一、有關(guān)資料

（一）設(shè)計(jì)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(diǎn)位置。

（二）設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范》（JTJ011—94）。

3．《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013—95）。

二、設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)內(nèi)容

（一）公路技術(shù)等級(jí)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(jiǎn)稱《標(biāo)準(zhǔn)》）、《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《路線規(guī)范》）確定路線的等級(jí)。

（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(jí)，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(xiàng)指標(biāo)。

（三）公路的平面設(shè)計(jì)

1．紙上定線

1）路線布局

根據(jù)已確定的公路等級(jí)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由課程設(shè)計(jì)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(diǎn)，從而確定出路線導(dǎo)線的位置。

2）線形設(shè)計(jì)

按照地形圖上已確定的轉(zhuǎn)角點(diǎn)

（1）用正切法求出各轉(zhuǎn)角點(diǎn)處的轉(zhuǎn)角值，并確定出左偏或右偏。

（2）按地形圖比例測(cè)量計(jì)算出交點(diǎn)間的距離。

（3）根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和交點(diǎn)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(shí)，其最小長(zhǎng)度不小于6V（V≧60km/h）。

②反向曲線間最小直線長(zhǎng)度不小于2V（V≧60km/h）。

③V≦40km/h時(shí)，可參照①和②執(zhí)行。

（4）據(jù)轉(zhuǎn)角а、交點(diǎn)間距離，并結(jié)合交點(diǎn)處地形情況，確定合適的曲線半徑R和曲線長(zhǎng)度，計(jì)算曲線要素。切線長(zhǎng)T h、曲線長(zhǎng)L h外距E h和超距J h，并推算主點(diǎn)樁號(hào)。

（5）沿著已經(jīng)布好的公路中線，從路線起點(diǎn)開(kāi)始，按整樁號(hào)法排樁，將起點(diǎn)樁號(hào)（K0+000）、百米樁、公里樁、曲線主點(diǎn)樁、終點(diǎn)樁及各相應(yīng)整樁號(hào)樁布設(shè)，標(biāo)定在公路中線上。

3)計(jì)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(jì)算加寬值，確定旋轉(zhuǎn)軸，列表計(jì)算超高值。

2．填寫(xiě)“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(jì)的主要成果之一，它是通過(guò)轉(zhuǎn)角計(jì)算、中線測(cè)量和曲線設(shè)置后獲得的成果，它反映了設(shè)計(jì)者對(duì)平面線形的布設(shè)意圖。該表要據(jù)實(shí)逐一填寫(xiě)（見(jiàn)“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(xiě)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(diǎn)樁、百米樁、公里樁和主點(diǎn)樁按圖例要求，繪制到地形圖上。

（四）路線縱斷面設(shè)計(jì)

1．縱斷面設(shè)計(jì)

1）按3號(hào)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(hào)、坡度與坡長(zhǎng)、地面高程、設(shè)計(jì)高程和地質(zhì)狀況；

2）填繪直線與平曲線欄、里程樁號(hào)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(diǎn)繪地面線；

5）拉坡。

（1）綜合考慮最大縱坡、最小縱坡和坡長(zhǎng)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(cuò)，地面水源多，地下水位較高，其路線設(shè)計(jì)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(jì)標(biāo)高主要由土石方平衡、降低工程造價(jià)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(jì)標(biāo)高主要由縱坡度和坡長(zhǎng)控制，同時(shí)要從土石方盡量平衡和路基附屬工程合理等方面來(lái)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(jì)算水位0.5m以上。

（4）轉(zhuǎn)坡點(diǎn)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(hào)應(yīng)設(shè)在10m的整數(shù)倍處；

③轉(zhuǎn)坡點(diǎn)的選擇應(yīng)盡量使工程量最小；

④轉(zhuǎn)坡點(diǎn)的選擇應(yīng)做到使線形做到最好。

（5）豎曲線設(shè)計(jì)

①轉(zhuǎn)坡點(diǎn)標(biāo)高的確定

h x=h x-1+d x i

式中：h x——欲求轉(zhuǎn)坡點(diǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)高；

h x-1——欲求轉(zhuǎn)坡點(diǎn)前一轉(zhuǎn)坡點(diǎn)（或起點(diǎn)）設(shè)計(jì)標(biāo)高；

d——前一轉(zhuǎn)坡點(diǎn)到欲求轉(zhuǎn)坡點(diǎn)間水平距離；

i——前一轉(zhuǎn)坡點(diǎn)與欲求轉(zhuǎn)坡點(diǎn)間坡段的設(shè)計(jì)坡度，上坡取正值，下坡取負(fù)值，以小數(shù)計(jì)。

