壹.概述
(壹)、任務依據
根據華南農業大學水利與土木工程學院土木工程(道路橋梁設計方向)道路勘測設計課程設計-平面設計和道路勘測設計課程設計-縱斷面設計。(二)、設計標準
1.根據設計任務書要求，本路段按壹級公路技術標準進行勘察設計。設計速度80Km/ h，路基四車道，寬24.5米。
2.設計實施的部級標準和規範包括:
公路工程技術標準JTGB01-2003
公路路線設計規範JTJ011-94公路路基設計規範JTJ013-95
《公路水泥混凝土路面設計規範》JTG D40-2002，
(3)路線的起點和終點
本路段起點a: k25+000為給定地形圖坐標(X =3044868.675，Y = 532851.577，Z = 176.9293)，終點b: k28+374.185為給定地形圖坐標。
全長3.374公裏。
二、沿線自然地理概況
(壹)武夷山的地理位置和地形
武夷山位於中國東南部、福建省西北部的武夷山市，總面積99975公頃。它以“丹霞地貌”而聞名。北部為中低山，南部為低山丘陵和河谷階地。地勢總體北高南低，地形起伏較大。地貌單元可分為流水切割褶皺-斷塊山地地貌、流水侵蝕、剝蝕-斷塊低山地貌、剝蝕低山丘陵地貌、河谷階地地貌四種類型。
該地區屬於武夷山山區，地質單元多，構造活動強烈，河谷切割加劇，地形陡峭，地貌類型復雜，巖體類型多樣，穩定性差。由於自然條件的差異，該區基巖區風化程度高，基巖表層破碎強烈，松散堆積層十分廣泛，構成滑坡、泥石流等自然災害多發區，具有活動強、頻率高、危害大的特點。沿線不良地質現象主要有崩塌、滑坡、泥石流和軟基。
(二)武夷山的水文和氣候特征。
武夷山地處中亞熱帶，具有多降水、高濕度、霧日長、垂直變化明顯等氣候特征。境內山巒重疊，海拔1800米以上山峰30余座，形成天然屏障，冬季可阻擋或減弱北方冷空氣的入侵，具有降水多、濕度大、霧長、垂直變化明顯的氣候特點。路線區域支渠多，山區河流狹窄，坡度大，豐水期流量大，汛期流量驟增，容易形成洪澇災害。潛水賦存狀態與第四系松散堆積層特征有關，基本埋深15 ~ 20m，是地表水徑流的主要來源。
(3)武夷山的抗震設防
該地區有地震活動的記錄，但地震災害對該段公路的建設和保護影響不大，但不能忽視活動斷裂帶及其巖石破碎等地質災害。參照相關規範描述斷層活動性和地震參數。
(四)道路沿線建築材料、水、電等施工條件
沿線築路材料豐富，四季適宜采摘，運輸方便，以采購為主；線路經過的天然河流水質純凈，對混凝土無腐蝕性，補給充足，可作為工程用水；沿線供電良好，項目用電可與當地電力部門協商解決。
三、設計步驟和方法
1，確定道路設計坡度和寬度；
2.仔細閱讀地形圖，摸清路線帶的地形特征，確定設計控制點；
3、根據起止點和相應的中間控制點，在地形圖上進行選線，通過比選確定公路的具體走向，選線時要註意少占農田，少拆房屋；
4.根據選定公路的具體走向，確定交叉口位置，確定交叉口坐標，計算交叉口間距和偏轉角，根據地形和地物計算平曲線半徑和緩和曲線長度，計算平曲線要素和公路總裏程；5.根據間距100m，在地形圖上確定各中樁的位置；
6、根據地形圖上10~20米間距確定各樁位置，讀取地面標高，並根據該點導出剖面圖(若地形變化較大，需加密)；7、縱剖面設計；8、編制路基設計表；
四、本次設計必須提交的設計成果
(1)、計算描述部分1，壹般描述
2、平面計算(直線、曲線、旋轉表)；3.縱斷面計算(設計標高、豎曲線要素等。) 4.路基設計表
5、路基土方電腦調配。(2)、制圖部分1，平面設計。
2.縱剖面3設計圖。路基4標準剖面圖。路基橫斷面圖
動詞 （verb的縮寫）對齊
設計路段地形復雜，橫坡陡峭，路線的橫、縱、橫三個方向都有嚴格的限制，路線設置時應盡可能克服標高。
(壹)、指導線
(1)，首先在1:2000地形圖上，仔細研究選線階段選定的主要控制點之間的地形、地質條件，選擇有利地形，擬定路線。(2)地形圖上等高線間距為10m，取平均自然坡度5.0%，按公式2-1計算等高線間水平距離:
h
答？(公式2-1)
我壹般
從公式2-1:
10a200米
0.05
