三级公路毕业设计

'XXXX大学本科毕业（设计）论文（XXXX届）题目：XXXXX三级公路设计教学院（部）土木工程学院专业土木工程学生姓名指导教师（XX）评阅人（XX）20年月日4 目录前言61设计总说明71.1任务依据及资料来源71.1.1任务依据71.1.2设计资料来源及任务安排71.2工程概况71.2.1沿线自然地理概况72.2.1与周围环境和自然景观相协调81.3公路平面总体设计91.4施工注意事项91.5计算机的应用情况102公路技术等级的确定112.1公路技术等级112.2公路技术等级确定122.2.1交通量组成122.2.2交通量计算122.3三级公路技术指标核算132.4公路技术标准132.4.1直线142.4.2圆曲线142.4.3缓和曲线153平面设计173.1选线的基本原则173.2选线的方法173.3平面线形设计183.3.1计算偏角及交点间距184 3.3.2曲线敷设及桩号计算183.3.3带缓和曲线的圆曲线计算193.4平面设计图204纵断面设计214.1纵断面设计的一般原则214.2纵坡设计的要求214.3纵坡设计的步骤214.4竖曲线设计原理介绍224.4.1竖曲线的要素224.4.2竖曲线要素计算244.5设计相关图纸245横断面设计255.1横断面设计原则255.2横断面的组成255.2.1横断面几何尺寸选择265.2.2各项技术指标265.3平曲线加宽设计275.4超高设计276路基设计306.1路基设计的内容与要求306.1.1路基断面设计306.1.2路基设计要求306.2填料的选择及压实标准306.2.1填料的选择306.2.2压实标准327路面设计337.1基本资料337.1.1设计资料337.2轴载换算334 7.2.1我国《公路沥青路面设计规范》换算公式337.3标准轴载累计作用次数估算367.4初步拟定路面层组合方案367.5路面厚度设计及验算377.5.1设计弯沉值377.5.2容许拉应力377.6确定石灰土层的厚度387.7沥青路面结构层398挡土墙设计408.1挡土墙设计及验算408.1.1三级公路重力式路肩墙设计资料408.1.2破裂棱体位置确定408.1.3荷载当量土柱高度计算418.1.4土压力计算418.1.5土压力作用点位置计算428.1.6土压力对墙趾力臂计算428.1.7稳定性验算428.1.8基底应力和合力偏心矩验算438.1.9截面内力计算449桥涵设计459.1桥梁设计及说明45结束语46参考文献47指导老师简介48致谢494 前言前言交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。公路运输作为其中最重要的运输方式之一。我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4%，西部地区更高，达到21.8％，技术等级构成不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。    因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点。本设计是一条三公里的三级公路，连接城乡，加快城乡之间的交通运输，促进乡村的经济发展，为城市的物资供给提供便利。本次设计严格按照国家规范要求进行道路及相关的设施进行设计，解决了线性组合、超高加宽等相关问题，各项设计指标均达到国家规范要求，满足经济、合理、便利、美观等设计要求。5 1设计总说明1设计总说明1.1任务依据及资料来源1.1.1任务依据（1）毕业设计任务书。（2）交通部现行勘察设计标准及国家规范。注：《公路路线设计规范JTGD20—2006》以下简称规范1.1.2设计资料来源及任务安排本毕业设计题目取材于“XXX至XXXX地区电子地形图”，图中海拔高度为相对海拔高度。电子地形图中详细给出道路所在的地形、地貌和水文地质条件。按照设计要求，设计一条三公里左右的三级公路。1.2工程概况1.2.1沿线自然地理概况本设计公路位于XXXXX地区，全长xxxx米。本段三级公路的建设有助于加快城乡区的经济快速发展，方便城镇与乡村的沟通，在加快乡村发展的同时也有助于城市生活的物资的供应需求。完善城乡道路网对城乡的经济发展有着重要的意义，同时对促进该地区经济的发展也具有重要意义。本项目路线基本走向为南北走向，按三级公路标准修建，设计车速为40公里∕小时，路基宽度8.5米。A气象条件该地区属于我国二级区划区，属亚热带与温带共存的复杂气候类型。冬、春季节受大陆季风影响，晴天日数多，光照充足，气候温和干燥；夏、秋季节受海洋季风影响，阴雨日数偏多，日照条件较差，气候凉快潮湿。由于高原地形地貌和复杂的地势导致气候类型复杂多样，垂直差异明显，具有独特的高原立体气候特点。曲靖市年平均气温14.5°C，极端最高气温35.7度，极端最低气温一16.2度，最热月7月平均气温19.7度，最冷月1月平均气温6度，师宗、罗平的南盘江河谷地区年均温在18℃以上。全年雨量主要集中在5、6、7月，年平均降水量在1000毫米以上。该地区主要天气气候为：（1）小雪、低温；43 1设计总说明（2）小雾；（3）雷雨、大风；（4）秋季连阴雨。以上天气对交通运输有一定的影响，需特别注意。B地形、地貌地形多由山地、丘陵和盆地等组成，喀斯特地貌发育典型。地形陡峭，有河流，山区面积大，气象条件和气候条件特殊，易发生山洪、滑坡、泥石流等灾害。本设计路线沿线大地地貌单元划分如下：地层岩性主要为第四系全新统冲积卵石层和强弱风化基岩层。（卵石层）埋深2.2～3.8米，具有较强的透水性；弱风化片岩，底板埋深3.2～4.5米，厚1.3～2.1米，易钻进。C水文地质地下水：该区地下水埋深在第四系覆盖区，一般为5.0～8.00米；坝子平原地貌区，部分地区有小的沟谷发育，基底岩性的含水性和给水性差，大气降水主要以地表径流形式排泄，地下水位相对较深，在沟底一般为3.0～5.0米，丘顶水位埋深大于8.00米。地下水类型主要为上层滞水、空隙潜水、风化裂隙潜水，水质类型以碳酸盐型为主。地表水系均为山溪性河流，其特点为源短、流浅，径流量随季节变化，雨季洪水暴涨暴落，旱季河水近枯，洪水时挟带大量泥砂。雨季河水位高于地下水位，河流排泄地下水，旱季河水位高于地下水位，河流成为地下水的补给源之一。