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

b.轉(zhuǎn)坡點(diǎn)標(biāo)高和縱坡大小相互反算時(shí)要吻合。

②豎曲線要素計(jì)算，如圖3-1-1。

③

轉(zhuǎn)坡角ω=|i1-i2|

改正值h=l/2R

曲線長(zhǎng)L=Rω

切線長(zhǎng)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(guò)于增加工程數(shù)量的情況下，宜選用較大的半徑，使視覺(jué)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(zhǎng)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(jué)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(guò)大，使線形在視覺(jué)上、心理上保持協(xié)調(diào)；

c.選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露龋岳诼访媾潘桶踩熊嚒?/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(zhǎng)（俗稱“平包豎”），如圖3-1-2；

b.計(jì)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(diǎn)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(jué)上良好的效果。

③平縱組合

平面與縱坡組合時(shí)，應(yīng)注意長(zhǎng)坡下端避免設(shè)置小半徑平曲線，較長(zhǎng)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(jì)。所以時(shí)時(shí)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(jì)表（見(jiàn)“路基設(shè)計(jì)表”（表3-1-6））

路基設(shè)計(jì)表是公路設(shè)計(jì)文件的組成內(nèi)容之一，它是平、縱、橫等主要測(cè)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(jì)的基本數(shù)據(jù)，也是施工的依據(jù)之一。路基設(shè)計(jì)表見(jiàn)例題。

路基設(shè)計(jì)表的填算方法如下：

第（1）欄“樁號(hào)”和第（6）欄“地面標(biāo)高”是依據(jù)地形圖，經(jīng)內(nèi)插計(jì)算填錄；

第（2）、（3）欄“平曲線”中，可只列轉(zhuǎn)角號(hào)和半徑，供計(jì)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(diǎn)要注明樁號(hào)和高程，豎曲線要注明起、終點(diǎn)樁號(hào)；

第（8）、（9）欄“改正值”（即修正值）可根據(jù)半徑和各樁距切點(diǎn)的距離用公式h=l/2R 算出，其中l(wèi)各樁距切點(diǎn)的距離，由縱斷面圖上抄錄，凹形豎曲線改正值為“+”號(hào)，凸形豎曲線改正值為“-”號(hào)；

第（7）欄“未設(shè)豎曲線設(shè)計(jì)高”和第（10）欄“設(shè)計(jì)高”是連續(xù)計(jì)算的，在豎曲線內(nèi)，設(shè)計(jì)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(hào)為填，“-”號(hào)為挖；

第（13）、（14）欄“路基寬”分別為左、右半個(gè)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(jì)圖抄錄；

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

第（26）、（27）、（28）、（29）、（30）、（31）欄，由邊溝設(shè)計(jì)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(shuō)明，例如斷鏈等。

（五）橫斷面設(shè)計(jì)

1.橫斷面的繪制（見(jiàn)“路基橫斷面圖”（圖3-1-5～圖3-1-9））

1）基設(shè)計(jì)表中的樁號(hào)，依序在平面設(shè)計(jì)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(jì)要求寬度。將地面線按高度與平距均為1：200比例點(diǎn)繪到米格紙上，順序從下到上，從左到右。

2）按各公路等級(jí)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(jì)，設(shè)計(jì)圖參見(jiàn)《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(jì)；

③邊溝形式，根據(jù)地質(zhì)情況而定；

④繪制橫斷面時(shí)，要注意曲線和緩和段部分的超高和加寬。

2.視距設(shè)計(jì)

1）視距包絡(luò)圖

通過(guò)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(tái)

通過(guò)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(tái)。

3.土石方數(shù)量計(jì)算表（見(jiàn)表3-1-7）

1）土石方計(jì)算

（1）填挖面積的計(jì)算

根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的橫斷面圖，用積距法、幾何圖形法、混合法和求積儀法計(jì)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(jì)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(jì)算，挖方按天然密實(shí)體積計(jì)算，填方按壓實(shí)后的體積計(jì)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(jì)算出，然后在路基上土石方數(shù)量計(jì)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(shí)；調(diào)配完成要進(jìn)行閉合驗(yàn)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(jì)算與調(diào)配