使兩尺軌距的開口等於A(按圖上比例尺為10cm)，從路線A的起點開始，擬定路線依次與等高線上的各點相交，直到最後壹點的位置和高程接近路線b的終點。
(3)點的連接，分析地形的利用、地面物體的避讓和工程的艱巨性情況，選擇應穿越和避讓的特征點作為中間控制點，重新連接點。
(2)、確定路線位置
(1).在之前確定的引導線的基礎上，使用不同半徑的模板，在路線平面可能的轉折處，追蹤路線平面的位置，並標記其半徑。(2)用直線連接曲線，使直線相交，初步確定路線的交點。
(3)、初步分析各交叉口使用的線型，並粗略測量各交叉口的拐角值，估算各交叉口平曲線的切線長度，結合交叉口間距估算平曲線間插入直線的長度，判斷同向、反向、復合線型是否能滿足規範要求。(4)對已確定的路線位置的工程量進行分析調整，力爭確定線形好、工程量小的路線位置。
根據上述方法，可以在地形圖上確定路線的位置，確定路線平面的交點，初步確定各戰位所用圓曲線的半徑值和緩和曲線的長度，以及各平曲線的線形組合方式。
不及物動詞線平面設計
(壹)、平面方案比較
平面圖壹平曲線表:
平面圖二平曲線表:
從上面可以看出，兩種方案基本滿足各項技術指標，兩條路線的長度基本相同，能更好地滿足填挖平衡，在地形相對復雜的地區也容易進行線路鋪排和施工。從地形圖上看，方案1的路線轉角數量與方案2相同，轉角數量大於方案2。但是方案二經過的房屋太多，拆遷的費用必然太大，所以經過比較選擇了方案壹。
(2)路線
設計路段的初始年交通量(交通量年平均增長率為5.5%)
路線勘測全長3.347公裏，主要技術指標如下:平曲線數(條)2平均每公裏交叉口數(條)0.6平曲線最小半徑(米)470最大縱坡(%) 2.337最小坡長(米)35.675凸豎曲線最小半徑(米/處)2，765，438+080。
平曲線占(%)路線長度63.31，直線最大長度(m) 682.7203，變坡點數(個)5，平均每公裏變坡次數(次)1.49。
(3)、平面設計計算
1、平面設計計算相關內容及計算公式
(1)，計算相交距離、坐標方位角和旋轉角度值:
設起點坐標為JD0(X0，Y0)，第I個交點坐標為JDi(，Yi)，I？1 , 2 , 3 , ?，n，則:
坐標增量:？x？Xi？Xi？1 ?
？y？y？(公式3-2)
我？易？1 ?相交距離:l？等式3-3)象限角度:arctg
？Y
？X
(方程3-4)計算方位:什麽時候？x？0 , ?y？0: fw
？
什麽時候？x？0 , ?y？0: fw？180?
？
什麽時候？x？0 , ?y？0: fw？180?(公式3-5)
？什麽時候？x？0 , ?y？0: fw？360
角落:？我？Ai？Ai？1(公式3-6)什麽時候？我是
凹形豎曲線的最小半徑(米/處)20382.274
q？
LsLs
？(m)(化學式3-7)2240R2L2L4ss
P (m)(公式3-8)
24R2688R3
t？(R？p) tg
？Q (m)(公式3-9)2
Ly R？Ls(公式3-10) L？Ly？2Ls(公式3-11)E？(R？秒
？r(公式3-12)2
j？2 T？l(公式3-13)
？
？
(3)平面線性元素的組合與計算:S形曲線；
s形曲線是回旋加速器連接的反向圓曲線的組合，它的兩個相鄰回旋加速器參數A1和A2應該相等。如果采用不同的參數，A1與A2的比值應小於2.0，有條件時應小於1.5。在兩個轉彎中
線間插入直線(或重疊段)的長度l應符合公式3-14:
l？
A1？主動脈第二聲
m(公式3-14) 40
另外，S形曲線的兩個圓曲線的半徑比不宜過大，宜為:
c型曲線:
c型曲線是同壹方向曲線的兩個回旋在零曲率處直徑相交的壹種形式。其計算要求和方法與S形曲線相同。
(4)逐樁坐標計算:直線上中樁坐標計算:
設交點坐標為JD(X，Y)，交點兩條相鄰直線的方位角分別為fw1和fw2，則:
R21？1~ ?R2在哪？R1？(配方3-15) R13
ZH點坐標:XZH？x？T cos (fw1？180)(公式3-16)HZ點坐標:YHZ？y？T sin (fw1？180)(公式3-17)
設直線上打樁裏程為l，ZH，HZ為曲線的起止裏程，則前方直線上任意壹點的坐標為:
x？x？(T？ZH？l)？cos (fw1？180)?
