|i1-i2|

改正值h=l/2R

曲線長L=Rω

切線長T=Rω/2

外距E=T/2R

④豎曲線半徑確定

豎曲線半徑的確定在不過于增加工程數(shù)量的情況下，宜選用較大的半徑，使視覺上感到舒適順暢；

⑤豎曲線與直坡段

同向豎曲線與反向豎曲線間的直線段長度應滿足規(guī)范要求。

（6）平縱線形組合

①組合原則

a.應能在視覺上自然地誘導駕駛員的視線，并保持線形的連續(xù)性；

b.平面與縱斷面線形的技術(shù)指標應大小均衡，不要懸殊過大，使線形在視覺上、心理上保持協(xié)調(diào)；

c.選擇組合得當?shù)暮铣善露?，以利于路面排水和安全行車?/p>

②平豎組合

a.平曲線（包括圓曲線和緩和曲線）與豎曲線兩者應相互重合，這是平、縱最好的組合，且平曲線應比豎曲線長（俗稱“平包豎”），如圖3-1-2；

b.計算行車速度≥40Km/h的公路凸形豎曲線的頂部和凹曲線的底部，不得插入小半徑平曲線；凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部，不得與反向平曲線的拐點重合。

c.平曲線與豎曲線的半徑大小應選用適當，使其組合達到視覺上良好的效果。

③平縱組合

平面與縱坡組合時，應注意長坡下端避免設置小半徑平曲線，較長的平面直線上也不宜設大坡。并應選擇能夠得到適當合成坡度的線形組合。一般最大合成坡度不宜大于8%，最小合成坡度不小于0.5%。應避免急彎與陡坡相重合的線形，以策安全。

平、縱面線形的組合必須是在路線所經(jīng)地區(qū)的環(huán)境充分配合的基礎上進行的，否則即使線形符合組合的有關規(guī)定，亦不是良好的設計。所以時時處處都應注意與公路周圍環(huán)境的配合與協(xié)調(diào)。

2.路基設計表（見“路基設計表”（表3-1-6））

路基設計表是公路設計文件的組成內(nèi)容之一，它是平、縱、橫等主要測設資料的綜合。表中填列所有整樁、加樁及填挖高度、路基寬度（包括加寬）、超高值等有關資料，為路基橫斷面設計的基本數(shù)據(jù)，也是施工的依據(jù)之一。路基設計表見例題。

路基設計表的填算方法如下：

第（1）欄“樁號”和第（6）欄“地面標高”是依據(jù)地形圖，經(jīng)內(nèi)插計算填錄；

第（2）、（3）欄“平曲線”中，可只列轉(zhuǎn)角號和半徑，供計算加寬、超高之用；

第（4）、（5）欄“坡度及豎曲線”是從縱斷面圖上抄錄的，轉(zhuǎn)坡點要注明樁號和高程，豎曲線要注明起、終點樁號；

第（8）、（9）欄“改正值”（即修正值）可根據(jù)半徑和各樁距切點的距離用公式h=l/2R 算出，其中l(wèi)各樁距切點的距離，由縱斷面圖上抄錄，凹形豎曲線改正值為“+”號，凸形豎曲線改正值為“-”號；

第（7）欄“未設豎曲線設計高”和第（10）欄“設計高”是連續(xù)計算的，在豎曲線內(nèi)，設計標高應為第（7）欄與第（8）欄或第（9）欄的代數(shù)和；

