i级单线铁路单线铁路设计论文

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I级单线铁路单线铁路设计毕业论文第一章铁路线路设计概述第一节选题的意义铁路选线设计是土木工程、交通运输等专业的一门实践性课程；主要训练学生综合运用所学基础知识的能力，培养学生用定性分析方法对问题进行综合分析和评价。本设计是对“平面设计、纵断面设计、横断面设计、土石方计算、经济比较”等知识的拓宽与综合应用。通过毕业设计使学生在巩固所学线路选择、平纵面设计和方案经济比较的基本方法，熟悉并运用《铁路线路设计规范》，从而加深对所学内容的理解，提高综合分析和解决问题的能力，为毕业后从事设计施工或继续深造奠定基础。铁路运输是实际中应用非常广泛的一种运输方式，具有运输量大、运输费用较低、车路一体、路权专用、行车平稳、资本密集的特点，有很强的适应性，因此，掌握铁路线路的设计方法对于土木工程专业的学生来说具有重要意义。本次设计的地形两端较陡中间较缓，并且河流、山岭、农田、塘比较多。出发站西木站与终点站东木站的地形复杂，坡度较陡。而且在设计线路所经过的地段需穿过一些公路、房屋、河流等建筑。在设计过程中我尽量沿山脚走尽量避免经过农田和房屋，但本次设计困难地段还是在终点站这一段，这里通过高山后直接进入高程较低的地段，落差较大，所以必须仔细考虑后才能定线。54 第二章铁路技术指标及通过能力第一节铁路设计基本条件一、技术标准（一）丘陵地段选线，地形图比例尺1：2000.（二）设计线标准为Ⅰ级单线铁路，列车的设计速度120km/h。（三）始点A（XX车站中心），设计标高见分组名单，里程K0+000。终点B（XX车站中心）。A车站为会让站，B车站为中间站，不考虑区段站布置，车站是否设置货物抛物线自定，站场位置，坡度及标高自定。（四）远期客货运量：10Mt/a。货运波动系数β=1.15，通过能力储备系数α=0.2；（五）客车10对/d；其中：客车：8对/天零担：1对/天摘挂：4对/天快货：4对/天（六）主要技术标准拟定：正线数目：I级单线铁路单线；牵引种类：内燃；限制坡度：13‰；闭塞方式：站间自动闭塞；到发线有效长度：750m；机车类型：DF4b；最小曲线半径：600米；钢轨类型：Ⅱ型；货车车辆：滚动式。（七）车辆组成每辆货车平均数据为：每辆货车平均数据为：货车自重（gz)22.133t，总量（g）78.998t，净载量（gj）56.865t，车辆长度13.914m，净载系数0.720，每米延米质量（gm）5.677t/m，守车质量16t，守车长度8.8m。54 （八）制动装置资料空气制动换算制动率0.26；（九）车站通过速度：V=45km/h。第二节牵引力计算一、牵引质量计算用均衡速度法计算牵引重量：列车在任何一个区间运行，总会遇到一些长短不等。坡度不一的坡道。在所有的坡道内，总有一个是最难通过的，而列车的最大牵引质量往往是被这个最难通过的上坡道限制的。如果该坡道具备计算坡道的特征，就可以用均衡速度法计算牵引质量选定计算坡道为13‰且对于DF4b型电力机车，查表得则：二、牵引质量的检查根据机车在限制坡道上计算出牵引质量之后，尚应检查牵引质量是否满足下列条件。（一）启动检算列车启动时，启动阻力较大，故应检算按限制坡度所求牵引质量是否能在车站启动。54 因G=6596t≥G=1881t,故列车能启动。车站到发线有效长度检算查表得：，则所以，牵引质量不受到发线有效长度限制三、确定牵引辆数（一）货物列车牵引辆数n（二）货物列车牵引净载Gj（三）货物列车长度L1第三节铁路能力计算一、通过能力计算二、输送能力计算54 机型参数计算速度v(km/h)计算牵引力Fj(KN)起动牵引力Fq(kN)机车质量P、Pu(t)构造速度Vg(km/h)计算速度Lj(m)DF4b(货）21.8313.0442.213812021.1表1电力、内燃机车主要数据表表2机车及车辆的基本阻力计算公式类别型号计算公式（N/t)机车内燃DF4b车辆货车重车（滚动轴承）表3铁路设计中采用的每辆货车平均指标标记质量装载利用率(％)净载质量车辆质量长度(m)总质量净载质量系数每延长米质量q(t/m)59.8589556.86522.13313.91478.9980.7205.67754 表4车站作业间隔时分闭塞方式电气路签5～63～4半自动闭塞4～62～3自动闭塞3～51～2自动闭塞配合调度集中3～50.5～1.0区间线路闭塞方式旅客列车快运客车零担摘挂列车摘挂列车备注单线自动1.01.01.5～2.01.3～1.5追踪系数为0.5半自动1.1～1.31.21.5～2.01.3～1.5双线自动I=102.0～2.32.03.0～4.02.0～3.0NZ>3时，取相应低值I=82.3～2.52.33.5～4.52.5～3.5半自动1.3～1.51.42.0～3.01.5～2.0表5列车扣除系数54 第三章铁路线路平面设计第一节概述线路的空间是由它的平面和纵断面决定的。线路平面是线路中心线在水平面上的投影，表示线路平面位置。各设计阶段编制的线路平面图是线路设计的基本文件。各设计阶段的定线要求不一样，平面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图示。简明平面图中，等高线表示地形和地貌特征，村镇、道路等表示地物特征。图中粗线表示线路平面、标出里程、曲线要素（转角α、曲线半径R等）、车站和桥隧特征等资料。线路平面设计必须满足以下三方面的基本要求：（一）必须保证行车安全和平顺。主要指：不脱钩、不脱轨、不途停、不运缓与旅客乘车舒适等，这些要求反映在《铁路线路设计规范》（简称《线规》）规定的技术标准中，设计要遵循《线规》规定。（二）应力争节约资金。既要力争减少工程数量、降低工程造价；又要考虑为施工、运营、维修提供有利条件，节约运营支出。从降低工程造价考虑，线路最好顺地面爬行，但因起伏弯曲太大，给运营造成困难，导致运营支出增大；从节约运营支出考虑，线路最好又平又直，但势必要增大工程数量，提高工程造价。因此，设计时必须根据设计线的特点，分析设计路段的具体情况，综合考虑工程和运营的要求，通过方案比较，正确处理两者之间的矛盾。（三）既要满足各类连珠无的技术要求，还要保证它们协调配合、总体布置合理。铁路上要修建桥涵、车站、隧道、路基、道口和支挡、防护等大量建筑物，线路平面设计不但关系到这些建筑物的类型选择和工程数量，并且影响其安全稳定和运营条件。因此，设计时不仅要考虑各类建筑物的技术要求，还要从总体上保证这些建筑物相互协调、布置合理。第二节铁路线路基本走向选定原则54 铁路定线是在地形图或地面上选定线路的方向，确定线路的空间位置，并布置各种建筑物，是铁路勘测设计中决定全局的重要工作。选择定线方案时，必须进行充分的可行性研究，深入调查沿线地区的政治、经济、国防等的特征；矿藏资源分布及其开发条件；沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件，做好与水利、公路、航运、管道等运输方式的配合，采用逐步接近的方法，即先粗后细，先整体后局部，“由面到线，由线到点”的方法进行，以取得最合理的定线方案。铁路定线的第一步就是选定线路的基本走向。在设计线起终点间，因城市位置、资源分布、工农业布局和自然条件等具体情况的不同，常有若干可供选择的线路走向。从A地到B地线路走向是从西向东期间要跨域山谷、河流等地形，穿过4个村落。线路基本方案选定时，应考虑一下因素的影响。影响线路走向的因素主要有以下几点：（一）设计线的意义及行经地区其他建设的配合。干线铁路的走向应力求顺直，以缩短直通客货运输距离和时间。地方意义的铁路，则易于靠近城镇和矿区，以满足当地客货运输的需求。走向的选择还应与路网规划及行经地区其他建设项目协调配合。要根据客货流向选好接轨站，力争减少折角运输。要有利于规划的干线或支线引入。要考虑与其他地方交通体系的合理衔接，并应满足国防要求。（二）设计线的经济效益和运量要求。选择线路的走向应尽可能为更多的工矿基地和经济中心服务，即加速地区国民经济的发展，又使铁路扩大运量，增加运营收入，争取较高的经济收益。（三）自然条件。地形、地质、水文、气象等自然条件决定线路的工程难易程度和运营质量，对线路走向有直接的影响。对于严重不良的地质条件、缺水地区、高烈度地震区以及高达山岭、困难峡谷等自然障碍，选线时宜考虑避绕。（四）设计线主要技术指标和施工条件。设计线的主要技术标准在一定程度上影响线路的走向，同样的运输任务，采用大功率的机车，则可以采用较大的最大坡度值，是线路有可能更靠近短直方向。