二级公路毕业设计

'目录第一章绪论11.1沿线工程地质概况11.2主要设计内容11.3设计指标及技术标准1第二章路线设计32.1概述32.2一般原则与设计原理32.3选线步骤42.4平面线性设计42.5平曲线计算7第三章纵断面设计93.1概述93.2原则及方法93.3纵断面设计计算113.4纵断面设计成果13第四章横断面设计154.1概述154.2设计原则154.3设计步骤154.4设计综述164.5土石方的计算及处理18第五章路基设计与防护235.1概述235.2路基设计235.3路基排水设计28第六章路面设计306.1概述306.2路面结构设计原则306.3结构层组合设计原则306.4路面设计步骤306.5沥青路面结构设计31 6.6水泥混凝土路面设计446.7路面比选52第七章桥涵设计537.1概述537.2涵洞设计的原则537.3洞口加固与防护547.4洞口形式547.5涵洞设计54第八章施工组织设计578.1概述578.2编制说明578.3工程概况578.4施工组织588.5施工技术准备588.6施工总进度598.7各主要分项工程的施工顺序60第九章施工图预算619.1概述619.2预算的编制依据619.3预算项目619.4预算文件编制步骤629.5路基工程629.6路面工程639.7其它工程63附录65致谢66参考文献67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第一章绪论1.1沿线工程地质概况1.1.1工程概况工程设计地点为成都，工程名称为成都市屛陈至蒿联，路线全长5344.073m。设计等级为二级公路，路基宽度为12m，设计车速为80km/h。1.1.2沿线地质情况该处地形为冲积平原和湿润丘陵，边缘为重丘，低山，大部分地区地势起伏较大，地表植被为草地、树林、水稻。全线地质条件较好，土质为粉质紫粘土。1.1.3沿线气候情况该公路地处V2区，属于四川盆地中湿区（西南潮暖区），为东南湿热区向青藏高寒区的过渡区。一些地区因同时受东南和西南季风的影响，雨期较长。加之地势较高，蒸发较少，渗透较大，故土基较湿，湿质路基和部分干湿季节分明的地区，土基强度较高，本区为我国岩溶集中分布地区。北部和西部新构造强烈，不仅地形高差大，地震灾害亦多。泥泞，滑坡，泥流是道路的主要病害。1.2主要设计内容本设计共分六个阶段：（1）开题报告：根据任务书填写开题报告，并进行设计资料的收集；（2）路线设计：道路的选线定线，进行平面设计和纵断面设计；（3）路基设计：路线的横断面设计以及防护工程设计；（4）涵洞设计：保持路基连续并确保路基不受冲刷，从而保证路基稳定；（5）路面设计：分别设计沥青路面和水泥混凝土路面；（6）预算编制：施工组织设计以及预算编制。1.3设计指标及技术标准（1）设计等级：二级公路；（2）设计速度：80（km/h）；（3）设计标准轴载：BZZ—100（kN）；（4）桥涵设计荷载：公路Ⅱ级；（5）设计洪水频率：涵洞为1/50；（6）沥青混凝土路面，设计年限为12年。水泥混凝土路面，设计年限为20年。（7）道路的使用性质和交通量：主要供车辆交通使用，交通量年平均增长率为5%。具体交通量见表1-1，主要设计指标见表1-2。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）表1-1初始年交通量序号车型名称交通量序号车型名称交通量1黄河JN1502147斯柯达706R932日野KF300D1558长征XD980763依士兹TD50549东风CS938604标准轴载BZZ10061210尼桑CK10G835交通SH-1417711东风SP9135716解放CA10B53212日野KB22294表1-2主要设计标准规范标准二级公路设计速度（km/h）80路基宽度（m）一般值12最小值10车道宽度（m）3.75路肩宽度（m）右侧硬路肩一般值1.5最小值0.75土路肩一般值0.75最小值0.5圆曲线最小半径（m）一般值400极限值250最大纵坡(%)5最小坡长（m）200最大坡长（m）3%11004%9005%7006%500竖曲线最小半径（m）凸形一般值4500极限值3000凹形一般值3000极限值2000竖曲线最小长度（m）70停车视距（m）110回车视距（m）150超车视距（m）一般值550/最小值35067 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第二章路线设计2.1概述路线方案是路线设计最根本的问题。路线方案是否合理，不仅关系到道路本身的工程投资和运营效益，还关系到道路的使用功能和国家的路网规划、国家的政策和国防要求等。因此，路线基本走向的选择应综合考虑公路的等级、在路网中的作用、水文、气象、地质、地形等自然条件，结合铁路、航空、水运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况等，从所有可能的方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准，在路线起终点间综合地形，地质,地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素在实地或纸上选定公路中线位置，然后进行测量和有关设计工作。路线的选定与公路线形设计有密切的关系,线形设计是对公路路线平、纵、横设计的基础，平、纵、横设计也是对其深一步细化和调整的依据，故选线定线应与几何设计相结合。2.2一般原则与设计原理2.2.1选线定线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；。（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。2.2.2平面线性设计原理公路平面线性由直线、圆曲线和缓和曲线组成。直线应根据路线所处的地形、地物、地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理状态等合理布设。但是直线的最大长度应有所限制，应结合具体情况采取相应的技术措施。不论转角大小均应设置67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）曲线，但不得已而设置小于7度的转角时则必须设置足够长的求爱，当圆曲线半径小于不设超高最小半径时，应设超高，并且用超高缓和段连接。缓和曲线长度还应大于超高过渡段的长度。超高的横坡度按公路等级、行车速度，路面类型，自然条件和车辆组成等情况确定。2.3选线步骤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。2.4平面线性设计2.4.1一般原则（1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；（2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量地选用较大的圆曲线半径；（3）两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连；（4）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜；（5）曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性；（6）应避免连续急转弯的线形。2.4.2直线长度的限制（1）直线的最大长度我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值，根据德国和日本的规定：直线的最大长度(单位m)为20(—设计速度，80km/h)即为1600m。虽然地域不同，环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指标。（2）直线的最小长度67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定地直线长度。这个直线长度是指前一曲线的终点(缓直HZ或圆直YZ)到后一曲线起点(直缓ZH或直圆ZY)之间的长度。①对于同向曲线间的最小直线长度：《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)规定同向曲线间地最短直线长度(单位为m)以不小于6(单位km/h)即为480m为宜。②对于反向曲线间的最小直线长度：《公路路线设计规范》规定反向曲线间最小直线长度(单位为m)以不小于2(单位为km/h)即160m为宜。2.4.3平曲线要素值的确定平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：（1）基本形曲线几何元素：按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：1：1。这一点非常的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调，美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅。（2）有缓和曲线的圆曲线要素计算公式1）在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线，如图2-1,。其要素计算公式如下：（2-1）　（2-2）（2-3）　　（2-4）（2-5）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）图2.1按回旋曲线敷设缓和曲线（2-6）（2-7）（2-8）式中：——总切线长（）；——总曲线长（）；——外距（）；——校正数（）；——主曲线半径（）；——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（）；——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值（）；——缓和曲线长度（）；——圆曲线长度（）。2）主点桩号计算　　（2-9）　　（2-10）　　（2-11）　　（2-12）　　（2-13）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）　　（2-14）2.5平曲线计算以JD1为例进行计算：已知：圆曲线半径R=900m，两端缓和曲线等长均为LS=70m，交点桩号JD1=K0+913.071，转角θ=13°25′3〞。表2-1平曲线要素表交点号交点桩号交点转角曲线要素表（m）半径切线长缓和曲线长曲线总长外距(°′″)R（m）T1(m)L1(m)Lh(m)E(m)T2(m)L2(m)JD0K0+000.0000°0′0″(Y)JD1K0+913.07113°25′3″(Y)900140.89070280.7626.433JD2K2+639.12615°7′26″(Y)800141.23470281.1707.276JD3K4+033.75811°0′15″(Z)1000140.97470281.2635.278JD4K5+344.07311°0′15″(Z)1）平曲线要素计算：67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）2）计算曲线5个主点里程桩号：同理，JD2、JD3、JD4、JD5、JD6计算过程如上所示，计算结果见表2-2。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第三章纵断面设计3.1概述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。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。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竖曲线组成的。直线的坡度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，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。3.2原则及方法3.2.1纵断面设计的总原则纵断面的设计标准规定如下：（1）二级公路的最大坡度为5%，长路堑以及横向排水不畅的路段采用不小于0.3%的纵坡，当采用平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时路基边沟应作纵向排水设计；（2）二级公路最小坡长为200m；（3）坡长限制：纵坡坡度≥3%，最大坡长不大于1100m；纵坡坡度≥4%，最大坡长不大于900m；纵坡坡度≥5%，最大坡长不大于700m；纵坡坡度≥6%，最大坡长不大于500m；（4）满足视觉需要的竖曲线半径：凸形竖曲线为4000、8000m，凹形竖曲线为6000m；（5）凸形竖曲线半径一般最小值45000，凹形竖曲线半径一般最小值3000m；（6）竖曲线最小长度为70m；（7）最大合成坡度9.0%，最小合成坡度为0.5%，平均纵坡不宜大于5.5%。