区内水质较好，无污染。大气降水在地表径流过程中，水的汇集和长期冲刷形成冲沟，在雨季形成季节性水流。同时，在沟谷汇合处，由人为筑坝蓄水后形成多处大小不等水塘等地表水体。D地震根据《云南省地震烈度区划图》，本项目沿线地区地震烈度为八度。2.2.1与周围环境和自然景观相协调（1）尽可能将挖方路段的土石方全部利用，减少占地面积，减少对沿线自然生态环境的破坏。（2）设置了足够的桥涵和通道，尽量减少对农田灌溉及原有水系系统影响。43 1设计总说明（3）对全线的路基路面排水统一考虑，确保排水顺畅，符合规范要求。（4）注重立交及服务区设置位置的总体规划，与城市发展规划相协调，同时注意与周围景观的协调。1.3公路平面总体设计根据道路通行能力分析计算，至本项目的远景设计年限（2025年），各路段交通量均在设计车速为40km∕h的双车道。同时根据本项目在公路网中的地位、作用、功能、服务水平，结合沿线地形、地质、水文等自然条件，确定总体设计原则如下：（1）平面线位符合三级公路总体规划走向，不仅重视路网现状的协调配合与方便近期的使用，还应兼顾为远期规划创造必要的条件；（2）线位综合考虑沿线城镇总体规划及产业布局，为区域经济的发展创造条件；（3）充分利用地形、地物，合理应用指标，尽量少拆迁、尽量避免大填大挖，又不过分迁就地形，根据交通和地形条件确定合理的线形；（4）对交通工程及绿化工程等设施采取统一规划，同步设计，分期实施的原则进行设计；（5）重视公路景观，环境保护设计。1.4施工注意事项（1）施工前应全面理解设计意图，根据有关参数复核用地宽度，发现问题及时处理。（2）施工前应进行现场核对，如发现设计与实地不符，应及时作补充调查，进行设计变更并报有关部门批准后施工。（3）施工单位应注意编导的布设，修建，养护及防尘。（4）施工前施工单位应将丢失的控制点补齐，将有防碍施工的控制点移动到有利于是施工的地方，并对控制点进行联测，复测和妥善保护，以保证各个控制测量使用。（5）施工中地质不良地段的处理，应根据实际地质情况，严密监视观测，发现问题及时反馈有关部门，采取切实可行的处理措施。1.5计算机的应用情况43 1设计总说明设计中采用路线CAD,设计说明书、计算书均由计算机完成，其中部分表格、数据及设计图纸由“海地道路设计软件”生成。43 2公路技术等级的确定2公路技术等级的确定2.1公路技术等级由于不同的道路在国民经济发展中所起的作用不同，考虑到城乡道路的发展及本地区的道路规划，行车因素等原因，进行公路等级的确定。国家《公路路线设计规范JTGD20—2006》将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级：（1）高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。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；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40000～80000辆；八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60000～100000辆。（2）一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级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15000～30000辆；六车道一级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。（3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级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6000～15000辆。（4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级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2000～6000辆。（5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级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2000以下。单车道四级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400以下。2.2公路技术等级确定2.2.1交通量组成43 2公路技术等级的确定路段初始年交通组成及交通量（辆/日，交通量年增长率取6.5%,道路使用年限按10年），见表2-1。序号车型名称前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数后轴轮组数交通量1解放CA10B19.460.851双轮组2002丰田FDA110L35752双轮组2003奔驰LPK70922442双轮组5004黄河JN15049101.61双轮组1005东风EQ14023.769.21双轮组150表21汽车交通量组合（单位：辆∕日）我国《公路工程技术标准》规定：标准车型为小客车各汽车代表车型与标准车型换算系数如表2-2：表2-2各汽车代表车型与车辆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～≤7t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2.2.2交通量计算初始年交通量折合成小客车为：交通年增长率,远景年交通量：由规范可知双车道三级公路折合成小客车的年平均交通量为2000～6000辆，所以该设计为三级公路满足设计年限内的交通增长要求，三级公路设计车速选择40km/h。