第三节铁路定线方法及步骤一、定线方法54 （一）选择线路原则方向：认识地形，根据地形图等高线，按平面图上已给的车站位置找出线路的大致方向，判断出山头、垭口、分水岭、山谷、山咀、河流村庄等。依据等高线掌握地形起伏程度，确定地面坡度。（二）选出线路可能的原则方案：用直线联接起终点及据点、控制点的大地线称为航空线。在航空线附近找出线路可能行经的垭口、桥位、村镇等，用折线相连则得出线路的原则方向，在同一起迄点之间可能有不同的方案。（三）在各原方向上计算出缓坡地段和紧坡地段。（四）经过初步比选（如折线长度、沿线地形、地质条件、高差大小、紧坡与缓坡地段的概略长度等）选择一个比较好的方案作为下一步定线的基础。二、定线步骤（一）根据概略定线所选定的线路基本方向，从A站中心开始，沿选定的站坪方向，量出半个站坪长度（根据到发线有效长度查有货物线中间站），从站坪末端开始用直尺（三角板）和曲线板进行试定线。（二）对紧坡地段和缓坡地段要用相应的定线原则进行定线，如紧坡地段需要展线时，要注意对展线方法的研究。（三）定线时一面定平面，一面概略点绘相应的纵断面。大约定出3~4公里进行一次大致坡度设计，若填挖量太大，不合要求，则进行修改。修改时特别要注意，对紧坡地段主要是改变平面位置，而缓坡地段除改变平面位置外还要与改善坡度相结合，直到符合要求，再进行下一阶段的工作。要坚持分段设计、多次反复、逐步逼近的原则。可借鉴书上关于线路为减少填挖量而修改平面所采取的方法。（四）每一段经反复修改，认为完全合理后，即可绘制线路平面和设计线路纵断面图。三、绘制方法a.在平面图上点出线路里程与百米标，中间地形突出变化点应设加标。用量角器量得曲线转角，选用曲线半径和选择缓和曲线长度。计算曲线长度和切线长度，并将曲线要素标注在曲线内侧。在平面上注明ZH、HZ、ZY、YZ点里程（注在曲线内侧）。b.纵断面图比例尺，本设计横向采用1：25000，纵向采用1：500。百米标及加标的地面标高在平面上根据等高线估出（取0.5米整数），并填入“地面标高”栏内，并按规定比例尺绘出地面线。将设计好的坡度和路肩标高填入相应的“设计坡度”和“路肩设计标高”栏中。根据“地面标高”和“设计标高”计算出的填方高度和挖方高度分别标注在54 “设计坡度线”的上方和下方。变坡点处，∆i>3‰或4‰时应设竖曲线，竖曲线应考虑设置的一些要求和规定。c.定线接近终点时，布置下一个车站或者下一段线路。第四节紧坡地段的定线方法和原则沿线路方向的地面自然坡度接近或大于设计线的限制坡度，加力牵引坡度的地段称为紧坡地段。一、紧坡地段定线要点紧坡地段通常应用足最大坡度定线，以便争取高度。当线路遇到巨大高程障碍（跨分水岭）时，为使线路达到预定高度，需要用足最大坡度结合地形发展线路，称为展线。在展线地段定线时，应注意结合地形、地质等自然条件，在坡度设计适当留有余地。展线地段若无特殊原因，一般不采用反向坡度，以免增大为克服高度引起的线路不必要的展长，同时增加运营支出。定线时，一般应从困难地段向平易地段引线。因为垭口附近地形困难，展线难度较大，故从预定的越岭隧道洞口开始向下引线较为合适。个别情况下，当受山脚的控制点（如高桥）控制时，也可由山脚向垭口定线。二、展线方式为克服巨大高差需要迂回展线时，应根据需要展长线路长度，结合地形和地质等条件，用直线和曲线组合成各种形式。如套线、灯泡线、螺旋线等来展长线路。三、导向线定线法在紧坡地段，线路的概略位置与局部走向，可借助于导向线来拟定。导向线就是既用足最大坡度，又在导向线与等高线交点处填挖为零的一条折线。因此，它是用足最大坡度而又适合地形、填挖最小的线路概略平面（如图1所示）。导向线是利用两脚规在小比例尺地形图上定出来的，其定线步骤如下：（1）根据地形图上等高距∆h（m），计算出线路上升∆h需要的引线距离——定线布距（km），即(km)式中，为定线坡度；(‰)。∆i为曲线和隧道坡度折减的平均值，视地形、地质困难情况可取。（2）参照规划的纵断面，在地形图上选择合适的车站位置，从紧坡地段的车站中心开始，向前进方向绘出半个站坪长度54 ,作为导向线的起点（或由预定的其它控制点开始）。（3）按地形图比例尺，取两脚规开度为∆l，将两脚规的一只脚，定在起点或附近地面高程与设计路肩高程相近的等高线上，再用另一脚截取相邻的等高线。如此依次前进，在等高线上上截取很多点，将这些点连成折线，即为导向线。在同一起讫点间，有时可定出若干条导向线，应取较接近直线的那个。图1四、定线注意事项（1）平面设计要符合《线规》的有关规定，并力争为运营创造良好的条件。（2）站坪外第一个曲线应保证竖曲线和缓和曲线均不侵入站坪，且保证车站两端的平面缓和曲线与纵断面的竖曲线不重合（如图2所示）。54 图2（3）曲线毗邻地段，应保证必要的夹直线长度，纸上定线时，仅绘出圆曲线，相邻圆曲线端点（YZ、ZY）间直线段距离应满足：夹直线长度不够时，应修改线路平面。首先考虑减少曲线半径或选用较短的缓和曲线长度；其次可考虑改移夹直线的位置，以延长两转点之间的直线长度和减少曲线偏角。（4）竖曲线和缓和曲线不应重叠。为了保证竖曲线不与平面缓和曲线重叠，进行纵断面设计时，边坡点离开缓和曲线起终点的距离不应小于竖曲线的切线长度。（5）注意正确进行最大坡度折减，不允许出现超限坡度。根据要求，区间限制坡度为12‰，在定线时不允许出现超此限制坡度的情况。（6）线路跨越河流时，要力争线路与河流正交。铁山河自南向北，线路要尽力自西向东，才能与河流正交。（7）沿河谷定线时，不应将线路定在河谷中心；线路跨越河谷时，斜交角度不应太小，以免加长桥涵长度。（8）确定隧道洞口位置时，应贯彻“早进洞、晚出洞”的原则。洞口不宜设在沟心，应尽可能将洞口线路选在沟谷一侧与等高线正交处。洞口挖方高度不宜太大，应尽可能控制在12～14m范围内，洞顶最高处应有足够的覆盖厚度，本设计控制在25～30m。在朱家庄南侧附近可能需要修建隧道，在设计时要遵循以上原则进行设计。（9）坡段长度应取50m的整数倍：紧迫地段设计坡度取0.1‰的整数倍；缓坡地段的设计坡度取0.5‰的整数倍。（10）当比较方案和基本方案末端连接处的里程不同时，以基本方案为准，比较方案在连接点采用断链予以特备标注。五、定线原则54 （1）紧坡地段通常用足最大坡度，使线路不致过多展长，但也要适当留有余地。为了避免不必要的高程损失，一般不允许出现反向坡度。线路一般从困难向平易地段引线，因本设计坡度较缓，可以向下垭口引线。（2）车站位置不应偏离线路的短直方向。车站应在凹形纵断面上。车站分布是与正线数目、限制坡度、牵引种类、机车类型、牵引质量、机车交路、比塞方式、到发线有效长度等各项技术标准密切相关的综合性指标，在设计中应根据设计要求的年输送能力和确定的铁路等级，通过各项技术标准的综合比选来确定。第五节缓坡地段定线在缓坡地段，地形平易，定线时可以航空线为主导方向，既要力争线路顺直，又要节省工程投资。为此，应注意以下几点：（一）为了绕避障碍而使线路偏离短直方向时，必须尽早绕避前方障碍，力求减小偏角。（二）线路绕避山嘴、跨越沟谷或其他障碍时，必须使曲线交点正对主要障碍物，使障碍物曲线的内侧并使其偏角最小。（三）设置曲线必须是确有障碍存在。曲线半径应结合地形尽量采用大半径。在缓坡地段线路展长的程度，取决于线路的意义、运量大小、地形、地质条件、路网作用等因素展线时，应力求顺直。一般的展线系数：平原地区约为1.1，丘陵地区1.2~1.3。（四）坡段长度最好不小于列车长度，应尽量采用下坡无需制动的坡度——无害坡度。（五）力争减少总的拔起高度，但绕避高程障碍而导致线路延长时，则应认真比选。（六）车站的设置应不偏离线路的短直方向，并争取把车站设在凸形地段。地形应平坦开阔，以减少工程量。第六节自然条件下的定线原则一、平原、丘陵地区平原地区地区地形平坦，丘陵地区相对高差不大，一般工农业都比较发达，村镇密集，占地及拆迁问题比较突出，地质条件比较简单，但河流分布较广，水文条件可能复杂。因此，在平原、丘陵地区定线，应着重注意解决好下列问题。（一）线路尽量顺直54 平原、丘陵地区定线，一般不受高程障碍控制，应循航空线定线，绕避障碍物及设置曲线，必须有充分理由。在不致引起工程量显著增加的前提下，尽量采用较小偏角、较大半径，以便缩短线路并取得较好的运营条件。（二）正确处理铁路与行经地区的关系1.平原、丘陵地区城镇密布，工业发达，城镇内外的道路、沟渠、电力线路等纵横交错。选定线路位置时，应尽量减少拆迁和占地；在地形有利时铁路宜靠近山坡，并应尽可能减少对现有道路、沟渠、电力及通讯线路和管道系统的改移。