本科某二级公路毕业设计论文

'CHANGSHAUNIVERSITY毕业设计（论文）资料设计（论文）题目：某二级公路段初步设计系　　　部：土木工程专业：土木工程学生姓名：班级：路桥二班学号指导教师姓名：职称高级工程师最终评定成绩二0一三年五月制.. 目录第一部分设计说明书一、设计说明书第二部分过程管理资料一、毕业设计（论文）课题任务书二、本科毕业设计（论文）开题报告三、本科毕业设计（论文）中期报告四、毕业设计（论文）指导教师评阅表五、毕业设计（论文）评阅教师评阅表六、毕业设计（论文）答辩评审表.. 2013届本科生毕业设计资料第一部分设计说明书.. .. 摘要本设计是根据所提供的资料,该路段的地形、地貌、地质、沿线构造物、水文等自然条件,对原始数据进行分析，再依据《公路工程技术标准》、《公路路线设计规范》等交通部颁发的相关技术指标,在老师的指导和同学的帮助下完成的。设计内业详细资料有：路线设计，包括纸上定线、路线平、纵、横设计；路基防护及排水设计，水泥混凝土路面设计；完成一座中桥和三个过水涵的设计，路线平面交叉设计，全线设计路段的初步设计概算；老师指导和要求完成应用计算机绘制工程图。整个设计计算了路线的平、纵、横要素以及工程概算,设计了路基、路面、平面交叉、桥涵及沿线附属设施等内容,由此圆满完成了湖北恩施K0+0.000-K3+232.000段二级公路的初步设计。关键词：路线，路基,路面,涵洞，平面交叉，概算.. ABSTRACTDatathatthisdesignaccordingtogivetosettletocomplition,completetheThreexinforestofMulintolianhehighwaystationsegment(1)firstdesignstationsegment(2)therelevanttechniqueindexsignforkind,geographyforsecondclasshighwayroute,fromthisdesignlearningalotofknowledgeconcerninghighways,passinganalysisprimitivedataing,accordingtotheroad"ssegment,characteristicsoftermnature,suchas,groundthing,andhydrologyetc.,Basishighwayengineeringtechniquestandard,highwayroutedesigningthenormalwaitingthetransport,andcompletetodesignunderthehelpthattheteacher"sleadingiswiththeclassmateofconstitutethecircumstance,Thedesigninsideofstagefirststepsinclude:Routedesign,Thepaperupsettlesthelines(mountainrangearea,ormoremountainrangeline),Drawtherouteplanechart,Proceedrouteverticalsectionofdesign;Roadbeddesign,Completetwokilometercrosssectionsarewiththeroadbedthecalculationofsquaregroundandroadbeddrainthedesign;Roaddesign,Cementconcreteroaddesign;Smallbridgeculvertdesign,Completethedesignofaculvert;Theroutecrossesthedesign,Brigde,completethedesignofabridge.Completearouteflatsurfacetocross;Designbudgetaryestimateestablishment:Completestheentirelinetodesigntheroadsectionthepreliminarydesignbudgetaryestimate;Theapplicationcalculatordrawstheengineeringdiagram,Completeundertheteacher"sleadingrequest.wecomputetherouteeven,vertical,horizontalmainfactor,designedtheflatsurfacetodesigntheroadbed,roadthesizefor,ubsidiaryfacilitiesalong,fromhere,successfullycompletedQingniantoQianjinoftheBeicuihighwayinsectiontwostagespreliminarydesigns.Keywords:Route,roadbed,road,culvert，Routecross，Budgetaryestimate.. .. 目录摘要IABSTRACTII第1章道路选线11.1公路等级的确定11.1.1交通量的资料11.1.2交通量的计算21.1.3确定公路等级21.2道路选线31.2.1选线的原则31.2.2选线的步骤41.3方案比选4第2章线形设计72.1平面设计72.1.1概述72.1.2平曲线设计的原则72.1.3平面设计的技术标准72.1.4平曲线要素计算82.2纵断面设计112.2.1纵断面设计的步骤112.2.2竖曲线主要参数112.2.3竖曲线几何要素计算122.3平、纵线型的组合设计13第3章横断面的设计153.1横断面设计的原则、组成及类型153.1.1横断面设计的原则153.1.2横断面的组成153.2路基横断面技术指标153.3路基横断面超高设计163.3.1超高值的确定17.. 