1、第二章 道路线形设计一 公路选线原则平原地区地面高度变化微小，有时的轻微的起伏和倾斜，平原地区除泥沼、盐渍土、河谷漫滩、海边滩涂等外，一般多为耕地，分布有各种建筑设施，居民点较密，在天然河网地区，还有水塘、沟渠多等特点，因此平原地区选线一方面由于地势较平坦，路线纵坡及曲线半径等几何要素比较容易达到较高的技术标准；另一方面往往由于受当地自然条件和地物的障碍以及支援农村建设需要的限制选线要考虑各方面的因素。平原地区地形对路线的限制不大，路线的基本线形，多顺直短捷，如在两控制点之间既无地物、地质等障碍，也无应迁就的风景、文物及居民点等，则与两控制点直线连线相吻合的路线是最理想的， ，这只有在荒芜人烟
2、的草原和海边滩涂才有可能。而在一般地区，农田密布，灌溉渠道网纵横交错、城镇、工业区较多，居民点也比较密集，由于这些原因，按照公路的使用任务和性质，有的需要靠近它，有的需要避绕，从而产生了路线的转折，虽然增长了距离，但这也是必要的，因此平原地区选线，先是把路线总方向内所规定绕过的地点，如城镇、工厂、农场、乡村以及风景文物地点作为控制点，然后在大控制点之间进行实地踏勘，了解农田的优劣及地理分布情况，确定哪里可以穿过，哪里应该饶行，从而建立一系列中间控制点，控制点之间以直线为主，在直达的基础上作适当的调整，使路线的平纵断面配合好。选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用
3、与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。 平原地区公路选线应符合以下原则：(1) 根据道路使用任务和性质，综合考虑路线区域国民经济发展情况与远景规划，正确处理好近期与远景的关系，在总体规划的知道下，合理选择方案。(2) 认真领会任务书的精神，深入现场，多跑、多看、多问、多比较，深入调查当地的地形、气候、土壤、水文等自然情况，以利于选择有价值的方案进行比较。(3) 充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从行车的安全、畅通和施工
4、养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，做好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面线形短捷顺直，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、经济。(4) 充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线城镇及地方经济的发展。平原地区多数是鱼米之乡，土地肥沃，水资源丰富，但是人口密集，特别是耕地尤为紧张能，人均耕地 0.51.0 亩，修一条高等级公路要占用许多土地，在选线时，要考虑到尽可能少占耕地，不破坏农田水系，常用的方法是利用河堤，利用河堤好处较多，除了节省耕地，不破坏水系外，还有以下一些好处：利用老路，这个地区以前的低等级公路大多数在河堤上建筑的，长期的自重作用和车辆荷载作用使路基沉陷趋于稳定，在
5、路基处理时可以节省费用；可以减少拆迁，由于有老路的存在，沿线的拆迁量减少；由于河堤较高，可以节约土地用量，减少耕地的开挖，接生了耕地；可以带动沿线经济的发展，河网地区城镇、乡村多倚河而建，各乡镇间距距离较小，大多不超过10km，多为一些低等级砂石路相连且人口较多，每个乡镇达到 48 万人，当道路等级提高后，可以带动沿线许多行业的发展，特别是旅游业，由于交通的便利，经济发展大为加快；有利于公路网路建设，利用老的低等级公路网进行技术改建，提高技术标准，改造成新型的高等级网络，可以加快路网建设的速度。平原二级公路选线方法有多种，主要有视察，初测与初步设计。实测与施工图设计等步骤：1.全面布局 2.逐
6、段安排 3.具体定线二 平面线形设计2.1 基本线形设计的要求直线、圆曲线和缓和缓和曲线称为“平面线形三要素” 。1、直线直线是平面线形中的基本线形，它所具有的线形特征是直线以最短的距离连接两目的地，路线短捷，缩短里程，行车方向明确且线形简单容易测设等优点；但过长的直线，线形呆板，司机容易因为行车单调引起疲劳，也易发生超车和超速行驶等，直接影响行车安全。因此必须对直线长度加以限制，受地形条件或其它特殊情况限制而采用长直线时，其长直线上纵坡不宜过大，且长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，其余规定应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。本路段设计车速为 80km/h，根据公路路线设计规范JTG D20
7、-2006，两圆曲线间以直线径相连接时，同向圆曲线间最小直线长度以不小于6V= 米为宜；反向圆曲线间的最小直线长度以不小于 2V=6804米为宜。212、圆曲线在平面线形中，圆曲线是最常用的基本线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置，能较好的适应地形变化，易与地形、地物、景观等配合协调；但它的视距条件差。各级公路不论转角大小均应设置圆曲线，它是平曲线的主要组成部分。（1） 、设计标准圆曲线最小半径：公路路线设计规范JTG D20-2006 作了如下规定：在选用圆曲线半径时，应与设计速度相适应，设计车速 80km/h 时，圆曲线一般最小半径为 400m，极限最小半径为 250m， “一般
