道路桥梁工程技术三级水泥公路毕业设计

'青岛理工大学毕业设计（论文）摘要本设计为临沂B3～B1段三级公路线形及水泥路面设计，临沂全境地形主要以平原、山地、丘陵为主，地势较为平坦。本次设计的内容有：平面线形设计、纵断面设计、横断面设计。平面线形设计包括纸上选线、定线，圆曲线、缓和曲线参数设定，直线设计等；纵断面设计包括拉坡、竖曲线要素设计等。在竖曲线设计时，应注意行车视距和视线诱导问题即满足“平包竖”，合成坡度也要满足规范要求；横断面设计中，进行了挡墙和涵洞的排水设计。本设计从近期和远期交通量出发，综合考虑了未来几年的人口增长和交通量的变化，遵循“以人为本”科学发展的可持续发展的原则，更好地服务沂蒙革命老区建设大美临沂。关键词线形设计，路基路面设计，挡土墙设计 青岛理工大学毕业设计（论文）ABSTRACTThisdesignisLinYiB3～B1level3highwayalignmentandcementroadsurfacedesign,LinYiacrossterrainmainlyplains,mountains,hills,relativelyflatterrain.Thecontentofthisdesignare:theplanelinedesign,profiledesign,cross-sectionaldesign.Planelinedesignincludingpaperlineselection,routing,circularcurve,transitioncurveparametersetting,straightlinedesign,etc.;Profiledesign,suchasslope,verticalcurvedesign,ultra-highsettomeetthedesignrequirementsof2%,ontheverticalcurvedesign,shouldpayattentiontothedrivingrangeandthelineofsightguidanceproblemwhichmeetthe"flatpack",andsyntheticslopewillmeetthespecificationrequirements;Cross-sectionaldesign,makedrivingmorecomfortable,inordertoensuretheusefixednumberofyearoftheroad,ontheroadalsomadearetainingwallandthedesignofthedrainageculvert.Thisdesignembarksfromtheimmediateandlong-termtraffic,consideringthechangesinpopulationgrowthandtrafficoverthenextfewyears,followthe"people-oriented"scientificdevelopmentoftheprincipleofsustainabledevelopment,betterservetheriverbankMongoliaoldrevolutionarybaseareasofLinYi.KEYWORDSlinedesign,subgradeandpavementdesign，retainingwalldesign 青岛理工大学毕业设计（论文）目录摘要IABSTRACTII前言1第1章道路概况21.1概述21.2公路自然区划21.3工程地质、水文地质21.4气候条件31.5设计标准31.6公路等级确定3第2章平面设计62.1平面设计一般原则62.2直线72.3圆曲线82.4缓和曲线102.5方案比选14第3章纵断面设计163.1纵断面设计的原则163.2纵断面设计要点173.3平纵组合的设计原则193.4计算竖曲线要素193.5纵断面设计方法及步骤21第4章横断面设计224.1路肩的作用及宽度234.2路拱横坡度234.3平曲线加宽设计234.4平曲线超高设计244.5行车视距244.6横断面设计方法254.7路基宽度的确定254.8路堤和路堑边坡坡度的确定254.9路基土石方数量计算及调配25第5章公路路基设计315.1设计原则315.2设计指标315.3路基设计方案325.4路基防护设计335.5路基支挡物设计335.6挡土墙稳定性验算3650 青岛理工大学毕业设计（论文）第6章路面结构设计396.1路面结构组成396.2水泥路面设计40第7章排水系统设计447.1排水的目的与要求447.2路基路面排水设计的一般原则447.3地表排水设备的类型457.4边沟设计457.5排水沟设计467.6路面排水设计467.7涵洞设计47结论49致谢50参考文献5150 青岛理工大学毕业设计（论文）前言初步设计是进行公路和城市道路设计施工建设的必要环节，此环节设计的好坏直接影响着以后整个工程的施工进度和质量。它是通过所给的地形图在充分考虑当地的地形地物条件并且结合各种规范而进行的道路的综合设计。它一般包括道路的平纵横设计、防护设计、排水设计、路基路面设计等。本次设计为临沂B3～B1段三级公路设计，使我们能掌握道路设计过程的一些基本的原则，了解道路基本设计的内容和程序等。通过此次毕业设计，可以使我们在如何进行公路施工图设计方面进行一次全面的、系统的训练，使我们了解公路施工图设计所包括的工作内容、工作程序、施工图设计文件所包括的内容及文件的编制办法等，为今后从事公路工程设计工作打下良好的基础。通过毕业设计，既有助于提高我们综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快地适应工作环境。 本次设计中的主要任务是： 1.在进行技术经济分析论证的基础上，选定临沂B3～B1段三级公路路线设计方案，根据道路技术等级和道路技术标准，计算确定相关参数。 2.绘制临沂B3～B1段三级公路路线平、纵、横断面设计图，路基路面结构图。3.进行该道路曲线要素计算、编制相关计算结果表。4.挡土墙附属构造设计及涵洞等的排水设计 。5.路基路面设计。 本毕业设计是根据公路工程相关规范进行道路设计和部分附属构造设计，设计当中难免会出现错误，希望给予批评和指正。50 青岛理工大学毕业设计（论文）第1章道路概况1.1概述临沂位于山东省东南部南与江苏省相邻是中国华东地区的特大城市之一，中国商贸物流之都，山水生态旅游胜地，历史上是著名的革命老区。2013年跻身新二线城市，并被联合国确定为“绿色工业平台”。是海关特批实行“旅游购物商品通关方式”的城市，为全国重要的物流中心。随着经济的快速发展，现有交通已基本无法满足现有经济的需要，“要想富，先修路”已成为社会进步和经济发展的纽带。1.2公路自然区划我市位于鲁东南部与江苏省接壤，根据全国公路自然区划图，临沂市属于东部温润季冻区----Ⅱ5a。1.3工程地质、水文地质临沂地处鲁中南低山丘陵区东南部和鲁东丘陵南部。地势西北高东南低，自北而南，有沂山、蒙山、尼山3条主要山脉呈西北东南向延伸，控制着沂沭河上游及其主要支流的流向。以沂、沭河为中心，西、北、东三面群山环抱，向南构成扇状冲积平原。山地、丘陵、平原面积比例为1:2:2。山地集中分布在沂水、沂南、蒙阴、平邑、费县、莒南等县。地势比较高，一般海拔400米以上。丘陵主要分布于山区外围，沂水、沂南、莒南、兰山、苍山、临沭、郯城、平邑等地都有分布，以沭河以东分布最广，一般海拔200米～400米。平原有沂沭河冲积平原、山间沟谷平原、涝洼平原。沂沭河冲积平原主要分布在沂水南部、沂南东部、河东、兰山、罗庄、苍山、郯城。涝洼地平原主要分布于苍山和郯城南部。境内山脉自北而南，有沂山、蒙山、尼山3条主要山脉，海拔千米以上的山峰有10余座。其中蒙山海拔1156米，为山东第二高峰，素称“岱宗之亚”，久负盛名，享誉中外。境内有不少由流水侵蚀造成的桌状山，当地称为“崮”，素称沂蒙七十二崮，著名的孟良崮就是其中之一。50 青岛理工大学毕业设计（论文）境内有沂河、束河、中运河、滨海四大水系，区域划分属淮河流域。主要河流为沂河和沭河，有较大支流1035条，10公里以上河流300余条。较大支流有东汶河、蒙河、柳青河、祊河、涑河、李公河、白马河等，流域面积10790余平方公里。境内河流均属山洪河道，上游支流众多，源短流急，雨季洪水暴涨，峰高量大，枯水季则多数断流。多年平均地表水资源量51.6亿立方米，地下水资源量23.6亿立方米，重复计算量15.6亿立方米，水资源总量59.6亿立方米。其中现有水利工程平均年可供水量31.8亿立方米。1.4气候条件气候属温带季风区大陆性气候，气温适宜，四季分明，光照充足，雨量充沛，雨热同季，无霜期长。全年平均气温14.1℃，极端最高气温39.℃，最低气温-24.1℃，年降水量849毫米，全年无霜期200天以上。曾在五十年代，冬季最低气温达-24℃。1.5设计标准公路等级：三级公路。采用整体式断面标准，其主要技术指标如下：1.计算行车速度（km/h）：402.车道条数：23.路基宽度（m）：8.5m（2×3.5m车行道+2×0.75m土路肩）4.平曲线一般长度（m）：350 平曲线最小长度（m）：705.最大纵坡（%）：71.6公路等级确定已知资料（交通量年增长率为10%）见表1-1。