山区高速公路毕业设计计算书

'苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）目录第1章设计原始资料和依据11.1设计原始资料11.1.1平面地形图：11.1.2气象资料：11.1.3地质资料：11.1.4地震基本烈度：11.1.5路线起点、中间控制点和终点11.1.6交通资料：11.2设计依据2第2章路线设计参数确定32.1道路技术等级确定32.2路线方案的拟定52.2.1选线原则52.2.2山区选线要点52.2.3路线平面指标52.3道路技术标准确定7第3章道路平面设计103.1道路平面线形相关概念与要求103.2道路平面线形方案拟定113.3道路平面线形方案计算123.3.1方案I123.3.2方案II183.4路线方案比选273.4逐桩坐标表28第4章道路纵断面设计294.1纵断面相关概念与要求29第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）4.2纵断面设计的步骤294.3平面线型和纵断面线型的配合304.3.1平面直线与纵断面直线组合304.3.2平面直线与纵断面凹形曲线组合304.3.3平面直线与纵断面凸形曲线组合304.3.4平面曲线与纵断面直线组合304.3.5平面曲线与纵面曲线组合304.4最小填土高度的确定314.5桥梁、通道控制标高的确定324.6道路坡长及坡度确定324.7路线纵断面设计334.8路线纵断面设计成果46第5章道路横断面设计485.1横断面布置485.2横断面设计步骤485.3路拱横坡495.4超高与加宽495.4.1超高加宽确定495.4.2超高值计算505.4.5中央分隔带形式及开口575.5土石方计算58第6章挡土墙设计596.1挡土墙作用596.2设计资料及断面尺寸596.2.1设计资料596.2.2断面尺寸596.3上墙断面强度验算606.3.1土压力和弯矩计算60第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）6.3.2截面应力验算656.4基顶截面应力验算656.4.1破裂角656.4.2土压力666.4.3土压力对验算截面的弯矩676.4.4墙身自重及对验算截面产生的弯矩676.4.5衡重台上填料重及弯矩计算686.4.6截面强度验算686.5基底截面强度及稳定性验算696.5.1破裂角696.5.2土压力706.5.3土压力对基底截面的弯矩计算:716.5.4墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩716.5.5衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩726.5.6基底截面应力和稳定验算72第7章路基设计747.1路基设计一般规定747.2路基高度确定747.3路基边坡形式747.4填料选择及填筑方式757.5路基压实标准与压实度757.6路基干湿类型确定767.7土基回弹模量确定76第8章路面设计788.1设计原则788.2沥青混凝土路面结构设计788.2.1标准轴载及轴载换算788.2.2路面结构层组成设计84第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）8.2.2.1基层组成设计848.2.2.2面层组合设计858.2.3路面结构层厚度确定888.2.3.1确定土基回弹模量888.2.3.2拟定路面结构及参数888.2.3.3计算设计弯沉值898.2.3.4计算容许弯拉应力898.2.3.5按容许弯沉计算路面厚度918.2.3.6验算各结构层层底弯拉应力938.3水泥混凝土路面结构设计968.3.1标准轴载及轴载换算968.3.2确定基层顶面当量回弹模量1008.3.3计算荷载疲劳应力1028.3.3计算温度疲劳应力1038.4路面结构方案比选104第9章道路排水及桥涵方案设计1059.1道路排水设计1059.1.1排水设计一般原则1059.1.4沟渠设计1059.1.4.1边沟设计1059.1.4.2截水沟设计1069.1.4.3排水沟1079.2桥涵方案设计1079.2.1桥涵设计的基本要求1079.2.2方案设计108第10章道路附属设施设计10910.1植物防护109第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）10.2砌石护坡109结论111致谢112参考文献113附录A译文114附录B外文原文124第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第1章设计原始资料和依据1.1设计原始资料1.1.1平面地形图：（具体见平面图）。1.1.2气象资料：该路所处自然区划为Ⅴ4区，属北纬亚热带。年均气温14.5℃，最热月(7月)平均气温19.7℃，最冷月(1月)平均气温7.5℃，年温差12～13℃。全年降水量约103l毫米，相对湿度为74％，湿气不大，全年无霜期近年均在240天以上。全年晴天较多，日照数年均2445.6小时，日照率56％。1.1.3地质资料：该区土质表层为素填土层，厚度0.6-2.0m，其下层为粘质土层，厚2.0-15m。本路线段内的河流为山区雨源性河流，地表大小冲沟发育，大冲沟常年流水，地下水埋深为4.6m左右。公路沿线周边地区筑路材料供应充分，储量大，质量好，多为经营性料场，运输条件较为便利。路面所用水泥和沥青均需外购。1.1.4地震基本烈度：沿线地震烈度小于Ⅵ度区，属基本稳定至稳定区。1.1.5路线起点、中间控制点和终点(具体见平面图)。1.1.6交通资料：根据最新路网规划，近期交通组成与交通量见下表1-1，交通量年平均增长率见表1-2。表1-1近期交通组成与交通量车型日野KB222黄河JN150东风EQ140长征XD980解放CA15南阳351菲亚特650E太拖拉138小轿车辆/日5304507506004904405809002000第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）表1-2交通量年增长率γ期限增长率γ（%）期限增长率30年的前5年6.930年内的5-15年6.530年的前15-25年6.030年的后5年5.51.1设计依据根据批准的设计任务书、地质勘测报告、国家关于公路设计施工的《规范》、《规程》、《标准》等。如：1)《公路路线设计规范》(JTGD20—2006）2)《公路排水设计规范》(JTJ018－1997）3)《公路自然区划标准》(JTJ001－1986）4)《公路路基设计规范》(JTGD30－2004）5）《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）6)《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034－2000）7)《公路沥青路面设计规范》(JTGD50－2006）8)《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40－2004）9)《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）10)《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）11)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004）12)《公路工程技术标准》(JTGB01－2003）13)《公路路基施工技术规范》(JTGB01-1995）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第2章路线设计参数确定2.1道路技术等级确定公路根据交通量及其使用功能、性质分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。由《公路路线设计规范》(JTJ011—2006)表3.1.3规定：高速公路以小客车为折算标准。表2-1各汽车代表车型与换算系数汽车代表车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的货车由近期交通组成与交通量表1-1、汽车换算系数表2-1折算成以小客车为标准进行计算,见表2-2：表2-2交通量折算表车型交通量（辆/日）折算系数折算交通量（辆/日）日野KB2225302.01060黄河JN1504502.0900东风EQ1407501.51125长征XD9806002.01200解放CA154901.5735南阳3514402.0880菲亚特650E5801.5870太拖拉1389002.01800小轿车20001.02000总计10570第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）1）计算远景设计交通量计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式（2-1）计算(2-1)式中：—远景设计年平均日交通量，辆/日；—起始年平均日交通量，辆/日；—年平均增长率，由表1-2计算；—远景设计年限，取20年；所以（辆/日）2）车道数的确定根据《公路路线设计规范》（JTJ011-2006）3.1.4，单车道的设计通行能力和预测得到的远景年限（或规划年限）设计年平均日交通量，可以按式（2-2）确定高速公路或一级公路的车道数：（2-2）式中：—单向车道数；—远景年限的设计平均日交通量（pcu/d）；—单车道设计通行能力（pcu/h/ln）—交通流方向分布系数，根据我国交通调查情况，交通流方向分布系数一般取0.5~0.6，具体应用是，可根据当地的交通量观测资料确定。—设计小时交通量系数。新建公路的设计小时交通量系数，应选择道路功能、交通量、地区气候及地形等条件相似的公路的预测数据来确定；取法资料地区，K系数根据气候按表《公路路线设计规范》（JTJ011-2006）2-12取值。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）根据《公路工程技术标准》JTGB01-2003，拟定该条道路为双向四车道的高速公路，设计车速为100km/h,设计采用的服务水平为一级，采用整体式路基。2.2路线方案的拟定2.2.1选线原则1)在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不站高产田。2)路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，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，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。3)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。一般情况下路线应设法绕避特殊地基地区。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。4)选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。2.2.2山区选线要点本设计地形为山区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，路线平纵横三方面都受到约束；同时地质、气候条件多变，都影响路线的布设。纵面线形结合桥涵、通道、隧道等构造物的布局，合理确定路基设计高度，纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。2.2.3路线平面指标1)直线直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。规范规定，高速公路同向圆曲线的最小直线长度不小于6V、反向圆曲线的最小直线长度不小于2V。本设计速度为100km/h。2)圆曲线第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。(1)圆曲线的最小半径①极限最小半径②一般最小半径③不设超高最小半径表2-3圆曲线半径技术指标高速公路（100km/h）一般最小半径700极限最小半径400不设超高最小半径路拱4000路拱5250(2)圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不大于10000米。(3)圆曲线半径的选用在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用不需设超高的大半径曲线。(4)平曲线的最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；缓和曲线长度：圆曲线长度：缓和曲线长度宜在：1：1：1到1：2：1之间。曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。平曲线的最小长度：250m平曲线中圆曲线的最小长度取：85m3)缓和曲线缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：(1)离心加速度变化率不过大;第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）(1)控制超高附加纵坡不过陡;(2)控制行驶时间不过短;(3)符合视觉要求;因此，《公路路线设计规范》JTGD20-2006规定：表2-4缓和曲线标准缓和曲线最小长度高速公路（100km/h）一般值120最小值854)行车视距行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。《公路路线设计规范》JTGD20-2006规定：高速公路（100km/h）停车视距St取160m。2.3道路技术标准确定1)高速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/日，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45000-80000辆/日。2)高速公路的设计交通量应按20年预测。3)高速公路设计应做好总体设计，使各种技术指标的设置与平纵横线形组合恰当，平面顺适，纵面均衡；各构造物的选型与布置合理、实用、经济。4)车道宽度应符合规定要求，设计速度100km/h的车道宽度为3.75m。5)高速公路各路段的车道数应根据设计交通量、采用的服务水平确定。6)高速公路整体式断面必须设置中间带。中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其各部分宽度应符合规定的要求。设计时速100km/h中央分隔带宽度的一般值为2.00m，最小值为1.00m；左侧路缘带宽度一般值0.50m，最小值0.50m；中间带宽度一般值3.00m，最小值2.00m。7)路肩宽度应符合规定。高速公路设计时速100km/h右侧硬路肩一般值为2.50m，最小值为1.50m，土路肩宽度一般值取0.75m，最小值取0.75m。高速公路的右侧硬路肩宽度小于2.50m时，应设置紧急停车带。紧急停车带宽度应为3.50m第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文），有效长度不应小于30m，间距不宜大于500m。8)各级公路路基宽度应符合规定。高速公路四车道设计时速100km/h的路基宽度一般值为26.00m，路基宽度最小值24.50m。各级公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和，当设有中间带、加减速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这些部分的宽度。确定路基宽度时，中央分隔带宽度、左侧路缘带宽度、右侧硬路肩宽度、土路肩宽度等的“一般值”和“最小值”应同类项相加。9)高速公路停车视距应符合规范要求，高速公路四车道设计时速100km/h的停车视距为160m。高速公路、一级公路以及大型车比例高的二、三级公路，应采用货车停车视距对相关路段进行检验。10)直线的最大与最小长度应有所限制。一条公路的直线与曲线的长度设计应合理。圆曲线最小半径应符合规范规定，高速公路四车道设计时速100km/h的圆曲线最小半径一般值为700m，圆曲线最小半径极限值为400m。