许昌市至漯河市一级公路毕业设计论文

'河南理工大学本科毕业设计摘要摘要本设计为河南省许昌市至漯河市一级公路K0+000—K3+010.468标段设计。依据道路的功能将公路定位为平原一级公路，设计时速为80Km/h，设计年限为20年，路面结构设计为沥青路面。根据交通量和交通增长量，将公路确定为双向4车道公路。主要设计包括：路线设计、路基排水设计、路面结构设计和挡土墙设计。根据地形图特点和选线原则，经过比选确定最佳路线。标段全长3010.468m，路线中间设二个交点，圆曲线半径分别为600m，800m，竖曲线设3个交点，半径分别为12000m、7000m、5000m。在此基础上进行横断面设计和路基排水设计，并经过计算和对比确定路面结构层和结构层厚度。在高填方路段进行挡土墙设计，通过计算确定挡土墙断面形式和尺寸。整个设计在技术经济论证分析的基础上完成了平纵横断面设计，路基和路面结构设计，专题挡土墙的设计计算，并进行了道路概预算，完成了整个设计任务。关键词：一级公路选线路基路面挡土墙I 河南理工大学本科毕业设计AbstractAbstractThedesignisafirst-classhighwaydesignfortheK0+000-K3+010.468tendersoftheroadfromXuchangCity,HenanProvince,toLuoheCity.Dependingonthefunctionalityoftheroad,theroadwaspositionedasafirstclasshighwaylocatedinplain,thedesignspeedofwhichis80Km/handthedesignlifeofwhichis20years.Thedesignpavementstructureisasphaltpavement.Accordingtothetrafficandtrafficgrowthvolume,thehighwaywasidentifiedasafour-lanehighway.Highwaystructuredesignisasphaltpavement.Themaindesignincludes：routedesign,subgradedrainagedesign,pavementanddrainagedesignandretainingwalldesign.Accordingtothefeaturesoftopographicandtheprincipleoflineselection,Ideterminedthebestrouteaftercomparison.Fulllengthofthetenderis3010.468m,withinit,therearetwointersectionslocatedinthehorizontalcurve,theradiusofwhichare600mand800mrespectively,andtherearethreeintersectionslocatedintheverticalcurve,theradiusofwhichare12000m,7000mand5000m,respectively.Cross-sectionaldesignandsubgradedrainagedesignwerebasedonit,andthepavementdesignwasdeterminedthroughcalculatedandcomparedtodeterminepavementlayerandthethicknessofstructure.Moreover,theretainingwallinhighfillsectionswasdeterminedbycalculatingtheretainingwallsectionformsandsizes.Onthebasisoftechnicalandeconomicfeasibilityanalysis,thedesignhavecompleteddraphicdesign,Profiledesign,cross-sectionaldesign,subgradeandpavementstructuraldesign,retainingwalldesignandbudgetestimate.Inshort,thedesignhavecompletedallthetask.Keywords：FirstclasshighwayRoutedesignSubgradePavementstructureRetainingwall88 河南理工大学本科毕业设计目录目录第一章绪论11.1选题的目的和意义11.2设计主要任务1第二章设计说明32.1设计内容32.2沿线地理条件与地质资料32.3气候条件32.4交通量资料和车道数确定32.5确定设计时速42.6确定公路技术指标4第三章路线方案拟定和比选63.1选线原则63.2平原区选线要点和考虑63.2.1正确处理道路与农业的关系73.2.2合理考虑路线与城镇的联系73.2.3正确处理新、旧路的关系83.2.4处理好路线与桥位的关系83.2.5尽量靠近建筑材料产地93.3路线方案拟定与比选9第四章平面设计114.1平面设计基本原则114.2平面线形设计元素选取124.2.1直线124.2.2圆曲线134.2.3缓和曲线144.5平面元素计算结果1588 河南理工大学本科毕业设计目录4.5.1有缓和曲线的圆曲线要素计算公式154.5.2逐桩坐标计算16第五章纵断面设计235.1纵坡及坡长设计235.1.1最大纵坡235.1.2缓和坡段235.1.3坡长限制245.1.4最小纵坡245.1.5平均纵坡255.1.6合成坡度255.2平纵线形组合255.2.1组合设计原则255.2.2组合设计方法255.3竖曲线265.3.1竖曲线最小半径265.3.2纵断面设计要点及计算275.3.3竖曲线要素计算结果275.5.4设计高程计算30第六章横断面设计326.1横断面的组成及类型326.2行车道及路肩、路拱336.2.1行车道宽度的确定336.2.2路肩336.2.3路拱横坡度346.2.4中间带346.3平曲线加宽356.4平曲线超高设计计算356.4.1超高及其作用356.4.2超高值的计算3588 河南理工大学本科毕业设计目录6.4.3超高过渡方式366.4.4超高过渡段长度计算376.4.5横断面超高值的计算386.5土石方计算和调配396.5.1土石方数量计算396.5.2路基土石方调配39第七章路基设计427.1概述427.2路基类型与构造427.3路基设计437.3.1路基宽度和高度437.3.2路基边坡坡度447.3.3路基填料457.3.4路基压实467.4路基附属设施477.4.1取土坑和弃土堆477.4.2护坡道和碎落台477.5路基防护与加固477.6路基排水设计487.6.1排水设计原则487.6.2路基排水设备49第八章路面结构设计538.1基本资料538.1.1自然地理条件538.1.2交通量及其年增长率和设计年限538.1.3设计轴载538.2初拟路面结构588.3路面材料配合比设计与设计参数的确定598.3.1试验材料的确定5988 河南理工大学本科毕业设计目录8.3.2路面材料抗压回弹模量的确定598.3.3路面材料劈裂强度测定608.4结构层厚度计算60第九章专题挡土墙设计669.1概述669.2挡土墙的构造669.2.1墙身669.2.2排水设置679.2.3沉降伸缩缝679.2.4挡土墙的布置689.3挡土墙的设计原则689.4挡土墙设计计算689.4.1基本资料689.4.2车辆荷载换算699.4.3俯斜式挡土墙设计699.4.4仰斜挡土墙设计759.4.5结论80第十章概预算8110.1概预算的定义和分类8110.2概预算的编制8110.3预算编制的依据8210.4编制步骤8210.5预算编制项目表8310.6工程量和工程费概算8310.6.1路基工程8310.6.2路基排水工程8410.6.3路基防护工程8410.6.4路面工程8410.6.5安全设施8588 河南理工大学本科毕业设计目录10.7预算成果86参考文献87致谢8888 河南理工大学本科毕业设计第一章绪论第一章绪论1.1选题的目的和意义公路是衡量一个国家经济和现代化水平的重要指标，是国民经济发展、社会发展和人民生活必不可少的公共基础设施。随着人口流动的加速与地区交通量的迅猛增加，各地区对公路通行能力也提出了更高的要求。许昌市与漯河市位于河南省中南部，地处中国南北方的结合地带，贯南通北，是南北交通线上的重要节点。许昌市至漯河市公路的修通不仅对两地往来通行和经济发展有直接的促进作用，而且贯通北方和南方，很大限度上减缓了交通压力。公路设计是进行公路设计施工建设的必要环节，此环节设计的好坏直接影响着整个工程的施工进度和质量。它是通过所给的地形图在充分考虑当地的地形地物条件并且结合各种规范而进行的道路的综合设计。它一般包括道路的平纵横设计、防护设计、排水设计、路基设计、路面设计、交通工程设施设计等。本次通过设计实例一级公路初步设计，使我们能掌握道路设计过程的一些基本的原则，了解道路基本设计的内容和程序等。通过此次毕业设计，可以使我们在如何进行公路施工图设计方面进行一次全面的、系统的训练，使我们了解公路施工图设计所包括的工作内容、工作程序、施工图设计文件所包括的内容及文件的编制办法等，为今后从事公路工程设计工作打下良好的基础。通过毕业设计，既有助于提高我们综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快地适应工作环境。1.2设计主要任务本次设计中的主要任务是：1、在进行技术经济分析论证的基础上，在地形图中选定一级公路的路线设计方案，根据道路技术等级和道路技术标准，计算确定相关参数；2、绘制该一级公路路线平、纵、横断面设计图，对平纵横断面要素进行计算并校验，使其符合规范要求；3、进行路基排水设计，确定路基宽度、填料和压实标准，并合理选用排水设施，使其满足使用要求；4、88 河南理工大学本科毕业设计第一章绪论进行路面结构设计，确定路面面层结构和各层厚度，经过必选确定最经济的路面结构；5、根据实际需要，在高填挖地段修筑挡土墙，合理选择挡土墙类型和断面形式，设计挡土墙形式和尺寸并惊醒验证，使其满足使用要求；6、对整个工程进行工程量计算，根据当前工价，对整个工程进行费用进行概算；7、编制设计说明书，对设计步骤和过程进行详细严密的说明；8、将设计成果和图纸进行整理和修改，装订成册。88 河南理工大学本科毕业设计第二章设计说明第二章设计说明2.1设计内容许昌市至漯河市一级公路K0+000—K3+010.468标段设计，包括路基设计，路面结构设计，排水设计，挡土墙设计和概预算。2.2沿线地理条件与地质资料本项目经过区域地貌为平原区，整个地形起伏不大，料源分布广，储量丰富。地形对工程施工和材料运输影响不大。沿线浅层地质主要为壤土，路基填料主要来源于取土场取土和天然砂砾，砂石料、石灰、粉煤灰等地材均来源于当地，钢筋、水泥、沥青等材料主要为市场采购。2.3气候条件本设计区属于东部温润季冻区，暖湿性季风气候，四季分明，累年平均气温为14.6℃，最低温度集中在11、12、1月，极端最低温度为-10℃，最高气温集中在6、7、8月，极端最高气温为42℃，降雨量平均为749.2─845.2mm，年日照时数为2187─2359h。2.4交通量资料和车道数确定根据可行性研究和交通量监控，近期交通量如下表2.1所示，交通量增长量为5%，公路折算系数如下表2.2所示。表2.1交通量组成车型黄河JN150解放CA10B解放CA390尼桑CK10G菲亚特650E长征XD160太脱拉111交通量(辆/日)700800800100010009001000则起始年平均日交通量88 河南理工大学本科毕业设计第二章设计说明20年后年平均日交通量表2.2各级公路车辆折算系数车型折算系数车种说明小客车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≤7t的货车大型车2.0载质量＞7t≤14t的货车拖挂车3.0载质量＞14t的货车一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并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为15000—30000辆/日，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为25000—55000辆/日，故根据交通量确定设计道路为四车道一级公路。2.5确定设计时速一级公路作为干线公路，且纵、横向干扰小时，设计时速宜采用100km/h或80km/h，当作为大、中城市城乡结合部混合交通量大的集散公路时，应结合平面交叉的数量、安全措施等进行论证，设计时速可采用80km/h或60km/h。本设计为城市间干线公路，根据实际情况设计时速采用80km/h。2.6确定公路技术指标设计公路各项技术指标如表2.4所示。88 河南理工大学本科毕业设计第二章设计说明表2.4一级公路各项技术指标序号项目单位主要技术指标1设计车速km/h802路基宽度m24.53圆曲线半径一般值m400极限值250不设超高最小半径路拱≤2.0%m25004平曲线最小长度m1405缓和曲线最小长度m706最小纵坡%0.37最大纵坡%68最小坡长m2009相应纵坡的最大坡长3%m11004%9005%7006%50010停车视距m11011竖曲线半径凸形一般值m4500极限值m3000凹形一般值m3000极限值m200012竖曲线最小长度m7013平曲线最大超高%888 河南理工大学本科毕业设计第三章路线方案拟定和比选第三章路线方案拟定和比选3.1选线原则路线是道路的骨架，它的优劣影响道路功能的发挥和在路网中的作用。路线设计除受自然条件的影响外，尚受诸多社会因素的制约。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系，其基本原则如下：1、在路线设计的各个阶段，运用各种先进手段对路线方案作深入细致的研究，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，使工程量小，造价低，营运费用省，效益好，并有利于施工和维护。路线设计应注意立体线形中平、纵、横的舒顺、合理配合。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小或极限指标；3、选线应同农田基本建设相配合，做到少占农田，并尽量不占高产地、经济作物田和经济林园等；4、通过名声、风景、古迹地区的道路应与周围换进、景观协调，并适当照顾美观，总是对原有自然状态和重要历史文物遗址；5、应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对道路的影响；6、选线应重视环境保护，注意因修建道路及汽车运行所产生的影响和污染；7、对高速公路和一级公路，因其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的行驶设线。