3.3.2超高过渡方式183.3.3超高过渡段长度183.3.4横断面超高值计算193.3.5手算实例203.4横断面的绘制21第4章路基设计224.1一般路基设计224.1.1路基断面形式224.1.2路基宽度224.1.3路基高度234.1.4路基边坡234.2路基的稳定性分析及设计244.3路基的防护244.3.1坡面防护244.4排水系统的设计254.4.1边沟254.4.2排水沟254.4.3截水沟264.5挡土墙设计274.5.1挡土墙的布置274.5.2挡土墙的埋深274.5.3沉降缝与伸缩缝的设置274.5.4重力式挡土墙设计284.5.5重力式挡土墙的计算284.5.6稳定性验算304.5.7基底应力计算324.5.8基底合力偏心距334.5.9地基承载力抗力值334.5.10截面应力验算334.5.11挡土墙排水和变形缝设置364.6本章小结36第5章路面设计37.. 5.1交通分析375.2初拟路面结构385.3接缝设计435.3.1纵向接缝435.3.2横缝接缝445.3.3横向胀缝445.4混凝土面板配筋设计455.4.1边缘钢筋455.4.2角隅钢筋45第6章路基土石方数量计算与调配466.1土石方数量计算466.2路基土石方调配46第7章桥涵设计477.1桥梁设计477.1.1桥梁的选型477.1.2桥梁纵断面的设计和布置477.1.3桥梁横断面的设计和布置487.2全线采用的涵洞497.2.1洞口类型的选择49第8章平面交叉设计528.1平面交叉设计的基本要求和主要内容528.2平面交叉方案52第9章工程概算559.1概算的编制依据559.2路线工程概算项目主要包括的内容559.3工程量的计算559.4概预算成果56结论57参考文献58附录59致谢60.. 第1章道路选线1.1公路等级的确定1.1.1交通量的资料根据本设计路线所在地区的交通量调查可知本条道路初期交通量如下表1.1：表1.1本路建成初期交通量汽车车型日交通量（辆/d）东风EQ1401017黄河JN150517黄河JN253217尼桑CK20L217扶桑FP101817日野KB222317切贝尔D420417预计年平均交通量增长率为5％；为满足经济发展、设计交通量、路网建设和功能等的需求，公路必须分等级建设。原交通部2004年发布的《公路工程技术标准》（JTGB01-2003)，根据适应的交通量及其功能可以把公路按五个等级来划分。单位时间通过道路某断面的车辆数目就叫交通量，根据表1.1给出的湖北恩施该设计路段的交通量以及《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）所规定的车型的分类和车辆的折算系数，并调查当地交通情况的实际情况，调整车型的分类和车辆的折算系数，参照表1.2，进行交通量换算。表1.2各汽车代表车型与换算系数车型折算系数功率和荷载备注机动车汽车小客车定额位置≤19座大客车定额位置＞19座小型货车载质量≤2吨中型货车吨＜载质量≤7吨包括吊车.. 续上表大型货车吨＜载质量≤14吨载质量＞14吨拖挂车包括半挂车、平板拖车集装箱车3.01.1.2交通量的计算通过表1.1和1.2得各车辆的折算结果，得出表1.3表1.3换算交通量汽车车型日交通量（辆/d）载重力（KN）换算系数换算交通量东风EQ1401017501.51525.5黄河JN15051782.621034黄河JN2532171002434尼桑CK20L2171002434扶桑FP10181715232451日野KB222317802634切贝尔D4204171202834换算交通量合计7346.9预计年平均交通量增长率为5%。1.1.3确定公路等级计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式（1.1）计算（1.1）式中：——远景设计年平均日交通量，辆/日；——起始年平均日交通量，辆/日；——年平均增长率，取；——远景设计年限，取年。则：（辆/日），属于二级公路能适应的交通量。本设计路线在湖北恩施自治州，根据以上算出的平均日交通量和《公路路线设计规范》(JTG.. D20-2006)中的相关规定，全线按二级公路标准设计，双向二车道，设计行车速度为60km/h，路基宽度8.5m，行车道宽2×3.5m，土路肩宽0.75m，采用整体式路基，设计年限为15年。1.2道路选线道路选线是根据路线的基本走向即路线走廊带和相关的技术标准，选定线位，确定路线中线的过程。根据《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)中的有关规定，道路路线控制的主要依据如下：（1）避免路线出现挖填过大的地段；（2）减少建筑物的拆迁，尤其是学校和工厂等主要的建筑物；（3）与低等级乡道相交采取平面交叉；（4）避免对当地环境出现较大影响；（5）尽可能的方便当地居民的出行，尽量靠村不进村；（6）设计中的桥涵应服从路线基本方向。本设计预选方案中均有一座中桥，没有隧道，且均与原有道路相交，还有经过的村庄，除此以外路线的主要控制点就是山岭的垭口和路线纵坡来决定。1.2.1选线的原则本设计为恩施自治州的新建二级公路，新建的公路在该地区的公路交通网中能起到非常重要的作用，同时更大的效益是它能带动恩施自治州沿线地区的经济社会发展，新建的二级公路将在地区公路网中承担重要作用。因此选线时，要根据该地区的地质条件，地形地貌、水文气象和区域环境等多方面的因素，再依据我们所学的道路选线的原则进行湖北恩施该二级公路K0+000-K3+232段线路的选线工作。本设计山岭重丘区的选线要点：（一）山岭区选线要点：山岭地区山高谷深、坡陡流急、地形复杂，但山脉水系清晰，这就给山区选线指明了方向，不是顺山沿水、就是横越山岭。（二）重丘区选线要点:（1）注意大填大挖对植被和自然景观的影响；（2）注意利用有利条件减少工程量；（3）注意平、纵、横应综合设计；（4）注意公路线性分割地区会对动植物的繁衍有影响；（5）修建公路的同时，山地的开垦会对水土流失造成一定的影响；（6）注意少占耕地不占良田；.. （7）注意对山体的开挖，弃方的堆砌以及爆破作业所带来的潜在的地质隐患的防护措施。1.2.2选线的步骤选线的工作一般可以分三步来进行，具体内容：（一）湖北恩施本设计段路线方案的具体选择根据本组的集体讨论，最后决定了本组成员的地形图并确定每个人设计段的起始点和重点桩号，我的设计路线段的起点桩号是K0+000.000，终点桩号是K3+232.000。（二）走向控制资料的选择在已经选定了路线的基本走向的基础上，按地形、地质、水文、路线带居民区、重要建筑物等原有条件选定出一些细部控制点，如：与拟建道路相交的点，与原有乡村马路相交的点，还有与河流相交的点就构成了路线带，也可以叫路线布局。（三）具体定线根据已经选取的路线的控制资料和相关的技术方面的标准，再结合湖北恩施自治州地形的条件，在海地道路软件中选择有利的地形上进行平、纵、横的综合设计，具体定出道路的中线的过程就叫做定线。