8、值”是按计算行车速度行驶的车辆能保证其安全性和舒适性的最小半径，为正常情况下的采用值， “极限值”是按计算行车速度行驶的车辆，能保证其安全行驶的最小半径，为条件受限制时可采用的值。圆曲线最大半径：选用大半径曲线可使行车舒适，但圆曲线半径过大，会使圆曲线过长，对测设施工不利，且过大的圆曲线半径其几何性质与直线无多大差异，同时也无谓增加计算和测量的麻烦。因此公路路线设计规范JTG D20-2006 规定圆曲线最大半径不宜超过 10000m。平曲线长度：从驾驶员操纵方便、行车舒适性以及视觉等方面的要求来考虑，应对平曲线长度加以限制。 公路路线设计规范制定的二级公路设计车速为 80km/h 时平曲线一
9、般长度为 400m，最小长度为 140m。当公路转角小于或等于 7时，曲线长度往往看上去较实际长度短。因此，为避免造成视觉错误、保证行车安全，在进行平曲线设计时应避免设置小于7的转角。当条件受限时，在转角等于或小于 7处应设置较长的平曲线，其长度应符合规范规定。（2） 、圆曲线半径的选用原则圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。选用半径时，应充分注意地质、水文条件，使曲线既能更好地吻合地形，减少工程，又能满足桥梁的要求和隧道、路基等建筑物的设计条件。在确定圆曲线半径时，应注意：一般情况下以采用极限最小半径的 48 倍或超高为 24%的圆曲线半径为宜；当地形条件不受限制时，应尽
10、量采用大于或等于一般最小半径的圆曲线半径为宜；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形；应同纵面线形相配合，应避免小半径曲线与陡坡相重叠。3、缓和曲线缓和曲线是指在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同圆曲线之间设置的一种曲率连续变化的曲线。由于曲率渐变，使公路路线线形顺适美观、线形缓和、有良好的视觉效果和心理作用感，使平面线形布置更加灵活、经济、合理。当平曲线半径小于不设超高的最小半径时应设置缓和曲线。缓和曲线可采用回旋曲线、三次抛物线，高次抛物线等线型。在我国，多采用旋曲线。 公路路线设计规范规定设计车速为 80km/h
11、时，最小缓和曲线长度不小于 70m；在设置缓和曲线时，缓和曲线的长度应不小于超高缓和段的长度。各级公路的平曲线，一般情况下应能够设置两段缓和曲线及一段圆曲线，平曲线一般最小长度按 9s 行程长度控制，即缓和曲线与圆曲线长度均保证 3s的行程，缓和曲线：圆曲线：缓和曲线 1：1：11：2：1，才能使其线形美观、顺畅。2.2 方案比选路线方案比选的评价指标较多，主要有技术、经济、政策及国防上的意义，交通网系中的作用及其联系城镇的多少等指标，本设计中只作技术指标的比较。方案一：从点（2733.16639678，3368.31156715）开始，到达点（4930.43393572，3834.91662
12、303）全线总长 2349.248m，该线路高差相对较小，所经区域大部分是农田，土石方工程量相对较小。转点 3 个，沿线基本顾及了城镇、经济区、工厂等建筑物，线形顺直短捷，视线良好，而且这里本来就有一条老路，在设计的时候，尽量延着老路走，这样一来就可以利用原来的旧路，节约工程造价；二来在旧路上还有乡村居民，尽量使他们出行方便。方案二：从点（3075.15156432，2392.19309276）开始，到达点（4938.17314681，2987.01902657）全线总长 2084.071m， ，转点 2 个，沿线只顾及了城镇，没有顾及到经济区、工厂等建筑物，线形没有做到短捷顺直，刻意扭转了线
13、形走向。相比之下，方案一比方案二较优，故选择方案一。2.3 平面设计2.3.1 纬地系统设计计算结果如下：2.3.2 平面线形设计指标复核 直线最大长度直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。规范规定，我国对直线的长度无明确规定，建议采取 20V 即为 2400m，此设计采用不大于 3km，应是可以接受的。 直线的最小长度同向曲线间的直线最小长度不小于为 6V，即 480 米。反向曲线间的直线最小长度为不小于 2V，即 160 米。此设计同向曲线间的直线长度满足规定。 圆曲线的最小半径最小半径计算：其中： R圆曲线半径V设计速度（
14、km/h）路面与轮胎之间的横向摩阻系数h超高横坡度i采用一般最小半径，则按 =0.05， =7%计算得：hhi280419.517(.5)Rm设计中所取半径最小 R=450 均满足要求。 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。 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
