二级公路毕业设计说明书

'摘要本设计是从济源到郑州某段二级公路的设计，该段路线总长为3810m。本设计中设计车速为80km/h，双向两车道,不设置中央分隔带，行车道宽3.75m，设置1.5m的加固部分，0.75m的土路肩。对交通量进行了分析，查找相应技术规范，确定公路的等级以及设计需要的各种参数。在平面图中进行选线，然后又对道路路线进行了平面线形设计，本路线有三段曲线设置缓和曲线，并设置超高。纵断面的设计中有四个竖曲线，并且也满足了平纵面线形组合设计中的各种要求。在横断面的设计中，确定了横断面组成及各种要素后，绘制横断面图。路基设计的基本内容，就是确定路基边坡的形状和坡度。路面设计内容中包括路面类型与结构设计。在挡土墙设计中满足了各种稳定性的验算。最后的概算设计为计算机辅助计算，同时也给出了各部分内容相关的表格与图纸。通过这次设计不但了解建设公路的各个步骤，而且也能熟练的运用纬地进行辅助设计及运用AUTOCAD进行制图。关键词：二级公路；纵断面；横断面；沥青路面；挡土墙5 AbstractThisdesignisasecondaryroaddesignfromJiyuantoZhengzhouandthetotallengthofthesectionis3810m.Thedesignspeedis80km/handtheroadhastwolanes.TheTparameterswhichareneededinthedesignaredefinedbyanalyzingthetrafficandsearchingthecorrespondingtechnicalspecification.Finallythesecondaryroad’stechnicalspecificationisdesigned.Basedonthesurroundingterrain,thealignmentofthehighwayisdesigned,whichhasthreecorners.Therearethreeverticalcurvesinthedesignofverticalalignment,whichallmeetthedesignrequirementofthelinearcombination.Inthecrosssectiondesign,thecrosssectiondiagramsaredrawnafterdeterminingthecompositionandcrosssectionelements.Thedesignoftheasphaltpavementmainlycontainstheselectionofthestructurelayerandthecalculationofthelayerthickness.Theintensionofthestructureischeckedaftertheselectionofthedimensionsofthestructureintheculvertdesign.Thedesigniscombinedwiththeterrainandsurroundingenvironmentconditions,andthroughthecomparisonoftwolineprograms,thebestsolutionisultimatelydetermined.Keywords：Thesecondaryroads;Profile;Crosssection;Asphaltpavement;Retainingwall可翻译50多种语言·haydigidelim·बन्दर·παραλία·국수·Простите·χρησμός·Jenesaispas!·Pardon??·děti·กาแฟ·Wiebitte?·miracoloso·rouge·ओहयार!·Lavoiture·มีสีสัน·WieheißenSie?·أحبكرةالقدم·¿Cómoestás?·Hjelp!·Esistsehrinteressant!·שמח·hojeestáensolarado·Værsåsnill·さようなら·mijnvriend·IchbinvierzigJahrealt·سلحفاة·escargots·Jeparleunpetitpeufrançais.·आजमेराजन्मदिनहैं.·BuongiornoPrincipessa!·hello·sưtử·nazdar!·Wiegehts?·5 目录第一章绪论11.1概述11.2选题意义11.3设计概况1第二章公路技术等级的确定32.1公路技术等级32.2公路等级的确定42.3二级公路技术指标5第三章公路平面设计63.1选线的一般原则63.2平原微丘地区选线原则63.3选线方法及步骤93.4方案的拟定与初步比选93.5平面线形设计113.5.1平面设计中的基本原则113.5.2平面线形的设计步骤:123.5.3平面线形的计算13第四章纵断面设计164.1纵断面设计原则164.2纵坡设计要求174.3竖曲线设计194.3.1竖曲线设计194.3.2竖曲线的计算194.4平、纵线形组合22第五章横断面设计245 5.1横断面设计原则245.2横断面的组成255.3平曲线加宽设计265.4超高设计27第六章路基设计316.1路基设计的内容与要求316.1.1路基断面设计316.1.2路基设计要求316.2填料的选择及压实标准326.3土石方调配336.3.1调配原则336.3.2土石方调配方法34第七章路面工程367.1路面基层设计367.2沥青路面设计367.2.1面层材料要求377.2.2透层与封层377.2.3沥青混凝土的配合比设计387.2.4接缝的设计处理387.3新建沥青路面的结构厚度计算397.3.1原始设计资料397.3.2新建沥青路面结构设计步骤397.3.3计算过程中的用到的一些理论知识407.3.4路面设计计算过程437.4路基路面施工方法及注意事项477.4.1路基施注意事项477.4.2路面施工方法及注意事项47第八章公路排水设计505 8.1公路排水概述508.2路基排水52第九章专题：挡土墙设计559.1设计资料559.2断面尺寸559.3墙顶以上填土压力的计算569.3.1车辆荷载569.3.2墙背土压力计算579.4墙身截面性质计算609.4.1截面面积609.4.2作用于基底以上的重力609.5墙身稳定性验算619.5.1抗滑稳定性验算619.5.2抗倾覆稳定性验算629.6基底应力验算629.7截面应力验算639.7.1对于1/2墙高处649.7.2对于墙身底部669.8挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置69第十章工程预算7110.1预算定义和作用7110.2预算费用的组成7110.3预算定额编制的原则及程序7110.4预算编制的依据7110.4预算的编制7210.5预算成果及方案比选72参考文献745 致谢755 河南理工大学本科毕业设计（论文）第一章绪论第一章绪论1.1概述交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。公路运输作为其中最重要的运输方式之一，具有如下特点：（1）机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转，可以实现“库—库”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。（2）受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式。（3）适用性强，服务面广，时间上随意性强。（4）投资少，资金周转快，社会效益显著。由于公路运输的这些特点，使公路运输事业得以快速发展。到上世纪70年代，经济发达国家大多改变了一个多世纪以来以铁路运输为中心的局面，公路运输在各种运输方式中起了主导作用，是我国综合运输体系中最为活跃的一种运输方式，并显示出了广阔的发展前景。1.2选题意义综合运用已学的知识，解决土木工程专业道桥方向有关道路工程的技术问题，从而获得综合运用本专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，提高分析和解决实际问题的能力，并受到科学研究的初步训练。通过毕业设计进一步培养调查研究、检索和阅读中外文献资料、综合分析、设计计算、计算机应用、技术经济分析、绘图、撰写论文和设计说明书等方面的能力。此外毕业设计是作为大学生毕业前的一次重要的演练，为我们将来顺利踏上工作岗位或走上科研创新的道路，担当好自己的职责具有重要的意义。5 河南理工大学本科毕业设计（论文）第一章绪论1.3设计概况本设计为公路新建工程，本工程全线按二级公路标准设计，为双向两车道，设计时速为80km/h，工程起点桩号为K0+000，终点桩号K3+810.310m。河南济源市济城县某公路地处Ⅱ5区，拟采用沥青混凝土路面结构设计，沿线土质为中液限黏性土，地下水位距路床1.5m，属于中湿状态，年降雨量900mm，最高气温39℃，最低气温-10℃。本路段主要是沟通济源附近县之间的一条干线公路，担负为沿线工、农业生产及政治、经济、文化物资交流服务；本设计是在结合当地的沿线地形、地质、水文、气象等自然条件下，确定公路的等级及技术标准；本设计是在对当地经济发展状况的了解和对交通量的预测的基础上进行的设计，并做方案比选。长远意义：为实现济源商城县到郑州市的快捷交通，加强与市区的联系，降低运营成本，提高经济社会效益，完善郑州市高等级路网；促进郑州市公路等级及运输结构合理化，适应郑州市作为国家公路运输枢纽城市的需要；大大增强郑州市对所辖地区的经济辐射影响，对促进经济发展具有重要意义。5 河南理工大学本科毕业设计（论文）第二章公路技术等级的确定第二章公路技术等级的确定2.1公路技术等级由于每条道路在国民经济中的作用不同，自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。《公路路线设计规范JTGD20—2006》将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级：（1）高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000～55000辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量40000～80000辆；八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000～100000辆。（2）一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000～30000辆；六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000～55000辆。（3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000～15000辆。（4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000～6000辆。（5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000以下。单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量400以下。5 河南理工大学本科毕业设计（论文）第二章公路技术等级的确定2.2公路等级的确定（1）交通组成如表2.1：表2.1本路建成初期每日双向混合交通量组成及交通量汽车车型日交通量（辆/d）解放CA340200黄河JN163800黄河JN150500解放SP92001000预计年平均交通量增长率为5％；（2）交通量的计算：各种车辆折算系数如表2.2。表2.2各种车辆折算系数表汽车代表类型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和载质量＞2t~≤14t的货车大型车2.0＞19座的客车和载质量＞2t~≤14t的货车拖挂车3.0＞19座的客车和载质量＞2t~≤14t的货车通过上表得各车辆的折算系数，计算得换算交通量如表2.3。