3.2平原区选线要点和考虑依据地形图，本设计中最大标高为65.9m，最低标高为47.2m，高差为18.7m，属于平原区。村镇、农田、湖泊水塘等是平原区较常见的障碍，在本设计地形图中，共有12个村庄，多处水塘、农田和沟谷，还有三88 河南理工大学本科毕业设计第三章路线方案拟定和比选条四级公路。根据本一级公路的任务和性质，在设计中靠近了一些村镇，同时避绕了另外一些的村镇，占用了一些农田和鱼塘，虽然增长了距离，但这些都是必要的，本设计具体考虑如下：3.2.1正确处理道路与农业的关系平原区农田成片，渠道纵横交错，选线应从考虑支援农业，处理好以下问题：1、平原区新建道路需要占用一些农田，这是不可避免的，但要尽量做到少占和不占高产地。布线要从路线的地位、支农运输、地形条件、工程数量、运营费用等方面比较分析，既不片面求直占用大片良田，也不片面强调不占某块田，造成路线弯曲，使行车条件恶化。2、路线应与农田水利建设相配合，有利于农田灌溉，尽可能少和灌溉渠道相交，把路线布置在渠道上方非灌溉的一侧或渠道尾部。当路线走向与渠道走向基本一致时，可沿渠堤布线，堤路结合，桥闸结合，以减少占田和便利灌溉。路线必须跨水塘时可考虑设在水塘的一侧，并拓宽水塘取土路堤，是水塘面积不致缩小。当线路靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争取靠河岸布线，利用道路的防护措施，兼作护村保田之用。根据地形图2的特点和选线要求，选线过程中方案一仅在K2+600-K2+800段占用了农田，而且只穿过了4处鱼塘，对周边农业基本未造成影响，且道路修通后能促进沿线农业的发展，较好的处理了公路与农业的关系，形成相互促进作用。因本地形图中未涉及河流，对水利方面未作考虑。3.2.2合理考虑路线与城镇的联系平原区有较多的城镇村庄、工业或其他设施，选线应以避绕为主，尽量不破坏或少破坏，并采用较高的技术指标通过。在避绕局部障碍时，要注意线形的连续舒顺。1、等级较高公路，应尽量避免穿越城镇、工矿区及比较密集的居民点，但又要考虑到便利支农运输，便利群众，便利与工矿的联系，路线不宜离开太远，必要时还可修建直线联系，做到“靠村不进村，利民不扰民”，既方便运输又保证安全。2、一般沟通县乡村直接为农业运输服务的公路，经地方同意也可穿越城镇，但应有足够的路基宽度和行车视距，以保证行人、行车的安全。3、路线应尽量避开重要的电力、电信设施。当必须靠近或穿越时，应保持足够的距离和净空，尽量不拆或少拆各种电力、电信设施。88 河南理工大学本科毕业设计第三章路线方案拟定和比选根据地形图2的特点，在满足线形要求前提下，方案二路线经过了南程岗、大张岗、鄢墩和刘大冲四个村庄，但均严格遵守原则未穿越村庄，而是沿村庄外围通过，既不影响村庄人们的生活，又通过道路的修通促进了村庄和外界的联系，对村庄的出行和经济增长有重大的积极意义。3.2.3正确处理新、旧路的关系平原区通常有较宽的人行大路或等级不高的公路，当设计交通量很大，需要新建公路时，应分别情况处理好新、旧路的关系。等级较低的公路应尽量利用旧路。根据地形图2的特点，方案二线路与地形图中的2条旧路相交，但接近正交，对旧路影响不大，既避免了新建道路导致旧路废置现象，又合理分散了交通车辆，基本满足设计原则的要求。3.2.4处理好路线与桥位的关系1、特大桥是路线基本走向的控制点，大桥原则上应服从路线总方向并满足桥头接线的要求，桥路综合考虑。一般情况下，桥位中线应尽可能与洪水的主流流向正交，桥梁和引道最好都在直线上。位于直线上的桥梁，如两端引道必须设置曲线时，首先考虑桥梁和引道的位置对线形设计的影响，要使桥梁与线形的配合视野开阔，视线诱导良好。当条件受限制时，也可设置斜桥或曲线桥。要防止两种倾向：一种是只强调桥位，造成路线过多的迂绕，或过分强调正交桥位，出现桥头急弯影响行车安全；另一种是只顾线形顺直，不顾桥位，造成桥位不合适或斜交太大，增加建桥难度；2、中、小桥和涵洞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，调整桥轴线与流向的夹角，以免过分增加施工困难和加大工程投资，选线时应全面比较难度；3、路线通过洪泛区时，对桥涵、路基应根据水文资料留有足够的孔跨和高度，以免造成洪水淹没村庄和农田；4、路线跨河修建渡口时，应在线路走向基本确定后选择渡口位置。渡口要避开浅滩等不良地段，两岸地形应适宜修建码头。由于本地形图中并未出现桥梁，在此不予说明。88 河南理工大学本科毕业设计第三章路线方案拟定和比选3.2.5尽量靠近建筑材料产地平原区一般缺少砂石建筑材料，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路线方案拟定与比选方案一：根据地形图在起点1和终点4之间定线，为顺等高线走势和防止直线路段过长，定2个转弯交点，分别为交点2（K1+253.996），交点3（K2+029.246），圆曲线半径分别为800m，600m，缓和曲线长度分别为120m，110m。方案二：在起点1和终点4之间定线，选取2个转弯交点，分别为2（K0+945.690），交点3（K1+897.184），圆曲线半径分别为800m，600m，缓和曲线长度分别为120m，130m。一级公路投资比较大，对所经过的地区经济有较大的影响，所以在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，设计要特别考虑线形设计，使之在视觉上能诱导司机视线，保持线形的连续性，让司机和乘客在心理上有安全感和舒适感，同时考虑经济因素，尽可能减少工程量，降低造价。从技术因素方面来看，方案一和方案二的平面线形、纵断面设计均能满足规范要求和保证行车安全，并且两种方案都只有两个交点，路线长度也很接近。故从技术因素来讲，两种方案相差甚微。对比结果结果见表3.1。从社会因素来看，方案一路线经过了南程岗、大张岗、鄢墩和刘大冲四个村庄，但均严格遵守原则未穿越村庄，而是沿村庄外围通过，做到了“靠村不进村”；同时方案一仅在K2+600-K2+800段占用了农田，占用鱼塘4处，对当地农村农业发展影响较小。方案二路线经过了郭湾、大张岗，且未穿越村庄，但路线经过鄢墩时横穿了村庄，在路线中K2+400-K2+900段还占用了大片的农田，不仅需要进行拆迁，而且会对所过村庄造成较大的不良影响，增加施工的难度和费用。从经济因素来看，方案一路线总挖方量为71210.99m3，总填方量为80097.34m3，填挖比较平衡，且多填少挖对平原区路基有利。方案二路线总挖方量为.1m3，总填方量为91552.1m3，填挖差距过大，且挖方过多对平原区路基不利。从经济因素来看，方案一费用要远低于方案二，故方案一优于方案二。88 河南理工大学本科毕业设计第三章路线方案拟定和比选表3.1方案技术指标对比表类别方案一方案二长度(m)3010.4683019.778交点数量22路线最大转角圆曲线半径(m)600、800700、600缓和曲线长度(m)120、110120、120竖曲线半径(m)12000（凸）、7000（凸）、5000（凹）10000（凸）、8000（凹）挖方量(m3)71210.99.1填方量(m3)80097.3491552.1综合考虑，方案一从汽车行驶的安全和稳定性上看线形稍优于方案二，施工难度、填挖方量和造价都优于方案二，且不用考虑拆迁和对当地农业的影响。总体上考虑技术、社会、经济因素，选择方案一。88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计第四章平面设计4.1平面设计基本原则1、平面线形应与地形、地物相适应，与周围环境相协调在地势平坦的平原微丘区，路线以方向为主导，平面线形三要素中以直线为主；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。本设计中在起点和终点之间选择了两个交点，目的方向明确，避免了长距离直线的枯燥环境，同时避免了距离的盲目增长。2、保持平面线形的均衡与连贯（1）直线与平曲线的结合应注意：长直线尽头不能接以小半径曲线。长直线和大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。（2）平曲线与平曲线的组合在条件允许时，相邻圆曲线大半径与小半径之比宜小于2.0，相邻回旋线参数之比宜小于2.0，这对行车是有利的。（3）高、低标准之间要有过渡，同一等级的道路由于地形的变化在指标的采用上会有变化，同一条道路按不同设计速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。3、平曲线应有足够的长度汽车在曲线路段上行驶，如果曲线过短，司机就必须很快的转动方向盘，这样在高速行驶的情况下是非常危险的。同时，如不设置足够长度的缓和曲线，使离心加速度变化率小于一定数值，从乘客的心理和生理感受来看也是不好的。当道路转角很小时，曲线长度就显得比实际短，容易引起曲线很小的错觉。因此，平曲线具有一定的长度是必要的。为了解决上述问题，最小平曲线长度一般应考率下述条件确定：（1）汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难，一般按6s的通过时间来设置最小平曲线长度，当设计车速为80km/h时，平曲线一般值取700m，最小值取140m。本设计中平曲线长度分别为548.3427m，299.9985m，满足要求。（2）小偏角的平曲线长度当路线转角时称为小偏角。设计计算时，当时，平曲线按6s行程考虑；当时，曲线长度与成反比；当时，按计。88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计4.2平面线形设计元素选取4.2.1直线作为平面线形要素之一的直线，在道路设计中使用较多。因为汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简单。一般定线时，定线人员首先考虑采用直线通过。在道路平面线形设计时，一般应根据沿线地形、地物条件，驾驶员的视觉、心理感受以及保证行车安全等因素，合理布设直线路段，对直线的最大长度与最小长度应有所限制。1、直线的最大长度我国从经验出发，根据调查结果规定直线最大长度不超过20v，在特殊地理条件下应特殊处理，如戈壁和草原上的公路直线长度可达数十公里。在本设计中最长直线段为K0+000至K0+969，满足直线不超过20v的要求。2、最小长度（1）同向曲线间直线的最小长度同向曲线是指两个转向相同的圆曲线之间用直线或缓和曲线或径相连接而成的平面线形。若用直线连接时，直线长度指前一曲线终点到后一曲线七点之间的曲线。当直线过短，易形成“断背曲线”，造成驾驶操作失误，应精良避免。《公路路线设计规范》规定，当设计时速大于60km/h时，同向圆曲线间的直线最小长度以不小于设计时速的6倍为宜。（2）反向曲线间直线的最小长度同向曲线是指两个转向相反的圆曲线之间用直线或缓和曲线或径相连接而成的平面线形。因两弯道转弯方向相反，考虑超高和加宽过渡的需要，一级驾驶员操作的方便，其间直线的最小长度应予以限制。《公路路线设计规范》规定，当设计时速大于60km/h时，反向圆曲线间的直线最小长度以不小于设计时速的2倍为宜。本设计中两段圆曲线为反向圆曲线，反向圆曲线之间直线为K1+518.229-K1+878.731距离为360m，设计时速为80km/h，符合要求。4.2.2圆曲线88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的重要组成部分。路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。圆曲线具有易与地形相适应、可循环好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。本次公路为一级公路，故应该合理的设置圆曲线。1、圆曲线最小半径的计算圆曲线最小半径包括极限最小半径、一般最小半径和不设超高的的最小半径。极限最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其行车的安全的最小允许半径。它是圆曲线半径允许采用的极限最小值，只有当地形条件特殊困难或受其他条件严格限制时，方可采用。一般最小半径是指通常情况下各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其安全性和舒适性行车的推荐采用的最小半径。本设计中考虑了超高对行车的影响，并在平曲线路段设置了超高，故不考虑不设超高情况下圆曲线最小半径的限制。为保证汽车行驶的横向稳定性，采用横向力系数来衡量稳定性程度，其意义为单位车载的横向力，即：（4-1）用v（km/h）表达上述公式，则：（4-2）式中：---圆曲线半径（m）；---横向力系数；---汽车行驶速度（km/h）；---横向超高坡度（超高值）。《标准》采用摩阻系数作为圆曲线最小半径的指标，即：（4-3）式中：---圆曲线半径（m）；---路面与轮胎之间的横向摩阻系数；---汽车设计速度（km/h）；---横向超高坡度（超高值）。88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计我国《规范》根据不同的值，对不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径，见表4.1。表4.1一级公路圆曲线最小半径设计速度（km/h）1008060极限最小半径（m）400250125一般最小半径（m）7004002002、圆曲线最大半径选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大曲线半径。但是，当半径大到一定程度时，其几何性质与直线区别不大，而且容易给驾驶员造成判断上的失误，因此，《规范》规定了圆曲线的最大半径不宜超过1000m。本次设计中在第一个交点处圆曲线半径R取600m，第二个交点处圆曲线半径R取800m，均满足要求。4.2.3缓和曲线缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间的或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的曲线，是平面线形的主要组成部分。在直线和圆曲线连接处插入缓和曲线，可以增加驾驶员的行车安全感，使乘客感觉舒适，并且增加了线形美观。《标准》规定，除四级公路可以不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径不小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。