？(公式3-18)
y？y？(T？ZH？l)？sin (fw1？180) ?背線上任壹點的坐標為:
x？x？(T？l？HZ)？cos fw2？
？(公式3-19)，單曲線樁坐標計算:
y？y？(T？l？HZ)？sin fw2？曲線上任意壹點的切線橫向距離為:
l5
x？l？(公式3-20) 22
40RLs公式:L——緩和曲線上任意點到ZH(或HZ)的曲線長度；ls-緩和曲線的長度。
①第壹條緩和曲線(ZH？HY上的任意點坐標):
？30l2
x？XZH cos？fw1
？RL？30l2？s？因為？發r、l、s音口吃及困難者
？(公式3-21) 2
？x30l
y？YZH sin fw？1 2
？RLs30l？余弦
？RL？s？
x
哪裏:？-角符號，“+”表示右偏，“-”表示左偏。②圓曲線上任意壹點的坐標(HY？YH):
90?l？Ls？90l？
x？XHY？2R罪？因為？fw1？r？r？
？(公式3-22)
90?l？Ls？90l？
y？YHY？2R sin sin fw？1?
？r？r？
式中:l——圓曲線上任意點到HY點的曲線長度；
？-角符號，“+”表示右偏，“-”表示左偏。③第二條緩和曲線(HZ？YH)任意點坐標:
x？XHZ
？30l2
因為？fw2？180
？RLs？30l2cos
RLs？
xx？30l2cos？
發r、l、s音口吃及困難者
罪惡？
y？YHZ？
？(公式3-23) 2
30升
fw2？180?
？發r、l、s音口吃及困難者
？
式中:l-第二條緩和曲線上任意點到HZ點的曲線長度。2、平面設計計算流程(1)，起止點及交點坐標:
(2)、半徑和緩和曲線長度:
(3)，旋轉角度:α (1): 24 α (2): 69 (4)，曲線元素:
切線長度(1): 694.132曲線長度(1): 1373.445修正值(1): 14.820。
切線長度(2): 377.207曲線長度(2): 672.232修正值(2): 82.183外距(2): 102.232。
外部距離(1): 52.438+04
(5)交叉點樁號:JD(1):K26+376.853 JD(2):K27+784.438+0。
(6)各曲線要素點樁號:ZH(1):K25+682.720 HY(1):K26+140.535 QZ(1):K26+369.443 YH(65438
ZH(2):K27+407.494 HY(2):K27+511.904 QZ(2):K27+743.610 YH(2):K27+975.315HZ(2):K28+079.726
七、線路豎曲線計算
(壹)、確定豎曲線計算所需的數據
根據縱橫結合的原則和縱剖面設計的各種工程技術標準，按公式R？L/？確定各變坡點所用豎曲線的半徑，確定坡度時在CAD上計算的各直線段的坡度、樁號、坡長，見表4-1:
變坡點數據表4-1
(2)豎曲線要素的計算
豎曲線要素的設計公式為:
i2？I1(公式4-1)
地點:何時？為
豎曲線長度:l？r？(公式4-2)
L
豎曲線切線長度:t？(公式4-3)根據之前確定的豎曲線半徑和坡度值，計算每個變坡點處的豎曲線元素，如下所示:
2T2
豎曲線外距:e？(公式4-4)
2R
變坡點示例1:(r = 27180.136m)l = 790 mt = 160.95 me = 0.477m。
八、路基橫斷面設計
(1)準備工作
橫截面設計的原則:
(1)，設計應以公路等級和技術標準為依據，結合地形、地質、水文、填挖等情況。設計前必須做好各種調查工作，收集橫斷面數據。(2)考慮當地基建需要，盡可能配合，合理設計邊溝斷面尺寸，並按有關規定采取必要的處理措施。(3)路基穿越農耕區時，為節約土地，若當地石料豐富，可修築石質邊坡或直立矮墻。
(4)河道線橫斷面設計中，應註意路基不被洪水沖走。如果廢方過多壓縮河道，造成回水危及農田和房屋，壹般應改變設計，適當外移路線，減少廢方，否則應將廢方運走。確定路基橫斷面寬度:
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設計公路為壹級公路，采用整體單框雙車道路基斷面形式。
根據工程技術標準，根據公路等級(壹級)和設計行車速度(80km/h)，確定路基橫斷面車道數為兩車道，行車道寬度為3.75m，硬路肩寬度為3m，土路肩寬度為0。5m設置在行車道外側，總寬度為24 m..數據收集:
(1)，平曲線起止樁號、平曲線半徑、轉角在平面設計中讀入。(2)各中樁的填挖高度在縱斷面設計中讀取。
(3)路基寬度為24m。在路線平面圖上每個中樁的橫斷面內選擇壹些點並向外延伸壹定距離，測量每個點的地面標高。(4)根據技術標準確定溝渠的形式和尺寸。
(5)根據線路所在地區的地質條件，確定填方路堤和挖方路塹的坡度值。
(2)路基設計表的編制
橫斷面平曲線的加寬計算和超高計算完成後，應將結果填入路基設計表中。路基設計表是公路設計文件中的主要技術文件之壹。由綜合路線的平、縱、橫設計資料編制而成，填有公路平面線形、縱斷面設計、路基加寬、超高等資料。它是路基橫斷面設計的基本依據，也是施工放樣、檢查和竣工驗收的依據。
路基設計表的填寫方法如下:
(1)、“樁號”和“地面標高”欄復制自中樁的測量數據；(2)“平面曲線”壹欄是從平面數據中復制的，用於加寬和超高計算；
(3)“變坡點高程樁號、縱坡、坡長”壹欄是從縱剖面數據中抄來的，填寫樁號、高程、變坡點前後坡度、坡長、起止樁號；(4)在“豎曲線”欄中填寫豎曲線的起點、終點和要素。
(5)“設計標高”和“填挖高度”是從縱斷面設計數據中抄來的；
(6)“路基寬度”壹欄分別為路基左側和右側的寬度，如有加寬應計算加寬量。
(7)“路側中樁高差與設計高度”壹欄，是經過壹定的超高計算後，路基寬度對應的各點相對於設計標高位置的高差，通過超高計算得到。(8)“施工中中樁”欄為“填挖高度”欄與“路邊與中樁高差與設計高度”欄高差之差。
根據前面的平面設計數據、縱斷面設計數據以及橫斷面設計中的加寬和超高計算，將相應的數據填入路基設計表中，作為繪制橫斷面圖的依據。路基設計表見附錄表3路基設計表。
(3)繪制路基橫斷面圖
繪制標準橫斷面圖後，參照標準橫斷面圖繪制K25+000 ~ K28+273.5292段各中樁橫斷面圖。步驟如下:(1)，根據橫斷面測量數據按1:200的比例繪制橫斷面地線；(2)、根據路基設計表中的有關數據，畫出道路寬度的位置和寬度；
(3)參照路基標準橫斷面圖，畫出路基邊坡線與地面線的交點，在需要圍護的地方，畫出圍護結構橫斷面圖；
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(4)檢查曲線路段橫斷面內視距是否符合要求，是否需要清除障礙物，設置視距表；(5)根據綜合排水設計，在橫斷面圖上畫出路基邊溝、排水溝、截水溝的位置。(6)中樁橫斷面圖繪制完成後，標出中樁的樁號、左右路基寬度、填挖高度、填挖面積。
按照上面的步驟和比例在CAD上畫出每個樁號的橫斷面。利用CAD軟件的“查詢”功能，可以直接讀出路基橫斷面的填挖方面積，並換算成實際比例尺下的數值，用於土方調配。在橫斷面圖中，斷面的排列順序是按裏程從左到上。具體路基橫斷面見附圖4“路基橫斷面”。
(4)土方調配
路基土方計算:
路基橫斷面設計和路基橫斷面圖繪制完成後，應進行路基土方計算和調配。首先計算橫斷面的面積，在用CAD繪制路基橫斷面時已經完成。接下來需要計算體積，得出土方量，最後將土方分配到四周。
土方量和計算方法有兩種:平均斷面法和截錐法。前者適用於兩個相鄰路段之間的填挖方面積相近的情況，後者適用於兩個相鄰路段之間的填挖方面積相差較大的情況。擬建公路為山區丘陵區三級公路，地形起伏較大，相鄰兩個橫斷面的填挖面積差異較大。現采用第二種方法進行計算，其計算公式如下:
？
？
？1n？大眾？(AW1？AW2)我？1?1?n？3?(公式5-6)？1m？
？VT？(AT1？AT2) L？1?3?1?m？
m？
其中:
AAT1
，n？W1，AT1在哪裏？AT2、AW1？AW2 .AT2AW2
土方量計算完成後，將相關數據填入土方量表，確定各路段各種土或石的填挖量。詳見附表“路基土方量計算及分配表”。路基土方調配:
路基土方計算後，進行土方調配，合理解決各路段土方量的平衡和利用，減少工程計價方數量，避免不必要的取土棄土。
土方調配可以在土方量表上進行。進行土方調配時，應先進行橫向調配，以滿足本樁用戶的需要，然後再計算其他填挖方量。根據填挖情況，進行縱向調配，確定借款方或廢方數量。
土方調配相關數據及調配流程見附表。
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