2.车站分布应结合城镇规划，既要方便地方客货运输，也要充分发挥铁路运营效率，设站不应过密，也不宜为靠近城镇而过分迂回线路。3.为方便沿线交通确保行车安全，要认真布置好沿线的道口和立交桥涵，并以交通量为依据确定其修建标准。有条件时，可加大排洪桥涵孔径，并修建路面兼作立交桥涵使用。（三）注意适应水文条件的要求平原和低缓丘陵地区易受洪水泛滥的危害，设计高程应执行规范规定，跨河桥梁孔径不宜压缩，路基应有足够的高度，并做好导流建筑物与路基防护工程。二、山岭地区当线路需要从某一水系（河谷）转入另一水系（河谷）时，必须穿越分水岭。越岭地区高程障碍大，一般需要展线，地质复杂，工程集中，对线路的走向、主要技术标准（特别是限制坡度和最小曲线半径）、工程数量和运营条件等影响极大。越岭线路通常是沿通向分水岭垭口的河谷用足坡度定线，并以隧道（地形有利时用路堑）越过垭口，再沿分水岭另一侧的河谷向下游定线。越岭线路应解决的主要问题为越岭垭口选择、越岭高程选择和越岭引线定线三个问题。（一）越岭线垭口选择垭口是越岭线路的控制点，一般宜选择下列越岭垭口：高程较低、靠近线路短直方向；山体较薄的垭口；地质条件较好的垭口；引线条件较好的垭口。（二）越岭高程选择54 越岭垭口一般都用隧道通过，越岭高程选择，就是越岭隧道高程与隧道长度的选择。高程愈高隧道愈短，但两端引线愈长。对于工程而言，理想的越岭高程应使引线和隧道总的建筑费用最小；就运营而言，越岭高程愈低、引线愈短愈有利。越岭隧道的合理高程与长度的选择，除取决于垭口的高程、地面自然坡度、地质条件外，还与设计线的运量、限制坡度（或加力坡度）以及隧道施工技术水平有关。设计线的运量大、限坡小时，宜采用高程低的长隧道方案。（三）越岭引线定线越岭引线定线时，首先应结合地形条件选择合理的最大坡度（限制坡度或加力坡度）；其次，为了能控制合理的展线长度，应从垭口往两侧（从高出往低处）定线，以避免展线不足或过长，在上游应尽量利用支沟侧谷合理展线，使线路尽早降入主河沟的开阔台地；再次，垭口附近地形尤为困难，在有充分依据时，引线可合理选用符合全线标准的最小曲线半径。三、河谷地区沿河而行的路线称为河谷线。在路网中，河谷线路占有比较大的比重。沿河谷定线具有下列优点：河谷纵坡为单向坡，可避免线路出现逆坡，且可利用支流侧谷展线；多数城镇位于河谷阶地，在阶地设站，可更好地为地方服务。沿河谷定线要着重解决好以下三个问题。（一）河谷选择在大面积选线时，优先考虑接近线路短直方向的越岭垭口和垭口两侧的河谷。尽量利用与线路走向基本一致的河谷。在选择河谷时，还要注意寻找两岸开阔、地质条件较好、纵坡及岸坡较平缓的河谷。（二）岸侧选择河流两岸的地质条件常为岸侧选择的决定因素，沿河线路如遇不良地质，应通过跨河绕避与整治措施的比较确定岸侧。在山区河谷中，如山体为单斜构造，应注意岩层的倾向。如图3所示，虽然左岸地面横坡较缓，但因岩层倾向河谷，容易产生倾层滑坡，反不如将线路设在横坡较陡，山体稳固的右岸为好。局部不良地质（如滑坡、崩坍、岩堆等）地段，影响岸侧选择，应进行综合整治、隧道绕避或跨河绕避等方案比较确定。54 图3单斜体定线方案当河谷两岸地质条件较好或差异不大时，线路应选在地形平坦、支沟较少和不受水流冲刷一岸的台地上（如图4所示）。当需要展线时，应选择在支沟较开阔，利于展线的一岸。为了使铁路便于为地方服务，一般应选择在居民点和工矿企业较多、经济较发达的一岸，但可能导致大量民房拆迁和妨碍城镇发展等，定线时应根据具体情况，征求地方意见，慎重取舍。图4台地定线方案（三）线路位置的选择河谷较开阔，横坡较缓且地质良好时，理想的线路位置为不受洪水冲刷的阶地（如图4所示）。当河谷狭窄，横坡较陡，且地质不良时，线路应由避开山坡与外移建桥的方案进行比选；当河谷十分弯曲时，可根据山嘴或河湾的实际情况，采取沿河绕行或取直方案。54 图5弯曲河流地段定线例如图5，有沿河绕行、建桥跨河及改移河道三种方案。沿河绕行方案，线路迂回较长。岸坡一般陡峭，水流冲刷严重，路基防护工程大，线路安全条件差；跨河建桥方案比较顺直，线路短，安全条件好，但两座桥的工程量较大；改河方案也可使线路短直，但改变了天然河槽，仅在地形条件好，能控制洪水流向，且土石方工程量不太大时才有利。方案的取舍应通过技术经济比较确定。（四）沿河而行的路线称为河谷线。在路网中，河谷线有较大的比重。沿河谷定线具有下列优点：1.河谷纵坡为单向坡，可避免线路出现逆破，且可利用支流测谷展线。2.多数城镇位于河谷阶地，在阶地设站，可更好的为地方服务。3.多数河谷具有开阔地段，铁路通过阶地，可更好的为地方服务；即可提高铁路的效益，又方便了铁路员工的物质、文化生活。河谷两岸条件常有差别，应结合地形、地质、水文、农田及城镇的分部情况，选择有利岸侧定线。但有利的岸侧，不会始终局限于一岸，应注意选择有利的地点跨河改变岸侧。河谷线定线，线路位置往往差异几十米甚至几米，就会对铁路的安全和工程量带来很大影响。线路合理位置的选择，可分三种情况加以分析研究：1.河谷较开阔，横坡较缓且地质良好时，理想的线路位置为不受洪水冲刷的阶地。2.河谷狭窄，横坡较陡，且地质不良时，线路应由避开山坡与外移建桥的方案进行比选。54 3.河谷十分弯曲时，可根据山咀或河谷的实际情况，采取沿河绕行或取直方案。第七节桥涵隧道的定线问题一、桥梁地段桥梁地段的定线，主要是解决好桥位选择与引线设计两个问题。桥梁选择所考虑的主要因素，可归纳为水文和地貌条件有利、工程地质条件较好以及满足定线的一般要求三个方面。桥梁附近的路基设计高程应满足路肩设计高程大于等于梁底设计高程、梁底至轨底高程及轨底至路肩高度之和。大跨、高墩桥梁施工技术的进展，有利于在地形、地质复杂地区选择较理想的桥位。如峡谷地区山高谷深，采用大跨度桥梁可避免高墩和不良地质，而大跨度高桥的采用，还可减少展线长度。在桥隧毗邻之地，线路平、纵断面设计应与桥式方案选择综合考虑，如采用架桥机架设桥梁时，线路平纵断面设计和隧道洞门的位置应考虑架桥机架梁是施工的安全与便利。决定设计高程时，除应满足桥下净空的要求外，还应注意隧道施工弃渣的影响。二、隧道地段铁路选线中，采用隧道是客服高差障碍、降低越岭高程、缩短线路长度和避绕不良地质的重要措施。合理设置隧道，是提高选线设计质量的重要环节。线路翻越分水岭，在垭口修建隧道，即越岭隧道；沿河傍山定线，或要求裁弯取直或避绕不良地质而修建隧道。隧道的位置选择应注意以下问题：（一）埋藏较浅时，线路宜向内移动，以避免隧道偏压过大。（二） 应避开岩堆、滑坡等不良地质以及河岸冲刷、水库坍岸范围。（三）可结合当地的地形、地质情况和工程大小，进行裁弯取直的长隧道方案和沿河绕行方案的比较。（四）地形曲折，地质复杂时，河谷线常出现隧道群。在决定线路平面位置与高程时，要充分注意隧道施工期间的弃渣、排水和便道运输之间的相互干扰，并尽量减少对现有的水利、道路等设施的影响。洞口是隧道的薄弱环节，洞口工程处理不当，易生危害，危机行车安全。隧道地段定线应充分考虑下列因素，通过技术经济比较，认真选择洞口位置。（一）54 选择洞口位置宜贯彻“早进洞，晚出洞”的原则；避免片面追求缩短隧道长度，忽略洞口边坡的稳定的做法。不宜用深路堑压缩隧道长度，以免洞口边坡、仰坡开挖过高。在一般情况下，边坡、仰坡开挖高度不宜超过15～20m,围岩较差时不宜超过10～15m，围岩较好时也不宜超过20～25m。（二）洞口应尽可能设在山体稳定、地质条件较好之处，以保证洞口安全；否则应修建挡护工程或延伸洞口，增建明洞。（三）洞口宜设在线路与等高线正交或接近正交处；如采用斜交，则要修建斜交式洞门或修建明洞。三、涵洞地段涵洞是位于路堤土内孔径不大于6.0m的排洪、灌溉或交通用的建筑物。涵洞的数量很多，每公里约1～3座。在定线中，要解决好涵洞的分布、类型选择和路堤高度等问题。涵洞的分布一般应根据现场勘查来确定，尤其是影响农田灌溉和人畜交通的涵渠，必须与当地政府部门协商确定。凡线路跨越的水沟，一般都应设置涵洞或小桥。流量较小时，应用钢筋混凝土圆形涵洞；流量较大时，宜用石砌或混凝土拱形涵洞。流量较大而路堤高度较低时，可采用盖板箱涵，或双孔、多孔涵洞；如仍不能满足流量要求时，宜采用小桥。分布涵洞时，应力争不改变或少改变现有的灌溉系统，以免影响涵洞的出水口高程与当地农田水利部门商榷。排洪涵洞还应考虑涵前积水不至于淹没上游村庄和农田。交通涵洞应尽力满足当地交通要求。第八节直线与曲线一、直线设计线路平面时，在选定直线位置时，要根据地形、地物条件使直线与曲线相互协调，线路所处位置最为合理。设计线路平面，应力争设置较长直线段，减少交点个数，以缩短线路长度，改善运营条件。