根据影响缓和曲线长度的各项因素，《标准》制定了一级公路缓和曲线最小长度，见表4.2，在实际运用中缓和曲线一般不宜小于一般值，只有在极端情况下才能取最小值。本设计中，第一处缓和曲线前后缓和曲线长度为120m，第二处缓和曲线的前后缓和曲线长度为110m，均满足要求。表4.2一级公路缓和曲线最小半径设计速度（km/h）100806088 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计缓和曲线最小长度（m）一般值12010080最小值8570604.5平面元素计算结果4.5.1有缓和曲线的圆曲线要素计算公式在圆曲线和直线连接的两端，分别插入相同长度的缓和曲线，即构成对称基本形曲线，其示意图如下图4.1所示。其要素计算公式如下：图4.1对称基本型曲线计算图式(4-4)(4-5)（4-6）（4-7）（4-8）（4-9）88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计（4-10）（4-11）式中：——总切线长(m)；——总曲线长(m)；——外距(m)；——校正数(m)；——主曲线半径(m)；——路线转角（°）；——缓和曲线终点处的缓和曲线角（°）；——缓和曲线切线增值(m)；——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值(m)；——缓和曲线长度(m)；——圆曲线长度(m)。4.5.2逐桩坐标计算根据地形图和选定路线知：路线总长3010.468m，起点桩号K0+000.00，终点桩号为K3+010.468。设计路线共设置了2个平曲线，桩号分别为K1+253.996、K2+029.246，在缓和曲线内均设置超高，超高值设置为6%，因为半径基本都大于等于250m，则不需要加宽。根据地形图设计的路线大致如下图4.2所示。图4.2路线示意图1、路线转角、交点间距、曲线要素及主点桩计算设起点坐标，第个交点坐标，=2，3……n，则坐标增量88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计（4-12）交点间距（4-13）象限角（4-14）计算方位角（4-15）转角（4-16）为“+”路线右转，为“-”路线左转。首先根据地形图上的“十字坐标”求出起点、终点。按路线前进方向求得第一个转角处交点、第二个转角处交点坐标：（A）：（.17975，.91546）(B)：(.14093，.45713)(C)：(.74429，.16417)（D）：（.86433，.42415）。按公式（4-13）计算AB段BC段CD段88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计按公式（4-14）计算象限角因为所以方位角由公式（4-14）知，因为所以方位角由公式（4-14）知，因为所以方位角按公式（4-13）计算两转角的角度各桩点坐标公式如下：（4-17）（4-18）（4-19）（4-20）（4-21）（4-22）JD1：K1+253.996处计算如下，已知，，则曲线要素计算如下：88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计主点里程桩号计算：校核：故交点坐标校核无误。JD2：K2+029.246处计算如下，已知，，则曲线要素计算如下：88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计主点里程桩号计算：校核：故交点坐标校核无误。2、直线上中桩坐标计算利用已知坐标，交点相邻直线的方位角，则(或)点坐标：（4-23）（或)点坐标：（4-24）设直线上加桩里程距的距离为，已知，则加桩坐标为可以有下式计算。（4-25）例如：JD1（.14093，.45713）当时：88 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计其他直线桩号坐标，详见逐桩坐标表（附表）。3、缓和曲线上任意点坐标缓和曲线上任意点的切线横距：（4-26）式中——缓和曲线上任意点至（或）点的曲线长；——缓和曲线长度。第一缓和曲线（）任意点坐标（4-27）式中——转角符号，右转为“+”，左转为“-”。第一段缓和曲线的坐标见表4.3。表4.3缓和曲线上桩点坐标桩号XYK0+969.887.35.9088 河南理工大学本科毕业设计第四章平面设计K0+980.27.7051K1+000.33.232K1+020.377.5921K1+040.406.6743K1+060.42.3674K1+080.42.56K1+089.887.534.4362经验算，平面线形元素坐标均正确无误。88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计第五章纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，确定起伏空间线的位置，以便达到行车安全迅速、运输经济合理以及乘客感觉舒适的目的。5.1纵坡及坡长设计沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。由于自然因素的影响以及经济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。纵断面设计根据地形、地质、水文、地物，综合考虑平面、横断面而设。设计纵坡连续、协调、充分利用旧路。纵断面是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一，见纵断面设计图。在纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化情况；另一条是设计线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凸有凹，其大小用半径和水平长度表示。5.1.1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。本次设计一级公路设计速度为80km/h，最大纵坡取6%。设计中最大纵坡坡度为1.4%，符合设计要求。5.1.2缓和坡段当连续纵坡大于坡长限制时，应在不大于所规定长度处设缓和坡段，用以恢复在陡坡上降低的速度和保证安全。《标准》规定缓和坡段的纵坡度应不大于388 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计％，其长度应不小于该级公路相应的最短坡长。在必须设置缓和坡段而地形又困难的地段，可将缓和坡段设置于半径较小的平曲线上，但应适当增加缓和坡段的长度。此时缓和坡段的长度应予增加，所增加的长度为该平曲线的半径值。5.1.3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，80km/h时规定最小为150m。2、最长坡长限制所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶时，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。《规范》规定的最大坡长见表5-1。本次设计中，设计坡度为1.2%时坡长为640m，设计坡度为0.59%时坡长为1000m，设计坡度-1.01%时坡长为1000m，设计坡度为1.4%时坡长为620m，均符合设计要求。表5-1一级公路纵坡长度限制设计速度/（km/h）1008060坡度/％31000110012004800900100056007008006—5006007———8———9———5.1.4最小纵坡挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。在长路堑以及其他横向排水不利地段，为了防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路均应设置不小于0.3％的最小纵坡，一般情况不小于0.5％。当必须设计平坡或纵坡小于0.3％的路段时，边沟应作纵向排水设计。本设计中最小坡度为0.58%符合要求。88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计5.1.5平均纵坡平均纵坡是指由若干坡段组成的路段所克服的高差与路现长度之比，是衡量线形质量的重要指标，目的是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行驶的限制性指标。本设计中公路为一级公路，故可以不考虑平均纵坡。5.1.6合成坡度合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即为流水线方向。合成坡度的计算公式为：（5-1）式中：――合成坡度，％；――超高横坡或路拱横坡，％；――路线设计纵坡坡度，％。在本设计中，该一级公路设计时速为80km/h，最大允许合成坡度值的规定为小于10.5％。本次设计中最大合成坡度为2.4％＜10.5％，符合设计要求。各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5％，当合成纵坡小于0.5％时，应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。5.2平纵线形组合5.2.1组合设计原则道路平纵线形组合设计应遵循以下原则：1、在视觉上能自然引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性；2、保持线形技术指标在视觉和心理上的大小均衡；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。5.2.2组合设计方法平纵组合基本要求88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计1、直线与直坡线、直线与凹形竖曲线、直线与凹形竖曲线、平曲线与直坡线时常用的组合形式。这些组合都含有直线或直坡线，是常用的平纵组合。只要圆曲线半径或竖曲线半径能达到一般值以上，便能获得视觉良好、行车顺适的效果。2、平曲线和竖曲线宜相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。竖曲线的起终点宜分别设在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要设在缓和曲线以外的直线上或圆曲线内。若平、竖曲线半径都很大且坡差较小时，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，可将两者拉开适当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。组合示意图如下图5.1所示。图5.1平曲线与竖曲线组合示意图3、要保持平曲线与竖曲线大小均衡。平、竖曲线半径的均衡研究认为：竖曲线半径约为平曲线半径的10~20倍，可获得视觉上的均衡。5.3竖曲线纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车的方便用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线型或圆曲线型。由于在纵断面上只计水平距离和垂直高度，斜线不计角度而计坡度，因此，竖曲线的切线长与曲线长是其在水平面上的投影，切线支距是竖直的高程差，相邻两坡度线的交角用坡度差表示。5.3.1竖曲线最小半径根据规范，设计车速为80km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为3000m，一般值为88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计4500m；凹形竖曲线极限最小半径为2000m，一般值为300m。竖曲线最小长度为70m。具体要求如表5.2所示。本设计中凸型竖曲线，第一处半径为6000m，第二处半径为7000m凹型竖曲线半径为5000m，符合要求。表5.2一级公路竖曲线最小半径和最小长度设计速度(km/h)1008060凸形竖曲线最小半径(m)一般值1000045002000极限值650030001400凹形竖曲线最小半径(m)一般值450030001500极限值300020001000竖曲线长度一般值210170120极限值8570505.3.2纵断面设计要点及计算纵断面图在纬地地图里面包括上下两部分内容。上部分在本图里面主要包括地面线和设计线，以及纵断面各要素的数据。下部分主要包括填挖高度、里程桩号、地面高程、设计高程、坡长坡度说明、平曲线说明。1、纵坡极限值的运用：一般来讲，纵坡缓一些为好，但为了路面和边沟排水，最小纵坡不应低于0.3％～0.5％。2、最短坡长：坡长是指纵断面上两变坡点之间的距离。坡长不宜过短，一般以不小于计算行车速度9s的行程为宜。3、纵坡的设计：本设计地形为平原微丘地形，所以其纵坡应均匀平缓，注意保证最小纵坡的要求。4、竖曲线半径的选用：竖曲线半径应以较大为宜，当受到限制时可采用一般最小值，特殊困难方可采用极限最小值。5.3.3竖曲线要素计算结果竖曲线长度88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计（5-2）竖曲线切线长（5-3）外距（5-4）根据纵断面设计结果竖曲线表得知，起、终点及变坡点桩号和高程如下表5.3。表5.3特殊点桩号及设计高桩号设计标高K0+00047.8716K0+64055.7131K1+64061.56K2+390K3+010.46853.963262.7054通过上表计算可得：其中“-”表示坡度是下降的。变坡角（5-5）当变坡角为负时，转坡点在竖曲线的上方，该竖曲线称凸形竖曲线。88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计当变坡角为正时，转坡点在竖曲线的下方，该竖曲线称凹形竖曲线。该一级公路，第一个变坡点桩号为K0+640，高程为55.7131m，，，竖曲率半径R=12000m，计算竖曲线诸要素以及桩号为K0+620处的设计高程。1、计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凸形竖曲线。曲线长切线长外距2、计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线终点桩号竖曲线终点高程总切线长3、计算桩号K0+620的、值桩号K0+620处：横距：竖距：切线高程设计高程第二个变坡点桩号为K1+640，高程为61.56m，竖曲率半径R=7000m。