43 2公路技术等级的确定2.3三级公路技术指标核算（1）平曲线极限最小半径：注：查规范可得，故取和（2）平曲线一般最小半径：注：（3）缓和曲线最小长度：（4）停车视距：V取值由设计车速确定，查规范，取设计车速的,g取值10（5）纵坡最小长度：查规范可得为120m（6）竖曲线最小长度：2.4公路技术标准公路技术标准是指在一定自然环境条件下能保持车辆正常行驶性能所采用的技术指标体系本路段按三级公路标准测设，设计车速40km/h，测设中在满足《公路路线设计规范》及在不增加工程造价的前提下，充分考虑了平、纵、横三方面的优化组合设计，力求平面线型流畅，纵坡均衡，横断面合理，以达到视觉和心理上的舒展。2.4.1直线（1）直线的最大长度我国目前的《标准》和《公路路线设计规范》中未对直线的最大长度规定具体的数值，但总的原则是：公路线形应与地形相适应，与景观相协调，最大长度应有所限制；当采用长直线时为弥补景观单调的缺陷，应结合具体情况采取相应技术措施。43 2公路技术等级的确定由《公路路线设计规范》得知：同向曲线间的直线最小长度为6V；反向曲线间的直线最小长度为2V。当直线两端设置有缓和曲线时，也可以直接相连,构成S形曲线。2.4.2圆曲线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其半径值以及超高和加宽。（1）最小半径平面线形中一般非不得已时不使用极限半径，因此《规范》规定了一般最小半径，如下表2-3。不设超高最小半径，当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。表2-3各级公路圆曲线最小半径(m)设计速度（km/h）1201008060403020极限最小半径（m）650400250125603015一般最小半径（m）10007004002001006530不设超高的最小半径（m）路拱≤2%5500400025001500600350150路拱＞2%7500525033501900800450200（2）最小长度选用圆曲线半径时，最小长度一般要求要有3s的行程，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，所以圆曲线半径不可大于10000米。圆曲线半径的选用：在运用平曲线半径的三个最小半径时，应遵循的一般原则是：在地形条件许可时，应力求使半径尽可能接近不设超高最小半径；一般情况下或地形有限制时，应尽量大于一般最小半径；只有地形特别困难时，方可采用极限最小半径。本设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，采用了设超高的半径曲线。2.4.3缓和曲线缓和曲线是道路平面线形要素之一，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。43 2公路技术等级的确定由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度，以使驾驶员能够从容的打方向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上的超高过度也能够在缓和曲线内完成。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；（2）控制超高附加纵坡不过陡；（3）控制行驶时间不过短；（4）符合视觉要求。由《公路路线设计规范》可知各级公路缓和曲线最小长度如表2-4所示：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1201008010080608060403020缓和曲线最小长度10085708570507050352520表2-4各级公路缓和曲线最小长度我国《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距见表2-5。表2-5二、三、四级公路停车视距、会车视距与超车视距设计速度8060403020停车视距11075403020会车视距220150806040超车视距550350200150100本设计根据上述条件采用的设计技术指标汇总见表2-6。表2-6主要技术指标汇总设计指标取值设计速度V40km/h行车道宽度（m）2×3.5=7行车道数2路基宽度(m)8.5直线的最大长度(m)20V=800同向曲线间直线的最小长度(m)6V=240反向曲线间直线的最小长度(m)2V=80最大纵坡7%最小纵坡0.3%最大合成纵坡10%凸形竖曲线一般最小半径/长度(m)700/3543 2公路技术等级的确定凹形竖曲线一般最小半径/长度(m)700/35会车视距（m）8043 3平面设计3平面设计3.1选线的基本原则（1）路线的基本走向必须与道路地形条件协调搭配。（2）在认真比对各种设计路线方案的基础上，选定最优路线设计方案。（3）路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和将来养护。（4）选线应注意同本地区农田基本建设的配合，做到少占耕地，或尽量不占耕地、经济作物地等农地。（5）要注意保护环境，使道路与周围环境相协调。（6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路工程的影响程度，以便合理选线。（7）选线应综合考虑路与桥搭配衔接的关系。（8）文物、古迹等是不可再生资源，应尽量避让，不可移动文物资源。3.2选线的方法选线可采用纸上定线、现场定线、电子地形图上定线。高速公路、一级公路应选用纸上定线并现场核对的方法，二级、三级、四级公路采用现场定线，但在受地形限制时也可采用纸上定线的方法，本次设计采用电子地形图上定线，软件画图。优点：设计方便、快捷、节省时间，缺点：盲目性大，不能全面了解地形地貌。（1）全面识别电子地图全面识别电子地图是解决路线基本走向的全局性工作。理解地图所反映的地形地貌、山脉走向、河流发育等相关信息，以便后面的选线工作顺利进行。在理解地形图的同时，大致选定路线的基本走向，使路线的基本走向与道路的地形地貌、山脉走向相协调，影响道路的走向的因素很多，如：设计任务书，道路相关设计规范、地形、地质，水文、气象等自然条件都影响道路的路线设计。（2）分区分段设计在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分区设计，解决道路在哪个区应该怎么走，怎么与下一个区衔接等问题。