公路毕业设计张冰

'河北工业大学2009届本科毕业设计说明书目次1引言…………………………………………………………………………21.1路线地理概况………………………………………………………………21.2说明书……………………………………………………………………21.3道路的设计技术指标及论证……………………………………………32第二篇路线………………………………………………………………102.1平面线形设计……………………………………………………………102.2纵断面设计………………………………………………………………122.3横断面设计…………………………………………………………………152.4平纵横综合设计…………………………………………………………163第三篇路基路面及排水………………………………………………………173.1路基设计…………………………………………………………………173.2路面结构设计与计算……………………………………………………183.3排水设计………………………………………………………………244第四篇桥梁桥涵……………………………………………………………254.1小桥涵的布设原则………………………………………………………254.2涵洞设计…………………………………………………………………255第五篇路线交叉…………………………………………………………266第六篇工程量计算汇总…………………………………………………26结论………………………………………………………………………………28参考文献………………………………………………………………………28致谢……………………………………………………………………………3030 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书第一篇引言1.1路线地理概况滦赤线路线位于张家口赤城县境内，为河北省的一条省道，编号为353，张家口“十五”计划中的干线公路，是内蒙古宝昌县及张家口沽源县、赤城县通往北京地区的交通捷径；是连接国道112线、省道宝平线去往承德、北京的交通枢纽；张家口市与承德市直接联系的唯一公路，也是张家口东部与北京北部联系的重要通道，同时也是一条具有十分重要意义的国防战备路。现上庄子—下庄子段已经严重破坏，甚至不能正常通行，需要重新进行修建，以满足人们交通运输需求。1.2说明书1.2.1设计依据本施工图设计起点为上庄子村，设计桩号为K0+000.00。设计终点为下庄子村，设计桩号为K4+513.752。本项目设计的主要依据是：1、省道滦赤线上庄子—下庄子段可行性研究报告。2、省道滦赤线上庄子—下庄子段初步设计批复。3、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）[1]、《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）[2]、《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）[3]、《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2004）[4]、等国家及交通部有关专业的现行设计标准、规范、规程。1.2.2设计原则行车安全，舒适，迅速，工程量小，造价低，营运费用低，美观。农田基本建设相配合，少占经济作物田。保护好道路沿线的名胜、风景古迹及原始的自然状态。处理好旧路与新路的关系。最好避免穿越村庄，应使其绕村外而过。路线设计中对公路的平、纵、横三方面进行综合设计，做到平面顺适，纵坡均衡，横面合理。30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书路线与桥梁，隧道，立交，沿线设施等构造物组成有一定风格的建筑群体，并利用绿化或工程设施改善它们同沿线地形的配合。1.2.3设计采用的规范*《公路工程技术标准》JTGB01—2003*《公路沥青路面设计规范》JTGD50—2004*《公路路线设计规范》JTGD20—2006*《公路路基设计规范》JTGD30—2004*《公路路线勘测规程》JTJ061—85*《公路桥涵设计通用规范》JTGD60—20041.3道路的设计技术指标及论证1.3.1交通量分析交通量年平均增长率前5年交通量的年增长率为8%，第6～10年的年增长率为7.5%，第11年和之后的年增长率为6.5%。车型小客车中型车大型车拖挂车交通量2098728439115换算系数11.523折合小客车20981092878345合计4413计算出初始年交通量后确定公路等级,假设该公路远景设计年限为12年，则远景设计年限交通量：远景设计年平均交通量=（1+γ）代入上述数据有，前5年的远景设计年平均交通量=4413辆/日×（1+8%）=6003.84辆/日第6～10年的远景设计年平均交通量=6003.84辆/日×（1+7.5%）=8017.94辆/日第11～12年的远景设计年平均交通量=8017.94辆/日×=8017.94辆/日30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书据《公路工程技术标准》JTGB01-2003（以下简称《规范》）规定二级公路应能适应各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量为5000～15000辆,由此确定道路等级为二级,服务水平为三级。采用双车道二级公路标准。1.3.2各项技术指标与论证（1）使用年限：12年（2）行车速度：上庄子—下庄子段途经地区为平原重丘区，加之沿线有村庄，有丰富的蔬菜、水果及水产资源，车辆种类较多，据《规范》所提供的二级公路设计车速为60km/h，个别特殊路段由于受地形限制可采用40km/h。（3）服务水平：三级（4）行车视距①停车视距：驾驶员发现前方障碍物到汽车在障碍物前停住所需要的最短距离。参照物高为0.1米，视线高为1.2米。