1、计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凸形竖曲线。曲线长切线长外距88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计2、计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线终点桩号竖曲线终点高程总切线长第三个变坡点桩号为K2+390，高程为53.9632m，竖曲率半径R=5000m。1、计算竖曲线要素变坡角，该竖曲线为凹形竖曲线。曲线长切线长外距2、计算起终点桩号及高程竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线终点桩号竖曲线终点高程总切线长5.5.4设计高程计算1、直坡段设计高程设计高程（5-6）式中：——起点高程或已知的设计高程；——坡长，未知点到已知点的坡长；——两点之间的坡度，上坡为正，下坡为负。2、竖曲线上设计高程（1）按公式（5-6）计算处要求的桩号的切线高程；88 河南理工大学本科毕业设计第五章纵断面设计（2）计算横距等于两点之间的坡长；（3）计算竖距；（4）设计高程等于切线高程减去竖距（凸形）或切线高程加上竖距（凹形）。已知竖曲线交点K0+640处标高为55.7131，竖曲线半径为12000m，现计算K0+678.433处高程：横距：数据：则切线高程为设计高程为。经验算核对，竖曲线各元素桩号和高程均准确无误。88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计第六章横断面设计道路的横断面是指中线各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、边沟边坡、护坡道、分隔带、截水沟以及取土坑、弃土坑、环境保护设施。横断面中的地面线是表征地脉那起伏变化的那条线。路线设计中所涉及的横断面设计只限于与行车道直接有关的那一部分，即两侧路肩外缘之间各组成部分的宽度、横向坡度等问题，边坡、边沟、截水沟、护坡道等设计在路基工程中研究。6.1横断面的组成及类型公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证公路通行能力。交通安全畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使公路发挥其最大的经济效益和社会效益。本设计采用整体式横断面，包括行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道、避险车道、变速车道等组成部分，其示意图和各部分尺寸如图6-1所示。图6-1横断面组成示意图横断面类型包括单幅双车道、双幅多车道、单车道三种。设计时应根据设计要求合理采用路幅形式，本设计为一级公路故采用双幅四车道。88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计6.2行车道及路肩、路拱6.2.1行车道宽度的确定行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称，机动车道宽度是根据设计车辆宽度、交通量组成和汽车行驶速度确定。行车道的宽度要根据车辆总宽﹑设计交通量﹑交通组成和汽车行驶速度确定，本次设计单车道宽度根据规定采取3.75m，具体要求如表6.1所示。高速公路和一级公路一般有四条以上车道，每侧再划分为快车道和慢车道或超车道和主车道，本设计根据交通量设计为双向四车道。表6.1一级公路行车道宽度公路等级高速公路、一级公路设计时速（Km/h）120、1008060车道数864644车道宽（m）3.753.753.753.753.753.506.2.2路肩位于行车道外缘至路基边缘具有一定宽度的带状部分称为路肩。各级公路都要设置路肩，其作用是：1、保护及支撑路面结构；2、供临时停车之用；3、作为侧向余宽的一部分，能增加驾驶的安全和舒适感，尤其在挖方路段，可增加弯道视距，减少行车事故；4、提供道路养护作业、埋设地下管线的场地；5、对未设置人行道的公路，可供人及非机动车使用。道路一般应设右路肩，高速公路、一级公路有条件时宜采用大于或等于2.5m的右侧硬路肩。当右侧硬路肩的宽度小于2.5m时应设置紧急停车带，紧急停车带的设置间距不应大于2km，宽度包括硬路肩在内为5.00m，有效长度大于或等于50.0m。88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计6.2.3路拱横坡度为利于路面横向排水，将路面做成中央高于两侧具有一定横坡的拱起形状，称为路拱。其倾斜的大小以百分率表示。路拱对排水有利，但对行车不利。路拱横坡坡度使车重产生水平分力，增加了行车的不稳定性，也给乘客不舒适的感觉；当车辆在有水或潮湿路面上制动时，会有侧向滑移的危险且制动距离增加。为此，路拱大小及形状的设计应兼顾两方面的影响，不同类型的路面因其平整度和透水性不同，根据当地自然条件可选用不同的路拱横坡度，规定数值见表6.2。表6.2路拱横坡度路面类型路拱横坡度（%）路面类型路拱横坡度（%）水泥混凝土路面、沥青混凝土路面1.0~2.0碎、砾石等粒料路面2.5~3.5其他黑色路面、整齐石块1.0~2.5低级路面3.0~4.0半整齐石块、不整齐石块2.0~3.0本设计中采用沥青混凝土路面，路拱坡度为2%，符合要求。6.2.4中间带四条及四条以上车道应设置中间带，中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其作用为：1、分隔上下行车流，防止车辆驶入对向车道，减少道路交通干扰，提高通行能力和行车安全；2、可作为设置道路标志及其他交通管理设施的场地，也可作行人过街的安全岛；3、一定宽度的中间带并种植花草灌木或设防眩网，可防止对向车灯炫目，还可起美化路容和环境的作用；4、设于中央分隔带两侧的路缘带，有一定的宽度且颜色醒目，能引导驾驶员视线，增加行车侧向余宽，提高行车的安全性和舒适性。88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计中间带的宽度是根据行车道外侧向余宽、护栏、种植、防眩网、桥墩等所徐设施带宽度确定。其愈宽作用俞明显，但对用地紧张地区采用宽中间带困难的。《标准》规定的最小中间宽度随公路等级、地形条件在2.0m~4.5m之间，左侧路缘带常采用0.5m或0.75m。中间带宽度一般应保持等宽，若需变宽时，宽度变化点应设过渡段，过渡段以设在回旋线内为宜。本设计中中间带为3m，中央分隔带为2.0m，左侧路缘带为0.5m，满足中间带宽度要求。6.3平曲线加宽汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以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。四级公路和山岭、重丘区的三级公路采用第一类加宽值；其余的各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值。对于R＞250m的圆曲线，由于其加宽值比较小，可以不加宽。本设计中圆曲线半径都大于250m，不设置加宽，故不考虑加宽。6.4平曲线超高设计计算6.4.1超高及其作用为抵消或减少车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上做成外侧高于内侧的单向横坡形式，称为平曲线超高。合理设置超高，可全部或部分抵消离心力，提高汽车在平曲线上行驶的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，超高横坡度应是与圆曲线半径相适应的全超高；而在缓和曲线上曲率是变化的，其离心力也是变化的，因此在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。从直线段的双向路拱横坡渐变到圆曲线段具有单向横坡的路段，称为超高过渡段。6.4.2超高值的计算对任意半径圆曲线超高值的确定，由汽车在圆曲线上行驶时的力平衡方程式可得：(6-1)88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计式中第一项汽车行驶时在圆曲线所产生的离心加速度，第二项时横向力系数。计算超高值，要先确定横向力系数。横向力系数主要与圆曲线半径有关，且随半径的增大而减小。与的拟合计算公式如下表6.3所示。表6.3与关系式设计时速（Km/h）与关系式1201008060对于不同行驶速度、不同半径对应的超高值，将横向力系数代入公式计算，当计算的超高值小于路拱横坡时，取，当计算的超高值大于最大超高值时，取。6.4.3超高过渡方式无中间带道路的超高过渡：若超高值等于路拱横坡度，路面由直线上双向倾斜路拱形式过渡到圆曲线上具有超高的单向倾斜形式，只需行车道外侧绕中线逐渐抬高，直至与内侧横坡相等为止。若超高值大于路拱横坡度时，可采用绕内边线旋转、绕中线旋转或绕外边线旋转。三种方法中，绕内边线旋转因行车道内侧不降低，利于路基纵向排水，一般用于新建工程。绕中线旋转可保持中线高程不变，多用于旧路改建。有中间带道路的超高过渡：1、绕中央分隔带中线旋转将外侧行车道绕中央分隔带边线旋转，待达到与内测行车道构成相同横坡后，整个断面一同绕中央分隔带中线旋转，直至超高值。此时中央分隔带呈倾斜状。2、绕中央分隔带边线旋转88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计将两侧行车道分别绕中央分隔带边线旋转，使各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带维持原水平状态。3、绕各自行车道中线旋转将两侧行车道分别绕各自的中线旋转，使各自成为独立的单向超高断面。此时中央分隔带两边缘分别升高与降低而成为倾斜断面。三种超高方式可按中间带宽度和车道数选用。中央分隔带较窄时可采用绕中央分隔带中线旋转，各种宽度的中央分隔带都可采用绕中央分隔带边线旋转，双向车道数大于4的公路可采用绕各自行车道中线旋转。6.4.4超高过渡段长度计算为了行车的舒适、路容的美观和排水的通畅，必须设置一定长度的超高过渡段，超高的过渡则是在超高过渡段全长范围内进行的。最小超高过渡段长度按下式计算：（6-2）式中：—最小超高过渡段长度（m）；—旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；—超高坡度与路拱坡度的代数差（%）；—超高渐变率，即旋转轴线与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间的相对坡度，其最大值如表6.4。表6.4一级公路最大超高渐变率设计速度（km/h）超高旋转轴位置中线边线1001/2251/175801/2001/150601/1751/125根据上式计算的超高过渡段长度，应凑成5m的整倍数，并不小于10m长度。为了行车的舒适、超高过渡段应不小于按上式计算的长度，但从利于排除路面降水考虑，横坡度由2%（1.5%）过渡到0%路段超高渐变率不得小于1/330，即超高过渡段又能设置太长。在确定超高过渡段长度时应考虑以下几点：1、88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计一般的情况下，在确定缓和曲线长度时，已经考虑了超高过渡段所取得最短长度，故一般取超高过渡段与缓和曲线长度相等，即。2、若计算出的，此时应修改平面线形，使。当平面线形无法修改时，可将超高过渡起点前移，即超高过渡在缓和曲线起点前的直线路段开始。3、若大于计算出的，但只要超高渐变率，仍取，否则超高过渡可设在缓和曲线某一区段内。第一处交点处缓和曲线超高缓和段长度：按上述分隔带特点，本设计超高设计是绕中央分隔带边缘带，故。查路基超高加宽表，圆曲线超高值，路拱横坡度，根据公路设计时速、超高旋转轴位置知最大超高渐变率，缓和曲线长度，所以取，则横坡路拱横坡度-2%过渡到4%的超高渐变率故取。第二处交点处缓和曲线超高缓和段长度：本设计超高设计是绕中央分隔带边缘带旋转，故。查路基超高加宽表，圆曲线超高值，路拱横坡度，根据公路设计时速、超高旋转轴位置知最大超高渐变率，缓和曲线长度。所以取，则横坡路拱横坡度-2%过渡到4%的超高渐变率。故取。即缓和曲线满足超高要求，具体结果见附表超高加宽表。6.4.5横断面超高值的计算设有中间带道路的的超高方式有三种，其中常用方法是绕中央分隔88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计带边线旋转和绕各自行车道中线旋转。在超高过程中，内外侧同时从超高过渡点开始绕各自旋转轴旋转，外侧逐渐抬高，内侧逐渐降低，直到缓点达到全超高。绕中央分隔带边线旋转超高值计算公式如下表6.5所示。表6.5绕中央分隔带旋转超高值计算公式超高位置计算公式x距离处行车道横坡值备注外侧C1计算结果为与设计高之差2设计高程为中央分隔带外侧边缘D点高程3当时，为圆曲线上的超高值D0内侧D0C6.5土石方计算和调配路基土石方是道路工程的一项主要工程量，在设计和路线必选中，路基土石方数量是评价道路测设质量的主要技术经济指标之一。6.5.1土石方数量计算平均断面法：若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体，其体积的计算公式为：(6-3)式中，V---体积，即土石方数量(m3)；F1、F2---分别为相邻两断面的面积(m2)；L---相邻断面之间的距离(m)。6.5.2路基土石方调配土石方调配是指在路基设计中，合理调运挖方作为填方的作业。土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向，以及土石方的数量和运量88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计。通过调配合理地解决路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。具体调配步骤是：1、土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁，供调配时参考；2、弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量；3、在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考；4、根据填缺挖余分布的情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案。