路基土石方工程數(shù)量的計(jì)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(hào)、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(jì)算表”上進(jìn)行調(diào)配。

四.設(shè)計(jì)要求

3.文件順序

（1）封面

（2）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

（3）直線、曲線一覽表

（4）平面設(shè)計(jì)圖

（5）路基設(shè)計(jì)表

（6）縱斷面設(shè)計(jì)圖

（7）標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

（8）典型橫斷面圖

（9）橫斷面設(shè)計(jì)圖

（10）路基土石方數(shù)量計(jì)算表

（11）視距包絡(luò)圖

（12）封底

1.文件一律用計(jì)算機(jī)打印，圖紙中注字一律用仿宋字。

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

3.本課程設(shè)計(jì)在第六章講完后，即可開(kāi)始布置，本設(shè)計(jì)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(jì)的原理、技巧和方法。

五.設(shè)計(jì)時(shí)間安排

1.平面設(shè)計(jì) 8

2.縱斷面設(shè)計(jì) 8

3.橫斷面設(shè)計(jì) 6

4.寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明、整理、裝訂文件 2

六.參考資料

本課程設(shè)計(jì)，涉及到的知識(shí)面較廣，最后應(yīng)將設(shè)計(jì)過(guò)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(jì)示例

本設(shè)計(jì)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(jí)公路設(shè)計(jì)。現(xiàn)分述如下：

（一）設(shè)計(jì)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(rùn)季凍區(qū)向西北干旱區(qū)的過(guò)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(diǎn)：起點(diǎn)樁號(hào)為K3+600～K4+300

（二）設(shè)計(jì)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(jì)規(guī)范》（JTJ001-94）。

3.《公路路基設(shè)計(jì)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(jí)路。

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

1．平面設(shè)計(jì)

1)交點(diǎn)間距和轉(zhuǎn)角

交點(diǎn)間距用尺子量出，轉(zhuǎn)角用正切法計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3-1-1。

2）根據(jù)交點(diǎn)間距和轉(zhuǎn)角，進(jìn)行交點(diǎn)處平曲線設(shè)計(jì)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3-1-2。

3）由起點(diǎn)樁號(hào)K30+600推算各交點(diǎn)樁號(hào)，并計(jì)算出各交點(diǎn)的主點(diǎn)樁號(hào)，見(jiàn)表3-1-3。

表3-1-1
 

表3-1-2

表3-1-3

4）從起點(diǎn)開(kāi)始設(shè)置里程樁，布樁情況見(jiàn)“路基設(shè)計(jì)表”，然后在地形圖上求得每個(gè)中樁所在的地面高程，填在“路基設(shè)計(jì)表”內(nèi)，然后計(jì)算出平曲線內(nèi)各樁號(hào)的超高與加寬值，（本示例兩個(gè)平曲線半徑均大于250m，故不設(shè)加寬），填入“路基設(shè)計(jì)表”。

2．縱斷面設(shè)計(jì)

根據(jù)“路基設(shè)計(jì)表”繪制“縱斷面設(shè)計(jì)圖”。

1）填寫(xiě)“直線與曲線”欄，“里程樁號(hào)”欄和“地面高程”欄；

2）點(diǎn)繪地面高程，連接地面線；

3）進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)。本路線長(zhǎng)700m，共分兩個(gè)坡段，設(shè)一個(gè)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(jiàn)下表：

表3-1-4

4）曲線的設(shè)計(jì)，充分考慮了平縱結(jié)合，轉(zhuǎn)坡點(diǎn)在10m整樁號(hào)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(jì)算出各樁的設(shè)計(jì)高程、坡度、坡長(zhǎng)填入“縱斷面設(shè)計(jì)圖”相應(yīng)的欄目中。

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

3．橫斷面設(shè)計(jì)

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(jì)。

1）根據(jù)“路基設(shè)計(jì)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(jì)算各橫斷面填挖面積，將其填入“路基土石方數(shù)量計(jì)算表”。

3）在“路基土石方量計(jì)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(cè)設(shè)計(jì)。北京：人民交通出版社，1999。

2．《路線手冊(cè)》，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(cè)量學(xué)。北京：人民交通出版社，1999.