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）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：（3-1）式中：I――合成坡度（％）；――超高横坡或路拱横坡（％）；――路线设计纵坡坡度（％）。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。3.2.2纵断面的设计原则纵断面的设计原则规定如下：（1）纵面线形与地形相结合,视觉成视觉连续,平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏；（2）应避免出现能看见近处很远处而看不见凹处的线形；（3）在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡；（4）微丘地形的纵坡应均匀平缓，丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大；（5）计算行车速度≥80km/h公路必须注重平纵合理组合，不仅应满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶员在视觉和心理方面的要求；（6）平纵配合的视觉应在视觉是能自然地诱导驾驶员的视线，保持视觉的连续性；（7）平纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉心理上保持协调；（8）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线略大于竖曲线。即所谓的“平包竖”；（9）平纵面线形组合视觉应注意线形与自然环境和景观的配合与协调；（10）在直线段内不能插入短的竖曲线。3.2.3平、纵线形设计应避免的组合（1）直线段内不能插入短的竖曲线；（2）小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠；（3）避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短，半径小的凹形竖曲线。3.2.4纵坡设计的一般要求（1）满足“标准”中有关纵坡的规定要求；（2）纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁，并应尽量避免标准中的极限值，对一般公路，应注意考虑运输，农业机械等方面的要求；67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（3）应综合考虑沿线的地形，地质，气候等情况，并根据需要采取适当的技术措施，并保证公路的稳定和畅通；（4）尽量减少土石方和其它工程数量，以降低工程数量。3.2.5纵坡设计纵坡设计方法步骤（1）准备工作海地软件自动生成路线纵断面的地面线及平面直线、平曲线的示意图，并标注每个中桩的桩号和地面标高，而设计者要做的是分析沿线土壤地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。（2）标注控制点（3）试坡试坡主要是在已标出控制点的纵断面图上，根据技术标准、选线意图，并考虑各控制点和经济点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线的工作。试坡应以控制点为依据，照顾多数经济点，试坡的要点可以归纳为：“前后照顾，以点定线，反复比较，以线交点”。（4）调坡调坡主要根据以下两方面进行：①综合选线意图。②对照技术标准或规范。（5）核对核对主要在有控制意义的特殊横断面上进行。其做法是：在纵断面图上直接由厘米格子读出相应桩号的填挖高度，将此值用“路基横断面透明模板”套在相应横断面地面线上，检查若有填挖过大、坡脚落空、挡墙过高、桥涵填土不够以及其他边坡不稳现象，则需要调整坡度线。（6）定坡结合以上原则，对路段进行实际设计，本路段最大纵坡坡度2.704%，最小纵坡坡度为-4.817%。本路段共设5个变坡点。曲线要素见表3-1。3.3纵断面设计计算3.3.1设计标高计算公式坡线标高=变坡点标高+；（3-2）或坡线标高=变坡点标高-；（3-3）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）式中：x——计算点到变坡段取坡点的距离（m）；i——坡线的纵坡（%）；升坡段取正，降负。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）3.3.2竖曲线要素的计算公式图3-1竖曲线计算表3-1竖曲线要素编号桩号高程(m)半径(m)切线长T(m)外距E(m)1K0+909.475370.04433800133.1850.2622K1+818.998367.07722500164.9560.6053K2+645.908376.50415200122.2300.4914K3+339.112373.25817800133.6040.5015K4+029.968380.35314400117.7650.4826K4+758.649375.93722500140.4920.439曲线长度L或竖曲线半径R：（3-4）竖曲线切线长T：（3-5）竖曲线上任一点竖距h：（3-6）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）竖曲线外距E：（3-7）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)；ω——两相邻纵坡的代数差，以小数计；h——竖曲线上任意点到切线的纵距(m)；x——竖曲线上任意点与竖曲线始点的水平距离（m）。3.3.3竖曲线要素计算以变坡点1为例，变坡点的里程桩号为K0+909.475，该点高程为377.044m，相邻两坡段纵坡为=0.00462，=-0.00326，竖曲线半径R=33800m，试计算竖曲线要素以及K1+700的高程。各变坡点竖曲线要素计算过程如下：，为凸形设计高程的计算：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=K0+909.475-（-133.17）=K1+042.645竖曲线起点高程=377.044-（-133.17）0.00462=377.6592（m）竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T=K0+909.475+（-133.17）=K0+776.305竖曲线终点高程=377.044-0.00326（-133.17）=377.478（m）同理变坡点2、边坡点3、变坡点4、变坡点5、变坡点6计算过程如上述所示，计算结果见表3-2。3.4纵断面设计成果路线纵断面图是纵断面设计的最终成果，是道路设计文件的重要组成部分。在纵断面途中，主要有以下内容：（1）里程桩号、地面高程与地面线、设计高程与设计线以及施工填挖值等；（2）设计的纵坡度和坡长；（3）竖曲线及其要素、平面上的直线及平曲线；67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（4）沿线桥涵及人工构造物位置、类型及孔径；表3-2竖曲线表变坡点桩号变坡点高程(m)坡长(m)坡度(%)竖曲线半径R(m)切线长T(m)外距E(m)竖曲线起点桩号竖曲线终点桩号凹凸K0+000.000365.844909.4750.462K0+909.475370.04433800133.1850.262K0+776.290K1+042.660909.523-0.326K1+818.998367.07722500164.9560.605K1+654.042K1+983.954826.9101.140K2+645.908376.50415200122.2300.491K2+523.678K2+768.138693.204-0.468K3+339.112373.25817800133.6040.501K3+205.508K3+472.716686.8561.033K4+025.968380.35314400117.7650.482K3+908.203K4+143.733732.681-0.603K4+758.649375.93722500140.4920.439K4+618.157K4+899.141585.4240.646K5+344.073379.71967 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第四章横断面设计4.1概述横断面设计包括行车道、路肩、边沟边坡、截水沟等设施构成的。公路横断面组成应根据公路等级、设计速度、地形、地质等调剂来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性。横断面要素的确定主要是确定组成公路路幅的各部分的几何尺寸，在实际设计中，一般是根据公路等级和交通量的大小，参考《公路工程技术标准》3.0.11条，各级公路横断面来确定，同时结合当地交通规划和有关要求进行适当地调整。4.2设计原则公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面。道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括行车道、路肩、边沟边坡、截水沟等设施构成的。（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以外，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。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。（4）沿河及受水浸水淹路段，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换填并压实，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。4.3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、设计边坡度等）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。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（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。（6）由图计算并填写路基设计表、路基土石方计算表，并进行必要的调配。标准横断面布置图如图4-1所示：图4-1路基标准横断面图(单位：m)4.4设计综述4.4.1路拱坡度根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)，二级公路沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1～2%，故取路拱坡度为2%；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。4.4.2路基边坡坡度设计路段以山地、丘陵为主，路堑边坡多为石质边坡，根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)路堑边坡采用1：0.5。本设计路段路基填土为粘性土，根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)路堤边坡，当H<8m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计,本设计填土高度H<8m，路基边坡采用1:1.5。4.4.3边沟设计查《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)得边沟横断面形式采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1：1～1：1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1：2～1：3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计中的边沟深度采用0.6米，底宽取0.6米。