方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中；5、经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或弃方栏内；6、土石方调配后，应按下式进行复核检查：横向调配+纵向调配+借方＝填方横向调配+纵向调配+弃方＝挖方挖方+借方=填方+弃方经过核证无误后，即可分别计算计价土石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供土石方工程数量。具体调配应遵循以下原则：1、在半填半挖断面中，应先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，再作纵向调运，以减少中的运输量；2、土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运，尽可能避免和减少上坡调运；3、为使调配合理，必须根据地形和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借；88 河南理工大学本科毕业设计第六章横断面设计4、土方调配“移挖作填”要考虑经济运距，综合考虑弃方或借方占地、赔偿青苗损失及对农业生产的影响。有时移挖作填虽运距超出一些，运输费用可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，综合考虑时有利的。具体调运结果如下：该桩号K0+000—K0+120段，挖余8249.31，其中调7561.43至K0+000—K0+380段，687.88调至K1+000；桩号K0+380—K0+680段，挖余17723.05，调17723.05至K0+700—K1+680段；桩号K1+700—K1+500段，挖余22098.15，调22098.15至K0+700—K1+680段；桩号K2+120—K2+160段，挖余294.54，调294.54至K2+040—K1+100段；K2+240—K2+380段挖余2527.3，其中调510至K2+180—K2+220段，调85.71至K2+040—K1+100段，调1931.6至K1+180；K2+680—K2+940挖余17803.7，其中调5879.1至K2+400—K2+660段，调1340.3至K2+960—K3+010.468段。由于填挖不均衡，需在K1+100处设置取土坑，借土20158.3，在K2+800处设弃土堆，弃土10584.2，具体调运示意图见附表土石方计算表。88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计第七章路基设计7.1概述路基是在天然地基上按路线的平面位置及纵坡要求开挖或填筑成一定断面形状的土质或石质结构物，它是道路建筑的主体，又是道路路面的基础，它承受着土体本身的自重和路面结构的重力，同时还承受路面传递下来的行车荷载。路基必须具有足够的强度和稳定性，即在其本身静力作用下地基不应发生过大沉陷；在车辆动力作用下不应发生过大的弹性和塑性变形；路基边坡应能长期稳定而不坍滑。为此，需要在必要处修筑一些排水沟、护坡、挡土结构等路基附属构筑物。路基是一种线形结构物，具有路线长与大自然接触面广的特点，其稳定性，在很大程度上由当地自然条件所决定。路基工程的特点是：工艺较简单，工程数量大，耗费劳力多，涉及面较广，耗资亦较多。路基施工改变了沿线原有自然状态，挖填借弃土石方涉及当地生态平衡、水土保持和农田水利。土石方相对集中或条件比较复杂的路段，路基工程往往是施工期限的关键之一。路基设计，通常包括路基基身、排水、防护与加固等方面。路基基身设计，主要涉及填料选择、压实标准、路基边坡及地基要求等问题。7.2路基类型与构造通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，路基设计标高低于天然地面标高，需进行挖掘；路基设计标高高于天然地面标高，需进行填筑。由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合等三种类型。路堤：路堤是全部用岩土填筑而成的路基。按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0～1.5m的，属于矮路堤；填土高度大于18m（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5～20m之间的属于一般路堤。随其所处的条件和加固类型的不同，还有浸水路堤、护脚路堤和挖沟填筑路堤等形式。本次设计中的路堤均属于一般路堤。路堑：路堑是全部在天然地面开挖而成的路基。有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。半填半挖路基：88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计半填半挖路基是指当天然地面横坡较大，且路基较宽，需要一侧开挖而另一半填半挖侧填筑时而行程的路基。半填半挖路基若处理的得当，可以保持土石方数量平衡，路基稳定可靠，是一种比较经济的断面形式。三种路基横断面形式各具特点，由于地形、地质、水文等自然条件差异很大，且路基、横断面尺寸及要求亦应服从与路线、路面及沿线结构物的要求，所以横断面类型的选择，必须因地制宜，综合设计。7.3路基设计一般路基设计包括以下内容：选择路基断面形式，确定路基宽度和高度；选择路堤填料和压实标准；确定边坡形状和坡度；路基排水系统布置和排水结构设计；坡面防护与加固设计；附属设施设计。7.3.1路基宽度和高度路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。等级高的公路，设有中间带、路缘带、变速车道、爬坡车道、紧急停车带等，均应包括在路基宽度范围内。路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为3.50m~3.75m，技术等级高的公路路肩宽度尽可能增大，并铺筑硬质路肩，以保证路面行车不受干扰。各级公路路基宽度如下表7.1所示。表7.1一级公路路基宽公路等级一级公路设计速度（Km/h）10080车道数86464路基宽度（m）一般值41.033.526.032.024.5最小值38.523.520路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计高程和地面高程之差。由于原地面沿横断面往往是倾斜的，因此路基宽度范围内，两侧高度常有差异。路基高度是指路基中心线处设计高程与原地面高程之差。而路基两侧边坡的高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。所以路基高度有中心高度与边坡高度之分。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定最小88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计填土高度。沿河及受水侵泡的路基，其高度应根据标准所规定的设计洪水频率，求得设计水位，再增加0.5的余量。本公路等级为一级，设计洪水频率为1/100。7.3.2路基边坡坡度路基边坡坡度对路基稳定非常重要，确定路基边坡时路基设计的重要任务。公路路基的边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比表示。路基边坡坡度的大小取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。一般路堤边坡坡度可根据填料种类和边坡高度按表7.2所列坡度选用；路堤边坡高度超过列表数值，属高路堤，应单独设计。表7.2路堤边坡坡度表填料类别边坡坡率上部高度（）下部高度（）细粒土1：1.51：1.75粗粒土1：1.51：1.75巨粒土1：1.51：1.75路堑是从天然地层中开挖出来的路基结构物，设计路堑时，首先应从地貌和地质构造判断其整体稳定性。在遇到工程地质或水文地质条件不良的地层时，应尽量避绕它。对于稳定的地层，则应考虑开挖后，是否会减少支承，坡面风华加剧而引起失稳。土质路堑边坡应根据边坡高度、土的密实程度、地下水和地面水的情况、土的特性等因素按表7.3选定。表7.3土质挖方边坡坡度表土的类别边坡坡率黏土、粉质黏土、塑性指数大于3的粉土1：1中密以上中砂、粗砂、砂砾1：1.5卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土胶结和密实1：0.75中密1：1岩石路堑边坡，一般根据地质与岩石特性；对照相似工程的成功经验选定边坡坡率。岩石的种类、风化程度以及边坡的高度是决定坡率的主要因素，设计时可根据这些因素按表7.4限定。表7.4岩石挖方边坡坡度表88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计边坡岩体类型风化程度边坡坡率Ⅰ类未风化、微风化1：0.1~1：0.31：0.1~1：0.3弱风化1：0.1~1：0.31：0.3~1：0.5Ⅱ类未风化、微风化1：0.1~1：0.31：0.3~1：0.5弱风化1：0.3~1：0.51：0.5~1：0.75Ⅲ类未风化、微风化1：0.3~1：0.5弱风化1：0.5~1：0.75Ⅳ类弱风化1：0.75~1：1弱风化1：0.75~1：17.3.3路基填料用于公路路基的填料要求挖取方便，压实容易，强度高，水稳定性好。其中强度要求是按CBR值确定，应通过取土实验确定填料最小强度和最大粒径。巨粒土，级配良好的砾石混合料是较好的路基填料。石质土，如碎石土、砂土质碎石及碎石砂，粗粒土中的粗、细砂质粉土，细粒土中的轻、重粉质粘土都具有较高的强度和足够的强度和水稳定性，属于较好的路基填料。膨胀岩石、易溶性岩石不宜直接用于路堤填筑，强风化石料、崩解性岩石和盐化岩石不得直接用于路堤填筑。砂土可做路基填料，但由于没有塑性，受水流冲刷和风蚀时易损坏，在使用时可掺入粘性大的土。土方路堤填筑需满足以下要求：1、性质不同的填料，应水平分层、分段填筑、分层压实。同一水平层路基的全宽应采用一种调料，不得混合填筑。每种填料的填筑层压实后的连续厚度不宜小于500mm。填筑路床顶最后一层时，压实后的厚度不得小于100mm；2、对潮湿或冻融敏感性小的填料应填筑在路基上层。强度较小的填料应填筑在下层。在有地下水的路段或临水路基范围内，宜填筑透水性好的填料；3、在透水性不好的压实层上填筑透水较好的填料前，应在其表面设2%~4%的双向横坡，并采取相应的防水措施。不得在由透水性较好的填料所填筑的路堤边坡上覆盖透水性不好的填料；4、每种填料的松铺厚度应通过实验确定；88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计5、每一填筑层压实后的宽度不得小于设计宽度；6、路堤填筑时，应从最低处分层填筑，逐层压实；当原地面纵坡大于12%或横坡陡于1：5时应按设计要求挖台阶，或设置坡度向内并不大与4%/宽度大于2m的台阶；7、填方分几个作业段施工时，接头部分如不能交替填筑，则先填路段，应按1：1坡度分层留台阶；如能交替填筑，则应分层交互搭接，搭接长度不小于2m。7.3.4路基压实压实度是以应达到的干密度绝对值与标准击实法得到的最大干密度之比值的百分率表征。土的压实效果同压实的含水率有关，存在一最佳含水率，在此含水率条件下，采用一定的压实功能可达到最大的密实度，获得最经济的压实效果。因为路基土在最佳含水率状态下进行压实可以提高路基的抗变形能力和水稳定性。路基可按重型击实试验法求得的最大干密度控制压实度。各等级公路路基压实度如下表7.5所示。表7.5一级公路土质路基压实度标准填挖类型路床顶面以下深度一级公路压实度（%）路堤上路床0~0.3m≥96下路床0.3~0.8m≥94上路堤0.8~1.5m≥93下路堤>1.5m≥96零填及零挖路基0~0.3m≥960．3~0.8m≥967.4路基附属设施7.4.1取土坑和弃土堆路基土石方88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计的挖填平衡是公路路线设计的基本原则，但往往难以做到完全平衡。土石方数量经过合理调配后，仍然会有部分借方和弃方，路基的借弃首先要合理选择地点，即确定取土坑和弃土堆的位置。选点时要兼顾土质、数量、用地及运输条件等因素，还必须结合沿线区域规划、因地制宜，综合考虑，维护自然平衡，防止水土流失，做到借之有利、弃之无害。借弃所形成的坑或堆，要求结合当地地形，充分加以利用，并注意外形规整，弃堆稳固。高等级公路或干线公路应特别注意。本设计填方大于挖方，故在K1+100处设取土坑。7.4.2护坡道和碎落台护坡道时保护路基边坡稳定性的措施之一，设置的目的是加宽边坡横向距离，减少边坡平均坡度。护坡愈宽，愈利于边坡稳定，但至少为1.0m。宽度大，则工程量亦随之增加，要兼顾边坡稳定性与经济合理性。护坡道一般设在路基坡脚处，边坡较高时亦可设在边坡上方及挖方边坡的边坡处。浸水路基的护坡度，可设在浸水线以上的边坡上。碎落台设于土质或石质土的挖方边坡坡脚处，主要供零星土石碎块下落时临时堆积，以保护边沟不致阻塞，亦有护坡度的作用。碎落台宽度一般为1.0~1.5m。7.5路基防护与加固为确保路基的强度与稳定性，路基的防护与加固，也是不可缺少的工程技术措施。随着公路等级的提高，为维护正常的交通运输，减少公路病害，确保行车安全，保持公路与自然环境协调，路基的防护与加固更具有重要意义。路基的防护与加固设施，主要有边坡坡面防护，沿河路堤防护与加固以及湿软地基的加固处治。坡面防护主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延迟软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变过程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。坡面防护包括植物防护和工程防护。植物防护可美化路容，协调环境，调节边坡土的湿度与温度，起到固结和稳定边坡。它对坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面是一种简易有效的防护设施，其方法有种草、铺草皮和植树。土质边坡防护也可采用拉伸网草皮、固定草种布或网格固定撒种，用土工合成材料进行土质边坡防护的边坡坡度宜在1：1.0~1：2.0。当不宜使用植物防护或考虑就地取材时，采用砂石、水泥、石灰等矿质材料进行坡面防护是常用的防护形式。它主要有砂浆抹面、勾缝或喷涂及石砌护坡或护面墙。抹面防护应用于石质挖方坡面，岩石表面易受风化但比较完整的新坡面。88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计喷浆施工简便，效果较好，适用于易风化而坡面不平整的岩石挖方边坡。