高速公路施工組織設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ????? ??????? ???? ?其余各點計算方法同上。經 Excel 整理得本道路直線、曲線及轉角表和逐樁坐標表見表格附錄表 1 和 2。 02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 18 頁 共 95 頁5 道路縱斷面設計縱斷面是道路設計的重要技術指標之一。它主要反映路線起伏、縱坡與原地面的切割等情況，把道路的縱斷面與平面圖、橫斷面圖結合起來，就能夠完整地表達出道路的空間位置和立體線形。道路的縱斷面線形應根據(jù)道路的性質、任務、等級和地形、地物、地質、水文等條件，考慮路基穩(wěn)定、排水的工程量等的要求，對縱坡的大小、長短、前后縱坡情況、豎曲線半徑大小以及與平面線形的組合關系等進行設計。 縱斷面設計的方法 縱斷面設計原則1 保證路線縱斷面指標滿足設計規(guī)范且在滿足立體交叉物的凈空標準前提下，盡可能采用較高的技術指標，盡量降低填土高度，節(jié)省工程量，減少占用的耕地量。2 縱斷面線形力求與地形相適應，設計成視覺連續(xù)平順且光滑，線形避免在短距離內出現(xiàn)連續(xù)起伏。3 對于行人與行車的通道，在地形、地勢條件有利于解決排水的情況下，一般避免下挖造成通道內積水，通道的布設在滿足凈空的要求和使用要求基礎上，著重考慮盡量使沿線居民出行便利，生產和生活均不受其影響。4 縱斷面設計時考慮平縱線形組合設計，著重考慮了平縱指標的協(xié)調，平縱曲線的對應關系，避免將凸形豎曲線頂點與凹形豎曲線的底部置于平曲線起終點，或反向曲線的拐點?？v斷面線形與平面線形一樣，也應采用較高的經濟技術指標，豎曲線半徑均達到視覺要求。5 盡量減少變坡點的數(shù)量，設置大半徑豎曲線。6 注意平、縱組合，豎曲線宜包含在平曲線內，即“平包豎”原則。 確定和標注標高控制點控制點是指影響縱坡設計的標高控制點，如路線起點、終點，越嶺埡口，中小橋涵，地質不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪水位的洪水位，隧道進出口，片面交叉和立體交叉點，人行和農用車通道，城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標高以及受其他因素限制路線必須通過的標高控制點等。1 橋梁區(qū)最小填土高度02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 19 頁 共 95 頁本道路中路基高度主要受農田和其他積水路段的最小填土高度、人行通道凈空、橋下凈空、河流洪水位等因素控制。將上述標高控制點標注于地形圖中，設計時應注意。由此地區(qū)橋涵水文資料可知，設計洪水位 ，此路段屬于平原區(qū)填土高度不大。填土高度要滿足設計洪水位+(安全高度)的設計要求，所以橋涵地區(qū)縱斷面設計標高+= ,填土高度約—=。2 通道凈空通道設置是平原區(qū)高速公路控制路基高度的主要因素，通道數(shù)量既要滿足沿線群眾生活、工作便利的要求，又不能過多設置而增加工程投資。為合理確定通道數(shù)量，盡可能降低路基設計高度，通道對道路網現(xiàn)狀和規(guī)劃進行全面的分析研究，綜合平衡，合理分類，確定道數(shù)和位置及高度。本道路中，地方道路擬采用下穿方式橫過主線。根據(jù)通道的使用功能和實際調查資料，下穿主線的通道屬于人行通道，其凈高為 。一般情況下，為滿足通道的排水要求，通道底面標高應高于地面標高，如周圍地勢較低，可以適當下挖通道。在 500 米以內有多條通道與主線相交的話，可以采用合并共同使用一條通道的做法，以降低工程量節(jié)約投資。 縱坡設計縱坡設計的一般要求：1 縱坡設計必須滿足《公路工程技術標準》的規(guī)定。2 為保證車輛能以一定的速度安全順適地行駛，縱坡應具有一定的平順性，起伏不宜過大和過于頻繁。3 縱坡設計應對沿線地形、地下管線、地質、水文、氣候和排水等綜合考慮，視具體情況加以處理，以保證道路的穩(wěn)定與通暢。4 一般情況下，縱坡設計應考慮填挖平衡。5 平原微丘區(qū)地下水埋深較淺，或池塘、湖泊分布較廣，縱坡除應滿足最小縱坡要求外，還應滿足最小填土高度要求，保證路基穩(wěn)定。6 對連接段縱坡，如橋引道及通道兩端接線等，縱坡應和緩、避免產生突變。7 在實地調查基礎上，充分考慮通道、農田、水利等方面的要求。 最大縱坡最大縱坡是道路縱斷面設計的重要指標，在地形起伏較大的地區(qū)最大縱坡的大小直接影響路線的長度、使用質量、行車安全、運營成本和工程的經濟性。