从本设计地形图上可以看出本新建道路的前大半地段都可以绕开山岭，从比较平坦的地区经过，但是在后半段开始，就要考虑对村庄的影响，还有就是必须绕开学校和工厂，从山岭区经过的时候要顺着等高线，避免直接从山岭的最高处切过去。同时线路的走向也要考虑跨越河流的方式，为了降低工程量，尽量与河流正交。1.3方案比选湖北恩施这段连接城镇之间的二级公路是属于山岭重丘区，其地质条件较差，地形比较复杂，所以修建的工程量也非常巨大，为了能更好的完成本项目的全部设计工作，并根据该区域经济发展的情况，还有当地的工程费用等多方面因素的考虑，路线要尽量避开深水鱼塘地区，同时也要避免穿过海拔比较高的山体，并减少建筑物的拆迁，依据这些要求，我们作了多路段、多方案比选，现举出两个该路线段比较合理的方案。两个方案的技术指标如下：1.4方案经济指标对比表主要的技术指标方案一方案二平曲线路线总长（km）3.233.27.. 续上表每公里交点数(个)2.172.45平曲线最小半径（米）250250最大直线长度(米)634.72440.16平曲线长占线路总长34.91%48.38%竖曲线最大纵坡（%）4.813.27最短纵坡长(米)249.8466.3竖曲线占线路长(%)51.58913.7每公里纵坡的平均变化数（次）2.7851.84竖曲线的最小半径值（凸/凹）（m）3300/220026000/9000竖曲线增长系数1.0131.014道路平面交叉平面交叉个数55路基填土平均高度(m)2.54.8填土最大高度(m)7.413.5填土最小高度(m)0.030.08工程数量挖方m370577124442填方m350171108018桥涵个数涵洞个数34中桥个数11方案一：这条路线总长度为3232m。避开了高填深挖的地段，减少了了土石方的量，降低了工程造价，靠近居民区，同时避开了学校和工厂，防止大规模的拆迁，给沿线居民的出行带来了很大的方便，同时也能拉动当地的经济效益，且该方案能够满足各种技术经济指标，符合路线的设计要求。方案二：该方案的路线总长度为3268m，路线长度相比方案一要短一点。虽然线型相对一方案比较好，但是距离村庄较远，有大范围的填挖方。相比方案一给沿线居民带来的经济效益和交通便利性比较小。经过综合分析，方案一虽然线路稍微长了一点，占用农田较多，但是避免了大填大挖，并且也没有造成大面积居民区拆迁，从两个方案的工程量的大小和建设难度的对比，以及分别给沿线带来的经济效益来看，方案一的优势要大一些，故推荐方案一。.. 尼图1.1方案比选图.. 第2章线形设计2.1平面设计2.1.1概述道路是一条带状的三维空间实体，以其表面的中心线为中线，而路线即道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影叫路线的平面，沿中线竖直剖切而展开则路线的纵断面，中线上任一点法向切线是该点的横断面。本设计主选方案采用二维交点设计，路线全长3232m，平面交点个数为5。2.1.2平曲线设计的原则（1）在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径；（2）一般情况下使用极限半径的4～8倍或超高为2～4%的原曲线半径值，即390～1500m为宜；（3）从现行设计要求方面考虑，曲线长度按最小值5～8倍；（4）地形受限时曲线半径应该尽量大于一般最小半径；（6）为使线形连续协调宜将回旋线与原曲线长度比例定位，当曲线半径较大，平曲线较长时也可以为；（7）尽量保证全线指标均衡。2.1.3平面设计的技术标准表2.1二级公路主要技术指标表设计车速60km/h平曲线一般最小半径200m极限最小半径125m缓和曲线最小长度50m不设超高的圆曲线最小半径路拱≤2.0%为1500m；路拱＞2.0%为1900m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2000m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m.. 续上表极限最小半径1000m本设计中个交点处均采用圆曲线，曲线要素如下表2.2，圆曲线的最小半径为，圆曲线的最大半径为，所以全部满足规范要求。表2.2曲线要素表交点号桩号切线长度圆曲线半径缓和曲线长度圆曲线长度外距K0+272.858131.9963008098.07514.645K0+782.964119.3402508073.10213.314K1+371.09290.7514506060.6944.413K2+175.29419.5055506038.7002.495K2+971.974156.78025080137.73426.9912.1.4平曲线要素计算图2.1曲线要素图马尼拉草就好了嗲马尼拉草就好了嗲马尼拉草就好了嗲马尼拉草就好了嗲马尼拉草就好了嗲马尼（1）各要素计算公式如下：.. （2.1）（2.2）（2.3）（2.4）（2.5）（2.6）（2.7）（2.8）式中：——；——；——外距(m)；——切曲差(m)；——；——路线转角（）；——（）；——(m)；——（设缓和曲线后）（m）；——(m)；——(m)。（2）以为例，已知路线转角，圆曲线半径，缓和曲线长，各要素计算如下：.. 内移值：切线增长值：缓和曲线角：切线长：平曲线长：外距：切曲差：圆曲线：根据以上算出的曲线要素与表2.2基本相同，且在误差范围之内，所以该桩点无误。（3）主点桩号计算公式：式中：——直缓点桩号——缓圆点桩号——圆缓点桩号——缓直点桩号——曲中点桩号（4）实例：处的桩号为K0+782.964:经校核处桩号无误。详细可见附录7直线及曲线转角表。.. 2.2纵断面设计2.2.1纵断面设计的步骤（1）拉坡前的准备工作纵坡设计必须符合《公路工程技术标准》中有关纵坡的各项规定，如各级公路的最大纵坡，按排水要求的最小纵坡等；熟悉有关设计标准和海地软件的应用。（2）标注控制点的位置控制点是指路线纵坡设计的高程控制点。本设计线路中有2处原有乡村小道与新建道路平面相交，不作为设计控制点。而另外两处乡村马路(分别在桩号K1+490和K3+050处)，分别与拟建道路和新建道路相交，可作为高程控制点。第三个高程控制点的桩号为K2+304.000，该处是一条66m宽的河流，也是一个高程控制点，故整条路线总共有三个高程控制点。在山区还应该根据路基挖填平衡选择控制中桩处填挖的工程点，称为“经济点”。