比较坚硬的岩石坡面，为防水渗入缝隙成害，视缝隙深浅与大小，分别予以灌浆、勾缝或嵌补等。此外路基坡面还可采取干砌片石护面和护面墙防护措施。冲刷防护主要是对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基边旁堤岸等的防护。堤岸防护与加固设施，有直接和间接。直接防护与加固设施中包括植物防护和石砌防护与加固，常用的有植物、铺石、抛石和石笼等。间接防护主要指导治结构物，如丁坝、顺坝、防洪堤、拦水坝等。必要时要进行疏浚河流、改变流水方向，避免或缓和水流对路基的直接破坏作用。7.6路基排水设计7.6.1排水设计原则路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基排水的任务就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基及路面具有足够的强度和稳定性，减少路基路面病害。路基设计时必须考虑将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干和降低，并引导至路基范围以外的适当地点。具体设计原则如下：1、路基排水设施要因地制宜、全面规划、合理安排、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，做到及时疏散，就近分流；2、各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田相结合，必要时可适当的增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定，路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必须合并使用时，边沟的断面应增，并予以加固，以防水流危害路基；3、设计前必须进行调查研究，查明水源和地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相结合，地下排水与地面排水相配合，各种排水沟渠的平面设置与竖向布置相配合，做到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不良的路段，还应与路基防护加固相配合，并进行特殊设计；4、路基排水要注意防止附近山坡地水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件，88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计不设人工沟渠，减少排水沟的防护和加固工程。对于重点路段的主要排水设施，以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注意必要的防护与加固；5、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，既要稳固适用，又必须讲究经济效益；6、为了减少水对路面的破坏作用，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除路面结构内的水，亦可修筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。7.6.2路基排水设备1、路基地面排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跌水和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位0.2m以上。边沟通常设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。截水沟又称天沟，一般设置在挖方边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水）引至桥涵或路基范围外的指定地点。跌水和急流槽是路基路面排水沟渠的特殊形式，用于纵坡大于10%，水头高差大于1m的陡坡地段。当水流需要横跨路基，受到设计高程的限制，可以采用管道或沟槽，从路基底部或上部架空跨越，前者称为倒虹吸，后者称为渡水槽，分别相当于涵洞和渡水桥，两者属于路基地面排水的特殊结构物，并且多半时配合农田水利所需而采用。气候干旱、排水困难的地段，可利用沿线的集中取土坑或专门设置蒸发池排除地表水。根据设计基本情况，本设计路面排水采取边沟和排水沟两种排水设施。边沟横断面采用矩形，矩形边沟的深度和宽度均为0.6m。边沟采用浆砌片石，且边沟纵坡宜与路线纵坡一致。排水沟横断面也采用矩形，矩形排水沟的深度和宽度均为0.6m。因边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算。现对排水沟进行水力验算。（1）排水沟设计流量计算：（7—1）式中：Q——设计流量（m3/s）q——设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度（mm/min）ψ——径流系数88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计F——汇水面积（km2）当缺乏自记雨量计资料时，可采用标准降雨强度等值线图和有关转换系数，按下式计算降雨强度：（7—2）式中：q5，10——5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度（mm/min）；cp——重现期转换系数，为设计重现期降雨强度qp同标准重现期降雨强度q5的比值；ct——降雨历时转换系数，为降雨历时t的降雨强度qt同10min降雨历时的降雨强度q10的比值。坡面汇流历时可按下式计算确定（7—3）式中：——坡面汇流历时（min）；——地表出度系数——分别为坡面长度（m）和坡度计算沟管内汇流时，先在断面尺寸、坡度变化点或者有支沟汇入处分段，分别计算各段的汇流历时后再叠加而得，即（7—4）式中：——沟管内汇流历时（min）；——分段数和分段序号；——第i段的长度（m）；——第i段的平均流速（m/s）。公路处于河南省，查得5年重现期10min降雨历时的降雨强度为，5年重现期转换系数，降雨历时转换系数，由公式（7—2）得：降雨强度设回流时间为5min。因为公路为一级公路，路面采用沥青路面，故取设计重现期为5年，沥青水泥混凝土路面径流系数为0.95，粗料土坡面和路肩径流系数取0.4~0.65。选取出水口间距为200m，则汇水面积：88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计路面汇水面积边坡及边沟汇水面积碎落台汇水面积设计流量根据公式（7—3）、（7—4）有：因为，故假设回流时间合格，设计净流量。（2）水力验算因排水沟采取干砌片石，矩形断面宽度和深度为0.6m，容许最大设计流水，粗糙系数n为0.017，按《规定》，排水沟需高于水面0.2米，故过水断面高度按0.4m计算：过水断面面积湿周水力半径参数流速系数流水断面流速流量因为，，所以排水沟满足排水要求。2、地下排水设备路基及边坡土体中的上层滞水，或埋藏很浅的潜水称为地下水，当地下水影响路基路面强度或边坡稳定时，应设置暗沟、渗沟和检查井等地下排水设施。常用的路基地下排水设施有盲沟88 河南理工大学本科毕业设计第七章路基设计、渗沟和渗井。盲沟由于池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，并沿沟排泄至指定地点。渗沟是采用渗透方式将地下水汇集于沟内，并沿沟排泄至指定地点，他的作用是降低地下水位或拦截地下水。渗井属于立式地下排水设备，当地下存在多长含水层，其中影响路基的上部含水层较薄，排水量不大，且平式渗沟难以布置，采用立式排水，设置渗井，穿过不透水层，将路基范围内的上层地下水，引入更深的含水层去，以降低上层水的地下水位或全部予以排除。88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计第八章路面结构设计8.1基本资料8.1.1自然地理条件本设计中一级公路，为双向四车道，位于Ⅱ5区，拟采用沥青路面结构，沿线土质为粉质土，属中湿状态。本设计路段路基处于Ⅱ5区，路基土为粉质土，路基处于中湿状态，土基的稠度经查表为0.9~1.05，根据二级自然区划各土组土基回弹模量参考值表确定土基回弹模量设计值为42MPa。8.1.2交通量及其年增长率和设计年限根据工程可行性研究报告可知该路段所在地区近期交通组成与交通量，如表8.1所示。交通量增长率为5%，为沥青路面累计标准轴次按15年计。表8.1近期交通组成与交通量表型号前轴载(KN)后轴载(KN)后轴数轮组数后轴距(m)交通量(辆/日)黄河JN15049101.61双0700解放CA10B19.460.851双0800解放CA3903570.151双0800尼桑CK10G39.25761双01000菲亚特650E33721双01000长征XD16042.685.202双3900太脱拉11138.7742双310008.1.3设计轴载1、当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时，各种车辆的前、后轴均应按公式（8-1）换算成标准轴载P的当量作用次数N。（计算结果如表8.2）（8-1）式中：N──标准轴载的当量轴次（次/日）；ni──各种被换算汽车的作用次数，（次/日）；88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计P──标准轴载（KN）；Pi──各种被换算车型的轴载（KN）；C1──轴数系数，；C2──轮组系数，双轮组为1，单轮组为6.4，四轮组为0.38。设计交通量是根据不同公路等级的设计年限、第一年双向日平均当量轴次(N1)、年平均交通量增长率、车道系数及该公路交通特点，计算设计年限内一个方向一个车道的累计当量轴次，按公式（8-1）计算：88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计取车道系数，则15年总累积当量轴次：路面营运第一年双向日平均当量轴次为3799，设计年限内一个车道上的累计当量轴次为，属中等交通等级。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=2480，属重交通等级。表8.2轴载换算与累计轴载车型轴型Pi（kN）C1C2N（次/日）Ns黄河JN150前轴单轴单轮4916.4700201.20后轴单轴双轮101.6011700750.04解放CA10B前轴单轴单轮19.4016.48004.09后轴单轴双轮60.851180092.18解放CA390前轴单轴单轮3516.480053.21后轴单轴双轮70.1511800171.12尼桑CK10G前轴单轴单轮39.2516.41000109.49后轴单轴双轮76111000303.07菲亚特650E前轴单轴单轮3316.4100051.49后轴单轴双轮72111000239.55长征XD160前轴单轴单轮42.616.4900140.72后轴双轴双轮85.202.21900986.46太脱拉111前轴单轴单轮38.716.41000102.97后轴双轴双轮742.211000593.723799．3188 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计2、以半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标时，各种车辆的前、后轴均应按公式(8-2)换算成标准轴载P的当量作用次数N：（计算结果如表8.3）(8-2)式中：C1──轴数系数C2──系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09。计算设计年限内一个方向一个车道的累计当量轴次，按公式（8-2）计算：88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计取车道系数，则15年总累积当量轴次：属中等交通等级。表8.3轴载换算与累计轴载车型轴型Pi（kN）C1C2N（次/日）Ni黄河JN150前轴单轴单轮49118.570043.04后轴单轴双轮101.6011.0700794.78解放CA10B前轴单轴单轮19.40118.58000.03后轴单轴双轮60.8511.080015.04解放CA390前轴单轴单轮35118.58003.33后轴单轴双轮70.1511.080046.91尼桑CK10G前轴单轴单轮39.25118.5100010.42后轴单轴双轮7611.01000111.30菲亚特650E前轴单轴单轮33118.510002.60后轴单轴双轮7211.0100072.22长征XD160前轴单轴单轮42.6118.590018.06后轴双轴双轮85.2031.0900749.69太脱拉111前轴单轴单轮38.7118.510009.30后轴双轴双轮7431.01000269.762146.48软件计算结果如下图8-1所示，与手算结果基本吻合。88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计图8.1软件轴载计算结果8.2初拟路面结构根据本地区的路用材料，结合已有工程经验与典型结构，拟定结构方案：方案一：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+25cm水泥碎石+？水泥石灰稳定土，以水泥石灰稳定土为设计层。方案二：4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+15cm密级配沥青碎石+？水泥稳定砂砾+石灰土，以水泥稳定砂砾为设计层。88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计8.3路面材料配合比设计与设计参数的确定8.3.1试验材料的确定半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，上面层采用SBS改性沥青，技术指标据符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）相关规定。8.3.2路面材料抗压回弹模量的确定1、据设计及配合比，选取工程用各种原材料制作，测定设计参数。按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51—2009）中规定的项目顶面法测定半刚性材料的抗压回弹模量。