S=S+S+S：司机反应时间内行驶的距离（反应距离）S=vt=2.5V/3.6（一般认为人的反应时间为2.5秒，V为设计车速，单位（km/h）S：司机开始制动到完全停止时行驶的距离（制动距离）S=V/[254(i+ψ)]其中i为坡度，上坡为“+”，下坡为“-”，ψ为附着摩擦系数，沥青路面取用0.7，将V=60km/h代入，通常加上5～10m的安全距离，结合《规范》中所给的数据，取用S=75m。②超车视距：在双车道公路上，当视线高为1.2m，物高为1.2m，后车超越前车过程中，从开始驶离原车道之外起，驶入对向车道并超越前车而又驶入原车道所需的最短距离。即快车超越前面慢车后再回到原来车道所需要的最短距离称为超车视距。全超车视距S=S+S+S+S由于地形困难或其它原因可采用S=2/3S+S+S30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书S：加速行驶的距离。当超车汽车经判断认为有超车可能，于是加速行驶移向对向车道，在进入该车道之前的行驶距离为S，S=Vt/3.6+at/2。其中，V——被超汽车速度（km/h）t——加速时间（s）a——平均加速度（m/s）S：超车汽车在对向车道上的行驶距离。S=Vt/3.6其中，V——超车汽车的速度（km/h）t——对向车道上的行驶时间（s）S：超完车时，超车汽车与对向汽车之间的安全距离。根据可视行驶速度的不同，采用不同的数值，一般取15～100m，公式中取用50m。S：超车汽车从可开始加速到超车完毕时，对向汽车的行驶距离。S=V（t+t）/3.6以上四个距离是比较理想的全超车过程，但是在地形比较复杂的地点很难实现。实际上只考虑超车汽车从完全进入对向车道到超车完毕所行驶的时间，就可保证安全。对向汽车行驶时间大致为2/3t就足够了。即：2/3S=2/3[V(t+t)/3.6]最小行车视距S=2/3S+S+S，V=60km/h，t=3.5s，t=9.0s，S=2/3(60/3.6)×9.0+60/3.6×(3.5+9.0)=358m所以，设计车速为60km/h，选用超车视距为350m。（5）曲线最小半径：①极限最小平曲线半径：在《规范》中规定极限最小半径是考虑了我国的具体情况，并参照国外资料，取适当的μ和ih代入公式计算。极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难的条件下不得已才使用的，一般不轻易采用。30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书R=V/[127（μ+ih）]μ值不同，汽车在弯道上行驶时乘客有不同的感觉，它的采用关系到行车的安全、经济与舒适。μ的取值范围0.11～0.16，公式中取0.15，最大超高为8%。《规范》中的最小半径，根据设计车速如下：设计速度1201008060403020一般值m10007004002001006530极限值m650400250125603015设超高时，路拱≤2.0%5500400025001500600350150＞2.0%7500525033501900800450200②一般最小平曲线半径：圆曲线最小半径，一方面考虑汽车在这种半径曲线上以设计速度或以接近设计速度行驶时，旅客有充分的舒适感；另一方面也要注意到在地形比较复杂的情况下不会过多地增加工程量。一般最小半径参照μ=0.11～0.16,及i=-1.5%或-2%计算。其中，v=60km/hμ=0.16R=602/[127（0.16-0.02）]=200m参照规范,确定为200m。③路面上不设超高，对于行驶在曲线外侧车道上的车辆是“反超高”，其i值应为负值，大小与路拱坡度相同，从舒适和安全的角度考虑，μ也应取尽可能小的值以使乘客行驶在曲线上有与在直线上大致相同的感觉。不设超高的最小半径是取μ=0.035，i=-0.015时。参照《规范》，根据设计车速计算可得L：L=602/[127（0.15+0.08）]=123.25m《规范》规定,极限半径最小为125m。（6）平曲线的加宽及超高：①加宽30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。其几何关系如下：b=R-(R+B)R+B==R-A/2R-A/8R故b=A/2R+A/8R+…上式中的第二项可以忽略不计,则一条车道的加宽b单=A/2RA——汽车后轴至前轴保险缸的距离R——圆曲线半径对于N条车道b=NA/2R在公路设计中有三类加宽，第一类以小汽车为设计对象，第二类以载重汽车为设计对象，第三类以半挂车为研究对象。但是考虑到此公路设计以旅游和途径村镇农副资源等物流的外运为主，应采用第三类加宽。该公路平曲线的加宽值见下表：平曲线半径250～200<200～150<150～100<100～70<70～50加宽值0.81.01.52.02.5当平曲线半径≤250m时应设加宽，根据当地交通车辆的类别，并考虑农副资源等物流的外运，确定采用第三类加宽。②加宽过渡：a．比例过渡：在加宽缓和段的全厂范围内按其长度成比例逐渐加宽。L：任意点距缓和段起点的距离(m)b=(L/L)×bL：加宽缓和段长b：圆曲线上的全加宽30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书此加宽适用于二、三级公路路面内侧加宽。b．高次抛物线过渡：在加宽缓和段上插入一条高次抛物线，抛物线上的任意点的加宽值b=(4K-3K)×bK=L/L此种方法适用于各种汽车专用公路。另外还有回旋线过渡忽然插入二次抛物线两种类型。③加宽缓和段：设置缓和曲线的平曲线，加宽缓和段采用与缓和曲线相同的长度。不设缓和曲线，但设有超高缓和段的平曲线，可采用与超高缓和段相同的长度。④超高：本条设计路线的超高值采用绕中心旋转的方式。所需相关计算公式如下(相对于设计高程的高差计算)：h=0a为路肩宽，i为路肩坡度；直线段上：h中=a×i+B×i/2b为路面宽，i为路拱坡度。h外面=a×i+B×ii为超高度，最大为8%。h中=a×i+B×i/2-a×i当加宽值e=0时；圆曲线上：h内面=-e×i当加宽值e≠0时。h内肩=h内路面-a×i″i″为圆曲线段路肩内侧的坡度；h外肩=h外路面-a×i′i′为圆曲线段路肩外侧的坡度。30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书⑤超高过渡段：先计算出x,x=(i/i)×Lc。