路拱≤2%时的不设超高最小半径为4000m，路拱≥2%时的不设超高最小半径为5250m。直线与小于规范规定的圆曲线最小半径相衔接时，应设置回旋线。回旋线参数及其长度应根据线形设计以及对安全、视觉、景观等的要求，选用较大的数值。11)最大纵坡应符合规定要求。高速公路设计时速100km/h的最大纵坡4%。纵坡的最小坡长应符合规范规定，高速公路设计时速100km/h的最小坡长取250m。不同纵坡的最大坡长应符合规范要求，高速公路设计时速100km/h，纵坡坡度为3%的最大坡长取1000m，纵坡坡度为4%的最大坡长取800m。公路纵坡变更处应设竖曲线。竖曲线最小半径和最小长度应符合规范规定。高速公路设计时速100km/h的凸型竖曲线一般值取10000m，凸型竖曲线的极限值取6500m。高速公路设计时速100km/h的凹形竖曲线半径一般值取4500m，高速公路设计时速100km/h的凹形竖曲线极限值取3000m，竖曲线最小长度取85m。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）12)路基路面应根据公路功能、公路等级、交通量，结合沿线地形、地质及路用材料等自然条件进行设计，保证其具有足够的强度、稳定性和耐久性。同时，路面面层应满足平整和抗滑的要求。路基设计应重视排水设施与防护设施的设计，取土、弃土应进行专门设计，防止水土流失、堵塞河道和诱发路基病害。路基断面形式应与沿线自然环境相协调，避免因深挖、高填对其造成不良影响。高速公路、一级公路宜采用浅挖、低填、缓边坡的路基断面形式。13)路面设计标准轴载为双轮组单轴100KN。路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。根据《公路路线设计规范》(JTJ011—2006）本案道路技术标准如下：表2-6道路技术指标序号项目单位主要技术指标1设计车速km/h1002路基宽度一般值m26.00最小值24.503平曲线半径一般值m700极限值400不设超高最小半径路拱≤2.0%m40004平曲线最小长度m2505缓和曲线最小长度m856最小纵坡%0.37最大纵坡%48最小坡长m2509相应纵坡的最大坡长3%m10004%m800<3%m不限制10停车视距m16011竖曲线半径凸形一般值m10000极限值m6500凹形一般值m4500极限值m300012竖曲线最小长度m85第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）13平曲线最大超高%8第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第3章道路平面设计3.1道路平面线形相关概念与要求1)道路是一条带状的三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。路线在水平面上的投影线性称为道路的平面线型，而沿中线竖直剖切再沿着道路里程展开的立面投影线型成为道路的纵断面线型。中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。2)在设计顺序上，一般是在尽量顾及纵、横断面平衡的前提下定平面，沿这个平面线型进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面、路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。3)现代道路平面线型是由基本几何线型即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线型三要素”。(1)在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车；(2)长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或者改善；图3-1平曲线几何元素图(3-1)(3-2)第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）(3-3)(3-4)(3-5)(3-6)(3-7)式中：T—切线长，m；L—曲线长，m；E—外距，m；J—校正数或称超距，m；R—圆曲线半径，m；α—转角，°。3.2道路平面线形方案拟定路线设计是确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，主要分为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计，三者应既分开考虑又注意综合。根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定了两个方案：方案I：从点（3072792.500，507820.500）开始，到达点（3075997.787，511391.956），线路总长为4895.764m。该线路高差相对较小，所经区域大部分是山间平原，土石方工程量相对较小，沿线避开鱼塘等不良地基路段，避开陡险的高山，避开工程的路线对已形成自然村及集镇的破环，尽量保持与周围的环境相协调，沿线共设置19座涵洞，其中在K1+460.000跨越低等级沥青道路设置20m简支梁桥一座桥一座。该线路共设置三个转点，平均转角27°00′19.4″，线路平顺流畅。方案II：从点（3072792.500，507820.500）开始，到达点（3075997.787，511391.956），线路总长为4878.026m第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）。该线路基本展开在山脚线，途中有许多不可避让的山丘，土石方工程量大。共设置涵洞20处，K1+430.000跨越低等级沥青道路设置20m简支梁桥一座，在该线路共设置5个转点，平均转角17°13′13″，不利于圆曲线和缓和曲线的设置，线型组合受现实条件影响。设计方案详细计算见3.3：3.3道路平面线形方案计算3.3.1方案I方案I平面线型如下：图3-2方案1路线平面图起点，终点，交点坐标如下表3-1方案1平面交点坐标表交点交点坐标转角值（°′″）交点间距(m)N(X)E(Y)BP3072792.500507820.5001279.6971JD13073571.952508835.428220°23′36.7″(Z)1155.3984JD23074550.901509449.109232°09′00.4″(Y)1534.4912JD33075217.969510831.022228°30′17.2″(Z)960.6055EP3075997.787511391.9561曲线参数详细计算如下：1)BP-JD1-JD2路段第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图3-3方案1曲线计算图示1—路线转角L1—曲线长（m）T1—切线长（m）E1—外矩（m）J1—校正数（m）R1—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1500m,缓和曲线长度190m。如上图：特殊桩点校核：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）2)JD1-JD2-JD3路段图3-4方案1曲线计算图示2—路线转角—曲线长（m）—切线长（m）—外矩（m）—校正数（m）—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1000m，缓和曲线长度200m。如上图：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）特殊桩点校核：3)JD2-JD3-EP路段第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图3-5方案1曲线计算图示3—路线转角—曲线长（m）—切线长（m）—外矩（m）—校正数（m）—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1100m，缓和曲线长度200m。特殊桩点校核：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）线形参数及要素点桩号汇总如下：表3-2方案1线形参数及要素点桩号表计算参数190.00200.00200.001500.001000.001100.0094.9999.9799.971.001.671.513.635.735.21364.97388.61379.77723.90761.13747.2525.0942.4336.506.0416.1012.29K1+279.70K2+429.05K3+947.45K0+914.72K2+040.44K3+567.68K1+104.72K2+240.44K3+767.68K1+276.67K2+421.00K3+941.30K1+448.63K2+601.57K4+114.93K1+638.63K2+801.57K4+314.93第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）3.3.2方案II方案II平面线型如下图：图3-6方案2路线平面图起点，终点，交点坐标如下表：表3-3方案2平面交点坐标表交点交点坐标转角值（°′″）交点间距(m)N(X)E(Y)BP3072792.500507820.500827.381JD13073412.008508368.92517°40′27.8″(Z)635.762JD23073993.513508625.91834°40′04.8″(Y)1010.292JD33074521.227509487.4338°58′11.1″(Z)963.774JD43075146.623510220.74010°37′04.3″(Y)797.483JD53075543.448510912.48313°37′01.5″(Z)660.5436EP3075997.787511391.9561各交点详细计算如下：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）1)BP-JD1-JD2路段图3-7方案2曲线计算图示1—路线转角L1—曲线长（m）T1—切线长（m）E1—外矩（m）J1—校正数（m）R1—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1000m,缓和曲线长度120m。如上图：特殊桩点校核：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）2)JD1-JD2-JD3路段图3-8方案2曲线计算图示2—路线转角—曲线长（m）—切线长（m）—外矩（m）—校正数（m）—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径500m，缓和曲线长度150m。如上图：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）特殊桩点校核：3)JD2-JD3-JD4路段图3-9方案2曲线计算图示3第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）—路线转角—曲线长（m）—切线长（m）—外矩（m）—校正数（m）—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径3000m，缓和曲线长度180m。如上图：特殊桩点校核：4)JD3-JD4-JD5路段第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图3-10方案2曲线计算图示4—路线转角—曲线长（m）—切线长（m）—外矩（m）—校正数（m）—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径2500m，缓和曲线长度200m。如上图：特殊桩点校核：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）5)JD4-JD5-EP路段图3-11方案2曲线计算图示5—路线转角—曲线长（m）—切线长（m）—外矩（m）—校正数（m）—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）已知，取圆曲线半径1200m，缓和曲线长度120m。如上图：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）特殊桩点校核：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）线形参数及要素点桩号汇总如下：表3-4方案2线形参数及要素点桩号表120.000150.000180.000200.000120.0001000.000500.0003000.0002500.0001200.00017°40′27.8″34°40′04.8″8°58′11.1″10°37′04.3″13°37′01.5″59.99374.94489.99799.99559.9950.6001.8730.4500.6670.5003.4388.5941.7192.2922.865215.559231.587325.341332.368203.327428.476452.535649.655663.292405.19512.62125.7519.66611.4409.0262.64210.6381.0271.4441.459K0+827.381K1+460.501K2+460.156K3+422.903K4+218.942K0+611.822K1+228.915K2+134.815K3+090.535K4+015.614K0+731.822K1+378.915K2+314.815K3+290.535K4+135.614K0+826.060K1+455.182K2+459.642K3+422.181K4+218.212K0+920.298K1+531.450K2+604.470K3+553.827K4+300.810K1+040.298K1+681.450K2+784.470K3+753.827K4+420.810第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）3.4路线方案比选根据章节3.3计算结果，两方案平面参数对比列表3-5表3-5两方案平面参数方案参数RTLEJ方案IJD11500364.97723.9025.096.04JD21000388.61761.1342.4316.10JD31100379.77747.2536.5012.29方案IIJD11000215.559428.47612.6212.642JD2500231.587452.53525.75110.638JD33000325.341649.6559.6661.027JD42500332.368663.29211.4401.444JD51200203.327405.1959.0261.459路线线型方案优缺点列表如下：表3-6方案比选方案一方案二优缺点优点：1.线型顺畅美观，沿途拆迁量小，避开已有构造物。2.土石方工程量小，有利于环境保护，降低造价。3.路线与现有道路交叉简明，角度合理，便于跨线桥的设计施工。4.全线避开不良地基地段。缺点：1.存在少量高填路段，须设挡土墙。优点：1.平面线形转角角度小。2.不会产生拆迁。3.线形顺直。缺点：1.高边坡数量很多。2.跨线桥桥位部分不易处理。3.土石方工程较大，不利于环保。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）高速公路投资比较大，对所经过地区的经济起重要作用，所以在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价最低，兼顾路线的设计建设跟环境想协调的原则。综合考虑以上各种因素,最终选择方案一作为最终设计方案3.4逐桩坐标表（详见逐桩坐标表）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第4章道路纵断面设计4.1纵断面相关概念与要求纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，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。