2、照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20—2011）中规定的方法测定沥青混合料的抗压回弹模量，测定20℃、15℃的抗压回弹模量，各种材料的试验结果与设计参数见表8.4。表8.4面层材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量(MPa)15℃平均抗压模量(MPa)1细粒式沥青混凝土40140020002中粒式沥青混凝土60120016003粗粒式沥青混凝土80100012004密级配沥青碎石基层100100012005水泥碎石250150015006水泥石灰稳定土？5505507水泥稳定砂砾？130015008石灰土2005505509新建路基4288 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计8.3.3路面材料劈裂强度测定根据设计配合比，选取工程用各种原材料，测定规定温度和龄期的材料劈裂强度。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》与《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中规定的方法进行测定，结果如表8.5所示。表8.5路面材料劈裂强度材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密级配沥青碎石基层水泥碎石水泥石灰稳定土水泥稳定砂砾石灰土劈裂强度（Mpa）1.41.00.80.60.60.30.50.258.4结构层厚度计算方案一：1、我国《公路沥青路面设计规范》（JTGD50—2006）规定路面设计弯沉值由公式（8-3）计算确定。=600(8-3)式中：──设计弯沉值（0.01mm）；──设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；──公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0；──面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；──结构类型系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为1.0。该结构为半刚性基层，沥青路面的公路等级系数为1.0，面层类型系数为1.0，基层类型系数为1.0。计算设计弯沉值：）故设计弯沉值为23.04（0.01mm）。2、沥青混凝土面层、半刚性材料基层、底基层以弯拉应力为设计指标时，材料的容许拉应力应按下列公式计算：88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计（8-4）式中：——路面结构层材料的容许拉应力，即该材料能承受设计年限次加载的疲劳弯拉应力(MPa)；——沥青混凝土或半刚性材料的极限抗拉强度(MPa)；——抗拉强度结构系数。根据结构层材料不同，按以下公式计算值：（沥青混凝土面层）（8-5）(无机结合料稳定集料)（8-6）(无机结合料稳定细粒土)（8-7）计算容许拉应力如下：细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土：粗粒式沥青混凝土：水泥碎石：水泥石灰稳定土：88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计软件计算过程如下：新建路面结构厚度计算新建路面的层数：5标准轴载：BZZ-100路面设计弯沉值：23.04(0.01mm)路面设计层层位：5设计层最小厚度：200mm按设计弯沉值计算设计层厚度：(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度：(第1层底面拉应力计算满足要求)(第2层底面拉应力计算满足要求)(第3层底面拉应力计算满足要求)(第4层底面拉应力计算满足要求)(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度：(仅考虑弯沉)(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度：经查表路面最小防冻厚度为450mm，验算结果路面总厚度为650mm，满足防冻要求。路面结构厚度结果如表8.6所示。88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计表8.6方案一结构厚度计算结果层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量(MPa)15℃平均抗压模量(MPa)劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40140020001.40.432中粒式沥青混凝土601200160010.313粗粒式沥青混凝土80100012000.80.254水泥碎石250150015000.60.35水泥石灰稳定土2205505500.30.126新建路基42方案二：该结构为半刚性基层，沥青路面的公路等级系数为1.0，面层类型系数为1.0，基层类型系数为1.0。计算设计弯沉值：）故设计弯沉值为23.04（0.01mm）。按公式6-7，6-8，6-9，各层材料的容许拉应力如下：细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土：密级配沥青碎石基层：88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计水泥稳定砂砾：石灰土：软件计算过程如下：新建路面结构厚度计算新建路面的层数：5标准轴载：BZZ-100路面设计弯沉值：23.04(0.01mm)路面设计层层位：4设计层最小厚度：200mm按设计弯沉值计算设计层厚度：(仅考虑弯沉)按容许拉应力计算设计层厚度：(第1层底面拉应力计算满足要求)(第2层底面拉应力计算满足要求)(第3层底面拉应力计算满足要求)(第4层底面拉应力计算满足要求)(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度：88 河南理工大学本科毕业设计第八章路面结构设计(仅考虑弯沉)(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度：路面最小防冻厚度为450mm，验算结果表明，路面总厚度为650mm，满足防冻要求。路面结构厚度结果如表8.7所示。表8.7方案二路面结构厚度结算结果层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量(MPa)15℃平均抗压模量(MPa)劈裂强度（MPa）容许拉应力（MPa）1细粒式沥青混凝土40140020001.40.432中粒式沥青混凝土801200160010.313密级配沥青碎石基层100120014000.80.184水泥稳定砂砾230130013000.60.255石灰土2005505500.30.16新建路基42综合方案一和方案二，两方案均能满足行车要求，也都能通过防冻验算，工程量等方面均很接近。但考虑所处平原地区，石材比较罕见，而砂性土则很丰富，处于造价考虑选择方案二，其示意图如图8.2所示。图8.2沥青路漫结构图88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙第九章专题挡土墙设计9.1概述挡土墙是为了防止土体坍塌滑落而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物。在公路工程中广泛用于支承路路堤填土或路堑边坡，以及桥台、隧道及河流堤岸等。路基在下列情况宜修筑挡土墙：1、陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段；2、需要降低路基边坡高度以减少大量填挖方的路段；3、增加不良地质路段边坡稳定，以防止产生滑塌；4、防止沿河路段水流冲刷；5、桥梁或隧道与路基的连接路段；6、节约道路用地、减少拆迁或少占农田；7、保护重要建筑、生态环境或其他需要特殊保护的地段。挡土墙按挡土墙的位置可分为：路堑挡墙、路堤挡墙、路肩挡墙和山坡挡墙；按挡土墙的墙体材料可分为：石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、砖砌挡墙、木质挡墙和钢板墙；按挡土墙的结构形式不同可分为：重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆式。锚定板式、桩板式和垛式。挡土墙类型的选择应根据与所支挡土体的稳定平衡条件，考虑荷载的大小和方向、地形地质条件、冲刷深度、基础的埋深、基地的承载力设计值和不均匀沉降、可能的地震作用、与其他构造物的衔接、施工难易、造价高低、环境特点等因素，综合比较后确定。9.2挡土墙的构造常用的石砌挡土墙及钢筋混凝土挡土墙，一般有墙身、基础、排水设置与伸缩缝等部分构成。9.2.1墙身挡土墙靠近填土的一面称为墙背，暴露在外侧的一面称为墙面，墙的顶面称为墙顶，墙的底面称为基底。挡土墙的底部称为基础，根据需要可与墙身分开建造，也可与墙身整体建造。基底的外侧前缘部分称为墙趾，基底的内侧后缘部分称为墙踵。88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙墙身根据倾斜方式不同，墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线形和衡重式。以仰斜、垂直和俯斜式三种不同的墙背所受的土压力分析，在墙高和墙后填料等条件相同时，仰斜墙背所受的土压力为最小，垂直墙背次之，俯斜墙背较大；因此仰斜式的墙身断面较经济。且用于路堑墙时，墙背与开挖的临时边坡较贴合，开挖量与回填量均较小。但当墙趾处地面横坡较陡时，采用仰斜式墙背会增加墙高，断面增大。故仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度愈缓，所受的土压力愈小，但施工愈困难，故仰斜墙背的坡度不宜缓于1：0.25。俯斜墙背所受的压力较大，因此墙身断面比仰斜式要大，但当地面横坡教陡时，俯斜式挡土墙可采用陡直的墙面，从而减小墙高。俯斜墙背的坡度减缓固然对施工有利，但所受压力亦随之增加，致使断面增大，因此墙背坡度不宜过缓，通常控制墙背斜度不缓于1：0.4。9.2.2排水设置挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。因此，挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后坡料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，从而使墙身免受额外的静水压力，消除粘性土填料因含水量增加产生的膨胀压力，减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力。挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水，主要是防止地表水渗入墙背填料或地基。因此地面排水可设置地面排水沟，引排地面水。夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌，采取封闭处理。为防止地表水渗入地基，可夯实墙前回填土及加固边沟。墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。通常在非干砌的挡土墙身的适当高度处设置一排或数排泄水孔。一般情况，墙身可不设防水层，但在严寒地区或附近环境水有侵蚀性时，应做防水处理。通常，对石砌挡墙先抹一层水泥砂浆，再涂以热沥青；对混凝土地区则涂以热沥青。9.2.3沉降伸缩缝为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基的地质条件及墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝，须设置伸缩缝。通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起，统称为沉降伸缩缝或变形缝。各类挡土墙应根据构造特点，设置容纳构件收缩、膨胀及适应不均匀沉降情况的变形缝构造。88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙9.2.4挡土墙的布置挡土墙的布置式挡土墙设计的一个重要内容，通常是在路基横断面和墙趾纵断面图上布设。挡土墙的横向布置主要是在路基横断面上进行，其内容为确定断面形式，选择挡土墙的位置。挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上布设，布置后绘成挡土墙正面图。布置内容包括确定挡土墙起终点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的衔接方式，确定伸缩缝和沉降缝的位置，布置各段挡土墙的基础，布置泄水孔的位置。9.3挡土墙的设计原则挡土墙按“极限状态分项系数法”进行设计。挡土墙设计极限状态分构件承载力极限状态和正常使用极限状态。承载力极限状态是当挡土墙出现一下任何一种状态，即认为超过了承载力极限状态：1、整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去了平衡；2、挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破坏，或因过量塑性变形而不适合于继续承载；3、挡土墙结构变成机动体系或局部失去平衡。正常使用极限状态是指挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：1、影响正常使用或外观变形；2、影响正常使用或耐久性的局部破坏；3、影响正常使用的其他特定状态。9.4挡土墙设计计算9.4.1基本资料在路线K1+060—K1+110标段，最大填土高度为4.3m，最低填方3.6m，为了保证路堤边坡的稳定，在此处设置路堤边坡挡土墙，因填方高度较小，采用施工方便和造价较低的重力式挡土墙。本段基本情况如下：1、路线技术标准，平原一级公路；88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙2、填料为砂质土，其密度，内摩擦角，填料与墙背间的摩擦角；3、地基采用中密碎石土，查《公路桥涵地基与基础设计规范》知地基容许承载力，基底摩擦系数；4、墙身材料采用片石砂浆砌体，砌块强度采用MU40，砂浆强度等级采用M7.5，砌体，砌体容许压应力为，直接抗剪强度，轴心抗强度；5、确定挡土墙尺寸：设计挡土墙高度，填土边坡坡度按前述为1：1.5，边坡填土高度，土路肩宽。