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道路总设计说明书

安益三级公路设计说明书

第1章设计总说明………………………………………………3

第2章平面设计…………………………………………………4

第3章纵断面设计………………………………………………13

第4章横断面设计………………………………………………18

第5章土石方的计算和调配……………………………………21

第6章路基设计…………………………………………………23

第7章路基路面排水设计………………………………………25

第8章水泥混凝土路面设计……………………………………26

第9章桥涵选用说明……………………………………………32

主要参考文献………………………………………………………40

结束语……………………………………………………………41

致谢…………………………………………………………………42

安益三级公路施工图设计

李华山

（湖南城市学院土木工程系2006级道路桥梁工程技术专业，湖南益阳413000）

摘要：

公路施工图设计是运用已学的专业基本理论、基本知识、基本技能，进行本专业的工程设计或科学研究。

本设计是安益三级公路施工图设计。

主要作了如下工作：

首先采用纬地5.83进行了路线设计，包括平面设计、纵断面设计、横断面设计以及土石方调配，接着在路线设计的基础上进行了路基路面设计，包括一般路基设计、特殊路基设计、防护工程设计、排水工程设计、路面设计。

路面设计中，从经济实用的角度，对刚性路面和柔性路面进行了了比较，最终选择了水泥混凝土路面，并进行了水泥混凝土路面结构设计；然后根据地形图及纵断面，进行了涵洞和桥梁设计，最后进行了施工组织设计和施工图预算，其中施工图预算采用wcost进行电算。

本次设计中：

基本使用计算机辅助设计与成图，设计过程中的主要计算成果由Excel（电子表格）计算所得。

同时本设计体现环保意识，强调环保。

关键字：

三级公路；设计；

第一章设计总说明

1.1地理位置图

（略，详细情况见路线设计图）

1.2设计依据

根据设计任务书及所给定的地形图

1、公路工程技术标准（JTGB01－2003）

2、公路路线设计规范（JTJ011－94）

3、公路路基设计规范（JTGD30－2004）

4、公路水泥混凝土路面设计规范（JTJD40－2002）

5、公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30－2003）

6、公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）

7、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTGD62-2004）

1.3路线及工程概况

本路线是山岭重丘区的一条三级公路，路线设计技术指标为：

路基宽度为10米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为2

0.5米，行车道为2

3.250米。

设计速度为30Km/h，路线总长1697.142米,起点桩号K0+000.00，终点桩号为K1+697.142。

设计路线共设置了四个平曲线，半径分别为110m110m130m80m.，弯道处均设置缓和曲线，本次纵断面设计设置了3个变坡点，1个凸形竖曲线，2个凹形竖曲线，半径分别为2200，3000，6000米。

本路线设计中有一座两跨的钢筋混凝土空心板桥，总跨径40米，桥全长为48米；

1.4沿线土壤地质情况

覆盖层以种植土，亚砂土和亚粘土为主。

含少量的碎石土，覆盖层厚度2m左右，稻田中的种植土厚0.6m左右，下伏基岩为硅化板岩。

1.5沿线材料分布情况

公路沿线5km以内有较丰富的砂砾材料、砂,当地沿线无矿石料场,矿石材料需要外购,相距约40km.相距50km左右处有水泥厂和石灰生产厂；钢材等建材，可以在益阳进货，相距40km处进货。

1.7气象资料

月平均最高气温：

35度（七月）

月平均最低气温：

5度（一月）

日最高气温：

41度

日最低气温：

-7度

日最大气温差：

21度

平均年降水量：

2600mm

小时最大降水量：

230mm

潮湿系数：

Ｋ＝２.２

日最大风速：

３０ｍ／ｓ

当地自然气候区划属：

IV3区

1.6环境保护

本路线设计考虑了道路对自然景观的影响，尽可能多的利用原路段，减少对自然景观的破坏。

对于道路施工造成的取土坑、弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措施。

第二章路线平面设计

道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。

路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。

2.1公路等级的确定

2.1.1已知资料

表2-1路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率6.5%）

小客车

大客车

CA50

小货车

BJ130

中货车

CD50

中货车

EQ140

大货车

JN150

中客车

SH130

拖挂

五十铃

1200

160

2100

600

100

200

1300

40

2.1.2查《标准》

由《公路工程技术标准》规定：

交通量换算采用小客车为标准车型。

表2-2各汽车代表车型与换算系数

汽车代表车型

车辆折算系数

说明

小客车

1.0

≤19座的客车和载质量≤2t的货车

中型车

1.5

＞19座的客车和载质量＞2t的货车

大型车

2.0

载质量＞7t~≤14t的货车

拖挂车

3.0

载质量＞14t的货车

2.1.3交通量计算

初始年交通量：

N=1200+1300+160*1.5+2100+600*1.5+140*1.5+200*2+40*3=6470

2.1.4确定公路等级

假设该公路远景设计年限为20

年，则远景设计年限交通量N:

N=6470×（1+4.5%）

=14932辆/日

根据规范：

高速公路：

一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量25000辆以上。

一级公路：

一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量15000~30000辆。

二级公路：

一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量5000~15000辆。

由远景交通量可知本次设计道路等级为二级公路。

所以根据给定的条件，要安二级要求设计一条三级公路。

2.2选线设计

2.2.1选线的基本原则：

（1）路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应

（2）在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。

（3）路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。

在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。

（4）选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。

（5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。

（6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。

（7）选线应综合考虑路与桥的关系

2.2.2选线的步骤和方法：

道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。

在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。

a全面布局

全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。

就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。

具体的在方案比选中体现。

路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。

主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。

而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。

上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。

b逐段安排

在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点（特别是那些控制较严的点位）的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。

c具体定线

在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。

随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。

做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。

2.2.3方案比选：

在两公里的路线设计中有许多路线走向可以选择，根据已确定的路线的大概走向，综合考虑地形状况和技术经济指标后，选定了两套方案。

此地形为山岭区，路线的前一公里处就有一条河，根据此处的地形，布线应为跨河布置。

方案一采用自然展线的方法，以适当的坡度，顺着自然地形，绕山咀侧沟来延伸距离，跨越小河，克服高差，土石方量比较小，建造经济。

方案二虽与方案一走势大致相同，但跨越山体，河流时造成较大的土石方填挖，同时桥涵布置尺寸大于方案一所设计的图形，建造不够经济。

综合比较后最后选择第一套方案。

2.3平曲线要素值的确定

2.3.1平面设计原则：

（1）平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。

（2）除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。

（3）保持平面线形的均衡与连贯。

为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。

（4）应避免连续急弯的线形。

这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。

设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。

（5）平曲线应有足够的长度。

如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小长度

2.3.2平曲线要素值的确定：

平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。

当然三个也可以组合成不同的线形。

在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：

A.基本形曲线几何元素及其公式：

按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。

这种线形是经常采用的。

例如设计中的大多数点都是应用这个的。

如下图一。

缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

《标准》规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。

它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。

设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：

1：

1。

这一点非常的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调，美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅，已经到达了要求。

在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小，外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。

a平曲线主要参数的规定

表2-3三级公路主要技术指标表

设计车速

30km/h

平曲线

一般最小半径

65m

极限最小半径

30m

缓和曲线最小长度

30m

不设超高的圆曲线最小半径

路拱≤2.0%350m

>2.0%450m

最大纵坡

8%

凸曲线

一般最小半径

400m

极限最小半径

250m

凹曲线

一般最小半径

400m

极限最小半径

250m

本设计公路平曲线半径分别为半径110m100m130m80m；缓和曲线长度皆为35m；竖曲线半径分别为：

2200m、3000m、6000m，经验证，均满足要求。

b设计的线形大致如下图所示：

图2-1路线设计图

交点间距计算公式为

（2-1）

导线方位角计算公式为

（2-2）

1.起点、交点、终点的坐标如下：

BP：

（620，160）

JD1：

（482，610）

JD2：

（652，1080）

JD3:

（560,1310）

JD4：

（598，1512）

ED：

（402，1724）

2.路线长、方位角计算

（1）路线长度计算公式

D0-1=

由公式有

D01=416.3093m

D12=389.6755m

D23=136.5282m

D34=92.0675m

D45=230.6858m

（5）转角计算

=36.95（左）

41.68（右）

32.46（左）

53.61（右）

B.有缓和曲线的圆曲线要素计算公式

1.在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。

其要素计算公式如下：

图2-1按回旋曲线敷设缓和曲线

（2-3）

（2-4）

（2-5）

（2-6）

（2-7）

（2-8）

（2-9）

（2-10）

式中:

——总切线长，（

）；

——总曲线长，（

）；

——外距，（

）；

——校正数，（

）；

——主曲线半径,（

）；

——路线转角，（°）；

——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）；

——缓和曲线切线增值，（

）；

——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（

）；

——缓和曲线长度，（

）；

——圆曲线长度，（

）。

2.主点桩号计算

（1-1-15）

（1-1-16）

（1-1-17）

（1-1-18）

（1-1-19）

（1-1-20）

2.4路线曲线要素计算

2.4.1路线简介

安益三级级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：

全长：

1521.534m

交点：

3个

交点桩号：

K0+528.970、K0+898.871、K1+342.875

半径：

270m、270m、270m

缓和曲线长度：

60m、60m、60m

2.4.2曲线要素

曲线要素值（m）

交点

半径

R

缓和曲

线长

度

Ls

缓和曲

线参数

切线

长度

T

曲线

长度

Ly

外距

Es

校正值

J

JD1

110

35

62.048

54.37

105.908

6.460

2.842

JD2

100

35

59.161

55.74

107.756

7.548

3.742

JD3

130

35

67.454

55.44

108.638

5.802

2.242

JD4

80

35

52.915

58.03

109.571

10.26

6.499

2.4.3

主点里程桩号计算：

曲线主点桩号

交点

第一缓和曲线

起点

第一缓和曲线终

点或圆曲线起点

曲线中点

第二缓和曲线起

点或圆曲线终点

第二缓和曲线

终点

JD1

K0+416.309

K0+451.309

K0+469.264

K0+487.218

K0+522.218

JD2

K0+911.893

K0+946.893

K0+965.772

K0+984.650

K1+019.650

JD3

K1+156.178

K1+191.178

K1+210.498

K1+229.817

K1+264.817

JD4

K1+356.885

K1+391.885

K1+411.671

K1+431.457

K1+466.457

2.5各点桩号的确定

在整个的设计过程中就主要用到了以上的三种线形，在二公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。

在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准JTGB01—2003》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。

各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。

第三章路线纵断面设计

沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性，道路等级，当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。

3.1纵断面设计的原则

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。

5．平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”

6．平、纵线形的技术指标大小应均衡。

7．合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。

8．与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。

3.2纵坡设计的要求

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。

尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。

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．应尽量做到添挖平衡，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。

5．纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。

6．对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。

7．在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

3.3纵坡设计的步骤

1．准备工作：

在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。

里程桩包括：

路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。

2．标注控制点：

如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。

3．试坡：

在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。

反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。

4．调整：

对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。

5．核对：

选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。

6．定坡：

经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。

坡度值要求取到0.1％，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。

7．设置竖曲线：

根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。

8．计算各桩号处的填挖值：

根据该桩号处地面标高和设计标高确定。

3.4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。

《标准》规定：

表3-1竖曲线指标

设计车速（km/h）

30

最大纵坡（％）

4.57%

最小纵坡（％）

0.82%

凸形竖曲线半径（m）

一般值

400

极限值

250

凹形竖曲线半径（m）

一般值

400

极限值

250

竖曲线最小长度（m）

25

竖曲线基本要素计算公式：

（3-1）

L=

（3-2）

T=

（3-3）

E=

（3-4）

式中：

————坡度差，

L————曲线长，（m）

T————切线长，（m）

E————外距（m）

A变坡点1：

（1）竖曲线要素计算：

里程和桩号K0+470.000

i1=-3.83%i2=082%取半径R=2200m

w=i2﹣i1=0.82%﹣（﹣3.83%）=4.65%（凹形）

L=2200*4.65/100=102.3m

T=L/2=51.15m

E=T*T/（2*R）=0.594m

（2）设计高程计算：

竖曲线起点桩号=（K0+470.000）﹣51.15=K0+418.893

竖曲线起点高程=230-51.15×（-3.83%）=231.959m

竖曲线终点桩号=（K0+470.000）+51.15=K0+521.107m

竖曲线终点高程=230+51.15×（0.82%）=230.419m

B变坡点2：

（1）竖曲线要素计算：

里程和桩号K0+960

i2=0.82%i3=4.57%取半径R=3000

w=i3﹣i2=4.57%-0.82%=3.75%（凹形）

L=3000*3.75/100=112.5m

T=56.233m

E=0.527m

（2）设计高程计算：

竖曲线起点桩号=（K0+960）-56.233=K0+903.767m

竖曲线起点高程=234-56.233*0.82/100=233.539m

竖曲线终点桩号=（K0+960）+56.233=1016.233m

竖曲线终点高程=234+56.233*4.57/100=236.57m

C变坡点3：

（1）竖曲线要素计算

里程和桩号K1+420

i3=4.57%i4=1.81%取半径R=2000

w=i4-i3=-2.76%（凸形）

L=165.6m

T=82.833m

E=0.572m

（2）设计高程计算：

竖曲线起点桩号=（K1+420）-82.833=K1+337.167m

竖曲线起点高程=255-82.833*4.57/100=251.215m

竖曲线终点桩号=（K1+420）+82.833=K1+502.833m

竖曲线终点高程=255+82.833*1.81%=256.499m

第四章横断面设计

道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。

横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。

4.1横断面设计的原则

（1）设计应根据公