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毕业设计高速公路设计概要

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2020年4月19日
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设计概要说明

1. 设计资料
1.1 原始设计资料及交通量分析
据调查， 末交通组成及交通量如下：
车型
小汽车
解放CA50
黄河JN162
东风EQ140
日野ZM440
辆/日
5500
1038
930
550
672
交通量年增长率为5.8%。
经计算，设计交通量为40646辆/日，确定为双向四车道高速公路，设计时速120km/h。
1.2 路线所处地区为苏南区，地势平坦，水系分布较密，属于公路自然区划的IV1区（长江下游平原湿润区）。年降水量多，在1000mm~1400mm之间，常年为1200mm左右。地下水埋深一般为1.8米，丘陵地区为2m左右。该地区土质主要为红粘性土及砖红粘性土，属高液限粘性土，呈中密状态。
2. 设计理念
本设计按照安全,适用,经济,美观和有利于环保以及最大程度减少对沿线自然环境的破坏的影响的原则,将其建成融生态,环保,景观和友好为一体的具有可持续发展特征的公路，实现公路与人文景观的和谐统一的目标。在无锡至江阴高速公路的修建过程中应该注意路线线形的走向，与城镇的关系做到“近而不进，远而不离”，尽量少占农田与经济作物林，以及避绕不良地段和易发病害路段。
3. 路线概况
本设计所选路线最终长5094.515米，路基顶宽28米，挖方边坡坡度1:1,填方边坡1:1.5。路基形式以路堤为主。
4. 平面设计
2） 平原微丘区高速公路平曲线主要技术指标

一般最小半径
1000m
极限最小半径
650m
不设超高最小半径
5500m
缓和曲线最小长度 
130
圆曲线最大超高值
8%
超高渐变率最大值 
1/200
同向曲线间
720m
反向曲线间
240m
平曲线最小长度
600m
最小偏角
>7°

1、该方案路线总长5095.515米，除了起终点整个路线共设有3个交点，转角分别为27°、45°和45°。
平面线形具体技术指标如下表所示：

转
角
前缓和
曲线
圆曲线
后缓和
曲线
平曲线
半径
长度
一般值

130
1000

130
600
JD1
27°
350
1640.585
449.171
350
1149.171
JD2
45°
400
1300
637.678
400
1437.678
JD3
45°
400
1288.482
618.855
400
1418.855
注：长度单位为米。
三个交点处的平曲线两两构为S型曲线，且每段平曲线中缓和曲线与圆曲线之比分别为1:1.3:1、1:1.5:1和1:1.6:1，总体比例合理适当，整个线性平滑顺畅，美观大方。
5. 纵断面设计
2） 最大、小纵坡和其对应长度
竖曲线最小长度
250m
最小坡长
400m
最大纵坡
3%
最小纵坡
0.3%
最大坡长
均为缓坡，无限制坡长
表3-1 最大纵坡限制表
公路等级
高速公路
一
二
三
四
计算行车速度（km/h）
120
100
80
60
100
60
80
40
60
30
40
20
最大纵坡（％）
3
4
5
5
4
6
5
7
6
8
6
9
一般来说，为使公路上汽车行驶快速和安全．纵坡设计的小一些总是有利的。但在挖方路段，设置边沟的低填路段和横向排水不畅路段，为保证排水的要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，一般在这些路段应避免采用水平纵坡，以免因为排水而将边沟挖得过深。故《公路工程技术标准》规定，在各级公路的长路堑路段，以及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3％的纵坡，否则应对其边沟作纵向排水设计。
2、坡长
(1)最小坡长限制
在纵坡设计中，如果不限制最小坡长，会造成变坡点增多，形成”锯齿形”的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。还会导致乘客感觉不舒服。《标准》规定公路最小坡长值见表3-2。
公路等级
高速公路
一
二
三
四
计算行车速度（km/h）
120
100
80
60
100
60
80
40
60
30
40
20
坡段最小长度（m）
300
250
200
150
250
150
200
120
150
100
120
60

(2)最大坡长限制
道路纵坡的大小和坡长对汽车的正常行驶影响很大，特别是长距离的陡坡对汽车的安全行驶非常不利。主要表现在：爬坡的行驶的速度明显地下降，一只采用较低的档位克服坡度阻力而用以导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易导致制动器发热而失效。因此《规范》规定要对最大长度进行限制。各级公路纵坡长度的限制见表3-3。
表3-3 坡长限制表
公路等级
高速公路
一
二
三
四
计算行车速度（km/h）
120
100
80
60
100
60
80
40
60
30
40
20
纵
坡
坡
度
︵
％
︶
3
900
1000
1100
1200
1000
1200
1100

4
700
800
900
1000
800
1000
900
1100
1000
1100
1100
1200
5

600
700
800

800
700
900
800
900
900
1000
6

500
600

600

700
600
700
700
800

500

500

600

300

400

200
凸型竖曲线半径取值表
公路等级
高速公路
一
二
三
四
计算行车速度（km/h）
120
100
80
60
100
60
80
40
60
30
40
20
极限最小半径（m）
11000
6500
3000
1400
6500
1400
3000
450
1400
250
450
100
一般最小半径（m）
17000
10000
4500

