二级公路毕业设计

'湘潭大学毕业设计说明书题目：重庆市新朱二级公路K28+000~K31+000段设计学院：土木工程与力学学院专业：土木工程学号：2009800316姓名：孙威指导教师：刘正才完成日期： 毕业设计任务书（道路工程方向）一、毕业设计目的与要求目的：毕业设计是实现工科学生培养目标的重要的实践性、综合性教学环节。它是对学生所学知识的综合训练，也是对知识转化为能力的实际测试；对培养学生综合应用所学知识和技能去分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，全面提高毕业生的素质，使之能较快地适应工程实践的需要起着极其重要的作用。要求：在老师的指导下，在毕业设计时间内，要求每个学生独立完成设计任务。二、毕业设计题目：公路设计设计者按指导教师指定的路线起终点，起点桩号自拟路名，根据地形、地质等条件选择一条符合技术标准及要求的路线进行相关内容的设计和计算，设计里程不小于3km。三、开题报告开题报告的要求:1)课题设计现状和发展趋势；2)本设计的目的和指导思想；3)本设计的目标和基本内容；4)本设计的重点与难点，拟采用的途径；5)设计规划与进度安排；6)字数不少于3000；7)要求手写。四、技术标准本设计一律执行：1)《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）2)《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)3)《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)4)《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2005)5)《公路沥青混凝土路面设计规范》(JTGD50-2007)6)《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）7)《公路工程预算定额》（JTG/T B06-02-2007）五、相关资料1)路线所经地区1：2000航测地形图（详见电子地形图附件1）；2)路线为益阳市桃江至马迹塘之间的某段公路；3)路基土壤为中液限粘土，地下水位距挖方后地面的最低水位为3.45米，最高水位为0.8米，多年最大道路冻深为180cm；4)有关当地的地质、水文、气象查阅相关文献资料；5)沿线地方材料有碎石、砾石、砂、石灰、粉煤灰等，其他沥青、水泥、矿粉等需外购；-5- 1)土基回弹模量和路面材料回弹模量及材料强度试验资料如下：土基回弹模量：用D=30cm刚性承载板测得弯沉值（已考虑影响量）：P(Mpa)0.050.100.150.200.250.30（0.01mm）287295120165沥青路面材料抗压回弹模量：材料名称20℃抗压回弹模量(Mpa)15℃抗压回弹模量(Mpa)15℃劈裂强度(Mpa)EPσEPσ细粒式沥青混凝土18“班级数”“学号尾数”18027“班级数”“学号尾数”3201.2中粒式沥青混凝土14“班级数”“学号尾数”9021“班级数”“学号尾数”1701.0粗粒式沥青混凝土9“班级数”“学号尾数”6014“班级数”“学号尾数”700.8基（垫）层材料抗压回弹模量：材料名称抗压回弹模量(Mpa)劈裂强度(Mpa)EPσ水泥稳定砂砾25“班级数”“学号尾数”2200.5水泥稳定碎石30“班级数”“学号尾数”7600.6水泥石灰砂砾土15“班级数”“学号尾数”2400.4二灰稳定砂砾26“班级数”“学号尾数”7000.7二灰稳定碎石27“班级数”“学号尾数”6000.6水泥混凝土抗折强度：水泥混凝土标准试件抗折强度实验最大破坏压力（KN）分别为：39.80;41.20;40.65;41.78;42.05;41.872)材料预算单价及机械台班费用查相应定额。3)交通组成：本路建成初期每日双向混合交通量组成及交通量汽车车型日交通量（辆/d）东风EQ14014“班级数”“学号尾数”黄河JN150124黄河JN2532“班级数”“学号尾数”东风SP9250350北京BJ13010“班级数”“学号尾数”日野KB222569桑塔那200017“班级数”“学号尾数”预计年平均交通量增长率为5％；-5- 六、设计内容主要设计内容如下表：序号设计项目要求备注1技术等级及标准的确定按照《公路工程技术标准》选定，要求对技术指标分析论证。2纸上定线在地形图上选择路线至少2个方案并简述理由；进行路线方案比较并提出推荐方案。交手稿3路线平面设计（选定路线）进行交点坐标和导线方位角设计；平曲线设计；里程桩号的详细推算；路线平面图的绘制。4路线纵断面设计（选定路线）转坡点位置的确定；坡度和坡长设计；竖曲线设计；纵断面图的绘制。5排水设施设计排水沟、截水沟、盲沟等沟渠设计选典型沟渠进行水力计算6路基横断面设计路幅设计（宽度和路拱横坡）；超高和加宽设计；边坡设计；路基设计表；视距检查，路基土石方计算及调配；路基横断面图的绘制。每20m取一断面7路基稳定性验算高路堤、深路堑需进行边坡稳定性验算及软土地基稳定性验算并提出加固措施8典型挡土墙设计和计算完成某段挡土墙设计和计算及全线挡土墙设计一览表及其工程数量9典型涵洞设计和计算选择某典型断面的涵洞进行设计和计算及全线涵洞设置一览表10交叉口设计如有路线交叉，需绘交叉口平、纵、横断面图11路面结构设计及计算设计沥青路面和水泥混凝土路面两者比选12选定路线工程预算计算工程量和材料用量并完成工程预算注.沥青路面设计内容包括：1）进行轴载换算，确定路面设计弯沉值；2）拟定路面结构组合方案，进行方案比较；3）确定路基路面结构层设计参数；4）按三层体系简化法或设计程序确定路面结构层尺寸；5）按三层体系简化法或设计程序验算结构层底面拉应力和表面剪应力；6）各结构层材料组成设计；7）提出各结构层的施工技术要求及质量标准；8）计算工程量和材料用量。水泥混凝土路面设计内容包括：1）进行轴载换算，推算设计年限内标准轴载累计作用次数；2）进行路面结构组合设计；3）确定路面结构层设计参数；4）确定混凝土板的平面尺寸和厚度；5）进行接缝构造、配筋设计；6）各结构层材料组成设计；7）提出各结构层的施工技术要求及质量标准；8）计算工程量和材料用量。-5- 七、应提交的设计文件1、开题报告2、设计说明书设计说明书中应包括如下内容：中英文摘要第1章设计任务和沿线自然条件第2章纸上选（定）线第3章线路设计1）平曲线设计（第一个曲线完整列出计算过程，其它以表格体现）2）竖曲线设计（第一个曲线完整列出计算过程，其它以表格体现）3）横断面设计（第一个曲线完整列出计算过程：超高、加宽、视距检查）4）路基设计（路基设计表）5）路基土石方计算与调配第4章路基工程设计1）排水设计2）路基稳定性验算3）挡土墙设计4）涵洞设计第5章路线交叉设计（若有）第6章路面设计第7章工程预算第8章设计总结（包括展望与致谢）参考文献3、图纸内容比例要求补充说明路线平面设计图1：2000A3机绘图分段打印需提交纸上选（定）线手绘图路线纵断面设计图1：200～300（纵）1：2000（横）A3机绘图分段打印路基标准横断面图、1km逐桩横断面图（典型地段）1：200A3机绘图路基排水沟渠大样图设计1：10～50A3机绘图挡土墙设计详图1：100A3机绘图涵洞设计详图1：100A3机绘图沥青路面结构设计图1：1001：10～50（详图）A3机绘图，对于水泥混凝土路面需绘接缝构造图水泥混凝土路面结构设计图-5- 八、毕业设计进度安排阶段内容备注第一阶段毕业实习2010年3月1日——3月5日毕业实习及撰写开题报告（1周）毕业实习动员（时间3月1日）第二阶段毕业设计成果撰写过程2010年3月8日——3月21日纸上定线及公路平面设计（2周）★集中辅导1次（指导老师4月5日提交线路设计部分成绩）2010年3月22日——3月26日公路纵断面设计（1周）2010年3月29日——4月2日公路横断面设计（1周）2010年4月5日——4月9日路基排水设计（1周）★集中辅导3次（指导老师5月6日提交路基路面设计部分成绩）2010年4月12日——4月23日挡土墙及涵洞设计（2周）2010年4月26日——5月7日路面设计（2周）2010年5月10日——5月21日工程预算（2周）（指导老师5月24日提交工程预算部分成绩）第三阶段毕业设计答辩2010年5月24日——5月28日修改、完善所有毕业设计成果，准备毕业设计答辩指导老师5月28日提交参加第一次答辩学生名单。不参加第一次答辩者需提交书面申请。2010年5月31日——6月2日第一次毕业设计答辩指导老师审查合格并同意参加答辩者方可参加答辩。2010年6月9日——6月10日第二次毕业设计答辩第二次答辩通过者，成绩一律评为“及格”并在毕业设计鉴定表上注明：“该生第二次答辩合格”。九、毕业设计的管理与成绩评定要求1、在学校规定的上课时间应在规定的教室做设计，外出者必须事先向指导老师说明情况并按学校规定办理请假手续。点名缺勤达到30%者（含请假、迟到、早退），取消毕业设计答辩资格。2、本毕业设计分为三个阶段：毕业实习、毕业设计成果撰写、毕业设计答辩。毕业设计成果撰写阶段分为四个过程：路线设计、路基部分设计、路面部分设计、工程预算，在这四个过程中，需提交四次阶段性成果。3、学生毕业设计最终总成绩由毕业设计成果撰写过程中的阶段性成绩和毕业设计答辩成绩综合评定。4、上述四个阶段性成绩，有两次以上（含两次）成绩评为不及格者，该学生的毕业设计最终总成绩评为不及格。-5- 湘潭大学毕业论文（设计）评阅表学号2009800316姓名孙威专业土木工程（交通土建）毕业论文（设计）题目：重庆市新朱二级公路K28+000～K31+000段设计评价项目评价内容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价该毕业设计选题符合培养目标，能较好地体现土木工程学科、专业特点和教学计划的基本要求，能达到综合训练的目的，难度适中。体现了该生具有较好的查阅文献、搜集资料、综合运用知识的能力；具备较高的设计、计算、分析与计算机应用能力。图纸清洁、美观，计算书文字通顺，计算书、图纸深度达到规定要求且工作量饱满。评阅人：2013年月日i 湘潭大学毕业论文（设计）鉴定意见学号：2009800316姓名：孙威专业：土木工程（交通土建）毕业论文（设计说明书）73页图表53张论文（设计）题目：重庆市新朱二级公路K28+000～K31+000段设计内容提要：本设计主要是针对重庆市新朱二级公路K28+000～K31+000的设计，主要完成了平面选线，平面布线，纵坡确定，横断面设计，并结路基边坡稳定性进行验算，挡土墙的设计与验算，小桥涵及路基路面的排水布置，路面结构的设计。在平面选线时，初拟了二个可行方案，严格按照规范要求，结合地形及社会经济情况，，以少经居民区少占耕地为原则，以及二级公路的技术要求，满足线形顺畅，最定方案二为设计方案，根据平面线形所经过的地点找出控制点，再依据规范技术要求进行纵向拉坡，本设计共设置了4段平面曲线并按照规范控制要求及线形组合原则设置了2段纵曲线，并对曲线要素进行计算。确定横断面为12m宽路基，其中7.5m单向双车道，1.5m路基加固部分，0.75m土路肩。并对两边横净距进行检查，保证视距要要求，在跨越洣水时设置425m的斜弯桥，在挖方与低填方处设置梯开排水沟，在深挖路方路段设置有平台截水沟或山坡截水沟，并且在适当位置设置了排水沟。为了节约用地与减少挖，在高填、长坡脚及深挖路段设置挡土墙，并进行验算。进行沥青路面与水水泥路面进行方案比选，通过经济和各方面的综合比较，最后确定水泥路面更为经济合理。由于受地形的影响，设置了一座弯桥，使工程造价大大增加，但线形顺畅有利于行车安全与舒适。做到了少占耕地与环保的要求，严格以规范为准绳，以安全经济环保为理念，完整地完成了本设计。iii 指导教师评语该生能按照毕业设计任务书的要求，独立完成毕业设计任务，体现了较好的设计、计算与绘图能力。