（3）试坡、调整、核对、定坡试坡主要是在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，根据技术标准，选线意图，结合底面起伏情况，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”为原则，在这些点之间进行穿插和截弯取直，试定出若干直坡线。试定纵坡以后，将所定纵坡与选（定）线时考虑的纵坡进行比较，两者应该基本符合。根据调整后的直坡线，选择有控制作用的重点横断面，如高填深挖和重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对应中桩的挖填高度。经调整无误后即可定坡，定坡是逐段将直坡线的纵坡值，变坡点桩号和高程确定。边坡点一般要调整到10m整桩位上，变坡点的高程是根据纵坡、坡长依次计算确定。最后在边坡点进行竖曲线的设计。2.2.2竖曲线主要参数《公路工程技术标准》平曲线主要参数的规定，如表2.2。公路的纵坡不宜大于6%，也不宜小于0.3%，在横向排水不畅的路段或长路堑路段，采用平坡(0%)或小于0.3%的纵坡时，其边沟应作纵向排水设计。桥上及桥头路线的纵坡设计需要注意的事项：(1)在小桥和涵洞处的纵坡根据路线的纵坡来设计；.. (2)桥梁及其引道的平、纵、横技术指标应与路线总体布设相协调，各项技术指标应表2.2竖曲线指标设计车速（km/h）60最大纵坡（％）6最小纵坡（％）0.3凸形竖曲线半径（m）一般值2000极限值1400凹形竖曲线半径（m）一般值1500极限值1000竖曲线最小长度（m）一般值120最小值50符合路线布设的规定。大桥的纵坡一般小于4％，桥头引道的纵坡一般小于5％，引道紧接桥头部分的线形应与桥上线形相配合。隧道及其洞口两端路线的纵坡：隧道内的纵坡应大于0.3％并小于3％；(3)高速公路、一级公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当加大，但不宜大于4％；(4)隧道的纵坡宜设置成单向坡；地下水发育的隧道及特长、长隧道宜采用人字坡。本设计中的详细见附录15纵坡及竖曲线表。从该表中可知本设计最小凹曲线半径为2200，最小凸曲线半径为3300，符合上述规定的竖曲线指标。2.2.3竖曲线几何要素计算.. 图2.2竖曲线要素示意图（1）竖曲线要素计算坡度差：（2.9）曲线长：（2.10）切线长：（2.11）外距：（2.12）式中：——竖曲线的半径(m)；——切线长(m)；——竖曲线长(m)；——外距(m)。（2）手算实例以变坡点3为例计算竖曲线要素来复核：变坡点3桩号K0+779.954，高程为589.489m，%，%，半径。坡度差：为凹形；曲线长：；切线长：；外距：；计算设计高程：竖曲线起点桩号=(K0+779.945)－78.991=K0+700.963竖曲线起点高程=589.489－78.991×(－4.806%)=593.285竖曲线终点桩号=(K0+779.945)+78.991=K0+858.945竖曲线终点高程=589.489－78.991×2.375%=587.613该计算结果与本设计在海地软件中生成的切线长，外距，以及起点和终点的桩号和高程都一致。故符合要求。详细见附录15纵坡及竖曲线表。2.3平、纵线型的组合设计在平纵线形组合中，平曲线与竖曲线应该相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线,即.. “平包竖”。比如本设计中边坡点桩号为K0+269.963（D1）处的竖曲线半径为7900m，满足“平包纵”的组合设计要求。本设计整个设计路段，平、纵面线形技术指标的大小均衡，使线形在视觉、心理上保持连续协调。平曲线设置往往会出现小半径、长直线等情况，路线中的构造物也使路线坡度起伏，因此平纵面线形的配合就显得十分重要，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部不宜与反向平曲线的拐点重合。直线段内的纵面线形避免出现驼峰、暗凹、跳跃。.. 第3章横断面的设计3.1横断面设计的原则、组成及类型3.1.1横断面设计的原则（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、养护和实用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理；（2）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁；（3）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，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；（4）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（如本地形图中的池塘）。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，确保路基稳定；（5）当路基设计标高受限制，路基出于潮湿、过湿状态和水温状态不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，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基本建设及环境保护等的需要。3.1.2横断面的组成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、设计速度、地形条件等因素确定。在保证公路通行能力、交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使公路发挥最大的经济效益与社会效益。本设计的山区二级公路为不设分隔带的整体式断面，包括行车道、土路肩。设计时速为60km/h，为双向两车道。适应的交通量范围最大达15000小客车/昼夜。3.2路基横断面技术指标路拱是为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形。根据《公路沥青路面设计规范》（JTJ014—97）规定，水泥混凝土路面的路拱横坡度1～2%.. 。在本设计中考虑到地区气候条件采用1.5%的横坡度，土路肩的排水性远低于路面，所以其横坡度取用3%。