第（11）、（12）欄的“填”、“挖”是第（6）欄與第（10）欄之代數(shù)差，“+”號為填，“-”號為挖；

第（13）、（14）欄“路基寬”分別為左、右半個路基的寬度，在平曲線及緩和范圍內(nèi)應增路基加寬值；

第（15）、（16）、（17）欄為超高值；

第（18）、（19）欄“填”、“挖”為第（11）、（12）欄與第（16）欄之代數(shù)差；

第（20）、（21）欄為路基兩側(cè)邊坡比，由橫斷面設計圖抄錄；

第（22）、（23）、（24）、（25）欄，由護坡道設計圖抄錄；

第（26）、（27）、（28）、（29）、（30）、（31）欄，由邊溝設計圖抄錄；

第（32）、（33）為邊坡腳至路中線之距離；

第（34）欄為作必要的說明，例如斷鏈等。

（五）橫斷面設計

1.橫斷面的繪制（見“路基橫斷面圖”（圖3-1-5～圖3-1-9））

1）基設計表中的樁號，依序在平面設計圖上沿各中樁所在位置的橫斷面按比例向兩側(cè)量取滿足路基設計要求寬度。將地面線按高度與平距均為1：200比例點繪到米格紙上，順序從下到上，從左到右。

2）按各公路等級相應標準橫斷面的要求，進行橫斷面的繪制。

①參照典型橫斷面圖進行橫斷面設計，設計圖參見《教材》；

②路堤邊坡和路塹邊坡，按《標準》要求和據(jù)地質(zhì)情況進行設計；

③邊溝形式，根據(jù)地質(zhì)情況而定；

④繪制橫斷面時，要注意曲線和緩和段部分的超高和加寬。

2.視距設計

1）視距包絡圖

通過繪制視距包絡圖的方法，檢查彎道內(nèi)側(cè)能否滿足視距的要求。

2）視距臺

通過視距包絡圖檢查，不能滿足視距要求的彎道，據(jù)包絡圖求出彎道上每一斷面的橫凈距，在相應橫斷面圖上繪制出視距臺。

3.土石方數(shù)量計算表（見表3-1-7）

1）土石方計算

（1）填挖面積的計算

根據(jù)已經(jīng)設計好的橫斷面圖，用積距法、幾何圖形法、混合法和求積儀法計算出每一橫斷面上的路基填方或挖方的土石方面積。

（2）土石方數(shù)量計算

路基土石方填挖數(shù)量，根據(jù)公式V=（A1+A2）×L/2分別進行計算，挖方按天然密實體積計算，填方按壓實后的體積計算。

（3）土石方調(diào)配

土石方調(diào)配，首先按教材所述要求，將有關數(shù)據(jù)計算出，然后在路基上土石方數(shù)量計算表上進行圖示法調(diào)配，調(diào)配中要用公式：

填方=本樁利用+填缺

挖方=本樁利用+挖余

進行閉合核實；調(diào)配完成要進行閉合驗算，公式為：

填缺=遠運利用+借方

挖余=遠運利用+廢方

2）圖表計算與調(diào)配

路基土石方工程數(shù)量的計算與調(diào)配均在“路基土石方數(shù)量表”上進行，將斷面樁號、填挖面積、土石成分等資料依次填入表中相應欄內(nèi)，算出相鄰斷面的距離、平均斷面面積并填入表內(nèi)，再算出其間的體積填入表中。按路基土石方調(diào)配原則，在“路基土石方數(shù)量計算表”上進行調(diào)配。

四.設計要求

3.文件順序

（1）封面

（2）設計說明書

（3）直線、曲線一覽表

（4）平面設計圖

（5）路基設計表

（6）縱斷面設計圖

（7）標準橫斷面圖

（8）典型橫斷面圖

（9）橫斷面設計圖

（10）路基土石方數(shù)量計算表

（11）視距包絡圖

（12）封底

1.文件一律用計算機打印，圖紙中注字一律用仿宋字。

2.設計計算一定要符合《標準》和《規(guī)范》要求。

3.本課程設計在第六章講完后，即可開始布置，本設計的特色就是從平、縱、橫

入手，使學生綜合掌握平、縱、橫三方面協(xié)調(diào)設計的原理、技巧和方法。

五.設計時間安排

1.平面設計 8

2.縱斷面設計 8

3.橫斷面設計 6

4.寫設計說明、整理、裝訂文件 2

六.參考資料

本課程設計，涉及到的知識面較廣，最后應將設計過程中的參考資料列出，以使閱者知曉某些引言的出處，便于相互交流。

七.設計示例

本設計示例選自張家口市懷化線的一段，該段按平原微丘區(qū)三級公路設計。現(xiàn)分述如下：

（一）設計資料

1.平原微丘區(qū)地形圖一張，比例1：2000

2.交通量：1400輛/晝夜

3.地理概況：該地區(qū)土質(zhì)以黃土為主，巖石為粗粒巖，地質(zhì)構(gòu)造古老，巖性復雜；該

地區(qū)為東部溫潤季凍區(qū)向西北干旱區(qū)的過度區(qū)，1月份平均氣溫低于零度，年平均降雨量

400～600㎜。

4.路線起終點：起點樁號為K3+600～K4+300

（二）設計依據(jù)