路线选线方案合理，路基路面、挡土墙、涵洞结构设计完整，计算过程正确，图面整洁、美观，设计成果达到规定的要求与深度，工作量饱满。该生设计态度端正、认真，能按照设计进度如期完成各阶段的设计任务，设计中遵守纪律，勤学好问。但计算中和图纸上存在少量错误，制图有个别不规范的地方。同意其参加答辩，建议成绩评定为良。指导教师：2010年月日答辩简要情况及评语方案设计、结构布置合理，计算步骤正确，图面质量较高，设计成果达到规定的要求。答辩汇报清楚，表达能力较强，回答问题较准确，同意通过毕业设计答辩。答辩成绩评定为良。答辩小组组长：2010年月日答辩委员会意见答辩委员会主任：2010年月日iii 目录毕业设计任务书-1-毕业论文（设计）评阅表i毕业论文（设计）鉴定意见II摘要IAbstractII第1章设计任务和沿线自然条11.1设计任务11.2沿线自然条件31.3设计依据31.4主要技术指标3第2章线路设计72.1公路平面设计72.2公路纵断面设计102.3横断面设计132.4公路路基设计172.5土石方调配18第3章边坡稳定性分析203.1概述203.2边坡稳定性分析213.3边坡防护与加固22第4章挡土墙设计234.1概述234.2路堤挡土墙计算及验算253土压力对验算截面的弯矩314.3挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置35第5章桥梁、涵洞与交叉设计375.1涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点375.2涵洞的选用原则385.3涵洞计算395.4路线交叉设计45第6章公路排水设计466.1概述46II 6.2路基排水47第7章路面结构设计507.1概述507.2水泥混凝土路面设计507.3沥青混凝土路面设计587.4水泥混凝土路面与沥青路混凝土路面比选64第8章工程概算658.1概预算的作用及文件组成658.2概预算项目的主要内容668.3概预算文件的编制步骤668.4工程概算67第9章设计总结70总结70致　谢71参考文献72II 重庆市新朱二级公路K28+000～K31+000段设计摘要：在本设计中，主要是进重庆市新朱公路设计。设计部分的公路全长3000m，设计车速60km/h，双向两车道，不设置中央分隔带，行车道宽3.75m，设置1.5m的加固部分，0.75m的土路肩。对交通量进行了分析，查找相应技术规范，确定公路的等级以及设计需要的各种参数。在平面图中进行选线，然后又对道路路线进行了平面线形设计，本路线有三段曲线设置缓和曲线，并设置超高。纵断面的设计中有四个竖曲线，并且也满足了平纵面线形组合设计中的各种要求。在横断面的设计中，确定了横断面组成及各种要素后，绘制横断面图。路基设计的基本内容，就是确定路基边坡的形状和坡度。在挡土墙设计中满足了各种稳定性的验算。路面设计内容中包括路面类型与结构设计。最后的概算设计为计算机辅助计算，同时也给出了各部分内容相关的表格与图纸。通过这次设计不但了解建设公路的各个步骤，而且也能熟练的运用纬地进行辅助设计及运用AUTOCAD进行制图。关键词：二级公路线形设计路面路基挡土墙II TheDesignofTheBRoadK28+000～K31+000SectionOfXinzhuChongqingCityAbstract：Inthisdesign，ismainlytheyiyangtaojiangtomajitangroaddesign，thelengthofthisroadwhichwedesignis3500m，thedesignofthespeedis80km/h。　Hascarriedontheanalysistothevolumeoftraffic，searchcorrespondingtechnicalspecifications，highwaytodeterminethelevelsofneedandthedesignoftheparameters.Carriesontherouteselectioninthehorizontalplan，thencarriedontheplanegeometricdesigntothepathroute.Thisroutehasthreesectionsofcurvesestablishmentstransitioncurveandsuperelevation.TherearefourverticalcurvesinthisProfileDesign.Andalsomeetvariousrequirementsofverticalsurfacelinearcombinationdesign.HasdeterminedthecrosssectioncompositionandvariouselementsinCrosssectiondesignanddrawsupthecrosssectionchart.Theroadbeddesignofbasiccontentisdeterminingroadbedsideslopeformandslope.InthedesignofretainingwallsistomeetavarietyofrecalculationsStability.PavementDesignelementsincluderoadtypeandstructuredesign.Finalbudgetaryisestimatedesignforcomputerassistancecomputation，alsodiscussedsomeofthecontentoftheformsanddrawings.Thisdesignnotonlytounderstandthevariousroad-buildingsteps，butalsoskilledintheuseofAutoCADandHint.Keyword：highwayalignmentdesignpavementroadbedretainingwallII 第1章设计任务和沿线自然条1.1设计任务本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成公路的设计工作，具体内容包括原理分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、公路排水规划设计及概算、设计文件的编制和图纸绘制。1.资料整理与分析设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；再查找各种规范数据，对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。2.设计内容设计内容要求见表1.1；表1.1主要毕业设计内容技术等级及标准的确定按照《公路工程技术标准》选定，要求对技术指标分析论证。纸上定线在地形图上选择路线至少2个方案并简述理由；进行路线方案比较并提出推荐方案。路线平面设计（选定路线）进行交点坐标和导线方位角设计；平曲线设计；里程桩号的详细推算；路线平面图的绘制。路线纵断面设计（选定路线）转坡点位置的确定；坡度和坡长设计；竖曲线设计；纵断面图的绘制。排水设施设计排水沟、截水沟、盲沟等沟渠设计路基横断面设计路幅设计（宽度和路拱横坡）；超高和加宽设计；边坡设计；路基设计表；视距检查，路基土石方计算及调配；路基横断面图的绘制。路基稳定性验算高路堤、深路堑需进行边坡稳定性验算及软土地基稳定性验算并提出加固措施典型挡土墙设计和计算完成某段挡土墙设计和计算及全线挡土墙设计一览表及其工程数量典型涵洞设计和计算选择某典型断面的涵洞进行设计和计算及全线涵洞设置一览表68 交叉口设计续表续摘要表如有路线交叉，需绘交叉口平、纵、横断面图路面结构设计及计算设计沥青路面和水泥混凝土路面选定路线工程预算计算工程量和材料用量并完成工程预算3.路面设计沥青路面设计内容包括：1）进行轴载换算，确定路面设计弯沉值；2）拟定路面结构组合方案，进行方案比较；3）确定路基路面结构层设计参数；4）按三层体系简化法或设计程序确定路面结构层尺寸；5）按三层体系简化法或设计程序验算结构层底面拉应力和表面剪应力；6）各结构层材料组成设计；7）提出各结构层的施工技术要求及质量标准；8）计算工程量和材料用量。水泥混凝土路面设计内容包括：1）进行轴载换算，推算设计年限内标准轴载累计作用次数；2）进行路面结构组合设计；3）确定路面结构层设计参数；4）确定混凝土板的平面尺寸和厚度；5）进行接缝构造、配筋设计；6）各结构层材料组成设计；7）提出各结构层的施工技术要求及质量标准；8）计算工程量和材料用量。4.设计文件毕业设计文件包括设计说明书和计算书。说明书交代设计内容、设计意图。计算书交代设计中的具体计算方法和过程。设计图纸表1.2设计图纸要求内容比例要求补充说明路线平面设计图1：2000A3机绘图分段打印需提交纸上选（定）线手绘图路线纵断面设计图1：200～300（纵）1：2000（横）A3机绘图分段打印路基标准横断面图、1km逐桩横断面图（典型地段）1：200A3机绘图路基排水沟渠大样图设计1：10～50A3机绘图挡土墙设计详图1：100A3机绘图涵洞设计详图1：100A3机绘图沥青路面结构设计图1：1001：10～50（详图）A3机绘图，对于水泥混凝土路面需绘接缝构造图水泥混凝土路面结构设计图68 1.2沿线自然条件该线路位于,资江下游,属山、岗、丘、平原并有的丘陵地。西南、西北多山,东北地势平坦,平均海拔200米。是雪峰山余脉向洞庭湖平原过渡的环湖丘岗地带，属亚热带季风性湿润气候，全年日照1579.6小时，降水量1400-2000毫米，平均气温16.6℃。路基土壤为中液性粘土，地下水位距挖方后地面的最低水位为3.45米,最高水位为0.8米多年最大道路冻深为180厘米。1.3设计依据1.任务依据根据所给的参数及任务书的要求，由规范查得此路设计车速为60Km/h，整个路段的最大纵坡不大于5%，同时为满足纵向排水的需要，纵向坡度不低于0.3%～0.5%。路面宽度12.0m，双车道，停车视距110m，最大设计洪水频率为1/100。设计年限15年。2公路的功能重庆市新朱公路位于平原微丘区，属于二级公路；是连接两个重要县城的一条通道，它的建成将缩短城际间和沿线地区的运输时空距离，促进各城市之间的经贸往来，为全县经济的发展提供了重要的保障。3总体设计的原则设计中对公路的平、纵、横进行综合设计，做到了合理利用地形，正确运用标准，达到平面顺适、纵面均衡、横面合理，处理好了本公路与其他公路的配合与协调，结合本项目沿线的地形、地物、地质、水文、筑路材料等自然条件，合理使用了各项技术标准。线形设计时在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，尽量做到少拆迁民房、少占良田、减少工程数量，以降低工程造价。在工程数量增加不大的情况下，尽量地使用了较高的技术指标，提高公路的使用质量。路基路面设计以就地取材、保证质量、节约投资为设计原则，根据具体的地形，做好路基防护工程设计和路基、路面排水等综合设计。涵洞设计遵循安全、适用、经济的设计原则，因地制宜，就地取材，便于施工的原则选择涵洞，以满足通行要求，综合考虑确定尺寸。1.4主要技术指标确定道路等级1)交通组成：68 表1.3本路建成初期每日双向混合交通量组成及交通量汽车车型日交通量（辆/d）东风EQ1401436黄河JN150124黄河JN253236东风SP9250350北京BJ1301036日野KB222569桑塔那20001736预计年平均交通量增长率为5％；2）交通量的计算各种车辆折算系数如表1.4。