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。纵坡设计的一般要求为：1)纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）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，和理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。3)纵坡设计应对沿线地形、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，降低造价和节省用地。5)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、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。7)在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。4.2纵断面设计的步骤在所确定的路线上，确定路线每20m的地面高程，其高程值详见纵断面图，绘出地面线。标出里程桩号和平面线形信息。确定控制点。控制点包括：路线起终点（起点设计高程794.0，终点标高807.0）；各类过人过水涵洞共20处；与原有低等级公路交叉点设跨线桥一座（K1+460.0，设计标高791.0）；要考虑填挖平衡。在这些控制点间穿插，初步定出坡度线。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）调整坡度线。检查各指标是否满足，使道路的平纵线形协调，同时考虑排水和路基设计的基本要求，其坡度值见纵断面图。在完成拉坡的纵断面图上，通过坡度和坡长计算纵断面上的设计高程，所得值详见纵断面图。4.3平面线型和纵断面线型的配合4.3.1平面直线与纵断面直线组合这种线形组合单调、呆板，行驶过程中路线视景不变，容易使司机产生疲劳感。尤其在高速行车时，容易导致交通事故。在交通比较复杂的路段，这种线形组合是有利的。设计中可采取措施来弥补景观单调的不足。4.3.2平面直线与纵断面凹形曲线组合这种组合具有较好的视距。在设计中应该注意以下几点：(1)避免插入较短的凹形竖曲线，或插入小半径曲线（一般应大于最小半径的3~4倍），以免产生折点。(2)两个凹形竖曲线间不要插入短直线，此时宜将两个凹曲线合并成一个凹曲线，可改善视觉条件。(3)长直线的末端不宜插入小半径凹形竖曲线。4.3.3平面直线与纵断面凸形曲线组合这种组合视距条件差、线形单调，使司机对前方道路情况无法做出判断，应尽量避免。使用这种组合应注意采用大半径曲线，以保证视距。当连续出现凹形和凸形竖曲线时，会造成不良视觉效果，一般应尽量避免。4.3.4平面曲线与纵断面直线组合如果平曲线半径选择适当，这种组合效果良好，汽车在这种线形上行驶，可获得良好的景观效果。如果平曲线与直线组合不当，曲线半径过小，或直线长度过短，平曲线半径与纵坡不协调，都会导致线形折曲。这种组合还应满足合成坡度的要求，尤其应避免急转陡坡组合。4.3.5平面曲线与纵面曲线组合这两种组合形式很常见，但比较复杂，如果曲线半径适宜，平纵线形要素均衡，可以获得视觉舒适、诱导效果良好的空间曲线。此种组合应注意以下几点：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）1）一般情况下，当平竖曲线半径较大时，宜将平竖曲线半径顶点对应。若两者不能很好的配合，两者的半径都小于某一限度时，宜将平竖曲线拉开相当距离。2）平曲线与竖曲线的大小保持均衡。3）竖曲线的顶部或底部，不得与反向平曲线的拐点重合，尤其是凸形竖曲线，容易造成判断失误。4）避免转角小于7°的平曲线与坡度角较大的凹形竖曲线组合。5）缓和曲线不得与小半径竖曲线重叠。6）不宜将小半径平曲线设置在竖曲线的底部或顶部。7）平竖曲线对应重叠有如下优点：①利于诱导视线，②有利于行车安全，③线形舒适美观。平曲线与竖曲线的适当组合见下图4-1。图4-1平曲线与竖曲线的适当组合4.4最小填土高度的确定由于设计路段属高速公路，故路基要求保持干燥状态。该区处于Ⅴ4区，路基所用填料为粘性土，根据规范，路基临界高度参考值为H1=2.0～2.2m，为安全起见，取2.2m.根据地质条件，该区地下水位埋深为4.5m，所以本地区无需考虑最小填土高度。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）4.5桥梁、通道控制标高的确定道路纵断面设计标高是指路基顶面边缘的标高，高速公路则是指中央分隔带外侧边缘的标高。在本设计中，路线所穿越的河流大多为小溪没有通航要求，河流上的涵洞只需满足路线和洪水的要求，设计洪水年限为1/100。由于该段公路为高速公路，有些路段填方高度较高，故需设置通道，以避免人、畜影响交通。4.6道路坡长及坡度确定为了提高行车的平顺性，相邻变坡点之间的距离应不小于两竖曲线间的切线长，以便插入适当的竖曲线。竖曲线有凹形竖曲线和凸形竖曲线两种。道路最大纵坡和最小纵坡的限制,是为满足行车和排水要求.为使车辆行驶平顺，应尽量减少纵断面上的转坡点并设置大半径的竖曲线，坡长坡缓宜长，坡陡宜短。根据《公路工程技术标准》规定，本方案最大纵坡4%。最短坡长250m。纵断面设计时所用图式如图4-2：图4-2竖曲线要素计算示意图L=Rω　　　(3-8)E=T2/(2R)　　　　(3-9)T=L/2　　　　　(3-10)式中：L—竖曲线长度，m；ω—坡差，%；第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）R—竖曲线半径，m；E—竖曲线外距，m；T—竖曲线切线长，m。4.7路线纵断面设计路线纵断面设计形式如图4-3：图4-3纵断面图各变坡点计算如下：1）变坡点1：根据设计得知：，拟定R=1600，则：，，。计算图示如图4-4：图4-4竖曲线计算图示1竖曲线内桩号的高程计算第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）已知K0+500.000m的高程为803.0m计算公式为：左半部分：，右半部分：。其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。直线上点到相邻变坡点的距离。竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-1：表4-1竖曲线高程表1桩号切线高程设计高程K0+242.4860.0000.000798.365798.365K0+2507.5140.002798.500798.498K0+30057.5140.103799.400799.297K0+350107.5140.361800.300799.939K0+400157.5140.775801.200800.425K0+450207.5141.346802.100800.755K0+500.000257.5142.072803.000800.928K0+550207.5141.346802.291800.945K0+600157.5140.775801.581800.806K0+650107.5140.361800.872800.510K0+70057.5140.103800.162800.059K0+7507.5140.002799.453799.451K0+757.5140.0000.000799.346799.346第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）1）变坡点2：根据设计得知：，拟定R=30000m，则：，，。计算图示如图4-5：图4-2竖曲线计算图示2竖曲线内桩号的高程计算已知K1+240.000m的高程为792.5m计算公式为：左半部分：，右半部分：。其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）直线上点到相邻变坡点的距离。竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-3：表4-3竖曲线高程表2桩号切线高程设计高程K1+136.0330.0000.000793.975793.975K1+1403.9670.000793.919793.919K1+16023.9670.010793.635793.645K1+18043.9670.032793.351793.383K1+20063.9670.068793.067793.136K1+22083.9670.118792.784792.901K1+240.000103.9670.180792.500792.680K1+26083.9670.118792.354792.472K1+28063.9670.068792.209792.277K1+30043.9670.032792.064792.096K1+32023.9670.010791.919791.929K1+3403.9670.000791.774791.774K1+343.9670.0000.000791.745791.7451）变坡点3：根据设计得知：拟定R=1000m，则：，，。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）计算图示如图4-6：图4-6竖曲线计算图示3竖曲线内桩号的高程计算已知K1+860.000m的高程为788.0m计算公式为：左半部分：右半部分：其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。直线上点到相邻变坡点的距离。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-4：表4-4竖曲线高程表3桩号切线高程设计高程K1+720.26100789.014789.014K1+74019.7390.019788.871788.890K1+76039.7390.079788.726788.805K1+78059.7390.178788.581788.759K1+80079.7390.318788.435788.753K1+82099.7390.497788.290788.788K1+840119.7390.717788.145788.862K1+860.000139.7390.976788.000788.976K1+880119.7390.717788.414789.131K1+90099.7390.497788.828789.325K1+92079.7390.318789.241789.559K1+94059.7390.178789.655789.834K1+96039.7390.079790.069790.148K1+98019.7390.019790.483790.502K1+999.73900.000790.891790.8911）变坡点4：根据设计得知：拟定R=16000m，则：，，。计算图示如图4-7：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图4-7竖曲线计算图示4竖曲线内桩号的高程计算已知K2+440.000m的高程为800.0m计算公式为：左半部分：右半部分：其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。直线上点到相邻变坡点的距离。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-5：表4-5竖曲线高程表4桩号K2+231.24000795.681795.681K2+25018.760.011796.069796.058K2+30068.760.148797.103796.956K2+350118.760.441798.138797.697K2+400168.760.890799.172798.282K2+440.000208.761.362800.000798.638K2+450198.761.235799.946798.711K2+500148.760.692799.676798.984K2+55098.760.305799.405799.101K2+60048.760.074799.135799.061K2+648.76000.000798.872798.8721）变坡点5：根据设计得知：，拟定R=3000m，则：，，。计算图示如图4-8：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图4-8竖曲线计算图示5竖曲线内桩号的高程计算已知K3+180.000m的高程为803.0m计算公式为：左半部分：右半部分：其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。直线上点到相邻变坡点的距离。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-6：表4-6竖曲线高程表5桩号切线高程设计高程K3+092.46400796.473796.473K3+1007.5360.002796.432796.431K3+12027.5360.021796.324796.303K3+14047.5360.063796.216796.153K3+16067.5360.127796.108795.981K3+180.00087.5360.213796.000795.787K3+20067.5360.127795.697795.571K3+22047.5360.063795.395795.332K3+24027.5360.021795.092795.071K3+2607.5360.002794.789794.788K3+267.53600.000794.675794.6751）变坡点6：根据设计得知：拟定R=3000m，则：，，。计算图示如图4-9：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图4-9竖曲线计算图示6竖曲线内桩号的高程计算已知K3+940.000m的高程为784.5m计算公式为：左半部分：右半部分：其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。直线上点到相邻变坡点的距离。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-7：表4-7竖曲线高程表5桩号K3+691.77600788.256788.256K3+7008.2240.003788.132788.135K3+75058.2240.154787.375787.529K3+800108.2240.532786.618787.151K3+850158.2241.138785.862787.000K3+900208.2241.971785.105787.076K3+940.000248.2242.801784.500787.301K3+950238.2242.580784.800787.380K4+000188.2241.610786.300787.910K4+050138.2240.868787.800788.668K4+10088.2240.354789.300789.654K4+15038.2240.066790.800790.866K4+188.22400.000791.947791.9471）变坡点7：根据设计得知：拟定R=3000m，则：，，。计算图示如图4-10：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图4-10竖曲线计算图示7竖曲线内桩号的高程计算已知K4+640.000m的高程为805.5m计算公式为：左半部分：右半部分：其中：曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。直线上点到相邻变坡点的距离。竖曲线中各点切线高程和设计高程汇总如表4-8：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）表4-8竖曲线高程表6桩号切线高程设计高程K4+446.91800799.708799.708K4+4503.0820.000799.800799.800K4+50053.0820.088801.300801.212K4+550103.0820.332802.800802.468K4+600153.0820.732804.300803.568K4+640.000193.0821.165805.500804.335K4+650183.0821.047805.559804.511K4+700133.0820.553805.852805.298K4+75083.0820.216806.145805.929K4+80033.0820.034806.438806.404K4+833.08200.000806.632806.6324.8路线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。