大冶市红三军团建军旧址公路工程施工图设计 道路与桥梁毕业设计计算书

'目录摘要1Abstract21概述31.1国外公路概况31.2我国公路现状及发展趋势41.3本项目概况51.4任务及设计依据61.5设计标准71.6测设简况71.7路线走向、主要控制点72平面设计82.1平面线形设计一般原则82.2道路选线的一般原则82.3本公路路线布设原则92.4大冶市红三军团建军旧址公路工程平面设计技术指标102.5平曲线计算102.6大冶市红三军团建军旧址公路工程拆迁情况123纵断面设计133.1纵向设计的一般要求133.2竖曲线设计的限制因素133.3道路平纵线形组合设计143.3.1平、纵组合的设计原则143.3.2平曲线与竖曲线的组合设计153.3.3直线与纵断面的组合173.4大冶市红三军团建军旧址公路工程纵断面设计技术指标193.5本公路纵断面设计193.6竖曲线计算204横断面设计2273 4.1公路横断面的一般规定224.1.1路幅设置224.1.2填挖边坡、排水设置224.2公路标准横断面设置224.3横断面超高计算245挡土墙设计275.1挡土墙的类型275.1.1重力式挡墙285.2本项目挡土墙295.2.1挡墙设置295.2.2本项目挡墙形式295.3路堑墙设计295.3.1设计资料295.3.2挡土墙尺寸设计305.3.3计算与验算305.4路堤墙设计355.4.1设计资料355.4.2挡土墙尺寸设计355.4.3计算与验算355.5挡土墙的排水和构造426道路排水设计436.1路基排水436.2路基排水设计的一般原则436.3排水设施分类436.4路基排水的综合设计447交叉口设计467.1交叉口设计概念467.2交叉口设计的基本要求和内容467.3交叉口的立面设计4673 7.3.1交叉口立面设计的目的和原则467.3.2交叉口立面设计的基本类型477.3.3交叉口立面设计的方法与步骤477.4本项目交叉口497.4.1交叉口设计497.4.2交叉口设计计算497.4.3交叉口设计成果518沥青路面结构设计538.1沥青路面结构538.2沥青路面分类538.3沥青路面性能538.4路面结构设计548.4.1沥青路面结构设计的任务548.4.2路面结构设计的具体目标548.4.3沥青混凝土路面设计流程548.4.4结构层设计558.5本项目沥青路面设计资料568.6设计过程578.6.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次578.6.2路面设计弯沉计算578.6.3计算待求层厚度598.7方案推荐678.8电算推荐方案68结束语71参考文献72致谢7373 摘要本毕业设计题目为大冶市红三军团建军旧址公路工程施工图设计，公路等级为二级公路，设计车速为60km/h。设计全长5746.48m，双向两车道，路面宽度10.5m，路基宽度为12m。采用二级公路整体式断面标准，设计年限10年。本设计根据给定资料，通过对原始数据的分析，根据该路段地形、地质、地物、水文等自然条件，根据《公路工程技术标准》、《公路路线设计规范》等交通部颁发的相关技术标准，设计完成。设计内容有：定线、平面线形设计、纵断面线形设计、平纵面线形组合设计、路基横断面设计、挡土墙设计、路面结构设计、排水设计、主要参考文献等。通过本次设计，掌握了公路设计流程，熟练运用了公路设计的基本软件。本次设计使用计算机辅助设计与成图（路基路面设计软件HPDS2006、纬地三维道路CAD系统），设计过程中的主要计算成果由Excel（电子表格）计算所得。关键词：二级公路；线形设计；路面；路基；挡土墙设计；交叉口设计；排水设计73 AbstractThisgraduationdesigntopicisDaYeredSanJunTuansiteforarmyhighwayengineeringconstructiondrawingdesign,Thehighway gradeissecondarylevel highway，thedesignspeedis60km/h.Thedesign fulllengthis5746.48mandtwo-waytwolane, theroadsurfacewidthof10.5mandtheroadbedwidthof12m. TheHighway-Ⅱ-level integral sectionstandardisused, thedesignlifeis10years.I completed thegraduationdesignnotonlyaccordingtothegiveninformationandthroughanalysisit,butalsoaccordingtheroadtopography,geology,terrain,hydrologyandothernaturalconditions，andusethe“technicalstandardofHighwayengincering”、Highwayroutedesignspecifications”.Designcontentsinclude:setline,horizontalalignmentdesign,verticalalignmentdesign,thecombinationofHorizontalandvertical alignment designdesign,roadbedcross-sectionaldesign,theretainingwalldesign，roadsurfaceconstructiondesign,drainagedesign,themainreferenceliterature.Afterthegraduationdesign,IhavemasteredtheknowledgeofRoaddesignprocessandabletoskillfullyusebasicsoftwareofhighwaydesign.Thisdesign usingcomputeraideddesignanddrawing(subgradeandpavementdesignsoftwareHPDS2006,3DCADsystemoflatituderoad)，Themain results inthedesignprocesshavecalculated byExcel (electronicform).Keywords:twostagehighway;alignmentdesign;roadsurface;roadbedasphalt;structuredesign;roadintersectiondesign;drainagedesign73 1概述1.1国外公路概况经过70多年的探索和发展，目前全世界已有80多个国家和地区拥有高速公路。截止到2005年，共有15个国家高速公路通车里程超过2000Km，这些国家是美国（8.98万千米）、中国（6.03万千米）、澳大利亚（1.86万千米）、加拿大（1.69万千米）、德国（1.21万千米）、西班牙（1.2万千米）、法国（1.04万千米）、亚美尼亚（7500千米）、墨西哥（6980千米）、日本（6500千米），其中美国、德国、日本等发达国家已经构筑与本国经济发展相适应的高速公路网。德国是最早修建高速公路的国家，美国的高速公路通车里程最多，日本是同时代高速公路发展较快的国家。由世界高速公路发展史可知，高速公路如同汽车一样，从诞生那一刻，就深刻影响着其服务的每一个人和触及的每一寸土地，对促进国家经济增长、提高人民生活质量、维护国家安全等具有十分重要的价值。从总量上看，我国高速公路已经得到了飞跃式发展，基本能够满足经济和生活的需求；从面积密度来看，东部等发达地区并不亚于美国等发达国家，甚至还超过了发达国家水平。国外对公路项目的环境管理问题关注的较早，欧美一些国家早在20世纪80年代就已着手建立公路保护法律体系和管理机制，并形成了环境监理制度。美国交通部在公路管理局下设置了规划与环境保护处，直接负责项目规划和实践过程中的资源环境保护的资源，拥有环境管理和监督的职能。同时，在各个工程项目中都分别设有专门的环境监理部门，在环境管理和监督上基本不受其他部门的干扰，从而能够有效地保证“环境优先”。澳大利亚非常重视环境保护，在公路工程建设中，把环境保护落实到公路项目中的各个环节和各个阶段中。政府对环境保护有严格的立法，公路交通有关部门都要严格遵守。对环境造成严重的、不可恢复的污染时，监督部门要通知执法部门，并对责任公司及责任人处以重罚。澳大利亚环境监督管理部门非常重视公路项目施工对环境的影响，施工过程中着重对水、空气、土地、动植物、生态平衡进行保护，以及解决噪音等污染的问题。加拿大建立了比较完善的公路环保法规体系，环保意识深入人心，全民对公路建设项目的参与感也比较强。加拿大公路环境管理执法有较强的力度和可操作性，对违法的行为进行重罚。由政府派出的环境监督管理员监督各个阶段的环境保护和环境监理工程。“尊重自然，恢复自然”的理念在加拿大的公路建设中得到了充分的体现。73 1.2我国公路现状及发展趋势随着我国现代化城市的建设和发展，人们的活动半径越来越大，对公路运输的要求也越来越高。由于道路运输有着灵活机动，运送速度快，运输的技术简单，投资回收快的特点，公路运输也最受到欢迎。“十一五”规划基本完成了国道主干线的建设，见图1-1，然而，国道主干线已远远满足不了我国交通需求，而后又规划了国家高速公路布局网，现已建设过半，见图1-2。《交通运输“十二五”发展规划》指出，到2015年，公路总里程达到450万公里，国家高速公路网基本建成，高速公路总里程达到10.8万公里，覆盖90％以上的20万以上城镇人口城市，二级及以上公路里程达到65万公里，国省道总体技术状况达到良等水平，农村公路总里程达到390万公里。交通运输部公布数据显示，2012年末全国公路总里程达423.75万公里，比上年末增加13.11万公里。在高速发展的过程中，我国公路网还存在着许多不足，主要表现在：(1)公路网规模不足，密度低。(2)公路网结构不合理，高等级公路比重低，未成网。(3)布局不完善，通达深度不足。(4)区域发展不平衡。图1-1国道主干线图73 图1-2高速公路网规划图1.3本项目概况大冶市红三军团建军旧址出口公路改造工程位于大冶市刘仁八镇和陈贵镇境内，起点位于赵家湾村与X002(栖罗线)相交，终点位于黄志湾村与陈贵大道相交处，路线全长5746.48m。项目地理位置见图1-3。根据交通运输部办公厅文件《关于印发十二五期红色旅游公路重点建设项目前期工作计划的通知》和《2011—2015年全国红色旅游发展规划纲要》，确定本项目为红色旅游公路，是大冶市红三军团建军旧址景区主要对外通道，也是红三军团建军旧址景区连接小雷山风景旅游区的重要通道。