(1)：；(2)：；(3)路基总宽度：；(4)视距保证：①停车视距：75m；②会车视距：150m；③超车视距：350m；(5)双车道路面加宽值：设计路段采用第3类加宽值，不同圆曲线半径下的路基全加宽值如下表：表3.1圆曲线半径下的路基加宽表圆曲线半径(m)加宽值(m)圆曲线半径(m)加宽值(m)250～2000.8100～702.0200～1501.070～502.5150～1001.5（6）不同圆曲线半径的超高值：表3.2圆曲线半径与超高圆曲线半径(m)超高值(%)600～3901390～2702270～2003200～1504150～1205120～90690～607注：当圆曲线半径大于250m时，可以不设加宽；大于600m时，可不设超高。而此设计路线圆曲线半径均大于250m，故横断面不设加宽，计算中只需要计算超高部分。详细可见附录7直线曲线及转角表。3.3路基横断面超高设计.. 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形式。超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，而在缓和曲线上则是逐渐变化的超高。因此，从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，称作超高缓和段或超高过渡段。根据《公路工程技术标准》规定，二级公路一般地区圆曲线部分最大超高值不大于8%。且考虑到超高横坡度与路线纵坡组合而成的坡度，即合成坡度，规范规定二级公路丘陵区的最大允许合成坡度不大于10%。表3.3各级公路圆曲线最大超高值公路等级高速公路、一级公路二级公路、三级公路、四级公路一般地区（%）8或108积雪冰冻地区（%）6根据表3.2可知本设计路线的最大超高值不大于3%。3.3.1超高值的确定以JD3为例计算曲线的超高值：超高横坡的计算公式：（3.1）式中：—超高横坡度；—横向力系数；—行车速度()；—圆曲线的半径(m)；计算的值，要先确定的大小，其主要与圆曲线半径有关，随半径的增大而减小。与的拟合计算公式如表3.4。表3.4与关系式设计速度（km/h）与关系式设计速度（km/h）与关系式12040100308020.. 续表3.460桩号处曲线的超高横坡度计算，已知设计速度，圆曲线半径,根据《公路工程技术标准》与的拟合计算公式得:（3.2）可得。则圆曲线超高横坡为：,符合要求。3.3.2超高过渡方式本设计路线是新建的二级公路，无中央分隔带，采用绕内边线旋转的超高过渡方式，具体是将外侧行车道绕路基中线旋转，使达到与内侧车道构成单项横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边线旋转，直至超高值。3.3.3超高过渡段长度超高过渡是为了行车的舒适、路容的美观以及排水的通畅，应该在全长范围内设置一定长度的超高过渡段。双车道公路超高过渡段最小长度按公式(3.3)计算：（3.3）式中：——超高过渡段的最小长度（m）；——旋转轴到行车道的外侧边缘宽度，当绕内边旋转时，；当绕中线旋转时，，为行车道宽度；——超高坡度与路拱横坡的代数差，当绕内边线旋转时，；当绕中线旋转时，，为路拱横坡坡度，为超高值；——超高渐变率，即旋转轴线与行车道外边线之间的相对坡度，由下表3.5可知设计为时，超高渐变率最大值为1/175；.. 表3.5最大超高渐变率设计速度（km/h）超高旋转轴位置设计速度（km/h）超高旋转轴位置中线内边线中线内边线1201/2501/200401/1501/1001001/2251/175301/1251/75801/2001/150201/1001/50601/1751/125由式计算的超高过渡段长度，应取为的整倍数，并不小于,，，由附录23超高计算表可知；则，则。又因为一般确定缓和曲线长度时，已考虑了超高过渡段所需要的最段长度，故应取超高过渡段与缓和曲线长度相等，若，当只要超高渐变率，仍取，则。3.3.4横断面超高值计算平曲线设超高后，道路中线和内、外侧边线与设计高程之差，应计算并列于“路基设计表”中，以便于施工，本设计的是一条新建的山区二级公路，超高采用绕内边线旋转。表3.6绕内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式说明圆曲线上外缘计算结果均为与设计高之高差；临界断面距缓和段起点：距离处的加宽值：中线内缘过渡段上外缘中线.. 续上表过渡段上内缘表中：——路面宽度；——路肩宽度；——路拱横坡度；——路肩横坡度；——超高横坡度（超高值）；——超高缓和段长度；——与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离；——超高缓和段中任一点至起点的距离；——路肩外缘最大抬高值；——路中线最大抬高值；——路基内缘最大降低值；——距离处路基外缘抬高值；——距离处路中线抬高值；——距离处路基内缘降低值；——圆曲线加宽值；——距离处路基内缘降低值。以上长度单位均为m。3.3.5手算实例已知在段缓和曲线上，，，，，，。现取桩号K1+371.092处作为手算点，则假设分别取超高过渡段的起点、中点、终点，即0m、30m、60m。（1）圆曲线上：外缘：中线：内缘：（2）过渡段上：由表3.5可知：.. ，。外缘：中线：由上可知，，內缘：详细指标见附录23超高计算表。3.4横断面的绘制道路横断面的布置及几何尺寸，应能满足交通、环境、用地经济、城市面貌等要求，并应保证路基的稳定性。此段路的路基土石方数量见路基土石方数量计算表，路基设计的主要计算值见路基设计表。具体绘制步骤如下：（1）在计算纸上绘制横断面的地面线；（2）从“路基设计表”中抄入路基中心填挖高度，对有超高和加宽的曲线路段，还应抄入“左高”、“右高”、“左宽”、“右宽”等数据；（3）根据现场调查得出来的“土壤、地质、水文资料”参照“标准横断面”，画出路幅宽度、填或挖的边坡坡线，在需要设置各种支挡和防护工程的地方画出该工程结构的断面示意图；（4）根据综合排水设计，画出路基边沟、截水沟、等的位置和断面形式。本次设计中横断面图是按照每40m为一个断面来绘制，使用海地CAD自动生成。详细附录26～35路基横断面图。.. 第4章路基设计4.1一般路基设计一般路基通常指在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。通常可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。