在纵断面图上表示原地面的标高线称为地面线。地面线上各点的标高称为地面标高，沿道路中线所作的纵坡设计线称为纵断面设计线，在纵断面设计线上的各点标高称为设计标高，任一桩号的设计标高与地面标高之差，称为该桩号的施工高度（即填挖高度）。路线纵断面详细结果见路线纵断面设计图。纵断面各变坡点要素汇总如表4-9：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）表4-9竖曲线要素表序号桩号竖曲线纵坡（％）直坡段长曲线半径R（m）切线长T（m）外距E（m）+-（m）0K0+000.0001.80242.491K0+500.00016000(凸)257.512.07-1.42378.522K1+240.00030000(凹)103.970.18-0.73376.293K1+860.00010000(凹)139.740.982.07231.504K2+440.00016000(凸)208.761.36-0.54443.705K3+180.00018000(凸)87.540.21-1.51424.246K3+940.00011000(凹)248.222.803.00258.697K4+640.00016000(凸)193.081.170.5962.688K4+895.764第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第5章道路横断面设计5.1横断面布置根据设计交通量，拟建高速公路，其横断面各组成部分的取值可根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件和抗震设防等因素确定，并且应该符合公路建设的基本原则和相关规范的具体要求。本路段路基按四车道高速公路（100km/h）标准，其标准横断面如图5-1：图5-1标准横断面示意图据任务书知道设计年限20年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为34847（辆/日），查（JTGB01—2003）《公路工程技术标准》1.0.3得公路等级为高速公路，车道数拟定四车道。再查《公路工程技术标准》3.0.11得高速公路车速为四车道的路基宽度一般值为26.00m,最小值为24.50，取设计车道宽度为3.75m，得总车道宽度为3.75×4＝15m，由表3.0.5-1知高速公路车速为的右侧硬路肩宽度为3.0×2=6.0m，土路肩的宽度为0.75×2=1.5m，由表3.0.4知中间带的宽度为3.50m(其中中央分隔带宽度为2.00m，左侧路缘带宽度为0.75×2=1.5m)。路基宽度=行车道宽+分隔带宽+路肩宽＝26.00m5.2横断面设计步骤⑴根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。⑵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、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。⑶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。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）⑷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。⑸计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。5.3路拱横坡路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。查《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)，沥青路面横坡宜取1.0～2.0%。考虑到该地区降雨量，路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用2.0%的路拱横坡。公路的硬路肩，采用与行车道相同的横坡。土路肩的横坡采用3%，路拱形式拟采用直线形式。5.4超高与加宽5.4.1超高加宽确定为了满足路线的线形要求，平、纵、横三方面的协调，同时也为了满足行车的舒适性、安全性，要做好路线弯道的超高与加宽设计。《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）可知：当半径小于等于250米时，要设加宽。在路拱≦2.0%时，半径小于1500米时，要设超高。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。由于本设计的车道为有中央分隔带，因此采用绕中央分隔带边缘旋转的方式来设计，将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之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。图5-2超过过渡形式第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）5.4.2超高值计算1）第一段圆曲线上超高计算：（1）超高圆曲线段长度的计算设计半径=1500m，设计速度根据规范取超高坡度3%，（2）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，100km/h的设计时速超高渐变率，所以，超高缓和段长度为:，取95m。缓和曲线长度，所以取满足要求，则横坡从路拱横坡过渡到超高横坡时的超高渐变率为:满足排水要求表5-1超高绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超高位置计算公式行车道横坡值备注外侧C第一段:第二段:计算结果为与设计之高差；设计高程为中央分隔带外侧边缘的高程；X=时，为圆曲线上的超高值D0内侧D0第一段:第二段:C第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）曲线内桩点超高计算结果如表5-2：表5-2超高值计算结果1桩号路基左侧路基右侧超高横坡(%)土路肩横坡(%)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K0+914.724-2.000-3.000-2.000-3.000K0+920-2.000-3.000-2.000-3.000K0+940-2.000-3.000-2.000-3.000K0+960-2.000-3.000-2.000-3.000K0+980-2.000-3.000-2.000-3.000K1+000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+020-2.000-2.000-1.459-1.459K1+040-2.000-2.000-0.407-0.407K1+060-2.000-2.0000.6460.646K1+080-2.000-2.0001.6991.699K1+100-2.751-2.7512.7512.751K1+104.724-3.000-3.0003.0003.000K1+120-3.000-3.0003.0003.000K1+140-3.000-3.0003.0003.000K1+160-3.000-3.0003.0003.000K1+180-3.000-3.0003.0003.000K1+200-3.000-3.0003.0003.000K1+220-3.000-3.0003.0003.000K1+240-3.000-3.0003.0003.000K1+260-3.000-3.0003.0003.000K1+276.675-3.000-3.0003.0003.000K1+280-3.000-3.0003.0003.000第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）接上表K1+300-3.000-3.0003.0003.000K1+320-3.000-3.0003.0003.000K1+340-3.000-3.0003.0003.000K1+360-3.000-3.0003.0003.000K1+380-3.000-3.0003.0003.000K1+400-3.000-3.0003.0003.000K1+420-3.000-3.0003.0003.000K1+440-3.000-3.0003.0003.000K1+448.626-3.000-3.0003.0003.000K1+460-2.401-2.4012.4012.401K1+480-2.000-2.0001.3491.349K1+500-2.000-2.0000.2960.296K1+520-2.000-2.000-0.757-0.757K1+540-2.000-2.000-1.809-1.809K1+560-2.000-3.000-2.000-3.000K1+580-2.000-3.000-2.000-3.000K1+600-2.000-3.000-2.000-3.000K1+620-2.000-3.000-2.000-3.000K1+638.626-2.000-3.000-2.000-3.0002)第二段圆曲线上超高计算：（1）超高圆曲线段计算设计半径=1000m，设计速度根据规范取超高坡度4%，(2)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，00km/h第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）的设计时速超高渐变率，所以，超高缓和段长度为:，取115m。缓和曲线长度，所以取满足要求，则横坡从路拱横坡过渡到超高横坡时的超高渐变率为:满足排水要求曲线内桩点超高计算结果如表5-3：表5-3超高值计算结果2桩号路基左侧路基右侧超高横坡(%)土路肩横坡(%)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K2+040.441-2.000-3.000-2.000-3.000K2+060-2.000-3.000-2.000-3.000K2+080-2.000-3.000-2.000-3.000K2+100-2.000-3.000-2.000-3.000K2+120-2.000-3.000-2.000-3.000K2+140-1.240-1.240-2.000-2.000K2+160-0.197-0.197-2.000-2.000K2+1800.8470.847-2.000-2.000K2+2001.8901.890-2.000-2.000K2+2202.9342.934-2.934-2.934K2+2403.9773.977-3.977-3.977K2+240.4414.0004.000-4.000-4.000K2+2604.0004.000-4.000-4.000K2+2804.0004.000-4.000-4.000K2+3004.0004.000-4.000-4.000第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）接上表K2+3204.0004.000-4.000-4.000K2+3404.0004.000-4.000-4.000K2+3604.0004.000-4.000-4.000K2+3804.0004.000-4.000-4.000K2+4004.0004.000-4.000-4.000K2+4204.0004.000-4.000-4.000K2+420.0044.0004.000-4.000-4.000K2+4404.0004.000-4.000-4.000K2+4604.0004.000-4.000-4.000K2+4804.0004.000-4.000-4.000K2+5004.0004.000-4.000-4.000K2+5204.0004.000-4.000-4.000K2+5404.0004.000-4.000-4.000K2+5604.0004.000-4.000-4.000K2+5804.0004.000-4.000-4.000K2+6004.0004.000-4.000-4.000K2+601.5664.0004.000-4.000-4.000K2+6203.0383.038-3.038-3.038K2+6401.9951.995-2.000-2.000K2+6600.9510.951-2.000-2.000K2+680-0.092-0.092-2.000-2.000K2+700-1.136-1.136-2.000-2.000K2+720-2.000-3.000-2.000-3.000K2+740-2.000-3.000-2.000-3.000K2+760-2.000-3.000-2.000-3.000第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）接上表K2+780-2.000-3.000-2.000-3.000K2+800-2.000-3.000-2.000-3.000K2+800.566-2.000-3.000-2.000-3.0003)第三段圆曲线上超高计算：（1）超高圆曲线段计算设计半径=1100m，设计速度根据规范取超高坡度4%，(2)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:，取115m。缓和曲线长度，所以取满足要求，则横坡从路拱横坡过渡到超高横坡时的超高渐变率为:满足排水要求曲线内桩点超高计算结果汇总如表5-4：表5-4超高值计算结果3桩号路基左侧路基右侧超高横坡(%)土路肩横坡(%)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K3+567.677-2.000-3.000-2.000-3.000K3+580-2.000-3.000-2.000-3.000K3+600-2.000-3.000-2.000-3.000K3+620-2.000-3.000-2.000-3.000K3+640-2.000-3.000-2.000-3.000第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）接上表K3+660-2.000-2.000-1.618-1.618K3+680-2.000-2.000-0.574-0.574K3+700-2.000-2.0000.4690.469K3+720-2.000-2.0001.5131.513K3+740-2.556-2.5562.5562.556K3+760-3.599-3.5993.5993.599K3+767.677-4.000-4.0004.0004.000K3+780-4.000-4.0004.0004.000K3+800-4.000-4.0004.0004.000K3+820-4.000-4.0004.0004.000K3+840-4.000-4.0004.0004.000K3+860-4.000-4.0004.0004.000K3+880-4.000-4.0004.0004.000K3+900-4.000-4.0004.0004.000K3+920-4.000-4.0004.0004.000K3+940-4.000-4.0004.0004.000K3+941.303-4.000-4.0004.0004.000K3+960-4.000-4.0004.0004.000K3+980-4.000-4.0004.0004.000K4+000-4.000-4.0004.0004.000K4+020-4.000-4.0004.0004.000K4+040-4.000-4.0004.0004.000K4+060-4.000-4.0004.0004.000K4+080-4.000-4.0004.0004.000K4+100-4.000-4.0004.0004.000第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）接上表K4+114.929-4.000-4.0004.0004.000K4+120-3.735-3.7353.7353.735K4+140-2.692-2.6922.6922.692K4+160-2.000-2.0001.6481.648K4+180-2.000-2.0000.6050.605K4+200-2.000-2.000-0.438-0.438K4+220-2.000-2.000-1.482-1.482K4+240-2.000-3.000-2.000-3.000K4+260-2.000-3.000-2.000-3.000K4+280-2.000-3.000-2.000-3.000K4+300-2.000-3.000-2.000-3.000K4+314.929-2.000-3.000-2.000-3.0005.4.5中央分隔带形式及开口中央分隔带表面采用凸式，全宽3.5m（其中左侧路缘带0.75m），表面种草绿化、植树防眩；为抢险、急救和维修方便，中央分隔带每2km左右设一处开口，开口端部为半圆形，开口长度为40m。