拟改建项目不仅作为景区的重要配套道路工程，也是改善大冶市农村道路，促进大冶市经济发展的重点工程。项目的建设将不仅能够满足红三军团建军旧址和小雷山风景区配套设施的功能要求，更能改善所在区域道路交通状况、加强城乡之间的联系、提高城市对农村经济的辐射作用、加快产业结构和劳动力结构调整、增加农民收入、提高生活水平、尽快实现小康目标，同时能有效加大沿线地区的自然资源和旅游资源开发力度、满足大冶经济发展的迫切需要。因此，拟改建项目的建设是迫切的，也是必要的。原有道路属于村级简易道路，部分路段坡陡弯急，虽经多次改扩建，但受到地形和资金限制，路线的平、纵面指标未得到显著改善，部分路段指标仅达到四级公路标准，现有公路路面破损严重，路基防护及排水设施不够完善，小雷山段现有旧路平、纵面技术指标极低，最小平曲线半径仅为15m，路线最大纵坡达14%73 ，多处路段急弯陡坡相伴，视距不良，致使车辆上坡困难，下坡刹车不及，遇雨雪天气，通行更加困难，甚至中断交通，行车状况已不适应作为红三军团建军旧址和小雷山风景区配套道路的要求，严重制约了景区与外网道路的连接，无法保证游客快速安全达到景区。随着沿线经济的快速发展，目前大冶市红三军团建军旧址出口公路日交通量达到533辆左右，且逐年迅速增长，到远景规划年年平均日交通量为7882辆，现有道路已不满足交通量发展需求。拟改建项目为沿线多处铜矿外运的一条主要通道，加之各个铜矿经过技术改造后，年产量大幅度提高，必将产生新的交通量，现有公路的技术状况和通行能力，将严重阻碍当地经济的快速发展，亟需改建和提高等级。1.4任务及设计依据（1）大冶市交通投资有限公司《大冶市红三军团建军旧址出口公路改造工程勘察设计委托书》（2）大冶市交通投资有限公司关于《大冶市红三军团建军旧址出口公路改造工程勘察设计的招标文件》及我公司的中标通知书（3）大冶市“十二五”规划图1-3项目地理位置（4）大冶市道路交通总体规划（5）大冶市城市总体规划（6）黄石市发展和改革委员会《关于大冶市红三军团建军旧址出口公路改造工程可行性研究报告的批复》（黄发改交通【2012】437号）73 （7）交通部颁发的《全国交通建设前期会议纪要》（8）大冶市刘仁八镇总体规划（9）大冶市陈贵镇总体规划（10）交通部颁《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）及现行标准、规范（11）湖北省林业勘察设计院编制的《大冶市红三军团建军旧址出口公路改造工程可行性研究报告》1.5设计标准根据《大冶市红三军团建军旧址出口公路可行性研究报告》及批复文件的相关要求，拟改建项目采用二级公路技术标准，设计行车速度60km/h，结合沿线城镇规划以及道路交通状况，全线（K0+000—K5+746.48）里程为5746.48m，设计速度为60km/h，双向两车道，路面宽度10.5m，路基宽度为12m。1.6测设简况本次测绘采用1954北京坐标系,中央子午线115°00′00″，1985国家高程基准，高斯投影面0米。本次地质勘察共布置机械钻孔18个，螺纹钻23个，调查挖探3个。1.7路线走向、主要控制点拟改建项目起点位于赵家湾村处，对现有刘仁八街道进行升级改造，途经赵家湾、矿山有色小学（K0+000～K1+100），陈钱开湾(K1+160～K1+920)，陈席珍湾(K1+980～K2+200)，陈天济湾((K2+250～K2+460)，老庄屋湾(K2+300～K3+100)，陈咸春湾(K3+330～K3+850)，下铺湾(K4+250～K5+440)，终点位于黄志湾村与陈贵大道相交处，路线全长5746.48m，利用旧路1000m。主要控制点：赵家湾村、矿山有色小学、老庄屋湾、黄志湾村。73 2平面设计2.1平面线形设计一般原则(1)应直捷、连续、均衡，并与沿线的地形、地物相适应，与周围环境相协调。(2)不论转角大小均应敷设平面曲线，并尽量选用较大的圆曲线半径。当公路转角较小时，应设法调整平面线形，当不得已而设置小于7o的偏角时，则必须设置足够长的曲线。   (3)曲线间应设置足够长度的直线，一般以不小于6倍设计车速（以km／h计）的直线长度为宜。不得以短直线相连形成断臂曲线而影响线形连续和美观，否则应调整线形使之成为一个单曲线或复曲线，或运用回旋线组合成卵型、复合型及凸型等曲线，改善线形质量。  (4)曲线间应设置足够长的直线，一般以不小于2倍设计车速（以km／h计）的直线长度为宜。否则应调整线形，或运用回旋线将其组合成S型曲线，改善线形质量。  (5)连续急弯的线形，可在曲线间插入足够长的直线或回旋线，以保证线形的光滑、连续、平顺。  (6)组合复杂的线形，应特别注意整条路线技术指标的均衡性与连续性，以获得良好舒适的行车条件。  (7)平面线形设计时，应注意平面线形与纵断面线形之间的良好组合，形成良好的空间线形，保证行车的快速、安全、舒适。2.2道路选线的一般原则路线设计应在公路建设项目工程可行性研究报告所选定的路线走向和主要控制点的基础上进行。首先，要作出总体设计，这主要包括：确定地形类别和计算行车的速度、确定车道数以及城镇或其他路线连接线交叉的地点、方式等。总体设计为具体选线提出了要求、基本方向和规模，选线是总体设计的具体化，在选线时要注意掌握以下原则：(1)比选原则选线是一项技术性、综合性强，且复杂的工作，即使设计者主观上有完美的设想，也难免使实际线路存在不足，发现优劣的最佳途径，就是比较选择。在路线设计的各个阶段，应用各种先进手段，对路线方案做深入细致的研究，在多方案论证比选的基础上，选定路线最优方案。(2)安全原则73    公路的选线必须考虑在正常使用的情况下，不会有大的破坏。影响公路的自然因素很多，特别是滑坡、崩塌、软土等地质不良地段，应慎重对待。为确保公路安全，选线时应避让或选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。(3)均衡原则  公路的造价随公路功能和技术指标的变化而变化。例如，为了良好的线形有些地段就需要多占农田，纵坡坡度设计较小，就需要增加填挖方数量等等。我们总是在道路的功能和指标与道路的造价和代价之间寻求一个平衡点，使对立的两个方面达到统一。不同时期人们有不同的均衡观念，现在许多人认识到在公路设计中，应充分考虑环境保护。(4)协调原则   公路不仅具有使用上的功能，而且具有美学和景观上的要求．协调是美的基本要素，公路内部之间以及内部与外部之间的协调是保证人们在生理上有安全感、舒适感的重要因素。其中内部协调是指纵面、平面线形视觉的连续性和纵面、平面立体协调；外部协调是指公路与周围环境景观的协调和宏观的路线位置与自然的协调。(5)环保原则   选线应重视环境保护，应尽量减小由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染路线对自然景观与资源的影响，噪声对居民的影响等。2.3本公路路线布设原则根据路线走廊和主要控制点，以及总体设计指导思想，结合沿线地形、地貌、水文、地质等自然条件进行平纵面设计，路线设计遵循如下原则：（1）改线路段路线布设充分利用有利地形及有利地质条件布线，充分注重“地质选线”的指导思想，合理掌握平纵面技术指标，力求路线顺畅、指标均衡，纵坡设计合理。（2）在布线过程中，充分考虑路基、路面、排水、桥涵、交叉、水文、地质、施工、养护等各种工程因素，综合确定路线平面位置、线形及纵面线形。尽量避开不良地质地带，减小处理不良工程地质病害的费用和不良地质条件对工程道路运营安全的影响。（3）本着方便生活，利于生产的宗旨，尽可能避开村镇及稠密人口居住区，减少拆迁，减少与排灌沟渠及地方道路的干扰，合理确定路基高度，尽量少占良田。合理采用平、纵、横相匹的技术指标，使平纵配合力求合理，同时注意与周围环境、景观相协调，为车辆行驶提供安全、舒适、流畅的运营空间。73 （4）注意保护沿线的生态环境与自然景观，结合地形合理掌握技术指标及标准确定平纵面线位，力求平、纵、横等各项技术指标有机结合，尽量减少或避免大填大挖，尽量降低边坡高度。（5）过村镇路段最大程度的利用原有路基进行加宽改造和路面升级，减少拆迁及避免过多的对沿线居民的生产生活带来干扰。2.4大冶市红三军团建军旧址公路工程平面设计技术指标（1）全线按二级公路标准建设，设计车速：60km/h，路基0.75+0.75+9+0.75+0.75m，路拱横坡度i＝2.0%，硬路肩横坡度i=2.0%，土路肩横坡度i＝3.0%（2）根据公路等级，设计车速，《公路路线设计规范（JTGD20-2006）》得出以表2-1平面设计技术指标，供设计时参考：表2-160km/h、二级公路平面设计技术指标单位：m指标类型一般最小值极限最小值不设超高最小值一般长度最小长度圆曲线半径2001501500圆曲线长度300100回旋线长度50直线同向圆之间360反向圆之间1202.5平曲线计算本次选取其中JD1处平曲线进行计算。交点桩号JD2=K1+203.52，转角α=17°03′15.6″，圆曲线半径为500m，Ls=60m。计算过程如下：73 由前所述：LS=60m，α=17°03′15.6″，R=500m得：（2）桩号计算：JD2点桩号:K1+203.52－T（105.009m）ZH点桩号：K1+098.51＋Ls（60m）HY点桩号：K1+158.51＋Ly/2(44.414）QZ点桩号：K1+202.92＋Ly/2（44.414）YH点桩号：K1+247.34＋Ls（60m）图2-1平曲线计算简图73 HZ点桩号：K1+307.34（3）校核：QZ桩号：K1+202.92+J/2（0.596）=K1+203.52与JD2桩号相对应，即计算正确。2.6大冶市红三军团建军旧址公路工程拆迁情况（1）在K0+900～K1+160，K1+400～K1+660附近有两个池塘，水深大致4～5米，总共面积大约27000m2，若线路穿过池塘，则会造成很大的填方，施工工序多，难度比较大，地下水对路基会有所影响，填塘也会影响当地生态环境。所以，为了降低工程造价，保护当地生态环境，在平面选线时，在满足线形规范的前提下避开了这两个池塘。（2）K0+140～K0+280段北面有一座矿山有色小学，学校拆迁会造成学生上学不便，甚至会出现学生无处上学的现象，对附近居民的生活势必造成很大影响，学校拆迁费用也比一般房屋的拆迁费用高很多。所以本线路在满足线形规范的前提下，相应改变线路来避让学校。（3）K0+000～K2+000之间，基本没利用老路。因为老路等级比较低，要满足二级公路，设计车速为60km/h公路设计技术指标的情况下，很难把这段老路利用起来。K2+800～K3+500之间，老路线形基本是直线，为了更好利用旧路路基，这段采用直线线形，正好与旧路重合。