表1.4各种车辆折算系数表汽车代表类型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和载质量＞2t~≤14t的货车大型车2.0＞19座的客车和载质量＞2t~≤14t的货车拖挂车3.0＞19座的客车和载质量＞2t~≤14t的货车通过上表得各车辆的折算系数，计算得换算交通量如表1.5。表1.5建成初期每日双向交通量换算汽车车型日交通量（辆/d）折算系数换算交通量(辆/d)东风EQ14014361.52149黄河JN1501242.0248黄河JN2532362.0466东风SP92503502.0700北京BJ13010361.01033日野KB2225692.01138桑塔那200017361.01733换算日交通量N0合计746768 确定公路等级：(1-1)—远景设计年平均日交通量（辆/日）；—起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量；r—设计交通量年平均增长率（%）；n—设计交通量预测年限交通量年平均增长率为5.0%=7467×（1+5.0%）=14784辆/d，平均日交通量在5000～15000之间，所以所选路段为二级公路。2.主要技术指标本设计路段在公路网中有着重要经济作用，交通量也较大，采用较高设计速度，拟定为80km/h，主要的技术指标如下(1)计算行车速度:80km/h(2)车道数：双向2车道(3)行车道宽度:2×3.75m(4)路基宽度:12m路幅组成;2×（0.75m+1.50m+3.75m）(5)停车视距:110m(6)计算荷载:公路-Ⅱ级(7)平曲线技术指标：表1.6平曲线技术指标平曲线最小半径（m）一般值400极限值250不设超高的最小半径（m）路拱2%2500路拱>2%3350平曲线最小长度（m）一般值700最小值140缓和曲线最小长度（m）一般值80最小值70可不设缓和曲线的临界半径（m）90068 (8)竖曲线技术指标：表1.7竖曲线技术指标凸形竖曲线最小半径（m）一般值4500极限值3000凹形竖曲线最小半径（m）一般值3000极限值2000竖曲线最小长度（m）一般值170极限值70最大纵坡5%纵坡最小坡长200不同坡度的最大坡长3%11004%9005%500缓和冲击最小曲线长度凸形曲线凹形曲线视距要求最小曲线长度凸形曲线凹形曲线夜间行车照明桥下视距停车视距凸形曲线110凹形曲线68 第2章线路设计2.1公路平面设计1设计方案比选根据公路线路设计方案的特点，公路路线方案比较的综合评价指标要遵守以下几条基本原则：全面性原则、科学性原则、可比性原则、可操作性原则、定量与定性分析相结合原则。根据以上原则，在本路段起终点内选择以下三条路线方案，如图2.1：图2.1比选方案三种方案主要技术指标比较如表2.1：表2.1平面选线方案比选比较项目方案一方案二方案三路线长度3.57km3.50km3.48km线型平均圆曲线半径比较小，线型没有方案二、三顺畅平均圆曲线半径比较大，路线顺适平均圆曲线半径比较大，路线顺适交点数目5个4个4个占用农田情况最少中最多平曲线最小半径260m480m480m安全评价安全不太理想安全性好安全性好路基土石方高填深挖不多，土石方总量少。高填深挖不多，土石方总量比方案一多，比方案三少。高填深挖不多，土石方量较多68 征地拆迁多少续表少方案优点1.所经地段填挖较少；2.工程土石方数量比较少。3.占用耕地少1.路线线型顺适，所经地段填挖较少；2.占用耕地较少3.房屋拆迁少1.路线线型顺适2.房屋拆迁少方案缺点1.线型不顺适2.房屋拆迁多3.经过居民区多1.土石方工程数量稍多，占用耕地较方案一多较方案三少1.土石方工程量多2.占用耕地多方案比较参考方案推荐方案参考方案所以，综合以上各种因素，考虑平面线型顺畅、行车安全舒适、减少占用农田降低工程成本，本设计选择方案二为主方案，方案一、方案三为参考方案。平面线型设计，在满足第1.4.2节里的主要技术指标的前提下，综合地形条件、考虑行车安全舒适及综合经济因素，共设置了四个平曲线，在JD3处因为转角比较小，半径R=1500m，为了保证有足够的曲线长度消除半径很小的视觉误差，在此处设置300m的缓和曲线。2、平曲线计算以第一个平面曲线为例计算：已知=取圆曲线半径R=480m，如图2.2图2.2JD1平曲线—路线转角L—曲线长（m）T—切线长（m）E—外矩（m）J—校正数（m）R—曲线半径（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）(1)计算缓和曲线长度:68 设则有公式m取为了满足线形舒顺和美观的要求，回旋曲线参数A应满足:即所以取满足要求。缓和曲线上离心加速度的变化率为:=0.113(2)曲线几何元素的计算:=99.86mP==3.47m=m=627.71m227.71mm曲线主点桩号计算:在地形图上测得AB间距离533.13m，即得K42+533.13则68 其它各桩号坐标见附表一《逐桩坐标表》2.2公路纵断面设计道路的等级为二级公路，各技术要求见表1.6，在沿线构造物控制标高（见表2.2）以及沿线自然条件，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。具体路段设计可见纵断面设计图。表2.2构造物控制标高桩号构造物处理方法控制标高K28+676原有公路与原有公路平交与原有路面齐平K28+987原有公路与原有公路平交与原有路面齐平K29+660原有公路立交高出原有路面5m以上K29+485原有公路立交高出原有路面5m以上K30+385原有公路立交高出原有路面5m以上（1）纵断面设计原则1.纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。2.纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。3.平面与纵断面组合设计应满足:4.视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（2）纵坡设计要求1.设计必须满足《标准》的各项规范。2.纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。3.沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。68 4.应尽量做到填挖平衡，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。（3）竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。根据1.4.2节中第（8）点纵曲线技术要求充分结合纵断面设计原则和要求，先找出了控制点然后依据规范的规定综合平曲线与纵曲线线形组合的原则及经济要求尽量保证填挖方合理。详细设计见纵断面图。竖曲线计算以第一个竖曲线为例计算，如图2.3图2.3第一个竖曲线图（4）根据设计得知变坡点桩号为K30+630.00，高程为242.68m，坡度=+1.753%，=－1.936％，竖曲线半径R＝10200ｍ。（5）计算竖曲线要素　　　　　（为负说明是凸形曲线）曲线视距要求，>111.59m切线长：外距：（6）计算设计高程竖曲线起点桩号＝68 竖曲线起点高程=187.04-188.14×1.753%=183.74m竖曲线上纵距y的计算:（此处是凸形曲线，设计高程为切线1的高程减去标高改进差切线高程=曲线起点高程+）在桩号K42+440处的高程计算横距x=(K42+440)-(K42+421.86)=18.14m竖距h=切线高程=183.74+18.14×1.753%=184.06m设计高程=184.06-0.02=184.04m同理可计算其它各桩号的高程各桩号设计高程计算见表2.3表2.3竖曲线纵距计算表桩号X（m）标高改进y=切线1高程（m）设计高程（m）K42+421.860.000.00183.74183.74K42+44018.140.02184.06184.04K42+46038.140.07184.41184.34K42+48058.140.17184.76184.59K42+50078.140.30185.11184.81K42+52098.140.47185.46184.99K42+540118.140.68185.81185.13K42+560138.140.94186.16185.23K42+580158.141.23186.51185.29K42+600178.141.56186.86185.31K42+610188.141.74187.04185.31K42+620198.141.92187.21185.29K42+640218.142.33187.56185.23K42+660238.142.78187.91185.13K42+680258.143.27188.27185.00K42+700278.143.79188.62184.8268 K42+720298.144.36188.97续表184.61K42+740318.144.96189.32184.36K42+760338.145.60189.67184.06K42+780358.146.29190.02183.73K42+798.14376.286.94190.34183.40竖曲线详细见SI-5《纵坡、竖曲线表》与SII-2《路基设计表》2.3横断面设计1、横断面组成及其设计根据规划交通量Ne=14644辆/d，拟定为二级公路，设计时速采用80Km/h，在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。横面设计为路基总宽为12m，土路肩0.75m，行车道为3.75m×2，断面图如图2.4图2.4横断面结构为了便于排水土路肩部分的横坡设置为，路拱横坡为的双向横坡。2、加宽设计当半径小于等于250m时为了保证行车安全，曲线段上的正常宽度应作适当的加宽，半径大于250m时不加宽。本设计的最小半径为480m，所以不需要做加宽设计。3、超高设计（1）超高确定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没中央分隔带，本设计采用绕中央分隔带边缘旋转的方式来设68 计，内侧土路肩不随之旋转，外侧土路肩旋转，为了方便计算，先按全路面都参加超高，最后内侧土路肩超高=内侧硬路肩边线高程--土路肩宽×土路肩横坡。超高值的计算公式:，得各曲线的超高值如表2.4表2.4各平曲线超高设置曲线交点曲线半径超高坡度曲线交点曲线半径超高坡度JD1480m5.00%JD31500m3.00%JD21000m3.00%JD4920m3.00%（2）超高计算以JD1曲线K42+202.396～K42+830.103为例计算1.计算要素缓和曲线Ls=200m，设计速度V=80km/h，曲线半径R=480m，超高坡度，路面宽度B=（1.50+3.75）×2=10.5m绕中线旋转的超高渐变率超高坡度与路拱坡度的代数差超高过渡段长度取Lc=Ls=200m2.