本段设计采用边沟的边坡为内侧1：1，在挖方路段外侧边坡与挖方边坡相同，即1：1，在较低填方路段外侧边坡坡度与填方路段的边坡相同，即为1：1.5。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）4.4.5超高设计为抵消车辆在曲线路线上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行驶则因回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。在公路工程施工中，路面的超高横坡及正常路拱横坡是不便于用坡度值来控制，而是用路中线及路基，路面边缘相对于路基设计高程的相对高差来控制的。因此，在设计中为便于施工，应计算出路线上任意位置的路基设计高程与路肩及路中线的高差。所谓超高值就是指设置超高后路中线，路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差。超高示意图见图4-2所示。图4-2超高平面示意图（1）超高《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)规定：设计车速为80km/h的二级公路的最大超高值为6％。（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式进行计算：（4-3）式中：——旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度（m）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）——超高坡度与路拱坡度代数差（%）；p——超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间相对升降的比率。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；双车道公路绕行车道内边缘旋转超高值计算：表4-1绕边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式注圆曲线外缘1、计算结果均为与设计高之高差2、临界断面距缓和段起点：3、x距离处的加宽值：中缘内缘过渡段外缘中缘内缘具体计算结果见表4-2。表4-2超高表交点编号交点桩号断　面　桩　号缓和曲线长度(m)超高缓和段长度(m)超　高渐变率超高值(%)ⅠⅡⅢJD1K0+913.071K0+772.180K0+828.180K0+842.18070.0070.001/2673.00K0+982.943K0+996.943K1+052.94370.0070.001/267JD2K2+639.126K2+497.892K2+544.559K2+567.89270.0070.001/2224.00K2+709.062K2+732.396K2+779.06270.0070.001/222JD3K4+033.758K3+892.784K3+948.784K2+396.88570.0070.001/2673.00K4+104.047K4+118.047K3+962.78470.0070.001/2674.5土石方的计算及处理4.5.1土石方数量计算用棱台法结合几何图形法算得路基填挖方数量，填挖方分别计算，填方扣除路面结构层厚度，挖方不扣除。得到每个桩号断面的填挖土石方量。根据两桩67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）里程差及断面面积，按平均断面法算得两桩号间的土石方数量。填挖部分分别计算，算得后填入《路基土石方数量计算表》,计算结果见土石方Excel表。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：V=（A1+A2）L(1+m)(4-4)式中：m=A1/A2V——体积，即土石方数量（）；A1、A2——分别为相邻两断面的面积（）；L——相邻断面之间的距离（m）。此计算方法称之为“棱台体积法”。此法精度较高，应尽量采用。土石方数量计算应注意的问题：（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）；（2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）；（3）换土、挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量，同时还应计算填方工程量；（4）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）；（5）路基土石方数量中应扣除大中桥所占的体积，小桥及涵洞可不予考虑。4.5.2路基土石方调配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：以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各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上，以减少占用耕地和降低公路造价。填方土源：附近挖方利用借土挖方去向：调往附近填方弃土（一）土石方调配原则（1）就近利用，以减少运量：在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。（2）不跨沟调运：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。（3）高向低调运：应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土；位于山坡上的回头曲线段优先考虑上线向下线的土方竖向调运。（4）经济合理性：应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的比较）。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）远运利用的费用：运输费用、装卸费等。借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费。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，用以分析工程用土是调运还是外借。土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时移挖作填虽然运距超出一些：运输费用可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，这样，对整体来说也未必是不经济的。（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。（6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损坏农田。（二）土石方调配方法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图与调配图，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。该表也可由计算机自动完成。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废方栏内。（6）土石方调配后，应按下式进行复核检查：横向调运十纵向调运十借方=填方横向调运十纵向调运十弃方=挖方67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）挖方十借方=填方十弃方以上检查一般是逐页进行复核的，如有跨页调配，须将其数量考虑在内，通过复核可以发现调配与计算过程有无错误，经核证无误后，即可分别计算计价上石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供上石方工程数量。计算经济运距，进行土石方员运纵向调配。应尽可能在本桩位内移挖做填，以减少废方和借方。运用经济运距，综合考虑施工方法，运输条件和地形情况等因素。调配土石方应考虑桥涵位置，一般不做跨沟调配。考虑地形情况，不宜往上坡方向调运。运用以上原则，在做完填挖方数量、本桩利用、填缺、挖余后，进行纵向调配。把每公里合计、填挖方数量、利用方、弃方数量填入《每公里路基土石方数量计算表》。最大运距500m。土石方计算数据见附录表SIV-13土石方计算。（三）关于调配计算的几个问题（1）经济运距填方用土来源，一是路上纵向调运，二是就近路外借土。一般情况调运路堑挖方来填筑距离较近的路堤还是比较经济的。但如调运的距离过长，以致运价超过了在填方附近借土所需的费用时，移挖作填就不如在路堤附近就地借土经济。因此，采取“调”还是“借”有个限度距离问题，这个限度距离即所谓“经济运距”，其值按下式计算：经济运距L（经）=B/T+L（免）式中：B——借土单价（元／m3）；T——远运运费单价（元／m3·km）；L（免）——免费运距（km）。由上可知，经济运距是确定借土或调运的限界，当调运距离小于经济运距时，采取纵向调运是经济的，反之，则可考虑就近借土。（2）平均运距土方调配的运距，是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。在路线工程中为简化计算起见，这个距离可简单地按挖方断面间距中心至填方断面间距中心的距离计算，称平均运距。在纵向调配时，当其平均运距超过定额规定的免费运距，应按其超运运距计算土石方运量。（3）运量土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：·km67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）在生产中，工程定额是将平均运距每10m划为一个运输单位，称之为“级”，20m为两个运输单位，称为二级，余类推，在土方计算表内可用符号①、②表示，不足10m时，仍按一级计算或四舍五入。于是：总运量=调配（土石方）方数×n式中：n—平均运距单位（级），其值为：n=（L-L免）/A；其中：L—平均运距；L免—免费运距。在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”或“调”，都应予以计价。但对于填方则不然，要根据用土来源来决定是否计价。如果是路外借土，那当然要计价，倘若是移挖作填调配利用，则不应再计价，否则形成双重计价。因此计价土石方必须通过土石方调配表来确定其数量为：计价土石方数量=挖方数量十借方数量一般工程上所说的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。一条公路的土石方总量，一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等项目的土石方数量。对于独立大、中桥梁、长隧道的土石方工程数量应另外计算。具体计算及调配见附表SⅣ—7《路基土石方数量表》67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第五章路基设计与防护5.1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。为使路线平顺，在自然地面低于路基设计标高处要填筑成路堤，在自然地面高于路基设计标高处要开挖成路堑。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。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。合理选择线位，可以避开地质不良地段和工程艰巨路段，保证路基稳定，减少工程数量，节约工程投资。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。5.2路基设计5.2.1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。具体见图5-1所示。图5-1路基横断面图67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（1）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。（2）路堑路堑是全部在天然地面开挖而成的路基。图5－1是几种常见的横断面形式，有全挖路基、台口式路基及半山洞路基。