（3）具体定线在合理布置的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、43 3平面设计横等各方面的因素，随后拟定出圆曲线的半径，缓和曲线长度。并在软件中计算检查，看是否有满足规范要求。3.3平面线形设计3.3.1计算偏角及交点间距（1）已知坐标计算方位角，{}式中：-象限角，即路线方向与x轴的夹角；-方位角（2）方位角与转角的关系式：（当为正时，为右转角；当为负时为左转角）式中：—转角（3）已知两交点坐标求两点间距离，3.3.2曲线敷设及桩号计算（1）桩号计算ZH（桩号）=JD（桩号）-THY（桩号）=ZH（桩号）+LhYH（桩号）=HY（桩号）+LyHZ（桩号）=YH（桩号）+Lh43 3平面设计QZ（桩号）=HZ（桩号）-L/2JD（桩号）=QZ（桩号）+D/23.3.3带缓和曲线的圆曲线计算（1）ABC段圆曲线半径，如图3-1图3-1ABC段曲线图其中：—曲线长（m）—切线长（m）—外矩（m）—缓和曲线（m）—圆曲线（m）—曲线半径（m）带有缓和曲线的平曲线计算公式切线长：曲线：外距：43 3平面设计切曲差：内移值：切线增值：3.4平面设计图详见CAD图纸43 4纵断面设计4纵断面设计4.1纵断面设计的一般原则（1）纵断面线形应平顺、圆滑、视觉连续，并与地形相适应，与周围环境相协调。（2）纵坡应考虑填挖平衡，并利用挖方就近作为填方。（3）平面与纵断面组合设计应满足规范要求。（4）线形在视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（5）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“平包纵”。（6）平、纵线形的技术指标大小应均衡，搭配要协调。（7）合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。（8）路面与周围环境相协调，可以以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度。4.2纵坡设计的要求（1）设计必须满足《国家标准》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。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。（3）在设计纵坡时应考虑沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合因素。（4）应尽量做到填挖方平衡，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。（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、中桥引道及隧道两端接线等，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、农田水利等方面的要求。4.3纵坡设计的步骤（1）准备工作：准备设计资料，认真识别电子地形图，了解电子地图信息，根据等高线走势及道路路线，做出纵坡大致设想。43 4纵断面设计（2）选取控制点：在路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的地方设置控制点。（3）交互拉坡：在海地软件中进行竖曲线设计，完成交互拉坡工作，在设计中，严格参照规范要求，进行竖曲线各个要素的控制，在拉坡完成时，进行拉坡验算，检查是否满足规范要求。（4）曲线要素调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规范要求，平、纵组合是否恰当等，若有问题应进行调整。（5）核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应进行相应的调整。（6）电脑生成计算：根据设计好的曲线要素，进行计算和图纸的生成。（7）输出图纸及检查：对上一步生成的图纸进行输出保存，检查图纸中是否有错误的地方，如有错误，则进行调整修改。4.4竖曲线设计原理介绍规定的竖曲线最小半径和竖曲线长度如下表4-1所示：表4-1竖曲线最小半径和竖曲线长度设计速度（km/h）1201008060403020凸形竖曲线最小半径（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度（m）一般值250210170120906050最小值1008570503525204.4.1竖曲线的要素坡度差（代数差），当为“+”时，为凹形竖曲线；为“－”时，为凸形竖曲线。竖曲线要素见图4-1。43 4纵断面设计图4-1竖曲线要素示意图竖曲线长度：（4-1）竖曲线切线长：（4-2）竖曲线上点的竖距：（4-3）竖曲线外距：（4-4）式中R——竖曲线半径，m；L——竖曲线的曲线长，m；T——竖曲线的切线长，m；E——竖曲线的外距，m；——两相邻纵坡的代数差，在竖曲线要素计算时去其绝对值；y——竖曲线上任意一点到切线的纵距，m；x——竖曲线上任意一点与竖曲线始点或终点的水平距离，m。在设计过程中，按折线计算出的纵断面设计标高为未计竖曲线之设计标高；设置竖曲线后，竖曲线内所在路段的设计标高应在未计竖曲线之设计标高的基础上加以改正，此改正值为y，即：在凸形竖曲线内：设计标高=未计竖曲线的设计标高-y在凹形竖曲线内：设计标高=未计竖曲线的设计标高+y4.4.2竖曲线要素计算43 4纵断面设计该公路全长xxxxm，全线共设七个竖曲线。其中四个凸形竖曲线，三个凹形竖曲线。竖曲线半径选择说明：(1)符合平纵结合设计(2)竖曲线半径的选择符合《规范》要求，凸曲线R≥700m，凹曲线R≥700m，同时凸的竖曲线最小长度不小于35m。(3)竖曲线的设置应使驾驶员能保持视距的连续性，平纵线形的技术指标大小均衡，线型协调。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。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据《公路路线设计规范》的规定合理的选择了半径。