1.《公路工程技術(shù)標準》（JTJ001-97）。

2.《公路路線設計規(guī)范》（JTJ001-94）。

3.《公路路基設計規(guī)范》（JTJ013-95）。

（三）技術(shù)標準

1.根據(jù)所給資料，按《標準》、《規(guī)范》要求，確定為平原微丘區(qū)三級路。

2.按《標準》、《規(guī)范》規(guī)定，設計車速為60Km/h，路基寬度為8.5m，路面寬度

為7.0m，路基兩側(cè)各設0.75m的土路肩，路拱橫坡為1.5%，路肩采用2.5%的橫坡。

超高方式：

繞路面未加寬時的內(nèi)邊緣線旋轉(zhuǎn)，全加寬值采用第三類加寬值，路堤邊坡采用1：1.5，路塹邊坡采用1：1。

(四) 設計內(nèi)容

1．平面設計

1)交點間距和轉(zhuǎn)角

交點間距用尺子量出，轉(zhuǎn)角用正切法計算，結(jié)果見表3-1-1。

2）根據(jù)交點間距和轉(zhuǎn)角，進行交點處平曲線設計，計算結(jié)果見表3-1-2。

3）由起點樁號K30+600推算各交點樁號，并計算出各交點的主點樁號，見表3-1-3。

表3-1-1
 

表3-1-2

表3-1-3

4）從起點開始設置里程樁，布樁情況見“路基設計表”，然后在地形圖上求得每個中樁所在的地面高程，填在“路基設計表”內(nèi)，然后計算出平曲線內(nèi)各樁號的超高與加寬值，（本示例兩個平曲線半徑均大于250m，故不設加寬），填入“路基設計表”。

2．縱斷面設計

根據(jù)“路基設計表”繪制“縱斷面設計圖”。

1）填寫“直線與曲線”欄，“里程樁號”欄和“地面高程”欄；

2）點繪地面高程，連接地面線；

3）進行縱坡設計。本路線長700m，共分兩個坡段，設一個凸曲線。第一坡段縱坡為 +6.289%，第二坡段縱坡為+0.986，豎曲線元素見下表：

表3-1-4

4）曲線的設計，充分考慮了平縱結(jié)合，轉(zhuǎn)坡點在10m整樁號處，縱曲線包含在平曲線中。

5）從縱斷面上可看出，填挖基本平衡。

6）計算出各樁的設計高程、坡度、坡長填入“縱斷面設計圖”相應的欄目中。

7）將各設計高程和設計豎曲線填入“路基土石方數(shù)量計算表”。

3．橫斷面設計

在地形圖上用尺度在中樁所在位子的橫斷面方向上，向中線兩側(cè)平距和內(nèi)插地面高程，繪出中樁所在位置地面線，然后進行橫斷面設計。

1）根據(jù)“路基設計表”內(nèi)容，繪出路基橫斷面，超高.加寬在橫斷面圖上應相應繪出。

2）用“紙條法”或其他方法計算各橫斷面填挖面積，將其填入“路基土石方數(shù)量計算表”。

3）在“路基土石方量計算表上進行土石方調(diào)配，達到平衡。

（四）參考資料

1．朱永明。公路勘測設計。北京：人民交通出版社，1999。

2．《路線手冊》，人民交通出版社。

3．趙衛(wèi)平.夏連學.路基路面工程。北京：人民交通出版社，1999.

4．張保成。測量學。北京：人民交通出版社，1999.