摘 要

随着国民经济的快速发展，城市化进程的加快，中国各个大小城市的汽车保有量急剧增加，交通拥堵和环境污染的情况也变得日益严重，严重制约了城市的快速发展，山东青岛市也不例外。作为青岛市核心区的蓝色硅谷地带，其路网结构相对薄弱，此时设计出一条优质的对外连接线将对其辐射周围的能力起着至关重要作用。本次毕业设计将从快速路的选线、平纵横设计、桥隧设计、立交设计以及道路安全评价几个方面展开，全程采用高架的形式，避开了原本拥堵的地面交通。根据相关的道路设计规范定出合适的线形参数，合理地布置道路的线形走向，减少道路纵断面上的大填大挖，尽量减少对自然环境的干扰和破坏。在保证车辆安全舒适的情况下，让其在快速路上快速、高效的行驶。

关键词：城市快速路；线形；参数指标；安全评价

Abstract

With the rapid development of the national economy and the acceleration of the urbanization process, the number of cars in different cities in China has increased sharply, and the traffic congestion and environmental pollution have become increasingly serious, which seriously restricted the rapid development of the cities. Shandong Qingdao City is no exception. As the core area of Qingdao, the blue Silicon Valley area has a relatively weak road network structure. At this time, the design of a high-quality external connection will play an important role in the ability of its radiation surrounding. This graduation design will be carried out from the aspects of expressway route selection, horizontal and horizontal design, bridge and tunnel design, interchange design and road safety evaluation. Originally congested ground traffic. According to the relevant road design code, the appropriate linear parameters are determined, the alignment of the road is reasonably arranged, the large fill and excavation on the road longitudinal section is reduced, and the disturbance and damage to the natural environment is reduced as far as possible. In the case of ensuring the safety and comfort of the vehicle, let it run fast and efficiently on the expressway.

Key words: urban expressway; alignment; parameter index; safety evaluation

目录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2概述 1

1.3研究内容与技术路线 2

第二章 道路线形设计 5

2.1平面设计 5

2.2 纵断面设计 6

2.3 横断面设计 6

2.4平纵组合设计 7

第三章 路面及支挡结构设计 8

3.1 交通量计算 8

3.2路面设计 9

3.3 防护工程设计 14

第四章 桥梁、隧道及交叉 20

4.1 桥梁、隧道设计 20

4.2 互通立体交叉设计 21

第五章 安全性评估 22

参考文献 28

致谢 29

第一章 绪论

1.1引言

根据武汉理工大学教务处关于毕设总的大纲要求，按照交通学院指导老师补充的详细规定，对青岛市蓝色硅谷对外连接线进行了设计。该条城市快速路定为一级公路，双向六车道，设计速度为80km/h，全程长4302.962米，除隧道口附近采用土基外均采用高架桥形式。设计速度在隧道里降为60km/h，连拱双向四车道，设计过程严格遵守现行规范要求。

本毕业设计思路为道路的选线、平纵横设计、路基路面设计、桥梁隧道设计、互通立交设计以及道路安全评估。在整个设计过程中，综合利用了道路勘测设计、路基路面工程、道路建筑材料、桥梁工程、隧道工程以及现行规范等知识，从而其知识面覆盖广、综合性强、对知识灵活应用的能力要求高。因此此次毕设设计是对本人大学四年学习成果的一次检阅，锻炼了我动手设计道路的能力，周全了我路线设计思维，将理论知识化为实际应用在日常生活中，是一个不错的设计过程。

本次毕业设计的任务是：根据历年来道路交通量增长的情况来预估未来交通的规模，从而确定道路的等级与相应的技术指标，完成道路选线平纵横设计及方案评选，路基路面及防护工程的设计，桥梁隧道设计，互通立交设计以及道路安全评估。

本次设计的依据是老师给定的地形图资料、相关的交通量资料、任务书和现行的交通规范和手册。

1.2概述

设计交通量资料：

1.给定原始地形图共7 张，其比比例为1：2000 ；

2.道路的任务与性质：

该条城市快速路地处青岛市周围，它是青岛市规划的未来路网骨架中重要一极，建成后将极大的改善青岛市内部交通状况，对于青岛市经济快速发展起着助力器的作用。

3.道路等级：

根据青岛历年来公路交通观测站的观测资料，结合青岛市未来城市规划方案，确定该道路的等级为城市快速路，设计速度设定为80千米每小时，中间分隔带将双向六车道的车流隔开，道路的红线宽度为32m。在隧道路段，采用连拱双向四车道，设计速度为60km/h。(要求：以2012年为基年，预测2032年的交通量)

表1.1 主要预测年交通量表(单位：辆/日)

表1.2 交通量组成(单位：辆/日)