图5-3中央分隔带形式示意图第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图5-4中央分隔带开口示意图5.5土石方计算由于本设计路段有填有挖，即任意两相邻填方断面或挖方断面可以假定为一棱柱，即采用平均断面法进行计算，其体积的计算公式如下：图5-5中央分隔带开口示意图V=1/2(F1+F2)2L式中：V—土石方量，m3；F1,F2—相邻两断面面积，m2；L—相邻断面间距离，m。计算结果详见路基土石方计算表。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第6章挡土墙设计6.1挡土墙作用把防止路基或山体因重力作用而坍塌，主要起支撑作用的支挡结构物称为加固工程。本设计中的加固工程主要采用重力式挡土墙的形式。挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体的稳定的建筑物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。本设计为高速公路，时速100km/h，整体式路基，路基宽度为26m，其中K0+150~K0+320，K0+740~K0+920，K1+360~K1+590，K2+780~K3+040，K3+360~K3+530段的填方高度大于6m，见路基横断面所示。根据该路段的原地面横坡、地质及材料来源情况，拟在该路段设置挡土墙以保证其路基稳定。6.2设计资料及断面尺寸6.2.1设计资料（1）墙后填土为粘土，容重，内摩擦角，。（2）地基土容重，内摩擦角基底摩擦系数，，地基土摩擦系数，地基承载力。（3）墙分段长度10m，砌体容重，砌体容许压应力为，容许拉应力为，容许剪应力为。（4）荷载:公路-I级。6.2.2断面尺寸，，，+，，，+，，，，。如下图：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图6－1挡土墙计算图示6.3上墙断面强度验算6.3.1土压力和弯矩计算1)破裂角假设第一破裂面交于荷载内，如图5-2所示第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）时的破裂角:已知粘土，用等效内摩阻角法，把粘土的内摩阻角增大，取等效内摩阻角，从而可按砂性土的库仑土压力来计算。图6-2上墙端面强度验算图式第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）=1.52=1.05计算第一破裂面倾角:==0.57计算第二破裂面倾角:＞；故出现第二破裂面验证假定条件是否成立:所以假设条件成立2)土压力计算用出现第二破裂面时的公式计算土压力根据求得的重新求第一、第二破裂面倾角第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）==0.95　　=-1.54第一破裂面倾角:=-0.95+=0.61第二破裂面倾角:土压力系数:第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）mm=1.55作用于墙背上的土压力:土压力对验算截面的弯矩:==1.67m第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）3)上墙自重及弯矩计算6.3.2截面应力验算＞＞直剪应力:＜120kPa6.4基顶截面应力验算6.4.1破裂角假设上墙第一破裂面交于荷载内，下墙破裂面亦交于荷载内（如图6-3所示）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图6-3基顶截面应力验算图式下墙破裂角:验证假设条件是否成立=4.64m与假设相符合。6.4.2土压力换算荷载均布土层厚度:土压力系数:第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）6.4.3土压力对验算截面的弯矩=3.8×0.05+1.6+2-0.82×0.27=3.57m6.4.4墙身自重及对验算截面产生的弯矩第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）6.4.5衡重台上填料重及弯矩计算，，（如图6-4所示）图6-4衡重台上填料及弯距计算图式6.4.6截面强度验算1)偏心矩计算:第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）2)正应力验算:=632.67kPa＜750kPa(-179.5kPa＞-180kPa)3)剪应力验算:＜120kPa6.5基底截面强度及稳定性验算上墙及墙身计算同前（如图6-5所示）6.5.1破裂角假设上墙第一破裂面交于荷载内，下墙破裂面亦交于荷载内。下墙破裂角:第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图5-5基底截面强度及稳定性验算图式验证假定条件是否成立=5.38m假设条件成立。6.5.2土压力换算荷载均布土层厚度:土压力系数:第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）6.5.3土压力对基底截面的弯矩计算:6.5.4墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）6.5.5衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩6.5.6基底截面应力和稳定验算1)偏心矩计算:＜2)正应力验算:=287.32kPa＜300kPa(170.6kPa＜300kPa)3)稳定验算:滑动稳定验算第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）倾覆稳定验算因此，该衡重式挡土墙各项验算均满足要求。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第7章路基设计7.1路基设计一般规定1)路基设计之前，应做好全面调查研究，充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料。2)路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。3)沿河路基边缘标高，应不低于路基设计洪水频率的水位加雍水高、波浪侵袭高，以及0.5m的安全高度；并根据冲刷情况，设置必要的防护设施。沿河路基废方应妥善处理，以免造成河床堵塞、河流改道或冲毁沿线构造物、房屋等不良后果。7.2路基高度确定路基高度是指路堤填筑高度和路基开挖深度即设计高程和自由高程之差，路基的填挖高度是在路线纵断面设计时，综合考虑路线的纵坡要求和路基的稳定性和工程的经济性确定的。本设计填挖情况如表7-1：表7-1沿线路基的填挖深度项目原地面设计地面最高最低最高最低高程814.90781.40807.00787.00桩号K4+640.00K3+800.00K4+895.764K3+860.00填挖-10.575.750.102.30由以上4组数据分析，可知K3+860.00为最不利断面，该处的路基高度为2.30m。7.3路基边坡形式1)当填土高度小于8m时，边坡坡率采用1∶1.5；大于8m时，8m以上部分采用1∶1.5，8m以下部分采用1∶1.75。本设计路段边坡坡率均采用1∶1.5。2)当为土质边坡挖方时，边坡坡率采用1:1；由于自然条件差异，本区岩质边坡挖方时，边坡坡率采用1:0.75第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）7.4填料选择及填筑方式填料选择一般原则如下：1)路床填料应均匀、密实，填料最大粒径应小于100mm，路床顶面横坡应与路拱横坡一致。2)路床加固应根据土质、降水量、地下水类型及埋藏深度、加固材料来源等，经比选采用就地碾压、换土或土质改良、加强地下排水、设置土工合成材料等加固措施。3)填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料，填料最大粒径应小于150mm。4)泥炭、淤泥、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直接用于填筑路基。5)液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土。不得直接作为路堤填料。6)浸水路堤应选用渗水性良好的材料填筑。当采用细砂、粉砂作为填料时，应考虑振动液化的影响。7)桥涵台背和挡土墙背应优先选用渗水性良好的填料。在渗水材料缺乏的地区，采用细粒土填筑时，宜用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料进行处治。本设计沿线周边地区筑路材料供应充分，储量大，质量好，多为经营性料场，运输条件较为便利。7.5路基压实标准与压实度提高路基的密实度，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。压实度是指土压实后达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值。路基压实度标准是通过对原有道路的大量调查研究，并考虑路基的实际工作情况和使用要求以及施工条件等因素而制订的。路基上层受行车荷载和气候因素的影响大，压实要求应高一些；路基下层影响较小，要求可适当降低。路面等级高时，对行车平稳性的要求也高，路面容许产生的变形量要小，压实要求应提高；路面等级低时，可相应下降。现行规范规定，土质路基的压实度应不低于表7-2所列的数值。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）表7-2路基填料最小强度、粒径及压实度要求项目分类路面底面以下深度（m）填料最小强度（CBR）（%）压实度（％）最大粒径（cm）填方路基上路床0～0.3089610下路床0.30～0.8059610上路堤0.80～1.5049415下路堤1.50以下39315注：当路基填料的CBR值达不到表列要求时，可掺石灰或其他稳定材料处理。7.6路基干湿类型确定由该地区的气象资料及地质资料，该路自然区划为ⅴ4，本设计地面表层为素填土，厚度为0.6~2.0m，其下层为粘质土层，厚度为1.0~15m。查《路基路面工程》表3-4自然区划土基干湿分界稠度Wco=1.20，Wc1=1.08，Wc2=0.86，Wc4=0.77查《路基路面工程》表3-3路基临界高度参考值H1=1.7~1.9，H2=0.8~1.0，H3=0.4~0.6所以本设计路基为干燥状态7.7土基回弹模量确定地下水埋深为4.6m左右，所以H=4.6+2.3=6.9m根据7.5章节绘制图7-1。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图7.1路基回弹模量确定路基处于干燥状态，所以根据查《路基路面工程》表11-16，ⅴ4区粘质土的回弹模量为50.5MPa。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第8章路面设计8.1设计原则1)路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，进行路基路面综合设计。2)在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。3)结合当地条件，积极推广成熟的科研成果，对行之有效的新材料、新工艺、新技术应在路面设计方案中积极、慎重的加以运用。4)路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全。5)为提高路面工程质量，应进行机械化施工。路面设计拟采用两种结构方案：Ⅰ.沥青混凝土路面，Ⅱ.水泥混凝土路面。8.2沥青混凝土路面结构设计8.2.1标准轴载及轴载换算设计采用现行《公路路基施工技术规范》(JTJ033-1995）中规定的标准轴载BZZ-100KN，p=0.7MPa,δ=10.65cm，设计使用年限为15年。1)当以设计弯沉值为设计指标时凡轴载大于25kN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）Pi的作用次数ni，按式(8-1)换算成标准轴载P的当量作用次数N：(8-1)式中：N—标准轴载的当量轴次，次/d；K—被换算车辆的类型数；ni—被换算车型的各级轴载作用次数，次/d；第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）P—标准轴载，kN；Pi—被换算车型各级（单根）轴载，kN；C1i—被换算轴载的轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38；C2i—被换算车型各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C2i=1+1.2(m-1)。查《路基路面工程》表2-1，各种汽车当量轴次计算见表8-1：表8-1沥青混凝土路面汽车路面设计参数车型ni（次/日）C1,iC2,iPi(kN)日野KB222前轴5306.41.050.20后轴1.01.0104.30黄河JN150前轴4506.41.049.00后轴1.01.0101.60东风EQ140前轴7506.41.023.70后轴1.01.069.20长征XD980前轴6006.41.037.10后轴1.02.272.65解放CA15前轴4906.41.020.97后轴1.01.070.38南阳351前轴4406.41.048.70后轴1.01.097.30菲亚特650E前轴5806.41.033.00后轴1.01.072.00太拖拉138前轴9006.41.051.40后轴1.02.280.00各种车型轴载详细换算如下：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）日野KB222:黄河JN150:东风EQ140:长征XD980:解放CA15:南阳351:菲亚特650E:太拖拉138:2）当进行半刚性基层层底拉应力作为设计指标时各级轴载（包括车辆的前、后轴）Pi的作用次数ni，按式8-2换算成标准轴载P的当量作用次数N：(8-2)式中：N—标准轴载的当量轴次，次/d；第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）K—被换算车辆的类型数；ni—被换算车型的各级轴载作用次数，次/d；P—标准轴载，kN；Pi—被换算车型各级（单根）轴载，kN；—被换算轴载的轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09；—被换算车型各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数m；当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数为。