表2.3建成初期每日双向交通量换算汽车车型日交通量（辆/d）折算系数换算交通量(辆/d)解放CA3402001.5300黄河JN1638002.01600黄河JN1505002.01000解放SP920010002.02000换算日交通量合计49005 河南理工大学本科毕业设计（论文）第二章公路技术等级的确定确定公路等级：(2-1)—远景设计年平均日交通量（辆/日）；—起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量；r—设计交通量年平均增长率（%）；n—设计交通量预测年限交通量年平均增长率为5.0%=4900×（1+5.0%）=9701辆/d，平均日交通量在5000～15000之间，所以所选路段为二级公路。2.3二级公路技术指标本设计路段在公路网中有着重要经济作用，交通量也较大，采用较高设计速度，拟定为80km/h，主要的技术指标如下(1)计算行车速度:80km/h(2)车道数：双向2车道(3)行车道宽度:2×3.75m(4)路基宽度:12m路幅组成;2×（0.75m+1.50m+3.75m）(5)停车视距:110m(6)计算荷载:公路-Ⅱ级5 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计第三章公路平面设计3.1选线的一般原则选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原则如下：（1）在路线设计的各个阶段，应运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，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也不应片面追求高指标。（3）选线注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染等问题。3.2平原微丘地区选线原则平原微丘区由于地势比较平坦，路线受高差和坡度的限制小，平、纵、横三方面的几何线形较易达到较高的技术标准，但往往由于受当地自然条件和地物的阻碍以及支农的需要，选现实应注意多方面的因素。（1）以平面为主安排路线平原微丘区路线，因受纵坡限制不大，布线时应在基本符合路线走向的前提下正确处理对地物、地质的避让与穿越，以平面为主安排路线。选线时，首先在起终点及中间必须经过的工厂、农场及风景区作为主要控制点，了解农田优劣及建筑群、水电设施、跨河桥位等地物的分布，确定避让方法。15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计（2）线形与技术标准平原微丘区选线要求路线方向直捷，线形舒适可能采用较高标准。两个小控制点之间以两点直线连接的路线是最理想的，当路线必须转折时，相邻曲线间应尽量有较长的直线，以便曲线之间有充足的过渡时间，但不能片面的追求长直线，平曲线尽量采用大半径，小偏角，从而保证线形的平顺。路线纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓而造成排水不良。平原微丘区路基一般以低路堤为主，但必须做好排水设计，并在某些特殊路段做好挡土墙设计，以确保路基的稳定和坚固，同时还应考虑纵坡和排灌渠位及其高度的配合。（3）处理好于农业的关系平原微丘区农田成片，渠道纵横交错，路线布设时要注意与农业发展的关系，与农田灌溉、水利设施建设相结合，从支援农业出发，布线应处理好以下问题：平原微丘区新建公路占用一些农田是不可避免的，但结合我国地少人多的国情，在可能的条件下做到尽量少占或不占高产田。全面分析比较，使路线既不片面求直而占用大量良田，也不片面强调不占用良田而使路线弯曲较多，造成行车条件恶化。路线布设应紧密与农田水利建设相结合，注意了解灌溉渠道的分布情况，使路线尽量与干渠平行，尽可能避免相交，最好把路线布置在渠道上方非一侧或尾部。路线应尽量避开供灌溉用的水塘，必须穿过时，路线最好布设在水塘的一侧，并拓宽水塘，取土筑路，解决借土问题。（4）路线与城镇的联系平原微丘区有较多的城镇、村庄、工业区及其它公用设施，布线时应结合工路性质正确处理穿越与避绕、拆迁和保留的关系。高等级公路原则上不宜穿过城镇、工矿区及密集的居民点，以减少相互干扰确保安全。但考虑到方便运输，便利群众，充分发挥公路服务性能，路线又不宜离开城镇过远，做到“靠城不进城，利民不扰民”。（5）路线与桥渡的配合平原微丘区河流湖泊较多，桥涵工程大，路线在跨越水道应尽可能的保证路线的平顺性。特大桥桥位是路线总方向的控制点，路线的总方向应服从特大桥桥位的安排。15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计大中桥桥位原则上应服从路线的总方向，但常常作为路线方案的控制点，在选定桥位时，应将路、桥综合考虑。桥位应尽量选择在河床稳定、河道顺直、河面较窄、地质良好和两岸有利于桥头路线布设的河段。一般情况下，桥位中线应尽可能与洪水的主流向正交，桥梁和引道应尽量在直线上。小桥涵位置应服从路线走向，但遇到斜交过大或河沟过于弯曲的情况，可采取改河措施或改移路线，调整轴线和流向间的夹角。（6）注意土壤水文条件平原微丘区土壤和水文条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，容易影响路基的稳定性。在低洼地段，路线与分水岭走向一致时，应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线，以使路基具有较好的水文条件。当路线遇到面积较大的水库或湖泊时，一般应避绕，难以避绕时，应选择最窄最浅和基地坡面平缓的位置，借土填堤通过。路线通过排水不良的低洼地带，布线时要注意保证陆地的最小填土高度，对低填及个别挖方地段要做好排水处理。（7）充分利用旧路平原微丘区，通常有较宽的人行大路，新建公路应尽可能利用旧路，但要注意从公路的远期发展考虑，根据该路在路网中的地位和作用，严格按照技术标准的要求对旧路进行改造，不能利用的可恢复成为耕田或改为通行农业机械的道路。（8）注意路基取土和就地取材路基取土不能乱挖乱取、破坏农田，造成路基两边积水。取土应进行全面规划，采用大面积集中取土的方法，使梯田取土变平田。本路线位于平原微丘区，有建筑材料生产工厂，有砂石、粉煤灰等材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工、养护、材料运输费用。3.3选线方法及步骤公路选线一般可分为三种方法，其中有实地选线，纸上选线及自动化选线，根据实际情况，在本公路设计中，采用纸上定线法。15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计纸上选线是在已经测得的地形图上进行路线布局、方案比选，从而在纸上确定路线，将此路线再放到实地的选线方法。其特点是野外工作量较小，定线不受自然因素干扰，能在室内纵观全局，结合地形、地物、地质条件，综合平衡平、纵、横三方面因素．所选定的路线更为合理。但纸上定线必须要有大比例尺地形图，地形图的测设需花费较大的工作量和具备一定设备。纸上选线的地形图若用航空摄影成图可大大缩短成图时间。一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤:（1）首先确定起终点的位置,根据地形图上的地形地貌及相关的设计资料确定两点间路线的基本走向。（2）按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点，如沿线房屋、农田等地点要重点控制,然后连接控制点，初步完成路线布局。（3）本设计本着方便城镇出入,少占田地,尽量避免穿越池塘,尽可能利用老路,路线短,填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下,进行平纵横综合设计,以定出道路的中线。3.4方案的拟定与初步比选根据地形图，按照选线的方法和原则，拟定出两条路线走向方案见平面线形图。本设计选线主要从以下方面考虑：（1）本路段位于平原微丘区，平原微区农田成片，渠道纵横交错，路线布设时注意到与农业发展的关系，与农田灌溉、水利设施建设相结合，从支援农业、带动当地经济发展出发布点选线。平原区新建公路占用一些农田是不可避免的，本设计在可能的条件下做到尽量少占或不占高产田。全面分析比较，使路线既不片面求直而占用大量良田，也不片面强调不占用良田而使路线弯曲较多，造成行车条件恶化。（2）在路线布设时做到紧密与农田水利建设相结合，仔细观察地形图，充分了解灌溉渠道的分布情况，使路线尽量与干渠平行，尽可能避免相交。路线尽量避开供灌溉用的水塘。（3）平原微丘15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计区有较多的城镇、村庄、工业区及其它公用设施，布线时结合工路性质正确处理穿越与避绕、拆迁和保留的关系。高等级公路原则上不宜穿过城镇、工矿区及密集的居民点，以减少相互干扰确保安全。但考虑到方便运输，便利群众，充分发挥公路服务性能，路线设计又没有离开城镇过远，做到“靠城不进城，利民不扰民”。方案比选如表3.1表3.1平面选线方案比选比较项目方案一方案二路线长度3.94km3.81km线型平均圆曲线半径比较小，线型没有方案二顺畅平均圆曲线半径比较大，路线顺适交点数目4个3个占用农田情况中等少跨越河塘情况多少平曲线最小半径260m550m安全评价安全不太理想安全性好路基土石方高填深挖不多，土石方总量比方案二多。填挖方量不多，土石方总量较少征地拆迁多少方案优点1.所经地段填挖较少2.工程土石方数量比较少3.占用耕地少1.路线线型顺适，所经地段填挖较少2.占用耕地，穿越河塘较少3.房屋拆迁少方案缺点1.线型不顺适2.房屋拆迁多3.经过居民区多1.土石方总量较大方案比较参考方案推荐方案综合以上考虑，设计出方案一和方案二两个方案，初步比选如下：方案二直线、缓和曲线圆曲线结合使用，使线形更加美观，同时不增加额外的工程量，但此方案穿越一些农田。方案一转点稍多，线形不够平顺，圆曲线半径较小，会影响行车速度，同时跨越较多河塘，增加工程投资。方案一与方案二相比，方案一的15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计线路穿越较多的居民区，离城市较近，需拆迁的稍多，且穿越的良田、河塘较多，增加工程投资，综上所分析可见方案二优于方案一，因此选择方案二的线路。3.5平面线形设计3.5.1平面设计中的基本原则在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：（1）平面线形应力求直捷，做到连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；本设计路线要绕山而行，路线弯曲较大，曲线所占比例较大。路线与地形相适应，既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题，这一点对于处于旅游区的地区来说特别重要。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件。行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高等级公路应尽量满足；二级公路应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。本路线计算行车速度为80Km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适应，平曲线应该梢长于竖曲线，尽量做到了“平包竖”。（2）保持平面线形的均衡与连贯；为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出现长直线以及高低标准的过渡。（3）避免连续急弯的线形；连续急弯的线形给驾驶着造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中可在曲线间插入足够长的直线段或回旋线，如果在两个平曲线之间不能满足长直线的要求，最小也要满足最短直线距离限制，同向曲线之间最短直线为6V=480m米，反向曲线间为2V=160m米。