路基设计之前，应做好全面调查研究，充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料。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。4.1.1路基断面形式由于填挖情况不同。路基的横断面形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合三种类型。本路段为山区公路，主要采用填挖结合的形式。尽可能利用非农业用地，少占农田。山坡路基应尽量使填挖平衡，扩大和改善林业用地，保护林区绿地，防止水土流失，维护生态平衡，减少高填深挖，利用植物防护，绿化与美化路基。三种类型的路基详见附录24～25路基标准横断面图。4.1.2路基宽度路基全宽为8.5米，其中行车道2×3.5米，土路肩2×0.75米。行车道的横坡为1.5%，土路肩横坡为3%，土路肩顶面高程与路面中面层顶面齐平。图4.4路基宽度示意图.. 4.1.3路基高度路基填土高度为路基边缘设计标高与原地面标高之差。根据l／100频率的洪水位及二级公路路面所要求的路基干湿类型以及满足路基路面强度来综合确定。考虑到项目区域植被覆盖完整，根据地方政府的意见，结合设计新理念，全线采用低路堤设计方案。（1）沿河及受水浸淹路段的路基边缘标高，应高出路基1／100频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度。（2)根据《公路工程自然区划标准》(JTJ003-86)，恩施自治州处于Ⅳ3东南湿润区，路床处于干燥、中湿状态的临界高度(至地下水位)路基临界高度参考值为H1=1.7～1.9m，为安全起见，取1.9m.根据地质条件，该区地下水位埋深为5～20m，所以本地区只需考虑最小填土高度即可。根据规范要求该地区的最小填土高度为0.4～0.7m，同时，需满足0.5m设计洪水位的要求，所以最小填土高度取1.2m。(3）作用于路基的荷载，有路基的自重和汽车的轮重，荷载使一定深度内的路基土处于应力状态，为使由活载引起的附加应力不影响到地基，而引起的沉降与变形。必须使路基填士高度大于某一数值。这一高度不应小于路基工作区高度，一般以轮重所引起的应力与路基土自重所引起的应力的比值很小时(不超过0.1～0.2)的高度为工作区高度。按SH-380自卸汽车，后轴荷载360kN计算，路基工作区深度为2.9-3.7m(该工作区深度包括路面厚度在内)。考虑到路基、路面不是均质体，路面的强度主材料的容重均较路基土为大，路面以下工作区的实际深度随路面强度的增加而减少。根据柔性路面当量厚度换算，路面结构折算土质路基厚度为2.86m。考虑本项目路基工作区最小深度要求，建议最小填土高度在0.06m～0.84m。综合考虑各方面因素，采用路基设计高度一般为1.2m左右。4.1.4路基边坡边坡的高度与边坡的宽度比值即公路路基的边坡坡度，用H表示其中边坡高度，而边坡宽度用来表示，并取H的值为1，如（路堑边坡）或（路堤边坡），同时边坡土质、岩石性质以及水文地质等条件还有边坡的高度决定了路基边坡坡度的大小。.. 在本设计中采用的边坡为：当路堤高度大于6m的时候，路堤上部坡度设计为1:1，下部坡度也设为1:1;路堑边坡主要和地质情况有关，路堑高度大于3m及3m以下，坡度均设为1:0.5，在坡度变化较大的地方，修建1m的碎落台，既增加了边坡的稳固性，又起到了拦截坠落的小石块的作用。4.2路基的稳定性分析及设计路基边坡稳定性的分析计算方法，有工程地质法、力学分析法和图解法。其力学计算的基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的抗滑力与下滑力之比K值，当K>1时，边坡稳定；K<1时，边坡不稳定；K=1时，边坡处于极限平衡状态。由于此次设计中缺乏地基土的土质类别、层位、厚度、分布特征和物理力学性能，以及边坡岩土体的风化程度等，无法确定地下水埋深和分布特征，无法获取设计所需的物理力学指标（如重度，强度参数c、φ值等），故无法进行路基边坡的稳定性分析。根据《公路路基设计规范》（JTGD30–2004）、《公路路基设计手册》和当地设计经验进行综合设计。对于边坡高度超过20米的路堤（高路堤）或陡于1：2.5的路堤（陡坡路堤），还有特殊地段和不良地质的路堤，要个别的进行设计，而对有些比较重要的路堤要进行稳定性的监控。在挖方的土质边坡的高度大于20m，还有岩石地质的挖方边坡高度超过30m以及不良地质地段的挖方边坡，应进行个别设计。4.3路基的防护4.3.1坡面防护为了减少雨水对路基边坡表面的冲刷，从而降低湿温变化对路基的影响，缓解岩石在受到雨水的侵蚀而发生风化的过程，保护路基边坡的整体稳定性。同时也是对道路起了一定的美化作用，让整条路线看起来更加的美观舒适。本设计在不同路段的路基断面，采取了不同的边坡防护设施：（1）本设计路段最大的填土高度为7.386m，填方高度大于6m设置重力式下挡墙，并采用适当的坡面防护，如散播草籽或者铺设草皮的防护方式，不仅美观怡人，而且能防止雨水的冲刷导致的水土流失，保护边坡的整体稳定。（2）在挖方的路段，当边坡高度小于或等于3m时，采用散播草籽或者铺设草皮的防护方式，当坡高大于3m时，设置两级边坡，当挖方高度大于5m设置仰斜式上挡墙，从平台到二级边坡均可采用浆砌片石框格防护方式。具体设计见附录44边坡防护设计图。.. 4.4排水系统的设计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。本设计中路面排水主要采用的是路面坡度排水，取路拱坡度为1.5%，路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由路基中央向两侧倾斜。除了路面排水以外，路线还需设置路基地面排水设施，包括边沟、排水沟和截水沟等设施。4.4.1边沟边沟是用来排除和汇集路基附近以及流向路基地面水的地面排水设施，一般设置在挖方路段路基的路肩和矮路堤坡脚的外侧。由于边沟的排水量不是很大，一般不需要水文和力学计算，只需根据路线的地质和气候条件，选择不同的断面形式。边沟多与路线平行，其长度不宜过长，沟内水要就近排到附近的自然低洼地带或者小溪、河流中，特殊情况下可以设置涵洞让边沟水从路基中穿过排到另外一边。在比较平坦的路段，边沟的纵坡应大于或等于0.5%，一般情况边沟纵坡与路线纵坡一致。因为本设计路段主要是山区，石方路段比较多，选择矩形边沟的横断面形式，内侧边坡直立，水沟形式采用浆砌片石，根据规范，二级公路的砌筑砂浆强度宜采用M5。