（3）半填半挖路基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。（4）路基宽度路基宽度为行车道路面以及两侧路肩宽度之和。路面宽度根据设计通行能力及交通量的大小而定，一般每个车道宽度为3.50～3.75m。各级公路路基宽度按《公路工程技术标准》的规定进行设计。（5）路基高度路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高的差值。通常路基高度是指路基中心线标高与原地面标高之差。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沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。（6）路基边坡坡度公路路基边坡坡度，可用边坡高度H与边坡宽度b之比表示，并且H＝1，H：b＝1：0.5（路堑边坡）或1：1.5（路堤边坡），通常用1：n（路堑）或1：m（路堤）表示其坡率，称为边坡坡率。5.2.2路基横断面由横断面设计，根据《公路工程技术标准》，取二级公路路基宽度为12m，其中路面跨度为7.5m，无须设置中央分隔带，硬路肩宽度为1.5×2=3m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m，路面横坡为2%，硬路肩横坡为2%，土路肩横坡为3%，路基设计图如图5-2所示。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）图5-2路基横断面示意图5.2.3路堤边坡稳定性验算设计资料：本设计任务段为屏陈至蒿联二级公路段，总长5344.073m，其中填方路堤的K2+660横断面填方高度为4.554m，采用此断面为边坡稳定性验算对象。如图所示，此断面顶宽为12.0m，边坡坡度第一阶采用1：1.5，第二阶1：:25采用其横截面初步拟定如图5-3所示。图5-3路堤稳定性验算路堤填土为紫粘土，土的粘聚力c=19kPa，摩擦角为Ф=18°，天然容重为γ=19kN/m，荷载为公路II级。j用通用路基设计边坡稳定性验算软件理正岩土演算过程如下：------------------------------------------------------------------------计算项目：等厚土层土坡稳定计算（K2+660）[计算简图]67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）图5-4[控制参数]采用规范:通用方法计算目标:安全系数计算滑裂面形状:直线滑动法不考虑地震[坡面信息]坡面线段数2坡面线号水平投影(m)竖直投影(m)超载数17.1914.794026.0000.2401超载1距离1.700(m)宽3.600(m)荷载(57.50--57.50kPa)270.00(度)[土层信息]上部土层数1层号层厚（m）重度kN/m3粘聚力kPa内摩擦角14.794191918下部土层数1层号层厚（m）重度kN/m3粘聚力kPa内摩擦角22191918不考虑水的作用。[计算条件]稳定计算目标:过某点某一角度的安全系数破裂点的高度:0.000(m)破裂面的角度:26.000(°)67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）------------------------------------------------------------------------计算结果:------------------------------------------------------------------------破裂面:定位高度:0.000(m)破裂面仰角:26.000(°)安全系数=3.212表5-1起始x（m）终止x（m）条重(kN)附加力X（kN）附加力Y（kN）下滑力（kN）抗滑力（kN）0.0007.19187.900038.53177.687.1919.82934.89054.063981.759.82910.0650.24013.566.059.01总的下滑力=83.579(kN)总的抗滑力=268.444(kN)土体部分下滑力=83.579(kN)土体部分抗滑力=268.444(kN)筋带在直线轴向产生的抗滑力=0.000(kN)筋带在直线法向产生的抗滑力=0.000(kN)其稳定性系数大于1.5，满足规定的要求。综合上述过程，本断面的边坡稳定性满足要求，设计成果可见：该边坡稳定。5.2.4路基压实标准路基压实采用重型压实标准，根据《公路路基设计规范》要求压实度应符合表5-6要求。表5-2路基压实度填挖类别路面以下深度（m）路基压实度二级公路零填即挖方0~0.300.30~0.80≥95填方0~0.300.30~0.800.80~1.501.50以下≥95≥95≥94≥925.2.5路基填料填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。5.2.6路床处理（1）路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。（2）挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。（3）填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理。基底土密实，地面横坡缓于1：2.5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土土应予以处理深除。当陡于1：2.5时，地面须挖成阶梯式，梯宽2.0m，并做2%的反坡。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基说，应按特殊路基处理。5.2.7路基防护（1）路基填土高度H<3m时，采用植物防护，为防止雨水，对土路肩边缘及护坡道的冲刷，草坪网布被在土路肩上铺入土路肩25cm，在护坡道上铺到边沟内侧为止。（2）路基填土高度H>3m时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3≤H≤4m时，设置单层衬砌拱，当4＜H≤6m时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌。（3）路线经过河塘地段时，采用浆砌片石满铺防护，并设置勺形基础，浆砌片石护坡厚30cm，下设10cm砂垫层，基础埋深80cm，底宽60cm。（4）路堑路段边坡为1：1.5，按规范采用浆砌片石防护。5.3路基排水设计5.3.1路基排水设计路基地表排水可采用边沟、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。边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1：1，边沟的深度为0.6m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致，边沟采用浆砌片石，水流通过陡坡地段时可设置跌67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）水等或急流槽，应采用浆砌片石，边墙应高出设计水位0.2m以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2～0.4m，混凝土为0.1～0.3m，跌水的台阶高度可采用0.3～0.6m，台面坡度应为2%～3%，急流槽纵坡不宜陡于1：1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。排水沟如图5-7所示。图5-5排水沟（单位：m）5.3.2路面排水设计本公路的路面排水主要是采用路肩排水措施，主要由急流槽，路肩排水沟和截水沟组成。路肩排水设施的纵坡应与路面的纵坡一致，当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方边坡应进行防护。路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置排水带，并通过急流槽将水排出路面。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第六章路面设计6.1概述路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占偶那个路造价的大部分，因此，做好路面设计是至关重要的。路面设计不能简单的理解为路面结构设计，设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面结构设计和经济评价。本设计采用沥青路面以及水泥混凝土路面进行设计，并进行综合评价。6.2路面结构设计原则6.2.1结构层厚度设计原则（1）结构层造价：面层比较贵，而基层相对比较便宜，因此面层厚度一般比较薄，而下面各层比较厚；（2）各结构层扩散应力的效果。一般基层厚度不大于40cm，如果大于40cm，增加基层厚度对减小路表面弯沉和减小面层底面拉应力的作用已不明显；（3）压实机具的能力：基层一层压实厚度为15-20cm，在安排各层厚度时，应尽量使其与压实机具所能达到的厚度相适应。6.2.2材料的选择原则路面结构的组合应因地制宜地选择适应经济的组成材料，既能经受行车荷载和自然因素的作用，又能充分发挥结构层材料最大效能。6.3结构层组合设计原则（1）根据路面内荷载应力随深度递减的规律安排结构层次，个相邻结构层之间刚度不能相差太大。基层与相邻面层的回弹模量比在0.08-0.4范围内；（2）要注意个相邻结构间的相互影响；（3）要考虑由于各种自然条件带来的不利影响。6.4路面设计步骤本设计路面采用沥青混凝土以及水泥混凝土路面两种路面进行设计，并进行对比。下面以沥青路面为例，其结构设计有以下四步：（1）根据设计任务书的要求进行交通量分析，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（2）按路基土类与干湿类型：将路基划分为若干路段，确定各路段土基回弹模量。（3）可参考规范推荐结构：拟定几种可能的路面结组合与厚度方案，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：对二级公路沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比、提高极限抗拉强度，再重新计算。6.5沥青路面结构设计6.5.1设计资料（1）设计任务书要求：成都市屏陈至蒿联公路等级为二级公路，设计年限为12年，采用沥青路面结构，需进行路面结构施工图设计。（2）自然条件及气象资料：该公路地处V2区，属亚热带湿润季风气候，四季分明，夏无酷暑，冬无严寒，年平均日照时数1071小时，年降雨量为945.6（mm/年），最高气温37.3°C，最低气温-5.9°C，年平均气温16.7°C。（3）地质资料与筑路材料：沿线土质为粘性土，一般路基处于中湿状态。公路沿线有丰富的砂砾，附近有小型采石场和石灰厂，筑路材料丰富。路面所需水泥和沥青都需外购。（4）交通量调查与分析1.交通量年平均增长率5％，交通组成见表6-1。6.5.2.计算标准轴载确定交通等级路面设计以双轮组单轴载100KN作为标准轴载。1、以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累积当量轴次a.轴载换算的计算公式（6-1）式中：N—标准轴载的当量轴次，次/日；—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；P—标准轴载，KN；67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）—被换算车辆的各级轴载，KN；—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38；—轴数系数；当轴间距大于3m时，按单独的一个轴载计算，对轴间距小于3m的双轴或多轴应考虑轴数系数，=1+1.2（m-1），m为轴数。根据上述公式，具体计算结果，见表6-2。表6-1近期交通组成、交通量与不同车型的交通参数汽车类型前轴重（kN）后轴重（kN）后轴数后轴轮组数日交通量（辆/天）黄河JN15049.00101.61双214日野KF300D40.752792双155依士兹TD5046.5596.401双54标准轴载BZZ-100-100.001双612交通SH-14125.5555.101双77解放CA10B19.4060.851双532斯柯达706R50.0090.001双93长征XD98037.10272.652双76东风CS93824.00270.002双60尼桑CK10G39.2576.001双83东风SP913520.20272.302双71日野KB22250.20104.301双94b.