4.5设计相关图纸详见CAD图纸43 5横断面设计5横断面设计公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求：横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行《公路路线设计规范JTGD20—2006》规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并确定公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与之间配合，不能任意兼、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小，纵坡适宜，可考虑与路基边沟合并，但边沟断面应适当加大。路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑直立的加筋土挡墙。地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑进行设计。5.1横断面设计原则（1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。（2）路基设计除了选择合适的路基横断面形式和边坡坡度外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。（3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。（4）沿河及受到水浸水淹的路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。（5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。（6）路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。5.2横断面的组成5.2.1横断面几何尺寸选择43 5横断面设计路基宽度按双向两车道三级公路一般值设置，为9m。行车道宽7.5m（3.75m×2），无中间带，硬路肩为1.5m（0.75m×2），土路肩横坡为3%，路拱横坡为2%。5.2.2各项技术指标（1）查规范，得各项技术指标①路基宽度设计年限10年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为1525辆/日，公路等级为三级，为双向两车道。三级公路车速为40km/h,双车道的路基宽度9m,取设计车道宽度一般值3.75m，得总车道宽度为3.75×2＝7.5m。②路拱坡度沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为1～2%，本设计取路拱坡度为2%，以利于排水；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%～2%，故取路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。③路基边坡坡度由《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。④护坡道当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽1m的护坡道；当高差大于6m时，应设置宽2m的护坡道。本设计的填土高度均小于6m，再结合当地的自然条件，护坡道均设置1m，且坡度设计为4%。⑤边沟设计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。外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处山区，采用梯形边沟，且底宽为0.6m，深0.6m。（2）横断面设计步骤①根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。②根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、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。③根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。43 5横断面设计④绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。⑤计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。（3）由设计图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基土石方数量汇总表。标准横断面布置见图5-1：图5-1路基横断面图(单位m)5.3平曲线加宽设计汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中后内轮轨迹半径最小，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。《公路工程技术标准》规定：平曲线半径小于250m时，应在曲线内侧加宽，当半径大于250m时，由于加宽值较小，且行车道已具有一定富余宽度，故可不设加宽。本设计中有几个交点半径小于250m，已考虑了加宽。5.4超高设计5.4.1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。超高值的计算公式：《公路工程技术标准》规定：超高横坡度按计算行车速度、半径大小，结合路面类型、自然条件等情况确定。三级公路的超高横坡度不超过8%。无中间带道路的超高过渡可有三种形式：43 5横断面设计（1）绕未加宽前的内侧车道边缘旋转；（2）绕中线旋转；（3）绕外边缘旋转。上诉各种方法中，绕未加宽的内侧车道边线旋转，由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多采用此法。