表1-1车辆组合车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量依维柯791329.0056.501双轮组-10金杯SY13212.8027.601双轮组-80跃进NJ13120.2038.201双轮组-70解放CA34022.1056.601双轮组-20丰田FDA110L35.0075.001双轮组22050 青岛理工大学毕业设计（论文）续表1-1车型前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量大众捷达4.456.451双轮组-120斯柯达明锐6.907.301-80根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），各汽车换算系数见表1-2。表1-2车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和载质量的货车大型车2.0载质量的货车中型车1.519座的客车和载质量的货车拖挂车3.0载质量的货车远景设计年平均日交通量（辆/日）Nd--------远景设计年平均日交通量（辆/日）；N0--------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他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；在调查中小型车200辆，中型车150辆，大型车50辆，N0=小型车+1.5中型车+2.0大型车=525辆3210.85辆依据规范规定：高速公路：四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量25000～55000辆；一级公路：四车道一级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量15000～30000辆。二级公路：双车道二级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量5000～15000辆。50 青岛理工大学毕业设计（论文）三级公路：双车道二级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量2000～6000辆。由远景设计年平均日交通量3210.85辆/日，拟定该公路为三级公路。50 青岛理工大学毕业设计（论文）第2章平面设计2.1平面设计一般原则1.平面线形应与地形、地物相适应，与周围环境相协调平面线形应直捷、流畅，并与地形地物相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲，这是美学、经济和环境保护的要求。在地势平坦的平原微丘区，路线以方向为主导，平面线形三要素中以直线为主；在地势起伏很大的山岭重丘区，路线以高程为主导，为适应地形，曲线所占比例较大。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形地物等具体条件，不要片面强调路线以直线为主或曲线为主。2.保持平面线形的均衡与连贯（1）长直线尽头不能接以小半径曲线。长直线和大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。（2）高、低标准之间要有过渡。同一等级的道路由于地形的变化在指标的采用上会有变化，同一条道路按不同设计速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。3.平曲线应有足够的长度汽车在曲线路段上行驶，如果曲线过短，司机就必须很快的转动方向盘，这样在高速行驶的情况下是非常危险的。同时，如不设置足够长度的缓和曲线，使离心加速度变化率小于一定数值，从乘客的心理和生理感受来看也是不好的。当道路转角很小时，曲线长度就显得比实际短，容易引起曲线很小的错觉。因此，平曲线具有一定的长度是必要的。4.平面设计要求（1）轨迹是连续的，即轨道上任一点不出现转折和错位；（2）轨迹的曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率值；（3）轨迹曲率变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率值。随汽车交通量的增加和行驶速度的提高，道路在直线和圆曲线之间引入了一条曲率逐渐变化的“缓和曲线”50 青岛理工大学毕业设计（论文），使整条线形符合汽车行驶轨迹特性，保持了线形的曲率连续。根据经验和实践证明，在直线和圆曲线之间设置了缓和曲线，使平面线形在视觉上更加平顺，能更好的引导驾驶员的视线，路线更容易被驾驶员跟踪。直线、圆曲线和缓和曲线，称之为平面线形三要素，因此，世界各国道路平面线形均是由三要素组成。本次设计也由三要素组成。接下来就是直线、圆曲线和缓和曲线的设计。2.2直线1.直线的特点直线作为平面线形要素的一部分，在公路设计中普遍使用，由于两点间直线最短，一般只要地势平坦、无大的地物障碍均可采用直线通过，但是过长的直线也并不理想，在地势起伏较大的地区，直线难与地形相适应，产生高填深挖路基，破坏自然景观，若长度运用不好，会影响线形的连续性。过长的直线会产生驾驶疲劳，对安全行车不利。所以，在选线定线中直线的运用、长度的确定，应慎重考虑，不宜采用过短或过长的直线。2.直线的最大长度和最小长度在道路平面线形设计时，一般应根据沿线地形、地物条件，驾驶员的视觉和心理感受以及保证行车安全等因素，合理布设直线路段，对直线的最大长度与最小长度应有所限制。（1）直线的最大长度由于我国地域辽阔，对直线最大长度无统一规定，可根据当前地形、地物、自然景观以及经验等决定直线的最大长度，由于本设计路段中地势较为平坦，地势并不复杂，本设计中直线的最大长度为1043.785m。（2）直线的最小长度直线的最小长度分为同向圆曲线间直线的最小长度和反向圆曲线间直线的最小长度。临沂B3～B1段公路全长4144.993m，本设计路段采用同向圆曲线间的设计，根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）规定：当设计速度60km/h时，同向圆曲线间的直线最小长度（以km/h计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜。即40×6=240m，此次同向圆曲线间直线距离为862.014m满足规范要求。50 青岛理工大学毕业设计（论文）图2.1主线设计图2.3圆曲线1.圆曲线的特点及运用（1）圆曲线的特点a.圆曲线上任意点的曲率半径R=常数，曲率1/R=常数，故测设和计算简单；b.圆曲线上任意一点都在不断的改变着方向，比直线更能适应地形的变化，由不同半径的多个圆曲线组合而成的复曲线，对地形、地物和环境有更强的适应能力；c.汽车在圆曲线上行驶要收到离心力的作用，对行车的安全性和舒适性等产生不利影响，圆曲线半径越小、行驶速度越高，行车越危险；d.汽车在圆曲线上转弯时各轮轨迹半径不同，比在直线上行驶多占用路面宽度；e.汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差，视线会受到路堑边坡或其他障碍物的阻挡，易发生行车事故。2.圆曲线的运用（1）选用圆曲线半径应与地形险适应，以采用超高值为2%～4%的圆曲线半径为宜；（2）地形条件限制时，可大于或接近圆曲线一般最小半径；地形条件特殊困难不得已时，方可采用圆曲线极限最小半径。（3）在选用圆曲线半径时，应与设计速度相适应，同向衔接街路段的平、纵线形要素相协调，构成连续、均衡的曲线线形。50 青岛理工大学毕业设计（论文）（4）选用圆曲线半径时，最大半径值一般不宜超过10000m。3.圆曲线最小半径汽车在圆曲线上行驶时保持稳定的必要的条件是汽车所受横向力被轮胎与路面之间的摩阻力抵消，若横向力大于摩阻力，汽车出现横向滑移，因此在设计时应控制横向力系数不超过摩阻力。4.极限最小半径极限最小半径是指为保证车辆按设计速度安全行驶所规定的圆曲线半径最小值，极限最小半径是路线设计中的极限值，是在特殊困难情况下不得已才使用的，一般不轻易采用。本设计中亦未采用极限最小半径。5.一般最小半径一般最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆能保证其安全、舒适的最小圆曲线半径，一般最小半径是在通常情况下推荐采用的最小半径。一是考虑汽车在这种圆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；二是考虑在地形比较复杂的情况下不会过多增加工程量。6.不设超高的最小半径当圆曲线半径较大时，离心力的影响较小，路面摩阻力可保证汽车有足够的稳定性，这时可不设超高，设置与直线段上相同的双向横坡路拱形式。因此，不设超高最小半径是指不必设置超高就能满足行驶稳定性的圆曲线最小半径。7.最大超高值在车速较高的情况下为了平衡离心力要用较大的超高，但道路上行驶车辆的速度差异较大，特别是在混合交通的道路上，不仅要照顾快车，也要考虑慢车的安全。对于慢车，乃至因故暂停在弯道上的车辆，其离心力接近于0或等于0。根据《公路工程技术标准》（JTG50 青岛理工大学毕业设计（论文）B01-2003）对各级公路的最大超高规定：一般地区的二、三、四级公路为8%。