（4）平曲线应有足够的长度；15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整。缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度也最好有大于3s的行程，当条件受限制时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时圆曲线长度为0。路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，θ≤7°应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。3.5.2平面线形的设计步骤:平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中：应保证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足行驶力上的要求。（1）交点主要确定路线的具体走向位置，因此其位置的确定非常重要。必要时应做相应的比较方案进行比选，保证方案可行、经济、合理、美观、工程量小。（2）缓和曲线长度的确定首先在满足曲线及缓和的最小长度的前提下，初步拟定其长度，然后平曲线半径及缓和曲线长度可以根据切线公式（3-1）或外距公式（3-2）反算（3-1）　（3-2）在初步设计时可忽略p,并近似取q=Ls/2,由（3-1）、（3-2）即可得：（3-3）　　　　　　（3-4）当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。缓和曲线采用回旋曲线。缓和曲线的长度从以下几个方面考虑确定：a.驾驶操作从容，旅客感觉舒适b.超高渐变率适中15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计由于在缓和曲线上设置有超高渐变段，如果缓和曲线太短会因路面急剧的由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。c.行驶时间不过短车在缓和曲线上的行驶时间不应少于3秒。在本设计中缓和曲线最小值为100m，均满足以上要求。在确定R,Ls以后就计算各曲线要素，推算各主点里程及交点的里程桩号。最后由平面设计的成果可以得到直线曲线及转角表。3.5.3平面线形的计算以第一个平面曲线为例计算：已知取圆曲线半径R=550m，如图3.1图3.1JD1平曲线—路线转角L—曲线长（m）T—切线长（m）E—外矩（m）J—校正数（m）R—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计(1)计算缓和曲线长度:设则有公式切线角公式：取为了满足线形舒顺和美观的要求，回旋曲线参数A应满足:即所以取满足要求。缓和曲线上离心加速度的变化率为:(2)曲线几何元素的计算:切线增值：内移值：切线角：切线长：曲线长：圆曲线：15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第三章公路平面设计外距：校正值：其他平曲线要素值见附表一《直曲转角表》曲线主点桩号计算:在地形图上测得AB间距离988.234m，即得=K0+988.234则其它各桩号坐标见附表二《逐桩坐标表》15 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计第四章纵断面设计纵断面反映了路线纵坡的的变化、路中线位置地面的起伏、设计线与原地面线的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可以完整的表达出路线作为空间曲线的立体线形效果。纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，在用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。根据道路的等级（二级公路）、沿线自然条件和构造物控制标高，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。具体路段设计可见纵断面设计图。4.1纵断面设计原则路线纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。根据选线时的意图，以及桥涵、地质等方面对路线纵断面设计的要求，综合考虑工程技术与工程经济因素，定出路线的纵坡，再选则合适的竖曲线，最后才计算出各桩号的设计标高和填挖值。进行道路纵坡设计时，一般应遵循以下原则：（1）应满足纵坡及竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、坡段最小长度、竖曲线最小半径及竖曲线最小长度等）（2）纵坡应均匀平顺。纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁；变坡点尽量设置大半径竖曲线，尽量避免极限纵坡值；垭口处纵坡尽量放缓；越岭线应尽量避免设置反坡段。（3）设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；沿河线路线标高应在设计洪水位以上0.5m以上。（4）纵断面设计应与平面线形和周围地形景观相协调，应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵断面的设计线。（5）应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计（6）依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具、农用机械、农田水利等方面要求。4.2纵坡设计要求纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。纵坡设计一般要求：（1）纵坡设计必须满足《标准》的各项规定。（2）为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大.和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值合理安排缓和曲线坡段，不宜连续用极限长度的陡坡夹最短长度的坡。连续上下坡或下坡路段，应避免设置反坡段。越岭附近的纵坡应尽量缓一些。（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。（4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节约用地。（5）平原微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。（6）对连接段纵坡，如大中小桥引道及隧道两端接线等，纵坡应缓一些避免产生冲突，交叉处前后的纵坡应平缓一些。（7）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。1、最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，它直接影响着路线的长短、线形的好坏、道路使用的质量、工程数量和运输成本等。各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计最大纵坡的影响因素：各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而确定的。各级公路最大纵坡的规定见表所4.1示。表4.1各级公路最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）34567892、最小纵坡《规范》规定各级公路在挖方路段、设置边沟的低填方路段以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基而影响稳定性，规定采用不小于0.3%的纵坡。当必须设计平坡(0.0%)或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。3、坡长限制（1）最小坡长限制最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。《标准》规定，各级道路最小坡长应按表4.1和表中4.2选用。表4.2各级公路最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最短坡长（m）30025020015012010060（2）最大坡长限制各级公路纵坡长度限制见表4.3。表4.3各级公路纵坡长度限制设计速度（km/h）1201008060403020坡度%3900100011001200―――470080090010001100110012005―60070080090090010006――5006007007008007――――5005006008――――3003004009―――――20030010――――――20030 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计4.3竖曲线设计4.3.1竖曲线设计竖曲线最小长度与平曲线相似，当坡度角较小时，即使采用较大的竖曲线半径，竖曲线半径的长度也很短，这样容易使驾驶员产生急促的变坡感觉，同时，竖曲线长度过短，宜对行车造成冲击。我国公路按照汽车在竖曲线上3s的行程时间控制竖曲线的最小长度。择竖曲线半径时，为更好的视觉效果，还应将竖曲线的半径选的大一些，使视觉上感觉到舒适顺畅。相邻竖曲线衔接时应注意：（1）同向竖曲线:特别是同向凹形竖曲线，如果直坡段接近或达到最小坡长时，宜合并设置为单曲线或复曲线。（2）反向竖曲线：反向竖曲线之间应设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3s行程。（3）竖曲线设计应满足排水要求。规定的竖曲线最小半径和竖曲线长度如下表4.4所示：表4.4竖曲线最小半径和竖曲线长度设计速度（km/h）1201008060403020凸形竖曲线最小半径（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度（m）一般值250210170120906050最小值1008570503525204.3.2竖曲线的计算1、竖曲线的要素坡度差（代数差），当为“+”时，为凹形竖曲线；为“－”时，为凸形竖曲线。竖曲线要素见图4.1。30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计图4.1竖曲线要素示意图竖曲线长度：(4.1)竖曲线切线长：(4.2)竖曲线上点的竖距：(4.3)竖曲线外距：(4.4)式中R——竖曲线半径，m；L——竖曲线的曲线长，m；T——竖曲线的切线长，m；E——竖曲线的外距，m；——两相邻纵坡的代数差，在竖曲线要素计算时去其绝对值；y——竖曲线上任意一点到切线的纵距，m；x——竖曲线上任意一点与竖曲线始点或终点的水平距离，m。在设计过程中，按折线计算出的纵断面设计标高为未计竖曲线之设计标高；设置竖曲线后，竖曲线内所在路段的设计标高应在未计竖曲线之设计标高的基础上加以改正，此改正值为y，即：在凸形竖曲线内：设计标高=未计竖曲线的设计标高－y在凹形竖曲线内：30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计设计标高=未计竖曲线的设计标高+y2、竖曲线要素计算该公路全长3810.310m，全线共设四个竖曲线。其中一个凸形竖曲线，三个凹形竖曲线。竖曲线半径选择说明：(1)符合平纵结合设计(2)竖曲线半径的选择符合《规范》要求，凸曲线R≥4500m，凹曲线R≥3000m，同时凸的竖曲线最小长度不小于70m。(3)竖曲线的设置应使驾驶员能保持视距的连续性，平纵线形的技术指标大小均衡，线型协调。