本设计采用第一种超高过渡形式。5.4.2超高缓和段从直线上的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面，由一个逐渐变化的过渡路段，这一逐渐变化的过渡路段称为超高缓和段，三级公路的超高缓和段原则上利用缓和曲线段。（1）超高过渡方式所设计的公路是没有中间带的山地三级公路，采用绕内侧旋转，以这样的方式，将两侧行车道分别绕内侧旋转使之成为整体的单向超高断面。（2）超高缓和段长度为了行车的舒适性和排水的需求，对超高缓和段必须加以控制，超高缓和段长度按下是进行计算：式中：B—旋转轴至行车道（设路缘带为旋转轴）外侧边缘的宽度（m）；—超高坡度与路拱坡度的代数差（%）；P—超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为旋转轴）外侧边缘线之间相对坡度。超高缓和段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。5.4.3超高的计算（1）第一段圆曲线上超高计算：①超高缓和段长度的计算超高缓和段长度的计算公式见表5-1。表5-1绕路面内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备注1.计算结果均43 5横断面设计为与设计高之高差；2.临界端面距超高缓和段的起点：3.x距离处的加宽值：圆曲线上外缘中线内缘过度段上外缘中线内缘43 6路基设计6路基设计6.1路基设计的内容与要求6.1.1路基断面设计路基横断面的典型形式：填方路基、挖方路基、半填半挖路基。本设计路基宽度为9m，行车道宽度为7m；路堤边坡坡度采用1：1.5，路堑边坡坡度采用1：0.5进行设计。6.1.2路基设计要求1、路基设计，应符合公路建设的一般要求和《公路工程技术标准》规定的具体要求。2、路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要。3、沿河线的路基设计，应注意路基不被洪水淹没或冲毁，若有废方过多，压缩河道，引起壅水而危急农田、房舍时，一般应变更设计，将路线适当外移以减少废方。4、必须穿过耕种地区的路基，必要时，可进行边坡加固或修建矮墙，以防边坡塌陷；对较矮的路基边坡，如石料较方便，甚至可修筑直立矮墙以尽量节约用地。5、当横坡陡于1：5的坡地上的填方路基，在填筑前，须将地面挖成梯台，台阶宽度不小于1米，台阶顶面应做成2～4%的反向横坡，以防路基滑动而影响其稳定性。6、山坡上的半挖半填路基，若原地面横坡较陡，填方坡脚伸出很远，施工困难，且边坡稳定性也较差时，可修筑护肩路基以避免边坡伸出；否则，可在填方坡脚修筑护脚以增强边坡的稳定性。7、山坡坳形地段往往有较厚的坡积层，多为较松散的碎、砾、漂石土等。路基设计除应根据当地土质及水文情况适当放缓挖方边坡外，还应在挖方坡脚设置矮墙或上挡墙。8、当挖方路基遇到不同的土层时，可根据土质的稳定性在一个边坡上采用不同的边坡率，即折线形的边坡断面。6.2填料的选择及压实标准6.2.1填料的选择填筑路基的材料以采用强度高、水稳定性好、压缩性小、施工方便以及运距短的岩土材料为宜。在选择填料时，一方面要考虑料源和经济性；另一方面还要顾及填料43 6路基设计的性质是否合适。为节省投资和少占耕地和良田，一般应利用附近路堑或附属工程的控方作为填料。路基填料不得使用腐土、生活垃圾土、淤泥，不得含杂草、树根等杂物，粒径超过10cm的土块应打碎。应选用级配较好的粗粒土为填料，且应优先选用砾类土、砂类土，且在最佳含水量压实。路基填方若为土石混合料，且石料强度大于20MPa时，石块的最大粒径不得超过压实厚度的2/3，当石料强度小于15MPa，石料最大粒径不得超过压实厚度。路面填料最小强度和填粒最大粒径应符合下表6-1。用不同填料填筑路基时，须遵守下列规则：（1）不同性质的填料应分层铺筑，不得混杂乱填（但可参配后使用），以免形成水囊或滑动面。每种填料层累计总厚度不宜小于0.5m。（2）不同的填料的层位安排，应考虑路基的工作条件。（3）透水性较小的土填筑路堤下层时，其顶面应做成4%的双向横坡，以保证上层透水性土有排水出路。（4）为了防止雨水侵蚀冲刷，可采用透水性较小的土包边，但是包边部分的土应与中间部分一起分层夯实，并设置盲沟，以利排水。（5）当路堤两部分填料的颗粒尺寸相差较大时，应在其间加设反过滤层，以防止两部分填料相互混入，而引起路堤下沉。表6-1路基填料的技术要求路基部分（路面底面以下深度）填料最小强度CBR（%）填料最大粒径（cm）高级路面其他路面上路床（0～30cm）8610下路床（30～80cm）5410上路堤（80～150cm）4315下路堤（>150cm）3215注：当路床填料CBR值达不到表列要求时，可掺石灰或其他稳定材料处理。巨砾土（石块）填料的最大粒径，不应超过压实厚度的2/3。6.2.2压实标准43 6路基设计实践证明，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。压实标准见表6-2。表6-2路基压实度路基部分（路面底面以下深度）压实度（%）高级路面其他路面上路床（0～30cm）9593（95）下路床（30～80cm）95（98）93（95）上路堤（80～150cm）93（95）90（90）下路堤（>150cm）90（90）90（90）注：1.表列括号内外压实度值分别以《公路土工试验规程》的轻型和重型击实试验法为准2.路基压实应采用能够重型压实标准控制。但多雨潮湿地区的粘性土（上路床除外），当进行处治或采用重型压实标准确有困难时，还有铺筑中级或低级路面时，均可采用轻型压实标准。43 7路面设计7路面设计7.1基本资料7.1.1设计资料（1）地处V4区，为双向两车道，拟采用沥青混凝土路面结构施工图设计，沿线土质为砖黏性土、粗粒岩，土基的稠度为1.17，属于干燥状态，年降雨量1000mm，最高气温29℃，最低气温-6.0℃。（2）土基回弹模量的确定设计路段路基处于干燥状态，路基土为黏性土，根据实验室确定土基回弹模量设计值为33MPa。（3）根据工程可行性研究报告可知该路段近期交通组成与交通量如表7-1,所示，沥青路面累计标准轴次按10年计算。