超高计算绕中线旋转超高值计算，（不设加宽）（1）圆曲线上全超高断68 （1）旋转过渡段当由以上的计算和公式得超高计算结果表2.5超高计算桩号x（m）内侧土路肩w3内侧硬路面w2中线w1外侧路面w2外侧硬路肩w3备注K42+202.3960.000.000.130.0230.00K42+22017.6040.0000.0230.1280.0550.032K42+24037.6040.0000.0230.1280.0920.069K42+26057.6040.0000.0230.1280.1280.106K42+28077.6040.0000.0230.1280.1650.143K42+30097.6040.0000.0230.1280.2020.179K42+316.688114.2920.0000.0230.1280.2330.210临界断面K42+320117.604-0.111-0.0890.1280.2390.216K42+340137.604-0.148-0.1250.1280.2750.253K42+360157.604-0.185-0.1620.1280.3120.290K42+380177.604-0.221-0.1990.1280.3490.326K42+400197.604-0.258-0.2360.1280.3860.363K42+402.396～K42+630.103--0.158-0.1350.1280.3900.368圆曲线起点K42+640190.103-0.244-0.2220.1280.3720.349K42+660170.103-0.208-0.1850.1280.3350.31368 K42+680150.103-0.171-0.1480.1280.2980.276续表K42+700130.103-0.134-0.1120.1280.2620.239K42+715.817114.2860.0000.0230.1280.2330.210临界断面K42+720110.1030.0000.0230.1280.2250.202K42+74090.1030.0000.0230.1280.1880.166K42+76070.1030.0000.0230.1280.1510.129K42+78050.1030.0000.0230.1280.1150.092K42+80030.1030.0000.0230.1280.0780.055K42+82010.1030.0000.0230.1280.0410.019K42+830.1030.0000.0000.0200.1280.0230.000超高详细情况见SII-2《路基设计表》与SII-3《加宽、超高表》4、视距检查①纵曲线在设计时曲线长度都符合视距要求②对于二级公路按《标准》规定视距不得小于停车视距的两倍最大横净距的计算二级公路设计速度为80Km/h的停车视距为110m，即取视距长度取曲线半径最小的第一个平曲线为例计算R=480m圆曲线长，缓和曲线长曲线内侧行驶轨迹因为圆曲线长度大于视距，所以由公式得：由平面设计图上得到第一曲线所在位置都为填方路段，视野空阔，在12.64m的横净距内没有障碍物，所以视距满足要求。同理可很JD2处最大横净距h2=6.05m，JD3处最大横净距h3=3.48m，JD4处最大横净距为h4=6.59m，经过检查，全线在各曲线的横净距都满足要求，没有要清除的障碍物。68 2.4公路路基设计1、路基设计的基本要求具有足够的强度、稳定性和耐久性；符合环保、地质、水文等要求；地质条件、地址参数明确；避免高路堤与深路堑，提倡采用成熟的新技术、新材料和新结构；符合经济性的要求。本设计是在丘陵山区公路，主要采用填挖结合的路基横断面设计。2、路基设计1）一般路堤边坡坡度：表2.6路基边坡坡度表填料类别边坡坡率上部（H8m）下部（H12m）细粒土1:1.501:1.75粗粒土1:1.501:1.75巨粒土1:1.301:1.50本设计中土壤为中液限粘土，所以上部边坡采用1：1.50，下部边坡1：1.75，中间不设台阶。2）沿河浸水路堤：在K44+780～K44+920与K45+020～K45+080处为沿河岸的路线，设置浸水护坡挡土墙以保护路堤免受河水的冲刷。3）路堑边坡坡度路堑边坡设计时应考虑地貌、地质构造上的整体稳定性，不良情况时应使路线避绕，稳定的地质也应考虑开挖后能否造成坡面减少支承而引起失稳；根据本设计的地形地质情况，路堑边坡采用1：0.5，1：0.75，1：1.00三级边坡，每8m设置一级台阶，台阶宽1.5m。4）路基的压实（1）压实的意义:分层压实致密的路基能防止水分干湿作用引起的自然沉陷和行车荷载反复作用产生的压密变形，从而确保路面的使用品质和使用寿命。（2）路堑的压实:路堑虽然其路基顶面工作区内土体存在超固结情况，但一般天然土体的密实程度都不能满足路基设计要求，特别是在纵横向存在不均匀，因此，有必要挖开后再分层填筑压实，使其达到一定的均匀密实要求。5）压实度标准68 表2.7路基土最小强度和压实度要求项目分类路面以下深度（m）路床土最小强度（CBR)(%）压实度（%）高速一级二级三四级高速一级二级三四级填方路基0～0.3865≥96≥95≥940.3～0.8543≥96≥95≥94零填及挖方路基0～0.3865≥96≥95≥940.3～0.8543≥96≥95／表2.8路堤压实度及路堤填土最小强度要求类别路床顶以下深度（m）压实度（%）填土最小强度(CBR)(%)高速公路一级公路二级公路三、四级公路高速公路一级公路二级公路三、四级公路上路堤0.80～1.50≥94≥94≥93433下路堤1.50以下≥93≥92≥90322根据以上要求，本设计按二级公路压实度标准要求设计2.5土石方调配1土石方计算土石方计算当相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则采用公式2-1（2-1）式中：V——体积，即土石方数量（m3）F1、F2——分别为相邻断面的面积（m2）L——相邻两断面之间的距离（m）若面积相差甚大，且与棱台更为接近，则采用公式2-2（2-2）式中：。首先是根据横断面图计算横断面面积然后计算体积，即获得土石方数量，填入土石方计算表。本设计直接由纬地系统自动生成土石方表格。68 2路基土石方调配A、土石方调配的原则:（1）就近利用，以减少运量（2）不跨沟调运（3）高向低调运（4）经济合理性（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。B、调配方法:采用土石方计算表调配法，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=挖方挖方十借方=填方十弃方经济运距B是指借土单价，T远运运费单价在本路段，K42+620以前的路优因为受大河阻隔，所需填土无法从从挖方段取得，采取就近借土的方法。具体土石方调配见SII-5《路基土石方数量调配表》68 第3章边坡稳定性分析3.1概述路基边坡的稳定涉及岩土性质与结构、边坡高度与坡度、要程质量与经济等多种因素。一般情况下，对边坡不高的路基，例如不超过8.0m的土质边坡、不超过12.0m的石质边坡可按一般路基设计，采用规定的坡度值，不作稳定性分析计算。地质与水文条件复杂、高填深挖或特殊需求的路基，应进行边坡稳定性的分析计算，，据此选定合理的边坡坡度及相应的工程技术措施。路基边坡稳定有力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力T与抗滑力R，按静力平衡原理，取两者之比值为稳定系数K，即K=R/T（3-1）K=1时，表示下滑力与抗滑力相等，边坡处于极限平衡状态；K<1时，边坡不稳定；K>1时，边坡稳定。考虑到一些意外因素，这安全可靠起见，工程上一般规定采用K1.20～1.30，作为路基边坡稳定性分析的界限值。行车荷载是边坡稳定性分析的主要作用力之一，计算时将车载换算成相当于路基岩土厚度，计入滑动体重力中去。换算时可按荷载的最不利布置条件，取单位长度路段，计算式如下（3-2）式中：h0——行车荷载换算高度（m）N——横向分布的车辆数，双车道N=2，单车道N=1;Q——一辆车的重力（标准车辆荷载为550KN）；L——前后轮轴最大轴距，按《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）规定对于标准车辆荷载为12.8m；——路基填料的重度（KN/m3）；B——荷载横向分布宽度；式中：b——后轮轮距,取1.8m；m——相邻两辆车后轮的中心间距，取1.3m；d——轮胎着地宽度，取0.6m。68 行车道荷载对较高路基边坡的稳定性影响较小，换算高度可以近似分布于路基全宽上，以简化滑动体的重力计算。采用近似方法计算时，亦可以不计算荷载。3.2边坡稳定性分析桩号K45+300处路堤坡高为9.74m，为本段路最大路堤高度；桩号K44+280处的路堑右边坡高23.49米，为本路段的较大挖方路段；对这两处边坡进行稳定性分析。1、K45+300处路堤稳定性为了简化计算，本设计只粗略估算，采用表解法，不计行车荷载。查有关资料有粘性土内摩擦角=，粘聚力c=20kPa（回填土），土的重度取=17kN/m3，边坡高度H=9.74m本设计分为二级边坡，8m以上部分坡度1：1.5，8m以下部分1：1.75取1:1.5进行分析，由1:m=1：1.5，查表3.1得五个圆心的A与B值，表3.1边坡稳定性验算的A与B值表边坡坡度（1：m）滑动圆弧的圆心Q1Q2Q3Q4Q5ABABABABAB1：12.345.791.876.001.576.571.407.501.248.801：1.252.646.052.166.351.827.031.668.021.489.651：1.53.066.252.546.502.157.151.908.331.7110.101：1.753.446.352.876.582.507.222.188.501.9610.411：23.846.503.236.702.807.262.458.452.2110.101：2.254.256.643.586.803.197.272.848.302.539.801：2.54.676.653.986.783.537.303.218.152.859.501：2.754.996.644.336.783.867.243.598.023.209.211：35.326.604.696.754.247.233.977.873.598.81表3.2表解法计算结果表项目圆心Q1Q2Q3Q4Q5A3.062.542.151.901.71B6.256.507.158.3310.10K2.001.741.571.511.0068 ，由公式计算得结果见表3.2基中最低的稳定系数为1.00小于K=1.20～1.30，所以该边坡是不稳定的，设计中的边坡下部面部分边坡还大于1：1.5所以该边坡是不稳定的2、K44+280处路堑边坡稳定性分析此处为路堑边坡，此处土为中液限粘土，为了方便计算，采用直线滑动面的解析法计算分析。先将多级边坡简化为一级边坡进很粗略估算，得坡度=470，坡高19.36m，内摩擦角，重度取，黏结力c=18kPa(自然土)。所以得，由此可得路堑边坡的最小稳定系数为=1.24>1.25所以该处路堑边坡不稳定3.3边坡防护与加固根据当地气候、水文、地形、地质条件及筑路材料分布情况，本设计主要采取植物防护与护面墙相结合，防治路基病害，保证路基稳定，并与周围环境景观相协调。本路段在K42+800～K42+940，K44+260～K44+360处存在深挖边坡，对一、二级边坡采用护面墙防护，边坡高度为8m，护面墙顶宽0.40m，底宽为0.8m，对三级边坡采用采用拉伸网草皮做防护，在土工网垫上铺设3～5cm的种植土层，经过撒种、养护后形成人工草皮。本路段主要采用的是粘性土，对于路堤边坡的防护主要采用种植植被进行坡面防护。68 第4章挡土墙设计4.1概述路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。a.挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容有：Ⅰ.确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接，与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门，翼墙的设置做到平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸入边沟内，有时也可以横向端墙连接。Ⅱ.按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。