变坡点桩号：K0+860，K1+650，K2+420，K3+170纵坡坡度：-0.6745%，0.3949%，-1.5192%，0.5140%，0.6252%竖曲线半径：3000m，4500m，3000m,3600m(1)计算竖曲线要素　　　　　（为正说明是凹形曲线）曲线视距要求，竖曲线长度：>15.88m切线长：外距：（2）计算设计高程竖曲线起点桩号＝竖曲线起点高程＝85.5594-10.2381×0.6745%=85.4903m竖曲线上纵距y的计算:30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计（此处是凹形曲线，设计高程为切线1的高程减去标高改进差切线高程=曲线起点高程+）以计算桩号K0+870处的高程为例：横距x=(K0+860)-(K0+849.762)=10.238m竖距h=切线高程=85.4903+10.238×0.6745%=85.5594m设计高程=85.5594-0.017=85.5424m同理可计算其它各桩号的高程竖曲线详细见附表三《纵坡、竖曲线表》与附表四《路基设计表》4.4平、纵线形组合1、线形组合原则平面与纵断面的线形组合是指在满足汽车动力学和力学要求的前提下，研究如何满足视觉和心理方面的连续性、舒适感，研究与周围环境的协调和良好的排水条件。公路平、纵线形组合的基本原则是：(1)应能在视觉上自然地诱导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。(2)平面与纵断面的技术指标大小应均衡，不要悬殊太大，使线形在视觉上和心理上保持协调。(3)注意与道路周围环境相结合。2、平、纵线形组合的基本要求（1）当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。（2）要保持平曲线与竖曲线大小的均衡。平曲线与竖曲线的大小如果不均衡，会给人以不愉快的感觉，失去了视觉上的均衡性。30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第四章纵断面设计（3）当平曲线缓而长、纵断面坡差较小时，可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。（4）要选择适当的合成坡度。合成坡度过大对行车不利，特别是在冬季结冰期更危险，合成坡度过小对排水不利也影响行车，车辆行驶时有溅水干扰。虽然《标准》对合成坡度的最大允许值作了规定，但在进行平、纵面线形组合时，如条件可能，最好使合成坡度小于8%，最小合成坡度不应小于0.5%30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第五章横断面设计第五章横断面设计公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求：横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行《公路路线设计规范JTGD20—2006》规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并确定公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与之间配合，不能任意兼、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小，纵坡适宜，可考虑与路基边沟合并，但边沟断面应适当加大。路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑重力式挡墙。地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑进行设计。5.1横断面设计原则（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。（4）沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第五章横断面设计5.2横断面的组成1、横断面几何尺寸选择路基宽度按双向两车道二级公路一般值设置，为12m。行车道宽7.5m（3.75m×2），无中间带，硬路肩为3m（1.5m×2），土路肩1.5m（0.75m×2），土路肩横坡为3%，路拱横坡为2%。2、各项技术指标（1）查规范，得各项技术指标①路基宽度设计年限12年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为9701辆/日，公路等级为二级，为双向两车道。二级公路车速为80km/h,双车道的路基宽度12m,取设计车道宽度一般值3.75m，得总车道宽度为3.75×2＝7.5m。②路拱坡度沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1～2%，本设计取路拱坡度为2%，以利于排水；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%～2%，故取路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。③路基边坡坡度由《公路路基设计规范JTGD30-2004》得知，当H<6m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计。④护坡道当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽1m的护坡道；当高差大于6m时，应设置宽2m的护坡道。本设计的填土高度均小于6m，再结合当地的自然条件，护坡道均设置1m，且坡度设计为4%。⑤边沟设计边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：1.0～1：1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处平原微丘区，采用梯形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m。30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第五章横断面设计（2）横断面设计步骤①根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。②根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。③根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。④绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。⑤计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。（3）由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基土石方数量汇总表。标准横断面布置见图5.1：图5.1路基横断面图(单位m)5.3平曲线加宽设计汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。《公路工程技术标准》规定：平曲线半径小于250m时，应在曲线内侧加宽，当半径大于250m时，由于加宽值较小，且行车道已具有一定富余宽度，故可不设加宽。30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第五章横断面设计本设计中平曲线的半径均大于250m，所以不设加宽。5.4超高设计1、超高设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。超高值的计算公式：（5-1）《公路工程技术标准》规定：超高横坡度按计算行车速度、半径大小，结合路面类型、自然条件等情况确定。二级公路的超高横坡度不超过6%。无中间带道路的超高过渡可有三种形式：（1）绕未加宽前的内侧车道边缘旋转；（2）绕中线旋转；（3）绕外边缘旋转。图5.2绕内侧车道边缘旋转上诉各种方法中，绕边线旋转，由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多采用此法。本设计采用图5.2所示超高过渡形式。2、超高缓和段从直线上的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面，由一个逐渐变化的过渡路段，这一逐渐变化的过渡路段称为超高缓和段，二级公路的超高缓和段原则上利用缓和曲线段。（1）超高过渡方式30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第五章横断面设计所设计的公路是没有中间带的平原二级公路，采用绕内侧旋转，以这样的方式，将两侧行车道分别绕内侧旋转使之成为整体的单向超高断面。（2）超高缓和段长度为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下是进行计算：（5-2）式中：B—旋转轴至行车道（设路缘带为旋转轴）外侧边缘的宽度，m；—超高坡度与路拱坡度的代数差（%）P—超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为旋转轴）外侧边缘线之间相对坡度。超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。表5.1绕路面内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备注1.计算结果均为与设计高之高差；2.临界端面距超高缓和段的起点：3.x距离处的加宽值：圆曲线上外缘中线内缘过度段上外缘中线内缘30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第五章横断面设计3、超高的计算（1）第一段圆曲线上超高计算：①超高缓和段长度的计算超高缓和段长度的计算公式见表5.1。由于半径R=550m，设计速度，根据规范取超高坡度，超高渐变率所以，超高缓和段长度为：缓和曲线长度所以取，则横坡从路拱横坡过渡到超高横坡时的超高渐变率为：满足排水要求。②计算各桩号处超高值超高起点为K0+649.362，直线段的硬路肩坡度与行车道相同为2﹪，土路肩为3﹪，圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同，均为5﹪，外侧的土路肩坡度为-3﹪（即向路面外侧），内侧土路肩坡度过渡段长度为：所以取。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成2﹪与路面横坡相同。（2）第二段圆曲线上超高计算①超高缓和段长度的计算由于半径，设计速度，根据规范取超高坡度，超高渐变率，所以，超高缓和段长度为：30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第五章横断面设计②计算各桩号上超高值超高起点为K1+629.807，取。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成2﹪与路面横坡相同。（3）第三段圆曲线上超高计算①超高缓和段长度的计算由于半径R=550m，设计速度，根据规范取超高坡度，超高渐变率，所以，超高缓和段长度为：缓和曲线长度同上，取。②计算各桩号上超高值：超高起点为K2+496.911，取。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成2﹪与路面横坡相同。此部分详细数据可见附表五《路基超高加宽表》30 河南理工大学本科毕业设计（论文）第六章路基设计第六章路基设计路基是在地表按照道路路线位置和一定的技术要求开挖或填筑而成的结构物。路基是由路基本体和路基设施组成。路基本体是指路基断面中的填挖部分，路基设施是指为确保路基本体的稳定性全面采用的附属设施等，包括排水、防护、支挡和加固设施等。