表7-1交通组成序号车型名称前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数交通量1解放CA10B19.460.851双轮组2002丰田FDA110L35752双轮组2003奔驰LPK70922442双轮组5004黄河JN15049101.61双轮组1005东风EQ14023.769.21双轮组1507.2轴载换算7.2.1我国《公路沥青路面设计规范》换算公式1、我国路面设计方法采用当量法考虑交通轴载的作用，选用单轴双轮组荷载100KN作为标准轴载。以设计弯沉值或验算沥青层层底拉应力为设计指标时，按弯沉或拉应力等效的原则推演到轴载换算系数公式为：43 7路面设计(7-1)式中：—级轴载重（KN）和作用次数；—标准轴载重（100KN）；和作用次数—标准轴载（KN）；—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0，四轮组为0.38；—轴数系数。当轴载间距大于3m时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为1；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数为＝1+1.2（m－1）其中m为轴数当以弯沉值和沥青层层底拉应力为设计指标时，轴载换算如表7-2车型（KN）（次/日）（次/日）解放CA10B后轴60.851120023丰田FDA110L前轴35112002丰田FDA110L后轴751120057.2奔驰LPK709后轴441150014,6黄河JN150前轴49.0111004.5黄河JN150后轴101.611100107.1东风EQ140后轴69.21115030.2238.643 7路面设计表7-2轴载换算当进行半刚性基层的层底拉应力验算时以半刚性基层的底面拉应力为设计指标时，按弯拉应力等效的原则推演的到轴载换算系数公式为：(7-2)式中：—轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09；—轴数系数。当轴载间距大于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：＝1+2（m-1）当以半刚性材料层底拉应力为设计指标时，如表7-3表7-3轴载换算车型（KN）（次/日）（次/日）解放CA10B后轴60.85112003.8丰田FDA110L后轴751120020黄河JN150后轴101.611100113.5东风EQ140后轴69.2111507.9145.243 7路面设计7.3标准轴载累计作用次数估算《公路沥青路面设计规范》的方法：(7-3)式中：—使用初期行车道的双向日平均标准轴载作用次数（次/日）；—设计年限（年），三级公路为8年；—设计车道使用初期的标准轴载作用次数；—设计年限内交通量的平均年增长率；—车道系数，与车道数有关查表取0.6。以设计弯沉值为指标，以沥青层层底拉应力为验算依据时的累积当量轴载，设计年限内一个车道的累计当量轴次。以半刚性基层的层底拉应力为验算依据时的累计当量轴载，设计年限内一个方向一个车道的累计当量轴次。7.4初步拟定路面层组合方案由于本路线处于山区，含有较多的沙砾碎石和碎石供应。本设计按沥青层层底拉应力为验算依据时算得的累积当量轴次和以半刚性基层层底拉应力为验算依据时算得的累计当量轴次属于接近中等交通的下限值。初步拟定采用路面结构组合如下，结构组合设计各层厚度见表7-4。表7-4各层厚度表层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)(15℃)抗压量(MPa)(20℃)计算信息1中粒式沥青混凝土416001200计算应力2粗粒式沥青混凝土612001000计算应力3水泥碎石2526001500计算应力4石灰土?1600550计算应力5土基—40计算应力43 7路面设计7.5路面厚度设计及验算7.5.1设计弯沉值弯沉值的大小反应了路基路面的强弱，在相同车轮荷载作用下，路面弯沉值愈大则路面抵抗垂直变形的能力愈弱，反之则强。弯沉值是路面厚度计算的主要依据。其确定含义是：根据设计年限内一个车道上预测通过的累计当量轴次、道路等级、面层和基层类型而确定的路面弯沉设计值，按下式计算：(7-4)式中：―路面设计弯沉值（0.01mm）；―设计年限内一个车道上累计当量轴次；―公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2；―面层类型系数，沥青混泥土面层为1.0，热拌沥青碎石面层、上拌下贯或贯入式路面为1.1；―基层类型系数，半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6。7.5.2容许拉应力整体性路面材料修筑的结构层，在设计年限内的破坏形式主要是劈劳开裂，故在路面厚度设计时，要进行弯拉应力验算，使路面结构层的计算弯拉应力小于该结构层材料的容许弯拉应力，以防止在重复交通荷载作用下，过早的出现弯拉疲劳破坏。即（7-5）材料的容许拉应力应按式（7-6）计算：（7-6）式中：—路面结构层材料的容许拉应力（MPa)；—沥青混凝土或半刚性材料的极限劈裂强度（MPa）；43 7路面设计—抗拉轻度结构系数。根据结构层材料不同，按以下公式计算其值。（沥青混凝土面层）（7-7a）（无机结合料稳定集料）（7-7b）（无机结合料稳定细粒土）（7-7c）按以上公式可以计算出各层的容许拉应力，材料强度与容许拉应力汇总见表7-5。表7-5各层材料劈裂强度与容许拉应力层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1中粒式沥青混凝土1.00.442粗粒式沥青混凝土0.80.353水泥碎石0.50.314石灰土0.2550.127.6确定石灰土层的厚度通过程序设计计算得到，石灰土的厚度为15cm，实际路面结构的路表计算弯沉值为33.635(0.01mm)，沥青面层的层底均受压应力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.5MPa，石灰土层底最大拉应力为0.255MPa。