查《路基路面工程》表2-1，各种汽车当量轴次计算见表8-2：表8-2层底弯拉验算汽车路面设计参数车型ni（次/日）C1,iC2,iPi(kN)日野KB222前轴53018.51.050.20后轴1.01.0104.30黄河JN150前轴45018.51.049.00后轴1.01.0101.60东风EQ140前轴75018.51.023.70后轴1.01.069.20长征XD980前轴60018.51.037.10后轴1.03.072.65解放CA15前轴49018.51.020.97后轴1.01.070.38南阳351前轴44018.51.048.70后轴1.01.097.30菲亚特650E前轴58018.51.033.00后轴1.01.072.00太拖拉138前轴90018.51.051.40第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）后轴1.03.080.00各种车型轴载详细换算如下：日野KB222:黄河JN150:东风EQ140:长征XD980:解放CA15:南阳351:菲亚特650E:太拖拉138:3)在设计年限内，一个车道上的累计当量轴次参照式(8-3)进行计算：(8-3)第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）式中：Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次；t—设计年限，取15年；N1—路面竣工后第一年的平均日当量轴次，次/d；Nt—设计年限最后一年的平均日当量轴次，次/d；γ—设计年限内交通量的平均年增长率，为6.63%η—车道系数，四车道的车道系数η是0.4~0.5取0.45。（轴次）（轴次）查《路基路面工程》表11-11确定道路交通等级重交通BZZ-100累计轴载次数范围次，所以本设计交通等级为重交通。初步拟定路面结构如表8-3：表8-3路面结构层组合方案表材料名称厚度细粒式密级配沥青混凝土AC-134cm中粒式密级配沥青混凝土AC-206cm粗粒式密级配沥青混凝土AC-258cm水泥稳定碎石?石灰粉煤灰土20cm土基—第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）8.2.2路面结构层组成设计8.2.2.1基层组成设计1)水泥稳定碎石基层组成设计(1)材料要求基层应有足够的强度和稳定性，考虑到本地材料供应及尽可能减少基层伸缩裂缝，基层选择水泥稳定碎石材料，以碎石构成骨架，水泥（可掺一定量的粉煤灰）作为填土材料的嵌挤型结构。水泥：普通硅酸盐水泥可用于配制水泥稳定碎石，但应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长（宜在6h以上）的水泥。不应使用快硬水泥、早强水泥以及已受潮变质的水泥。宜采用标号为C32.5水泥。碎石：对于所用的碎石，颗粒的最大粒径不应超过31.5mm，其颗粒组成宜符合表8-4中级配范围，集料压碎值不大于30%。表8-4水泥稳定碎石中集料的颗粒组成范围筛孔尺寸（mm）通过质量百分率（%）31.510026.590～10019.072～899.5047～674.7529～392.3617～350.68～220.0750～7液限（％）<28塑性指数<9注：集料中0.5mm以下细粒土有塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过5％；细粒土无塑性指数时，小于0.075mm的颗粒含量不应超过7%.第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）(2)配合比采用水泥稳定碎石做基层时，建议水泥含量为5%～6%，如掺粉煤灰时，水泥和粉煤灰的总含量也应该控制在5%～6%。抗压模量E=1300～1700MPa,劈裂强度σ=0.4～0.6MPa。水泥稳定碎石的最佳含水量应由击实试验确定。(3)强度指标水泥稳定碎石基层7天浸水无侧限抗压强度不应小于3MPa及其重型击实压实度为97%，水泥稳定碎石其他技术指标应符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034—2000）规定。2)二灰土底基层组成设计(1)材料要求石灰：应取Ⅲ级或Ⅲ级以上消石灰、生石灰。土：宜采用塑性指数12～20的粘性土。土块的最大粒径不应大于15mm。有机质含量超过10%的土不宜选用。粉煤灰：粉煤灰中SiO2、Al2O3、和Fe2O3总含量应大于70%,粉煤灰的烧失量不应超过20%，粉煤灰的比表面积宜大于2500cm2/g，采用湿粉煤灰的含水量不宜超过35%。(2)配合比二灰土做底基层时，石灰与粉煤灰的比例（重量比）可用1:2～1:4（对于粉土，以1：2为宜），石灰粉煤灰与细粒土的比例可以是30:70～90:10（当采用30：70比例时，石灰与粉煤灰之比宜为1:2～1:3）。本设计建议使用配合比为石灰：粉煤灰：土=10:30:60，抗压模量E=600～900MPa,劈裂强度σ=0.2～0.3MPa。(3)强度指标二灰土的7d浸水抗压强度应。8.2.2.2面层组合设计高速公路路面沥青混凝土面层应具有良好的抗滑耐磨、高温稳定性好、抗裂强等性能。各层沥青混合料应满足所在层位的功能要求，便于施工，不容易离析。各层应连续施工并连结成为一个整体。1)材料要求第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）(1)沥青由《公路沥青路面施工技术规范》可得其技术指标见表8-5：表8-5道路石油沥青技术要求指标单位等级沥青标号90号针入度（25℃，5s，100g）0.1mm80～100针入度指数PIA-1.5～+1.0软化点（R&B）不小于℃A4460℃动力粘度不小于Pa·sA14010℃延度不小于cmA2015℃延度不小于cmA100蜡含量（蒸馏法）不大于%A2.2闪点不小于℃245溶解度不小于%A99.5残留针入度比不小于%A57残留延度（10℃）不小于cmA8(2)粗集料沥青层用粗集料选用碎石。粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，质量符合表8-6的规定：表8-6沥青混合料用粗集料质量技术要求指标单位高速公路表面层其他层次石料压碎值，不大于%2628洛杉矶磨耗损失，不大于%2830表观相对密度，不小于—2.602.50吸水率，不大于%2.03.0坚固性，不大于%1212第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）针片状颗粒含量（混合料）不大于其中粒径大于9.5mm，不大于其中粒径小于9.5mm，不大于%1518%1215%1820水洗法＜0.075mm颗粒含量，不大于%11软石含量，不大于%35(3)细集料沥青路面的细集料包括天然砂、机制砂、石屑。细集料必须由具有生产许可证的采石场、采砂场生产。细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，其质量应符合表8-7的规定：表8-7沥青混合料用细集料质量要求项目单位高速公路表观相对密度，不小于—2.50坚固性（＞0.3mm部分），不小于%12含泥量（小于0.075mm的含量），不大于%3砂当量，不小于%60亚甲蓝值，不大于g/kg25棱角性（流动时间），不小于S30(4)填料沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，其质量应符合表8-8的要求：表8-8沥青混合料用矿粉质量要求项目单位高速公路表观密度，不小于t/m32.50含水量，不大于%1粒度范围＜0.6mm＜0.15mm%100第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）＜0.075mm%90～100%75～100外观—无团粒结块亲水系数—＜1塑性指数—＜42)配合比设计本设计采用马歇尔试验配合比设计方法，沥青混合料技术要求应符合表8-9的规定，并有良好的施工性能。表8-9密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准试验指标单位高速公路击实次数（双面）次75试件尺寸mm空隙率VV深约90mm以内%3～5深约90mm以下%3～6稳定度MS不小于kN8流值FLmm2～4沥青饱和度VFA％65～753)强度指标沥青混合料的车辙试验的动稳定度不低于800次/mm；水稳定性指标：浸水马歇尔试验残留稳定度不小于80%，冻融劈裂试验残留强度不小于75%；在温度－10℃、加载速率50mm/min条件下，低温弯曲试验破坏应变不小于2000με；渗水系数不大于120ml/min。8.2.3路面结构层厚度确定8.2.3.1确定土基回弹模量由本设计5.6可知，H>H1，路基为干燥类型，查表得稠度=1.20，查表得粘性土，土基回弹模量=50.5Mpa。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）8.2.3.2拟定路面结构及参数查《路基路面工程》表11-18，11-19拟定路面结构方案，初拟路面结构及其力学参数见表8-10：表8-10各结构层材料层次结构层名称厚度(cm)抗压模量(MPa)劈裂强度(MPa)20℃15℃1Ac-134140018001.42AC-206120018001.03AC-258100012000.84水泥稳定碎石？150036000.55二灰土2090028000.36土基—50.5—注：按试验规程规定的方法试验确定20℃沥青混合料和其余各层的回弹模量，15℃沥青混合料和其余各结构层的弯拉回弹模量。8.2.3.3计算设计弯沉值(8-4)式中：ld—路面设计弯沉值，0.01mm；Ne—设计年限内一个车道上累计当量轴次；Ac—公路等级系数,一级公路为1.0；As—面层类型系数,沥青混凝土面层为1.0；Ab—基层类型系数,对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时为1.0。所以（0.01mm）8.2.3.4计算容许弯拉应力结构层材料容许拉应力(8-5)第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）式中：—路面结构层材料的容许拉应力；—结构层材料的极限抗拉强度，由试验确定，我国公路沥青路面设计规范采用极限劈裂强度；—抗拉强度结构系数。1)细粒式密级配沥青混凝土2)中粒式密级配沥青混凝土3)粗粒式密级配沥青混凝土4)水泥稳定碎石基层第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）5)石灰粉煤灰土底基层6)设计资料汇总设计弯沉值为21.94（0.01mm）相关资料汇总如表8-11：表8-11各结构层材料力学参数材料名称厚度（cm）极限弯拉强度结构强度系数容许弯拉应力细粒式沥青混凝土41．43.430.41中粒式沥青混凝土61.03.430.29粗粒式沥青混凝土80.83.430.21水泥稳定碎石？0.52.160.29石灰粉煤灰土200.32.780.098.2.3.5按容许弯沉计算路面厚度1)计算综合修整系数(8-6)式中：—综合修正系数—路面设计弯沉值，0.01mm—双圆图式标准轮载当量圆半径，—土基回弹模量，取45MPa第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）—标准轴载轮压，P=0.7MPa则：2)进行三层体系换算计算第4层厚度h1=4cmE1=1400MPah=h1=4cmE1=1400MPah2=6cmE2=1200MPaH0=?cmE2=1200MPah3=8cmE3=1000MPah4=?cmE4=1500MPah5=20cmE5=900MPaE0=50.5MPaE0=50.5MPa图8-1弯沉三层体系换算图第一层保持不变，2~5层作为第二层，第三层为土基。。，，。查三层体系表面弯沉系数诺谟图，，由《路基路面工程》公式11-18，计算可知:查表可得：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）通过对设计层厚度取整，同时满足施工要求，故取h4=30cm。8.2.3.6验算各结构层层底弯拉应力1）细粒式沥青混凝土层底弯拉应力验算图8-2上面层层底弯拉应力三层体系换算图第一层保持不变，2~5层作为第二层，第三层为土基。，，，，，。查表得：，基底为压应力，无需验算。2）中粒式沥青混凝土层底弯拉应力验算第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图8-3中面层层底弯拉应力三层体系换算图，,，，，。查表得：，基底为压应力，无需验算。1）粗粒式沥青混凝土层底弯拉应力验算图8-4下面层层底弯拉应力三层体系换算图，，，，，。查表得：，基底为压应力，无需验算。2）水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图8-5基层层底弯拉应力三层体系换算图,,，，，。查表得：，基底为压应力，无需验算。1）石灰粉煤灰土底基层层底弯拉应力验算图8-6底基层层底弯拉应力三层体系换算图，，，，第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文），，查表得：，，。综上所述，各结构层层底弯拉应力验算复核要求。最后得到沥青混凝土路面结构设计结果如下:图8-7沥青混凝土路面结构图8.3水泥混凝土路面结构设计8.3.1标准轴载及轴载换算路面设计双轮组单轴载BZZ-100KN，以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。1)轴载换算：（8-7）式中：—100KN的单轴—双轮组标准轴载的作用次数；—单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i级轴载的总重KN；—各类轴型i级轴载的作用次数；第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）—轴型和轴载级位数；—轴—轮型系数，单轴—双轮组时，=1；单轴—单轮时，按式计算；双轴—双轮组时，按式；三轴—双轮组时，按式计算。查《路基路面工程》表2-1，各种汽车汽车设计参数见表8-13：表8-13水泥混凝土路面汽车路面设计参数车型ni（次/日）Pi(kN)日野KB222前轴5308.250.20后轴1.0104.30黄河JN150前轴450416.549.00后轴1.0101.60东风EQ140前轴750569.123.70后轴1.069.20长征XD980前轴600469.437.10后轴0.0145.30解放CA15前轴490599.920.97后轴1.070.38南阳351前轴440417.648.70后轴1.097.30菲亚特650E前轴580493.633.00后轴1.072.00太拖拉138前轴900408.051.40后轴0.0160.00第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）各车型详细轴次计算如下：日野KB222:黄河JN150:东风EQ140:长征XD980:解放CA15:南阳351:菲亚特650E:第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）太拖拉138:.2)计算累计当量轴次设计基准期内水泥混凝土面层临街荷位处所承受的标准轴载累计作用次数可按式计算确定(8-8)式中：—标准轴载累计作用次数；—设计基准期，本设计为高速公路，安全一级，取30年；—交通量年平均增长率；—临界荷位的车辆轮迹横向分布系数，取0.2。所以：其交通量在中，故属重型交通。3)初步拟定路面结构由《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002表3.0.1，相应于安全等级一级的变异水平为低。根据高速公路、重交通等级和低级变异水平等级；查表4.4.6初拟普通混凝土面层厚度为26m，基层采用水泥稳定碎石，厚20cm；底基层采用石灰土，厚20cm。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.75m，长5.0m。横缝为设传力杆的假缝。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）路面结构、板块及构造如下：图8-8水泥混凝土路面结构图图8-9板块平面示意图8.3.2确定基层顶面当量回弹模量按《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002表3.0.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。