而后，缓和段上过渡的超高值即为圆曲线上的超高值乘以x/Lc即为所求。其中，x——道路外侧的路拱坡度与内侧相等时所需长度；Lc—缓和段全长。⑥缓和曲线最小长度：缓和曲线采用回旋线，rL=A，在回旋线上的任意点，r是随着L的变化而变化的。在缓和曲线的终点处L=L，r=R，则有：L×R=A。当v=60km/h，R=200m，L=0.035×603/200=37.8m，《标准》规定，二级公路所规定L=50m。（7）极限坡度及坡长限制：①最大纵坡：在纵段设计时各级道路允许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的重要控制指标。《规范》规定，当设计车速为v=60km/h时，最大纵坡为6%。②最小纵坡：在道路设计中为保证排水的要求，防止积水渗入路基以影响其稳定性，均设置不小于0.3%的最小纵坡。③最短坡长：主要从汽车行驶平顺性要求来考虑。《公路工程技术标准》规定，当设计车速v=60km/h，最小坡长L=150m。④最大坡长限制：控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。《规范》中，不同的纵坡对应于不同的坡长。纵坡坡度(%)3%4%5%6%最大坡长限制(m)12001000800600⑤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,其方向为流水线方向。公式为：I=。其中，I——合成坡度；30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书i——超高横坡度或路拱横坡度；i——路线设计纵坡坡度。I=(82+62)1/2=10，所以《公路工程技术标准》中规定为10%的合成坡度。（8）竖曲线最小半径：竖曲线的设置要受到以下因素的影响，即缓和冲击、行程时间不太短，满足视距的相关要求。凹形竖曲线和凸形竖曲线都受上述因素的影响与控制。竖曲线的要素计算：L=R×wE=T×ω/4=T/2RT=L/2=R×w/2y=x/2R凸形竖曲线的最小半径和最小长度：行车速度v(km/h)停车视距S(m)缓和冲击R=v/3.6视距要求L=S/4采用值L《标准》规定值极限最小半径R=L/w一般最小半径竖曲线最小长度607510001406501400200050凹形竖曲线的最小半径:行车速度v(km/h)停车视距S缓和冲击R=v/3.6夜间行车照明L=S/(1.5+0.0524S)桥下视距采用值L《标准》规定值L=S/26.92极限最小半径R=L/w一般最小半径607510001036209100010001500第二篇路线2.1平面线形设计2.1.1平原地区公路选线应符合以下原则(1)．根据道路使用任务和性质，综合考虑路线区域国民经济发展情况与远景规划，正确处理好近期与远景的关系，在总体规划的知道下，合理选择方案。(2)．认真领会任务书的精神，深入现场，多跑、多看、多问、多比较，深入调查当地的地形、气候、土壤、水文等自然情况，以利于选择有价值的方案进行比较。30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书(3)．充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从性车的安全、畅通和施工养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，做好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、经济。平原地区河道密布、沟塘众多，在交通工程建设中，在选线时要作认真的比较，绕避沟塘和减少中小桥涵的数量、合理选择大桥桥位可使桥长缩短，交角变小，但这样往往又会使路线变小，对一些方案的路线，进行估算比较后选择造价较低的路线。(4)．充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线城镇及地方经济的发展。要考虑到尽可能少占耕地，不破坏农田水系。(5).正确处理好新、旧路的关系。平原地区通常有较宽的人行大道或等级不高的公路，当设计交通量很大，需要新建公路时，应分别情况处理好新、旧路的关系。(6)．尽量靠近建筑材料产地。平原地区一般缺乏沙石建筑材料，路线应尽可能靠近建筑材料产地，以减少施工、养护材料运输费用。2.1.2平面线形设计本条线路全路段线形指标较好，符合规范要求，线形顺畅。（详见路线平面图）本路段全线共设置有JD点13个，均按照规范要求设有平曲线要素，（详见直线曲线转角表），路线设计主要技术指标如下表所示。项目指标路线等级二级公路行车速度（km/h）60平曲线交点数（个）13路线长度（m）4531.752各级公路的平面曲线最小半径设计速度（km/h）1201008060403020极限最小半径（m）650400250125603015一般最小半径（m）10007004002001006530各级公路的缓和曲线最小长度30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书设计速度（km/h）1201008060403020缓和曲线最小长度（m）100857050352520各级公路的平曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020平曲线最小长度（m）200175140100705040曲线间最小直线长度设计速度（km/h）1201008060403020直线长度同向曲线间一般值720600480360240180120最小值1209060反向曲线间2402001601208060402.2纵断面设计2.2.1纵坡设计的方法和步骤：①准备工作读取并复核地形图上的中桩和水准记录点，绘出路线纵断面图的地面线，绘出平面直线，曲线示意图，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标注纵断面控制点纵面控制点主要有路线起终点，小桥涵洞的控制标高，路线交叉点，重要城镇通过位置的标高及受其它因素的限制使路线必须通过的控制点、标高等。