选定直线位置时，应力求减小交点转角的度数。转角大，则线路转弯急，总长增大，同时列车行经曲线要克服的阻力功增大，运营支出相应加大。54 图6同向曲线间夹直线图7反向曲线间夹直线在地形困难、曲线毗邻地段，两相邻曲线间的直线段，即前一曲线终点与后一曲线起点间的直线，称为夹直线，两相邻曲线，转向相同称为同向曲线，转向相反称为反向曲线。夹直线长度应力争长一些，为行车和维修创造有利条件。但为适应地形节省工程，需要设置较短的夹直线时，其最小长度受下列条件控制：（1）线路养护要求。夹直线太短，特别是反向曲线路段，列车通过时，因频繁转换方向，车轮对钢轨的横向推力加大，夹直线的正确位置不易保持。54 （2）行车平稳要求。旅客列车从前一曲线通过夹直线进入后一曲线的运行过程中，因外轨超高和曲线半径不同，未被平衡的横向加速度频繁变化，引起车辆左右摇摆，反向曲线地段更为严重。另一方面，客车通过夹直线时，要跨过夹直线前后的缓直点和直缓点，车轮与钢轨冲击引起转向架弹簧振动。为保证缓直点和直缓点的振动不叠加，使旅客感觉舒适，夹直线应有足够长度。表6两缓和曲线间圆曲线及夹直线的最小长度路段旅客列车设计速度（km/h）16014012010080工程条件一般(m)130110806050困难(m)8070504030夹直线最小长度如上表所示。夹直线最小长度只有在地形条件特别困难时，方可采用。当夹直线长度不够时，应修改线路平面，可首先考虑减小曲线半径或采用较短的缓和曲线长度，其次可考虑改变夹直线的位置，延长两转角间的直线长度或减小转角度数。在曲线毗邻的地段，尽可能不要连续采用最小夹直线。当同向曲线间设置夹直线有困难时，可考虑采用一个较大半径的曲线代替两个同向曲线，反向曲线间可通过旋转公共切线的位置，达到延长两转角间的直线长度的目的二、圆曲线（一）曲线半径的选定1.影响最小曲线半径标准的因素大体可归纳为以下四个方面：a.设计线的运输性质。b.运行安全。c.地形条件。d.经济因素。（二）最小曲线半径标准圆曲线的最小曲线半径主要取决于行车速度和曲线超高。《线规》规定，最小曲线半径的确定应根据铁路等级、路段设计速度和工程条件比选确定。时速为160Km/h以下的设计线，起最小半径如下表所示：表6两缓和曲线间圆曲线及夹直线的最小长度1601401201008054 路段旅客列车设计速度（km/h）线规采用的最小半径一般(m)200016001200800600困难(m)16001200800600500(三)曲线半径选用原则1.因地制宜由大到小的合理选用曲线半径的选用，应在满足最小、最大曲线半径的条件下，因地制宜合理选用。选用的曲线半径，既能满足行车速度和设置建筑物的技术要求，又能适应地形、地质、地物等条件以减少路基、挡墙、桥隧工程量，少占农田，做到技术经济合理。2.结合线路纵断面特点合理选用坡道平缓地段与凹形纵断面底坡地段，行车速度较高，应选配不限制行车速度的较大半径。在长大坡道地段、凸形纵断面的坡顶地段和双方向均需停车的大站两端引线地段，行车速度较低，若地形困难，选用较大的曲线半径引起较大工程时，可选用较小曲线半径3.慎用最小曲线半径为避免过度强调经济性、节约投资，无限地使用最小曲线半径，导致降低旅客舒适度、恶化运营条件，增加线路养护维修工作量，曲线半径的选用应遵循“慎用最小曲线半径”的原则。设计图中有三处曲线，基于定线与地形条件并遵循以上内容，两处曲线半径均定为800m。圆曲线要素计算54 图8曲线要素示意图线长1T、曲线长L、圆曲线长Ly和外尺距E由下列公式算出：(m)(m)(m)(m)式中——内移距（m），；——切垂距（m），；——缓和曲线角，。切线长T、曲线长L、圆曲线长Ly和外矢距E的计算结果一般取小数点后两位。三、缓和曲线缓和曲线是设置在直线与圆曲线或不同半径的圆曲线之间的曲率连续变化处的曲线。为使列车安全、平顺、舒适地由直线过渡到圆曲线，在直线与圆曲线之间要设置缓和曲线。54 缓和曲线的作用是：在缓和曲线范围内，其半径由无限大渐变到圆曲线半径，从而使车辆产生的离心力逐渐增加，有利于行车行稳。在缓和曲线范围内，外轨超高由零递增到圆曲线上的超高值，使向心力逐渐增加，与离心力的增加相配合：当曲线半径小于350m、轨距需要加宽时，在缓和曲线范围内，由标准轨距逐步加宽到圆曲线上加宽量。（一）线形选择缓和曲线的线形，一般根据行车速度选择。根据我国铁路设计多年经验，三次抛物线形缓和曲线具有线形简单，长度短而实用，便于测设和养护维修的优点，也被国外同类铁路广泛采用，故《线规》规定：我国铁路设计中采用超高为直线顺坡、平面为三次抛物线的缓和曲线线形。对于时速为200Km/h的客货共线的铁路，《暂行规定》中规定：当采用最小曲线半径及最短缓和曲线长度时，宜采用三次抛物线改善型。（二）缓和曲线长度的选用线路平面设计时，应根据地形，纵断面及相邻曲线，客货列车比例、货车速度、运输要求以及将来发展的可能等条件选用，有条件时宜采用较长的缓和曲线。具体选用原则是：1.各级铁路中地形简单地段、缓坡地段、旅客列车比例较大路段和将来有较大幅度提高客货列车速度要求的路段应优先选用铁路设计基础表3-2（a）中数值。2.各级铁路中地形困难。紧坡地段或停车站两端、凸型纵断面坡顶等行行车速度不高的地段以及对行车速度要求不高的地段，可选用“困难”栏数值，或“困难”与“一般”栏之间的10m整数的缓和曲线长度。3.条件许可时，宜采用表中规定数值长的缓和曲线，如采用表中较高速度挡次下相同半径的缓和曲线长度，可以创造更好的运营条件，为今后线路的提速创遭有利条件，减少线路改造地段。表7(a)缓和曲线长度表54 表7（b）缓和曲线长度表54 第九节纬地平面设计步骤本线路的平面设计是采用纬地软件进行的，设计的步骤如下：（一）点击“项目”→“新建项目”，指定项目名称、路径，新建公路路线设计项目。图10（二）点击“设计”→“主线平面设计”（也可交互使用“立交平面设计”），进行路线平面线形设计与调整；直接生成路线平面图，在“主线平面设计”（或“54 立交平面设计”）对话框中点击“保存”得到*.jd数据和*.pm数据。图11三、点击“表格”→“输出直曲转角表”功能生成路线直线、曲线转角表。图12四、进行平面自动分图图13第四章线路纵断面设计第一节概述54 线路的空间是由它的平面和纵断面决定的。线路纵断面是沿线路中心线所作的铅垂剖面展直后线路中心线的立面图，表示线路起伏情况，其高程是路肩高程。各设计阶段编制的线路纵断面图是线路设计的基本文件。各设计阶段的定线要求不一样，纵断面图的详细程度也各有区别，绘制时应遵循铁路行业制定的线路标准图示。简明总断面的上半部分为线路纵断面示意图；下半部分为线路基础数据，自上而下顺序标出：线路平面、里程、设计坡度、路肩设计高程、工程地质概况等栏目。第二节设计原则及注意事项一、设计原则地形条件、特别是地面平均自然坡度的大小，对线路位置和定线方法影响很大。定线时应分两种情况区别对待：（一）采用的最大设计坡度大于地面平均坡度（12‰＞）地段称为缓坡地段。缓坡地段线路不受高程障碍的限制，这时主要矛盾在平面一方。只要注意避绕平面障碍，按短直方向定线，即可得到合理的线路位置。（二）采用的最大坡度小于或等于地面平均自然坡度（12‰≤）的地段为紧坡地段。紧坡地段线路不仅受平面障碍的影响和限制，更主要的是受到高程障碍的控制，这时主要矛盾在纵断面一方。选线时要根据地形变化情况，选择地面平均自然坡度与最大坡度基本吻合的地面定线，有意识地将线路展长，使其能达到预定的高程。二、注意事项（一）平面设计要符合《线规》的有关规定，并力争为运营创造良好的条件。（二）竖曲线和缓和曲线不应重叠。为保证竖曲线不与平面缓和曲线重叠，进行纵断面设计时，边坡点离开缓和曲线起终点的距离不应小于竖曲线的切线长度。（三）注意正确进行最大坡度折减，不允许出现超限坡度。根据要求，区间限制坡度为12‰，在定线时不允许出现超此限制坡度的情况。（四）确定隧道洞口位置时，应贯彻“早进洞、晚出洞”的原则。洞口不宜设在沟心，应尽可能将洞口线路选在沟谷一侧与等高线正交处。洞口挖方高度不宜太大，应尽可能控制在12～14m范围内，洞顶最高处应有足够的覆盖厚度，本设计控制在25～30m。在朱家庄南侧附近可能需要修建隧道，在设计时要遵循以上原则进行设计。（五）坡段长度应取50m的整数倍：紧迫地段设计坡度取0.1‰的整数倍；缓坡地段的设计坡度取0.5‰的整数倍。54 （六）当比较方案和基本方案末端连接处的里程不同时，以基本方案为准，比较方案在连接点采用断链予以特备标注。