设计年限内标准轴载累计当量轴次设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计当量标准轴次按下式计算：（6-2）式中：Ne—设计年限内一个车道沿一个方向通过的累计标准当量轴次，次；t—设计年限(年)；N1—路面营运第一年双向日平均当量轴次(次/日)；γ—设计年限内交通量平均增长率(%)；η—与车道数有关的车辆横向分布系数，简称车道系数。将N1=1494.287，t=12，γ=5%，η=0.65代入式（6-2），得=(次)2、以半刚性材料层底弯拉应力为设计指标计算累计当量轴次轴载当量轴次验算半刚性基层底拉应力的轴载换算公式：67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（6-3）式中：－轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09；－轴数系数：当轴间距大于3m时，按单独一个轴计算，此时轴数系为1；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按=1+2（m-1）计算。根据上述公式，计算结果见表6-367江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）表6-2轴载换算表车型（kN）黄河JN150前轴4916.421461.510后轴101.611214229.299日野KF300D前轴40.7516.415519.979后轴2792.21155122.301依士兹TD50前轴46.5516.4548.104后轴96.4115420.457标准轴载BZZ-100前轴612612.000后轴10011交通SH-141前轴25.5516.4771.303后轴55.111775.761解放CA10B前轴后轴60.851153261.298斯柯达706R前轴5016.49329.187后轴90119358.808长征XD980前轴37.116.4766.513后轴272.652.217641.650东风CS938前轴后轴2702.216027.974尼桑CK10G前轴39.2516.4839.088后轴76118325.155东风SP9135前轴后轴272.32.217127.896日野KB222前轴50.216.49430.017后轴104.31194112.8921494.287注：轴载小于25KN的轴载作用不计67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）表6-3轴载换算表车型Pi(kN)黄河JN150后轴101.6011214242.976日野KF300D后轴279.003115570.546依士兹TD50后轴96.4011549.060标准轴载BZZ-100后轴100.0011612612交通SH-141后轴55.1011770.654解放CA10B后轴60.851153210.000斯柯达706R前轴50.00118.5930.363后轴90.00119340.033长征XD980后轴272.65317617.694东风CS938后轴270.00316010.377尼桑CK10G后轴76.0011839.238东风SP9135后轴272.30317115.903日野KB222前轴50.00118.5946.793后轴104.301194131.6441209.377设计年限内标准轴载累计当量轴次将N1=1209.377，t=12，γ=5%，η=0.65代入式（6-3），得=（次）根据累计轴次结果，由《公路沥青路面设计规范》表3.1.8查得沥青路面交通等级属于C级交通等级即中等交通等级。6.5.3土基回弹模量设计路段路基土质为中液限粘质土，土基处于中湿状态，查阅相关资料可得土基回弹模量为32MPa。6.5.4初拟路面结构组合确定设计参数（1）设计方案（半刚性基层沥青路面）：拟采用细粒式沥青混凝土4cm+中粒式沥青混凝土5cm+粗粒式沥青混凝土6cm+石灰土20cm,以水泥稳定碎石为设计层。（2）确定设计参数按试验规程规定的方法试验确定20℃的沥青混合料和其他结构层材料的抗压回弹模量。15℃沥青混合料和其他结构层材料的弯拉回弹模量值，以及沥青混合料15℃弯拉强度和半刚性材料的弯拉强度值，见表6-4。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）表6-4路面结构设计参数层位结构层材料名称厚(cm)抗压模量(MPa)(℃)抗压模量(MPa)（15℃）弯拉强度(MPa)(20℃)1细粒式沥青混凝土4140020001.42中粒式沥青混凝土5120016001.03粗粒式沥青混凝土6100012000.84水泥稳定碎石？150015000.55石灰土205505500.256土基—3232—6.5.5路面结构层厚度设计（1）计算确定设计弯沉通常设计时，选用半刚性材料龄期为三个月或六个月的模量值，土基模量值为不利年份不利季节。材料设计参数期与路面竣工后第一年不利季节基本接近，因此我们称这一状态为设计状态。表征设计状态的弯沉值称为设计弯沉值。设计弯沉是根据设计年限内一个车道上预测通过的累积当量轴次、公路等级、路面结构类型而确定的路表设计弯沉值。根据下式计算路面设计弯沉值：（6-4）式中：－路面设计弯沉值(0.01mm)；－设计年限内一个车道上标准轴的累计当量轴次(次)；－道路等级系数，二级公路为1.1；－面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；—基层类型系数，对半刚性基层为1.0，柔性基层为1.6。计算结果如下：（0.01mm）（2）各层材料的容许层底拉应力通过大量路面实验，表明承受一次加载断裂的极限弯拉应力与受多次加载后达到同样断裂所施加疲劳应力之间的比值与加载次数存在如下相关关系：67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（6-5）式中：—沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度（MPa）；—路面结构材料的容许拉应力（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。对沥青混凝土层的抗拉强度结构系数，按下式计算：（6-6）对无机结合稳定集料类的抗拉强度结构系数，按下式计算：（6-7）对无机结合料稳定细粒土类的抗拉强度结构系数，按下式计算：（6-8）a.细粒式密集配沥青混凝土：Mpab.中粒式密级配沥青混凝土：Mpac.粗粒式密级配沥青混凝土：Mpad.水泥稳定碎石：Mpae.石灰土：67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）Mpa计算结果列于表6-5。表6-5结构层参数层位结构层材料名称极限弯拉强度结构强度系数容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土1.42.50.562中粒式沥青混凝土1.02.50.43粗粒式沥青混凝土0.82.50.324水泥稳定碎石0.51.770.285二灰土0.252.280.136.5.6路面结构层厚度计算（1）计算弯沉综合修正系数（6-9）式中：F—综合修正系数；ls—路表计算弯沉（0.01mm），此时可取设计弯沉值代入计算；δ—当量圆半径（cm），此处为双圆荷载，取δ=10.65cm；p—标准车轴载轮胎接地压力（MPa）。E0—土基回弹模量（MPa）。（2）计算理论弯沉系数（6-10）式中：—理论弯沉系数；—各结构层材料的回弹模量（MPa）。即：（3）确定水泥稳定碎石层的厚度这是一个多层体系，计算时可以先将多层体系转化为当量三层体系，求出中间层的厚度H，然后再求出基层厚度，转换图式如图6-1。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）=4cm=1400MPah==4cm=1400MPa=5cm=1200MPaH=？cm=1200MPa=6cm=900MPa=？cm=1500MPa=20cm=550MPa土基=32MPa土基=32MPa图6-1弯沉三层体系换算图式由，查诺谟图得；，查诺谟图得；由于，所以再有和，查诺谟图得则：（m）根据等效路表弯沉的结构层转换公式：（6-11）则：（cm）上式解得=24.15（cm）。采用HPDS电算系统进行计算，结果=25cm。（由于查图法存在一定的认为因素，导致和电算有少量出入）。6.5.7路面结构层验算1.验算底层结构层面拉应力67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）验算层底拉应力时根据多层弹性理论，层间接触条件为完全连续体系，以双圆荷载作用下按下式计算：（6-12）验算底层拉应力时，应满足,式中为允许拉应力。验算细粒式沥青混凝土底面弯拉应力，见图6-2。=4cm=1400MPah==4cm=1400MPa=5cm=1200MPaH=？cm=1200MPa=6cm=900MPa=25cm=1500MPa=20cm=550MPa土基=32MPa土基=32MPa图6-2多层体系计算上面层拉应力换算图上面层厚度：4cm中面层厚度：=50cm由：；；查诺谟图可得，为压应力，不需验算。验算中粒式沥青混凝土底面弯拉应力，见图6-3上面层厚度：中面层厚度：67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）(cm)由：；；查诺谟图可得，为压应力，不需验算。=4cm=1400MPah=?cm=1200MPa=5cm=1200MPaH=？cm=1000MPa=6cm=900MPa=25cm=1500MPa=20cm=550MPa土基=32MPa土基=32MPa图6-3多层体系计算中层拉应力换算图（3）验算粗粒式沥青混凝土底面弯拉应力，见图6-4。=4cm=1400MPah=?cm=1000MPa=5cm=1200MPaH=？cm=1500MPa=6cm=900MPa=25cm=1500MPa=20cm=550MPa土基=32MPa土基=32MPa图6-4多层体系计算下面层拉应力换算图67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）上面层厚度：中面层厚度：由：；；查诺谟图可得，为压应力，不需验算。（4）验算水泥稳定碎石底面弯拉应力，见图6-5。=4cm=1400MPah=?cm=1500MPa=5cm=1200MPaH=20cm=550MPa=6cm=900MPa=25cm=1500MPa=20cm=550MPa土基=32MPa土基=32MPa图6-5多层体系计算基层拉应力换算图上面层厚度：中面层厚度：由：；；67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）查诺谟图得：；；（5）验算二灰土底面弯拉应力，见图6-6。=4cm=1400MPah=?cm=1500MPa=5cm=1200MPaH=20cm=550MPa=6cm=900MPa=25cm=1500MPa=20cm=550MPa土基=32MPa土基=32MPa图6-6多层体系计算基层拉应力换算图上面层厚度：中面层厚度：由：；；查诺谟图得：；；　，所以设计满足要求。（6）防冻厚度验算根据《公路沥青路面设计规范(JTGD50-2006)》表5.2.7-“最小防冻厚度”；土质类型：粘质土路基干湿状态：中湿状态路面结构材料层：稳定土类67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）道路多年最大冻深：50～100cm路面最小防冻厚度：35~40cm验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求。沥青路面结构图如图6-7所示。图6-7路面结构图67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）6.6水泥混凝土路面设计6.6.1设计资料：公路技术等级：Ⅱ级公路；自然区划：V2；土基回弹模量：32Mpa；交通增长率：5%；行车道宽度：7.5m车辆组成及交通量见表6-6。