6.1路基设计的内容与要求6.1.1路基断面设计路基横断面的典型形式：填方路基、挖方路基、半填半挖路基。本设计路基宽度为12m，行车道宽度为7.5m；路堤边坡坡度采用1：1.5，路堑边坡坡度采用1：0.5进行设计。6.1.2路基设计要求1、路基设计，应符合公路建设的一般要求和《公路工程技术标准》规定的具体要求。2、路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要。3、沿河线的路基设计，应注意路基不被洪水淹没或冲毁，若废方过多，压缩河道，引起壅水而危急农田、房舍时，一般应变更设计，将路线适当外移以减少废方。4、必须穿过耕种地区的路基，必要时，可进行边坡加固或修建矮墙，以防边坡塌陷；对较矮的路基边坡，如石料较方便，甚至可修筑直立矮墙以尽量节约用地。5、横坡陡于1：5的坡地上的填方路基，在填筑前，须将地面挖成梯台，台阶宽度不小于1米，台阶顶面应做成2～4%的反向横坡，以防路基滑动而影响其稳定性。6、山坡上的半挖半填路基，若原地面横坡较陡，填方坡脚伸出很远，施工困难，且边坡稳定性也较差时，可修筑护肩路基以避免边坡伸出；否则，可在填方坡脚修筑护脚以增强边坡的稳定性。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第六章路基设计7、山坡坳形地段往往有较厚的坡积层，多为较松散的碎、砾、漂石土等。路基设计除应根据当地土质及水文情况适当放缓挖方边坡外，还应在挖方坡脚设置矮墙或上挡墙。8、当挖方路基遇到不同的土层时，可根据土质的稳定性在一个边坡上采用不同的边坡率，即折线形的边坡断面。6.2填料的选择及压实标准1、填料的选择填筑路基的材料以采用强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料为宜。在选择填料时，一方面要考虑料源和经济性；另一方面还要顾及填料的性质是否合适。为节省投资和少占耕地和良田，一般应利用附近路堑或附属工程的控方作为填料。路基填料不得使用腐土、生活垃圾土、淤泥，不得含杂草、树根等杂物，粒径超过10cm的土块应打碎。应选用级配较好的粗粒土为填料，且应优先选用砾类土、砂类土，且在最佳含水量压实。路基填方若为土石混合料，且石料强度大于20MPa时，石块的最大粒径不得超过压实厚度的2/3，当石料强度小于15MPa，石料最大粒径不得超过压实厚度。路面填料最小强度和填粒最大粒径应符合下表6.1。用不同填料填筑路基时，须遵守下列规则：（1）不同性质的填料应分层铺筑，不得混杂乱填（但可参配后使用），以免形成水囊或滑动面。每种填料层累计总厚度不宜小于0.5m。（2）不同的填料的层位安排，应考虑路基的工作条件。（3）透水性较小的土填筑路堤下层时，其顶面应做成4%的双向横坡，以保证上层透水性土有排水出路。（4）为了防止雨水侵蚀冲刷，可采用透水性较小的土包边，但是包边部分的土应与中间部分一起分层夯实，并设置盲沟，以利排水。（5）当路堤两部分填料的颗粒尺寸相差较大时，应在其间加设反过滤层，以防止两部分填料相互混入，而引起路堤下沉。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第六章路基设计表6.1路基填料的技术要求路基部分（路面底面以下深度）填料最小强度CBR（%）填料最大粒径（cm）高级路面其他路面上路床（0～30cm）8610下路床（30～80cm）5410上路堤（80～150cm）4315下路堤（>150cm）3215注：当路床填料CBR值达不到表列要求时，可掺石灰或其他稳定材料处理。巨砾土（石块）填料的最大粒径，不应超过压实厚度的2/3。2、压实标准实践证明，提高路基的密实度可以增加强度和稳定性，降低土体的压缩性、透水性和膨胀性，控制水分积聚和侵蚀引起的病害。压实标准见表6.2。表6.2路基压实度路基部分（路面底面以下深度）压实度（%）高级路面其他路面上路床（0～30cm）9593（95）下路床（30～80cm）95（98）93（95）上路堤（80～150cm）93（95）90（90）下路堤（>150cm）90（90）90（90）注：1.表列括号内外压实度值系分别以《公路土工试验规程》的轻型和重型击实试验法为准2.路基压实应采用能够重型压实标准控制。但多雨潮湿地区的粘性土（上路床除外），当进行处治或采用重型压实标准确有困难时，还有铺筑中级或低级路面时，均可采用轻型压实标准。6.3土石方调配6.3.1调配原则（1）在半填半挖断面中，应首先考虑在本段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调配，以减少总的运输量；（2）路基填方如需路外借方，应结合地形、农田灌溉等情况选择借方地点；（3）综合考虑施工方法、运输条件、施工机械化程度和地形情况选用合理的经济运距；（4）在不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定；75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第六章路基设计（5）为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用于分析工程用土量是调运还是外借；（6）土方调配移挖作填固然要考虑经济运距的问题，但这不是唯一的因素，还要考虑弃方或借方占地，及对农业的影响。6.3.2土石方调配方法土石方调配方法采用表格调配法，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法的方法步骤如下：（1）准备工作调配前先要对土石方计算复核，确认无误后方可进行。（2）横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。（3）纵向调运确定经济运距，根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。（4）计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离。（5）计算借方数量、废方数量和总运量。借方数量=填缺纵向调入本桩的数量废方数量=挖余纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量（6）复核横向调运复核填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余纵向调运复核填缺=纵向调运方+借方75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第六章路基设计挖余=纵向调运方+废方总调运量复核挖方+借方=填方+借方以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核。（7）计算计价土石方计价土石方=挖方数量+借方数量具体土石方调配见附表六《路基土石方数量调配表》75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程第七章路面工程路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物。通常路面结构划分为面层、基层和垫层3个层次。路面各结构层名称和厚度入表7.1所示。7.1路面基层设计（1）基层是直接位于面层下的结构层次，是路面结构中的重要组成部分。本二级公路采用的是沥青面层，因此对基层的质量的要求也就更为严格。沥青路面的基层应符合下列要求：①具有足够的强度和刚度；②具有良好的稳定性；③里程表面必须平整；④基层与面层结合要良好。表7.1路面结构层各层名称各层厚度/cm中粒式沥青混凝土4粗粒式沥青混凝土6透层油1水泥稳定碎石层(水泥含量5.5％)22级配碎石18（2）根据沥青路面对基层的要求，本次二级公路的基层采用2层结构，底基层采用级配碎石，厚度为18cm；上基层采用水泥稳定碎石层（水泥含量5.5％），厚度为22cm。基层浇筑完成后应及时进行养生保护，浇洒透层油并尽快的铺筑沥青面层，防止应暴晒出现干裂。7.2沥青路面设计75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程沥青路面属于柔性路面，其强度与稳定性在很大程度上取决于土基于基层的特性。沥青路面的抗弯拉强度较低，因而要求路面的基础应具有足够的强度于稳定性，所以，在施工时必须掌握路基土的特性进行充分的压实。对软弱土基或翻浆路段还应加以特殊的处理。在设计过程中必须合理的确定沥青混合料的配合比，并且做好接缝处理。7.2.1面层材料要求本设计中的二级公路采用的是沥青混凝土面层。沥青混凝土路面是指用沥青混凝土作面层的路面，其面层可由单层或双层或三层沥青混合料组成，各层混合料的组成设计应根据其层厚、层位、气温和降雨量等气候条件、交通量和交通组成等因素确定，以满足对沥青面层使用功能的要求。路面结构层分为两层：最上层为中粒式沥青混凝土，厚度为4cm；下层采用的是粗粒式沥青混凝土，厚度为6cm。其中面层沥青材料采用道路石油沥青。沥青使用期间，沥青在贮存罐或贮油池中贮存的温度不宜低于130℃，并不得高于180℃。在冬季停止施工期间，沥青可在低温状态下存放。沥青应避免长时间存放。经较长时间存放的沥青在使用前应抽样检验，不符合要求者不得使用。沥青混凝土路面的集料应选择有棱角、嵌挤性好的坚硬石料，其规格和用量应根据混凝土厚度来采用。沥青面层的集料最大粒径宜从上至下逐渐增大，中粒式及细粒式用于上层，粗粒式只能用于中下层。上面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过层厚的1/2，中、下面层及联结层的集料最大粒径不宜超过层厚的2/3。7.2.2透层与封层沥青混凝土混合料面层宜采用双层或三层式结构，其中至少必须有一层是I型密级配沥青混凝土混合料。当各层均采用沥青碎石混合料时，沥青面层下必须做下封层。①透层透层是为了使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上浇洒乳化沥青、煤沥青或液体沥青而形成的透入基层表面的薄层。沥青路面的级配砂砾、级配碎石基层及水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土或粒料的半刚性基层上必须浇洒透层沥青。因此本二级公路的水泥稳定碎石基层上必须浇洒透层沥青。透层沥青宜采用慢裂的洒布型乳化沥青，也可采用中、慢凝液体石油沥青或煤沥青。透层沥青的稠度宜通过试洒来确定。表面致密的半刚性基层宜采用渗透性好的较稀的透层沥青，级配砂砾、级配碎石等粒料基层宜采用较稠的透层沥青。75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程透层应紧接在基层施工结束表面稍干后浇洒。当基层完工后时间较长，表面过分干燥时，应在基层表面少量洒水，并待表面稍干后浇洒透层沥青。②封层封层是指在路面上或基层上修筑的一个沥青表面处治薄层，起作用是封闭表面空隙，防止水分侵入面层（或基层）、延缓路面老化、改善路面外观等。封层分为上封层和下封层两种。沥青混凝土作为面层时，应铺上封层（在沥青面层以上修筑的一个薄层）；沥青混凝土作为沥青混凝土的连接层或基层时，应铺下封层（在基层上修筑的一个薄层）。本次二级公路设计的是沥青混凝土路面，应此应设置上封层。上封层的沥青材料宜用：道路石油沥青A-100、A-140、AH-90、AH-110、AH-130；乳化沥青PC-3、PA-3、BC-3、BA-3；煤沥青T-5、T-6、T-7。在施工过程中根据实际情况综合各方面的因素合理的选用。7.2.3沥青混凝土的配合比设计全过程的沥青混合料配合比设计保口三个阶段：目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证阶段。通过三个阶段的配合比设计过程，确定沥青混合料的组成材料品种、矿质集料级配和沥青用量。沥青混合料配合比设计标准有：马歇尔试验标准、高温稳定性、抗裂性和水稳定性四个指标。沥青混凝土材料必须选用符合要求的材料，充分利用同类道路与同类材料的施工实践经验，经配合比设计确定矿料级配和沥青用量。沥青混合料的配合比设计必须符合马歇尔稳定度试验设计的技术要求。