第三节线路的最大坡度、折减及坡段长度一、最大坡度新建铁路的最大坡度是纵断面设计采用的设计坡度最大值。客货共线运行的铁路，线路的设计最大坡度是由货物列车牵引质量决定的，在单机牵引路段称为限制坡度，在两台及以上机车牵引路段称为加力牵引坡度，其中最常用的为双机牵引，称为牵引坡度。客运专线采用大功率、轻型动车组，牵引和制动性能优良，能适应大坡度运行，一般情况下最大坡度不受牵引质量的限制，而根据工程和运营两方面的技术经济条件，确定线路的最大坡度。最大坡度是一项具有全局性意义的铁路主要技术标准，它对设计线的输送能力、工程数量和运营质量具有重要影响，有时甚至决定线路的走向。表8限制坡度最大值（‰）铁路等级III地形类别平原丘陵山区平原丘陵山区牵引种类电力6121561520内燃69126915本设计最大限制坡度为12‰二、最大坡度折减最大度折减方法包括曲线地段的最大坡度折减、小半径曲线黏降折减和隧道地段最大坡度折减。（一）曲线地段的最大坡度折减处于紧坡地段的曲线地段，应考虑最大坡度折减，以保证列车以不低于计算速度运行。曲线地段的设计坡度为：=（‰）式中——设计线最大坡度值（‰）——曲线阻力的相应坡度折减值（‰）54 曲线最大坡度折减应注意下列问题：1.当设计坡度值和曲线当量坡度值之和不大于最大坡度值时，此设计坡度不用折减。2.既要保证必要的折减值，又不要折减过多，以免损失高度使线路额外展长。3.折减时，涉及的曲线长度系指未加设缓和曲线前的圆曲线长度；涉及的货物列车长度应取近期货物列车长度。4.折减坡度长度应不短于且尽量接近于圆曲线长度，取为50m的整数倍，且不小于200m。通常情况下，所取的坡段长度还不宜于大于货物列车长度。5.折减后求得的设计坡度值，取小数点后一位，第二位数舍去。曲线路段最大坡度折减方法如下：1.两圆曲线间不小于200m的直线段，可设计为一个坡段，不予折减，按最大坡度设计；2.长度不小于货物列车长度的圆曲线，可设计为一个坡段，曲线当量坡度的折减值为：（‰）3.长度小于货物列车长度的圆曲线，曲线当量坡度的折减值为：（‰）式中——曲线偏角——圆曲线半径——折减坡段长度；当所取的折减坡段长度大于货物列车长度时，取货物列车长度。4.若连续有一个以上长度小于货物列车长度的圆曲线，期间直线段长度小于200m，可将小于200m的直线段分开，并入两端曲线进行折减。坡度折减值按上式计算，也可以将两三个曲线合并折减，折减坡段长度不宜于大于货物列车长度。曲线当量折减值为：式中——折减范围内的曲线偏角总和（°）54 5.当一个曲线位于两个坡段上时，每个坡段上分配的曲线偏角度数，应按两个坡段上曲线长度的比例计算：；（二）小半径曲线路段的最大坡度折减采用电力牵引时，位于长大坡道上的小半径曲线路段需要进行曲线黏将折减，此时的设计坡度值为：（‰）所设计线路暂不用此折减（三）隧道内的最大坡度折减位于长大坡度折减且隧道长度大于400m的路段，最大坡度应进行折减，此时的设计坡度值为：三、坡段长度相邻两坡段的坡度变化点称为边坡点。相邻两边坡点间的水平距离称为坡段长度。从工程数量上看，采用较短的坡段长度可更好地适应地形起伏，减少路基、桥隧等工程数量；但从列车运行的平稳性要求出发，纵断面坡段长度宜设计为较长的坡段。因此，坡段长度的的确定既要满足列车平稳性的要求，又要尽可能地节约工程投资，使两者得到最佳的统一。（一）最短坡段长度最短坡长的限制主要是从列车行驶平稳性的要求考虑的。1.车钩强度限制的最小坡段长度普通客货共线铁路上，列车通过边坡点时，边坡点前后列车运行的阻力不同，车钩间存在游间，将使部分车辆产生局部加速度，影响行车平稳；同时也使车辆间产生冲击作用，增大列车纵向力，坡段长度要保证不致产生断钩事故。坡段长度所决定的车钩应力与列车牵引吨数有直接关系，牵引吨数用远期到发线的有效长度表示。经过铁道科学研究院的理论计算与实践验证，最小坡段长度根据6500t列车的计算结果，按1/3列车长度设置是合理的。2.列车运行平稳条件要求的最小坡段长度54 从列车运行平稳性的角度考虑，最小坡段长度不仅应保证同坡段长度所设的竖曲线不在坡段中间重叠，同时在竖曲线间还有足够长的夹坡长度，以确保列车在同坡段前一竖曲线上产生的振动叠加，为此，两竖曲线间有一定的家坡段长度。原理同夹直线的最小长度，但因车体振动衰减较缓和曲线上为快，故取值略小。3.最小坡段长度限制综合安全、舒适、工程、运营等各种因素，我国相关规定的各级铁路最小坡段长度不应小于表3-1所列标准值，且采用最小坡段长度值的坡段不宜连续使用两个以上。表8最小坡段长度表路段设计速度ν160远期到发线有效长1050850750650最小坡段长度400350300250注：时速为200Km的设计线，设计时，最小坡段长度不得连续使用两个以上（不包含两个），且最小坡段长度处的变坡点的代数差不应该采用该设计线允许代数差的最大值。第四节竖曲线在线路纵断面的变坡点处设置得竖向圆弧称为竖曲线。在线路纵断面上，若各坡段直线连接成折线，列车通过变坡点时，产生的车辆振动和局部加速度增大，乘车舒适度降低；当机车车辆重心未达到变坡点时，将使前转向架车轮悬空，相邻车辆的连接处于变坡点附近时，车钩要上下错动，所以必须在变坡点处用竖曲线把折线断面平顺地连接起来，以保证行车的安全和平顺。常用的竖曲线有两种形式：一为抛物线形，即用一定变坡率的20米短坡连接起来的竖曲线；另一种为圆弧形竖曲线。圆弧形竖曲线测设、养护方便，目前国内外已经大量采用。54 图9竖曲线要素计算图式一、竖曲线要素计算（一）竖曲线切线长（m）(二)竖曲线长度(m)(三)竖曲线纵距(m)(四)竖曲线外矢距(m)(五)变坡点处的施工高程（m）式中H——设计线高程。凸形变坡点取“—”；凹形变坡点取“+”。二、竖曲线设置应符合的规定54 相邻坡段的坡度差符合下列条件时，应以圆曲线竖曲线连接。路段设计速度为160Km/h的地段，当相邻坡段的坡度差大于1‰时，竖曲线半径应用15000m。当路段设计速度小于160Km/h，相邻坡段的坡度差大于3‰时，竖曲线半径应采用10000m。下列地段不得设置竖曲线；当路段设计速度大于120Km/h时，不得设置变坡点：1.缓和曲线地段2.明桥面桥上3.正线道岔范围内。（一）旅客列车设计行车速度为160Km/h的地段，竖曲线与平面不宜重叠设置，困难条件下竖曲线可与半径不小于2500m的圆曲线重叠设置，特殊困难条件下，经济技术经济比选，竖曲线可与半径不小于1600m的圆曲线重叠设置。（二）改建既有线和增建第二线时，若既有线是采用抛物线形竖曲线，且折算竖曲线半径不小于上述规定，则可保留既有线的坡段连接标准。特别困难条件下，竖曲线位置可不受缓和曲线位置的限制。（三）改建既有线和增建第二线时，旅客列车设计行车速度小于或等于100Km/h的地段，若改造竖曲线与道岔重叠处，引起困难工程，且竖曲线半径不小于10000m者可保留。第五节纬地纵断面设计一、点击“项目”→“设计向导”，根据提示自动建立：路幅宽度变化数据文件（*.wid）、超高过渡数据文件（*.sup）、设计参数控制文件（*.ctr）、桩号序列文件（*.sta)等数据文件。如图纬地设计向导启动后，第一步对话框如图23所示，程序自动从项目中提取“项目名称”、“平面线形文件”以及“项目路径”等数据。需选择项目类型（公路主线或互通式立体交叉），并且指定设置本项目设计起终点范围——进行最终设计出图的有效范围，该范围可能等于平面线形设计的全长，也可以是其中的某一部分。在其它设置栏中可以输入本项目的桩号标识（如输入A，则所有图表的桩号前均冠以字母A）和桩号精度（桩号小数的保留位数）。单击“下一步”进入本项目第一个分段的设置。图1454 项目分段1第一步：首先输入本项目第一段的分段终点桩号，系统默认为平面设计的终点桩号。如果整个项目不分段，即只有一个项目分段，则不修改此桩号。其次选择“公路等级”，根据公路等级程序自动从数据库中提出其对应的计算车速，其对话框如图24。单击“下一步”进入项目分段1第二步的设置。图15项目分段1第二步：设计向导提示出对应的典型路基横断面型式和具体尺寸组成，用户可直接修改并调整路幅总宽；针对城市道路，用户还可在原公路断面的两侧设置左右侧附加板块，来方便地处理多板块断面。对话框如图25所示。单击“下一步”进入项目分段1第三步。图1654 图17项目分段1第三步、第四步引导用户完成项目典型填、挖方边坡的控制参数设置。用户可根据需要设置可处理高填与深挖断面的任意多级边坡台阶。对话框分别如图26和图27所示。项目分段1第五步、第六步引导用户进行路基两侧边沟、排水沟型式及典型尺寸设置，用户可以根据需要设置矩形或梯形边沟，对于排水沟还可设置挡土堰等。