各級公路02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 20 頁 共 95 頁允許的最大縱坡是根據(jù)汽車的動力性能、道路等級、自然條件以及工程、運營經濟等因素，通過綜合分析，全面考慮合理確定的。 《公路工程技術標準》和《路線設計規(guī)范》對我國公路的最大縱坡的規(guī)定如下表：表 51 各級公路最大縱坡公路等級 高速公路 一級公路 二級公路 三級公路 四級公路計算行車速度(km/h) 120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20最大縱坡（%） 3 4 5 5 4 6 5 7 6 8 6 9本道路屬于平原地區(qū)，所選坡度均較小，均滿足最大縱坡限制。具體取值詳見表 56。 最小縱坡為保證挖方路段、設置邊溝的低填方路段和橫向排水不暢地段的排水，以防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，應采用不小于 %的縱坡。當必須設計小于 %的縱坡時邊溝應作單獨排水設計。本道路地勢平坦，縱坡取值較小，但大于 %。具體取值詳見表 56。 坡長限制1 最短坡長限制最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的。如果坡長過短，使變坡點增多，汽車行駛在連續(xù)起伏的地段產生的增重或減重的變化頻繁，導致乘客感覺不適，車速越高越突出，從路容美觀、相鄰兩豎曲線的設置和縱面視距等也要求有一定的長度。從線形的幾何構成來看，縱斷面是由一系列的直線段和豎曲線所構成，若坡長過短，則不能滿足設置豎曲線這一幾何條件的要求，故應對縱坡的最小長度加以限制。 《公路工程技術標準》規(guī)定各級道路最短坡長應按下表選用：表 52 各級公路的最小坡長公路等級 高速公路 一級公路 二級公路 三級公路 四級公路計算行車速度(km/h)120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 20最小坡長(m） 300 250 200 150 250 150 200 120 150 100 100 60最短坡長具體取值詳見表 56。02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 21 頁 共 95 頁2 最大坡長限制道路縱坡的大小及其坡長對汽車正常行駛影響很大?？v坡越陡，坡長越長，對行車影響也較大，連續(xù)上坡發(fā)動機過熱影響機械效率,行駛條件惡化。對高速公路，即使是 2%的縱坡，坡長也不宜超過 1500m。道路縱坡的大小及其坡長對汽車正常的行駛影響很大，縱坡越陡，坡長越長，對汽車影響也越大。 《公路工程技術標準》和《路線設計規(guī)范》對最大坡長限制見下表:表 53 各級公路縱坡長度限制（m）公路等級 高速公路 一級公路 二級公路 三級公路 四級公路計算行車速度(km/h)120 100 80 60 100 60 80 40 60 30 40 203 900 1000 1100 1200 1000 1100 — — — — — —4 700 800 900 1000 800 1000 900 1100 1000 1100 1100 12005 — 600 700 800 — 800 700 900 800 900 900 10006 — 500 600 — 600 — 700 600 700 700 700 8007 — — — — — — — 500 — 500 — 6008 — — — — — — — — — 300 — 400縱坡坡度（% ）9 — — — — — — — — — — — 200縱坡長度具體取值詳見表 56。 豎曲線設計縱斷面上兩個坡段的轉折處，為了便于行車安全、舒順，需要在變坡點處設置豎曲線。我國規(guī)定各級公路及城市道路在變坡點處均應設置豎曲線，豎曲線半徑均以圓曲線半徑表示。豎曲線設置的主要作用如下：1 確保道路縱向行車視距。2 緩和縱向變坡處行車動量變化而產生的沖擊緩沖作用。3 將豎曲線與平曲線恰當組合，有利于路面排水和改善行車的視線誘導和舒適感。 豎曲線最小半徑1 豎曲線設計的限制因素在縱斷面設計中，豎曲線的設計要素受眾多因素的限制，其中有三個限制因素決02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 22 頁 共 95 頁定著豎曲線的最小半徑或最小長度。(1)緩和沖擊汽車行駛在豎曲線上時，產生的徑向離心力在凹形豎曲線上是增重，在凸形豎曲線上是減重。