上述设计结果满足指标要求，底基层厚度25cm。结构层:层位厚度(cm)材料名称14中粒式沥青混凝土26粗粒式沥青混凝土320水泥碎石415石灰土路面总厚度:45(cm)7.7沥青路面结构层综上绘出沥青路面结构层示意图7-1。43 7路面设计图7-1沥青路面结构层示意图43 8挡土墙设计8挡土墙设计8.1挡土墙设计及验算8.1.1三级公路重力式路肩墙设计资料以桩号K0+为例：（1）墙身构造：墙高5m，墙背仰斜坡度：1：0.25（＝14°02′），墙身分段长度10m，其余初始拟采用尺寸如图8－1示；（2）土质情况：墙背填土容重γ=18kN/m3，内摩擦角φ=35°；填土与墙背间的摩擦角δ＝17.5°；地基为岩石地基容许承载力[σ]＝500kPa，基地摩擦系数f=0.5；（3）墙身材料：砌体容重γ=20kN/m3，砌体容许压应力[σ]＝500kPa，容许剪应力[τ]＝80kPa。=0.8图8－1初始拟采用挡土墙尺寸图8.1.2破裂棱体位置确定（1）破裂角（）的计算43 8挡土墙设计假设破裂面交于荷载范围内，则有：根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部时破裂角的计算公式：（2）验算破裂面是否交于荷载范围内：破裂契体长度：车辆荷载分布宽度：所以，即破裂面交于荷载范围内，符合假设。8.1.3荷载当量土柱高度计算墙高5米，按墙高确定附加荷载强度进行计算。按照线性内插法，计算附加荷载强度：q＝16.25kN/m2，8.1.4土压力计算43 8挡土墙设计根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：8.1.5土压力作用点位置计算－土压力作用点到墙踵的垂直距离；8.1.6土压力对墙趾力臂计算基地倾斜，土压力对墙趾力臂：8.1.7稳定性验算（1）墙体重量及其作用点位置计算挡墙按单位长度计算：（2）抗滑稳定性验算水平地基，验算公式：所以抗滑稳定性满足。（3）抗倾覆稳定性验算43 8挡土墙设计所以倾覆稳定性满足。8.1.8基底应力和合力偏心矩验算（1）合力偏心矩计算上式中弯矩为作用与基底形心的弯矩，所以计算时先要计算对形心的力臂：根据前面计算过的对墙趾的力臂，可以计算对形心的力臂。所以基底合力偏心矩满足规范的规定。（2）基底应力验算所以基底应力满足要求。8.1.9截面内力计算墙面墙背平行，截面最大43 8挡土墙设计应力出现在接近基地处，由基地应力验算可知偏心矩及基地应力满足地基承载力，墙身应力也满足，验算内力通过，墙顶顶宽0.8m，墙高5m。43 9桥涵设计9桥涵设计9.1桥梁设计及说明（1）由于本次设计以道路设计为主体以及设计时间上的需求，在此不再做桥梁的设计计算，和相关的墩台验算。（2）在桥梁设计中，道路纵断面图给出了桥梁位置，涵洞位置。48 结束语结束语路线是道路的骨架，它的优劣关系到道路本身功能的发挥和在公路网中是否能起到应有的作用。本条线路由于处在地形比较复杂的山岭重丘区，各方面指标很难同时满足标准要求，故选取了主要起决定影响作用的指标作为重点，严格按标准设计。通过这次的课程设计，我从对道路勘测设计的理解由浅入深，全面认识与掌握了平面设计、纵断面设计的以及横断面设计的基本思路与步骤，能够独立地完成道路基本设计任务，受益非浅。当然，在设计工作中我也发现了自己的一些问题，比如道路选线跟地形周围环境的协调，挡墙设计验算的不熟悉，对所学知识不能灵活掌握，在路线设计时对各类道路相应的技术标准不能合理有效地运用。总之，第一次接触这样的设计工作，在其中收获很多，为以后的实际运用打下了坚实的一步。48 参考文献参考文献[1]中华人民共和国行业标准．JTGB01-2003．《公路工程技术标准》．北京：人民交通出版社，2004-01-29[2]中华人民共和国行业标准．JTGD20-2006．《公路路线设计规范》．北京：人民交通出版社，2006-10-01[3]中华人民共和国行业标准．JTGD30-2004．《公路路基设计规范》．北京：人民交通出版社，2004[4]中华人民共和国行业标准．JTGD50-2004．《沥青路面设计规范》．北京：人民交通出版社，2004[5]中华人民共和国行业标准．JTGD60-2004．《公路桥涵设计通用规范》．北京：人民交通出版社，2004-09[6]刘元才，道路勘测设计，中国电力出版社，2010[7]万德胜，路基路面工程，高等教育出版社，2011[8]邓学钧，路基路面工程，人民交通出版社，2005[9]李远富，线路勘测设计，高等教育出版社，2004[10]张雨化.道路勘测设计.北京：人民交通出版社.2000[11]邓学均.路基路面工程.北京：人民交通出版社.2001[12]公路设计手册—路基.北京：人民交通出版社.2000[13]公路设计手册—路面.北京：人民交通出版社.2000[14]孙家泗.公路小桥涵勘测设计.北京：人民交通出版社.2001[15]张起森.公路施工组织与概预算.北京：人民交通出版社.2001[16]杨孟余，《公路沥青路面设计规范》释义手册，人民交通出版社，2008[17]陈忠达，公路挡土墙设计，人民交通出版社，199948 指导教师简介指导教师简介48 致谢致谢历时将近两个多月的时间终于将这篇毕业设计完成，在设计过程中遇到了无数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下一一克服。尤其要强烈感谢我的指导老师xxx老师，他对我进行了无私的指导和帮助，不厌其烦的帮助进行毕业设计的修改和改进。另外，在图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持和帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢!感谢这篇毕业设计所涉及到的各位学者，本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成此次的毕业设计。感谢我的同学和朋友，在我路线设计的过程中给予我了很多提示，还在排版过程中提供热情的帮助。由于我的专业水平有限，此次三级公路设计难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正48'