Ⅲ.布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶，台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1：2。Ⅳ.布置泻水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。b.挡土墙的横向布置横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。c.平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。挡土墙的基础埋置深度对于土质地区，基础埋置深度应符合下列要求：68 无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯实一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。对于岩石地基，应清除表面风化层。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度，以防止地基剪切破坏。当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。在K42+820～K42+940与K44+260～K44+330处右侧挖方过大，为了减少挖方量，缩短边坡高度，设置加加筋挡土墙本设计路段的最大冻深为180cm，所以挡土墙的埋置深度设置为2.05m。挡土墙基本情况如下表4.1所示表4.1挡土墙情况汇总桩号范围墙高(m)类型备注左侧K42+640～K42+680自动变化重力式仰斜式路肩墙K43+940～K44+0006.5重力式路堑墙K44+520～K44+600自动变化重力式衡重式路堤墙填土高度2mK44+780～K44+920自动变化浸水路堤墙K45+020～K45+080自动变化右侧K42+820～K42+84014加筋土挡土墙中间设2m的错台K42+840～K42+92018K42+920～K42+94016K44+260～K44+33015K44+420～K44+4508仰斜式路堑挡土墙K44+980～K45+0108仰斜式路堑挡土墙桥头K42+190、K42+620、K43+660、K43+720、K44+480、K44+520—桥头挡墙4.2路堤挡土墙计算及验算取桩号K44+540处衡重式重力路堤挡墙为例计算68 图4.2计算图示单位:m1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-Ⅱ级。2断面尺寸，，，+，，，+=2.53m=2.77m，，，68 。（如图4.2所示）2、上墙断面强度验算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4.3所示，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4.3上墙端面强度验算图式×68 =-1.037=1.045计算第一破裂面倾角:==0.414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5．土压力计算用出现第二破裂面时的公式计算土压力q=20+(10-20)=12.5(墙高在2—10m间的附加荷载按线性内插计算)根据求得的重新求第一、第二破裂面倾角68 ==1.045　　=-0.94第一破裂面倾角:==0.38第二破裂面倾角:土压力系数:68 =1.28作用于墙背上的土压力:土压力对验算截面的弯矩:==1.84m3．上墙自重及弯矩计算6.截面应力验算＞＞直剪应力:68 ＜=120kPa7、基顶截面应力验算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4.4所示）图4.4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=5.24m与假设相符合。2）土压力换算荷载均布土层厚度:土压力系数:68 3土压力对验算截面的弯矩=5.28×0.05+2.1+1.33-0.82×0.27=3.43m4墙身自重及对验算截面产生的弯矩5衡重台上填料重及弯矩计算，，（如图4.5所示）68 图4.5衡重台上填料及弯距计算图式6截面强度验算1．偏心矩计算:＜2．正应力验算:=500.31kPa＜750kPa(-61.56kPa＞-180kPa)3．剪应力验算:＜120kPa7基底截面强度及稳定性验算上墙及墙身计算同前（如图4.6所示）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:68 图4.6基底截面强度及稳定性验算图式验证假定条件是否成立=5.56×2/3+5.52×0.414+5.56×（-0.25）+1.33+3.52×（-0.25）-1.75=4.32m假设条件成立。2土压力换算荷载均布土层厚度:土压力系数:68 3土压力对基底截面的弯矩计算:4墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩5衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩6基底截面应力和稳定验算1．偏心矩计算:＜68 2．正应力验算:=481.74kPa＜750kPa(41.51kPa>-180kPa)3．稳定验算:滑动稳定验算＞1.30＞1.30倾覆稳定验算＞1.50因此，该衡重式挡土墙各项验算均满足要求。4.3挡土墙的排水设施和沉降缝、伸缩缝的设置1、挡土墙的排水设施挡土墙应设置排水措施，主要包括地面排水与墙身排水，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。排水措施主要包括：1）、设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，不要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，一防止边沟水渗入基础；2）、设置墙身泄水孔，在非干砌的挡土墙身适当高度处设置一排或数排泄水孔，泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔，或者直径为5～10cm的圆孔。对于重力式、悬臂式、扶壁式、等整体式墙身的挡土墙，应沿墙高和墙长设置泄水孔，泄水孔应具有向墙外的倾斜的坡度，其间距一般为2.0～3.0m，浸水挡土墙为1.0～1.5m,上下交错设置，排除墙后水。浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔。排水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设68 30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。2、沉降缝与伸缩缝为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，以内感设置伸缩缝。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15m设置一道，兼器两者的作用，缝宽0.02～0.03m，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m。68 第5章桥梁、涵洞与交叉设计5.1涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点1、涵洞的分类涵洞按结构形式主要分为以下五种类型（1）圆管涵：圆管涵主要由管身、基础、接缝及防水层构成（2）盖板涵：盖板涵主要由盖板、涵台、洞身铺底、伸缩缝、防水层等构成。（3）拱涵：拱涵主要由拱圈、护拱、涵台、基础、铺底、沉降缝及排水设施组成（4）箱涵：箱涵主要由钢筋混凝土涵身、翼墙、基础、变形缝等组成。（5）倒虹吸管涵2、各类涵洞的适用性、优缺点各类涵洞的适用性与优缺点列表如下（表5.1）表5.1各类涵洞的适用性、优缺点和常用孔径结构形式适用性优缺点常用孔径（cm）圆管涵有足够填土高度、流量较小对基础的适应性及受力性能较好，不需墩台、造价低75、100、125、150盖板涵低路堤明涵、高路堤暗涵、流量较大构造简单、维修方便75、100、125、150、200、250、300、400拱涵跨越深沟、高路堤可采用大跨径、承载力大、施工工序较繁100、150、200、250、300、400箱涵地基软弱时整体性强、造价较高、施工困难200、250、300、400、500倒虹吸管横穿路基的沟渠水面标高与路基标高基本相同或略高沟渠内含砂量较多时避免使用，以免堵塞3、常用的洞口形式洞口应与洞身和路基衔接平顺，使水流顺畅地进出涵洞，开成良好的流态，并不使洞身、洞口、两侧路基及上下游沟床遭受冲刷。洞口建筑形式主要有：端墙式、八字式、走廊式、平头式、直墙翼墙式、平头式、走廊式及进水洞口端墙升高式。各类洞口特点参照表5.268 表5.2各类洞口形式的适用性和优缺点洞口形式适用性优缺点八字翼墙式平坦顺直、纵断面高差不大的河沟水力性能较好，施工简单，工程量较小端墙式流速小、流量不大的平原河沟或水渠构造简单，造价低，但水力性能差锥形护坡式需对水流压缩较大的宽浅河沟、涵洞较高大水力性能较好，能增强路堤稳定性，工程量较大直墙翼墙式沟宽与涵洞孔径相近，无需汇集和扩散水流的河沟或水渠水力性能良好，工程量少平头式水流侧向挤束不大，流速较小节省材料，工艺较复杂，水力性能稍差走廊式需汇集、扩散水流，流量不大水力性能较好，工程量比八字式多，施工较麻烦流经形流量和流速大的涵洞充分发挥涵洞的泄水能力，水力性能较好，施工工艺较复杂5.2涵洞的选用原则涵洞位置应依照上下游水路的线形，考虑排水功能要求、水流稳定、施工维护方便、与公路整体的配合、地质条件、交通安全以及经济性等因素确定。在竖曲线底部、天然河沟、排水沟槽、农田灌溉渠、低洼地等处，通常需要设置涵洞。涵洞的方向应尽量与水流方向一致，使水流顺畅。同时也应尽可能在路线正交，使涵身长度为最短。两者不能兼顾时，可采用将弯曲河沟取直，整流改沟或移位等措施使之成为正交涵洞。或者，采用斜交布置；洞身斜交斜做（盖板涵、箱涵）或斜交正做（圆管涵、拱涵）。涵洞洞身应有足够的底坡一般为0.4%～6.0%，其最小坡度应大于等于0.4%以得于排水。沉降缝及构造缝的宽一般为2～3cm，沉降缝间距为2～6m，构造物的间距取决于涵洞管节长度，其缝宽不得小于0.5cm，以有利于填缝施工。桥涵设置位置：根据本设计地形地势及周围居民情况与原有交通情况，在以下位置设置桥涵：在K42+400～K42+510处是洣水河，结合河岸两边的地质和地形条件，从K42+190～K42+620处建造430m长的洣水大桥K43+660与K43+700处是两条原有公路，且垂直交成T字形路，如果全填设置汽车通道将会严重影响原有道路的视距所以在此处设置桥梁，从K43+640～K43+720立交68 跨过原有公路在K44+480～K44+520之间为两山的山谷，且有一条原有公路，地面高程与设计高程相差较大，所以在此处设置桥梁在K43+198与K43+580处为了结合农田灌溉和右侧的水能顺利向外排出分别设置1.25m孔径的圆管涵在K44+720处为了方便路堤右侧积水的排出，都设置孔径为1.25m圆管涵。在K45+280处与原有自然水系相交，该水系对农田灌溉起有重要作用，且流量较大，因此在处设置盖板涵。所以涵洞的洞口都采用八字翼墙式结构。