对话框分别如图28和图29所示。图1854 图19图20项目分段1第七步提示用户选择确定该项目分段路基设计所采用的超高和加宽类型、超高旋转及超高渐变方式、曲线加宽位置及加宽渐变方式，对话框如图30所示。点击“下一步”则开始项目的第二个分段的设置，如此循环直到所有项目分段设置完成，则进入纬地设计向导最后一步自动计算超高和加宽过渡段。如果只有一个项目分段，点击“下一步”，则直接进入纬地设计向导最后一步。图2154 菜单：数据——纵断数据输入命令：DATTOOL纵断面数据输入对话框如图3-8所示，系统可自动根据用户在“文件”菜单“设定桩号间隔”设定按固定间距提示下一输入桩号（自动提示里程桩号），用户可以修改提示桩号，之后键入回车，输入高程数据，完成后再回车，系统自动下增一行，光标也调至下一行，如此循环到输入完成。输入完成后，用鼠标点击最后一行的序号，选中该行，点按图标工具中的“剪刀”，便可删去最后一行多余的桩号。当用户需要在某一行插入一行时，先将光标移到该行，再点按图标工具中的“插入”按钮。系统会自动检查用户输入的每一桩号的顺序，错误时会自动提示。输入完成，点击“存盘”按钮，系统便将地面线数据写入到用户指定的数据文件中，并自动添加到项目命令：设计→纵断面设计→批量绘图图2254 图23分批绘制纵断面图（见附图）。第五章线路横断面设计54 第一节概述路基典型横断面的形式：路堤（填方）、路堑（挖方）和挖填结合。　　（一）路堤：路堤是指全部用岩土填筑而成的路基路堤的几种常用横断面形式:1.矮路堤(填土高度低于1.0m者）2..高路堤(填土高度大于18m（土质）或20m（石质）3.一般路堤(填土高度介于两者之间）4.浸水路堤5.护脚路堤6.挖沟填筑路堤（二）路堑：路堑是指全部在原地面开挖而成的路基。　　路堑横断面的几种基本型式:全挖式路基、台口式路基、半山洞式路基和半填半挖路基。　　当原地面横坡大，且路基较宽，需一侧开挖另一侧填筑时，为挖填结合路基，也称半填半挖路基。在丘陵或山区公路上，挖填结合是路基横断面的主要形式。路基横断面垂直于线路中心线截取的路基断面。依其所处的地形条件不同，有各种断面形式。路基按其横断面的挖填情况分为路堤、路堑、半路堤半路堑以及不填不挖断面等。铁路路基的典型断面形式见下图。在进行路基设计时，先要进行横断面设计。横断面确定以后，再全面综合考虑路基工程在纵断面上的配合以及路基本体工程与其他各项工程的配合。第二节横断面设计基本要求横断面的设计要求，是使道路横断面的布置及几何尺寸应能满足交通、环境、用地经济、城市面貌等的要求，路基是支撑路面，形成连续行车道的带状土、石结构物。它既要承受由路面传来的车辆荷载，又要承受大自然因素的作用。因此路基横断面设计必须满足以下要求：（1）路基的结构设计应根据其使用要求和当地自然条件（包括水文地质和材料情况），并结合施工条件进行设计。设计前应充分收集沿线地质、水文、地形、气象等资料，在山岭重丘区域要特别注意地形和地质条件的影响，选择适当的路基断面形式、边坡坡度及防治病害的措施。在平原微丘区应注意最小填土高度，并设置必要的排水设施。54 （2）路基的断面形式和尺寸应根据道路等级、设计标准和设计任务书的规定以及道路的使用要求，结合具体条件确定。一般的路基可参照典型横断面设计。特殊路基则应进行单独设计计算。（3）路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要。在取土、弃土、取土坑设置、排水设计等方面与农田改土、农田水利、灌溉沟渠等相配合，尽量减少废土占地，防治水土流失和淤塞河道。第三节横断面定线在横坡较陡地段和不良地质地段定线时，有时从从断面上看，填挖高度并不大，平面也合理，但从横断面上看，则可能出现很大的工程，或者线路处于地质条件十分不利的位置。因此，定线工作不仅要使线路的平面和纵断面合理，同时还要使横断面也合理。这就需要在初步定出纵断面以后，进行横断面定线，其工作步骤如下：（一）首先找出控制线路位置的横断面。在横坡较陡地段、不良地质地段、河岸冲刷严重地段以及有代表性的百米标处，测绘其横断面。（二）根据各控制横断面原设计的路肩高程，确定线路中心在横断面上可以左右移动的合理范围。（三）将各横断面图上线路可能左右移动的边缘点，按相应的距离和比例尺移到平面图上，连接各边缘点，即可得到在平面图上线路可能移动的合理范围。在平面图上线路可能移动的范围内，重新设计平面，并在两端和原定线路妥善连接，即得在平、纵、横三个面上均较合理的新的线路中心位置。第四节路基面的宽度区间路基面宽度应根据旅客列车设计行车速度、远期采用的轨道类型、正线数目、线间距、曲线加宽、路基面两侧沉降加宽、路基宽度、养路形式、接触网立柱的设置位置等，通过计算确定，必要时还应考虑光、电缆槽及声屏障基础的设置。站场路基面宽度，应根据站房用地、站台数量、股道数量及其线间距以及站内排水设备等确定。一、宽度标准路基面宽度等于道床覆盖的宽度加上两侧路肩的宽度之和。当道床的标准为既定时，路基面的宽度便取决于路肩的宽度。路肩的作用是加强路基的稳定性，保障道床的稳定，以及方便养护维修作业。我国现行规范规定的标准为：I、II级铁路路堤的路肩宽度不应小于0.8m54 ，路堑的路肩宽度不应小于0.6m。二、曲线加宽在曲线地段，曲线外轨需设置超高。外轨超高是采用加厚外轨一侧枕下的道咋的厚度来实现的。由于道砟加厚，道床坡脚外移，因而在曲线外侧的路基宽度亦应随超高的不同而相应加宽才能保证路肩所需的宽度标准。加宽的数值可根据超高计算确定，加宽值应在缓和曲线范围内线性递减。因此，区间单线曲线地段路基面宽度等于区间单线直线地段路基面宽度，加上曲线地段路基加宽值。表9直线地段标准路基面宽度项目单位Ⅰ级铁路Ⅱ级铁路特重型重型次重型次重型中型轻型旅客列车设计行车速度Vkm/h160120≤V＜160160120＜V＜16012012080≤V≤12080≤V≤10080双线线间距m4.24.04.24.04.04.04.04.04.0道床顶面宽度m3.53.53.43.43.43.33.33.02.9基床表层类型土质道床厚度m0.50.50.50.50.50.450.450.400.35单线路堤m7.97.97.87.87.87.57.57.06.3路堑m7.57.57.47.47.47.17.16.65.9双线路堤m12.312.112.2121211.711.711.210.5路堑m11.911.711.811.611.611.311.310.810.1硬质岩石道床厚度m0.350.350.350.350.350.30.30.30.25单线路堑m6.96.96.86.86.86.56.56.25.7双线路堑m11.311.111.2111110.710.710.49.9级配碎石或级配砂砾石道床厚度m0.30.30.30.3─────单线路堤m7.17.177─────路堑m6.76.76.66.6─────双线路堤m11.511.311.411.2─────路堑m11.110.911.010.8─────注：1特重型、重型轨道的路基面宽度为无缝线路轨道、Ⅲ型混凝土枕的标准值。对重型轨道，当采用Ⅱ型混凝土枕时，路基面宽度应减小0.1m；当采用有缝线路轨道标准时，路基面宽度应减小0.3m。2次重型轨道的路基面宽度为无缝线路轨道、Ⅱ型混凝土枕的标准值。当采用有缝线路轨道时，路基面宽度应减小0.2m。3中型、轻型轨道的路基面宽度为有缝线路轨道、Ⅱ型混凝土枕的标准值。4采用大型养路机械的电气化铁路，当接触网的立柱须设在路肩上时，直线地段路基面宽度应满足以下标准：单线铁路不小于7.7m；双线铁路160km/h不小于11.9m（其它不小于11.7m）。表中宽度不满足该标准时应采用该标准。区间单、双线曲线地段的路基面宽度，应在曲线外侧按表33的数值加宽，加宽值在缓和曲线范围内线性递减。加宽值在缓和曲线范围内线性递减。表10　曲线地段路基面加宽值铁路等级旅客列车设计行车速度曲线半径R（m）路基面外侧加宽值（m）54 Ⅰ级铁路160km/h1600≤R≤20000.42000＜R＜30000.33000≤R＜100000.2R≥100000.1140km/h1200≤R≤14000.41400＜R＜20000.32000≤R≤60000.2R＞60000.1Ⅰ、Ⅱ级铁路120km/h800≤R＜12000.41200≤R＜16000.31600≤R＜50000.2R≥50000.1Ⅱ级铁路100km/h600≤R＜8000.4800≤R≤12000.31200＜R＜40000.2R≥40000.180km/h500≤R≤6000.3600＜R≤18000.2R＞18000.1注：无缝线路R＜800m、有缝线路R＜600m的曲线外侧路基面应在表4.2.4加宽基础上增加0.1m。