积雪冰冻地区的各级公路均为6%。二、三、四级公路接近城镇且混合交通量大的路段，车速受到限制时和城市道路当设计速度为40km/h，最大超高取2%。故本设计最大超高取为2%，满足其规定要求。根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定，将各级公路圆曲线最小半径绘制表格如下：表2-1各级公路圆曲线最小半径设计速度（km/h）8060403020极限最小半径（m）250125603015一般最小半径（m）4002001006530不设超高最小半径（m）路拱2%25001500600350150路拱2%23501900800450200本路段设计中，为考虑行车等多方面安全，采用圆曲线半径为700m，最大超高取2%，满足《公路工程技术标准》（JTGB0-2003）之规定。2.4缓和曲线缓和曲线是道路平曲线形要素的之一，它是设置在直线与圆曲线间或半径相差较大、转向相同的两圆曲线间的一种曲率连续变化的曲线。1.缓和曲线的作用（1）曲率连续变化，便于车辆遵循（2）立新加速度逐渐变化，旅客感受舒适（3）超高及加宽逐渐变化，行车更加平稳（4）与圆曲线配合，增加线形美观2.缓和曲线的最小长度因车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，缓和曲线应有足够的长度，以使驾驶员能从容的打转向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内平顺完成。所以应规定缓和曲线的最小长度。(2-1)50 青岛理工大学毕业设计（论文）本设计中缓和曲线长度取为100m满足缓和曲线最小长度。3.平曲线要素计算（1）基本型按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。设计时要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：1：1。（2）卵形曲线用一个回旋线连接两个同向圆曲线的组合形式称为卵形曲线。卵形曲线公用的参数A宜在R2/2≤A≤R2范围内（R2为小圆半径），两圆曲线半径之比应满足R2/R1=0.2～0.8为宜，两圆曲线的间距以D/R2=0.003～0.03为宜（D为两圆曲线间的最小间距）。卵形曲线应能满足大圆完全包住小圆。若大圆半径无限大，即直线，其即属于基本型。卵形曲线的回旋线不是从原点开始的完整圆曲线，而是使用曲率从1/R1到1/R2这一段的不完整回旋线。表2-2主要技术指标序号指标名称规范值序号指标名称规范值1公路等级两车道三级公路8停车视距(m)752路基宽度(m)8.59凸形竖曲线一般最小半径(m)30003设计行车速度(km/h)4010凹形竖曲线一般最小半径(m)20004平曲线极限最小半径(m)6011最短坡长(m)1005平曲线一般最小半径(m)10012设计洪水频率1/256不设超高最小平曲线半径(m)6007最大纵坡(％)750 青岛理工大学毕业设计（论文）根据本段路线所处路段，综合全路段的路线走向及线形要求，本路段共有二个交点，，。图2.2圆曲线几何要素JD1处:取圆曲线半径R=700m，缓和曲线长度确定如下：（2-2），取（2-3）（2-4）（2-5）50 青岛理工大学毕业设计（论文）因此曲线的几何要素为：偏角α＝，半径R＝700m，　切线长：　　　（2-6）267.444曲线长：（2-7）外矢距：（2-8）校正数：（2-9）主点桩号计算如下：JD1桩号为K1+311.201，直缓点桩号：ZH=JD1-T=K1+043.757缓圆点桩号：HY=ZH+Ls=K2+043.757曲中点桩号：QZ=ZH+L/2=K1+304.39750 青岛理工大学毕业设计（论文）圆缓点桩号：YH=HZ-Ls=K1+465.094缓直点桩号：HZ=ZH+L=K1+565.094以此方法计算，具体结果见设计图纸《直线、曲线及转角表》。表2-3曲线元素交点号交点桩号半径(m)切线长(m)外距(m)曲线长（m）JD1K1+311.202700267.44433.566521.337JD2K2+856.202700429.09996.560794.4022.5方案比选根据道路选线的基本原则和步骤，充分考虑路线的技术、经济指标及对周围环境的影响，拟定了两个路线方案。方案二图2.4方案比选方案一表2-2方案指标比较项目方案一方案二路线长度3.68km4.14km线型平均圆曲线半径比方案二小，路线顺适。平均圆曲线半径比方案一大，路线顺适。交点数目2个2个占用农田情况与方案二差不多较方案一差不多续表2-250 青岛理工大学毕业设计（论文）比较项目方案一方案二平曲线最小半径400m700m安全评价安全安全路基土石方高填深挖多，土石方总量比方案二多。高填深挖不多，土石方总量比方案一少。征地拆迁较方案二多较方案一少方案优点比方案二联结的公路较少。1.路线线形顺适，所经地段填挖较少；2.沿线联结的公路较多。方案缺点土石方工程数量较多，占用农田较多。同方案一方案比较参考方案推荐方案其中方案一路线全长为3688.753m，其圆曲线的半径分别为400m、400m，半径范围都在一般最小半径和极限最小半径之间，线形指标一般。方案二路线全长4144.993m，为其圆曲线半径分别为700m、700m，线形较一方案更为流畅，圆曲线半径大，行车视野较好，地形较为平坦，高差变化不大。所以，经过综合考虑选择方案二作为设计方案。50 青岛理工大学毕业设计（论文）第3章纵断面设计沿着道路中线竖直剖开然后展开即为道路纵断面，它反映了道路中线地面高低起伏的情况及设计路线的纵向坡度情况，从而可以看出纵向土石方工程的挖填情况。把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能完整的表达出道路的空间位置。本设计路段中纵断面拉坡其填挖方量控制在5m以内，纵断面设计如下：图3.1纵断面图3.1纵断面设计的原则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.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。4.纵坡设计应对沿线地形、地下管线、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。5.平原微微丘区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，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.在实地调查基础.上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。3.2纵断面设计要点1.纵坡极限值的运用50 青岛理工大学毕业设计（论文）根据汽车动力特性和考虑经济等因素制定的极限值，设计时不可轻易采用，应留有余地，只有在受限制较严，才有条件使用。纵断面设计应该尽量考虑人的视觉、心理要求，使驾驶员有足够的安全感、舒适感和视觉上的美感。一般纵坡缓些为宜，但考虑路面和边沟排水，最小纵坡不应小于0.3%～0.5%。本设计路段考虑到地形情况和填挖高度控制在5m范围之内的因素，在拉坡过程中最小纵坡设置为0.407%，满足最小纵坡不小于0.3%～0.5%的要求。2.最大纵坡最大纵坡是根据道路等级、自然条件、行车要求等因素所限定的路线纵坡最大值，它是道路纵断面设计的重要指标。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。确定最大纵坡时，不仅考虑汽车的动力特性、道路等级、自然条件，还要考虑工程和运营得的经济等。我国《公路工程技术标准》（JTGB0-2003）规定最大纵坡见表所示：表3-1最大纵坡设计速度（km/h）10080604030最大纵坡(%)456783.最短坡长坡长不宜过短，以不小于设计速度9s的行程为宜。对连续起伏路段，纵坡应尽量小，坡长和竖曲线应争取到极限值的1倍或2倍以上，避免锯齿形的纵断面，以使增重与减重变化和缓；从路容美观方面也应以此设计为宜。在本路段纵断面设计中最短坡长按照不小于设计速度9s的行程为宜，即40×9=360m，也就是最短坡长不能小于360m，而此设计中最短坡长为474.993m360m，满足设计要求。4.坡长限制坡长是纵断面相邻变坡点的桩号之差，即水平距离。对一定纵坡长度的限制称为坡长限制，包括最大坡长限制和最小坡长限制。（1）最大坡长限制最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所幸是的距离。50 青岛理工大学毕业设计（论文）纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。会导致汽车爬坡无力，甚至熄火；下坡行驶制动次数频繁，易使制动发热失效，甚至造成车祸；还会影响通行能力和服务水平。因此，对纵坡长度必须加以限制。根据《公路工程技术标准》（JTGB0-2003）规定最大坡长如表3-2所示。表3-2最大坡长设计速度（km/h）10080604030纵坡坡度（%）3100011001200480090010001100110056007008009009006500600700700750050083003009200本设计中最大坡长均控制在500m以内，满足规范对最大坡长的限制要求。