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本科毕业设计
第3章 纵断面设计
3.1纵断面设计技术指标的确定
3.1.1纵坡
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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。 3.1.1.1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。
由《规范》可知，平原地区一级公路的最大纵坡为5%。 本设计中最大坡度为0.827%，满足规范要求。 3.1.1.2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。
在本设计中，由于纵坡均小于0.3%，所以为了满足排水要求，在道路两侧应做纵向排水设计。 3.1.1.3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。
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《标准》规定平原地区一级公路的 Smin=200m。
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本设计中前后坡长分别为1398.61m、1440m，满足规范要求。 3.1.1.4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。《标准》规定平原地区一级公路最大坡长如表3-1。
本设计中坡长分别为1398.61m、1440m。
表3－1 平原一级公路的纵坡长度限制
纵坡坡度(%) 纵坡长度(m) 3 1100 4 900 5 700 6 500 3.1.2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。 3.1.2.1竖曲线最小半径
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》建议平原地区一级公路取Rmin=4500m的要求设计竖曲线。 本设计中设置的凸曲线半径为10000m。 3.1.2.2一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80km/h时，凸形竖曲线半径的一般值为4500m，极限值为3000m 。
竖曲线的长度一般值为170m。
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竖曲线极限最小长度为70m。 本设计中，竖曲线长度为137.84m。
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3.2 竖曲线要素与主点高程的计算
3.2.1 纵断面设计原则
1.纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。 2.纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。 3.平面与纵断面组合设计应满足:
4.视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 3.2.2纵坡设计要求
1.设计必须满足《标准》的各项规范。
2.纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。
3.沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。
4.应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。 3.2.3竖曲线设计
竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。
图3－1 竖曲线图
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1.A处竖曲线计算
W?i2?i1??0.827%?0.551%??0.014
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曲线为凸曲线
曲线长L?R??10000?0.014?140m 切线长T?外距 E?L2?21402?70m
?0.245m
T2R?7022*10000表3-2 竖曲线纵距计算结果表
标高改正y?桩号 x2x(m) (m) 2R 切线高程 设计高程 K1+331.08 K1+340 K1+360 K1+380 K1+400 K1+420 K1+440 K1+460 K1+468.92 0 8.92 28.92 48.92 68.92 88.92 108.92 128.92 137.84 0 0.01 0.04 0.12 0.24 0.40 0.59 0.83 0.95 23.93 23.98 24.09 24.12 24.31 24.14 23.98 23.81 23.74 23.93 23.97 24.05 24 24.07 23.74 23.39 22.98 22.79 3.3 绘制纵断面图
纵断面图的绘制如图“纵断面设计图”
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第4章 横断面设计
4.1横断面详细设计
4.1.1横断面设计原则
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1.设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。
2.路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。
3.还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。
4.沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
5.当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。
6.路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。 4.1.2横断面的组成
对于该设计路段的横断面主要是由行车道、路肩、边沟、排水沟、截水沟和等组成。 本设计路段为平原一级公路，车速定为80km/h，按照《公路工程技术标准》（JTG B01－2003），表3.0.11,将路基宽度一般值为24.5m，最小值为21.5m，本设计中路基宽度选为24.5m。其中行车道宽度为2×3.75m，硬路肩为2×2.5m，土路肩为2×0.75m。 4.1.3 路拱的确定
为了路面排水顺畅和保证行车安全、平稳。坡度过小则排水不畅，且不利于行驶安全。所以路拱坡度应限制在一定的范围内。根据路面类型和当地自然条件，本设计采用2.0％的路拱横坡。
路肩横坡采用3.0%，路拱形式采用直线形，以路中线为为基点，设置双向路拱横坡，主要是为便于机械化施工、排水和养护。
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