本设计中的矩形边沟底宽为0.6m，砌筑厚度为0.3m，内外坡高均为0.6m。图4.5边沟设计图4.4.2排水沟排水沟是用于将路基范围内的各种积水引到指定地点的排水设施，所以其尺寸和断面形式应该根据设计流量来确定，一般设在距路基较远的地方，距离路基坡脚应该大于2m，平面线形应该圆顺，半径不小于10～20m，连续长度不超过500m。为保证水流的顺畅，排水沟纵坡应该合适，不宜过大导致冲刷，也不宜过小导致淤积。一般取.. ，不宜小于，也不宜大于，否则就要采取加固措施。本设计中选用浆砌片石的梯形排水沟，底宽0.6m,内砌厚度0.3m，内外坡高0.6m。图4.6排水沟设计图除此以外在填方路基需要设置排水沟，其作用和挖方段设置的路堤是一样的。本设计采用矩形边沟的横断面形式，内侧边坡直立，水沟形式采用浆砌片石，根据规范，二级公路的砌筑砂浆强度宜采用M5。本设计中的矩形排水沟底宽为0.6m，砌筑厚度为0.3m，内外坡高均为0.6m。图4.7路基排水沟设计4.4.3截水沟截水沟又叫天沟，用来拦截流向路基地面的径流的排水设施，以减少流向边沟的水流量，所以一般设在挖方路段边坡较陡的坡顶外侧，在降雨量较少或者地势较平坦的地段不需要设置截水沟。而在雨量较大，边坡表层土较松软、水土流失严重的地段可设两道或多道截水沟。.. 在山坡填方段为了保护路堤不受上方水流破坏的影响，需要设置截水沟来拦截山坡水，坡脚和截水沟之间的间距要大于两米，且设置2%的向沟倾斜的横坡。截水沟的一般形式是梯形，也可根据土质条件选择矩形横断面，本设计根据当地的设计流量选用浆砌片石的矩形截水沟。沟底宽度为0.6m,内外坡高一般为0.6m，砌筑厚度均为0.3m，可根据实际情况调整外坡高度以减少用地范围。图4.8截水沟设计图4.5挡土墙设计4.5.1挡土墙的布置挡土墙是用来防止山体滑坡，有时候也会为了减少用地范围和填方量以缩小坡脚的构造物。通常布置在高边坡和土质较差的地段，主要承受的是侧向土压力。本设计结合恩施自治州的地质条件以及周边环境的考虑，在高路堤地段采用重力式挡土墙，在深路堑地段采用仰斜式挡土墙。4.5.2挡土墙的埋深基础位于横向斜坡地面上时，墙址埋入地面的深度和距地表的水平距离应满足规范的要求，如表4.1。表4.1墙趾埋入斜坡地面的最小尺寸土层类别最小埋深h(m)距地表水平距离L(m)较完整的硬质岩石0.250.25～0.50一般硬质岩石0.600.60～1.50软质岩石1.001.00～2.00土质≥1.001.50～2.50根据本设计恩施自治州的地质情况可知，该路段时山岭地区，属于一般硬质地基，依据表4.1将挡土墙的埋深设置为。4.5.3沉降缝与伸缩缝的设置在设计中，一般同时设置沉降缝与伸缩缝，每隔.. 沿路线的方向设置一道，兼有两者的作用，缝宽，缝内一般可用胶泥来填塞，在填料容易流失、渗水量大或者冻害比较严重的地区，适合用沥青麻筋，也可以是具有弹性的涂以沥青的木板等材料，顺着里面、外面及顶上三方填塞，且填深。4.5.4重力式挡土墙设计根据设计要求，高填土路段（少占农田）上须设置挡土墙，比如本设计在K0+700.000左右两侧设计重力式挡土墙。基本参数：设此挡土墙为重力式挡土墙，初步设计基底不设仰角。墙顶宽设为1.2m，墙背坡度设为，挡墙的计算高度设为H=7m，基础埋置深度D=1m。路基宽度为8.5m，路肩宽度为1.5m。挡土墙纵向分段长度取L=10m。墙身采用浆砌块石，采用号砂浆，砌体的单位重，砌体极限抗压强度为，极限抗拉强度为，抗剪强度为。墙背填土(砂类土)的重度为，内摩擦角为，墙后填土表面的倾斜角为，地基与墙底的摩擦系数，墙背与填土间的摩擦角为。砂性土地基。初步拟定挡土墙尺寸，如图4.9。图4.9挡土墙尺寸示意图4.5.5重力式挡土墙的计算按墙高确定的附加荷载强度进行换算：.. 表4.2附加荷载强度墙高墙高≤2.020.0≥10.010.0因墙高，由表所示由线性内插法确定。由公式：(4.1)式中：——附加荷载强度；——填土重度；所以换算均布土层厚度。4.5.5.1主动土压力的计算（一）破裂角（）的计算计算挡土墙压力，首先要确定产生最大土压力的破裂面，求出破裂角。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：得到：。（二）验算破裂面破裂契体长度：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。（三）确定挡土墙的截面形心及主动土压力作用点：（1）挡土墙的截面形心：（2）主动土压力作用点：（3）主动土压力的计算：根据路堤挡土墙破裂面交于荷载内部土压力计算公式：=245.150kN.. 4.5.6稳定性验算4.5.6.1抗滑稳定性验算为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩擦力抵抗挡土墙滑移的能力，在一般的情况下，应满足下式：≥（4.2）式中为主动土压力分项系数，当组合为时，；当组合为Ⅲ时，，常用荷载组合见下表：表4.3常用作用（含荷载）组合组合作用（或荷载）名称Ⅰ挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其他永久荷载组合Ⅱ组合Ⅰ与基本可变荷载相结合Ⅲ组合Ⅱ与其他可变荷载、偶然荷载相结合则有：由上式可知挡土墙不满足抗滑稳定性要求，为增加挡土墙的抗滑稳定性，设置倾斜基底，且设。由上式可知挡土墙满足抗滑稳定性要求。4.5.6.2抗倾覆稳定性验算为保证挡土墙抗倾覆稳定性，须验算它抵抗墙身绕墙脚趾向外转动倾覆的能力，在一般的情况下，应满足下式：.. （4.3）图4.10挡土墙自重及形心计算图示（单位：）（1）挡土墙的截面形心：（2）主动土压力作用点：截面形心位置：，，。则：由上可知挡土墙满足抗倾覆稳定性要求。4.5.7基底应力计算每延米挡土墙的基底平均压应力为：（4.4）.. （4.5）4.5.8基底合力偏心距作用于基底的合力偏心距为：（4.6）因填土为砂类土，其地基的合力偏心距应满足，所以满足要求。4.5.9地基承载力抗力值基应力的设计值应满足地基承载力的抗力值要求，即满足，又时不考虑地基拉应力，而压应力重新分布如下：式中：综上所述，挡土墙满足地基承载力要求。4.5.10截面应力验算为保证墙身具有足够的强度，选取变截面处作控制截面进行验算。现选取变截面以上部分为隔离体，其计算图示如下：.. 