（1）最小坡长限制从汽车行驶平顺性要求，如坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的增重与减重变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高表现越明显；缓坡太短上坡不能保证加速行驶要求，下坡不能减缓制动。表3-3各级公路最短坡长设计速度（km/h）10080604030最小坡长（m）一般值350250200160130最小值2502001501201003.3平纵组合的设计原则1.平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。2.平曲线与竖曲线大小应保持均衡。3.暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理悦目。4.平、竖曲线应避免不当组合。5.注意与道路周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。6.合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。平纵组合即“平包竖”应满足如图3.2所示的情况：50 青岛理工大学毕业设计（论文）图3.2平曲线与竖曲线组合3.4计算竖曲线要素如图3-2所示，i1和i2分别为两相邻两纵坡坡度，，ω为“+”时，表示凹形竖曲线；ω为“-”时，表示凸形竖曲线。图3.3竖曲线要素示意图竖曲线长度L或竖曲线半径R：或（3-1）竖曲线切线长T：（3-2）竖曲线任意一点竖距h：（3-3）竖曲线外距E：或（3-4）50 青岛理工大学毕业设计（论文）在本路段中共设五个变坡点，其表格如下：表3-4变坡点统计表变坡点桩号高程（m）竖曲线半径R（m）1K0+500366.1914100002K1+320351.0964160003K2+070357.3707100004K2+830354.2772330005K3+670366.851910000以变坡点1为例计算如下：K0+550，高程为366.191m，i1=0.500%，i2=-1.960%,ω=i2-i1=-1.960%-0.500%=-2.460%，为凸形。取竖曲线半径R=10000m。曲线长=10000×2.460%=246m切线长=123m（3-5）外距=0.75645m（3-6）计算设计高程：竖曲线起点桩号=K0+550-T=K0+427（3-7）竖曲线起点高程=366.191-T×0.5%=365.576m（3-8）变坡点2、3按照同样方法计算，具体结果见《纵坡、竖曲线表》。3.5纵断面设计方法及步骤1.拉坡前的准备工作首先要熟悉设计标准及相关规范，本设计是在给定的地形图上确定中桩桩号以20m为一个中桩号，确定该中桩号的地面高程，将中桩桩号的地面高程进行纵断面输入，并绘制地面线。2.试坡根据技术标准、选线意图，结合地面起伏情况，试出若干直坡线。经对各可能直坡线方案反复比较，选出既符合标准，又满足控制点要求，且土石方数量较省的设计线作为初定直坡线，将前后直坡线延长交会，定出各变坡点的初始位置。50 青岛理工大学毕业设计（论文）在本路段中出于考虑填挖方量和纵坡要求，变坡点均设置在圆曲线大约中点位置，这样做的目的便于在确定竖曲线半径时满足“平包竖”的要求。3.调整试定纵坡后，将所定纵坡与选线时考虑的纵坡进行比较，两者基本符合要求。若有较大差异，则应全面分析，找出原因，对照《标准》检查设计的最大纵坡、合成坡度、坡长限制等是否超过规定，平面线形与纵断面线形的配合是否适宜等。若有问题进行调整。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖值为原则，以使调整后的纵坡与试定纵坡变化不过大。在本设计拉坡调整过程中，为了满足控制填挖方量在5m以内，和最小纵坡大于0.3%～0.5%的范围，当填挖方量满足的情况下而最小纵坡不满足条件，最终通过调整起终点和地面高程以及竖曲线半径，确定出了最小纵坡4.07%，填挖高度5m以内。满足了设计规范的要求，即调整完毕。4.核对根据调整后的直坡线，选择有控制作用的重点横断面，如高填深挖、陡峭山坡路基、挡土墙、重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对应中桩的填挖高度，检查是否有填挖过大、坡脚落空或挡土墙工程过大等情况。若发现问题，应调整纵坡。5.定坡经调整核对无误后即可定坡。定坡是逐渐将直坡线大的纵坡值、变坡点位置和高程确定。50 青岛理工大学毕业设计（论文）第4章横断面设计公路的横断面，是指公路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。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及隔离栅、环境保护等设施。公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件等因素。在保证必要的通行能力和交通安全与通畅前提下，尽量做到用地省、投资少，使道路发挥其最大经济效益与社会效益。道路横断面的布置及几何尺寸应能满足交通、环境、城市面貌等要求，横断面设计应满足以下一些要求：1.设计应符合公路建设的基本原则和现行《公路工程技术标准》规定的具体要求。2.设计时应兼顾当地农田基本建设的需要，尽可能与之相配合，不得任意减、并农田排灌沟渠。3.路基穿过耕种地区，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡。4.沿河线的横断面设计，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。4.1路肩的作用及宽度路肩是位于行车道外缘至路基边缘具有一定宽度的带状部分。各级公路都要设置路肩，其作用是：1.保护及支撑路面结构。2.供临时停车之用。3.作为侧向余宽的一部分，能增加驾驶的安全和舒适感，尤其在挖方路段，可增加弯道视距，减少行车事故。4.提供道路养护作业、埋设地下管线的作用。5.对未设人行道的道路，可供行人及非机动车使用。本设计路段路肩为土路肩，宽度为0.75×2=1.5m。50 青岛理工大学毕业设计（论文）4.2路拱横坡度为利于路面横向排水，将路面做成中央高于两侧具有一定横坡的拱起形状，称之为路拱。路拱对排水有利，但对行车不利。路拱横坡度使车重产生水平分力，增加了行车的不稳定性，也给乘客不舒适的感觉；当车辆在有水或潮湿的路面上制动时，会有侧向滑移的危险且制动距离增加。为此，对路拱大小及形状的设计应兼顾两方面的影响。根据《公路工程技术标准》（JTGB0-2003）水泥混凝土路面路拱横坡度为2.0%。4.3平曲线加宽设计平曲线加宽是指为满足汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，平曲线内侧相应增加路面、路基宽度。根据《公路工程技术标准》（JTGB0-2003）规定：对于R＞250m的圆曲线，因其加宽值甚小，可不加宽。故本设计路段中圆曲线半径为700m，圆曲线半径足够大，满足汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，故未设置平曲线加宽形式。4.4平曲线超高设计为抵消或减小车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上做成外侧高于内侧的单项横坡形式，称为平曲线超高。合理设置超高，可全部或部分抵消离心力，提高汽车在平曲线上行驶的稳定性与舒适性。（4-1）（4-2）式中：ih-----超高值u-----横向力系数本设计中最大超高为2%。三级公路设计速度为40km/h的无中间带的道路超高过渡段，过渡方式为绕中线旋转。50 青岛理工大学毕业设计（论文）4.5行车视距1.停车视距停车视距分解为反应距离和制动距离两部分。（4-3）计算停车视距采用的值，一般按路面在潮湿状态下的值计算。行驶速度v：60～40km/h时，采用设计速度的90%。根据《标准》规定设计速度为40km/h，停车视距为40m。2.超车视距双车道公路行驶有各种不同速度的车辆，当快车赶上慢车后，需占用对向车道进行超车。为保证超车时的安全，驾驶员必须能看到前方足够长度的车流空隙，以便在相邻车道上未出现对向来车之前完成超车，且不影响对向汽车的行驶。根据《公路工程技术标准》（JTGB0-2003）规定：设计速度为40km/h，超车视距一般值为200m，低限制为150m。4.6横断面设计方法横断面设计首先要进行横断面数据输入，横断面数据输入是按照纵断面设计时桩号进行设计的，通过塔尺测出每个断面的平距和高差，所谓平距和高差是相对于前一点的平距和高差，用来反映现有的地形变化情况。横断面数据输入完毕后要进行路基设计计算，然后进行横断面绘图比例一般为1:200。本设计是按照1:400完成的。4.7路基宽度的确定路基宽度是指公路路幅顶面的宽度，即两路肩外缘之间的宽度，公路路基宽度为行车到与路肩宽度之和。根据规范，三级公路采用单幅路形式，行车道宽2×3.5m，土路肩宽度：2×0.75m。