（3）JD3处半径为500m，缓和曲线长度为50m，因为要满足反向平曲线之间直线长度大于2V，（V表示车速），若半径大于500m，则连接JD2平曲线与JD3平曲线之间的直线长度不满足规范要求。（4）JD6处的圆曲线半径为600m，缓和曲线长度为50m。如此处半径比较大，后缓和曲线便会与JD7处的平曲线重合，对JD7处的圆曲线设置造成不利影响，同时，大半径也无法满足连接反向圆曲线之间直线长度要求。（5）JD7处也采用了小半径，半径为500m，缓和曲线长度为50m。由于此处已接近设计终点，若采用大半径曲线，则设计终点会成为平曲线上的一点。影响后续的交叉口设计做，对施工也会造成影响。73 3纵断面设计3.1纵向设计的一般要求为使纵坡设计经济合理，必须在全面掌握勘测资料的基础上，结合选（定）线的纵坡安排意图，经过综合分析、反复比较才能定出设计纵坡。纵坡设计的一般要求为：(1)纵坡没计必须满足《公路工程技术标准》的有关规定。(2)为保证车辆能以一定速度安全顺利行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限最大纵坡，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。在连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。公路越岭线垭扣附近的纵坡应尽量缓和一些。(3)纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等因素综台考虑，视具体情况合理处理道路、管线、地下水位等的高程关系，以保证道路路基的稳定性与强度。(4)一般情况下道路纵坡设计应考虑路基工程的填、挖方平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方量，从而降低工程造价和节省道路用地。(5)由于平原微丘区地下水位较高，池塘、湖泊分布较广，水系较发达，因此道路纵坡设计时，除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，以保证路基础定性。(6)对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两段接线等，纵坡应和缓，避免产生突变，舌则会影响行车的平顺性和视距。另外，在交叉口前后的道路纵坡应平缓一些，一是考虑安全，二是考虑交叉口竖向设计。(7)在实地调查的基础上，公路应充分考虑通道，农田水利等方面的要求。3.2竖曲线设计的限制因素在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。(1)缓和冲击汽车在竖曲线上驶时，产生径向（这里是垂直方向）离心力，在凹形竖曲线上这个力与重力方向一致，是增重（人的感觉为超重），在凸形竖曲线上这个力与重力方向相反，是减重（人的感觉为失重）。这种增重与减重达到某种程度时，驾驶人员和乘客就有不舒服的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利影响，所以在确定道路竖曲线半径时，应该对离心力（或离心加速度）加以控制。(2)时间行程小过短73 汽车从直道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半径较大，如果其长度过短，汽车忽悠而过，旅客同样会感到不舒适。因此，应限制汽车在竖曲线上的行程时间不能过短。(3)满足视距的要求汽车行驶在凸形竖曲线上，如果半径太小，道路的凸起部分会阻挡司机的视线，为了行车安全，对凸形竖曲线的最小半径或最小长度还应从保证视距的角度加以限制。汽车行驶在凹形竖曲线上时，也同样存在视距文题。比如，在地形起伏较大地区的道路上，夜间行车时，若竖曲线半径过小，前车灯照射距离近，可能造成视距不足而影响行车速度和安全。总之，无论是凸形竖曲线还是凹形竖曲线都要受到上述3种因素的控制。需要明确的是，哪一种限制因素为最不利的情况，哪一种才是有效控制因素。就凸、凹竖曲线来说，其控制因素是不一样的。3.3道路平纵线形组合设计道路建成以后，要改变道路路线线形几乎是不可能的，它将长期限制汽车的运行。线形设计的好坏，对汽车行驶的安全、舒适、经济以及道路的通行能力都起着决定性的作用。因此，在进行线形设计时，必须对道路应具有的性能与作用进行充分而慎重地研究，以免留下后患。道路线形设计首先是从路线规划开始的，然后按选线、平面线形设计、纵面线形设计和平纵线形组合设计的过程进行，最终是以平、纵组合的立体线形展现在驾驶员眼前的。行驶过程中驾驶员所选择的实际行驶速度，是由他对立体线形的判断做出的，这样，立体线形组合的优劣最后集中反映在汽车的车速上。如果只按平面、纵面线形标准分别设计，而不将二者综合起来考虑，最终不一定能得到好的设计。当计算行车速度大于或等于60km/h时，必须注重平、纵的合理组合；而当计算行车速度小于或等于40km/h时，首先应在保征行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值（最大、最小值），在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。3.3.1平、纵组合的设计原则(1)应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。任何使驾驶员感到茫然、迷惑或判断失误的线形，必须尽力避免。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本问题。图3-1是良好的设计线形，既顺适又美观。73 图3-1平曲线与竖曲线组合良好的线形图3-2平、竖曲线组合设计对比（1）(2)平、纵线形的技术指标大小应保持平衡。如果不平衡，会给人以不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。另外，若纵断面线形反复起伏，而平面上却采用高标准的线形是无意义的，反之亦然。(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。(4)注意与道路周围环境的配合，它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。3.3.2平曲线与竖曲线的组合设计(1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，这种组合是使平曲线和竖曲线对应，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。图3-2、图3-3为平曲线与竖曲线相互重合的透视形状。这种立体线形不仅能起诱导视线的作用，而且可取得平顺而流畅的效果。对于等级较高的道路应尽73 量做到这种组合，并使平、竖曲线半径都大一些才显得协调，特别是凹形竖曲线处车速较高，二者半径更应该大一些。(2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡平曲线和竖曲线其中一方大而平缓，那么另一方就不要形成多而小。一个长的平曲线内有两个以上凸、凹相间的竖曲线，或一个大的竖曲线含有两个以上反向平曲线，看上去非常别扭，图3-4即为上述两种组合的透视形状。根据德国计算统计，若平线半径小于1000m，竖曲线半径大约为平曲线半径的10~20倍时，便可达到均衡的目的。(3)暗、明弯与凸、凹竖曲线暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的，悦目的。对暗与凹、明与凸的组合，当坡差较大时，会给人留下舍坦坡、近路不走，而故意爬坡、绕弯的感觉。此种组合在山区难以避免，只要坡差不大，矛盾也不突出。(4)平、竖曲线应避免的组合平、竖曲线重合是一种理想的组合，但由于地形等条件限制，这种组合往往不是总能争取到的。如果平曲线的中点与竖曲线的顶（底）点位置错开不超过平曲线长度的四分之一时，仍然可以获得比较满意的外观。但是，如果错位过大或大小不均衡就会出现视觉效果很差的线形。①要避免使凸形竖曲线的顶部或凹形竖曲线的底部与反向半曲线的拐点重合。两者都存在不同程度的扭曲外观，前者会使驾驶员操作失误，引起交通事故；后者虽无视线诱导问题，但路面排水困难，易产生积水。②小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠，对凸形竖曲线诱导性差，事故率较高，对凹形竖曲线路面排水不良。③计算行车速度≥40km／h的道路，应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线，后者会出现汽车高速行驶时急转弯，行车不安全。为了便于实际应用，把平曲线与竖曲线的组合形象地表示为图3-5所示。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。若平、竖曲线半径都很大，则平、竖位置可不受上述限制；若做不到平、竖曲线较好的组合，宁可把二者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。73 图3-3平、竖曲线组合设计对比（2）3.3.3直线与纵断面的组合平面的长直线与纵断面的直坡线配合，对双车道道路超车方便，在平坦地区易与地形相适应，但行车单凋乏味，驾驶人员易疲劳。直线上一次变坡是很好的平、纵组合，从美学观点讲以包括一个凸形竖曲线为好，而包括一个凹形线次之；直线中短距离内二73 图3-4平曲线和竖曲线大小不均衡图3-5平、竖曲线的组合关系次以上变坡会形成反复凸凹的“驼峰”和“凹陷”，看上去线形既不美观也不连贯，使驾驶员的视线中断。因此，只要路线有起有伏，就不要采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理地组合，但要避免驾驶人员一眼能看到路线方向转折2次以上或纵坡起伏3次以上。3.4大冶市红三军团建军旧址公路工程纵断面设计技术指标（1）全线按二级公路标准建设，设计车速：60km/h，路基0.75+0.75+9+0.75+0.75m，路拱横坡度i＝2.0%，硬路肩横坡度i=2.0%，土路肩横坡度i＝3.0%。（2）根据公路等级，设计车速，《公路路线设计规范（JTGD20-2006）》得出以下纵断面设计技术指标，见表3-1，以供纵断面设计时参考：73 表3-160km/h、二级公路公路纵断面设计技术指标指标类型最小值一般值最大值视距所需最小值坡度0.3%6%坡长纵坡3%150m1200m纵坡5%150m1000m纵坡6%150m600m竖曲线半径凸形1400m2000m9000m凹形1000m1500m6000m3.5本公路纵断面设计本公路严格遵循以上纵断面设计原则，总设计四个边坡点。