30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书③试坡试坡主要是在已标出“控制点”的纵断面图上，结合掌握的勘测资料，根据技术和标准，选线意图，考虑各经济点和控制点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计线的工作。试坡的要点可归纳为“前面照顾，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：⑴结合选线意图。将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际情况或考虑不周现象，则应全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍；⑵对照技术标准。详细检查设计最大纵坡、坡长限制、纵坡折减以及平纵线形组合是否符合技术标准的要求，特别要注意陡坡与平曲线、竖曲线与平曲线、桥头接线、路线交叉、隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理，发现问题及时调整修正。⑤确定纵坡线经调整核对后，即可确定纵坡线。所谓定坡就是把坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。对于手绘图纸，坡度值一般是用三角板推平行线法，直接读厘米格子得出，要求取值到千分之一。本设计采用设计软件设计，故只需满足纵坡设计的要求即可，主要技术指标如下：最大纵坡坡度，指在进行纵坡设计时，各级公路所采用的最大纵坡值。它是纵坡设计的一项重要指标，在地形起伏较大的地区，最大纵坡的控制将直接影响路线的长短、使用质量、运输成本以及工程造价。一般是根据汽车的动力性能、道路等级、自然条件等因素确定的。最小纵坡，为保证路基的排水，防止水分渗入路基，特别是长路堑，低填方或横向排水不通畅的路段，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下一不小于0.5%为宜。当必须设计平坡时，应进行边沟的纵向排水设计。在弯道上，设计最小纵坡不宜小于超高渐变率。一般缓和坡段的坡度应不大于3%，长度应符合各级公路最小坡长的规定。最大纵坡30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789最小坡长设计速度（km/h）1201008060403020最小坡长（m）30025020015012010060不同纵坡最大坡长（m）公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计速度（km/h）1201008010080608060403020纵坡坡度39001000110010001100120011001200470080090080090010009001000110011001200560070060070080070080090090010006500600500600700700800750050060083004009200300102002.2.2纵断面设计要求（1）．纵断面是反映道路中线高低起伏的空间线。纵断面的设计就是根据汽车的动力性能，道路的等级，当地的自然地理条件以及工程的经济合理性，研究起伏空间几何构成的大小及长度，以达到行车安全迅速、运输合理有效以及乘客感觉舒适的目的。（2）．为了使得纵坡的设置经济合理，应全面搜集第一手资料，合理的纵坡大小应满足以下要求：纵坡设计应满足《公路工程技术标准》的要求。纵坡设计不宜采用《公路工程技术标准》中的极限值。30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书纵坡设计中充分考虑沿线的地下设施，不同地段应视不同的具体情况来处理，以保证道路的稳定与通畅。一般情况下考虑填挖平衡，尽量使挖方运至就近填方。减少借方、弃方，降低造价，节省用地。要对沿线的自然条件，如地形、地质、水文、气候等做综合考虑，具体情况具体处理，最大限度的保证路基的稳定和道路交通的畅通。（3）．本设计路段纵断面的拉坡与所得的设计高程均符合规范的相关规定，全程共设变坡点13个，最大纵坡为3.35%（详见纵断面图）。2.3横断面设计道路的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所构成的。2.3.1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、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。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。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。2.3.2查规范，得各项技术指标⑴路基宽度根据交通量确定公路等级为二级，车道数拟定双车道。再查《公路工程技术标准》得公路车速为60km/h，路基宽度为10m，取设计车道宽度为3.75m，右侧硬路肩宽度为0.75m，土路肩的宽度为0.75m。⑵路拱坡度查《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）得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%。⑶路基边坡坡度30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书由《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）得知，当H<6m（H—路基填土高度）时，路基边坡按1：1.5设计。⑷边沟设计查《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）得边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：1.0～1：1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处山区，故宜采用梯形边沟，内侧边坡坡度取1：1.5。