7.2.4接缝的设计处理沥青路面的施工必须接缝紧密、连接平顺，不得产生明显的接缝离析。上下层的纵缝应错开l50mm(热接缝)或300～400mm(冷接缝)以上。相邻两幅及上下层的横向接缝均应错位lm以上。接缝施工应用3m直尺检查，确保平整度符合要求。沥青路面接缝通常有平接缝、斜接缝和阶梯型接缝。75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程本设计中的二级公路采用的是斜接缝设计处理。斜接缝的搭接长度与层厚有关，宜为0.4～0.8m。搭接处应洒少量沥青，混合料中的粗集料颗粒应予剔除，并补上细料，搭接平整，充分压实。阶梯形接缝的台阶经铣刨而成，并洒粘层沥青，搭接长度不宜小于3m。7.3新建沥青路面的结构厚度计算7.3.1原始设计资料本公路为平原微丘区二级公路，设计年限12年，车道数为2，在设计期内交通量的年平均增长率为5％，路段处于Ⅱ5区，土质砂，稠度为1.00，预测该路段竣工后第一年的交通组成如表7.2所示。表7.2预测交通组成表车型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮数后轴距交通量（次/日）解放CA34022.1056.61双－200黄河JN16358.6114.01双－800黄河JN15049.0101.61双－500解放SP920031.378.03双>3m10007.3.2新建沥青路面结构设计步骤新建沥青路面的厚度计算通常按以下步骤进行：(1)计任务书的要求，确定路面等级和层面类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。(2)按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段（在一般情况下路段长度不宜小于500米，若为大规模机械化施工，不宜小于1公里），确定各路段土基的回弹模量值。(3)拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。(4)根据设计弯沉值计算路面厚度。(5)进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程7.3.3计算过程中的用到的一些理论知识(1)路面容许弯沉和设计弯沉值弯沉值的大小反映了路基路面的强弱，在相同车轮荷载下，路面的弯沉值愈大，则路面的抵抗垂直变形的能力愈弱，反之则强。路面容许弯沉值是指路面在使用期末的不利季节，在设计标准轴载作用下容许出现的最大回弹弯沉值。当路面达到某种临界状态时，累计交通量同容许弯沉值之间存在良好的双对数关系。这种关系可普遍地表示为：（7-1）式中：—容许回弹弯沉值，cm；—累计当量轴载作用次数；B—回归系数；β—随N改变地变化率。路面设计弯沉值是根据设计年限内每个车道通过地累计当量轴次、公路等级、面层和基层类型确定的，相当于路面竣工后第一年不利季节、路面在便准轴载100kN作用下，测得的最大回弹弯沉值。路面设计弯沉和容许弯沉的关系实际上反映了路表弯沉字使用期间的变化。经过大量的测试和分析，得到路面设计弯沉值的计算公式如下：（7-2）式中：—路面设计弯沉值，0.01mm，该值是在标准温度，标准轴载作用下，测定的路表回弹弯沉值，对半刚性基层用5.4m弯沉仪，对柔性基层采用3.6m弯沉仪；—设计年限内一个车道上累计当量轴次；—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三四级公路为1.2；—基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程＝1.0，若面层与半刚性基层之间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时仍为1.0；柔性基层、底基层或柔性基层厚度大于15cm，底基层为半刚性下卧层时为1.6；—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；热拌沥青碎石、乳化沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面为1.1；沥青表面处治为1.2；中低级路面为1.3。（2）标准轴载与轴载换算我国在路面设计时以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ－100表示。在本次设计中采用的标准轴载为100kN。当以设计弯沉值作为设计指标及沥青层层底拉应力验算，凡轴载大于25kN的各级轴载Pi的作用次数，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。（7-3）式中：N—标准轴载的当量轴次n1—被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）P—标准轴载P1—换算车型的各级轴载C1—轴数系数，C1=1+1.2(m－1),m是轴数。当轴间距大于3米时,按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3米时,应考虑轴数系数。m—轴数C2—轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38.（7-4）式中：—轴数系数，当轴间距大于3米时,按单独的一个轴载计算,则C1=1m,当轴间距小于3m时,按双轴或多轴计算,C1=1+2×(m-1)—轮组系数,单轮组为18.5,双轮组为1,四轮组为0.09（3）土基回弹模量值的确定75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程工程上通常采用承载板试验或弯沉测定的方法确定路基土和路面材料的回弹模量值，并将这种回弹模量作为弹性模量。当前确定土基回弹模量的方法有现场实测法、查表法、室内实验法和换算法。本次设计采用的查表法。通过查询二级自然区划土组土基回弹模量参考值来得出计算所要用到的一些基本数据。（4）路面材料设计参数值材料模量值是表征材料刚度特征的指标。一般在选定配合比的基础上，按有关规程的规定实测材料的设计参数，并论证地确定各处材料的计算模量和抗拉强度。本设计中的二级公路的路面设计是以路面设计弯沉值计算路面结构厚度时，采用20℃的抗拉压模量。（5）结构层材料的容许拉应力我国沥青路面设计除了以路面设计弯沉为设计控制指标之外，对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力。要求结构层底面的最大拉应力不大于结构层材料的容许拉应力，在路面设计通常表示为：结构层材料的容许拉应力是路面承受行车荷载反复作用达到临界破坏状态时的最大疲劳应力。通常用式：（7-5）式中：—路面结构层材料的容许拉应力，MPa；—结构层材料的极限抗拉强度，MPa，由实验确定。—抗拉强度结构系数。表征结构层材料的抗拉强度因疲劳而降低的抗拉强度结构系数，根据荷载应力与达到疲劳临界状态的荷载作用次数之间关系的疲劳方程可表示为：对沥青混凝土面层（7-6）对无机结合料稳定集料类（7-7）对无机结合料稳定土类（7-8）75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程式中：—沥青混合料级配的系数；细、中粒式沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1；—公路等级系数7.3.4路面设计计算过程（1）轴载分析路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。①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Ⅰ.轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：计算结果如表7.3所示。表7.3轴载换算结果（以弯沉为标准时）车型（kN）（次/日）（次/日）解放CA340后轴56.61120016.8黄河JN162前轴58.61180014.7后轴114.011800256.2黄河JN150前轴49.0115008.9后轴101.611500214.3解放SP9200前轴31.31110001.3后轴78.0311000203.7715.975 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程Ⅱ.累计当量轴次根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限为12年，本设计的二级公路为无分隔带的双车道公路，故车道系数取值0.65，γ＝0.07。累计当量轴次：=3038304次注：轴载小于25kN的轴载作用不计②验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次Ⅰ.轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为：计算结构如表7.4。表7.4轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车型（kN）（次/日）（次/日）解放CA340后轴56.60112002.1黄河JN162前轴58.6118002.1后轴114.011800427.9黄河JN150前轴101.611500227.1解放SP9200前轴78.031100082.2741.4注：轴载小于50kN的轴载作用不计75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程Ⅱ.累计当量轴次：参数值取同上。累计当量轴次：（2）结构组合和材料选取由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为300万次左右。根据表7.5，并考虑公路沿线的实际情况，面层宜选择沥青混凝土，路面结构面层采用沥青混凝土（10cm），基层采用水泥稳定碎石（22cm），底基层采用级配碎石（厚度待定）。本公路为二级公路，查规范可以得到路面基层采用两层结构，表面层采用中粒式沥青混凝土（厚度为4cm），下面层采用粗粒式沥青混凝土（厚度为6cm）。表7.5面层类型的选择公路等级路面等级面层类型设计年限设计年限内累计标准轴次/（万次/车道）高速公路一级公路高级沥青混凝土15>400二级公路高级沥青混凝土12200—400次高级热拌沥青碎石、沥青贯入10100—200三级公路次高级乳化沥青碎石、沥青表处810—100四级公路中级填隙碎石、半整齐石块路面5<=10低级粒料改善土3（3）各层材料的抗压模量与劈裂强度查“沥青混合料设计参数值”表和“基层材料设计参数”表得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20℃的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20℃的抗压模量：中粒式沥青混凝土为1200MPa，粗粒式沥青混凝土为1000MPa，水泥碎石为1500MPa，级配碎石为350MPa。各材料的劈裂强度：中粒式沥青混凝土1.0MPa，粗粒式沥青混凝土为0.8MPa，水泥碎石为0.5MPa，级配碎石为0MPa。（4）土基回弹模量的确定75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程该路段处于区Ⅱ5，为土质砂，稠度为1.00，查表“二级自然区划土组土基回弹模量参考值”查得土基回弹模量为41.0MPa。（5）设计指标的确定对于二级公路规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。Ⅰ.设计弯沉值路面设计弯沉值根据公式计算。该公路作为二级公路，公路等级系数为1.1，面层是沥青混凝土，面层类型系数为1.0，半刚性基层，底基层总后度大于20cm，基层类型系数为1.0。设计弯沉值为Ⅱ.各层材料得容许层底拉应力中粒式密级配沥青混凝土：粗粒式密级配沥青混凝土：水泥碎石：（6）设计资料总结设计弯沉值为33.34（0.01mm），相关资料汇总如表7.6所示。