竖曲线满足了规范规定的视距要求，纵坡满足排水要求。纵坡、竖曲线详细数据见表3-2。现对几个特殊路段进行说明：（1）K0+140～K0+280段北面有矿山有色小学，为了与学校地面高程更好的衔接，学生上下学时方便，此处尽量避免了深挖高填，做到了基本与原来学校的地面高程相一致，路基排水顺畅，不积水，保证了学校的正常运作，避免给学校带来不便。（2）K0+460～K0+450，地面高程大致为44.56，K1+016～K1+020，地面高程大致为57.29，K2+780～K2+790，地面高程大致为49.12，K3+295～K3+305，地面高程大致为39.85。这几段桩号范围内都与原路相交，为了使新路与老路更好的连接，方便以后的交叉口施工，纵断面拉坡时把这几段的地面高程作为了纵坡控制标高。这样就能使新路与更多的老路相交，增加本地交通运输能力，方便附近居民。（3）K1+960～K2+200，K2+700～K+000，K4+250～K4+500，K5+100～K5+300，这四段桩号范围路线从居民区中穿过，若高填深挖，路面高程与居民区高程的高差很大，这样一来，会给附近居民生活带来很大的麻烦。在纵断面拉坡设计中也充分考虑了这一因素，尽量在此范围内避免深路堑、高路堤的出现，为附近居民交通出行，生活方面提供方便，避免不必要的麻烦。（4）K0+900～K1+160段南面有一池塘，附近的地下水位高程会比一般地区的较高73 。为了避免地下水对路基的影响，本应采用路堤的形式比较合理。但又由于与老路相交控制点的约束，此处的挖方比较多。深路堑的地方在横断面设计中采用挡土墙，可以减少地下水对路基、路面影响。表3-1本公路纵坡、竖曲线表桩号竖曲线纵坡（％）直坡段长凸曲线半径R（m）凹曲线半径R（m）切线长T（m）外距E（m）起点桩号终点桩号+-（m）K0+000-0.78293.44K0+47015000176.561.04K0+293.44K0+646.561.57683.63K1+430800099.810.62K1+330.19K1+529.81-0.931905.51K3+58015000144.680.70K3+435.32K3+724.681.00687.36K4+70020000287.962.07K4+412.04K4+987.96-1.88758.53K5+746.493.6竖曲线计算本公路总共四个边坡点，详细数据见表3-1。现选其中一个进行计算，计算变坡点桩号为K0+470，高程为42.18m，i1=-0.784％，i2=1.570％,R=15000m，计算图示见图3-6。（1）算竖曲线要素W=i2-i1=1.57%+0.784%=0.0235L=R|w|=0.0235×15000=353.1mT=L/2=176.55mE=T2/2R=176.552/2×15000=2.078m竖曲线起点桩号:(K0+470.0)-176.55=K0+293.44竖曲线起点高程：42.18-176.55×(－0.784%)=43.564m竖曲线终点桩号：K0+470+176.55=K0+646.56（2）计算竖曲线起点、K0+350.0、K0+500.0、及竖曲线终点的设计高程①桩号K0+350.0处：横距：X1=K0+350-K0+293.44=56.56m73 竖距：h1=X12/2R=56.562/2×15000=0.107m切线高程：43.564+i1x1=43.564－0.00784×56.56=43.121m设计高程：43.121+0.107=43.228m②桩号K0+500处：横距：X2=K0+500-K0+293.44=206.56m竖距：h2=X22/2R=206.562/30000=1.422m切线高程：43.564－0.784%×206.56=41.945m设计高程:41.945+1.422=43.367m③竖曲线终点：K0+646.56处横距:X3=K0+646.56-K0+293.44=353.12m竖距:h3=X32/2R=353.122/30000=4.156m切线高程:43.564－0.784%×353.12=40.796m设计高程:40.796+4.156=44.952m图3-6竖曲线计算简图73 4横断面设计4.1公路横断面的一般规定4.1.1路幅设置由于设计任务书中已给出路幅形式及数据：0.75+0.75+9+0.75+0.75m，路拱横坡度i＝2.0%，硬路肩横坡度i=2.0%，土路肩横坡度i＝3.0%。固在此不对其进行设计。4.1.2填挖边坡、排水设置填方路基：本路线填方路基边坡小于8m时采用直线型边坡，边坡坡率为1：1.5，填方边坡高度大于8m时，采用折线型边坡，上部边坡高度为8m，边坡坡率为1：1.5，下部边坡为1：1.75。挖方路基：挖方边坡H≤8m时，采用直线型边坡，土质及强风化岩质路段边坡坡率为1：1，中风化岩石为1：0.75。挖方边坡H＞8m时，采用台阶型边坡，平台宽度为1.5m。一级边坡(H≤8m)土质及强风化岩质路段边坡坡率为1：1，中风化岩石为1：0.75，二级边坡(8m＜H≤16m)土质及强风化岩质路段边坡坡率为1：1.25；中风化岩石为1：0.75，三级边坡(H＞16m)土质及强风化岩质路段边坡坡率为1：1.5；中风化岩石为1：1，边坡与边沟之间设置1m宽碎落台。排水设置：对于一般挖方路段采用0.5m×0.55m的矩形M7.5浆砌片石边沟，对于过村镇路段，采用0.5×0.55m矩形M7.5浆砌片石盖板边沟，对于挖方边沟会水路段小于300m水需引排到自然沟渠或桥涵构造物段设置0.5×0.5m梯形M7.5浆砌片石排水沟，汇水路段大于300m水需引排到自然沟渠或桥涵构造物段设置0.6×0.6m梯形M7.5浆砌片石排水沟，当过水断面不足时，按排水计算结果，增大排水沟尺寸。挖方平台设置0.4×0.4m的矩形M7.5浆砌片石截水沟，坡顶大于5m处设置0.4×0.4m矩形M7.5浆砌片石截水沟。4.2公路标准横断面设置本路横断面形式有：一般路堤、高路堤、一般路堑、高路堑。具体见图4-1、图4-2、图4-3、图4-4。73 图4-1标准横断面（一）图4-2标准横断面（二）图4-3标准横断面（三）73 图4-4标准横断面（四）4.3横断面超高计算本公路超高方式为绕行车道内边缘超高，全缓和曲线渐变超高。现取K1+098.51-K1+307.34超高段进行超高设计计算。已知参数：缓和曲线长度为60m，超高横坡为3%，缓和曲线采用两段线形渐变，前40m由-2%渐变到2%，每米渐变坡度为0.1%；后20m又2%渐变到3%，每米渐变坡度为0.05%。设车道中心线高程为0，各桩号四个特征点高程计算如下：①K1+120（在前缓和曲线上）超高横坡：（120-98.51）×0.1%+（-2%）=0.149%路基内边缘：-2%×6=-0.12行车道内边缘：-2%×4.5=-0.09行车道外边缘：0.149%×4.5=0.007路基外边缘：0.149%×6=0.009图4-4K1+120超高计算图示②K1+140（在前缓和曲线上）超高横坡：(140-138.51）×0.05%+2%=2.0745%路基内边缘：-2.0745%×6=-0.12473 行车道内边缘：-2.0745%×4.5=-0.093行车道外边缘：2.0745%×4.5=0.093路基外边缘：2.0745%×6=0.124图4-5K1+140超高计算图示③K1+158.51～K1+247.34（在圆曲线上）超高横坡：3%路基内边缘：-3%×6=-0.18行车道内边缘：-3%×4.5=-0.135行车道外边缘：3%×4.5=0.135路基外边缘：3%×6=0.18图4-6K1+158.51～K1+247.34超高计算图示④K2+260（在后缓和曲线上）超高横坡：3%-（260-247.34）×0.05%=2.367%路基内边缘：-2.367%×6=-0.142行车道内边缘：-2.36%×4.5=-0.107行车道外边缘：2.36%×4.5=0.107路基外边缘：2.36%×6=0.14273 图4-7K2+260超高计算图示⑤K1+300(在后缓和曲线上)超高横坡：2%-（300-267.34）×0.1%=-1.266%路基内边缘：-2%×6=-0.12行车道内边缘：-2%×4.5=-0.09行车道外边缘：-1.266%×4.5=-0.057路基外边缘：-1.266%×6=-0.076图4-8K1+300超高计算图示73 5挡土墙设计挡土墙简称挡墙，是支挡土体而承受侧向土压力的墙式支挡构造物，具有阻挡墙后土体滑坍，保护和收缩边坡等功能。在路基工程中，挡土墙常用作路基的边坡防护措施，其作用主要有：（1）防止路基填方或挖方边坡变形失稳；（2）克服地形限制或地形干扰；（3）减少土方量或拆迁，减少占地面积，避免侵占河床；（4）防止水流冲刷河岸；（5）防止滑坡病害。5.1挡土墙的类型按照在路基工程中所设置的位置，挡土墙分为路肩墙、路堤墙和路堑墙等。如图5-1所示。按照挡土墙的结构形式与特点，可分为重力式、薄壁式、锚固式、垛式、加筋式等。图5-1挡土墙各部分名称a）路肩挡土墙b）路堤挡土墙c）路堑挡土墙d）山坡挡土墙73 5.1.1重力式挡墙多用片石、块石浆砌或干砌而成，也可采用混凝土浇筑。其断面尺寸通常较大，主要依靠墙身的自重来保证墙体的稳定性以抵挡墙后土体的侧向土压力作用引起的墙身滑移和倾覆。这种形式构造简单，取材容易，施工方便，故一般应优先选用，但干砌挡土墙不是于地震烈度较高、受水流冲刷、地基不良、墙高超过6m的地段。按墙背形式和倾斜方向，重力式挡墙分为：俯斜式、直立式、仰斜式、凸式、衡重式等，见图5-2。图5-2重力式挡土墙类型a）仰斜式b）直立式c）俯斜式d）凸式e）衡重式俯斜式挡墙常用来作为横坡陡峭处的路肩墙或路堤墙，它可以利用陡直的墙面减少墙高、减少占地，但墙背所受的土压力较大，墙身抗倾覆稳定性较差。为增加挡墙的稳定性，可采取设置墙趾台阶、墙背做成台阶型。减缓墙面坡度等措施。俯斜式挡墙的墙背坡度常用1:0.15～1:0.40，墙面可以采用直立或倾斜的，坡面一般为1:0.05～1:0.20。挡墙高不超过4m时，可用垂直墙背的直立式挡墙。仰斜式挡墙，由于其墙背与挖方边坡较吻合，故常用作路堑墙和路肩墙，以利施工方便和减少开挖或填方量。在同等条件下，仰斜式挡墙所受的土压力比俯斜式小，而墙身自重形成的抗倾覆力矩较大，故稳定性好。仰斜式挡土墙的墙背的坡度一般为1:0.15～1:0.25，但不宜缓于1:0.30，以免施工困难。凸形挡墙的墙背为折线形，其下段为仰斜，上段为俯斜。它可减少上部墙身的的断面尺寸，多用作路堑墙，也可用于路肩墙。