路基宽：7+1.5=8.5m，路拱坡度2%。布置如下图4.1所示：50 青岛理工大学毕业设计（论文）图4.1路基设计简图4.8路堤和路堑边坡坡度的确定由《公路路基设计规范》，结合实际的工程地质条件综合考虑：路堤边坡坡度取为1：1.5；路堑边坡取为1：0.5。4.9路基土石方数量计算及调配路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线方案比较中，路基土石方数量的多少是评价公路侧设质量的主要技术经济指标之一。在编制公路施工组织计划和工程概预算时，还需要确定分段和全线的路基上石方数量。地面形状是很复杂的，填挖方不是简单的几何体，所以其计算只能是近似的，计算的精确度取决于中桩间距、测绘横断面时于点的密度和计算公式与实际情况的接近程度等。计算时一般应按工程的要求，在保证使用的前提下力求简化。1.横断面面积计算路基填挖的断面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算，下面介绍几种常用的面积计算方法。（1）积距法：适用于不规则图形面积计算把横断面图划分成若干条等宽的小条，累加每一小条中心处的高度，再乘以条宽即为该图形的面积。将断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块，每个小条块的近似面积为：              （4-4）   则横断面面积：50 青岛理工大学毕业设计（论文）当b=1m时，则F在数值上就等于各小小条块平均高度之和Σhi。要求得Σhi的值，可以用卡规逐一量取各条块高度的累积值。当面积较大卡规张度不够用时，也可用米厘方格纸折成窄条代替卡规量取积距，用积距法计算面积简单、迅速。若地面线较顺直，也可以增大b的数值，若要进一步提高精度，可增加测量次数最后取其平均值。（2）坐标法已知断面图上各转折点坐标（xi，yi），则断面面积为：A=[∑（xiyi+1-xi+1yi)]1/2（4-5）坐标法的精度较高，适宜于用计算机计算。计算横断面面积还有几何图形法、数方格法、求积仪法等。2.土石方数量计算若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为：               （4-6）式中：V——体积，即土石方数量（m3）；、——分别为相邻两断面的面积（m2）；L——相邻断面之间的距离（m）。此法计算简易，较为常用，一般称之为“平均断面法”。土石方数量计算应注意的问题：（1）填挖方数量分别计算，（填挖方面积分别计算）；（2）土石方应分别计算，（土石面积分别计算）；（3）换土、挖淤泥或挖台阶等部分应计算挖方工程量，同时还应计算填方工程量；（4）路基填、挖方数量中应考虑路面所占的体积，（填方扣除、挖方增加）；（5）路基土石方数量中应扣除大中桥所占的体积，小桥及涵洞可不予考虑。3.路基土石方调配50 青岛理工大学毕业设计（论文）土石方调配的目的是为确定填方用土的来源、挖方弃土的去向：以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理地解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所“取”，挖方有所“用”，避免不必要的路外借土和弃上，以减少占用耕地和降低公路造价。1.土石方调配原则（1）就近利用，以减少运量：在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运输量。（2）不跨沟调运：土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运。（3）高向低调运：应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土；位于山坡上的回头曲线段优先考虑上线向下线的土方竖向调运。（4）经济合理性：应进行远运利用与附近借土的经济比较（移挖作填与借土费用的比较）。远运利用的费用：运输费用、装卸费等借土费用：开挖费用、占地及青苗补偿费用、弃土占地及运费为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借。土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑弃方或借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等。有时移挖作填虽然运距超出一些：运输费用可能稍高一些，但如能少占地，少影响农业生产，这样，对整体来说也未必是不经济的。（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应。（6）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损坏农田。2.土石方调配方法50 青岛理工大学毕业设计（论文）土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，目前生产上多采用土石方计算表调配法，该法不需绘制累积曲线图与调配图，直接可在土石方表上进行调配，其优点是方法简捷，调配清晰，精度符合要求。该表也可由计算机自动完成。具体调配步骤是：（1）土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的，调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置、陡坡、大沟等注在表旁，供调配时参考。（2）弄清各桩号间路基填挖方情况并作横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量。（3）在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距，供土石方调配时参考。（4）根据填缺挖余分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案。方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中。（5）经过纵向调配，如果仍有填缺或挖余，则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点，然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或废方栏内。（6）土石方调配后，应按下式进行复核检查：              横向调运十纵向调运十借方=填方              横向调运十纵向调运十弃方=挖方                   挖方十借方=填方十弃方以上检查一般是逐页进行复核的，如有跨页调配，须将其数量考虑在内，通过复核可以发现调配与计算过程有无错误，经核证无误后，即可分别计算计价上石方数量、运量和运距等，为编制施工预算提供上石方工程数量。3.关于调配计算的几个问题（1）经济运距50 青岛理工大学毕业设计（论文）填方用土来源，一是路上纵向调运，二是就近路外借土。一般情况调运路堑挖方来填筑距离较近的路堤还是比较经济的。但如调运的距离过长，以致运价超过了在填方附近借土所需的费用时，移挖作填就不如在路堤附近就地借土经济。因此，采取“调”还是“借”有个限度距离问题，这个限度距离即所谓“经济运距”，其值按下式计算：经济运距：（4-7）式中：B——借土单价（元／m3）；     T——远运运费单价（元／m3·km）；     L兔——免费运距（km）。由上可知，经济运距是确定借土或调运的限界，当调运距离小于经济运距时，采取纵向调运是经济的，反之，则可考虑就近借土。（2）平均运距土方调配的运距，是指从挖方体积的重心到填方体积的重心之间的距离。在路线工程中为简化计算起见，这个距离可简单地按挖方断面间距中心至填方断面间距中心的距离计算，称平均运距。在纵向调配时，当其平均运距超过定额规定的免费运距，应按其超运运距计算土石方运量。（3）运量土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积。单位：m3·km在生产中，工程定额是将平均运距每10m划为一个运输单位，称之为“级”，20m为两个运输单位，称为二级，余类推，在土方计算表内可用符号①、②表示，不足10m时，仍按一级计算或四舍五人。于是：          总运量=调配（土石方）方数×n式中：n——平均运距单位（级），其值为：  其中：L——平均运距；       L免——免费运距。50 青岛理工大学毕业设计（论文）在土石方调配中，所有挖方无论是“弃”或“调”，都应予以计价。但对于填方则不然，要根据用土来源来决定是否计价。如果是路外借土，那当然要计价，倘若是移挖作填调配利用，则不应再计价，否则形成双重计价。因此计价土石方必须通过土石方调配表来确定其数量为：计价土石方数量=挖方数量十借方数量一般工程上所说的土石方总量，实际上是指计价土石方数量。一条公路的土石方总量，一般包括路基工程、排水工程、临时工程、小桥涵工程等项目的土石方数量。对于独立大、中桥梁、长隧道的土石方工程数量应另外计算。