一、有關(guān)資料

（一）設(shè)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(shè)計依據(jù)

1．《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001—97）。

2．《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTJ011—94）。

3．《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTJ013—95）。

二、設(shè)計方法與設(shè)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(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）、《公路路線設(shè)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(biāo)準(zhǔn)的確定

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

（三）公路的平面設(shè)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(biāo)準(zhǔn)，由課程設(shè)計指導(dǎo)教師，指導(dǎo)學(xué)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(dǎo)線的位置。

2）線形設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)曲線、反向曲線或反向復(fù)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(yīng)整樁號樁布設(shè)，標(biāo)定在公路中線上。

3)計算超高與加寬

參照《標(biāo)準(zhǔn)》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(shè)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(shè)置后獲得的成果，它反映了設(shè)計者對平面線形的布設(shè)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(shè)好公路中線的地形圖上：

1）填寫標(biāo)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(shè)計

1．縱斷面設(shè)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(shè)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(yīng)高程標(biāo)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(biāo)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(shè)計標(biāo)

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(shè)計標(biāo)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(shè)計標(biāo)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(dāng)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(yīng)搞出《標(biāo)準(zhǔn)》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(yīng)設(shè)在10m的整數(shù)倍處；

③轉(zhuǎn)坡點的選擇應(yīng)盡量使工程量最??；

④轉(zhuǎn)坡點的選擇應(yīng)做到使線形做到最好。

（5）豎曲線設(shè)計

①轉(zhuǎn)坡點標(biāo)高的確定

h x=h x-1+d x i

式中：h x——欲求轉(zhuǎn)坡點設(shè)計標(biāo)高；

h x-1——欲求轉(zhuǎn)坡點前一轉(zhuǎn)坡點（或起點）設(shè)計標(biāo)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(shè)計坡度，上坡取正值，下坡取負(fù)值，以小數(shù)計。

注意：a.當(dāng)縱坡以百分?jǐn)?shù)表示時，其分子精確到0.01；

b.轉(zhuǎn)坡點標(biāo)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(yīng)滿足規(guī)范要求。

（6）平縱線形組合

①組合原則

a.應(yīng)能在視覺上自然地誘導(dǎo)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(biāo)應(yīng)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(dāng)?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(yīng)相互重合，這是平、縱最好的組合，且平曲線應(yīng)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(yīng)選用適當(dāng)，使其組合達(dá)到視覺上良好的效果。

③平縱組合

平面與縱坡組合時，應(yīng)注意長坡下端避免設(shè)置小半徑平曲線，較長的平面直線上也不宜設(shè)大坡。并應(yīng)選擇能夠得到適當(dāng)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(yīng)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(chǔ)上進(jìn)行的，否則即使線形符合組合的有關(guān)規(guī)定，亦不是良好的設(shè)計。所以時時處處都應(yīng)注意與公路周圍環(huán)境的配合與協(xié)調(diào)。

2.路基設(shè)計表（見“路基設(shè)計表”（表3-1-6））

路基設(shè)計表是公路設(shè)計文件的組成內(nèi)容之一，它是平、縱、橫等主要測設(shè)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(guān)資料，為路基橫斷面設(shè)計的基本數(shù)據(jù)，也是施工的依據(jù)之一。路基設(shè)計表見例題。

路基設(shè)計表的填算方法如下：

第（1）欄“樁號”和第（6）欄“地面標(biāo)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(shè)豎曲線設(shè)計高”和第（10）欄“設(shè)計高”是連續(xù)計算的，在豎曲線內(nèi)，設(shè)計標(biāo)高應(yīng)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(yīng)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(shè)計圖抄錄；

第（22）、（23）、（24）、（25）欄，由護(hù)坡道設(shè)計圖抄錄；

第（26）、（27）、（28）、（29）、（30）、（31）欄，由邊溝設(shè)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(shè)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(shè)計表中的樁號，依序在平面設(shè)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(shè)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(yīng)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面的要求，進(jìn)行橫斷面的繪制。

①參照典型橫斷面圖進(jìn)行橫斷面設(shè)計，設(shè)計圖參見《教材》；

②路堤邊坡和路塹邊坡，按《標(biāo)準(zhǔn)》要求和據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行設(shè)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(shè)計

1）視距包絡(luò)圖

通過繪制視距包絡(luò)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(luò)圖檢查，不能滿足視距要求的彎道，據(jù)包絡(luò)圖求出彎道上每一斷面的橫凈距，在相應(yīng)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(shè)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(jìn)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(guān)數(shù)據(jù)計算出，然后在路基上土石方數(shù)量計算表上進(jìn)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(jìn)行閉合核實；調(diào)配完成要進(jìn)行閉合驗算，公式為：

填缺=遠(yuǎn)運(yùn)利用+借方

挖余=遠(yuǎn)運(yùn)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(jìn)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(yīng)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(jìn)行調(diào)配。

四.設(shè)計要求

3.文件順序

（1）封面

（2）設(shè)計說明書

（3）直線、曲線一覽表

（4）平面設(shè)計圖

（5）路基設(shè)計表

（6）縱斷面設(shè)計圖

（7）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

（8）典型橫斷面圖

（9）橫斷面設(shè)計圖

（10）路基土石方數(shù)量計算表

（11）視距包絡(luò)圖

（12）封底

1.文件一律用計算機(jī)打印，圖紙中注字一律用仿宋字。

2.設(shè)計計算一定要符合《標(biāo)準(zhǔn)》和《規(guī)范》要求。

3.本課程設(shè)計在第六章講完后，即可開始布置，本設(shè)計的特色就是從平、縱、橫

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

五.設(shè)計時間安排

1.平面設(shè)計 8

2.縱斷面設(shè)計 8

3.橫斷面設(shè)計 6

4.寫設(shè)計說明、整理、裝訂文件 2

六.參考資料

本課程設(shè)計，涉及到的知識面較廣，最后應(yīng)將設(shè)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(shè)計示例

本設(shè)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(shè)計?，F(xiàn)分述如下：

（一）設(shè)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(fù)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(shè)計依據(jù)

1.《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTJ001-97）。

2.《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTJ001-94）。

3.《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTJ013-95）。

（三）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

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

2.按《標(biāo)準(zhǔn)》、《規(guī)范》規(guī)定，設(shè)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(shè)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(shè)計內(nèi)容

1．平面設(shè)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(jìn)行交點處平曲線設(shè)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(shè)置里程樁，布樁情況見“路基設(shè)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(shè)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(shè)加寬），填入“路基設(shè)計表”。

2．縱斷面設(shè)計

根據(jù)“路基設(shè)計表”繪制“縱斷面設(shè)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(jìn)行縱坡設(shè)計。本路線長700m，共分兩個坡段，設(shè)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(shè)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(shè)計高程、坡度、坡長填入“縱斷面設(shè)計圖”相應(yīng)的欄目中。

7）將各設(shè)計高程和設(shè)計豎曲線填入“路基土石方數(shù)量計算表”。

3．橫斷面設(shè)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(jìn)行橫斷面設(shè)計。

1）根據(jù)“路基設(shè)計表”內(nèi)容，繪出路基橫斷面，超高.加寬在橫斷面圖上應(yīng)相應(yīng)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(jìn)行土石方調(diào)配，達(dá)到平衡。

（四）參考資料

1．朱永明。公路勘測設(shè)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(xué).路基路面工程。北京：人民交通出版社，1999.

4．張保成。測量學(xué)。北京：人民交通出版社，1999.