衡重式挡墙是在凸形墙背上设衡重台，并采用陡直的墙面，借助于衡重台上填土的重量和墙身截面形心的后移来提高挡墙的稳定性，常用于地面横坡陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可作为路堑墙，上墙墙背的俯斜坡度为1：0.05～1：0.45，下墙墙背的仰斜坡度可约取为1:0.25，上线墙的墙高比常取2:3。73 5.2本项目挡土墙5.2.1挡墙设置由于挡墙可以收缩坡脚、减少占地面、减小填挖方等，本项目分别在K4+520～K4+760右侧设置了路堤墙，K4+960～K+027.22右侧、K5+580～K5+660左侧设置了路堑墙。5.2.2本项目挡墙形式由于仰斜式挡墙所受的土压力比俯斜式小，而墙身自重形成的抗倾覆力矩较大，稳定性好。所以本项目中路堑墙和路堤墙都采用仰斜式，见图5-3。（a）（b）图5-3本项目挡墙形式a）仰斜式路堑墙b）仰斜式路堑墙5.3路堑墙设计5.3.1设计资料（1）二级公路，路基宽0.75+0.75+9+0.75+0.75m，路拱横坡度i＝2.0%，硬路肩横坡度i=2.0%，土路肩横坡度i＝3.0%，拟设计一段路堑挡土墙，并进行稳定性验算。（2）墙身构造：拟采用仰斜式路堑墙。挖方边坡1：1（），墙身分段长度10m。墙身材料用7.5#砌浆片石，砌体容重，容许压应力，容许剪应力。73 （3）填料：粘性土，容重，计算内摩擦角，填料与墙背的摩擦角。5.3.2挡土墙尺寸设计初拟墙身高度，墙背仰斜，倾角（1：0.15），墙顶宽，墙底宽。5.3.3计算与验算（1）库伦主动土压力及作用点计算主动土压力作用于离墙踵处。（2）抗滑移验算在抗滑移计算中，将主动土压力及挡土墙重力G分解为平行与垂直于基底的两个分力;滑移力为，抗滑移力为及在基底产生的摩擦力。抗滑移和滑动力的比值称为抗滑移安全系数，即：；垂直于基底的重力分力为：；平行于基底的重力分力为：；垂直于基底的土压力分力为：；73 平行于基底的土压力分力为：；挡土墙基底对地基的摩擦系数：查表选；代入数据得：（满足要求）图5-4挡土墙抗滑移验算（3）抗倾覆计算在抗倾覆稳定演算中，主动土压力对墙趾O点的倾覆力矩为，抗倾覆力矩则为。为了保证挡土墙的稳定，应使抗倾覆力矩大于倾覆力矩，两只之间的比值称为抗倾覆安全系数即：73 （满足要求）每延米挡土墙的重力（）：；a、b见图中表示。图5-5抗倾覆验算（4）地基承载力验算挡土墙地基承载力验算和一般的偏心受压基础验算方法相同，先求出作用在基底上的合力及其合理的作用点位置。挡土墙重力与土压力的合力E用平行四边形法则求出。将合力作用线延长与基底相交。在交点处将合力再分解为两个分力及，其中为垂直于基底的分力（即作用在基底的垂直合力N），对基底形心的偏心距为，可根据偏心受压公式进行基底压力验算：；；；73 ；代入数据计算得:；又则基底属于大偏心受压，压力呈三角形分布，如图5-6。图5-6大偏心受压图示(满足力要求)（6）墙身强度验算重力式挡土墙一般用毛石砌筑，需验算任意界面处的反向应力和剪切应力，这些应力应小于墙身材料极限承载力。对于截面转折或急剧变化的地方，应分别进行验算。73 抗压验算：式中N—由设计荷载产生的纵向力；—结构构件的设计抗力调整系数，取=1.0；—纵向力影响系数，根据砂浆强度等级查表求得；A—计算截面面积，取1m长度；—砌体抗压设计强度。抗剪验算：图5-7地基承载力验算式中—又设计荷载产生的水平荷载；—砌体设计抗剪强度；—恒载标准值产生的平均压应力。本次验算1/2截面处的抗压、抗剪强度，将已知条件代入上述公式：抗压：<抗剪：73 （满足要求）5.4路堤墙设计5.4.1设计资料（1）二级公路，路基宽0.75+0.75+9+0.75+0.75m，路拱横坡度i＝2.0%，硬路肩横坡度i=2.0%，土路肩横坡度i＝3.0%，拟设计一段路堑挡土墙，并进行稳定性验算。（2）墙身构造：拟采用仰斜式路堑墙。挖方边坡1：1.5（），墙身分段长度10m。墙身材料用7.5#砌浆片石，砌体容重，容许压应力，容许剪应力。（3）填料：砂土，容重，计算内摩擦角，填料与墙背的摩擦角。5.4.2挡土墙尺寸设计初拟墙身高度13.2，墙背仰斜，倾角（1：1.5），墙顶宽，墙底宽。5.4.3计算与验算（1）车辆荷载换算当时，；当时，换算均布土层厚度：（2）库伦主动土压力计算（假设破裂面交于荷载中部）①破裂角由得：73 图5-8路堤墙计算图验核破裂面位置：路堤破裂面距路基内侧水平距离：荷载外边缘距路基内侧水平距离：9+1.5=10.5m因为：1.5<5.7<10.5，所以破裂面交于荷载内，假设成立②主动土压力系数和73 ③求主动土压力及土压力的作用点（5）抗滑移验算在抗滑移计算中，将主动土压力及挡土墙重力G分解为平行与垂直于基底的两个分力;滑移力为，抗滑移力为及在基底产生的摩擦力，见图5-9。抗滑移和滑动力的比值称为抗滑移安全系数，即：；垂直于基底的重力分力为：；平行于基底的重力分力为：；垂直于基底的土压力分力为：；平行于基底的土压力分力为：；挡土墙基底对地基的摩擦系数：查表选；73 代入数据得：（满足要求）图5-9抗滑移验算（3）稳定性验算在抗倾覆稳定演算中，主动土压力对墙趾O点的倾覆力矩为，抗倾覆力矩则为。为了保证挡土墙的稳定，应使抗倾覆力矩大于倾覆力矩，两只之间的比值称为抗倾覆安全系数即：（满足要求）每延米挡土墙的重力（）：；73 a、b见图5-8；图5-10抗倾覆验算（4）地基承载力验算挡土墙地基承载力验算和一般的偏心受压基础验算方法相同，先求出作用在基底上的合力及其合理的作用点位置。挡土墙重力与土压力的合力E用平行四边形法则求出。将合力作用线延长与基底相交。在交点处将合力再分解为两个分力及，见图5-10，其中为垂直于基底的分力（即作用在基底的垂直合力N），对基底形心的偏心距为，可根据偏心受压公式进行基底压力验算：；；；；73 代入数据计算得:（由CAD测量得出）；又属于大偏心受压，基底压力呈三角形分布，如图5-9。图5-11大偏心受压图示(满足要求)（5）墙身强度验算重力式挡土墙一般用毛石砌筑，需验算任意界面处的反向应力和剪切应力，这些应力应小于墙身材料极限承载力。对于截面转折或急剧变化的地方，应分别进行验算。抗压验算：式中N—由设计荷载产生的纵向力；73 —结构构件的设计抗力调整系数，取=1.0；—纵向力影响系数，根据砂浆强度等级查表求得；A—计算截面面积，取1m长度；—砌体抗压设计强度。抗剪验算：图5-12地基承载力验算式中—又设计荷载产生的水平荷载；—砌体设计抗剪强度；—恒载标准值产生的平均压应力。本次验算1/2截面处的抗压、抗剪强度，将已知条件代入上述公式：抗压：<抗剪：（满足要求）73 5.5挡土墙的排水和构造挡土墙应设置适当的排水措施，疏干墙后土体并防止地表水和地下水渗入，以免地基承载力下降、墙身承受额外的侧压力和缩短拉筋的使用寿命。浆砌挡土墙，因自身不透水，为防止墙后积水，应根据渗水量在墙身适当的高度处设置泄水孔。泄水孔常用直径为5～10cm的圆孔，间距一般取2～3m，墙身较高，渗水量大时可双层或者多层布置。在泄水孔的进水口周围，应采用具有反滤作用的粗粒材料覆盖，底部铺设0.3m的粘土夯实层，以防止水侵入地基。当填料透水性差或有冻胀可能时，在墙身和面板背后应设置连续排水层、反虑层或防冻层，通常采用砂砾、碎石等材料，厚度不小于0.3m。沉降缝可以避免地基不均匀沉降而引起的墙身开裂，伸缩缝可以防止圬工因硬结收缩和温度变化而产生的裂缝。在挡土墙中，一般二缝合一，称为沉降伸缩缝。沉降伸缩缝的缝宽一般为20～30mm，自墙顶至基底全部分开。对土质地基上的一般挡土墙宜每隔10～15m设一道，加筋土挡土墙可每隔30m设一道。缝内宜用沥青麻丝或沥青木板等具有弹性的材料沿挡土墙内、外、顶三方进行填塞，深度不宜小于15cm；当墙后填石且冻害不严重时，可设空缝。本项目挡土墙每隔隔10米设一道沉降缝（兼做伸缩缝），沉降逢、伸缩逢均宽2.0cm，内外顶三侧填以15cm沥青麻絮；为保证泄水孔的畅通，墙背填土采用透水性良好的砂性土类回填，泄水孔在地面30cm以上，采用R=5cm圆孔，间距3米均布，具体见图5-13。图5-13挡墙构造示意图73 6道路排水设计路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素有很多种，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护中，必须十分重视路基路面排水工程。6.1路基排水路基排水的目的是将路基范围内的土基湿度降到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度与稳定性。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引导至路基范围以外的适当地点。路基排水是一项经济有效的防治病害的技术措施，路基排水设计包括整个排水系统的规划和具体排水结构物的设计。6.2路基排水设计的一般原则（1）路基设施要因地制宜，全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。（2）各种路基排水沟渠的布置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增加涵管或加大涵管孔径。（3）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟渠和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。（4）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固使用，又必须讲究经济效益。（5）为了减少对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排出路面结构内的水。6.3排水设施分类路基排水设计时，必须拦截路基上方的地表径流，迅速汇集基身表面的降水，截流、疏干和降低危害路基的地下水，把这些水引排到适当地点，或通过桥涵宣泄至路基下方的水道内，勿使它们危及路基的稳定性。路基排水设施分为：（1）地面排水沟渠是指排出地面水的设施，本道路设有边沟。依据沿线具体条件，选用标准横断面形73 式。边沟的纵坡与路线纵坡一致，平坡路段，边沟不小于0.3%的纵坡。边沟横断面采用梯形,其内侧边坡为1:1，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。路面水大部分沿路线纵坡和路面横坡漫流经路基边坡进入路基边沟，排至路基之外。另一部分路面下渗水通过设置在二灰碎石顶面的沥青封层表面和路肩下的碎石透水层以及每隔10~15m设置一道横向塑料排水管排至防护的边坡，流入边沟。