表5.3桥涵设置位置桩号构造物备注K42+195～K42+620洣水大桥25×8+45×2++25×5K43+640～K43+720桥40×2K44+480～K44+520桥40K43+1981.25m圆管涵涵底标高174.8m长度20mK43+5801.25m圆管涵涵底标高176.6m长度22mK44+7201.25m圆管涵涵底标高179.5m长度34mK45+2802.5m×2.5m盖板涵涵底标高180.5m长度36m具体设计见图纸5.3涵洞计算1、涵洞构造A）盖板涵K45+280处的盖板涵跨径2.5m，采用钢筋混凝土盖板，板厚20cm，采用干砌片石基础60cm厚，沿洞身每隔3～6m设一道沉降缝。B）圆管涵本设计中共有三处圆管涵，直径都为1.25m，根据规范要求当直径D=0.75～2.0m时，采用双层钢筋。管身壁厚根据管径大小与填土高度按管涵壁厚参考表选取1.25m的壁厚12cm。本设计的涵洞在密实地粘土上采用垫层基础垫层厚度t=15cm；接缝采用平口接头缝，在接缝上铺设15～20cm宽的双层油毛毡防水。具体构造见涵洞设计详图2、涵洞计算（1）K45+280处盖板涵计算设计流量为5.0m3/s采用下述系数值和近似关系式：68 涵前总水头等于涵前水深H0=H，侧向压缩系数，流速系数，收缩水深，把代入得H0=H=由此有（5-1）以代入（式5-1）得（5-2）（5-3）将（式5-1）代入到H=得到（5-4）将（式5-2）代入到H=得到（5-5）由设计资料得设计流量Q=5.88m3/s，涵前允许水深H=1.50m。设计采用无压力式钢筋混凝土盖板涵，涵底采用双层浆砌片石，纵坡为2.0%。涵洞孔径估算涵洞净宽：选用涵洞跨径2.5m，净宽b=1.90m。按上述涵洞净宽，涵前水深为无压力式涵洞进水口处最小净空要求表5.4无压力式涵洞进水口最小净空高度要求涵洞进水口处净高hd(m)涵洞类型圆管涵拱涵矩形涵3hd/4hd/4hd/6>30.75m0.75m0.50m68 所以最小净空要求为，按式H=1.15（），，涵洞净高为取涵洞净高1、临界水深、临界流速和临界坡度由公式（5-1）得临界水深由（5-5）得临界流速<允许流速（6m/s）水力半径R=查表2.4-13［1］,取粗糙系数n=0.025，由满宁公式得流速系数C=临界坡度涵底坡度大于临界坡度2、出口流速设出水口正常水深h0=0.80m。则过水面积A0=0.80×1.90=1.52m2，水力半径R=（1.90×0.80）/（1.90+2×0.80）=0.434m，流速系数流速流量Q=此流量接近于设计流量，所设水深合适。因而，出水口水深h0=0.80m，流速v0=3.24m/s，小于最大允许流速。3、最大纵坡如出口处流速达最大允许流速v0=6.0m/s，涵洞底坡可增大。68 设计纵坡2%既有利于排水又远小于最大纵坡，所以纵坡为2.0%设计合理。（2）管涵的计算，以K44+720处这例计算进行设计，通过地形图，可大致估算出此处排水管的汇水面积约为为，所以根据经验公式通过查表得华中地区，洪水设计率1/50得K=1.20×19.6=23.52F<1得n=1，从而得出设计流量根据圆管涵公式.取管径d=1.25mA、孔径验算(1)临界水深以d=1.25m代入公式，可得查表得到相应的。由此，临界水深(2)临界流速和临界坡度查表得到时，，，。由公式0.556%(3)涵内正常水深和流速取涵洞坡度为临界坡度，即。由公式，得出断面的流量特征值为由公式，得出满流是的断面的流量特征值为由，查表可得到充满度。由此，由充满度，查表，可得到断面的流速特征相对值。按公式，得流速特征值为68 则涵内流速为此流速小于混凝土圆管的允许流速，正常水深和流速符合设计。（4）涵洞最大底坡涵洞内正常流速如采用允许流速，则涵洞纵坡可增大。由流量公式，涵内过水断面面积为。由公式，得，查表可得充满度为，由此，正常水深。查表课的断面的流速特征相对值，由按公式，得出。即管涵的底坡坡度可在临界坡度（0.556%）到最大坡度（4.55%）范围内选择。B.圆管涵结构设计设计资料：双车道二级公路钢筋混凝土圆管涵，设计荷载公路Ⅱ级，管径D=1.25m,填土高度为H=6.81m，土容重，管节下砂垫层2m厚,内摩擦角°，容许承载力。设计计算:取管壁厚0.12m，内径1.25m，外径1.49m，每节1m长，混凝土采用C20（轴心抗压强度），钢筋采用R235。1.恒载计算填土垂直压力：管节自重垂直力：2.活载计算填料厚度等于或大于0.5m的涵洞不计冲击力荷载分布宽度：一个后轮单边荷载横向分布宽度=0.6/2+6.81=4.23m1.3/2m，也大于1.8/2m故各轮垂直荷载分布宽度互相重叠，荷载横向分布宽度应按二辆车轮外边至外边计算，即一个车轮的纵向分布宽度=故纵向后轮垂直荷载分布长度互相重叠，荷载纵向分布宽度b应按外轮外边至外边68 计算.即3.管壁弯矩计算忽略管壁环向压力及径向剪力N、V，仅考虑管壁上的弯矩.填土重产生的弯矩：管壁自重产生的弯矩：、、车辆荷载产生的弯矩：故恒载产生的最大弯矩为：4.荷载组合承载能力极限状态组合：正常使用极限状态组合：短期组合：长期组合：5.截面强度计算管节处预留接缝宽1，故实际预制管节长99，承受1长度内的荷载。考虑任意位置都可承受正负弯矩，布置双层钢（内圈7根外圈8根）（）符合规范规定。68 符合规范标准。6.裂缝宽度验算满足《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）规定。7.基底应力验算本涵地基承载力可不作修正，即基础按承受中心荷载计算<满足要求。5.4路线交叉设计在纵断面设计时，本路段在K42+676与K42+987处与原有公路平面交叉，由于两交叉口相距不远，故对K42+676～K42+987之间的原有路线废除，与新建公路共用此段。采用Y形交叉、加铺转角式。K42+676处交叉夹角为22度，K42+987处的交叉夹角为14度。主路线路拱横坡不变，次要路线顺从主路线变化。在K44+385处为了满足路线坡度要求，与原有公路做分离式立体交叉，交叉角度为90度，原有路线的汽车通道高4.5m，汽车通道上填土高度3.15m。表5.5路线交叉表桩号交叉方式交叉角度备注K42+676Y形平交22度控制标高185.0mK42+987Y形平交14度控制标高179.7mK45+385分离式立交正交汽车通道高4.5m68 第6章公路排水设计6.1概述1、边沟及排水沟本段处在中湿状态，路基排水基本顺畅，在挖方路段需设置边沟，有些路段由于是填方向挖方过渡，填土高度较小，属于矮路堤都必须设置边沟。当排水量大时应进行流量计算。边沟纵坡应与路线纵坡一致，但本路线全线地面起伏很大，且横断面高差很大，在许多路段无法满足此项要求。在路基两侧设置边沟，在挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟最大纵坡为3%,最小纵坡为0.3%。全线横向排水基本良好，路基受地下水影响小，不需全线设置边沟，路线左侧低，右侧高，左侧需设边沟的地段少一些。纵向排水全部按设置3m护坡道的情况选择，挖方路段选路基边坡坡脚以外2米。边沟出口必须设在横向排水良好或涵洞的地段使边沟汇集来的水能顺畅的排向路基范围以外，以保持路基处在干燥或中湿状态。各种排水设施的设计应尽量少占农田，并与水利规划和土地使用相配合进行综合规划，排水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵工程，不宜直接注入农田。应采取就地取材，因地制宜的原则。在路基两侧设置边沟，一般情况下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟采用梯形，边沟的底宽为0.6m,深度为0.6m,内侧边坡采用1:1.5,外侧边坡为1：1.5。边沟最大纵坡为3.0%,最小纵坡为0.3%。在一些地线横向排水好的路堤也可不设边沟。边沟与排水沟图示见图6.1，图6.2。图6.1路基边沟图6.2排水沟图68 图6.3路堑平台截水沟与山坡截水沟2.截水沟截水沟用来拦截并排除路基上方流向路基或地面的水，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。截水沟断面尺寸一般也设置为梯形，沟的底边宽不小于0.5m，沟的深度按设计流量确定，不得小于0.5m。截水沟断面图见图6.3。6.2路基排水（1）由以上条件结合本路段具体情况，边沟布置（如表6.1）表6.1　边沟布置表位置桩号左侧K42+700～K43+120K43+780～K44+460K44+940～K45+00右侧K42+660～K43+140K43+760～K44+460K44+560～K44+640K44+740～K44+900（2）截水沟的布置（如表6.2）表6.2截水沟布置表桩号布置位置K42+780～K42+820右侧K42+820～K42+940右侧K43+960～K43+990左侧K43+960～K44+060右侧K44+260～K44+440右侧68 （3）排水沟布置排水沟沿路堤边沿并结合当地自然水系和灌溉用水系，合理布置，既有利于路基排水又要不与当地水系相结合。布置如表6.3表6.3排水沟布置桩号布置位置桩号布置位置K42+120两侧K43+540～K43+640两侧K43+720～K43+780两侧K44+480两侧K44+520右侧K44+620～K44+720左侧K45+100～K45+160左侧K45+260～K45+460两侧水力计算取边沟为倒计算，按最佳断面法计算水力要素，设计流量取为1.5/，沟底纵坡=0.5%，沟渠有采用干砌片石对称梯形，设排水沟边坡坡率m=1.0，沟渠粗糙系数n=0.025，沟底宽b=0.45m。表6.4容许流速表沟渠类型容许最大流速沟渠类型容许最大流速粗砂及粉土质砂0.8草皮护面1.6黏土质砂1.0干砌片石2.0高液限粘土1.2浆砌片石3.0石灰岩及砂岩4.0混凝土4.0（1）有关计算参数当m=1.0时，K=，查人工渠道粗糙系数表得干砌渠道的粗糙系数n=0.020，1/n=50查表6.3得，最大容许流速（2）水力要素由最佳断面湿周=水力半径可得68 可得b=2×0.64×（1.414-1）=0.53m（1）实际流速与流量==0.21所以流速系数=50×0.320.21=39.36m水流的断面流速=39.36×0.04=1.57m/s流量=0.75×1.57=1.18m3/s（2）验算流速v=1.57m/s，小于流量Q=1.18m3/s，小于设计流速Q=1.5/所以边沟设计满足要求68 第7章路面结构设计7.1概述1路面类型与结构方案设计路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。同时，应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构。2.路面结构设计对拟订的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论和方法对结构进行力学验算。最后选定最优良方案做为确定路面设计。表7.1轴载分析车型前轴重（kN）后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距交通量东风EQ14023.7069.21双—1420黄河JN15049.00101.601双—124黄河JN25355.002×66.002双—220东风SP925050.73×113.33双—350北京BJ13013.5527.201双—1020日野KB22250.20104.301双—569桑塔纳2000<25<25———1720按照规范，水泥混凝土与沥青路面设计标准轴载均采用——双轮组单轴轴载100KN7.2水泥混凝土路面设计1、混凝土路面设计基准期68 各级公路水泥混凝土路面结构的设计安全等级及相应的设计基准期、目标可靠指标和目标可靠度，应符合表7.2的规定。各安全等级路面的材料性能和结构尺寸参数的变异水平等级，宜按表7.2的建议选用。