[5]．平曲线超高：按照《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）的相关规定，平原区二级公路的平曲线半径小于2500米时，应在平曲线上设置超高。超高方式采用绕行车道中心旋转方式，超高渐变率在缓和曲线内完成，穿越村庄平曲线不设超高。[6]．平曲线加宽：按照《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）的相关规定，平原区二级公路的平曲线半径小于250米时，应在平曲线上设置加宽。加宽方式采用曲线内侧加宽的方式，加宽的渐变在缓和曲线上完成，相应的加宽值见超高加宽表。由图计算并填写逐桩坐标表、路基设计表、路基土石方数量计算表及路基每公里土石方数量表。2.4平纵横综合设计2.4.1平纵线形的协调为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，平原地区地势平坦，纵断面以平坡为主，上、下坡多集中中在大、中桥头，由于有通航要求，桥面标高相对两侧路面标高要求高出许多，因此在桥头，桥面通常设置竖曲线，竖曲线半径要适当，既要符合一级公路技术指标要求，又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。①平曲线与竖曲线的配合②30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书长直线上设置竖曲线，平原区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线，资料显示小坡差多处变坡视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈，同时要满足0.3%的排水纵坡，设计时采用较大的竖曲线半径方法，以获得较好的视觉和行车效果。③透视图的运用，平纵线形配合受到各种因素的制约和影响，同时要避免一些不良的组合，如长直线上不能设计小半径的凹曲线，直线段内不能插入短的竖曲线等，运用透视图进行检验是很好的方法，设计时对有疑问的路段进行透视图的检验，效果较好。2.4.2线形与环境的协调①定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性，沥青混凝土路面以减少噪音。②路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设。③注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。④对位置适当的桥梁在台前坡脚（常水位以下）设置平台，以利非机动车辆和行人通过。⑤对位于公路两侧的建筑物建议注意其风格，以求和道路想协调，增加美感。第三篇路基路面及排水3.1路基设计公路路基属于带状结构，随着天然地面的高低起伏，标高不同，路基设计需根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供具有足够宽度的平面顺基。3.1.1路基高度30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书路基高度是指路堤的填筑高度和陆仟的开挖深度，是路基设计标高和地面标高之差。路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时，综合考虑路线纵坡要求、路基稳定性和工程经济等因素确定的。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路堤的最小填土高度。地下水丰富地段的路基高度考虑渗水材料的性质，结合地形及排水条件确定路基高度。如有大中桥，桥头引道根据水文计算确定的百年一遇洪水流量所需桥面标高控制，临河路基及一般路基以1/50洪水频率控制路基高度。3.1.2路基处理一般路基处理原则：路基河塘地段，先围堰清淤、排水，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽1.0m，内倾3%，，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下0～80cm采用7%石灰土处理；路基高度≤2.0m路段，清楚耕植后，将原地面挖至25cm深压实后才可填筑，路床顶面以下均采用掺7%石灰土处理；路基高度>2.0m的路段，路床顶面以下0～60cm采用7%石灰土处理层,立即底部设3%土拱,土拱设30cm5%石灰土处理层,对于路基中部填土的掺灰,根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。（1）路床处理（《公路路基设计规范》（JTGD30-2004））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1：5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。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（2）不良地质路段的处理路线穿越水田及沿河段，设计时根据不同软土厚度采用清淤、换填砂砾等处理措施，确保路基的稳定。30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书3.2路面结构设计与计算3.2.1设计依据根据省道滦赤线北京界至三岔口段可行性研究报告中所调查和预测的交通量，依据《公路沥青路面设计规范》JTGD50—2004，运用公路路面设计程序系统（HPDS2003）进行计算。3.2.2交通量调查及换算：根据设计任务书中相关要求，通过任务书中的交通量数据计算可得，本次设计的公路2010年建成通车后，前5年交通量的年增长率为8%,第6-10年的年增长率为7.5%,第11-12年的增长率为6.5%。