在本设计路段中无独立大、中桥梁及隧道。具体计算及调配见《路基土石方数量计算及调配表》50 青岛理工大学毕业设计（论文）第5章公路路基设计5.1设计原则1.路基设计宜避免高路堤与深路堑。2.受水浸淹路段的路基边缘标高，应不低于路基设计洪水频率的水位加壅、水高、波浪侵袭高，以及0.5m的安全高；3.水文及水文地质条件不良地段的路基设计最小填土高度应小于路床处于中湿状态的临界高度；4.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；5.路基坡面防护工程应在稳定的边坡上设置，应注意路基边坡防护与支挡加固的综合和耐久。5.2设计指标路基压实度、填料的粒径和路基边坡坡率及平台宽度见表5-1、5-2。表5-1路基压实指标表指标位置指标位置路面底面以下深度（cm）压实度CBR填料最小粒径(mm)填方路段上路床0～30≥94%510下路床30～80≥94%310上路堤80～150≥93%315下路堤150以下≥90%210零填零挖及切方地段0～30≥94%515表5-2路基坡率及平台宽度边坡高度（m）边坡坡率边坡平台宽（m）＜61：1.5—6～101：1.5～1：2.01.5～2.05.3路基设计方案1.路堤：本路段用于填方的土质稳定性较好，边坡坡度上边沟取1：50 青岛理工大学毕业设计（论文）1.5。边坡坡脚与路基排水沟之间设2m的护坡道，以确保边坡的稳定性。2.路堑：路基设计标高低于天然地面标高时，需要进行挖掘，这种路基形式称为路堑。挖方边坡根据高度和岩土层情况设置成直线或者折线，一般坡度取1:0.5。挖方边坡的坡脚设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流，路堑的上方设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。3.半挖半填路基半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点，上述对路堤路堑的要求均应满足。本设计中路堑路段分别为K0+000～K0+160、K1+120～K1+620、K2+540～K3+560、K4+100～K4+144.993，路堤路段为K0+420～K1+080、K1+640、K1+800～K2+460、K3+580～K4+060，半填半挖路段K0+180～K0+220、K0+340～K0+400、K1+720～K1+780、K2+480～K2+520、K4+0804.地基表层处理：（1）地面横坡缓于1：5时，在消除地表革皮、腐植土后，直接在天然地面上填筑;（2）地面横坡为1：5～1：2.5时，在地面挖台阶，台阶高度不小于2m；（3）应将地基表层碾压密实。在一般土质地段，三级公路基底压实度不小于94%；路基填土高度小于路面和路床总厚时，应将地基表层土进行超挖并分层回填压实。5.4路基防护设计路基边坡防护坚持以保护生态环境为主，结构防护为辅，以绿色环保为核心，美化环境为重心。对于一般路基边坡防护的结构形式有：方格型骨架内铺草皮护坡，直接铺设草皮，框格防护等。路堤路堑根据坡面高度采用以下方案：1.当路堑高度H≤2m时，采用直接铺设草皮；但边坡上下需要进行镶边处理；2.当路堑高度H＞2m时，坡面采用方格截水沟骨架内草皮护坡。坡面用草做成100×100cm50 青岛理工大学毕业设计（论文）方格，骨架内植草。骨架采用M7.5浆砌片石，骨架内铺草皮。为防止截水沟的水流冲刷坡脚在护坡道截水沟出口处沿路线方向铺砌150cm宽，25cm厚的浆砌片石。在本路段设计中填挖高度小于1m的路基边坡不作处理，可以采用直接铺设草皮；但边坡上下需要进行镶边处理；5.5路基支挡物设计1.挡土墙的作用及要求（1）作用a.路肩墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基地滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填土数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有建筑物。b.滨河及水库路堤，在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。c.设置在隧道口或明洞口的挡土墙，可缩短隧道或明洞长度，降低工程造价。d.设置在桥梁两端的挡土墙，作为翼墙或侨台，起着护台及连接路堤的作用。e.抗滑挡土墙则可用于防止滑坡。（2）要求a.不产生墙身沿基地的滑移破坏。b.不产生墙身绕墙趾倾覆。c.不出现因基底过渡的不均匀沉陷而引起墙身的倾斜。e.地基不产生过大的下沉。f.墙身截面不产生开裂破坏。2.重力式挡土墙位置的选择50 青岛理工大学毕业设计（论文）路堑挡土墙大多数设在边沟旁。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，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，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；沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流流畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。3.挡土墙的纵向布置（1）确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的衔接方式。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形式；与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙之间设置墙及接头墙。（2）按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段，确定伸缩缝和沉降缝的位置。（3）布置泄水孔和护拦的位置，包括数量、尺寸和间距。（4）标注特征断面的桩号，墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线和设计洪水位的标高等。4.挡土墙的横向布置横向布置选择在墙高的最大处，墙身断面或基础形式有变异处，以及其他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资料进行挡土墙设计成套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设置等。5.挡土墙的埋置深度对土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：无冲刷时，应在天然地面以下1m；有冲刷时，应在冲刷线以下1m。6.挡土墙的排水设施挡土墙应设置排水设施，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。排水设施主要包括：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，必要时可加设铺砌，对路堑挡土墙趾前的边沟的因用铺砌加围，以防边沟水渗入基础，设置墙身泄水，排除墙后水。浆砌片石墙身应在墙前地面以上设泄水孔。墙较高时，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。为防止水分渗入地基，50 青岛理工大学毕业设计（论文）下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道阻塞。7.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。为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15米设置一道，兼起两者的作用，缝宽2～3cm，缝内一般可用胶泥填塞。但在渗水量较大、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。本设计路堑路面中填挖高度介于1～3m处设置坡度为0.5的护面墙，其桩号为K0+000～K0+080、K1+200～K1+500、K3+440～K3+520，K4+140～K4+144.993，路堤路面中填挖高度介于1～3m处设置护坡，其桩号为K0+440～K0+500、K0+640～K1+020、K1+880～K2+380、K3+580～K3+700、K3+800～K4+040，填挖高度大于3m的设置挡土墙，其桩号为K2+940～K2+960、K2+980～K3+400、K3+720～K3+860。5.6挡土墙稳定性验算在本设计中填挖高度大于3m的均已设置挡土墙，本设计挡土墙稳定性验算以K3+720～K3+860为计算桩号，其他不在进行验算。1.挡土墙参数的拟定（1）墙背填料：选择就地开挖的砂岩碎石屑作墙背填料，容重γ=20KN/m3，内摩阻角=35º。基底摩擦系数为f在0.6~0.7之间，取0.6。（2）墙体材料：7.5号砂浆砌30号片石，砌石γr=22KN/m3，砌石允许压应力[σr]=800KPa，允许剪应力[τr]=160KPa。