查附录F.1，路基回弹模量取50.5MPa，查附录F.2，低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取900MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1500MPa。查表的土基回弹模量。设计弯拉强度：，。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）水泥混凝土路面结构材料计算参数汇总如表8-14：表8-14水泥混凝土路面结构计算参数材料水泥混凝土水泥稳定碎石二灰土土基参数弯拉模量MPa弹性模量MPa回弹模量MPa数值50.031000150090050.5由《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002查得基层顶面当量回弹模量计算公式如下：（8-9）（8-10）（8-11）（8-12）（8-13）（8-14）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；第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）—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。计算结果如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002式（B.1.3-2）计算为：8.3.3计算荷载疲劳应力按《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002式（B.1.3），标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷应力累计疲劳作用的疲劳应力系数根据公路等级，由《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002表B.1.2考虑偏载和动载等因素，对路面疲劳损失影响的综合系数按《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002式（B.1.2），荷载疲劳应力计算为8.3.3计算温度疲劳应力由《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002表3.0.8，V区最大温度梯度取88(℃／m)。板长4.5m，由《公路水泥混凝土路面设计规范》JTG_D40-2002图B.2.2可查普通混凝土板厚。按式（B.2.2）,最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：温度疲劳应力系数，按式（B.2.3）计算为查表得温度回归系数a=0.871，b=0.071，c=1.287。再由式（B.2.1）计算温度疲劳应力为查表3.0.1第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文），高速公路的安全等级为一级，相应于一级安全等级的变异水平为低级，目标可靠度为90%。再据查得的目标可靠度和变异水平等级，查表3.0.3，确定可靠度系数按式（3.0.3）所选普通混凝土面层厚度（0.26cm）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。8.4路面结构方案比选目前，我国等级较高的公路一般采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面，两种路面类型各有优缺点，方案比较见表8-15：表8-15路面类型比较表比较项目沥青混凝土路面水泥混凝土路面接缝无有噪音小大机械化施工容易较困难施工速度快慢稳定性易老化水稳、热稳均较好养护维修方便困难开放交通快慢晴天反光情况无稍大强度高很高行车舒适性好较好由交通量的计算知本道路为重交通，则路面要选择高等级路面。通过对两种不同类型路面的比较，另外结合当地材料来源及路面设计原则等各方面综合考虑，选用沥青混凝土路面。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第9章道路排水及桥涵方案设计9.1道路排水设计9.1.1排水设计一般原则(1)因地制宜、全面规划、综合治理、讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。(2)各种排水沟渠应尽量不占或少占农田，并与当地农田水利设施建设相配合。一般情况下，不利用边沟作为灌溉渠道。不得已时，应对边沟加大尺寸，并加固。(3)对于排水困难和地质不良地段应进行特殊设计。(4)排水沟渠的出水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵工程；不应使水直接流入农田，损害农业生产。(5)贯彻因地制宜、就地取材的原则，迅速有效的排除路基的“有害水”。9.1.4沟渠设计9.1.4.1边沟设计设边沟是沿路基两侧布置的纵向排水沟。1）本设计中，在路堑和矮路堤处设置双面边沟，高路堤处设置单面边沟（在迎水坡），边沟形式采用梯形边沟。边沟的深度及底宽为0.6m。边沟纵坡与路线纵坡一致，以25cm厚的浆砌片石铺筑。边沟横断面如下：图9－1边沟横断面第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）2）边沟的出水口(1)边沟水流流向路堤坡脚处，纵坡一般较陡。当边沟底到填土坡脚高差过大时，应结合地形和地质条件采取下列措施：a)设置排水沟将路堑边沟沿出水口处的山坡引向路基范围以外，不直接冲刷填方路基。b)自边沟与填方毗邻处设跌水或急流槽，将水流直接引到填方坡脚之外，以免冲刷，影响路基稳定性。(2)当边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水冲刷，应作如下处理：a)在涵洞进口处设置窨井，或根据地形需要，在进口前设置急流槽与跌水等构造物。b)当边沟水流向桥涵进水口时，为避免冲刷，应在涵洞进水口前或桥头翼前设置急流槽或跌水构造物将水引走。9.1.4.2截水沟设计1)当山坡填方路段可能遭到上方流水的破坏时，必须设置截水沟以拦截山坡水流保护路堤。降水量较少或坡面坚硬及边坡较低以致影响不大时的地段可以不设截水沟。反之则必须设两道或多道截水沟。图9－2截水沟横断面第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）2)截水沟的断面形式截水沟的断面形式一般为梯形，本设计边坡采用1：1，宽度采用0.6米，深度0.6米。3)截水沟的出水口(1)截水沟内的水流一般应避免排入边沟。(2)通常应尽量利用地形，将截水沟中的水流排入截水沟所在山坡一侧的自然沟中，或直接引到桥涵进口处，以免在山坡上任其自流，造成冲刷。(3)截水沟的出水口，应与其它排水设施平顺地衔接，必要时宜设跌水或急流槽。9.1.4.3排水沟排水沟主要用于排除来自边沟，截水沟或其它水源的水流，并将其引至路基范围以外的指定地点。排水沟的断面形式一般为梯形，底宽不应小于0.5m，深度按流量确定，但不宜小于0.5m。边坡坡度视土质而定，一般土层可用1：1.5。沟底纵坡以1%～3%为宜，纵坡大于3%，需进行加固，大于7%时，应设置跌水或急流槽。排水沟的长度应根据实际需要确定，通常宜在500m以内。排水沟距路基的距离一般不小于3～4m。9.2桥涵方案设计9.2.1桥涵设计的基本要求1)公路桥涵应根据所在的公路的使用任务、性质和将来发展的需要，按照安全、经济、适用和美观的原则，进行设计。桥型的选择应因地制宜，就地取材和便于使用、施工、养护的原则；2)一般公路上的特大桥、大中桥的桥位，原则上应服从路线的走向，桥位综合考虑，尽量选择在河道的顺直、水流稳定、地质良好的河段上；3)公路桥涵应适应考虑农田排灌的要求。靠近村镇、城市及水利设施的桥梁，应考虑综合应用。为了保持道路的连续性，充分发挥其正常的运输能力，道路路线遇到河以及其他线路（铁路或公路时）等障碍物时，就需要建造专门的人工构造物—桥梁、涵洞或通道来跨越障碍。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）9.2.2方案设计表9-2桥涵方案表序号位置角度尺寸和形式1K0+249.584503×3m钢筋混凝土拱涵2K0+307.3281085×3m钢筋混凝土空心板通道3K0+751.573605×3m钢筋混凝土空心板通道4K0+833.77975φ1.5m钢筋混凝土拱涵5K1+156.103645×3m钢筋混凝土空心板通道6K1+460.000140主线跨线桥3×20连续梁桥7K1+593.506140φ1.5m钢筋混凝土管涵8K1+713.16545φ1.5m钢筋混凝土管涵9K1+781.872955×3m钢筋混凝土空心板通道10K2+305.47590φ1.5m钢筋混凝土管涵11K2+472.029705×3m钢筋混凝土空心板通道12K2+616.505905×3m钢筋混凝土空心板通道13K2+912.181455×3m钢筋混凝土拱涵14K3+205.790805×6m钢筋混凝土空心板通道15K3+520.00060φ1.5m钢筋混凝土管涵16K3+608.4441205×3m钢筋混凝土空心板通道17K3+785.53250φ1.5m钢筋混凝土管涵18K4+185.494455×3m钢筋混凝土空心板通道19K4+275.626150φ1.5m钢筋混凝土管涵20K4+445.7491245×3m钢筋混凝土空心板通道21K4+760.000955×3m钢筋混凝土空心板通道第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第10章道路附属设施设计路基防护应按照设计施工与养护相结合的原则，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，选用适当的工程类型或采用综合措施，以保证路基的稳固。路堤和路堑边坡的坡面暴露在大气中，常常受到自然因素的反复干湿、冻融、冲刷和吹蚀作用。对于易受自然因素作用而破坏的土质或岩质边坡，在路基基身施工完毕以后，应及时进行坡面护理。10.1植物防护植物防护是一种经济有效的防护措施，特别是在气候潮湿、草皮易于生长的地区，但采用时必须注意保证其成活。对于岩质边坡，这种方法一般不适用。在不利于生长的边坡上，若要采用植物防护，则可在其上先铺一层厚约10－20cm的粘性土，而后再铺草皮。本设计段填方和挖方小于4米时采用三维网植草防护。10.2砌石护坡对于较陡的土质边坡（1：0.75－1:1）和易风化和破碎的岩石边坡，可采用砌石护坡，砌石有干砌和浆砌片石两种，前者适用于边坡坡度较缓或经常有地下水渗出坡面的情况。干砌片石厚度一般不小于0.2－0.3m。当干砌片石不适宜或效果不好时，采用浆砌片石。浆砌片石护坡的厚度，视边坡高度和陡度而异，一般为0.2－0.4m。为防止不均匀收缩和沉陷引起过的内应力，每隔10－20m设一道伸缩缝，缝隙宽2cm，缝内填塞沥青麻筋或沥青木板。隔2－3m交错设置孔径0.1m的泄孔。对于土质边坡，为防止淤塞，护坡背后应设置反滤层，或仅在泄水孔后面0.5m×0.5m的范围内设置。本设计路堑挖深大于2.5m时，2.5m以下均采用浆砌片石防护。详见“路基防护图”。综合考虑在本设计中的地下水埋深等实际情况，采用植物防护和浆砌片石两种形式。填方和挖方小于2.5米时采用植草防护。挖深大于2.5米的路堑，上部2.5米采用铺草皮，下部采用浆砌片石防护。当挖深超过4.0米，即挖到岩石层，因该地区的岩石风化不是很严重，地下水可以靠岩石裂隙排到边沟，故不需设置护面墙。在本设计中，采用三维网植草防护和浆砌片石两种防护型式。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）图10-1三维网植草防护图图10-2浆砌片砌石植草防护图第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）结论毕业设计是大学生涯的一个句号。16周的毕业设计，对我人生来说是一个难忘的记忆，也是一笔巨大的财富。毕业设计不仅仅是对大学四年所学知识的一个考察，也是自身对知识结构的一个梳理。在指导老师的悉心指导和同组成员的协助下我顺利完成了毕业设计。通过这次毕业设计，我摆脱了单纯的知识学习模式，极大的提高了我查阅资料、参考文献的能力。对专业结构有了更加深刻的理解。在对工程软件和办公软件的基本应用能力也有所提升。随着设计的进行，在大局掌控和局部斟酌的过程中，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。在设计过程中，道路平面线型的选取中投入了很多的时间和精力，通过不断的修改和调整，最终定下设计方案。设计中主要辅助的设计软件是纬地，在不断的使用和探索中完成纵断面和横断面的设计。路基路面设计的过程还算顺利，在跟指导老师的交流中让我受益颇多。虽然时间紧迫，但是我学习到很多知识，对大学四年的知识进行了补充。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）致谢值此整个毕业设计工作即将完成之际，向学校和学院表示衷心的感谢，特别向各位老师表示衷心感谢，感谢各位老师在这四年学习中的培养、悉心教导、热心帮助、热切关心。本次毕业设计是在隋永芹老师的精心指导和大力支持下完成的。在这十几周内老师尽显治学严谨的作风和人文关怀的风范！由于这是第一次比较系统全面的高速公路设计，遇到很多困难在所难免,感谢老师给予我的指导和教诲，并毫无保留的将专业知识和设计方法倾囊相授，对我帮助很大。指出我在设计中的不足和错误并给我指明正确的方向，从而使得许多问题都迎刃而解，避免走很多的弯路。通过定期地为我们答疑，仔细审阅阶段性成果，检查督促，我才能按时完成设计，我想如果没有老师的帮助我的毕业设计不可能顺利完成。在整个毕业设计过程中隋老师一直给我们灌输团队思想，把整个设计组作为一个团队，所有组员在这种思想的影响下，互相帮助，相互补充，通力协作，对整组的设计进度有极大的推动作用。对我们自身的团队协作能力也是一种培养在指导过程中两位老师坚持把培养能力放在首位，着重培养我们各个方面的能力，充分发我们的主观能动性，积极贯彻因材施教原则，坚持教书育人，为人师表，具有奉献精神。同时，我还要特别感谢祝鸿老师和同组的张晓雨、郭嘉同学，在设计中遇到了各种不同的难题，其他各位老师和同学都不吝指教，给予我很大帮助。在此衷心感谢给予各位老师和同学！最后，感谢各位答辩老师在百忙之中，莅临指导！第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）参考文献1交通部公路司、中国工程建设标准工资化协会公路工程委员会.公路工程技术标准JTGB01-2003.北京:人民交通出版社,2004.22中交第一公路勘察设计研究院.公路路线设计规范JTGD20-2006.北京。人民交通出版社出版.2006.93中交第2公路勘察设计院.公路路基设计规范JTGD30-2004.北京:人民交通出版社,2005.24中交第一公路工程局有限公司.公路路基施工技术规范JTGF10-2006.北京:人民交通出版社,2006.115交通部公路科学研究所.公路路面基层施工技术规范JTJ034-2000-9906.北京:人民交通出版社,2004.36中华人民共和国交通部.公路沥青路面设计规范JTGD50-2006.北京:人民交通出版社,2006.127中华人民共和国交通部.公路沥青路面施工技术规范JTGF40-2004.北京:人民交通出版社,2004.118中交公路规划设计院.公路水泥混凝土路面设计规范JTGD40-2002.北京:人民交通出版社,2003.59交通部公路科学研究所.公路水泥混凝土路面施工技术规范JTGF30-2003.北京:人民交通出版社,2003.810邓学均.路基路面工程.北京:人民交通出版社,2006.611杨少伟.道路勘测设计.