第五节横断面统计及土方计算一、绘制横断面详图按百米标每隔100m画一横断面图，有填方、挖方和半填半挖三种形式，例子见下图，详细请见附图3：横断面详图。图11填方54 图12挖方图14半填半挖54 第六节路基排水路基排水设计应防、排、疏相结合，并与路面排水、路基防护、地基处理以及特殊路基地段的其它处治措施等相互协调，形成完善的排水系统。路基排水设计应遵循总体规划，合理布局，少占农田，环境保护，景观协调的原则，并与当地排灌系统协调。排水困难地段，可采取降低地下水位、设置隔离高层等措施，使路基处于干燥，中湿状态。施工现场的临时排水设施，应尽可能与永久排水设施相结合。各类排水设施的设计应满足使用功能要求，结构安全可靠，便于施工、检查和养护维修。第七节纬地横断面设计步骤1、输入横断面数据，输入桩号左右两侧平距以及高差，输入完成后点击存盘将数据保存到指定文件中，系统自动将该文件添加到项目管理器中，得到横断面地面线文件。2、进行路基中间数据计算。路基设计计算主要完成：读取有关数据，确定桩号区间内的每一桩号的超高横坡、设计标高、地面标高，以及路幅参数的变化，计算路幅各相对位置的设计高差，并将以上所有数据按照一定格式写入路基设计中间数据文件，以备打印路基设计表和计算、绘制横断面图等之用。3、输出土石方数据。54 为土方计算提供数据，更可为排水设计、挡墙设计等提供必须的横断设计资料。4、进行横断面绘图，对横断面图进行修改。5、土石方数量计算表输出。第六章涵洞及挡土墙设计第一节涵洞设计54 一、涵洞设计的一般原则（一）就地取材，应尽量采用石砌圬工，以节省钢材、水泥。（二）广泛套用标准设计，加快设计、施工进度。（三）在一定范围内尽量减少涵洞类型，以便大量集中制造，简化施工。（四）各种涵洞的长度应视其净高而定：h=0.75m,长度不宜超过10m;h=1.0m,长度不宜超过15m;h=1.25m,长度不宜超过25m;h1.5m,长度不受限制。二、本设计选择设计的涵洞类型为圆涵圆涵的过水能力接近同孔径的拱涵，盖板可预制，故施工期限较拱涵短，对地基承载力的要求较拱涵低，但钢筋用量较拱涵多。因此，常用在要求通过较大的排洪量，但地质条件较差，路堤高度较小，不易设置拱涵的工点。涵洞孔径选择1.0m。三、涵洞长度计算在桩点K2+9处设置一个涵洞，已选定为一孔1m钢筋混凝土圆涵，洞口采用八字试，出入口帽石顶至流水槽面高度1.5m，帽石宽，路基面宽为8m（直线），路基边坡为1：1.5。涵洞与线路正交，流水槽面标高中心为167.85m，水流纵坡‰，路肩标高为172.56，基底是砂粘土，计算涵洞长度。先求出路肩至中心流水槽的高差：由正交涵洞长度计算公式：涵长第一节挡土墙设计一、概述54 在路基工程中，挡土墙的应用十分广泛。在高坡和陡坡的下方设置挡土墙，可防止路堤边坡沿基底滑动，保证路基稳定，同时又可收缩坡脚，减少填方和少占农田。滨河或水库路堤在临水一侧设挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和侵蚀，同时也可避免压缩河床或侵占库容。在路堑地段设置挡土墙可支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时减少刷方高度和刷方工程量。在不良地质地段，常以挡土墙加固边坡。此外，挡土墙还被用来整治溜坍、滑坡等路基病害。二、挡土墙位置的选定路堑挡土墙的位置通常设置在路基的测沟边。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。路肩挡土墙因可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地，当路肩与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙。必要时应作技术比较以确定墙的位置。当路基两侧同时设置路肩和路堑时，一般先施工路肩墙，以免在施工时破坏路堑墙的基础。同时要求过路肩墙踵与水平面成Φ角的平面不得伸入到路堑墙基底面以下。沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流的水纹、地质情况以及河道工程来布置，注意应保证墙后水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。滑坡地段的抗滑挡土墙，应结合地形、地质条件、滑面的部位、滑坡推力，以及其他工程，如抗滑桩、减载、排水等综合考虑。带拦截落石作用的挡土墙，应按落石范围、规模、弹跳轨迹等考虑。受其他建筑物如房屋、公路、桥涵、隧道、等控制的挡土墙，在满足特定的要求下，尚需考虑技术经济条件。三、挡土墙验算重力式挡土墙验算[执行标准：铁路]计算项目：重力式挡土墙1计算时间：2012-06-2416:37:58星期日------------------------------------------------------------------------原始条件:54 墙身尺寸:墙身高:4.300(m)墙顶宽:1.100(m)面坡倾斜坡度:1:0.240背坡倾斜坡度:1:-0.050墙底倾斜坡率:0.000:1物理参数:圬工砌体容重:22.000(kN/m3)圬工之间摩擦系数:0.400地基土摩擦系数:0.500砌体种类:片石砌体水泥土砂浆强度等级:M7.5挡土墙类型:一般挡土墙墙背与墙后填土摩擦角:12.000(度)地基土容重:18.000(kN/m3)修正后地基土容许承载力:400.000(kPa)墙底摩擦系数:0.400地基土类型:土质地基地基土内摩擦角:30.000(度)墙后填土土层数:2土层号层厚容重浮容重内摩擦角粘聚力土压力(m)(kN/m3)(kN/m3)(度)(kPa)调整系数13.00020.000---50.0000.0001.00023.00018.000---40.0000.0001.00054 土压力计算方法:库仑坡线土柱:坡面线段数:2折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数13.0000.000025.0000.0000坡面起始距离:0.000(m)地面横坡角度:0.000(度)墙顶标高:0.000(m)=====================================================================第1种情况:无荷载的情况[土压力计算]计算高度为4.300(m)处的库仑主动土压力按实际墙背计算得到:第1破裂角：27.779(度)Ea=25.776Ex=25.449Ey=4.093(kN)作用点高度Zy=1.264(m)墙身截面积=6.487(m2)重量=142.704kN(一)滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.400滑移力=25.449(kN)抗滑力=58.719(kN)滑移验算满足:Kc=2.307>1.300(二)倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=1.242(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.980(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.264(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性倾覆力矩=32.174(kN-m)抗倾覆力矩=185.360(kN-m)倾覆验算满足:K0=5.761>1.500(三)地基应力及偏心距验算基础为天然地基，验算墙底偏心距及压应力54 