经现状交通量调查，预测2010年的交通量及车辆组成换算如下：车型三菱FR415长征CA160江淮AL6600解放SP9200辆/日（2008年）64355620551083.2.3轴载分析：通过分析六种车型的前后轴的轴载、轴数及轮组数等一些汽车的相关参数，列表如下后进行计算。序号车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距(m)交通量1北京BJ13013.557.21双轮组20982红旗CA63019.327.91双轮组5003红桥HQ63020.836.11双轮组2284东风EQ15526.556.72双轮组<33005会客JT692A28.467.72双轮组>31396解放SP920031.3783双轮组>3115计算累计当量轴次轴载分析路面设计以双轴组单轴载100kN作为标准轴载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：30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书式中：N—标准轴载当量轴次，次/日N—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日P—标准轴载，kNP—被换算车辆的各级轴载，kNC—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；当轴间距离小于3m时，应考虑轴数系数。C：轮组系数，单轮组为6.4,双轮组为1，四轮组为0.38。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，双车道的车道系数取1，=7%，累计当量轴次：c)土基回弹模量的确定设计路段路基土质为中液限粘性土，土基处于中湿状态，查相关表的土基回弹模量为36.0MPa。d)设计指标的确定由于所建公路为双向2车道，选用车道系数为0.65，其设计年限为12年，且由设计任务书中所给数据分析，其交通增长率分3段，如下表所示：序号分段时间(年)交通量年增长率158%257.5%326.5%当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:路面竣工后第一年日平均当量轴次:257设计年限内一个车道上累计当量轴次:1137575当进行半刚性基层层底拉应力验算时:路面竣工后第一年日平均当量轴次:7030 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书设计年限内一个车道上累计当量轴次:309845新建路面等级为二级公路。3.2.4路面设计弯沉值的计算：根据设计任务书中规定及规范的相关要求，新建公路的公路等级为二级，系数为1.1，面层类型系数为1.0，基层系数为1.0。根据计算机程序计算所得结果为：路面设计弯沉值为40.6(0.01mm)3.2.5拟定路面结构及容许拉应力的计算：①路面结构设计参数：选定各层所用材料，根据规范规定的劈裂强度，计算各层容许拉应力。路面设计弯沉值:40.6(0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土1.4.82中粒式沥青混凝土1.573粗粒式沥青混凝土.8.414石灰粉煤灰碎石.6.475石灰土.25.15沥青混合料及基层材料设计参数层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)容许应力(MPa)(20℃)(15℃)1细粒式沥青混凝土314002000.82中粒式沥青混凝土412001600.573粗粒式沥青混凝土69001200.414石灰粉煤灰碎石?15001500.475石灰土25550550.156然砂砾1515015030 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书7土基363.2.6路面结构层数据汇总及设计层厚度计算：新建路面结构厚度计算公路等级:二级公路新建路面的层数:6标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:40.6(0.01mm)路面设计层层位:5设计层最小厚度:15(cm)层位结构层材料类型厚度(cm)抗压模量(MPa)(20度)抗压模量(MPa)(15度)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土3140020000.82中粒式沥青混凝土4120016000.573粗粒式沥青混凝土690012000.414石灰粉煤灰碎石？150015000.475石灰土255505500.156天然砾151501507土基36按设计弯沉值计算设计层厚度:LD=40.6(0.01mm)H(4)=15cmLS=30.2(0.01mm)由于设计层厚度H(4)=Hmin时LS<=LD,故弯沉计算已满足要求.H(4)=15cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度:30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书H(4)=15cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H(4)=15cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H(4)=15cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H(4)=15cm(第4层底面拉应力验算满足要求)H(4)=15cm(第5层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度:H(4)=15cm(仅考虑弯沉)H(4)=15cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度:路面最小防冻厚度80cm验算结果表明,路面总厚度比路面最小防冻厚度小12cm,程序将自动在上述刚设计的路面最下层厚度中予以补足.