表6-6交通量汽车类型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数日交通量（辆/天）黄河JN15049.00101.612214日野KF300D40.7527922155依士兹TD5046.5596.401254标准轴载BZZ-100-100.0012612交通SH-14125.5555.101277解放CA10B19.4060.8512532斯柯达706R50.0090.001293长征XD98037.10272.652276东风CS93824.00270.002260尼桑CK10G39.2576.001283东风SP913520.20272.302271日野KB22250.20104.301294根据《公路工程技术标准》（JTGD40-2004）和《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2011）设计。6.6.2设计要求路基应稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承。垫层的宽应与路基同宽，其最小厚度为150mm。水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，宜设置排水垫层，排水垫宜采用砂、砂砾等颗粒材料。基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。基层类型宜依照交通等级按表6-7，6-8选用。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）表6-7适宜各交通等级的基层类型交通等级基层类型特重交通贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层重交通水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层中等或轻交通水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料基层基层厚度选择：表6-8各类基层厚度的适宜范围基层类型厚度适宜的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层120～200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150～250沥青混凝土基层40～60沥青稳定碎石基层80～100级配粒料基层150～200水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整。面层一般采用设接缝的普通混凝土；面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路等有可能产生不均匀沉降时，应采用设置接缝的钢筋混凝土面层。路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构导线组合和材料选用应与行车道路面相协调，并保证进入路面结构中的水的排除。6.6.3水泥路面设计1.交通分析轴载换算并确定交通等级：水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴轮型和轴载的作用次数，按下式换算为标准轴载的作用次数。轴载换算采用以下公式：（6-13）（6-14）（6-15）（6-16）式中：Ns—100KN的单轴-双轮组标准轴载的作用次数；Pi—单轴-单轮、单轴-双轮组或三轴-双轮组轴型级轴载的总重（kN）；—轴型和轴载级位数；—各类轴型级轴载的作用次数67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）—轴-轮型系数，单轴-双轮组时，；单轴-单轮时，按式（6-14）计算；双轴-双轮组时，按式（6-15）计算；三轴-双轮组时,按式（6-16）计算。交通轴载换算计算结果列于表6-9中。表6-9轴载换算车型（KN）黄河JN150前轴492140.002后轴101.6214275.875日野KF300D前轴后轴2791553.568依士兹TD50前轴46.55540.后轴96.4541.52标准轴载BZZ-100前轴100612612.000后轴交通SH-141前轴25.55770后轴55.177解放CA10B前轴后轴60.855320.188斯柯达706R前轴50930.00142后轴909317.233长征XD980前轴37.176后轴272.65760.4577东风CS938前轴后轴270600.1994尼桑CK10G前轴39.2583后轴76831.0282东风SP9135前轴后轴272.3710.054日野KB222前轴50.2940.00153后轴104.394184.3641096.868由《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2011)表3.0.1，（以下简称《水泥路面规范》）二级公路的设计基准期为20年，安全等级为二级。由《水泥路面规范》表A.2.2，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.38。按式（A.2.3）计算得到设计基准期内设计车道标准何在累积作用次数为：67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）次，属重交通等级2.初拟路面结构由《水泥混凝土路面规范》表3.0.1，相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，查表6-10。表6-10水泥混凝土面层厚度（mm）参考范围交通等级重中等公路等级高速公路及快速路一级公路及主干路二级公路及次干道二级公路及次干道三四级公路及支路三四级公路及支路变异水平等级低中低中高中高中面层厚度270-240260-230250-230240-210230-200220-200所以初拟普通混凝土面板厚度24cm。基层选用水泥稳定粒料（水泥用量5%），厚20cm；垫层为16cm低剂量无机结合料稳定土；考虑充分利用路基宽度，将全部硬路肩和部分土路肩硬化，普通混凝土的平面尺寸为宽4.5m,长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。3.路面材料参数确定按《水泥混凝土路面规范》表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应的弯拉弹性模量标准，值为31GPa。各层材料回弹模量及厚度数据见表6-11。表6-11设计厚度参数表层位名称回弹模量(Mpa)厚度(cm)1普通混凝土31000面层242水泥稳定粒料1300基层203低剂量无机结合料稳定土600垫层164新建土基3267 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）按《水泥混凝土路面规范》式B.1.5计算基层和垫层当量回弹模量：基层和垫层当量弯曲刚度：基层和垫层当量厚度：回归系数：基层顶面当量回弹模量：普通混凝土面层的相对刚度半径为式中：—基层顶面的当量回弹模量；—路床顶面的回弹模量；—基层和底基层或垫层的当量回弹模量；—基层和底基层或垫层的回弹模量；—基层和底基层或垫层的当量厚度；—基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度；—基层和底基层或垫层的厚度；—与有关的回归系数。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）4.荷载疲劳应力按《水泥混凝土路面规范》式（B.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为因纵缝设拉杆平缝，采用柔性路肩或土路肩时，取应力折减系数=1。考虑设计基准期内荷载累计疲劳作用的疲劳应力系数：根据公路等级，由表B.2.1，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数：按式（B.1.2），何在疲劳应力计算为5.温度疲劳应力查表3.0.10，V2区最大温度梯度取，查《水泥混凝土路面规范》表E.0.3-2，混凝土的线膨胀系数。板长5（m），,混凝土面板厚0.24（m）,查图的Bx=0.72。按《水泥混凝土路面规范》式（B.2.2）最大温度时混凝土板的温度翘曲应力计算为V2区回归系数：a=0.871，b=0.071，c=1.287，温度疲劳作用系数：温度疲劳应力：查表3.0.1，二级公路安全等级为三级，相应,与三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度85%。在据查得的目标可靠度和变异水平等级，查《水泥混凝土路面规范》表3.0.1，确定可靠度系数为。因而，所选普通混凝土面层厚度24cm可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合影响。混凝土路面结构图见图6-8。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）图6-8路面结构图图5.接缝设计（1）纵缝设计一次铺筑宽度为3.75m，设置纵向施工缝，纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，深度为35mm，宽度为6mm，槽内灌塞填缝料。如图6-9所示。图6-9纵向施工缝（单位：mm）纵向缩缝：采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时，槽口深度应为板厚的1/3；采用半刚性基层时，槽口深度应为板厚的2/5。如图6-10所示图6-10纵向缩缝（单位：mm）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（2）横向接缝横向施工缝其位置尽可能选在缩缝或胀缝处。如图6-11所示。图6-11横向施工缝构造（单位：mm）横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式，顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5-1/4，宽度为6mm，槽内填塞填缝料。如图6-12所示。图6-12横向缩缝构造（单位：mm）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）6.7路面比选（1）根据以上两种路面设计结果，路面结构层次的拟定见表6-12所示。表6-12路面层结构拟定沥青混泥土路面水泥混泥土路面材料名称各层厚度（㎝）材料名称各层厚度（㎝）细粒式沥青混凝土4普通混凝土24中粒式沥青混凝土5水泥稳定粒料20粗粒式沥青混凝土6低剂量无机结合料稳定土15水泥稳定碎石25土基二灰土20（2）路面结构类型比选方案与论证：从经济与技术上两种路面结构的优缺点：沥青路面表面平整，无接缝，行车平稳。沥青面层的透水性小。然而沥青面层的抗弯拉强度低，温度稳定性较差，夏天变软，强度下降，易出现车辙，推波、波浪等破坏，低温时，易变脆而导致路面开裂。而沥青路面造价高，使用年限短，其来源单一，其后期养护费用高，国产石油沥青性能差，因此需从国外进口，价格昂贵。而混泥土路面有以下优缺点：从技术上来看，水泥混泥土路面虽然接缝较多，行车的舒适感较差，噪音大，破坏后难以修复，但是其造价低，水泥混泥土路面承载力大，强度高，有较高的抗压、抗弯强度，能抵抗特重交通，且稳定性好，耐久性能好，抗滑性能好，使用寿命长，日常养护费用少，尤其当地盛产水泥，货源充足，而且水泥混凝土路面的设计年限20年长于沥青路面的12年，符合该公路作为主要干线公路的要求。因此，从路面承受重交通、造价、使用性能、使用年限、日常养护以及费用等角度，应该优先选用水泥混凝土路面。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第七章桥涵设计7.1概述当公路需要跨越沟谷、河流、人工渠道以及排除路基内侧边沟的水流时，常常需要修建各种荷香排水构造物，使沟谷、河流、人工渠道穿过路基，保持连续并确保路基不受水流冲刷以及侵蚀，从而保证路基稳定。小桥涵是公路上最常见小型排水构造物。小桥涵就其单个工程而言，其工程量比较小，费用页顶，但它分布于公路的全线，鼓起工程总量较大，所占的投资额也相当大，在平原，1～3道/km；在山区，3～5道/km，约占公路总投资的20%。由此可见，小桥涵的设计与布置是否合理，对于公路沿线排水，路基的稳定与安全，行车安全，公路投资以及沿线农田水利灌溉及防洪排涝有着很大的影响。由于本设计地区，没有河流穿过，因此没有设置桥梁，而是只设置了涵洞。