（7）确定级配碎石厚度75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程通过“王世怀路面设计软件”计算得到，级配碎石得厚度为18cm，实际路面结构得路表实测弯沉值为33.16（0.11mm），沥青面层的层底均受压应力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.18MPa，上述设计符合要求。表7.6设计资料汇总表材料名称H(cm)20℃模量容许拉应力中粒式密级配沥青混凝土412000.4167粗粒式密级配沥青混凝土610000.3030水泥碎石2215000.2762级配碎石18350－土基－41－7.4路基路面施工方法及注意事项7.4.1路基施注意事项（1）路基填筑应采用机械施工方法。（2）路基填料当含水量超过最佳含水量2个百分点以上时，须进行必要的翻晒，以保证路基填料的质量。（3）新线、老路加宽部分和零填挖方段路面底基层下80厘米的路床，上路床0～30厘米，下路床30～80厘米，要求CBR值分别达到6、4。路床顶面20cm建议进行石灰处治，石灰含量根据试验数据确定。7.4.2路面施工方法及注意事项（1）粗集料面层宜选用石灰岩等硬质岩石轧碎而成的碎石，石料压碎值不大于30%，粗集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，小于0.075mm颗粒含量不大于1%，碎石应与沥青有良好的粘结力，用水煮法测定其粘结力不小于3级，细长扁平颗粒含量不大于20%。（2）细集料应选用洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当颗粒组成的天然砂、机制砂和石屑，用水洗净测定小于0.075mm含量不大于5%。75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程（3）混合料的要求：①集料各组成部份应进行筛分均匀分级，按一定比例组合，与沥青拌和前一定要符合规范的级配要求。②混合料的水稳定性应按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ-050-93标准进行。浸水马歇尔试验试件温度为60±1℃，恒温水槽中保温时间为48个小时，其残留程度不得低于75%。③本设计提倡厂拌，拌和场地应造在空旷、干燥、运输条件良好的地区，并远离居民区，其距离不得小于100米，并且要有电力供应和良好的排水设施，拌和设备要和运料设备、摊铺设备匹配，并具有每小时至少120t混合料的生产能力。④拌和物出厂温度为140℃-165℃，到达施工现场不应低于120℃-150℃，拌和时间以30-50秒为宜，不得小于5秒，应以所有集料上都均匀覆盖上沥青为度，如拌和温度超过正常温度30℃时已成炭化，起泡的混合料都应报废。⑤运料卡车应采用大吨位的自卸汽车，具有清洁、紧密、光滑的底板，底板应刷一层柴油水（柴油：水=1：3）防止混合料粘到底板上，并要配有保温措施。⑥压实：应分为初压、复压和终压，均应以均匀速度行驶，初压用钢轮压路机或关闭振动的振动压路机，轮胎压路机不得用于初压，初压后检查平整度和路拱，必要时进行修整，复压应采用重型轮胎压路机，终压应采用光面钢轮压路机或关闭振动的振动压路机，应在碾压温度降低到100℃前完成碾压，相邻碾压至少重叠，后轮宽的1/2，碾压时不得中途停留、转向或制动，同时完工后不得停留在高于70℃的压好路面上。一般要温度低于50℃时方可开放交通。（4）沥青路面施工方法沥青混凝土路面的施工应按下列步骤进行：①撒布主层集料。撒布时应避免颗粒大小不均，并应检查松铺厚度。撒布后严禁车辆在铺好的集料层上通行。②主层集料撒布后应采用6～8t的钢筒式压路机进行初压，碾压速度宜为2km/h。碾压应自路边缘逐渐移向路中心，每次轮迹重叠约30cm，接着应从另一侧以同样方法压至路中心，以此为碾压一遍。然后检验路拱和纵向坡度，当不符合要求时，应调整找平再压，至集料无显著推移为止。然后再用不着10～12t压路机进行碾压，每次轮迹重叠1/2左右，宜碾压4～6遍，直至主层集料嵌挤稳定，无显著轮迹为止。75 河南理工大学本科毕业设计(论文)第七章路面工程③主层集料碾压完毕后，应立即浇洒第一层沥青。浇洒方法应按规范进行。沥青的浇洒温度应根据沥青标号及气温情况选择。④主层沥青浇洒后，应立即均匀撒布第一层嵌缝料，嵌缝料撒布后应立即扫匀，不足处应找补。当使用乳化沥青时，石料撒布必须在乳液破乳前完成。⑤嵌缝料扫匀后应立即用8～12t钢筒式压路机进行碾压，轮迹重叠1/2左右，宜碾压4～6遍，直至稳定为止。碾压时随压随扫，使嵌缝料均匀嵌入。因气温过高使碾压过程中发生较大推移现象时，应立即停止碾压，等气温稍低时再继续碾压。⑥浇洒第二层沥青，撒布第二层嵌缝料，然后碾压，再浇洒第三层沥青。⑦撒布封层料。施工要求应与撒布嵌缝料相同。⑧最后碾压，宜采用6～8t压路机碾压2～4遍，然后开放交通。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第八章公路排水设计第八章公路排水设计8.1公路排水概述1、边沟及排水沟本段处在中湿状态，路基排水基本顺畅，在挖方路段需设置边沟，有些路段由于是填方向挖方过渡，填土高度较小，属于矮路堤都必须设置边沟。当排水量大时应进行流量计算。边沟纵坡应与路线纵坡一致，在路基两侧设置边沟，在挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟最大纵坡为3%,最小纵坡为0.3%。全线横向排水基本良好，路基受地下水影响小。纵向排水全部按设置3m护坡道的情况选择，挖方路段选路基边坡坡脚以外2米。边沟出口必须设在横向排水良好或涵洞的地段使边沟汇集来的水能顺畅的排向路基范围以外，以保持路基处在干燥或中湿状态。各种排水设施的设计应尽量少占农田，并与水利规划和土地使用相配合进行综合规划，排水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵工程，不宜直接注入农田。应采取就地取材，因地制宜的原则。在路基两侧设置边沟，一般情况下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟采用梯形，边沟的底宽为0.6m,深度为0.6m,内侧边坡采用1:1.5,外侧边坡为1：1.5。边沟最大纵坡为3.0%,最小纵坡为0.3%。在一些地线横向排水好的路堤也可不设边沟。边沟与排水沟图示见图8.1，图8.2。图8.1路基边沟图(单位m)75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第八章公路排水设计图8.2排水沟图(单位m)图8.3路堑平台截水沟与山坡截水沟(单位m)75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第八章公路排水设计2.截水沟截水沟用来拦截并排除路基上方流向路基或地面的水，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。截水沟断面尺寸一般也设置为梯形，沟的底边宽不小于0.5m，沟的深度按设计流量确定，不得小于0.5m。截水沟断面图见图8.3。8.2路基排水（1）由以上条件结合本路段具体情况，本路段全线都设有边沟。（2）截水沟的布置（如表8.1）表8.1截水沟布置表桩号布置位置K0+460～K0+533两侧K1+360～K1+560两侧K2+894～K2+896右侧K2+909～K2+926左侧K2+988～K3+120两侧K3+586～k3+780两侧（3）排水沟布置排水沟沿路堤边沿并结合当地自然水系和灌溉用水系，合理布置，既有利于路基排水又要不与当地水系相结合。布置如表8.2表8.2排水沟布置桩号布置位置K0+200～K0+360右侧K1+020～K1+160右侧K1+560～K1+780两侧K1+860～K1+920左侧K2+900～K3+080右侧K3+520～K3+620右侧水力计算75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第八章公路排水设计取边沟为倒计算，按最佳断面法计算水力要素，设计流量取为1.5/，沟底纵坡i=0.5%，沟渠有采用干砌片石对称梯形，设排水沟边坡坡率m=1.0%，沟渠粗糙系数n=0.025，沟底宽b=0.45m。表8.3容许流速表沟渠类型容许最大流速沟渠类型容许最大流速粗砂及粉土质砂0.8草皮护面1.6黏土质砂1.0干砌片石2.0高液限粘土1.2浆砌片石3.0石灰岩及砂岩4.0混凝土4.0(1)有关计算参数当m=1.0时，K=，查人工渠道粗糙系数表得干砌渠道的粗糙系数n=0.020，1/n=50查表6.3得，最大容许流速(2)水力要素由最佳断面湿周=水力半径可得可得b=2×0.64×（1.414-1）=0.53m(3)实际流速与流量==0.2175 河南理工大学本科毕业设计（论文）第八章公路排水设计所以流速系数=50×0.320.21=39.36m水流的断面流速=39.36×0.04=1.57m/s流量=0.75×1.57=1.18m3/s(4)验算流速V=1.57m/s，小于流量Q=1.18/s，小于设计流速Q=1.5/所以边沟设计满足要求75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计第九章专题：挡土墙设计9.1设计资料此公路K0+020～K0+120，K1+760～K2+120，K2+660～K2+800，K3+220～K3+320路段采用浆砌片石重力路堤式挡土墙，具体设计资料如下：1.山区重丘一般二级公路，路基宽12m，路面宽7.5m。2.设计荷载为汽车—15，验算荷载为挂车—803.山坡基础为中密砾石土，容许承载力为520kPa，基底摩擦系数为0.4。4.填土边坡为1:1.5。5.墙背填料的重度为，计算内摩擦角。6.墙体采用50号浆砌片石，重度为，容许压应力，容许剪应力，填料与墙背之间的摩擦角。7.挡土墙横断面形式应采用墙背俯式、基底为倾斜、有墙趾（墙踵可根据具体情况设置）的结构形式。8.初步拟定挡土墙高为3.5m～6m；墙背倾斜角为16°～20°；b=0.8～1.2m。9.2断面尺寸综合考虑该路段的挡土墙设计形式为重力式，初步拟定尺寸如下图9.1，具体数据通过几何关系计算如下：图9.1挡土墙截面示意图75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计，，，，，，，9.3墙顶以上填土压力的计算9.3.1车辆荷载车辆荷载作用在挡土墙墙背填土所引起的附加土体侧压力，换算成等代均布土层厚度计算。根据资料，设计荷载为汽车-15级。所以汽车荷载的换算柱高h0为：（9-1）两辆车-15级的横向分布宽度=7.00m。取一辆标准汽车的扩散长度：在lB0范围内可能布置的最大车轮重力为：其中：γ为墙后填土重度为不计车辆荷载作用是破裂棱体的宽度。对于路堤墙，指破裂棱体范围内的路基宽度L为挡土墙的计算长度∑Q为布置在范围的车轮总重75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计验算荷载为挂车-80级：对于挂车-80，按在路面宽度内居中行驶考虑9.3.2墙背土压力计算在挡土墙基础一般埋深的情况下，挡土墙前的被动土压力可不计，只计墙背填土的主动土压力。1求破裂角假设破裂面交于荷载中部，则：破裂角75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计验算假定：破裂面距墙背顶点荷载内边缘距墙背顶点荷载外边缘距墙背顶点因，故破裂面交于荷载中部，假设满足要求。在挂车荷载时:破裂角故可近似认为计算图示破裂面与原假定破裂面相符。取。