作用于基础底的总竖向力=146.798(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=153.186(kN-m)基础底面宽度B=1.917(m)偏心距e=-0.085(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=1.044(m)基底压应力:趾部=56.200踵部=96.953(kPa)最大应力与最小应力之比=96.953/56.200=1.725作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.085<=0.167*1.917=0.320(m)地基承载力验算满足:最大压应力=96.953<=400.000(kPa)(四)基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算(五)墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=6.487(m2)重量=142.704kN相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.242(m)相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=1.980(m)相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.264(m)[容许应力法]:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=146.798(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=153.186(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.044(m)截面宽度B=1.917(m)偏心距e1=-0.085(m)截面上偏心距验算满足:e1=-0.085<=0.300*1.917=0.575(m)截面上压应力:面坡=56.200背坡=96.953(kPa)压应力验算满足:计算值=96.953<=1050.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-17.355<=125.000(kPa)=================================================各组合最不利结果=================================================(一)滑移验算安全系数最不利为：组合1(无荷载的情况)抗滑力=58.719(kN),滑移力=25.449(kN)。54 滑移验算满足:Kc=2.307>1.300(二)倾覆验算安全系数最不利为：组合1(无荷载的情况)抗倾覆力矩=185.360(kN-M),倾覆力矩=32.174(kN-m)。倾覆验算满足:K0=5.761>1.500(三)地基验算作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1(无荷载的情况)作用于基底的合力偏心距验算满足:e=-0.085<=0.167*1.917=0.320(m)地基承载力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)地基承载力验算满足:最大压应力=96.953<=400.000(kPa)(四)基础验算不做强度计算。(五)墙底截面强度验算[容许应力法]:截面上偏心距验算最不利为：组合1(无荷载的情况)截面上偏心距验算满足:e1=-0.085<=0.300*1.917=0.575(m)压应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)压应力验算满足:计算值=96.953<=1050.000(kPa)拉应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)拉应力验算满足:计算值=0.000<=125.000(kPa)剪应力验算最不利为：组合1(无荷载的情况)剪应力验算满足:计算值=-17.355<=125.000(kPa)小结我这次做的毕业设计是铁路选线设计，虽然以前在做课程设计的时候做过铁路选线，但那时的课程设计没有毕业设计的复杂，而且全程都是通过手工计算和作图，但这次的毕业设计我们是手工跟软件相结合，所以这次的毕业设计对我的学习有重要作用。54 当我拿到《铁路选线设计》毕业设计任务书，首先，我先把任务书总体看了一遍，了解这次设计的目的、设计任务、设计要求以及一些主要技术标准，为这次的毕业设计做好准备工作。做好准备工作之后算出牵引质量、通过能力等，然后熟悉地形图，进行纸上定线，困难地段仔细考虑各种原因，《根据铁路线路设计规范》进行定线，纸上定线完成之后，我们又对纬地软件进行了学习，在此之前我们从没有用过这个软件，对纬地也是没什么了解，但我们还是在网上下载视频教程一步一步的进行学习，最终对纬地软件能够熟练的操作。我们成功的学会了纬地软件，对我接下来的纵断面设计和横断面设计有了很大帮助，一些数据我用纬地它可以直接为我们算出，但我们还是在这纵断面设计和横断面设计中遇到了很多困难，但在老师的指导和我们的努力下，我们还是解决了问题，最后我们成功完成纵横断面的设计。在这次设计过程中最大的困难应该就是涵洞设计和挡土墙设计，在涵洞的设计过程中有一部分规范在涵洞设计的规范上查不到，而且时间也比较紧迫，所以在这段时间我们都是白天晚上都在研究共同探讨，然后我们收集了一些标准的涵洞设计图然后根据标准图来进行设计，而挡土墙相比涵洞来说比较容易，但也花了很长时间.这次毕业设计能够顺利完成也要感谢老师的悉心指导和同学们的帮助，同时这次毕业设计也让我明白团队精神的重要性。谢辞最快的脚步也走不过时间，最善飞的海鸟也飞不过沧海。我的大学生活轻轻地来又悄悄地走，就像那吹过山间的风，那欢声笑语没有荡气回肠般的深情，却也是清新环绕；两年的时光不长也不短，就像那流经山涧的清泉，那浸入心脾的清凉，如少女倾情的回眸，一瞬销魂。54 两年的大学生活已近尾声，两年多的努力与付出，随着这次毕业设计的完成，将划下圆满的句号。经过一个月的奋斗，本次毕业设计接近尾声，通过这次毕业设计，让我学到了很多以前没有学到的知识，也让我巩固了以前所学的知识，而且也让我能够灵活运用以前学到的各个科目的知识。本次毕业设计是土木工程、交通运输等专业的一门实践性课程。让我们的动手能力也得到提高，培训了我们综合运用所学基础知识的能力，培养我们用定性分析方法对问题进行综合分析和评价。作为一个专科生的毕业设计，由于经验的不足，设计过程中有许多考虑不周全的地方，如果没有谢旺军老师的督促指导，以及一起工作学习的同学们，没有你们，我想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师谢旺军老师。谢老师平日里工作繁多，还要上课，也是班主任，但在我做毕业设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期排版等整个过程中都给予了我悉心的指导。谢老师治学严谨、一丝不苟的工作作风，深深地激励着我，并将一直影响我今后的学习和工作；其次要感谢同学们对我无私的帮助，正因为如此我才能顺利的完成设计，也同样感谢我的母校——广西交通职业技术学院，是母校提供了优良的条件，营造了良好的学习环境；借此机会，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是老师们教会我专业知识。这次毕业论文能够最终顺利完成，也归功于老师们教学的认真与负责，使我能够很好的掌握专业知识，并在论文中得以体现。随着毕业论文的完成，我的大学生活也即将结束，并开始第三年的顶岗实习。我要感谢在我人生中最美丽的两三年里出现并给予我无私帮助的所有人，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与论文答辩的各位老师表示感谢。我向你们致以最诚挚的敬意！感谢你们！祝福母校越办越好，老师们工作顺利，同学们前程似锦！参考文献[1]《铁路设计基础》张全量主编，中国铁路出版社[2]《铁路路基》解宝柱主编，中国铁道出版社[3]郝瀛主编.《铁道工程》中国铁道出版社，2002[4]中华人们共和国铁道部主编.铁路主要技术政策.中国铁路，2000（11）[5]《2011年铁路工程预算定额》[6]《铁路线路设计规范》（GB50090-2006）2006[7]《铁路主要技术政策》铁道部，200554 [8]《铁道轨道与修理》何奎元主编，中国铁道出版社2008[9]《铁路工程制图标准》，（TB/T10058-98），199854