本设计中共有涵洞10座，涵洞的形式采用直径1m钢筋混凝土圆管涵5座和2.5m×2.5m盖板涵3座以及4.5m×2.5m盖板涵2座，平均534m/座。7.2涵洞设计的原则（1）涵洞位置应服从路线线位，注意与农田排灌相结合，适应路线平、纵要求，并与路基排水系统相协调，宜尽量使工程数量小，工程造价降低；（2）当天然沟床纵坡较大时，出水口涵底标高应以下游洞口沟床标高为控制；（3）涵洞洞身沿整个长度进行分节，分节每段长为2m～6m，节间用沉降缝分开，并将基础也分开，涵洞洞身分节后可一防止由于荷载分布不均匀及地基不均匀沉降而使涵洞洞身产生裂缝。沉降缝间设置浸沥青的木板或填塞浸以沥青的麻絮，缝宽2cm～3cm；（4）涵洞洞底均应进行铺砌加固，并视地形、地质、水文情况，设置一定的坡度，洞底纵坡不宜大于6%，也不能小于0.4%。涵洞洞口建筑及毗连洞口建筑端节的基础，其砌筑深度应在冰冻线以下至少0.25m；中间节的基础厚度可以较进口减少30%；（5）洞口建筑用以连接洞身与上下游水道以及路基的边坡，保证洞口周围的路基稳定，并具有调节水流状态，保持水流顺畅通过洞身的作用；（6）对于砂性土、粘性土、细砂及破碎岩石地基，可采用基础垫层30cm；（7）沿溪线涵洞的布设，应考虑上游洞口水流方向，下游洞口应不危及农田和村镇；（8）涵洞的设置应精良符合水流方向，不宜为减短涵长强行正交。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）7.3洞口加固与防护涵洞水毁大部分是由于进出口处理不当所致，并且出水口引起的问题较进水口多。因此，必须做好涵洞进出口沟床的加固处理与防护，以保证涵洞的安全与行车畅通。（1）在河沟纵坡小于15%的缓坡涵洞中，出水口流速较小时，可对下游河床进行一般的铺砌加固，并在铺砌末端设置截水墙。其埋置深度不小于洞身或翼墙基础深度。截水墙外做干砌片石加固；（2）洞出水口处的流速，一般都大于河沟的天然流速当流速大于土壤允许不冲刷流速时，可使出水口处的沟床产生不利的局部冲刷。因此，对涵洞出口沟床进行加固防护，不仅有利于涵洞下游沟床自身的稳定和防护，而且可以曾大流速，减小孔径，降低工程造价；（3）当河沟纵坡小于15%，设置缓坡涵洞时出水口可采用延长铺砌，加深截水墙的处理方法，以抵抗水流冲刷和稳定河床。7.4洞口形式本设计采用八字式洞口，正八字式洞口由敞开斜置八字墙构成（如图7-1），敞开角宜采用30°，且左右翼墙对称；适用于河沟平坦顺直，无明显沟槽，且沟底与涵底高差变化不大的情况。当八字墙与路中线垂直时，称为直墙式洞口（如图7-2）；适用于涵洞跨径与沟宽基本一致，无需集纳和扩散水流或仅为疏通两侧农田灌溉时的情况。图7-1八字式洞口图7-2直墙式洞口7.5涵洞设计7.5.1管涵选择钢筋混凝土圆管涵，是在降雨量正常地区常采用的一种涵洞类型，其主要优点是：力学性能好，对地基的适应性较强，构造简单，不需墩台，圬工数量少，施工方便，适于工厂预制，便于装配运输，工期较短。受预制吊装条件的限制，一般孔径较小，为0.5～2.0m，设计流量在10m3/s以下。圆管涵一般采用单孔比较经济。适应的填土高度可达15m。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）全线共设置涵洞10座，如表7-1所示。表7-1涵洞表序号中心桩号孔数半径(m)洞口形式进出口中桩设计高程(m)涵底高程(m)交角(度)填土高度(m)涵长(m)1K0+180.0002.5八字墙366.80362.201022.1018.342K0+642.0002.5八字墙365803K0+781.0004.5八字墙369.57365.89201.1855.644K1+200.0001八字墙369.22367.04901.1816.675K2+300.0001八字墙372.69370.50901.1916.696K2+577.0002.5八字墙372.00787K2+800.0001八字墙375.91372.00902.9121.868K3+700.0001八字墙377.11375.25900.8615.729K3+900.0001八字墙379.18376.23901.9419.0010K4+102.0004.5八字墙379.97376.00841.4718.277.5.2设计计算1、设计资料涵洞桩号：K1+200设计荷载：公路Ⅱ级验算荷载：汽车—20级车道数：2荷载等级=公路Ⅱ级汽车--20级砼标号=20号砼抗压强度(Ra)=11.0MPa砼弹性模量(Eh)=26000（Mpa）钢筋等级=1级钢筋直径(DG)=8（mm）钢筋抗拉强度(Rg)=240.0（Mpa）钢筋弹性模量（Eg)=.0（MPa）土容重(Rt)=18.0（KN/立米）土的内摩擦角=35（°）管节内径(d)=75.0（cm）外径(D)=91.0(cm)管璧厚度(DT)=8.0（cm）管壁内外径的平均半径(R)=41.5(cm)管顶填土高度(H)=1.35(m)2、.外力(荷载)计算:填土产生的垂直压力(TZ)=24.30(KN/平米)管节自重产生的垂直压力(GZ)=2.00(KN/平米)车辆荷载产生的垂直压力:(1)汽车辆荷载产生的垂直压力(Pq)=21.53(KN/平米)汽车轮重(Gq)=240.0(KN)车轮荷载压力横向分布宽度(aq)=7.06(m)车轮荷载压力纵向分布宽度(bq)=3.16(m)(2)挂车荷载产生的垂直压力(Pg)=35.51（KN/平米）挂车轮重(Gg)=250.0（KN）67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）挂车荷载压力横向分布宽度(ag)=4.76（m）挂车荷载压力纵向分布宽度(bg)=2.96(m)3.内力计算:(1)汽车荷载在截面上产生的弯矩(Mq)=0.37(KN-M)(2)挂车荷载产生的弯矩(Mg)=0.61(KN-M)土自重在截面上产生的弯矩(Mtz)=0.42（KN-M）管自重产生的弯矩(Mgz)=0.13（KN-M）4.内力组合:最大弯矩(Mmax)=1.35（KN-M）5.强度验算:(L=0.5M)钢筋外圈圈数=3(L=0.5M)钢筋内圈圈数=3(L=1M)钢筋外圈圈数=6(L=1M)钢筋内圈圈数=6中性轴位置(X)=0.67（cm）截面强度(Mj)=3.05KN-M>Mmax=1.35（KN-M）截面强度验算通过!6.裂缝宽度验算:裂缝宽度(Fmax)=0.103（mm）<0.2(mm)满足规范第4.2.6条要求,裂缝宽度验算通过!地基基底应力为:60.2(Kpa)67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第八章施工组织设计8.1概述公路运输在整个交通运输业中占有较大比重，它具有机动、灵活、直达、快速、适应性强、服务面广的特点，在社会主义现代化建设中发挥着巨大的作用，并且具有良好的发展前景。发展公路运输业，必须首先进行公路工程建设。公路施工组织的任务就是研究公路工程施工工程中诸要素之间的合理组织，即如何认真贯彻国家现行技术、经济政策和法令，根据公路施工的特点，将人力、资金、材料、机械、施工方法等各种因素进行科学地、合理地安排，使之在一定的时间和空间内实现有组织、有计划、有秩序地施工，使其工期段、质量好、成本低，迅速发乎投资效益。8.2编制说明一、编制依据1、成都市屏陈至蒿联二级公路新建工程《一阶段施工图设计》第一合同段（K0+000～K5+344.073）设计图纸。2、国家、交通部颁发的现行技术规范、规程、工程质量检验评定标准。3、参加建设单位组织的现场考查活动所了解的现场施工环境、条件等。二、编制范围成都市屏陈至蒿联二级公路新建工程第一标段（K0+000～K5+344.073）长5.km，其主要包括路基工程、路面工程、桥涵工程、防护排水及其它工程。8.3工程概况8.3.1工程说明1、成都市屏陈至蒿联二级公路，全长5.km。按山岭重丘区二级公路标准建设，设计行车速度80km/h，整体式路基宽度12m，路面宽7.5m，平曲线一般半径400m。2、本标段线路为新建工程，沿线有多处水稻田。3、本标段主要工程量为：路基开挖土石方：32954(m3)路基填筑土石：(m3)钢筋混凝土管涵：5(座)钢筋混凝土盖板涵：5(座)67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）·8.3.2施工条件该公路地形为山岭重丘区，大部分地区地势起伏较大，地表植被为草地、杨树林、水稻。全线地质条件较好，土质为粉质中液限粘土。地处V2区，属于西南朝暖区，雨量充沛集中，气候温和、四季分明、无霜期长、雨量充沛、日照较少，泥泞、滑坡、泥流是道路的主要病害。8.4施工组织8.4.1施工队安排根据本工程项目的特点，为了方便施工和管理，拟分成3个施工队，具体施工任务划分如下：（1）路基施工队负责本标段内路基土石方、防护与排水工程以及绿化的施工；（2）路面施工队负责本标段内路面工程及安全设施的施工；（3）桥涵施工队负责本标段内涵洞的施工。8.4.2场地布置（1）驻地布置本工程项目的施工本着便于管理、少占农田、节约用地降低造价的原则，项目经理部、路基队、试验室拟搭建施工住房，设在K5+344.073终点处；路面施工队、桥梁施工队营地、预制场及拌和场临时用地布置，设在K2+560处。（2）预制场、拌和场拌和场设在K2+560，拌和设施现场应进行混凝土硬化，各种规格、品种的材料隔离堆放。拌和设备采用电脑自动计量设备，料斗采用至少三个料仓料斗。8.4.3筑路材料筑路材料分为自采材料和外购材料两种，根据建设的总体安排，上级要求本工程在2012年7月开工，2013年3月初建成通车，施工期为8个月。8.4.4弃土场本段路基弃方有清表土、废石方，需设置一个弃土场，弃土场设在K3+060处，面积为1000m2。8.5施工技术准备8.5.1施工技术交底施工机构进场后，统一组织有关技术人员学习有关技术规范以及安全规程。抓紧熟悉设计图纸领会设计精神，对设计图纸及说明有不理解的问题，请业主组织设计单位进行施工技术交底会，明确要求并澄清有关问题。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）8.5.2施工前期恢复定线测量工作本合同段设置专门测设组，负责全线的测量工作测量人员经计量检验鉴定后的测量仪器，会同设计、监理部门进行测量交桩工作，复核原导线网点、水准点，同时对全线的原地面，地形进行复测记录，经监理业主审核认可以后作为计量依据。并在监理工程师指导下，对相邻标段水准点、中线控制点进行检查和闭合测量。8.6施工总进度8.6.1施工总体计划安排原则本投标人通过认真学习招标文件，根据企业的综合能力，主要是资金拥有额、机械设备配置数量、进场人员数量及素质、综合管理水平，在保证工程质量的基础上，积极配合业主，力争提前完成合同内各项工程，经认真研究分析全部图纸，细致安排工期，按合同工期8个月完成全部工程任务，开工时间假定为2012年7月1日，具体开工时间依开工令为准，接到开工令后2天内开工。8.6.2分项工程施工工期本合同段招标文件要求工期8个月完成，施工方案按总工期240天安排。（1）施工准备：8天时间内陆续完成施工准备工作，主要完成临时设施、办公与生活用房建设、便道施工、机械设备的进场、水电管理架设按通、中桩的恢复、完成必要的征地拆迁，电力电讯线路的安设工作。（2）各主要工程项目计划工期：表8-1项目工期准备工作2012.7.1—2012.7.14路基开挖2012.7.15—2012.9.13路基填筑2012.7.15—2012.9.13涵洞2012.8.10—2012.9.13防护及排水2012.9.15—2012.10.15路面底基层2012.10.16—2012.11.25路面基层2012.11.26—2012.12.26路面面层2012.12.27—2013.2.12其他工程2013.2.13—2013.3.167 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）8.7各主要分项工程的施工顺序施工队伍进场后，首先着手施工前的准备工作，即施工便道、临时设施、水电、通讯线路等以及机械设备、材料的准备工作。为路基土石方、路面工程施工创造必要的施工条件。8.7.1.路基路基挖方施工顺序：清理表土、树根→机械分层开挖土方至设计标高→至上而下整修边坡和分级边坡防护至设计标高→开挖边沟和砌筑→整修路槽、机械压实。路基填筑施工顺序：清理表土→陡坡挖台阶、软土地基、换填砂砾层土方摊铺整平→路基分层压实至标高→边坡防护。8.7.2涵洞工程圆管涵施工顺序：放样→挖基→基础垫层→砌筑基础→圆管涵管节吊装→砌筑洞口盖板涵施工顺序：施工准备→台座制作→安装、钢筋绑扎→模板安装→浇筑砼→拆模→养护→盖板安装8.7.3防护及排水工程（1）防护及排水砌石工程施工顺序：测量放样→挖基→立样板、线架→拌制砂浆、处理片石→运砂浆石料→砌筑→勾缝→养护。