10000

4500
700

400
700
200
凹形竖曲线半径取值表
公路等级
高速公路
一
二
三
四
计算行车速度（km/h）
120
100
80
60
100
60
80
40
60
30
40
20
极限最小半径（m）
4000
3000

1000
3000
1000

450
1000
250
450
100
一般最小半径（m）
6000
4500
3000
1500
4500
1500
3000
700
1500
400
700
200
当坡度差很小时，由计算得到的竖曲线往往很短，在视觉上不好，会给驾驶员一个急促的折曲感觉。为了避免这种情况出现，如坡度差小则应尽量采用大的竖曲线半径，竖曲线的长度应大于表3-10中规定的最小竖曲线长度。
表3-10 竖曲线最小长度表
计算行车速度（km/h）
120
100
80
60
50
40
30
20
竖曲线最小长度（m）
100
85
70
50
40
35
25
20

纵断面具体技术指标如下所示：

变坡点1
变坡点2
变坡点3
一般最值
前坡
坡长
993.635
746.865
638.948
400
坡度
0.513%
0.473%
1.111%
最大
3%
最小
0.3%
竖曲线
半径
50000
40000
50000
凹
6000
凸
17000
长度
492.370
633.541
1068.563
250
后坡
坡长
746.865
638.948
520.234
400
坡度
0.473%
1.111%
1.026%
最大
3%
最小
0.3%
注：长度单位均为米。

6. 路基横断面设计
公路横断面是中线上各点的法向切面,它是由横断面设计线和地面线所构成的, 包括路面、路肩、边沟、边坡等。公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下,尽量做到用地省、投资少,使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。 
高速公路典型道路路幅横断面形式图如图6-1。

图4-1高速公路道路路幅横断面形式

路基横断面的典型形式，可归纳为填方路基﹙路堤﹚、挖方路基﹙路堑﹚和填挖结合等三种类型。在平原微丘的地区路线上，特别是本路线经过大片稻田时,填方路基是路基横断面的主要形式。
对于高速、一级公路，路基宽度为行车道路面、两侧路肩、中间带、路缘石等宽度之和。特殊路段的变速车道、爬坡车道、紧急停车带等也应包含在路基宽度范围之内。本设计路基顶面宽度为28米，其中中间带3+0.752=4.5米，车道3.754=15米，硬路肩3.52=7米，土路肩0.752=1.5米。
图3-1有中间带公路的超高方式
在本设计中，超高方式为绕中央分割带边缘旋转。将两侧行车分别绕中央分隔带旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。如图3-2。

图3-2绕中央分隔带边缘旋转道路的超高过渡方式
计算方式表3-1所示：
绕中央分隔带边线旋转超高值计算公式 表3-1
超高位置
计算公式
X距离处行车道横坡值
备注
外侧
C

1. 设计结果为与设计高之差；
2. 设计高程为中央分隔带外侧边缘D点的高程；
3. 加宽值bx按公式计算；
4. 当x=Lc时为圆曲线上的超高值。
D
0
内侧
D
0

C

7. 路面设计
沥青路面等级为特重交通等级。

SMA-13S 4cm 上面层
AC-20 6cm 中面层
AC-25 8cm 下面层
水泥稳定碎石 15cm 上基层
水泥稳定碎石 16cm 下基层
二灰稳定土 25cm 底基层
天热砂砾 15cm 垫 层

查《公路水泥砼路面设计规范(JTG D40- )》，此路面属特重交通。
结构图如下所示：
普通水泥稳定土 面层
水泥稳定碎石 基层
级配碎石 底基层
人工砂砾 垫层

8. 涵洞布设
9. 排水工程
10. 坡面防护
11. 道路绿化
3.3.1道路绿化意义
经过绿化可缓解因道路施工、营运给沿线地区带来的各种影响，保护自然环境，改进生活环境，并经过绿化提高道路交通安全和舒适性。
3.3.2道路绿化原则
道路绿化应保证道路安全，增进道路景观，减少环境破坏，遵循经济合理的原则。栽植布置时应考虑以下几点：
（1） 有利于汽车安全行驶。
（2） 充分研究道路所在地区的地域特征、自然环境，合理确定绿化树种，尽量就地取材，适地种树。
（3） 道路绿化应先保护后绿化。
（4） 道路绿化应与道路功能、景观、环境保护综合考虑。
（5） 道路绿化应乔、灌、草结合，注意植物的合理搭配，力求所有道路用地以绿色植物覆盖。
（6） 道路绿化应处理好与道路照明、交通设施、地上干线、地下管线等的关系。
3.3.3整体布局
在绿化设计的总体布局上，应乔、灌、草结合，注意植物的合理配置，做到不见裸土，大面积以绿色植物覆盖。植物种植采取多种形式，一大亮色木构成大色块，或以树包树（小灌木紧包大树）的手法，使景与植物有机结合，达到物景交融。
绿化植物应根据路段的气候、土壤、防污污染等因素选择：满足绿化设计功能的要求；具有较强的抗污染和净化空气的功能；具有苗期生长快、根系发枝性好、能迅速稳定边坡的能力；易繁殖、移植、管理，抗病虫害能力强；具有良好的景观效果，能与附近的植被和景观协调。