通过对设计层厚度取整和将路面防冻厚度不足部分增补到路面最下层,最后得到路面结构设计结果如下:细粒式沥青混凝土3cm---------------------------------------中粒式沥青混凝土4cm---------------------------------------粗粒式沥青混凝土6cm---------------------------------------石灰粉煤灰碎石27cm---------------------------------------石灰土25cm---------------------------------------天然砾石15cm---------------------------------------土基3.2.7新建公路路面各层顶面实际弯沉值及各层底面最大拉应力计算结果汇总：竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级:二级公路新建路面的层数:6标准轴载:BZZ-10030 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息(20℃)(15℃)1中粒式沥青混凝土414002000计算应力2粗粒式沥青混凝土612001600计算应力3水泥稳定碎石1817001700计算应力4石灰粉煤灰碎石1815001500计算应力5石灰土34550550计算应力6土基36计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=18.2(0.01mm)第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=19.6(0.01mm)第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=21.8(0.01mm)第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=36.3(0.01mm)第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=77.1(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS=322.9(0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)LS=258.8(0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力:第1层底面最大拉应力σ(1)=-0.185(MPa)第2层底面最大拉应力σ(2)=-0.076(MPa)第3层底面最大拉应力σ(3)=0.026(MPa)第4层底面最大拉应力σ(4)=0.087(MPa)第5层底面最大拉应力σ(5)=0.05(MPa)3.3排水设计路面排水利用路面纵坡和路拱横坡完成。高填方且无防护工程段，加设急流槽设施，将路面水集中引流至路基坡脚以外。路基排水主要由边沟、排水沟、小桥涵及当地灌溉沟渠组成排水系统。边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1:1.5。（1）排水设计的原则：30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书①设计前必须进行调查研究，查明水源和地质条件，重点地段要进行排水系统的全面规划，排水设计应同当地的自然水系、已有的或规划的水利设施（灌溉排水，河川治理或水土保持等）、公共下水道、地下管线等协调配合。②各项排水设施应重视流末处理，防止排泄水冲毁良田，及其农田水利设施，防止冲刷地表引起水土流失，或者污染水源。③排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合处理、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系，布置的排水设施在使用过程中要便于检查、维护、修理。（2）公路排水设施主要有：涵洞、路边边沟、排水沟。（3）本段公路排水系统采用地表径流排水，排入道路两侧的边沟中。路基两侧边沟采用梯形边沟形式，其尺寸见下表：桩号长度（m）位置高度宽度左、右侧坡度k0+000～k5+698.5445698.544两侧0.60.61.0～1.5第四篇桥梁桥涵4.1小桥涵的布设原则：小桥涵应布置在地质条件良好、地基稳定的地段。要满足设计渲泄流量，使水流顺畅，不产生砂土淤积。从施工养护维修要求出发，综合考虑、全面比较，尽可能减少工程量，降低兴建与养护费用。涵洞布设尽可能与路线正交，使涵身长度最短。4.2.涵洞设计：涵洞一览表序号中心桩号跨径说明结构形式1280.0001*2混凝土空心板21080.0001*2混凝土空心板31873.0001*2混凝土空心板30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书41991.0001*2混凝土空心板52390.0001*2混凝土空心板63020.0001*2混凝土空心板73720.0001*2混凝土空心板84127.0001*2混凝土空心板94288.0001*2混凝土空心板涵洞布置图（见附图）第五篇路线交叉1．道路与道路（或铁路）在同一平面上相交的地方称为平面交叉，又称为交叉口。正确合理地设计交叉口，合理地组织交通，对于提高交叉口的通行能力，避免交通阻塞，减少交通事故，都具有重要意义。2．交叉口设计的基本要求：①保证车辆和行人在交叉口能以最短的时间顺利通过，使交叉口的通行能力能适应各条道路的行车要求。②正确设计交叉口立面，保证转弯车辆的行车稳定，同时符合排水要求。3．沿线相交道路为有路面道路时用路面结构接顺，土路用路基土接顺。接顺时按照设计高程施工，当达不到结构层厚度时，需逐渐减少路面结构及其厚度，同时注意要满足施工最小厚度的要求。