增重與減重達到某種程度時，旅客就有不舒適的感覺，同時對汽車的懸掛系統(tǒng)也有不利的影響，所以為了解決這個問題在確定豎曲線半徑時，對離心加速度要加以控制。根據(jù)試驗，離心加速度限制在 178?！?78。 比較合適。 Rmin=v178。/ 或 Lmin= v178。ω/ 式(51) (2)時間行程不過短汽車從直坡道行駛到豎曲線上，盡管豎曲線半徑較大,如其長度過短,汽車倏忽而過旅客會感到不舒適。最短應滿足 3 秒行程,即 Lmin=Vt/=V/ 式(52)(3)滿足視距要求汽車行駛在凸形豎曲線上,如果半徑太小,對凸形豎曲線的最小半徑和最小長度應加以限制。豎曲線半徑取值見表 56。2 豎曲線最小半徑和最小長度《公路工程技術標準》規(guī)定的一般最小半徑和最小長度見下表:表 54 凸形豎曲線最小半徑和最小長度計算行車速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20極限最小半徑(m) 11000 6500 3000 1400 450 250 100一般最小半徑(m) 17000 10000 4500 2022 700 400 100豎曲線最小長度(m) 100 85 70 50 35 25 20表 55 凹形豎曲線最小半徑計算行車速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20極限最小半徑(m) 4000 3000 2022 1000 450 250 100一般最小半徑(m) 6000 4500 3000 1500 700 400 200本工程處于平原地區(qū)，地勢較平坦，參數(shù)易接近極限值，具體取值見下表。02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 23 頁 共 95 頁表 56 參數(shù)取值表序號 參數(shù) 取值 單位1 變坡點數(shù) 2 個2 縱斷面總長 km3 平均每公里變坡點數(shù) 個/km4 豎曲線總長 k m5 豎曲線占縱斷面比例 %6 最小坡度 %7 最大坡度 %8 最小坡長 m9 最大坡長 m10 直線最小長度 m11 直線最大長度 m12 凸曲線半徑 m13 凹曲線半徑 m以上數(shù)據(jù)均符合要求，可以進行要素計算。 豎曲線各要素計算圖 51 豎曲線要素示意圖計算公式如下： ω= 式(53)21i? L=Rω 或 R=L/ω 　式(54)02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 24 頁 共 95 頁 T= L/2= Rω/2 式(55) 式(56)RTE2?式中：ω—兩縱坡段的坡差(%)；L—豎曲線長度(m) ；T—切線長度(m) ；E—外矩(m) ；R—豎曲線半徑(m)。計算示例：已知在 k0+ 凸形豎曲線變坡點 1 處，豎曲線半徑 R＝150000 m，i 1 =%, i2=%, 則：ω＝i 2－i 1＝%L=Rω=150000%=T= L/2 =E = T178。/(2R) =178。/(2150000) =豎曲線起點樁號：K0＋－T=K0+豎曲線起點高程：—T%=豎曲線終點樁號：K0++T=K1+計算豎曲線內任意一點的高程：樁號 K0+ 處：橫距：x 1 =(K0+400)—(K0+)=豎距： m???切線高程： ..?設計高程：—=變坡點 2 處計算同上。表 57 豎曲線要素匯總表變 坡 點 樁 號 R(m） ω L（ m） T（ m） E（ m）02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文 第 25 頁 共 95 頁K0+ 150000 % K3+ 180000 % 平、縱線形組合設計 設計原則：1 應在視覺上能自然地引導駕駛員的視線，并保持視覺的連續(xù)性。2 注意保持平、縱線形的技術指標大小應均衡。它不僅影響線形的平順性，而且與工程費用相關。3 選擇組合得當?shù)暮铣善露?，以利于路面排水和行車安全? 注意與道路周圍環(huán)境的配合。 “平包豎”組合設計本道路的設計在滿足上述各技術參數(shù)及設計要求的前提下，通過拉坡盡量控制填土高度以減少工程量。豎曲線半徑盡可能取大值，并盡量減少豎曲線個數(shù)，使路線不致頻繁起伏?？紤]平曲線與豎曲線的組合，本段設計做到了“平包豎” ，平曲線與豎曲線相互重合，且平曲線稍長于豎曲線，豎曲線的起始點分別放在平曲線的兩個緩和曲線內。平曲線與豎曲線大小保持均衡，滿足美學要求，使得平縱面技術指標均衡，組合合理，在視覺上也能自然誘導駕駛員的視線，保證了視覺連續(xù)，線形平順而圓滑。02 級 本 科 畢 業(yè) 設 計 論 文