15、求其长度不短于 6s 的行驶距离。平曲线内圆曲线的217()hVRi长度一般不应短于车辆在 3s 内的行驶距离。圆曲线最小长度一般要有 3s 行程，即 ，可见都满足要求。mLr360 缓和曲线长度（1） 、旅客感觉舒适： 33(min) 800.24.214.75.sSVLR（2） 、超高渐变率适中：对应于 JD1: mpiBs 1250/1%)3(.(min) 对应于 JD2: iLs ./).2(5.(in) （3） 、行驶时间不过短：(min)806.71.2sVLm可见，缓和曲线长度符合要求。图表成果：直曲转表，逐桩坐标表，道路平面设计图， ，平面分图三 纵断面设计纵断面线形设计主要是
16、解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。该路地处平原区，土地资源宝贵，本项纵断面设计采用小纵坡，微起伏与该区域农田相结合，尽量降低路堤高度，路线纵断面按百年一遇设计洪水位的要求和确保路基处于干燥和中湿状态，所需的最小填筑高度来控制标高线形设计上避免出现断背曲线，
17、反向竖曲线之间直线长度不足 3 秒行程的则加大竖曲线半径，使竖曲线首尾相接。此外，所选用的半径还满足行车视距的要求，另外，竖曲线的纵坡最小采用 0.3%以保证排水要求。3.1 纵坡设计的一般要求 纵坡设计必须满足标准的有关规定，一般不轻易使用极限值 纵坡应力求平缓，避免连续陡坡，过长陡坡和反坡 纵断面线形应连续，平顺，均衡，并重视平纵面线形的组合从行车安全，舒适和视觉良好的要求来看，要求纵断面线形注意有以下几点： 在短距离内应避免线形起伏，易使纵断面线形发生中断，视觉不良； 避免“凹陷”路段，若线形发生凹陷出现隐蔽路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全； 在较大的连续上坡路段，
18、宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓些； 纵坡变化小的，宜采用较大的竖曲线半径； 纵断面线形设计应注意与平面线形的关系，汽车专用公路应设计平、纵面配合良好协调的立体线形； 纵坡设计应结合沿线自然条件综合考虑，为利于路面和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于 0.5%为宜，在受洪水影响的沿河路线及平原区低速路段应保证路线的最低标高，以免遭受洪水冲刷，而确保路基的稳定； 纵坡设计应争取填、挖平衡，尽量利用挖方作就近填方，以减少借方和废方，接生土石方量，降低工程造价；纵坡设计时，还应结合我过情况，适当照顾当地民间运输工具，农业机械、农田水利等方面的要求。3.2 纵坡设计的方法和步骤： 准备工
19、作纵坡设计前，应先根据中桩和水准记录点，绘出路线纵断面图的地面线绘出平面直线，曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。 标注纵断面控制点纵面控制点主要有路线起终点，重要桥梁及特殊涵洞，隧道的控制标高，路线交叉点，地质不良地段的最小填土和最大控制标高，沿溪河线的控制标高，重要城镇通过位置的标高及受其它因素限制路线中须通过的控制点、标高等。 试坡试坡主要是在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术和标准，选线意图，考虑各经济点和控制点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线的工作。试坡的要点，可归纳为“前面照顾，以点定线，
20、反复比较，以线交点”几句话。前后照顾就是说要前后坡段统盘考虑，不能只局限于某一段坡段上。以点定线就是按照纵面技术标准的要求，满足“控制点” ，参考“经济点” ，初步定出坡度线，然后用三角板推平行线的办法，移动坡度线，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合标准，又保证控制点要求，而且土石方量最省的坡度线，将其延长交出变坡点初步位置。 调坡调坡主要根据以下两方面进行：结合选线意图。将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际情况或考虑不周现象，则应全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍；对照技术标准。详细检查设计最大纵坡、坡长限制、纵坡折减以及平纵线形组合是
21、否符合技术标准的要求，特别要注意陡坡与平曲线、竖曲线与平曲线、桥头接线、路线交叉、隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理，发现问题及时调整修正。调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短、纵坡线和加大、减小纵坡度等。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本相符。根据横断面图核对纵坡线核对主要在有控制意义的特殊横断面图上进行。如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。 确定纵坡线经调整核对后，即可确定纵坡线。所谓定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。坡度值一般是用三角板推平行线法，直接读厘米格子得出，要求取值到千分之一。变坡点位置直接从图上读出，一般要调整到整