（3）设计荷载：公路三级。（4）稳定系数：[Kc]=1.3，[Ko]=1.5。50 青岛理工大学毕业设计（论文）根据横断面的布置，该断面尺寸如右图5.1所示：=0.8m=0.3m=1.5m=2.0m=0.2=0.2=0.05=3.00m=1.00m=4.00m0.75+2.5-0.8=2.45m===11.3º==35º/2=17.5º图5.1挡土墙断面图2.换算等代均布土层厚度：根据路基设计规范，，其中是车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2m时，取20KN/m2；墙高大于10m时，取10KN/m2；墙高在2~10m之间时，附加荷载强度用直线内插法计算，为墙背填土重度。（5-1）即=18.75=0.9375（5-2）3.土压力计算假定破裂面交于荷载内，采用《路基设计手册》（第二版）表3-2-1主动土压力第三类公式计算：=35º+11.3º+17.5º=63.8º（5-3）=-0.005（5-4）50 青岛理工大学毕业设计（论文）∴，即=8.4>2.5（5-5）∴假设成立，破裂面交于荷载内。=0.34=1.17（5-6）=1.33（5-7）=72.352KPa（5-8）=63.40KPa（5-9）=34.87KPa（5-10）=1.36m=1.728m（5-11）4.抗滑稳定性验算：=2.63≥[Kc]=1.3（5-12）∴抗滑稳定性满足要求。5.抗倾覆稳定性验算50 青岛理工大学毕业设计（论文）=22.63≥[K0]=1.5（5-13）∴抗倾覆稳定性满足要求。综上可根据上述公式验算其他桩号挡土墙的稳定性。故所设挡土墙满足设计要求。50 青岛理工大学毕业设计（论文）第6章路面结构设计6.1路面结构组成⑴面层面层是直接承受车辆荷载作用及大气降水和温度变化影响的路面结构层次，并为车辆提供行驶表面，直接影响行车的安全性、舒适性和经济性。因此，面层应具有足够的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还有良好的抗滑性和平整度。面层可由一层或多层组成；其上层可为磨耗层，其下层可为承重层、连接层或整平层。修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料等。⑵基层基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。它应具有足够的强度和刚度，具有良好的扩散应力的能力及足够的水稳定性。基层厚度大时，可设为两层，分别称为上基层和底基层，并选用不同强度或质量要求的材料。修筑基层所用的材料主要有：各种结合稳定土、天然砂砾，各种碎石和砾石、片石，各种工业废渣等。⑶垫层垫层介于土基与基层之间，将基层传下来的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形，阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。修筑垫层的材料强度不一定要高，但水稳定性和隔温性能要好，常用的材料有：砂、砾石、炉渣、水泥或石灰稳定土等。50 青岛理工大学毕业设计（论文）图6.1路面结构图6.2水泥路面设计1.设计资料（1）交通量年平均增长率按=10%计，路段属平原微丘，东部温润季冻区（Ⅱ区）（2）设计指标6-1车辆组合表车型（KN）后轴轮组数依维柯791385.501双轮组0.81610金杯SY13240.401双轮组0.0000480跃进NJ13158.401双轮组0.01370解放CA34078.701双轮组0.43320丰田FDA110L110.001双轮组91.9020斯柯达明锐14.201单轮组-80大众捷达10.901单轮组-12093.1622.累计作用次数根据设计规范，三级公路混凝土路面设计年限取20年，车轮轮迹横向分布系数取0.6。累计作用次数：50 青岛理工大学毕业设计（论文）（6-1）由于，交通等级为中等。3.初拟板尺寸查《路基路面工程》表16-20相应于安全等级四级的变异水平等级为中级，根据三、四级公路中等交通等级和中变异水平等级，查表16-17，初拟普通混凝土面层厚度为220mm，基层选用石灰稳定粒料，厚180mm。底基层为150mm。4.路面材料参数确定按《路基路面工程》表16-23和表16-25，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5，相应弯拉弹性模量标准值为29。表16-14，路基回弹模量取30查表16-27，级配碎石底基层回弹模量取250，石灰稳定粒料基层回弹模量取1300。混凝土面板尺寸宽3.5m，长5m。（6-2）（6-3）（6-4）50 青岛理工大学毕业设计（论文）（6-5）（6-6）（6-7）普通混凝土面层的相对刚度半径：（6-8）5.荷载疲劳应力标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力：（6-9）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载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。荷载疲劳应力计算：（6-10）50 青岛理工大学毕业设计（论文）6.温度疲劳应力由表16-28，Ⅱ区最大温度梯度取。板长5m，，由图16-14可查普通混凝土板厚220mm，。故最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：（6-11）温度疲劳应力系数，由公路自然区划为Ⅱ区，可知回归系数，故为：（6-12）则温度疲劳应力为：（6-13）查表16-20，三级公路的安全等级为四级，相应于四级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为80%。可靠度系数为。故（6-14）因而，所选普通混凝土面层厚度（0.22m）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。50 青岛理工大学毕业设计（论文）第7章排水系统设计7.1排水的目的与要求1.目的将路基范围内的土基温度降低到一定的限度范围内，保护路基常年处于干燥状态，确保路基及其路面具有足够的强度与稳定性。把降落在路界范围内的表面水有效地汇集并迅速排除出路界，同时把路界处于可能流入的地表水拦截在路基范围外，以减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利。2.要求各项设施应具有足够的泄水能力，排除渗入路面结构内的自由水，自由水在路面结构内的渗流时间不能太长，渗透路径不能太长。排水设施要有较好的耐久性。7.2路基路面排水设计的一般原则1.排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠宜短不宜长，以使水流不过于集中，作到及时疏散，就近分流。2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必需合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。3.设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地下排水与地面排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，作到路基路面综合设计和分期修建。对于排水困难和地质不良的路段，还应于路段防护加固相配合，并进行特殊设计。50 青岛理工大学毕业设计（论文）4.路基排水要注意防止附近的山坡的水土流失，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程，对于重点路段的主要排水设施，以及土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠应注意必要的防护和加固。5.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。6.为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，亦可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。7.3地表排水设备的类型1.边沟：设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。本设计中采用了长和宽均为0.6m的举行边沟。2.排水沟：用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。本设计采用了长和宽亦为0.6m的梯形排水沟。7.4边沟设计挖方路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤，在路肩外缘均应设计纵向人工沟渠，称之为边沟，其主要功能在于排泄路基用地范围内地面水。边沟内侧边坡坡度按土质类别采用1:1.0～1:1.5；梯形边沟的底宽和深度不应小于0.4m。