设计时间

2018年2月26日～2018年6月24日

1.3研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

（1）路线设计

本次青岛蓝色硅谷外接线设计采用纬地软件进行图上定线。由于城市的交通与布局对于公路选线的要求至关重要，所以所选的线形是根据城市地形和原有的公路网以及重要的建筑设施等共同决定。对于青岛市蓝色硅谷外接线设计，要结合当地的地形、符合相关城市道路建设标准，使其与城市其他公路的完美相接来保证行车安全、舒适、快捷。具体工作有:

（1.1）公路主要技术标准的确定

分析现在城市的交通现状，进行预测将来的交通需求。根据历年车辆调查资料，在“十一五”期间，青岛市大力发展“环湾保护、拥湾发展”的战略，全面加快半岛城市群路网高效衔接，新建了青新高速、青兰高速青岛段等大动脉，市域“一小时经济圈”已全面建成，半岛城市群“三小时经济圈”已基本实现。海湾大桥、海底隧道主体贯通，以“桥隧时代”为主特征的路网格局实现了历史性突破。全市公路通车里程将达到16452公里，高速公路、一级公路突破702.6公里和1000公里，比“十五”末分别增长178公里和197.3公里，继续保持副省级城市首位。以高等级公路为骨架，国省干线为依托，县乡公路为脉络，干支相连、四通八达、安全便捷的现代化公路体系基本形成。初步拟定青岛市蓝色硅谷城市快速路外接线的设计年限为20 年，双向6 车道，设计速度80km/h，为一级道路。

（1.2）路线方案的比选(两个方案)

综合考虑城市的历史人文、自然因素、城市需求、美观需求、工程造价等方面内容，从而选出最优的一条路线方案。

（1.3）路线平面设计(两个方案)

在道路的平面设计中，根据汽车行驶的轨迹特性和道路平面线性要素特点，加以运用直线的特点、合理地控制直线的最小长度和最大长度、根据缓和曲线的性质来确定其最小长度、形式和参数等要素，从而保证行车的安全性、连续性和舒适性。当然，一个方案的采用既要考虑自然因素、城市需求，美观需求，也要考虑工程造价等方面的要求。

（1.4）路线纵断面设计(两个方案)

结合纵断面地势走向特点及其线性组成要素，根据汽车的动力特性来定出纵断面的纵坡、竖曲线、两竖曲线间直线长度，同时设计出供大型车用的爬坡车道和紧急采用的避险车道。

（2）路基、路面

根据地形地质条件和交通工具来进行路基路面设计，主要工作有:

1.路基横断面设计

2.路基超高、加宽设计

3.计算土石方数量并进行调配

4.路基、路面排水设计

5.确定防护工程的位置、结构类型及尺寸设计

6.路面结构及材料组成设计

（3）桥梁、隧道及交叉

1.标注城市高架桥的路线、定出其孔数及跨径、结构类型及横断面组成;

2.确定隧道长度、结构类型及横断面组成;

3.确定一处选定路线与被交道路立交互通式的结构类型。

（4）道路线形安全性评估

道路线形安全性评价主要是对道路的交通安全、车速和线形及其相互关系进行详细分析与评价。主要是为平面线形参数(包括直线、缓和曲线、圆曲线半径、平曲线长度、平曲线组合情况、弯道超高、视距等) 对路线安全性的分析与评估，纵断面线形要素（直线、竖曲线半径及长度、竖曲线间直线长度、竖曲线组合情况等）对路线的安全性分析与评估以及车速与交通安全的关系分析。

1.3.2 技术路线

本文通过对城市快速路的路线选线、平面和纵面及相互间组合设计、横断面设计、路基路面及防护工程设计、桥梁隧道和立体交叉设计以及路线线形安全性评价。

技术路线图如下所示：

01

调查研究、搜集资料

02

交通现状及存在的问题

03

蓝色硅谷路线方案设计

04

路线参数指标确定

05

路线安全性评价

06

图1.1 设计的技术路线

成果汇总

第二章 道路线形设计

2.1平面设计

由于现在环保理念的加强，宣传这人类与自然和谐相处，因此在道路的平面线形设计中，路线的平面线形应该和当地的环境相适应，使线形连续、均衡，并与后面的纵断面设计相匹配协调。

汽车在行驶过程中所形成的力学特性与行驶轨迹对平面设计至关重要，因直线、缓和曲线和圆曲线都是由其决定的。因此定出合理的三要素几何参数，可以使线形变得连续不突兀从而均衡，行车时比较平稳。

根据城市快速路设计和城市道路工程设计等相关规范，经查阅可知当设计速度设定为80km/h时，城市快速路线形中最大直线距离为1600米 ,两通向曲线间最短直线长度为480m，两反响曲线间最短直线长度为160m。

由于在长直线和长下坡路段是事故的高发路段，因此平曲线设置在长直线或长下坡尽头处时，在满足规定要求的视距和曲线半径前提下，还应该设置交通标志、配备驾驶员减速装置等安全保障措施来提高道路的安全性。