现分别采取俯斜式挡土墙和仰斜式挡土墙，挡土墙墙背坡度均为1：0.25，在挡土墙高度和填料均相同的情况下，通过比较稳定性和强度以及工程量确定最佳断面形式和尺寸。9.4.2车辆荷载换算墙背后填土表面有车辆荷载作用，使土体中产生附加的竖向应力，从而产生附加的侧向压力。土压力计算时，对于作用于墙背后填土表面的车辆荷载可以近似地按均布荷载来考虑，并将其换算成重度与墙后填土相同的均布土层。当墙高时，取附加荷载强度；当墙高时，取。设计墙高米，按照线性内插法计算附加荷载强度：故均布土层厚度9.4.3俯斜式挡土墙设计1、拟定墙身断面88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙挡土墙如图9.1所示，拟定挡土墙顶宽为2.4m。图9.1俯斜式挡土墙示意图(1)破裂角计算假定破裂面交于荷载内面积函数则。（2）图式校核破裂面顶宽荷载内边缘距墙顶外缘：；荷载外边缘距墙顶外缘：因为，因此可知破裂面交与荷载内侧，故假设成立。88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙2、计算主动土压力及其作用位置（1）主动土压力系数：（2）荷载修正系数：（3）每延米主动土压力：（4）土压力作用位置：修正系数3、墙重与力臂：88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙4、稳定性及强度验算（1）抗滑稳定性验算因为，所以挡土墙满足抗滑稳定性要求。（2）抗倾覆稳定性验算以挡土墙墙趾为基点验算抗倾覆稳定性：因为，所以挡土墙符合抗倾覆稳定性要求。（3）地基承载力验算作用于基底的合力偏心距：88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙当时，，所以因为，故挡土墙基底应力符合地基承载力要求。（4）墙身截面强度验算为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择1~2个控制面进行验算，如墙身底部，1/2墙高处，上下墙交界处。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。1）墙身底部抗压强度验算挡土墙强度应满足：按每延米墙长计算：在此处，设计轴向力只计算墙体自重和土压力引起的轴向力（Ⅱ荷载组合圬工结构容许偏心距宜小于0.25B，此处满足要求）由于，所以墙身截面满足抗压强度要求。2）1/2墙高处强度验算取墙高一半为截面，有效高度。土压力：88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙墙身自重：抗压强度验算：88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙（Ⅱ荷载组合圬工结构容许偏心距宜小于0.25B，此处满足要求）由于，所以砌体抗压强度满足要求。抗剪验算故砌体满足抗剪要求。经过验算，挡土墙基底和墙高1/2处均满足强度要求，且符合规范技术要求。9.4.4仰斜挡土墙设计1、拟定墙身断面挡土墙示意图如9.2所示，拟定挡土墙墙厚为2m。图9.2仰斜式挡土墙示意图88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙（1）破裂角计算假定破裂面交于荷载内面积函数则（2）图式校核破裂棱体顶宽为：荷载内边缘距墙顶外缘：；荷载外边缘距墙顶外缘：因为，因此可知破裂面交与荷载中部侧，故假设成立。2、主动土压力计算（1）主动土压力系数：（2）土压力修正系数：88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙（3）每延米主动土压力：(4)土压力作用位置：修正系数3、墙重与力臂：4、稳定性及强度验算（1）抗滑稳定性验算因为，所以挡土墙满足抗滑稳定性要求。88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙（2）抗倾覆稳定性验算以挡土墙墙趾为基点验算抗倾覆稳定性：因为，所以挡土墙符合抗倾覆稳定性要求。（3）地基承载力验算作用于基底的合力偏心距e为：当时，此情况可以不考虑地基拉应力，而压应力重新分布如下：所以故地基承载力满足要求。（4）墙身截面强度验算为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择1~2个控制面进行验算，如墙身底部，1/2墙高处，上下墙交界处。根据《公路桥涵地基与基础设计规范》规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙1）墙身底部抗压强度验算挡土墙强度应满足：在此处，设计轴向力只计算墙体自重和土压力引起的轴向力，按每延米墙长计算：（Ⅱ荷载组合圬工结构容许偏心距取0.25B）由于，所以墙身截面满足抗压强度要求。2)1/2墙高处强度验算取墙高一半为截面，有效高度。土压力和作用点：墙重及力臂：88 河南理工大学本科毕业设计第九章专题挡土墙抗压强度验算：（Ⅱ荷载组合圬工结构容许偏心距取0.25B）由于，所以砌体抗压强度满足要求。抗剪验算经过验算，挡土墙基底和墙高1/2处均满足强度要求，且符合规范技术要求。9.4.5结论通过计算两种挡土墙各项指标如表9-1所示。表9-1两种挡土墙各项指标断面形式土压力（kN）圬工体积（m3）抗滑移系数基底应力（kPa）仰式挡土墙58.73101.95262.68俯式挡土墙139.5915.1251.74213.78俯式挡土墙的土压力和圬工体积分别为仰式挡土墙的2.38倍和1.51倍，仰式挡土墙的抗滑移系数为俯式挡土墙的1.1倍，但仰式挡土墙地基应力较大。因本设计路基为中密碎石土，承载力较强，故采取仰式挡土墙，挡土墙尺寸为墙高5m，墙身厚2m。88 河南理工大学本科毕业设计第十章概预算第十章概预算10.1概预算的定义和分类工程概预算是指在工程建设过程中，根据不同设计阶段的设计文件的具体内容和有关定额、指标及取费标准，预先计算和确定建设项目的全部工程费用的技术经济文件。其包括设计概算、审核概算、修正概算、施工图预算和施工预算等。设计概算的主要作用：1、国家确定和控制基本建设总投资的依据；2、确定工程投资的最高限额；3、工程承包、招标的依据；4、考核分析设计方案经济合理性的依据。10.2概预算的编制概算是指初步设计或技术设计阶段，设计单位根据设计图纸、概算定额、各类费用定额、建设地区的自然条件和技术经济条件等资料，预先计算和确定建设项目从筹建至竣工验收的全部建设费用的文件。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、88 河南理工大学本科毕业设计第十章概预算利润及税金；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。10.3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；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编制步骤1、熟悉设计图纸和资料；2、准备概、预算资料；3、分析外业调查资料及施工方案；4、分项；5、计算工程量；6、查定额；7、基础单价的计算；8、计算分项工程的直接工程费和间接费；9、计算建筑安装工程费；10、实物指标计算；11、计算其他有关费用；12、编制总概预算表并进行造价分析；13、编制综合概预算；14、编制说明。88 河南理工大学本科毕业设计第十章概预算10.5预算编制项目表预算编制主要包括的文件有：1、总预算汇总表；2、全预算人工、主要材料、机械台班数量汇总表；3、总预算表；4、人工、主要材料、机械台班数量汇总表；5、建筑安装工程费计算表；6、其它直接费及间接费综合费率计算表；7、设备、工具、器具购置费计算表；8、工程建设其它费用及回收金额计算表；9、人工、材料、机械台班单价汇总表。10.6工程量和工程费概算10.6.1路基工程1、除草（1000m）工程量：30；基价为315元。总价=30×315=9450。2、挖土方（1000m）查路基土石方表得，数量：71.21；基价为2416元。总价=71.21×2416=。3、自卸汽车运土方（1000m）工程量=挖土方-本桩利用数量，为68.71；基价为5560元。总价=68.71×5560=。4、机械辗压填方路基（1000m)工程量：73.75；基价：3629元。总价=73.75×3629=元。5、路基零星工程（1000m）工程量：3.01；基价：33089元。88 河南理工大学本科毕业设计第十章概预算总价=3.01×33089=99597.8元。10.6.2路基排水工程1、浆砌片石边沟（10m）矩形边沟尺寸为0.6×0.6，拟定厚度为0.2m；基价为2287元。工程量：。造价=216.75×2287=。2、浆砌片石排水沟（10m）矩形排水沟尺寸为0.6×0.6，拟定厚度为0.2m，长度8m，个数30；基价为2287元。工程量：（0.6×3×0.2×8×30）/10=8.64总价：8.64×2287=19759.710.6.3路基防护工程1、植草护坡（1000m）工程量：（3010.468×4）/1000=12.04。基价：第一步土工格栅挂网基价为15034元，第二步喷混植草基价19955为元。总基价：15034+19955=34989元。总价=12.04×34989=元。2、浆砌片石挡土墙（10m）工程量：（5×2×50×2）/10=100；基价为1964元。总价：100×1964=元。10.6.4路面工程1、石灰土（厚20cm)（1000m）稳定土拌和机拌合，压实厚度为15cm。工程量：（3010.468×24.5）/1000=73.76；基价为7618元。总价=73.76×7618=元。每增减1cm：88 河南理工大学本科毕业设计第十章概预算工程量：73.76×（20－15）=368.8；基价为412元。总价=368.8×412=.63元。2、水泥稳定砂砾（厚23cm)（1000m）稳定土拌合机拌合，压实厚度15cm。工程量：（3010.468×24.5）/1000=73.76；基价为13757元总价=73.76×13757=元。每增减1cm：工程量：73.76×（23－15）=590；基价为830元总价=590×830=元。3、沥青混凝土路面（1）细粒式沥青混凝土（厚4cm）（1000m）数量：（3010.468×24.5×0.04）/1000=2.95；基价为元。总价=2.95×=元。（2）中粒式沥青混凝土（厚8cm）（1000m）数量：（3010.468×24.5×0.08）/1000=5.9；基价为元.总价=5.9×=元。（3）密级配粗粒式沥青混凝土（厚10cm）（1000m）数量：（3010.468×24.5×0.1）/1000=7.37；基价为元。总价=7.37×=元。10.6.5安全设施1、标志牌（10块）标志牌为钢筋混凝土标志牌，尺寸为30cm×80cn数量：2；基价：3158元总价=2×3158=3950元2、里程碑、公路界碑（100块）里程碑：数量1.5，基价为6711元公路界碑：数量1.5，基价为4490元总价=1.5×（6711+4490）=16801.5元3、路面标线（100m）88 河南理工大学本科毕业设计第十章概预算数量：37，基价：3806元总价=37×3806=元10.7预算成果综上，直接工程费用为.4元。现以直接工程费为计算基础计算建筑安装工程费：1、措施费：.4×5%=元。2、直接费：.4+=.2元。3、间接费：.2×8%=.5元。4、利润：（.2+.5）×4%=.2元。5、不含税造价：.2+.5+.2=.9元。6、税金：.9×3.41%=.6元。7、含税造价：.9+.6=.5元。概算是利用工料计价法计算出分部分项工程量后乘以工料单价，合计得到直接工程费，直接工程费汇总后再加措施费、间接费、利润和税金生成工程造价。具体概算结果见附表。88 河南理工大学本科毕业设计参考文献参考文献[1]JTGBO1-2003，公路工程技术标准[S].[2]JTGF10-2006，公路路基施工技术规范[S].[3]JTGD20-2006，公路路线设计规范[S].[4]JTGD50-2006，公路沥青路面设计规范[S].[5]JTGD33-2012，公路排水设计规范[S].[6]JTGD30—2004，公路设计规范[S].[7]JTGD61-2005，公路污工桥涵设计规范[S].[8]JTG/TB06-01-2007，公路工程概算定额[S].[9]邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2008.[10]邓学钧.黄晓明.路面设计原理和方法[M].人民交通出版社，2001.[11]黄京春.公路平面线形设计中关于超高的探讨[M].山西交通科技出版社，2005.[12]梁富权.道路工程[M].人民交通出版社，1998.[13]李嘉.道路设计常用数据手册[M].人民交通出版社，2006.[14]李峻利.姚代禄.路基设计原理与计算[M].人民交通出版社,2001.[15]刘伯莹.姚祖康.公路设计工程师手册[M].人民交通出版社，2004.[16]刑莉燕.建筑工程估价[M].中国电力出版社，2010.[17]许金良.张雨化.《道路勘测设计》毕业设计指导[M].人民交通出版社,2004.[18]杨少伟.道路勘测设计[M].北京：，2009：人民交通出版社.[19]姚祖康.公路排水设计手册[M].人民交通出版社，2002.[20]俞高明、金仲秋主编，《公路工程》[M]，北京：人民交通出版社，2005.[21]赵红德.廖红建.土力学[M].高等教育出版社，201088 河南理工大学本科毕业设计致谢致谢本次毕业设计中我要感谢我的指导老师徐平老师，徐老师在确定题目、收集资料、写作修改和定稿过程中给了我很大的指导和帮助。在他的悉心指导下，我在毕业设计过程中发现了不少不合适的讨论方向和内容，经过不断改正保证了设计内容的正确性，使论文和设计过程趋于完整和精确。此外我还要感谢身边的同学们，在毕业设计过程中他们给与了我极大的帮助，不仅弥补了我许多知识理解不深刻的问题，使我正确理解所用到的原理和内容，而且他们的很多奇妙想法也给了我很大启发，他们的创新能力也激发我不断进步，努力追求更好，他们都是我的良师益友。最后，感谢学校。这次毕业设计我学到了很多，不仅将所学的专业知识在综合运用的过程中重新复习了一遍，而且培养了我动手收集资料、分析运用能力，最重要的是这次毕业设计使我了解了公路设计的基本过程，对以后工作实践都有很大益处。再次感谢我的指导老师徐平老师和帮助我的同学们，感谢他们帮助我学习，帮助我成长。88'