边沟的纵坡度应尽量与路线纵坡保持一致。当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最小纵坡坡度时，边沟应采用沟底最小纵坡坡度，并缩短边沟出水口的间距。边沟出水口的间距，一般等地区不宜超过500m，多雨地区不宜超过300m。边沟出水口的排放应结合地形、地质条件及桥涵水道位置，引排到路基范围外，使之不冲刷路堤坡脚。Q=16.67ΨqF式中：Q----设计流量m3/s;q----设计重视期和降雨历时内的平均降雨强度，mm/min；Ψ----径流系数；F-----汇水面积，km2.50 青岛理工大学毕业设计（论文）7.5排水沟设计排水沟主要用于排泄来自边沟、截水沟或其他水源的水流，以形成整个排水系统。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形。排水沟的布置，必须结合地形自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径（10～20m以上），徐缓改变方向，保证水流舒畅；纵面上控制最大和最小纵坡，以1%～3%为宜，纵坡大于3%，需要加固，大于7%，则应改用急流槽。1.排水沟断面形式：排水沟一般为梯形断面，其大小应根据流量确定，深度与宽度不小0.5米。排水沟边坡视土质而异，一般在1：1.1：1.5。排水沟沟底纵坡不小于0.5%，在特殊情况下允许减小到0.2%。2.排水沟的平面线形：排水沟应尽量采用直线，如必须转弯时，其半径不小于10～20m，排水沟的长度根据实际需要而定，通常在500米以内。3.排水沟与水道的衔接排水沟采用梯形断面，h=0.6，b=0.6，边坡率m=1。水文水利计算同边沟，在此不另行计算。7.6路面排水设计路面排水由路面横坡、路肩纵坡、拦水带或路肩矩形边沟，路肩排水沟、泄水口和急流槽等组成。路面排水设施的设计，按暴雨强度采用当地任意连续30min的最大径流厚度（mm）。路面排水设计重现期规定：高速公路、一级公路5年，二级及以下公路3年。多雨地区特殊路段可根据需要适当提高。当路基横断面为路堑时，横向排流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面为路堤时，可以采用两种方式排除路面表面水；可以让路面表面水以横向漫流形式向堤坡面分散排放，也可以在路肩外侧设置拦水带，将路面表面水汇集在拦水带同路肩铺面（或者路肩和部分路面铺面）组成的浅三角形过水断面内，然后隔一定距离设计的泄水口和急流槽集中排放在路堤坡脚外。50 青岛理工大学毕业设计（论文）当硬路肩汇水量较大时，或硬路肩宽度狭窄等，使得流水断面不足时，可在土路肩上设置路肩排水沟。路肩排水沟采用“U”形水泥混凝土预制构件砌筑。沟底纵坡同路肩纵坡，并且不小于0.3%。7.7涵洞设计涵洞是为了排泄地面水流而设计的横穿路基的小型排水构造物。1.涵洞分类及涵洞的适用性和优缺点按结构形式不同可分为管涵、盖板涵、箱涵。（1）管涵：a.适用于有足够填土高度的小跨径暗涵。b.对基础的适应性及受力性能较好、不需要墩台，圬工数量少，造价低。（2）盖板涵：a.适用于在软土地基时设置。b.结构较简单，跨径较小时用石盖板，跨径较大时用钢筋混凝土盖板。（3）拱涵：a.适用于在跨越深沟或高路堤时设置。山区石料资源丰富，可用石拱涵。b.跨径较大，承载潜力较大。但自重引起的横载也较大，施工工序较繁多。（4）箱涵：a.适用在软土地基时设置。b.整体性强。但用钢量多，造价高，施工较困难。2.涵洞选用的原则涵洞应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计。同时，公路涵洞设计应适当考虑农田排灌的需要。适当考虑各方面的综合价值。涵洞主要是为了排泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物，其布置应结合地形、地物、地质等条件沿路合理布置，用来排水的涵洞应尽量与水流方向一致，与路线方向垂直，避免布置不当引起的壅水、涡流、下游冲刷过大等现象。3.本路段涵洞设计方法50 青岛理工大学毕业设计（论文）为避免路面排水不力形成积水问题，本路段涵洞设计排水均在变坡点处全面将雨水排出，涵洞尽量设置在填方路段涵洞，避免为二次施工减少费用，涵洞的涵底标高应与沟底标高持平或以下，这样可以将水排出的更加彻底。涵洞的覆土厚度要求不小于0.5m，由于本路段为三级公路服务水平偏下，本设计涵洞管径为0.75m的钢筋混凝土圆管涵。本路段共设11个涵洞，将其列为表格如下：表7-1涵洞设计表桩号涵底标高（m）桩号涵底标高（m）K0+000362.00K2+400354.38K0+300363.45K3+300360.00K0+900357.00K3+600364.20K1+800353.65K3+900362.08K2+000354.98K4+000361.75K2+300355.0050 青岛理工大学毕业设计（论文）结论通过本次较为系统完整的道路设计，使我真正领悟到学以致用和一切从实际出发的道理是多么的难能可贵。这次设计内容包括主线平面设计、横断面设计（横断面数据输入、横断面绘图）、纵断面设计（拉坡、调整纵坡和填挖高度、纵断面地面高程数据输入、竖曲线设计）、涵洞设计、挡土墙设计等，在以上的设计中综合考虑本地区地形地貌情况，各种道路设计标准规范，全方位考虑并运用至此次设计中，本次设计遇到了各种设计和技术难题，特别是在纵断面设计中出于设计需要，考虑道路填挖高度尽量小，并满足填挖平衡和最小纵坡在0.3%～0.5%，而在本设计中当填挖方量满足设计要求时，而最小纵坡不满足设计要求。在技术方面CAD按比例绘图不知如何绘制，通过掌握了解相关视频才真正学会运用。由于经验和能力的限制，在本次设计中必然会出现诸多问题，希望各位老师提出宝贵建议和修改意见，使我的设计更加完善、合理、科学。设计工作不仅要有扎实的理论基础，还要有过硬的心理素质。此次设计不仅锻炼了我综合运用所学专业知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高了我查阅文献资料、设计规范和电脑制图的能力水平，而且通过对整体控制，局部取舍，细节斟酌处理，都使我的能力得到进一步升华，经验得到了丰富和提升，本次设计可谓锻炼出全方考虑，照顾全面，认真和不急不躁的品质。雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。我们只有不断的学习，不断的进步，才能在残酷的社会生活中立足，才会有更好的发展和进步！50 青岛理工大学毕业设计（论文）致谢养兵千日用兵一时，为期三个多月的毕业设计已经接近尾声，本次毕业设计是对大学专业知识的总结和运用，在本次毕业设计中，不但使我更好的回顾专业基础知识，也让我更好的将其梳理、消化。在这里我要特别感谢翟清翠老师在毕业设计阶段给我的精心指导和谆谆教诲，从最初的平面选线，到主线平面设计、纵断面拉坡设计、横断面设计、路基路面设计，到最后毕业论文的编写。她给了我耐心的指导和无私的帮助。为了指导我的毕业设计，她放弃了自己的休息时间和空余时间，加班加点精心指导，这种无私奉献、爱岗敬业的职业精神令人敬佩，体现了学高为师，身正为范的人民教师风采，在此，仅向翟清翠老师表示崇高的敬意。同时，还要感谢所有专业任课老师和同学们在这三年来给我的指导和帮助，是你们教会了我如何做人，如何求知，感谢本次毕业设计小组团队的合作，让我懂得众人拾柴火焰高的团队协作精神。最后，祝愿所有老师桃李遍天下！由于我的能力限制和考虑不周，本次毕业设计文件中难免存在错误和不足，恳请各位老师、同学提出宝贵意见，在此表示感谢。最后，感谢青岛理工大学三年来对我的培育，我将不负重托，不辱使命，秉承“百折不挠，刚毅厚重，勇承重载”的理工精神，为母校增光添彩。祝愿青岛理工大学全体老师和同学们身体健康，万事顺心！50 青岛理工大学毕业设计（论文）参考文献[1]杨少伟主编.道路勘测设计.北京：人民交通出版社，2007.[2]邓学钧编著.路基路面工程.北京：人民交通出版社，2008.[3]交通部行业标准.公路工程技术标准(JTGB01-2003).北京：人民交通出社，2004.[4]交通部行业标准.公路路线设计规范(JTGD20-2006).北京：人民交通出社，2006.[5]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范（JTGD30-2004）.北京：人民交通出版社，2004.[6]中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2002）.北京：人民交通出版社，2002.[7]中华人民共和国行业标准.公路自然区划标准（JTJ003-1986）.北京：人民交通出版社，1986.[8]中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准条文说明（JTGB01-2003）.北京：人民交通出版社，2004.[9]交通部第二公路勘察设计院主编.公路路基设计手册（第二版）.北京：人民交通出版社，1996.[10]中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）.北京：人民交通出版社，2004.50'