由于平曲线起着直线间的过渡性的作用，使线形平顺连续，因此根据规范强制性要求，各种等级的道路不管转角是大是小，均应设置平曲线。而且在地形条件满足的情况下，尽可能选用较大的圆曲线半径，这样有利于行车的安全与舒适。当然圆曲线半径也有相应的要求，设置超高过渡后其极限最小半径为250m，推荐最小半径为400m，如若不设超高则最小半径为1000m。

圆曲线在保持与相邻平面线形相协调的同时，也应该和竖曲线保持相应的协调，必须在设计中避开小半径的平曲线与竖曲线相重合的组合形式。根据公式

（2.1）

可得在实时车速下所相应的道路的最小转弯半径。根据经验和规范要求，圆曲线的超高推荐在2%--4%之间，其对应的长度在140m为宜。

在满足路线安全、舒适等要求情况下，城市快速路缓和曲线长度最小长度为70m，不设缓和曲线的最小圆曲线的半径为2000m。

在平面线形组合时，线形应做到连续均衡。如若有两圆曲线不用缓和曲线连接而直接连接，那么圆曲线半径和相邻回旋线参数之比都应小于2%。由于行车时驾驶员的反应能力有限，出于安全与舒适的考虑，在每段曲线上行驶的时间最少为3秒，其对应的平曲线长度为140m，同时在在线形设计中要避免小转角（lt;7°）的出现。

在本次毕业设计方案中，为了线形美观舒适安全，本路线全程用了S形曲线，在同一弯道处其两缓和曲线对称，长度设计相同，与圆曲线的长度大致相等。根据城规要求，在设计中铁路用地界与一级公路用地界间距不小于15m。

2.2 纵断面设计

在道路纵断面设计中，主要考虑到几个线形要素为纵坡、竖曲线、两竖曲线间直线长度，和原有地面交通设施的净空需求，以及排水的要求。

在纵断面设计中一个重要参数是最大纵坡，它是由行车特性、道路的级别等诸多因素所设定的。查阅相关公路设计规范可知，当城市快速路设计速度为80km/h所对应的最大纵坡为5%。当处于2000m以上的地区以及严寒冰冻地方时，对应纵坡折减后不大于4%。

根据汽车的行驶特性可知，如若纵坡过长则会导致爬坡时汽车动力不足，假若纵坡过短则驾驶员反应不及时，都会产生安全隐患，因此对坡长有一定的限制。当城市快速路设计速度设定为80km/h，纵坡大小设置为4%时，那么查规范可知最大纵坡不超过为900米。为了缓解汽车出现动力不足的情况，在汽车行驶到快要到达纵坡的限制坡长时，这时在纵坡尽头处设置的缓和坡段可以消除这种现象，当然纵坡的坡度不宜过陡，不应大于2%，其对应的长度应和设置竖曲线以后的直坡段长度大致相等。

为了满足汽车行驶的安全、连续和均衡要求，限制纵坡的最小坡长为200m。如若纵坡过小，则会出现排水不畅的情况，为了避免这种情况的出现，对道路的纵坡限定了最小值不应小于0.3%，同时限定了其平均纵坡应不超过5.5%，合成坡度不超过10.5%。

在纵断面设计中，竖曲线也是重要的一环，它的设置能使行车变得平顺、连续。当设计速度设定为80km/h时，那么出于舒适性的考虑，设置的凸形竖曲线半径不小于3000米，同时凹形竖曲线的半径不小于2000米，曲线长度至少长70米。同向竖曲线之间的直线长度应不小于最小坡长,否则应设为复曲线，反向竖曲线之间的直线坡最小要满足三秒行程。

在纵断面设计拉坡之前，要做好准备工作，标记出控制点图上的位置。拉坡时要以“控制点”为根本，结合“经济点”的相对位置，同时要考虑桥梁与通道的位置，满足相应的净空要求。出于对纵坡排水的考虑,挖方路段建议不要插入凹曲线。然后经过不断地试坡与优化，填挖过大等情况可能会发生，应在在重点横断面处检查，经反复调整与校对定坡。

2.3 横断面设计

横断面的组成形式以及各部分的大小，都是根据当地的地理环境、设计速度和交通量、交通形式等影响因子来确定。结合城市快速路的特点及交通量，本方案拟采用城市高架的方式，形成立面交通，避开原有地面路网结构，可以有效的缓解地面压力。

该条城市快速路采用的是双向六车道，中间带将双向交通隔开，根据行车特性拟定每条行车道宽3.75m，同时每向路俩侧有2.5m宽的硬路肩。为了方便能够在特殊情况下掉头或作业，选择在不易产生盲区的路段，每间隔2千米设置中间带开口。同时为了满足行车安全的要求也便于排水，路拱横坡度设置为2%，既。为了防止车辆因撞击路缘石而产生危险，路缘石的高度设定不应高于20cm。

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