边沟形式及尺寸见下图：图6-1边沟排水沟横断面形式示意图（1）地下排水沟管地下排水沟管是指处治地下水的设施，由暗沟、渗沟和渗井等。其特点是排水量不大，主要以渗流方式汇集水流，并就近排出路基范围以外。①暗沟:又称盲沟，沟内分层填以大小不同的颗粒材料，利用渗水材料透水性将地下水汇集于沟内，并排泄至指定地点的。在路基两侧边沟下面设置盲沟，用以将低地下水，防止毛细水上升至路基工作区范围内，形成水分积聚而造成冻胀和翻浆，或土基过湿而降低强度等。盲沟构造简单，沟内全部填满颗粒材料，横断面成矩形，沟壁倾斜约1：0.2，底宽与深度h大致为1：3，深约1～1.5m，底宽约0.3～0.5m，主要用于中央分隔带排水。②渗沟:采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并通过沟底通道将水排至指定地点，作用是降低地下水位或拦截地下水。渗沟与盲沟相比尺寸大些，埋置更深，浅埋约2～3m，深约6m，用于中央分隔带排水。6.4路基排水的综合设计路基排水设计必须先进行总体规划和综合设计，将针对某一水源和满足某项要求而设置的各种排水设施组成统一完整的排水系统，做到有的放矢、相互协调、布置恰当、水流顺畅，以提高效果降低造价。布置路基排水系统时，应联系路线的平纵面和横断面，沿线的地形、地质、气候和水文等情况进行综合考虑。一般布置如下：（1）在路线平面图上绘出必要的路堑坡顶线和路堤坡脚线。（2）在路基的上侧山坡上设置截水沟拦截地表径流。73 （3）在路基的两则按需要设置边沟汇集并排出道路表面的水，以使路基经常保持干燥。（4）将截水沟、边沟等水流，用排水沟引排到指定的低地、河沟或桥涵等处。73 7交叉口设计7.1交叉口设计概念道路与道路（或铁路）在同一平面上相交的地方称为平面交叉口。在城市道路网中，各种道路纵横交错，形成很多交叉口。交叉口是道路系统的重要组成部分，是道路交通的咽喉和“瓶颈”。相交道路上的各种车辆和行人都要住交叉口汇集、通过和转换方向，它们之间相互干扰，使行车速度降低，出现交通拥挤，甚至交通堵塞。国外的交通事故统计资料分析，60%左右的交通事故发生在交叉口或附近。因此，如何正确设计交叉口，合理组织交通，对提高交叉口的通行能力，避免交通阻塞，减少交通事故，具有重要意义。7.2交叉口设计的基本要求和内容交叉口设计的基本要求：一是保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过，使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求。二是正确地进行交叉口立面设计，保证转弯车辆的行车稳定，同时满足排水要求。交叉口设计的主要内容：（1）平面设计：正确选择交叉口的形式，确定各组成部分的几何尺寸；（2）交通组织设计：合理布置各种交通设施；（3）立面设计：合理地确定交叉口的标高，布置雨水口和排水管道。7.3交叉口的立面设计交叉口立面设计是交叉口几何设计的内容之一。即通过调整交叉口范围道路纵坡和横坡，完成交叉口范围的各点的标高设计。由于交叉口为几条道路汇合而成，是多个不同面的结合位置，设计过程中既要考虑车辆转弯行驶的稳定，又要使交叉口的地面水迅速排除。因此交叉口的立面设计很重要。7.3.1交叉口立面设计的目的和原则面设计的目的是满足行车平顺稳定，同时保证排水通畅，还要协调好交口附近建筑物的标高及地下管线、照明和绿化等问题。交叉口立面设计的原则为：（1）相同等级道路相交是时，一般维持各自的纵坡不变，而改变它们的横坡度。73 （2）主要道路与次要道路相交时，主要道路的纵、横断面均维持不变，调整次要道路横坡和纵坡，以保证主要道路的交通便利。（3）设计时至少应有一条道路的纵坡方向背离交叉口，以利于排水。如遇盆状地形，所有道路纵坡方向都倾向交叉口时，可将中心部抬高。否则在进交叉口之前设置雨水口和排水管道，以保证交叉口的排水要求。（4）交叉口范围布置雨水口时，一条道路的雨水不应流进交叉口的人行横道，或流入另一条道路，也不能使交叉口内产生积水。所以，雨水口应设在人行横道之前或低洼处。（5）交叉口范围内横坡要平缓些，一般不大于路段横坡，以利于行车。纵坡度宜不大于2%，困难情况下应不大于3%。（6）交叉口立面设计标高应与周围建筑物的地坪高协调一致。7.3.2交叉口立面设计的基本类型交叉口立面设计形式主要取决于相交道路的等级、交通量、横断面形状、坡度的大小和方向以及周围地形等。以十字形交叉口为例，按其所处地形及相交道路纵坡方向，可划分为6类设计等高线的基本形式，并分别按相交道路的等级情况绘制如图7-1，交叉口立面设计可参考拟定。7.3.3交叉口立面设计的方法与步骤交叉口立面设计的方法通常有方格网法、设计等高线法以及方格网设计等高线法3种。方格网法是在交叉口范围内以相交道路中心线为坐标基线打方格网，方格网线一般平行于道路中线，斜交道路应选择便于施工放样的网格线，算出网结点的标高，与地面标高之差极为施工高度。这种方法的优点是便于施工放样，但不能直观地看出交叉口的立面形状。设计等高线法是在交叉口范围内选定路脊线和标高设计线网，勾绘交叉口设计等高线，最后标出特征点的设计标高。这种方法的优点在于能清晰地反映出交叉口的立面设计形状，但等高线上的标高点在施工放样时不如方格网法方便。为此，通常把以上两种方法结合使用，称之为方格网设计等高线法，它既可以直观地反映出交叉口的立面设计形状又能方便施工放样。下面以方格网设计等高线法为例来介绍交叉口立面设计的方法和步骤：（1）收集资料①测量资料：交叉口的控制标高和控制坐标；收集或实测1：500或1：200等大比例地形图，详细标注附近地坪及建筑物标高。73 图7-1交叉口立面设计的基本形式②道路资料：相交道路的等级、宽度、半径、纵坡、横坡等平纵横设计或规划资料。③交通资料：交通量及交通组成。73 ④排水资料：排水方式及地下、地上排水管渠的位置和尺寸。（2）绘制交叉口平面图按比例绘出道路中心线、车行道、人行道及分隔带的宽度，转角缘石曲线和交通岛等。以相交道路中心线为坐标基线打方格网，方格的大小一般采用5m×5m～l0m×10m，水泥混凝土路面的方格网应结合交叉旧路面分块设置，并量测方格点的地面标高。（3）确定交叉口的设计范围交叉口的设计范围一般为转角缘石曲线的切点以外5-10m（相当于一个方格的距离），主要用于交叉口与路段的标高或横坡的过渡处理。（4）确定立面设计图式和等高距根据相交道路的等级、纵坡方向、地形情况以及排水要求等，参照图6-1所示的各种图式确定需采用的立面设计图式。根据纵坡度的大小和精度要求选定等高距h，一般h=0.02-0.10m，纵坡较大时取大值，纵坡较小时取小值。（5）勾绘设计等高线（6）计算设计标高7.4本项目交叉口7.4.1交叉口设计本项目道路起终点都与旧路相交，为满足交通需要，故进行交叉口设计。由设计道路与旧路的相交形式，选择了交叉口形式为T字行（起点）、十字形（终点）。由于原有道路等级较低，故本次设计道路为主要道路，设计时充分考虑了这一因素。7.4.2交叉口设计计算本次交叉口设计计算采用方格网设计等高线法，交叉口取终点交叉口进行计算。终点交叉口形式属于十字形，相交道路行车道中心线及边线纵坡一致，分别为：，，道路路拱横坡均为2%，道路宽度，，转角曲线半径R为，交叉口控制标高为28.91，等高距h采用0.05m，各参数见图7-2所示。计算主要步骤如下：（1）路段上设计等高线的绘制73 图7-2交叉口计算简图（2）交叉口上设计等高线和绘制①根据交叉口控制标高A，计算入口处、、三点标高：由、、可算出、处高程：同理，可求得其余道路入口处高程与切点横断面三点高程：②由、、点标高，求、等点的设计标高：73 同理，可得：③求出各控制点高程后，根据各控制点标高即可算出各转角曲线上各等高点的标高。然后再求出路脊线上的等高点。④按所选定的立面设计图式，将对应等高点连接起来，即得到初步立面设计图。⑤根据交叉口等高线中间应疏一些，边缘应密一些，且疏与密过度应均匀的原则，对初定立面设计图进行调整，即得到图7-3所示的交叉口设计图。7.4.3交叉口设计成果起终点交叉口均采用方格网设计等高线法，起点交叉口按上述方法也得到图7-4设计成果，终点交叉口设计成果见图7-3。图7-3终点交叉口设计图73 图7-5起点交叉口设计图73 8沥青路面结构设计8.1沥青路面结构沥青路面结构层可由面层、基层、底基层、垫层组成。沥青路面的沥青类结构层本身，属于柔性路面范畴，但其基层除柔性材料外，也可采用刚性的水泥混凝土，或半刚性的水硬性材料。面层是直接承受车轮荷载反复作用和自然因素影响的结构层，可由1～3层组成。表面层应根据使用要求设置抗滑耐磨、密实稳定的沥青层；中面层、下面层应根据公路等级、沥青层厚度、气候条件等选择适当的沥青结构层。基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传布到底基层、垫层、土基，起主要承重作用的层次。基层材料的强度指标应有较高的要求。基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。当基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层。底基层是设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，起次要承重作用的层次。底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。底基层视公路等级或交通量的需要可设置一层或两层。底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上底基层、下底基层。5）垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用。8.2沥青路面分类沥青路面有多种分类方法，按集料种类不同分为：沥青砂、沥青土、沥青碎（砾）石混合料等；按沥青材料品种不同分为：石油沥青路面、煤沥青路面、天然沥青路面和渣油路面。但较普遍的分类方法是按其施工方法、技术品质和使用特点分为：沥青混凝土路面、厂拌沥青碎石路面、沥青贯入式路面、路拌沥青碎（砾）石混合料路面和沥青表面处治路面。8.3沥青路面性能沥青路面通常用于铺筑路面的面层，它直接受车辆荷载作用和大气因素的影响，同时沥青混合料的物理、力学性质受气候因素与时间因素影响较大，因此为了能使路面给车辆提供稳定、耐久的服务。必须要求沥青路面具有以下几个重要的特征：　（1）沥青路面具有高温稳定性。73 　　高温稳定性即沥青路面抵抗流动变形的能力。由于沥青路面的强度与刚度随温度升高而显著下降，为了能够更好地保证沥青路面在高温季节行车荷载反复作用下不致产生诸如波浪、推移、车辙、拥包等病害，沥青路面应具有良好的高温稳定性。