（2）种草及铺草皮施工顺序：土质边坡植被防护施工顺序：网格放样→挖铺草皮沟槽→草皮铺入槽内→拍平排紧草皮→竹（木）桩固定→草皮铺筑完成→锄松方格内土壤→播种草籽。8.7.4路面工程：（1）填隙碎石底基层施工顺序：准备工作→施工放样→运输和摊铺粗碎石→初压→撒布石屑→振动压实→第二次撒布石屑→振动压实→局部补撒石屑及扫匀→震动压实→终压。（2）水泥稳定碎石层施工顺序：准备下承层→测量放样→拌和水泥稳定碎石混合料→运输→摊铺机摊铺混合料→整型→碾压→接缝和调头处处理→养生。（3）水泥砼面层施工顺序：准备工作→模板的设置→混凝土搅拌→砼运输→砼摊铺→砼振捣→纵缝拉杆设置→三辊轴整平→接缝施工→路面的修整→抗滑构造缝的施工→砼养生→锯缝、填缝。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第九章施工图预算9.1概述预算：施工图设计阶段应编制施工图预算，并与已批准的初步设计概算或修正概算核算，以保证施工图总预算控制在经批准的总概算之内。施工图预算是确定工程预算造价、鉴定建筑安装工程合同、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。本设计主要是编写初步设计的预算文件，依据交通部交工发[1996]612号文件《公路基本建设工程概算预算编制办法》和交通部2007年发布《公路工程预算定额》，工、料、机单价按1996年9月交通部公路工程定额站编制的公路工程造价系统取用。9.2预算的编制依据（1）法定性文件（2）设计资料（3）预算定额、材料、设备、预算价格等资料（4）施工组织设计资料（5）当地物资、劳力等资源可利用情况（6）施工地点自然条件及其变化规律，如气温、雨季、冬季、洪水季节、地质等（7）其他工程及沿线设施，如清除场地等9.3预算项目本工程预算项目主要内容：第一部分建筑安装工程第一项临时工程第二项路基工程第三项路面工程第四项涵洞工程第五项公路设施及预埋管线工程第六项绿化及环境保护第七项管理、养护及服务房屋第八项利润第九项税金67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）第二部分设备及工具、器具购置费第三部分工作建设其他费用9.4预算文件编制步骤（1）熟悉设计资料图纸和资料（2）准备预算资料（3）分析外爷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）编制综合预算（14）编制说明9.5路基工程（1）路基土石方的开挖工作，是按工作难易程度，将土壤和岩石分为松土、普通土、硬土、软石、次坚石、坚石六类，而土石方的运输和压实则只分为土方和石方两项，并均以m3为计算单位。所以，应注意按土石类别或土方和石方分别计算工程量，以便套用定额进行计价。（2）路基土石方的开挖、装卸、运输是按天然密实体积计算，填方则是按压（夯）实的体积计算。当移挖作填或借土填筑路堤时，应考虑定额中所规定的换算系数。即采用以天然密实方为计量单位的定额乘以规定的换算系数进行计价。（3）由于施工机具存在经济运距的问题，如推土机推移土石方的经济距离，中型推土机一般为50M—100M，超过经济运距是不经济的，而汽车的运距若小于500M，也难以发挥汽车运输的优势。所以，为了合理确定路基土石方的运输费用，同时考虑公路路基土石方的施工又是以推土机为主的情况下，在计算土石方的增运数量时，应考虑分别不同机械类型及基经济运距计算数量和运量，进行统计和汇总计算出平均运距，以此作为土石方运输计价的依据。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）（4）路基排水及防护工程，概算定额综合了挖基、排水等工程内容，以圬工实体作为计价依据，如石砌挡土墙，不分基础、墙身、片石的块石。（5）软土地基处理，当采用砂或碎石等材料作为垫层时，要核查设计图表资料是否已扣减相应的路基填方数量，以免重复计价。（6）填方数量，要根据实际情况，确定需要洒水的数量。（7）在计算路基土石方数量时，不扣除涵洞和通道所占路基土石方的体积；而高等级公路应据实际情况，适当扣减路基填方数量。（8）有些项目设计图表中不能反映出来，应考虑在施工组织设计中，清除表土或零星填方地段的基底压实，耕地填前夯实后回填至原地面标高所需的土石方数量，因路基沉陷需增加填筑的土石方数量；为保证路基边缘的压实须加宽填筑时所需的土石方数量。9.6路面工程（1）开挖路槽的废方，在计算路基土石方数量时，是否作了综合平衡调配。原则上不应在某一地段一面进行借土填筑路堤，一面又产生大量废方需远运处理的不合理现象。若路槽废方需远运处理时，应确定弃土场的地点及其平均运距，根据路基横断面和沿线路基土石方成份确定挖路槽的土石方体积，不应以路基土石方的比例作为划分的依据。（2）根据概算定额的规定，各类稳定土基层级配碎石、级配砾石路面的压实厚度在15cm以内，填隙碎石一层的压实厚度在12cm以内，垫层和其他种类的基层压实厚度在20cm以内，面层的压实厚度在15cm以内，拖拉机、平地机和压路机台班按定额数量计算。如超过以上压实厚度进行分层拌和、碾压时的拖拉机、平地机和压路机台班按定额数量加倍，每1000m2增加3.2工日。（3）在概算定额中，有透层、粘层定额，一般是在完工的基层上洒布透层油，再进行沥青混合料的铺筑工程。旧沥青路面上或水泥混凝土路面上应洒布粘层油，在计算工程量时，不应漏计这些工程内容。（4）桥梁、涵洞、通道、隧道等工程。如已计列了桥面铺装，是否已扣除了桥梁所占的长度和面积，以免重复计价。（5）根据施工组织设计或标段的划分，结合现有拌合设备的生产能力，综合考虑临时用地、材料和混合半的运输费用等，合理确定拌合场的地点和面积，需要安拆的拌合设备的型号，并计算出混合料的平均运距。9.7其它工程沿线设施、临时工程、便道、便桥、轨道辅设、电力线路、电讯线中等工程及其他工程应根据实际情况，分别取定。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）另一个要谈的材料中自采材料的平均运距因采用的计算方法不同，其结果也不一样，通常运用加权平均运距法计算和算术平均法计算料场的选定与经济分界点确定尤为重要的建议，用加权平均法计算所得运距较为精确。在材料运杂费的计算上有所统一，应注意在运输环节中，通过公路、铁路、水路等部门运输的材料应按国家或地方有关部门规定的运价计算。此工程详细计算表见excel表。该工程总造价1965.8295万元。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）附录2012届毕业设计资料1．工程建设的意义屏陈至蒿联经济联系日益紧密，物流量较大，来往交通量大，为满足两地及沿线居民的需求，同时促进两地的经济发展和两地人民的交流，修建大庄至白营长为5344.073的二级公路。2．技术标准及工程规模二级公路路面宽度：7.5m路基宽度：12m路肩宽度：4.5m设计年限：20年设计标准轴载：BZZ-100桥涵设计荷载：设计洪水频率：大、中桥1/100，小桥及涵洞为1/50土的物理力学特性：粘土；孔隙比e0.9；天然含水量ω（％）35粘聚力c（MPa）=19；容重γ(kN/m3)19；内摩擦角φ18°路基：软土地基（）桥涵：大桥（）中桥（）小桥（）涵洞：正交（√）斜交（√）3．地形与地质概况路线经过山岭重丘区，海拔在1450-1550米，属于V2区，潮湿系数（K）1.15-2.26年降水量（mm）750-900最高月平均地温（OC）22.4地下水埋深（m）2.45土质和岩性紫粘土和细粒岩4．交通量年平均增长率5％交通量表序号车型名称交通量序号车型名称交通量1黄河JN1502147斯柯达706R932日野KF300D1558长征XD980763依士兹TD50549东风CS938604标准轴载BZZ10061210尼桑CK10G835交通SH-1417711东风SP9135716解放CA10B53212日野KB22294沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰供应。67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）致谢毕业设计是对大学四年对所学专业知识的一次综合运用，使即将毕业的大学生能够将所学的专业课程融会贯通，实现了理论联系实际。通过这次毕业设计，使我发现问题、解决问题的能力得以提高，也使我将所学知识变得更加系统化。回想这个毕业设计的过程，其实也让我们学到了不少以前所没有学到的知识，对海地道路软件一步步从摸索开始，到渐渐熟悉，最终把它变为我们所真正能掌握的辅助工具，让我提高了从手工设计到软件设计的能力。同时让我也接触了很多平时所没有认真阅读的设计规范和其他参考文献，不是简单的经验取值，而是严格按照设计要求进行正确设计，拓宽了知识面，更为重要的是，毕业设计之前我们虽做过道路勘测课程设计、路面课程设计等，但是只有毕业设计才是把我们大学所学的专业知识统一串联进行整体设计的一次真正考察和检验，设计的过程中的确也碰到了自己不懂和考虑不全的问题，但是在指导老师和同学的帮助下，我努力完成了毕业设计，这是一份发自内心的喜悦。本次毕业设计是在江西理工大学xxx老师的细心指导下完成的。在此期间，xxx对工作的兢兢业业、严谨治学的精神一直感染着我。他那种严谨细致、一丝不苟的作风，一直是我学习的榜样。在毕业设计初期，我遇到了许多问题，但是在谢老师循循善诱下，使我茅塞顿开，攻克一个个问题，使我的思路更加开阔，使整个毕业设计也变得更加完美。在这里我要向xxx表示衷心的感谢。心中的感激之情，是用言语无法表达的，唯有今后用加倍的努力来报答他的教诲。在这里，我还要向在毕业设计中帮助过我的同学表示衷心的感谢。然后还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下了良好的土木专业知识的基础。感谢母校江西理工大学给予我，美好的四年大学生活，使我在各方面都有了长足的进步，使我成为了一个有理想、有道德、有文化、有纪律的有为青年。再一次向对我毕业设计有过帮助的老师同学，表示衷心的感谢！67 江西理工大学2012届本科毕业设计（论文）参考文献[1]JTGB01-2003，公路工程技术标准[S].[2]JTGD20-2006，公路路线设计规范[S].[3]JTGD30-2004，公路路基设计规范[S].[4]JTGD40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范[S].[5]JTGD50-2006，公路沥青路面设计规范[S].[6]JTGD60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].[7]JTT483-2002，交通科技报告编写规则[S].[8]JTJ002-87，公路工程名词术语[S].[9]JTJ003-86，公路自然区划标准[S].[10]GB50162-92，道路工程制图标准[S].[11]黄新，金菊良等主编.桥涵水文[M].北京：人民交通出版社，2006.[12]高东光主编.公路桥涵设计手册－桥位设计[M].北京：人民交通出版社，2000.[13]江祖明，王崇礼主编.公路桥涵设计手册－墩台与基础[M].北京：人民交通出版社，1994.[14]叶见曙主编.结构设计原理[M].北京：人民交通出版社，2001.[15]凌志平，易经武主编.基础工程[M].北京：人民交通出版社，1997.[16]孙家驷.道路设计资料集[M].北京：人民交通出版社，2001.[17]孙家驷.公路小桥涵勘测设计[M].北京：人民交通出版社，1992.[18]孙家驷.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，2008.[19]宋金华，张彩利等主编.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2006.[20]龚晓南.土力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.[21]凌志平、易经武.基础工程[M].北京：人民交通出版社，1997.[22]过静君.土木工程测量[M].武汉：武汉工业大学出版社，2000.[23]张起森.公路施工组织及概预算[M].北京：人民交通出版社，1997.[24]张铁成.公路工程造价与快捷编标[M].北京：人民交通出版社，1997.[25]顾克明.公路桥涵设计手册一涵洞[M].北京：人民交通出版社，1992.[26]徐家钰，郭忠印主编.土木工程专业毕业设计指南－道路工程分册[M].北京：中国水利水电出版社，2001.[27]应荣华，秦仁杰等主编.道路工程毕业设计指南[M].北京人民交通出版社，2009.[28]汪莲主编.土木工程专业毕业设计指导——道路工程分册[M].合肥：合肥工业大学出版社，2009.68'