表7.2可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（％）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低～中中中～高2、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：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，按式下式换算为标准轴载的作用次数式中：——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；—轴型和轴载级位数；—轴—轮型系数，单轴—双轮组：=1；单轴—单轮组：；双轴—双轮组：；三轴—双轮组：表7.3轴载换算轴载换算结果如表7.3所示车型东风EQ140前轴23.7-14200后轴69.20114203.926黄河JN150前轴49.001240.570后轴101.601124159.853黄河JN253前轴55.002206.11368 后轴2×66.002200.068东风SP9250前轴50.73502.738后轴3×113.3350690.299北京BJ130前轴13.55-10200后轴27.20-10200日野KB222前轴50.205693.814后轴104.3015691115.992桑塔纳2000后轴<25-172001983.374续表注：轴载小于40KN的轴载作用不计。②标准轴载累计当量作用次数根据表设计规范，二级公路的设计基准期为20年，安全等级为三级，二级公路行车道宽度>7m轮迹横向分布系数是0.34～0.39取0.35，，则标准轴载累计当量作用次数为=837.8×辆/d，其交通量在中，故属重型交通。3、初拟路面结构横断面A、技术要求①材料性能和结构尺寸参数的变异水平分为低、中和高三级。各变异水平等级主要设计参数的变异系数变化范围，应符合表7.4的规定安全等级为三级的道路对应的变异水平等级为中级。根据二级工路、重交通等级和中级变异水平等级。②采用普通混凝土路面，由相关规范得：纵缝间距按路面宽度在3.0～4.5m范围内确定，横缝间距一般为4～6m，面板长宽比不宜超过1.30，平面尺寸不宜大于25m2。③查表得二级公路重交通普通混凝土面层厚度为250～220mm。表面构造采用压槽制作，深度为0.50～0.90mm。表7.4变异系数Cv的变化范围68 变异水平等级低中高水泥混凝土弯拉强度、弯拉弹性模量Cv≤0.100.10＜Cv≤0.150.15＜Cv≤0.20基层顶面当量回弹模量Cv≤0.250.25＜Cv≤0.350.35＜Cv≤0.55水泥混凝土面层厚度Cv≤0.040.04＜Cv≤0.060.06＜Cv≤0.08④由规范得重交通的二级公路基层可选用150～250mm的水泥稳定粒料基层或者选用80～100mm的沥青稳定碎石基层。⑤在季节性冰冻地区修筑混凝土路面，当路面结构总厚度不能满足最小防冻厚度时，设置防冻垫层，以保证总厚度满足最小防冻厚度要求。垫层厚度一般为150mm。⑤本设计是中液限黏土、最大冻深为1.80m的季节性冰冻地区，查表［2］得路面结构总厚度应为0.60～0.85m。B、初拟结构断面根据以上技术要求，保证最小防冻要求，拟定采用普通混凝土面层厚240mm；水泥稳定粒料（水泥用量5%）做为基层，厚220mm；垫层为150mm低剂量无机结合料砂砾料。路面结构总厚度为0.61m。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m、长5m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。结构层分布如图7.1表7.5混凝土弯拉强度标准值交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa）5.05.04.54.0钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa）6.06.05.55.04、确定基层顶面当量回弹模量土基回弹模量计算用D=30cm刚性承载板测得弯沉值（已考虑影响量）表7.6刚性承载板测得弯沉值P(Mpa)0.050.100.150.200.250.30（0.01mm）287295120165—土的泊松比约为0.3～0.5，取，a=D/2用公式计算得30.9。各层材料抗压回弹模量，由此由已知数据可计算得各材料的抗压回弹模量水泥稳定碎石抗压回弹模量：，水泥石灰砂砾土垫层查表得混凝土的设计弯拉强度：，结构层如下：68 图7.1水泥混凝土路面结构图计算基层顶面当量回弹模量如下：=4.468=0.815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，68 ——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，——与有关的回归系数普通混凝土面层的相对刚度半径按下计算为：5计算荷载疲劳应力按式（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（v—与混合料性质有关的指数，普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土v=0.057；碾压混凝土和贫混凝土v0.065；钢纤维混凝土按）根据公路等级，由表7.8考虑偏载和动载等因素，对路面疲劳损失影响的综合系数取荷载疲劳应力计算为表7.8综合系数kc公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路kc1.301.251.201.106、温度疲劳应力查表得Ⅳ区最大温度梯度取92(℃／m)，板长5m,,由图7.2可查普通混凝土板厚0.65。68 图7.2温度应力系数Bx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，查表16-29［3］得自然区划为Ⅳ区，式中a=0.841，b=0.058，c=1.323。则再计算温度疲劳应力为表7.9可靠度设计标准公路技术等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路安全等级一级二级三级四级设计基准期（a）30302020目标可靠度（％）95908580目标可靠指标1.641.281.040.84变异水平等级低低～中中中～高查表7.9得，二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平为中级，目标可靠度为85%。再据7.10查得的目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数。表7.10可靠度系数变异水平等级目标可靠度（％）95908580低1.20～1.331.09～1.161.04～1.08—中1.33～1.501.16～1.231.08～1.131.04～1.0768 高—1.23～1.331.13～1.181.07～1.11所选普通混凝土面层厚度（0.24cm）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，混凝土路面结构设计满足要求。7、接缝设计纵向接缝：一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝纵向施工缝采用平缝形式，一次铺筑宽度大于4.5m时，应设置纵向缩缝，纵向缩缝采用假缝形式。本路段采用双车道全幅宽度施工，纵缝做成假缝带拉杆形式。拉杆采用螺纹钢筋，设在板厚的中央，并对拉杆中部100mm范围内作防锈处理。最外侧拉杆距横向接缝距离不大于100mm。拉杆直径、长度和间距参照表7.11。表7.11纵缝拉杆直径、长度和间距面层厚度（mm）到自由边或未设拉杆纵缝的距离（m）3.003.503.754.506.007.50200～25014×700×90014×700×80014×700×70014×700×60014×700×50014×700×400260～30016×800×90016×800×80016×800×7006×800×6006×800×5006×800×400根据本设计水泥板4.5m×5m，厚240mm，选用拉杆14×700×600mm。横向接缝：每日施工结束或临时中断施工时必须设置横向施工缝其位置应尽可能设在横向缩缝或胀缝处，施工缝应采用加传力杆的平缝形式。横向缩缝等间距设置，采用假缝形式。本设计属于重交通的缩缝采用传力杆假缝形式，传力杆直径为14～16mm长度为30～40cm，每隔30～60cm设一根。在邻近桥梁和与其它道路相交处设置胀缝，在胀缝处板厚中央设置传力杆，每隔30cm设一根。杆的半段固定在混凝土内，另半段涂以沥青、套上长约8～10cm的铁皮或塑料套筒筒底与端杆之间留出约3～4cm的空隙，并用木屑与弹性材料填充，以利板的自由伸缩。在同一条胀缝上的传力杆设有套筒的活动端在两边交错布置。传力杆采用光面钢筋。尺寸和间距按表7.12选用。最外侧距纵向接缝或自由边的距离150～250mm。表7.12横缝传力杆尺寸和间距面层厚度（mm）传力杆直径传力杆最小长度传力杆最大间距2202840030068 24030400300260324503002803545030030038500300设计面层厚度240mm，选用直径30mm的光面钢筋。传力杆长>=400mm,传力杆间距300mm.详见水泥混凝土路面结构设计图详图7.3沥青混凝土路面设计1轴载分析（1）以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。a).轴载换算轴载换算采用如下的计算公式：式中：N—标准轴载当量轴次，次/日—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日P—标准轴载，KN—被换算车辆的各级轴载，KNK—被换算车辆的类型数—轴载系数，，m是轴数。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算，此时轴系数为1；当轴间距离小于3m时，应考虑轴载系数。—轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。表7.13轴载换算结果如表所示车型东风EQ140后轴69.2111420286.253黄河JN150前轴49.0016.412435.641后轴101.6011124132.86568 黄河JN253前轴55.0016.4220104.515后轴66.002.2122079.407东风SP9250前轴50.7016.4350116.690后轴113.311350602.515北京BJ130后轴27.21110203.540日野KB222前轴50.216.4569181.699后轴104.311569683.3592226.485注：轴载小于25KN的轴载作用不计。b).累计当量轴数计算根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限为12年，二车道的车道系数是0.60～0.70取0.65，r=5%，累计当量轴次：=840.8×104次（2）验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次a).轴载换算验算半刚性基底层底拉应力公式为式中：为轴数系数，为轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。