（2）沥青路面具有低温抗裂性。低温抗裂性指的是沥青路面抵抗低温收缩裂缝的能力。由于沥青路面随温度下降，劲度增大，变膨能力降低。在外界荷载作用下，使得—部分应力来不及松弛，应力逐渐累积下来，这些累计应力超过材料抗拉强度时即发生开裂，从而会导致路面的破坏，所以沥青路面在低温时应具有较低劲度和较大的抗变形能力来满足低温抗裂性能。（3）沥青路面具有水稳定性。　　水稳定性指的是沥青路面抵抗受水的侵蚀逐渐产生沥青膜剥离、掉粒、松散、坑槽而破坏的能力。这是由于水分的存在一方面降低了沥青本身的粘结力，同时也破坏了沥青路面中沥青与矿料间的粘聚力，从而加速了剥落现象发生，造成了道路的水损害。所以说，沥青路面一定要具有水稳定性，这样才能够保证路面的耐用。（4）沥青路面要具有耐疲劳性。　　耐疲劳性指的是沥青路面在反复荷载作用下抵抗破坏的能力。它是由于沥青路面在使用期间经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变交迭变化状态，致使路面结构强度逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏，所以，沥青路面应该具有耐疲劳性。8.4路面结构设计8.4.1沥青路面结构设计的任务提供一种与所处环境相适应并能承受预期交通荷载作用的路面结构。8.4.2路面结构设计的具体目标由于路面结构的使用性能会随环境和交通荷载的反复作用而逐渐变坏，以至丧失工作能力，所以路面结构设计的具体目标就是控制或限制其使用性能在预定的使用年限内不致恶化到某一规定的程度。为此，需要分析沥青路面损坏的模式和产生原因，并找到能预估各种损坏出现和结构特征变坏的方法，进而制定出相应的设计标准。8.4.3沥青混凝土路面设计流程（1）按弯沉或弯拉指标进行轴载换算；（2）确定土基回弹模量值；（3）拟定路面结构组合；通过实验获得各结构层的设计参数；（4）根据设计指标，采用设计程序计算或验算路面厚度73 （5）季节性冰冻地区验算防冻层厚度；（6）经济技术比较确定路面结构方案。8.4.4结构层设计(1)面层组成设计面层直接承受车轮荷载反复作用和各种自然因素影响，并将荷载传递到基层以下。因此，它应满足表面功能性和结构性的使用要求。面层可为单层、双层或三层。表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久的服务功能，同时应具有高温抗车辙、抗低温开裂、抗老化等品质。中、下面层应密实、基本不透水，宜选用高温抗车辙、热稳性好的沥青，或选用稠度高的沥青。并具有高温抗车辙、抗剪切、抗疲劳的力学性能。在本道路方案中，面层组成拟采用三层，上层可选细粒式沥青砼、中粒式沥青砼、粗粒式沥青混凝土或粗粒式大粒径沥青碎石。道路设计应广泛采用新材料新技术。沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)在当前国内外普遍重视和青睐，是用以解决路面抗滑与耐久性矛盾的先进技术措施之一。SMA改性沥青路面提高了抗车辙能力和抗滑阻力，增强了粘结力及抗水损害能力，具有优良的高温稳定性、较好的低温抗裂和抗反射裂缝的能力，使用寿命长。且具有吸声功能，由于SMA改性沥青路面具有良好的路用性能和大大降低行车噪音的功能，使得SMA路面成为道路发展的趋势。技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》相关规定。各沥青层的厚度应与混合料的公称最大粒径相匹配，一般沥青层的最小压实厚度不宜小于混合料公称最大粒径的2.5～3倍，以利于辗压密实，提高其耐久性、水稳性。根据《公路沥青路面设计规范》沥青层最小厚度和适宜厚度宜符合表8-1要求。(2)基层组成设计基层是主要承重层，应具有稳定、耐久、较高的承载能力。道路选用的基层材料及其指标如下：路面基层采用6%水泥、碎石、石屑、砂砾组成一定级配的混合料进行配合比设计,以保证工程量为主,同时考虑材料供应情况及施工易操作为原则,经优化配合比实验,通过试验路段的铺筑,确定了路面基层的施工配合比为5.5%水泥稳定碎石,其中集料的掺配比例:1～3CM碎石∶石屑∶中粗砂=45∶35∶20,碾压混合料的最佳含水量为6.9%,最大干容重为2.240g/cm3。(3)底基层设置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用的次要承重层，因此，对底基层材料的技术指标要求可比基层材料略低，底基层的二灰土的配合比为10：30：60，抗压回弹模量为600Mpa，劈裂强度0.3Mpa。基层厚度应根据交通量大小、材料力学性能和扩散应力的效果，充分发挥压实机具的功能，以及有利于施工等因素选择各结构层的厚度。各结构层的材料变化不宜过于频73 繁，不利于施工组织、管理。根据《公路沥青路面设计规范》各种结构层施工最小厚度与适宜厚度应符合表8-2的要求。表8-1沥青混合料结构层的最小压实厚度与适宜厚度沥青混合料类型公称最大粒径（mm）最小压实厚度（mm）适宜厚度（mm）细粒式沥青砼4.751015～25细粒式沥青砼9.52020～25细粒式沥青砼13.23030～40中粒式沥青砼164040～60中粒式沥青砼195060～80粗粒式沥青砼26.56070～100粗粒式大粒径沥青碎石26.57080～120粗粒式大粒径沥青碎石31.590100～150粗粒式大粒径沥青碎石37.5100120～150表8-2结构层最小压实厚度与适宜厚度结构层类型最小压实厚度（mm）适宜厚度（mm）上拌下贯沥青碎石6060～100沥青贯入式碎石4040～80沥青表处1010～30水泥稳定类150180～200石灰稳定类150180～200石灰粉煤灰稳定类150180～200贫混凝土150180～240级配碎、砾石80100～200泥结碎石80100～150填隙碎石100100～1208.5本项目沥青路面设计资料本次设计先采用查图法进行两个方案的计算，两方案比选后再用程序计算推荐方案。沥青混凝土路面设计年限为10年。全路段交通增长率为4.9%，交通量见表8-3。73 表8-3设计交通量表后轴轴载(Kn)Ni（次/日）50370603007028080420904201002002*80358.6设计过程8.6.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次（1）标准轴载P的当量次数N：式中：N—标准轴载的当量轴次，(次/日)；—被换算成车型的各级轴载作用次数，(次/日)；P—标准轴载，(KN)；P1—被换算成车型的各级轴载，(KN)；C1—轴载系数；C2—轮组系数，单轮组6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴载系数为m；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，此时轴载系数按下式计算：C1=1+1.2(m-1)式中：m—轴数。（2）计算累计当量轴次，计算结果表8-4。8.6.2路面设计弯沉计算（1）计算设计年限内一个车道上的累计当量轴次式中：Ne—设计年限内一个车道上累计当量轴次(次)；73 t—设计年限(年)；N1—路面竣工后第一年双向平均当量轴次(次/日)；γ—设计年限内交通量的平均年增长率(%)；η—车道系数，参照《沥青混凝土路面设计技术规范》，双向两车道，η=0.65。表8-4准轴载P的当量作用次数序号后轴轴载(Kn)Ni（次/日）PC1C2Ni1503701000.051.001.0018.142603001000.111.001.0032.513702801000.211.001.0059.344804201000.381.001.00159.115904201000.631.001.00265.5961002001001.001.001.00200.0072*80351007.732.201.00594.86N1329.55共计：（2）计算路面设计弯沉值式中：Ld—路面设计弯沉值(0.01mm)；Ne—设计年限内一个车道上累计当量轴次(次/日)；Ac—公路等级系数，二级公路为1.1；As—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；Ab—基层类型系数，半刚性基层，底基总厚度等于或大于20cm时，Ab=1.0。则。（3）确定土基回弹模量值73 本项目地基土属于中湿类粉质土，其分界稠度为：，选取=1.0，查表，区中湿路段，取=36.0MPa。（3）本项目结构层设计方案综合考虑交通状况、水文地质条件，路基状况、材料供应情况、气候以及施工条件、结构层的适宜厚度等因素，并考虑投资水平，初步拟定路面结构组合及各层厚度，见图8-1。方案一：方案二：细粒式沥青混凝土h1=4cm中粒式沥青混凝土h1=8cm中粒式沥青混凝土h2=8cm水泥稳定碎石h2=20cm水泥稳定碎石h3=？二灰土h3=？地基地基图8-1路面结构设计方案8.6.3计算待求层厚度土基及路面材料的回弹模量及各强度值列于表8-5。表8-5土基及地面材料设计参数材料名称抗压回弹模量（Mpa）劈裂强度抗弯拉强度S弯拉回弹模量20℃15℃细粒式沥青混凝土120018001.2　　中粒式沥青混凝土100016000.8　　水泥稳定碎石13000.4　　二灰土6000.3土基36　　　（1）方案一的待求层厚度计算①将该多层体系换算成当量三层体系，如图8-2。其中中层厚度H由h2，h3组合而成，其计算方法如下：细粒式沥青混凝土h1=4cm（连续）E1y=1200MPah=4cm中粒式沥青混凝土h2=8cm水泥稳定碎石h3=？（连续）E2y=1000MPaH地基E0=36MPa图8-2方案一多层结构当量换算73 ②根据，求理论弯沉系数：，对于BZZ-100，p=0.7MPa，=cm得=4.26。③计算待求层厚度H由，，查规范，得。由，，查规范，得。由,得。再由,及，查得。故：H=3.110.65=33.02cm④计算:=73 解得=22.42，取25cm。（1）方案二的待求层厚度计算①将该多层体系换算成当量三层体系，如图8-2。其中中层厚度H由h2，h3组合而成，其计算方法如下：中粒式沥青混凝土h1=8cm（连续）E1y=1000MPah=8cm水泥稳定碎石h2=8cm二灰土h3=？（连续）E2y=1300MPaH地基E0=36MPa图8-3方案二多层结构当量换算②根据，求理论弯沉系数：，对于BZZ-100，p=0.7MPa，=cm得=3.55。③计算待求层厚度H由，，查规范，得。由，，查规范，得。由，得。再由,及，查得。73 故：H=5.510.65=58.58cm④计算:=解得=53.21，取55cm。