第六篇工程量计算汇总沥青混凝土工程数量一览表结构层名称起讫点桩号长度（）宽度（）厚度（）工程数量备注面积（）体积（）细粒式沥青砼K0+000～K4+531.7524531.7527.10.0332175.4392965.213176中粒式沥青砼7.10.0432175.43921287.017568粗粒式沥青砼7.10.0632175.4392193052635230 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书石灰粉煤灰碎石13.260.2060091.0315212018.2063石灰土15.180.2568791.9953617197.99884天然砾15.180.2268791.9953615134.23898圆管涵洞工程数量统计表圆管涵洞工程数量统计表项目名称:省道滦赤线上庄子—下庄子段中心桩号型式与路线交角/度跨径/mk0+280圆管涵901*2mK1+080圆管涵901*2mK1+873圆管涵901*2mK1+991圆管涵901*2mK2+390圆管涵901*2mK3+020圆管涵901*2mK3+720圆管涵901*2mK4+127圆管涵901*2mK4+288圆管涵901*2m结论经过近三个月的努力，终于按规范要求圆满完成了此段二级公路施工工程设计，具体设计说明如上所述。本次设计的基本过程如下：(1)选线：仔细分析老师所提供的地形图，结合当地实际情况，选择最佳的路线走向。选线是设计工作的开始也是重中之重，选线的失误会影响以后其它设计工作的进行、工期的延误、施工费用的增加等。本设计在选线过程中由于图中有一处水库，从而增加了选线难度，但在老师的指点帮助下权衡利弊，选出了一条线形合理且对堤坝影响最小的路线。(2)30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书路线设计：包括路线平曲线要素的确定；纵断面的拉坡；确定出竖曲线要素，以及涵洞的布设位置等。(3)路基设计：此过程包括路基横断面设计、土石方计算、路基排水设计、边沟、排水沟设计等。(4)路面设计：本设计路段采用半刚性基层、沥青混凝土面层的路面结构类型。本次设计阶段为一阶段施工图设计。该路线全长为4531.752米，设计车速为60km/h，平面线形设计中有12个交点，纵断面设置13个变坡点，路基宽为10m，不设中央分隔带，土路肩宽度为0.75m，横坡为3%。行车道宽8m，为双向二车道，横坡采用2%。为了利于排水，在K0+280、K1+080、K1+873、K1+991等处设有1*2m的钢筋混凝土圆管涵。为了保持路线的顺畅和填挖土的基本平衡，在K0+865-K0+873和K3+202-K3+214两路段设置小桥，为钢筋混凝土梁桥。总的来说，通过此次毕业设计，巩固和拓展了自己的专业知识，提高了自己独立分析问题、解决问题的能力。同时使我对土木工程又有了新的认识，从而我将以更大的热情投入到路桥建设业当中。参考文献1交通部.公路工程技术标准(JTGB01-2003).北京：人民交通出版社，20042交通部.公路路基设计规范(JTGD30-2004).北京：人民交通出版社，20063交通部.公路路线设计规范(JTGD20—2006).北京：人民交通出版社，20064交通部.公路沥青路面设计规范(JTGD50—2004).30 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书北京：人民交通出版社，20065交通部.公路路基施工技术规范(JTJ033—95).北京：人民交通出版社，19956交通部.公路路线勘测规程(JTJ061—85).北京：人民交通出版社，19857交通部.公路小桥涵设计手册.北京：人民交通出版社，19878交通部.公路工程预算定额.北京：人民交通出版社，19929Navinchandra,D.(1991).Explorationandinnovationindesign.NewYork,Springer10陈胜营，汪亚干，张剑飞.公路设计指南.北京：人民交通出版社，200011河北省交通规划设计院，公路小桥涵手册.北京：人民交通出版社，198912吴瑞麟，沈建武.道路规划与勘测设计.华南理工大学出版社，200213公路设计工程师手册.北京:人民交通出版社14道路设计资料集2路线测设.北京:人民交通出版社,199615陈胜营，汪亚干，张剑飞.公路设计指南.北京:人民交通出版社，200016张雨化.道路勘测设计.北京:人民交通出版社，199717陈钟达.公路挡土墙设计.北京:人民交通出版社，200018KrishnanJM,RaoCL.Permeabilityandbleedingofasphaltconcreteusingmixturetheory.IntJEngSci2001;39:611¨C2719杨春风.道路工程[M].天津:天津大学出版社，200520邓学钧.路基路面工程.北京:人民交通出版社,200521何景华.公路勘测设计（第二版）[M]北京：人民交通出版社，199022孙家驷.公路小桥涵勘测设计[M].北京:人民交通出版社,199330 河北工业大学2009届本科毕业设计说明书致谢通过此次毕业设计，我学到了很多知识。掌握实地定线的理论，设计内容，设计方法。也提高了自身分析问题，解决问题的能力，使所学的理论知识应用到设计中去。同时也使自己对理论知识的掌握更扎实了。这次毕业设计给予了我充分的实践操作机会，使抽象的理论知识得到了巩固和具体化。并充分了解和熟悉了各等级公路设计的详细操作和基本流程，对等级公路选线定线，路线案比较，纵断面设计，横断面设计，路基设计，沥青混凝土路面设计，涵洞设计，土石方调配，以及边坡边沟设计等流程进行了设计实践操作。在操作过程中，发现了很多问题，都在指导老师同学们的帮助下予以解决，这些对我以后的工作和学习都将会有巨大的帮助。通过这次设计，我把学过的专业知识系统的学习了一遍，把零碎的东西通过毕业设计有机地结合起来，发挥了各方面知识的作用，真正知道了什么是学以致用。另外在此毕业设计过程中，用到了很多以前从未接触过的知识，这大大充实了我的专业知识，让我在理论和实践知识上的理解更加深刻。设计过程中得到孙吉书老师的辛勤指导及系其他老师的热心帮助与支持,在此表示衷心的感谢！在设计中，不可避免的会出现错误之处，敬请各位指导老师多多指正。30'