表7.14轴载换算车型东风EQ140后轴69.2011142074.6768 黄河JN150后轴101.6011124140.79黄河JN253前轴55.0011.852203.41后轴66.003122023.76东风SP9250前轴50.711.853502.83后轴113.311350950.40日野KB222前轴50.20115692.29后轴104.311569796.871995.02注：轴载小于40kN的轴载作用不计。=753.39×104次查表14-4［4］属于中等交通2初拟路面结构A、技术要求二级公路一般采用双层式沥青面层，即上面层、下面层，沥青混合料的选型，除了沥青混凝土之外也可以选用热拌沥青碎石或沥青贯入式结构再加上表面封层。从技术经济合理的角度考虑，宜采用表14-5［5］及表14-6［6］反列的适宜厚度。基层结构一般比沥青面层厚，通常需要20cm至40cm甚至更厚，各种基层的适宜厚度见表14-7［7］。在季节性冰冻地区当冻深较大时应设置防冻垫层，路面的最小防冻厚度要满足表14-8［8］的要求。B、初拟方案本设计段路基土壤为中液限粘土，最大冻深180cm。根据该地区的资料及以往工程经验与典型结构初拟两个结构组合方案。按计算方确定方案一的路面厚度，按验算法验算方案二的结构厚度。根据结构层的最小施工厚度等各方面的因素，初拟路面结构组合与各层厚度如下：方案一：6cm中粒式沥青混凝土+9cm粗粒式沥青混凝土+20cm沥青稳定碎石（柔性基层）+？二灰稳定砂砾方案二68 4cm细粒沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+25cm水泥稳定砂砾（半刚性基层）+26cm水泥砂砾土C、初拟结构示意图3各层材料的抗压模量与劈裂强度材料的回弹模量由已知的Ep和由公式E=Ep-2得到各材料回弹模量如表7.15。表7.15查有关资料的表格得各层材料抗压模量（20℃）与劈裂强度材料名称Ep抗压回弹模量15℃劈裂强度细粒式沥青混凝土182018014601.2中粒式沥青混凝土14209012401.0粗粒式沥青混凝土920608000.8二灰稳定砂砾262070012200.7水泥稳定砂砾252022020800.5水泥石灰砂砾土152024010400.4土基回弹模量的确定，由水泥混凝土路面设计已计算得E0=30.9MPa4设计指标的确定a)设计弯沉值（二级公路）该公路为二级公路，路面等级系数，面层是沥青混凝土路面面层系数取1.0，半刚性基层，基层类型系数，柔性基层，基层系数，设计弯沉值为：①半刚性基层②柔性基层=68 （0.01mm）b）各层材料的容许层底拉应力①沥青混凝土面层细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土②无机结合料稳定集料水泥稳定砂砾二灰稳定砂砾水泥石灰砂砾土5、路面结构层厚度确定（1）、方案一的结构厚度计算该结构为柔性基层，设计弯沉值为44.49（0.001mm)，利用设计程序计算出满足设计弯沉要求的二灰稳定砂砾垫层厚为15cm；满足层拉应力要求的二灰稳定砂砾层厚为15cm；设计厚度取二灰稳定砂砾层15cm；路表计算弯沉为36.6各结构层验算结果如下表7.16。表7.16结构厚度计算结果材料名称20℃15℃15℃厚度68 抗压回弹模量（MPa）抗压回模量（MPa）劈裂强度（MPa）（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（MPa）中粒式沥青混凝土124017801.06-0.230.375粗粒式沥青混凝土80012800.890.060.300沥青稳定碎石100414080.6200.220.23二灰稳定砂砾122012200.7150.340.385土基30.9-----（1）方案二的结构厚度验算其结构为半刚性基层，设计弯沉值为27.81(0.01mm)。利用设计程序验算结构是否满足设计弯沉与容许拉应力要求，验算结果显示水泥见表7.17。表7.17结构厚度计算结果材料名称20℃抗压回弹模量15℃抗压回弹模量15℃劈裂强度厚度（cm）层底拉应力（MPa）容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土146020801.24-0.2060.450中粒式沥青混凝土124017801.06-0.1010.375水泥稳定砂砾208020800.5250.1060.275水泥石灰砂砾土104010400.4260.1190.220土基30.9-----6验算防冻厚度方案一沥青厚度15cm，总厚度50cm，由规范查得，最小防冻厚度是50～60cm满足要求。方案二沥青厚度10cm，总厚度61cm，由规范查得，最小防冻厚度是45～55cm满足要求。7方案比选对方案一和方案二经过仔细比选，方案一用沥青料较多，从经济上沥青材料应尽量用量少，沿线有丰富的碎石、砾石、砂、石灰、粉煤灰等，方案二更有利于利用沿线材料，能有效地降低成本。综合各方面因素，综合比选，方案二更为经济合理。因此选方案二为设计方案。7.4水泥混凝土路面与沥青路混凝土路面比选水泥混凝土路面与沥青混凝土的比较见表7.18。表7.18水泥与沥青混凝土路面对比68 项目水泥混凝土路面沥青混凝土路面设计年限20年15年路面结构厚度61cm61cm选用材料普通混凝土、水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾土细、中粒沥青混凝土、水泥石灰砂砾土、水泥稳定砂砾道路造价低高维修不方便，维修工程大维修方便，可以快速维修抗冻性要求60～85cm45～55cm沿线材料利用充分利用沿线材料充分得用沿线材料另外，水泥路面的刚度大，承载能力强，本设计路段承担有较重的交通量，选择水泥混凝土路面更为恰当，从经济上与实用性上进行比较选择水泥混凝土路面做为本设计的设计路面。68 第9章设计总结总结毕业设计是大学本科教学计划中最后一个重要的教学环节，是对自身综合应用所学的道路桥梁基础理论的培养，也是进行道路桥梁工程设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养自身综合素质和工程实践能力的重要阶段。有利于向工作岗位过渡。经过三个月的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，而且学得不是很扎实，通过这次做毕业设计发现自己的知识还很浅薄，还没能够全面贯通，因此在刚做设计的时候有点盲目进度缓慢，随着进程的发展，开始同时综合各方面知识考虑问题，把所学知识融汇贯通，才让自己的专业知识有了一个质的飞跃。本设计完全根据新规范进行设计的，主要目的是以满足生产的需要为主，具有较强的适用性。本毕业设计课题为《益阳市桃江至马迹塘公路K42+000～K45+500段设计》，要求进行路线平、纵、横及路基路面工程进行详细的设计。路面工程根据工程当地的建材类型和产量进行选取，对路面的面层、基层和垫层的材料强度、刚度和稳定性进行验算。结构设计考虑了便于施工，安全，经济合理等因素，具有较好的安全性，适用性及耐久性。从道路设计到结构设计都运用了科学设计方法，合理的设计理论。本设计的内容全面地包含了交通土建专业所学知识，是一次全面的设计演练。同时，设计研究的内容具有相当的深度和难度，是对设计人员的一次综合考核。设计应达到的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行。为此，设计过程中要以设计规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。列如对办公软件的使用，我自认为自己还是比较熟练的，但是在正式排版过程中才发现自己还有太多的技巧没能掌握。通过这次毕业设计，我们才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。限于时间和我本身知识水平等方面的原因，在设计中难免有不尽合理和完善之处，敬请指正。68 致　谢毕业设计一直是在杨果岳老师的悉心指导下进行的。杨老师师治学态度严谨，学识渊博，为人和蔼可亲。并且在整个毕业设计过程中，不断对我得到的结论进行总结，并提出新的问题，使得我的毕业设计课题能够深入地进行下去，也使我接触到了许多理论和实际上的新问题，使我做了许多有益的思考。在此表示诚挚的感谢和由衷的敬意。杨老师在道路方面具有丰富的实践经验，对我的实验工作给予了很多的指导和帮助，使我能够将理论中的结果与实际相结合。另外，他对待问题的严谨作风也给我留下了深刻的印象。在此表示深深的谢意。尽管我是第一次做公路设计，难免遇到许多比较低级的问题，老师却都极其耐心地予以解答，在此表示深深的谢意。此外，我还要感谢各位和我一起努力做设计的同学们，在整个过程中是我们相互讨论，发现各自的不足，并查找相关资料，才使我的设计顺利完成。正此表示诚挚的感！感谢指导老师杨老师的悉心指导，也感谢帮我的同学们，是你们的大力帮助我们设计才顺利完成，在此，真心地说声：谢谢您们了！68 参考文献［1］杨少伟《道路勘测设计》（第二版）人民教育出版社2008.5［2］周亦唐张维全李松青《道路勘测设计第二版》.重庆大学出版社，2005:29［3］邓学钧《路基路面工程》（第三版）.人民交通出版社，2008.12［4］李嘉《公路设计百问》人民交通出版社，2003.9:172-175［5］黄新金菊良李帆《桥涵水文》人民交通出版社2006.8［6］姚祖康《公路排水设计手册》人民交通出版社2002.1［7］孟新田《土木工程概预算与清单计价》高等教育出版社2006.8［8］张丽华《公路工程概预算编制指南》人民交通出版社2001.6［9］东南大学、浙江大学、湖南大学、苏州科技学院《土力学》中国建筑工业出版社2007.12［10］JTGB01-2003交通部《公路工程技术标准》北京：人民交通出版社2003.10［11］JTGD20-2006交通部《.公路路线设计规范》北京人民交通出版社2006.10［12］JTGD40-2002交通部《公路水泥砼路面设计规范》北京人民交通出版社2002.10［13］JTGD50-2006交通部《公路沥青路面设计规范》北京人民交通出版社2006.12［14］JTGF30-2003交通部《公路水泥混凝土路面施工技术规范》北京人民交通出版社2003.07［15］（JTGD65-04-2007T）交通部《公路涵洞设计细则》北京人民交通出版社2007.07［16］(JTGD30-2004)交通部《公路路基设计规范》北京人民交通出版社2007.07［17］（JTGD60-2004）交通部《公路桥涵设计通用规范》北京人民交通出版社2007.07［18］（JTG/T B06-02.2007）交通部《公路工程预算定额》北京人民交通出版社2007.10［19］（JTG/T B06-01.2007）交通部《公路工程概算定额》北京人民交通出版社2007.10［20］（TGB06-2007）交通部《公路工程基本建设项目概算预算编制办法》北京人民交通出版社2007.10注释：表2.4-13[1]——姚祖康《公路排水设计手册》P58表2.4-13槽壁粗糙系数n与允许流速v。查表15-1［2］——邓学钧《路基路面工程》第三版P421表15-168 水泥混凝土路面最小防冻厚度。表16-29［3］——邓学钧《路基路面工程》第三版P484表16-29回归系数a、b和c。表14-4［4］——邓学钧《路基路面工程》第三版P380表14-4沥青路面交通等级。表14-5［5］——邓学钧《路基路面工程》第三版P386表14-5沥青混合料压实最小厚度与适宜厚度。表14-6［6］——邓学钧《路基路面工程》第三版P386表14-6贯入式沥青碎石、沥青表面处治压实最小厚度与适宜厚度。表14-7［7］——邓学钧《路基路面工程》第三版P388表14-7沥青路面基层结构最小厚度推荐表。表14-7［8］——邓学钧《路基路面工程》第三版P389表14-8路面最小防冻厚度（cm）。68'