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计2求主动土压力:可知则土压力的水平和垂直分力分别为：作用位置：对于挂车荷载：则土压力的水平和垂直分力分别为：75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计作用位置：9.4墙身截面性质计算9.4.1截面面积9.4.2作用于基底以上的重力合力重心到墙趾的垂直距离为：75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计9.5墙身稳定性验算9.5.1抗滑稳定性验算图9.2挡土墙的抗滑动稳定为保证挡土墙抗滑稳定性，应满足下式：式中：为主动土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时，；当组合为Ⅲ时，。常用荷载组合见下表9.1：表9.1常用作用（含荷载）组合组合作用（或荷载）名称Ⅰ挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其他永久荷载组合Ⅱ组合Ⅰ与基本可变荷载相结合Ⅲ组合Ⅱ与其他可变荷载、偶然荷载相结合因为75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计则有（满足要求）9.5.2抗倾覆稳定性验算图9.3挡土墙的抗倾覆稳定为保证挡土墙倾覆稳定性，应满足下式：可知：则：（满足要求）9.6基底应力验算每延米挡土墙总竖向力设计值：75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计平均压应力：基底弯矩：=271.996kN.m基底合力偏心矩：且；可不考虑地基拉应力，压应力重新分布如下：；地基能载力抗力值：因为：故基底应力满足要求。9.7截面应力验算为保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择1～2个控制性截面进行验算。验算截面，一般可选择在距墙身底部二分之一墙高和截面急剧变化处75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计9.7.1对于1/2墙高处选取1/2墙高处截面进行验算。如下图9.4所示：图9.41/2挡土墙截面示意图（1）强度计算：墙身截面强度应满足下式：假设该1/2挡土墙的破裂面交于内边坡，均不变，所以土压力作用点：75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计该1/2挡土墙的截面积：每延米挡土墙总竖向力设计值：故合力偏心矩为：所以按每延米墙长计算：因此（满足要求）（2）稳定计算墙身截面强度应满足下式：因为75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计砌体砂浆强度等级为时，查表有所以纵向翘曲系数：则（满足要求）（3）正截面直接受剪时验算正截面受剪应满足下式正截面剪力受剪截面面积抗剪截面强度摩擦系数故（满足要求）9.7.2对于墙身底部选取墙身底部处截面进行验算。其各部分尺寸如下图9.5所示：75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计图9.5墙身底部挡土墙截面示意图（1）强度计算墙身截面强度应满足下式：假设该墙身底部挡土墙的破裂面交于内边坡，均不变，所以土压力作用点：该墙身底部挡土墙的截面积：75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计每延米挡土墙总竖向力设计值：故合力偏心矩为：所以按每延米墙长计算：因此（满足要求）（2）稳定计算墙身截面强度应满足下式：因为砌体砂浆强度等级为时，查表有所以纵向翘曲系数：75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计则（满足要求）（3）正截面直接受剪时验算正截面受剪应满足下式正截面剪力受剪截面面积抗剪截面强度摩擦系数故（满足要求）9.8挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置1、挡土墙的排水设施挡土墙应设置排水措施，主要包括地面排水与墙身排水，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。排水措施主要包括：1）、设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，不要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，一防止边沟水渗入基础；2）、设置墙身泄水孔，在非干砌的挡土墙身适当高度处设置一排或数排泄水孔，泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔，或者直径为5～10cm的圆孔75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第九章专题：挡土墙设计。对于重力式、悬臂式、扶壁式、等整体式墙身的挡土墙，应沿墙高和墙长设置泄水孔，泄水孔应具有向墙外的倾斜的坡度，其间距一般为2.0～3.0m，浸水挡土墙为1.0～1.5m,上下交错设置，排除墙后水。浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔。排水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。2、沉降缝与伸缩缝为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，以内感设置伸缩缝。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15m设置一道，兼器两者的作用，缝宽0.02～0.03m，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第十章工程预算第十章工程预算10.1预算定义和作用预算是确定工程预算造价、签订建筑安装工程合同、实行建设单位和施工单位投资包干和办理工程结算的依据。10.2预算费用的组成公路工程预算费用有建筑安装工程费，设备、工具、器具、及家具购置费，工程建设其他费用，预留费用共四大部分组成。10.3预算定额编制的原则及程序1、预算定额编制的主要原则如下：（1）按社会平均水平确定定额的原则（2）简明实用的原则（3）坚持统一性和差别性相结合的原则2、预算定额编制的方法及程序预算定额编制程序一般分为准备工作阶段、收集资料阶段、编制阶段、报批阶段、和修改定稿等五个阶段。其中的主要工作包括：（1）确定预算定额的编制单位（2）按典型设计图纸和资料计算工程数量（3）确定预算定额各项目人工、材料和机械台班消耗指标（4）编制定额表10.4预算编制的依据编制预算定额主要依据下列资料：（1）现行全国统一劳动定额、机械台班使用定额和材料消耗定额。（2）现行设计规范、施工及验收规范、质量评定标准和安全操作规程。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第十章工程预算（3）通用标准图集和定型设计图纸和有代表性的典型设计图纸。（4）新技术、新工艺、新结构、新材料和先进施工经验的资料。（5）有关科学试验、技术测定、统计资料和经验数据。（6）国家和地区以往颁发的顶算定额及其基础资料。（7）现行的工资标准和材料预算价格和机械台班预算价格。10.4预算的编制施工图预算是施工图设计文件的组成部分，是按国家颁布的预算定额和《公路基本建设工程概算、预算编制办法》，控制在概算(或修正概算)范围之内的计算工程项目全部建设费用的文件，是在施工图设计阶段、设计部门根据施工图设计文件、施工组织设计、现行预算定额、有关取费标准及人工、材料、机械台班预算单价等资料编制的工程造价文件。公路工程项目全部建设费用以其基本造价表示，而公路工程基本造价则由概预算总金额和回收金额所构成。其中，概预算总金额是由各种概预算费用所组成。概预算总金额主要包括建筑安装工程费，设备、工具、器具及家具购置费，工程建设其他费用及预留费。其中，建筑安装工程费包括直接工程费、间接费、施工技术装备费、计划利润及税金；设备、工具、器具及家具购置费包括办公及生活用家具购置费和设备、工具、器具购置费；工程建设其他费用包括土地、青苗等补偿费和安置补偿费，建设单位管理费，研究实验费，勘察设计费，施工机构迁移费，供电费，大型专用机械设备购置费，固定资产投资方向调节税及建设期贷款利息；而预留费用则有工程造价增涨预留费和预备费组成。10.5预算成果及方案比选首先需要计算出基本的工程量，通过计价规范最终得出的预算结果主要有总预算表。具体数据详见附表七《路线二总预算表》,附表八《路线一总预算表》路线一预算总金额为10286148.50元，路线二的预算总金额为9490148.5元，具体费用详见总预算表。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）第十章工程预算路线一与路线二相比，主要是占用了较多的河塘，良田，故在预算中定额较高，增加了工程费用。平原区新建公路占用一些农田是不可避免的，而公路设计要求在可能的条件下做到尽量少占或不占高产田。所以从造价上考虑，路线二为较优方案。75 河南理工大学本科毕业设计（论文）参考文献参考文献[1]交通部行业标准.公路工程技术标准（JTGB01-2003）[S].北京：人民交通出版社，2004[2]中华人民共和国行业标准.公路路线设计规范（JTGD20-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006[3]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范（JTGD20-2006）[S].北京：人民交通出版社，2004[4]中华人民共和国行业标准．公路沥青路面设计规范（JTGD20-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006[5]中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTGD20-2006）[S].北京：人民交通出版社，2005.10[6]中华人民共和国行业标准.公路圬工桥涵设计规范（JTGD20-2006）[S].北京：人民交通出版社，2006[7]杨少伟.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，2004[8]邓学钧.路基路面工程（第二版）[M].北京：人民交通出版社，2005.8[9]赵永平，唐勇.道路勘测设计[M].北京：高等教育出版社，2004.8[10]张金水，张廷楷.道路勘测设计[M].上海：同济大学出版社，2005[11]徐家钰，陈家驹.道路工程（第二版）[M].上海：同济大学出版社，2004[12]刘培文.公路小桥涵设计示例[M]..北京:人民交通出版社，200575 河南理工大学本科毕业设计（论文）致谢致谢毕业设计已接近尾声，在设计期间各项工作进行得还比较顺利，这主要得益于徐平老师和其他各位老师的指导。首先，对他们表示衷心的感谢：老师您们辛苦了！至此，感触甚多，首先向给与我关心、帮助及指导的老师们致以崇高的敬意和深切谢意。老师们认真负责、勤恳务实的工作态度以及开拓创新的精神给我留下了深刻的印象，让我受益匪浅。道桥教研组的各位老师工作认真，治学严谨，耐心的解答我设计中遇到的问题，保证我能顺利完成，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，徐老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。同时我也要感谢各位同学在设计中给我的帮助。本次设计综合运用已学的知识，解决土木工程专业道桥方向有关道路工程的技术问题，从而使我获得综合运用本专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，提高分析和解决实际问题的能力，并受到科学研究的初步训练。通过毕业设计进一步培养了调查研究、检索和阅读中外文献资料、综合分析、设计计算、计算机应用、技术经济分析、绘图、撰写论文和设计说明书等方面的能力。总之，这次设计为我们更好更快地适应以后的工作做好了充分的准备。最后，我要再次感谢给我指点迷津的老师和帮助过我的同学们。75'