北京:人民交通出版社,2004.7第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）附录A译文高速公路规划方法文件编号：03-3149高速公路规划方法ElenaShenkPrassas理工大学6Metrotech中心11202，布鲁克林，纽约电话:718-260-3788传真:718-722-7271电子邮箱:eprassas@poly.eduDouglasMcLeod佛罗里达州运输部605，萨瓦尼街:MS19塔拉哈西，佛罗里达州32399-0450电话:850-414-4932传真:850-921-6361电子邮箱:douglas.mcLeod@dot.state.fl.usGinaBonyani佛罗里达州运输部605，萨瓦尼街:MS19塔拉哈西，佛罗里达州32399-0450电话:850-414-4707传真:850-921-6361电子邮箱:gina.bonyani@dot.state.fl.us字数:6050修订日期：2002第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）高速公路规划方法埃琳娜申克Prassas，理工大学，6Metrotech中心，布鲁克林，纽约11201DouglasMcLeod,佛罗里达交通部，605萨瓦尼圣街道:MS19塔拉哈西，佛罗里达州32399-0450GinaBonyani,佛罗里达交通部，605萨瓦尼圣街道:MS19塔拉哈西，佛罗里达州32399-0450摘要对于高速公路设计来说HCM2000是一个新的篇章。这是一种详细的高速公路分析设计方法，结合了基本的高速公路设计和匝道设计。但是本篇文章没有包涵指导、应用实例或者初步的规划工程。为了满足众多的要求，佛罗里达州交通运输部（FDOT）想开发一个应用程序，就是HCM用于高速公路设计的扩展，这与HCM2000的广义设计和初步设计的目的是一致的。这种方法被开发记录成为一个可执行软件叫做FREEPLAN，并且被全国在应用。这种方法是基于HCM的详细分析程序。但已被加以优化，适合规划工程师们来有效的使用。在推广测试阶段，通过最设计时速和远景设计交通量作为基本参数值来构建设计，适用于各种服务等级的高速公路。在具体高速公路的初步设计中是通过输入的数据来确定平均行车速度、密度、和服务水平等级。最初的成效显现在佛罗里达州高速公路的规划中，在实际情况的处理中在弗洛里达州的城市和农村中都得到很好的应用。引言弗洛里达州的质量和服务水平（洛杉矶）手册[1]伴随着软件被广泛的应用于弗洛里达州和美国，被工程师、规划师和决策者参照公路通行能力手册（HCM）初步应用于工程。在1980年代晚期由于公路通行能力和服务水平的状况和专业人士的需求，佛罗里达交通部（FDOT）着手开发了HCM应用在规划中，并且被广泛接受。虽然全州的研究和具体的应用需求超过了HCM的范围，但是软件基本是在对弗洛里达州的质量和服务水平（洛杉矶）手册的分析基础上提出的。从发展的历史上看第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）FDOT参造HCM更新了手册和软件。就车辆类型分析来说，该手册现在是基于2000版的HCM修改的。对于高速公路设计来说HCM2000是一个新的篇章.这是一种详细的高速公路分析设计方法，结合了基本的高速公路设计和匝道设计。但是本篇文章没有包涵指导、应用实例或者初步的规划工程。目前使用的大多数规划软件跟HCM有很多相同的地方，所以不必考虑不同软件之间的影响。分析服务水平高速公路的通行能力和服务水平可以被看作三个规划阶段：可行性规划，详细设计，和运营阶段。弗洛里达州依靠HCM或者TSIS/CORSIM[3,4,5]研究r交叉口设计需求报告和其他的详细的需求和技术评估高速公路.新的HCM2000高速公路设计软件能够模拟并满足这些要求。对于洛杉矶来说，在他们需要一个合适的预测而不是详细设计，综合分析的时候，概念规划（初步设计）是很有必要的。概念规划的例子如下:尝试着去确定设计概念和设计范围：(例如,一个四车道的高速公路，每两公里有一个收费的交叉口),或者：进行选择性分析(例如,四车道的高速公路还是6车道的高速公路),并且在广义的规划设计不够准确的时候要进行确定。••广义规划有着广泛的应用前景，例如全州的交通分析，初步设计以及远景规划设计。广义的规划是快速的并且被广泛认可的，在预测的视角，洛杉矶就是个棒球场.服务量统计表被广泛用于预测洛杉矶的远景交通，参照弗洛里达州的服务量统计表，这是在美国经常使用的表格。准确性和一致性在一般的初步规划阶段，准确性和一致性是很有必要的，这些全州使用的表格被洛杉矶FDOT推广使用，并且率先用于支持改善弗洛里达州内的高速公路系统[6]。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）这些表格也成为设计规划、城市区域交通的分配和旅游运输模型的预测。由于在全州范围内被广泛的接受和一致应用，该表被作为主要的设计工具。随着时间的推移被用于州议会和其他各州预测高速公路的服务质量和变化趋势。此外，在管理领域，他们通常被作为许多重大发展决议的初步筛选工具。每年投资数亿拨款数百万美元的初步工具依赖于这些广义的规划分析。概念性规划，不像广义规划,是评价一个系统的整体对于这些烈性的分析，高速公路设计参数的一致性准确度要求更高。.在这种情况下1)具体的交通和道路值K,D,PHF,HV,驾驶员驾驶特性、车道使用情况和行车速度是要预测的;2)具体的布局设计例如交汇处之间的间距,交点到交点的距离，高速公路的设施同样需要规划。概念性规划的分析，往往足够初步筛选项目。对于规划师的详细分析是很有用的。总之,弗洛里达州有一个HCM能力和服务质量的分析。然而，在目前的形势下高速公路设计的HCM2000的形式不能满足广义和概念上的规划要求和需要。FDOT所需要的应用程序来满足这些规划和初步设计的需要，并且可以直接联系在HCM上。规划技术的发展在上述背景下，有必要制定一种告诉公路设施的设计方法，并能为规划者和工程师提供一个有效的辅助工具，能依据这些理论使用。这种概念是很直接的,对高速公路在以下方面进行评估：平均行车速度和车辆通过的密度。第1步.高速公路的组成高速公路的组成部分可以分为：道路主线部分、交汇处,收费站.一个交汇处可以是一个车道,但也可以是两车道或者天桥/隧道区。在目前的设计方法中,它包括上下行以及匝道上下1500英尺内的影响范围。交汇处的详细参数如图1所示。对于高速公路上线路的适当长度并没有详细的规定。FDOT的建议指导如下：在城市至少3公里在城乡结合部至少5公里在农村地区至少10公里•调整第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）••高速公路和主要干道交叉形式的选择车道数量•长度•••第2步。高速公路的分类就规划而言，HCM2000程序提出了一些假设。高速公路的分类在HCM2000中虽然没有体现，但使用默认参数的时候对规划很有用。高速公路被划分为四个等级(1,2,3,或者4)，划分标准取决于交汇处的间距、限制时速和高速公路的区域类型。表1显示的是高速公路的等级和特点。交汇处的间距和面积类型是按照弗洛里达州的访问管理分类系统和标准确定的[8]。第3步。高速公路的细化高速公路被分为三个部分：1.基本路段2.交汇处3.收费站互通式立交，按照设计形式可以分为：钻石型，部分立体交叉，全部立体交叉，或者其他形式。从概念上讲，交汇处的设计被细化为3个部分：1.匝道上坡段设计；2.天桥和隧道区域设计；3.匝道下坡段设计。另外一个假设，不是依据HCM的标准，而是以弗洛里达州的数据为基础的[9]。通行能力有所降低。以下的客车车道每小时交通量在最外侧车道的流量影响减少。1.200vph为上坡路段的时速；,第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）2.50vph为天桥/隧道区的时速3.100vph为上坡段的时速.辅助车道是额外添加的车道，设置在高速公路的坡道和交汇处。FDOT"s的设计方法设计辅助车道三种长度。如果辅助车道的长度小于2500英尺，他们可以在HCM2000程序中设定使用。如果通道的长度大于3000英尺，他们可以被视为主要车道进行设计。如果辅助车道的长度在2500到3000之间，那么他们的通行能力可以按照1.5的行车能力设计。因为现行的行车速度是被认可的,这种合理的替代大大的简化了设计分析。不过，如果分析师选择这样做FDOT的方法允许使用的实际速度自由流动，基本的计算公式v=(K)(D)(AADT)被用来确定预测交通量、设计速度和远景预测交通量的关系。通过确定参数“D“和”K“，K是用户来确定进入高速公路设计第一部分的输入参数。这个就是HCM2000的任务，就成为加快解决高速公路密度和使用的程序的正确方法。基本部分分析了23个章的程序，“基本法高速公路分部”。互通式立交必须使用程序组合设计。所有交汇处,除了完整的立体交叉工程互通式立交设计可分为外侧匝道的影响范围,在天桥/隧道区，并且在其影响范围内的坡道。如图1中描述,单个坡道的分析设计利用的是第25章“斜道程序”以及匝道路口分析设计了上下游1500英尺的范围。图2显示的是一个完整的立交图。为了充分立交桥的设计有四个车道和三个基本分析环节，如果有一条符合两个坡道复制设计中的条件然后程序的第2步的第24项“高速公路布局“必须被使用。第4步。计算步骤在弗洛里达州的设计中最重要的一个方法是，规划的预测自由流动速度大于5英里每小时。这5公里每小时是基于美国联邦公路管理局对街道和高能公路的研究[10]。由于规划的用途，具体的细节计算不需要对每一个车道进行加权平均计算为用户提供一个整体的密度和速度的征地甲酸，以及在服务水平分配基础上的加权密度。密度计算转换公式如下:第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）交汇处的视线使用点部分章节的定义，列于基本高速公路表2。整体设计措施的有效性也取决于加权平均数来预测v/c，就是速度和密度(按照洛杉矶的标准)。第5步。服务量统计表除了确定道路的走向，其他主要规划或者初步设计的任务是确定最大的服务量。服务量预测表的是后者的主要任务，就是给定一个特定的输入参数的设定,该任务就成为解决的设计速度"v"，在设计起终点时就加以确认。具体来说，想要加快满足服务水平等级下的自由流动的最大流速。首先我们必须研究的是局部(通常是把匝道的影响范围)最低的通行能力。这是与v/c的1.0倍的15分钟最高小时交通量的洛杉矶东部来研究的。相对于洛杉矶的服务量，洛杉矶东部的参数是最大的V/C标准值（表3）乘以洛杉矶的等级参数[11]。表4显示的是一组为基本设计服务提供的默认参数，此表被许多规划者所接受。一个输入值的合理设置,最高的AADT的存在性得到合理的证实。由于AADT参数的补充，对以后的详细设计分析有很大需要，这对给定项目的影响是重大的。特别重要的应用服务量统计表是发展的一整套的“广义最大服务量统计表”的基础上使用在全州的范围内以致国家的其他区域。这种一般化的服务量表为推迟广泛应用。弗洛里达州的广义服务量表可能是在美国被认可的。并有可能默认为全州范围内深入研究的参数，并且被确定使用。默认参数对于弗洛里达州的广义服务量统计表，默认为全州的分析测定小时参数（K），第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）横向分布系数（D）,高峰小时系数(PHF)，重型车辆的比例(HV)，和局部的调整(驾驶员特性)参数[12]。在经过广泛的审查之后，FDOT按照区域划分和筛选了许多公诉公路设计的参数，因为各地区的需求超过了区域的限制。表5显示了弗洛里达州的设计默认参数K和D只分别由弗洛里达州的四个时期经常使用的数据分析而来的：1.第30位小时交通量被用于初步设计；2.第100位交通量被用于规划分析；3.日高峰小时平均交通量被用于很多典型的初步工程研究；4.工作日下午5：00~6：00期间的交通量经常被用于可行性报告。弗洛里达州的数据的实际应用的初步结果表明弗洛里达的高速公路规划的方法可以应用于城市和农村地区。表6按等级显示了默认的K和典型的数据范围一个为期一个月的对重型车辆进行的研究，特别帮助国家生成了最新的服务量统计表。表7按等级显示了默认的和研究期间内的重型车辆的参数。局部调整的数据是根据1997美国弗洛里达州的研究【13】和FDOT以往数据的使用显示在表8.当地的调整系数是很重要的，它直接影响道路的最后通行能力，因为他是与设计值相乘得到的。设计软件的应用在弗洛里达州的质量表中的默认服务交通量手册是现有的最有用的并且被广泛应用的。在使用过程中用户可以使用其他的理论值和参数，让以详细设计为目的的软件更加完善。因此，共同修改可执行程序手册将作为该软件的一个整体特征，这种创建设计方法的软件叫做FREEPLAN（高速公路规划）。在设计适合的软件的时候，主要考虑的是：(1)这种软件必须能被具有不同知识水平的规划者和工程师所使用(2)，这种软件必须直接执行和应用而不需要额外的购买软件。决定将2000年的FDOT手册应用在Windows平台的VisualBasic扩展下。FREEPLAN是一个可执行程序，其中的关键设计参数是整个设计的重要组成部分，对于设计师来说，默认值是使用内置的缓存计算设计的一种有效方法。弗洛里达州数据的兼容性第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）弗洛里达州的数据的实际应用的初步结果表明弗洛里达的高速公路规划的方法可以应用于城市和农村地区。基于有限采样的数据表明，这种合理的预测能力被认可。弗洛里达州的六车道高速公路在城市地区大概是2030vphpl【9】。在全州高速公路规划中使用的是2050vphpl。5月【14】最新的报道这种基本的匝道部分的能力在HCM2000中为4到10个百分点，相比较同领域较高。在弗洛里达州的初步设计结果中得到证实。此外，路线的最左侧的通行量分别比最右侧车道和中间车道多大约在20%~40%以上，通行能力的降低很大程度是由于最外侧两车道的影响，这种看法被大家所认可，这些都是通过HCM2000得出的经验。值得注意的是5月的对4到10车道高速公路的报告指出高速公路的匝道影响了大概200pcphp，相当于总通行能力的4~10%。根据基本的观察，弗洛里达州的高速公路通行能力在农村地区大概是1750vphpl,[15].从以往的经验看，FDOT在预测交通服务量表中对农村地区的驾驶员特性使用了0.90的折算系数。这种计算模式是符合弗洛里达州的[12]。0.9的折算系数逐渐的被其他各州所应用,并且在匝道出口影响的区域通行能力有所降低。这种计算的结果就是在弗洛里达州的农村高速公路的通行能力约为1800vphpl。因此根据弗洛里达州的实际数据这种计算方法很适合高速公路的规划方法。摘要本论文论述的是高速公路规划方法的发展，它被实施和应用在弗洛里达州。现在这种方法是在全州范围内执行的早期阶段。弗洛里达州的数据应用的初步结果表明弗洛里达州的高速公路的规划方法应用于城市和农村地区参考文献[1]佛罗里达州质量运输部，质量/服务手册，塔拉哈西，佛罗里达州。，2002第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）[2]运输研究委员会，公路通行能力手册，华盛顿特区，2000年。[3]Lieu,HenryC.“CORSIM：一个国家的设施，最佳交通运行实践”，研究和技术运输车，联邦公路管理局，1998年。[4]Daigle,G,Krueger,GD,Clark,J,"TSIS:先进的交通软件使用手册，"21实际交通拥挤和安全会议:1997年6月，挑战，创新和机遇[5]Halati,A.,Lieu,H.,Walker,S.,"CORSIM:交通走廊仿真模型，21实际交通拥挤和安全会议:1997年6月，挑战，创新和机遇[6]佛罗里达州运输部，佛罗里达州内公路系统的决策支持系统，塔拉哈西，佛罗里达州。，1998年。[7]佛罗里达州运输部，佛罗里达州的移动性能措施方案，塔拉哈西，佛罗里达州。，2001。[8]佛罗里达州运输部，第14-97.003访问管理分类系统和标准。塔拉哈西，佛罗里达州。1990。[9]佛罗里达州运输部，未发表的1990-2001年数据迈阿密和坦帕高速公路。[10]Tignor,SamuelC.andWarren,Davey,驾驶员和公路高速行为对美国街道，”1990年资讯科技教育论文汇编技术。[11]图表23-3，HCM2000，运输研究局，公路通行能力手册，华盛顿特区，2000年。[12]Shaw,T.andMcLeod,D.最后报告，佛罗里达州的K因子研究广义全州的默认值，和其他人，2001年。[13]南佛罗里达大学的，1997年佛罗里达州部能力，坦帕交通，司机在高速公路人口因素，佛罗里达州。[14]5月。“高速公路系统的研究超越HCM2000”发表于2001年TRB的年度会议[15]佛罗里达州运输部，未公布的数据1999-2001。第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）附录B外文原文第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 苏州科技学院天平学院本科生毕业设计（论文）第137页共143页 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