8.6.4验算整体性材料层底部的最大弯拉应力（1）方案一验算①确定容许拉应力式中：—在规定条件下通过劈裂试验获得的材料劈裂强度；Ks—抗拉强度结构系数。式中：Ag—沥青混合料级配系数，细粒式取1.0，中粒式取1.0，粗粒式取1.1；Ac—公路等级系数，二级公路取1.1。通过以上公式，计算结果如下：73 细粒式沥青混凝土:中粒式沥青混凝土：水泥碎石：②确定细粒式沥青混凝土层低弯拉应力将多层结构换算为当量三层体系，如图8-4。cm细粒式沥青混凝土h1=4cm（连续）E1y=1200MPah=4cm中粒式沥青混凝土h2=8cm水泥稳定碎石h3=25cm（连续）E2y=1000MPaH=33cm地基E0=36MPa（a）实际路面结构（b）当量三层体图8-4多层结构当量换算由，，，查图得,表明该层层底承受弯曲压应力，自然满足要求。73 ③确定中粒式沥青混凝土层低弯拉应力同步骤②，当量换算见图8-5。细粒式沥青混凝土h1=4cm中粒式沥青混凝土h2=8cm（连续）E1y=1000MPah=12.19水泥稳定碎石h3=25cm（连续）E2y=1300MPaH=25cm地基E0=36MPa（a）实际路面结构（b）当量三层体图8-4多层结构当量换算由，，，查图得：④确定水泥碎石层层低弯拉应力当量换算见图8-5。细粒式沥青混凝土h1=4cm（连续）E1y=1200MPah=4cm中粒式沥青混凝土h2=8cm水泥稳定碎石h3=25cm（连续）E2y=1300MPaH=30.98cm地基E0=36MPa（a）实际路面结构（b）当量三层体图8-5多层结构当量换算73 由，，，查图得,表明该层层底承受弯曲压应力，自然满足要求。通过计算可以确定本方案所拟定路面结构符合要求。（2）方案二验算①确定容许拉应力式中：—在规定条件下通过劈裂试验获得的材料劈裂强度；Ks—抗拉强度结构系数。式中：Ag—沥青混合料级配系数，细粒式取1.0，中粒式取1.0，粗粒式取1.1；Ac—公路等级系数，二级公路取1.1。通过以上公式，计算结果如下：中粒式沥青混凝土:水泥碎稳定石：73 二灰土：②确定细粒式沥青混凝土层低弯拉应力将多层结构换算为当量三层体系，如图8-6。cm中粒式沥青混凝土h1=8cm（连续）E1y=1000MPah=4cm水泥稳定碎石h2=20cm二灰土h3=55cm（连续）E2y=1300MPaH=33cm地基E0=36MPa（a）实际路面结构（b）当量三层体图8-6多层结构当量换算由，，，查图得,表明该层层底承受弯曲压应力，自然满足要求。③确定水泥稳定碎石层低弯拉应力同步骤②，当量换算见图8-8。中粒式沥青混凝土h1=8cm水泥稳定碎石h2=20cm（连续）E1y=1300MPah=27.49cm二灰土h3=55cm（连续）E2y=600MPaH=55cm地基E0=36MPa（a）实际路面结构（b）当量三层体图8-8多层结构当量换算73 由，，，查图得：④确定水泥碎石层层低弯拉应力当量换算见图8-9。中粒式沥青混凝土h1=8cm（连续）E1y=1000MPah=8cm水泥稳定碎石h2=20cm二灰土h3=55cm（连续）E2y=600MPaH=33cm地基E0=36MPa（a）实际路面结构（b）当量三层体图8-9多层结构当量换算由，，，查图得,表明该层层底承受弯曲压应力，自然满足要求。通过计算可以确定本方案所拟定路面结构符合要求。8.7方案推荐两方案路面结构造价见图8-10，考虑造价因素，推荐方案一。73 方案一：方案二：细粒式沥青混凝土h1=4cm27.49元/m2中粒式沥青混凝土h1=8cm50.92元/m2中粒式沥青混凝土h2=8cm50.92元/m2水泥稳定碎石h2=20cm29.31元/m2水泥稳定碎石h3=2536.63元/m2二灰土h3=5545.1元/m2地基地基方案一总价：115.04元/m2方案二总价：125.33元/m2图8-10方案造价对比8.8电算推荐方案*******************************公路新建路面设计成果文件汇总*******************************（1）轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算见表7-6。表8-6设计交通量序号车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1其他车501双轮组3702其他车601双轮组3003其他车701双轮组2804其他车801双轮组4205其他车901双轮组4206其他车1001双轮组2007其他车1602双轮组>335设计年限10车道系数1交通量平均年增长率4.9％一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh=2025,属重交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:1469设计年限内一个车道上的累计当量轴次:671268373 属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:路面营运第一年双向日平均当量轴次:5284设计年限内一个车道上的累计当量轴次:2.414555E+07属重交通等级路面设计交通等级为重交通等级公路等级二级公路公路等级系数1.1面层类型系数1路面结构类型系数1路面设计弯沉值:28.5(0.01mm)表8-7结构层材料强度值层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土1.2.462中粒式沥青混凝土.8.313水泥稳定碎石.4.19（2）新建路面结构厚度计算新建路面的层数:3标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:28.5(0.01mm)路面设计层层位:3设计层最小厚度:150(mm)表8-8新建路面结构层层位结构层材料名称厚度(mm)20℃平均抗压力模量(MPa)标准差(MPa)15℃平均抗压模量(MPa)标准差(MPa)容许应(MPa)1细粒式沥青混凝土401200018000.462中粒式沥青混凝土801000016000.313水泥稳定碎石?1300013000.194新建路基3673 按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=28.5(0.01mm)H(3)=400mmLS=28.6(0.01mm)H(3)=450mmLS=25.3(0.01mm)H(3)=401mm(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度:H(3)=401mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(3)=401mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(3)=401mm(第3层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(3)=401mm(仅考虑弯沉)H(3)=401mm(同时考虑弯沉和拉应力)73 结束语毕业设计是大学本科教学计划中最后一个重要的教学环节，是对自身综合应用所学的道路桥梁基础理论的培养，也是进行道路桥梁工程设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养自身综合素质和工程实践能力的重要阶段。毕业设计的目的在于使我们受到道路桥梁工程师所必须的综合训练，有利于向工作岗位过渡。本设计完全根据新规范进行设计的，采用了当今最前沿的设计方法。主要目的是以满足生产的需要为主，具有较强的适用性。本毕业设计课题为大冶市红三军团建军旧址公路工程施工图设计，要求对公路进行路线、路基路面工程施工图设计。道路路线工程要求对所提供地形图，依据控制点进行平面设计、纵断面设计、横段面设计；路面工程根据工程当地的建材类型和产量进行选取，对路面的面层、基层和垫层的材料强度、刚度和稳定性进行验算。结构设计考虑了便于施工，安全，经济合理等因素，具有较好的安全性，适用性及耐久性。从道路设计到结构设计都运用了科学设计方法，合理的设计理论。本设计的内容全面地包含了交通土建专业所学知识，是一次全面的设计演练。同时，设计研究的内容具有相当的深度和难度，是对设计人员的一次综合考核。设计应达到的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行。为此，设计过程中要以设计规为准绳严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。限于时间和经验等方面的原因，在设计中难免有不尽合理和完善之处，敬请指正。73 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致谢大学四年，晃眼间竟要成为过去，从当初那个可以说不知土木工程为何的大一新生到如今已经能够独立进行道路等工程的设计，除了自己平时的刻苦努力，最离不开的是各基础课老师和专业课老师的精心教育与栽培。在此，我首先要衷心地向您们说声：谢谢！通过四年里对土木工程各门基础课与专业课的学习，我掌握了道路设计的基本知识，具备了初步的道路设计能力。在老师的悉心指导和同学的相互帮助下，我圆满地完成了这次的设计课题——大冶市红三军团建军旧址公路工程施工图设计毕业设计是对四年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们把理论知识运用于实际设计的一次检验。在毕业设计的过程中，需时时用到规范，规范是前人对理论知识和实践经验的总结，是道路设计的准绳，需好好掌握才能做好设计，推陈出新。本次毕业设计，一方面让我更深刻而且更系统全面地回顾、掌握了四年来所学的专业知识，体会到了道路设计的基本思路和理念，学会了许多道路设计的专业软件；另一方面，也很好地检验了我将理论运用于实践的能力和解决实际问题的能力，这种锻炼与提高也是此次设计的最大收获之一。毕业设计带给我的另一收获就是，在为期三个月的设计期间，我得到了老师们的耐心指导和同学们的帮助，感受到了同学之间团结互助的友谊。特别要感谢的是李老师，克服路途遥远、交通不便、中午也无法休息的种种困难，风雨无阻地给予我们指导与帮助，即便是深夜也会在网上为我们答疑解难！老师们这种敬业勤勉的精神，让我感受到了什么才是真正的为人师表，同时也告诉了我应该以怎样的态度对待以后的工作和生活！此刻，我们的毕业设计已到尾声，在这个收获与分别的时刻，我要衷心的感谢指导老师，以及所有给予过我帮助的同学，再一次诚挚地向你们说声谢谢！2014年6月73'