图4.11挡土墙1/2截面处计算图示根据《公路圬工桥涵设计规范》（JTGD61—2005）的规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时，荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。墙高以上部分所分担的土压力为：水平和垂直分力为：则：，，。（1）强度计算根据下式：（4.7）可知设计轴向力（按每延米墙长计算）：据题意可知挡土墙无静水压力、动水压力、地震力等引起的轴向力，由可图示计算：.. 由图示计算可知偏心距，则轴向力偏心影响系数为：（4.9）按每延米墙长计算：（4.10）则有，因此挡土墙的截面处的强度满足要求。（2）稳定计算墙身截面强度应满足：，因为,且查表有；弯曲平面内的纵向翘曲系数为:因为为矮墙，对于矮墙可取，不考虑纵向稳定，则（满足要求）。（3）正截面直接受剪时验算≤（4.11）正截面剪力：受剪截面面积：.. 摩擦系数：则有：因此正截面直接受剪时验算满足要求。4.5.11挡土墙排水和变形缝设置为防止地表水渗入墙背填料或地基，因此设立地面排水沟。采用浆砌片石排水沟，其横断面形式为矩形，底宽0.6m,沟深为0.6m，边坡坡度为，沟底纵坡为1%。为了迅速排除墙后积水，通常在非干砌的挡土墙身的适当高度处设置2排排水孔。排水孔采用的方孔，上下交错设置，间距为。为防止因地基不均匀沉陷而引起堵身开裂，根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。同时，为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生裂缝，须设置伸缩缝。在此把沉降缝和伸缩缝结合在一起，全高设置，宽度为。4.6本章小结本章主要介绍了路基的设计。通过确定路基高度、边坡、加宽超高设计及排水系统的设计，绘出横断面图。在本章还对挡土墙进行了详细的设计和计算，因为在路基中，路基的排水和防护设计是的重点，它直接关系到道路的一些关键的病害的预防。.. 第5章路面设计本设计为新建一条山区二级公路，采用四幅两车道的整体式面板。根据当地的情况及等级要求，我们修建的道路要在规定的使用年限内能承受相应的车辆荷载，从而满足通行要求。本设计采用普通混凝土路面，车道宽为3.5米，土路肩宽设为0.75米，所以路面宽米。通过前面的调查得知，设计车道使用初期标准轴载日作用次数为7347。本路面设计的参数依据是《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）。5.1交通分析表5.1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～高表5.2混凝土路面临界荷位车辆轮迹横向分布系数公路等级纵缝边缘处高速公路、一级公路、二级公路0.17～0.22二级及二级以下公路行车道宽＞7m0.34～0.390.54～0.62行车道宽≤7m表5.3公路混凝土路面交通分级交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数＞2000100～20003～100＜3由表5.1知，二级公路的设计基准期和安全等级分别为年和三级。由表6.2知，临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取，年平均交通量增长率为.. 。则设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为：由表5.3知属于重交通等级。5.2初拟路面结构由表6.1知，安全等级为三的道路对应的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，由表6.4知，初拟普通混凝土面层厚度为0.23m。基层选用水泥稳定粒料基层，厚0.2m。垫层为0.18m石灰粉煤灰土。普通混凝土板的平面尺寸长为4.5m、宽3.5m；纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝，每幅路面宽4.25m。路面结构如下图5.1所示：图6.1路面结构图表5.4水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度（mm）≥260≥250≥240270～240260～230250～220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）240～210230～200220～200≤230≤220.. 表5.5混凝土弯拉强度标准值fr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）6.06.05.55.0表5.6水泥混凝土弯拉弹性模量经验参考值弯拉强度（MPa）1.01.52.02.53.0抗压强度（MPa）5.07.711.014.919.3弯拉弹性模量（MPa）1015182123弯拉强度（MPa）3.54.04.55.05.5抗压强度（MPa）24.219.735.841.848.4弯拉弹性模量（MPa）2527293133表5.7稳定粒料基层和土基弯拉强度和抗压回弹模量项目抗弯拉强度抗压回弹模量（MPa）水泥稳定粒料1.01300～1600二灰稳定粒料1.01300～1600土基——30～80表5.8垫层和基层材料回弹模量经验参考值材料类型回弹模量（）材料类型回弹模量（）中、粗砂80～100石灰粉煤灰稳定粒料1300～1700天然砂砾150～200水泥稳定粒料1300～1700未筛分碎石180～220沥青碎石（粗粒式，）600～800极配碎砾石（垫层）200～250沥青混凝土（粗粒式，）800～1200极配碎砾石（基层）250～350沥青混凝土（中粒式，）1000～1400石灰土200～700多孔隙水泥碎石（水泥剂量9.5%～11%）1300～1700石灰粉煤灰土600～900多孔隙沥青碎石（，沥青含量2.5%～3.5%）600～800按表5.5和表5.6，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。.. 按表5.7，路基土回弹模量取50MPa。按表5.8，石灰粉煤灰土垫层回弹模量取800MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1600MPa。则有：基层顶面当量回弹模量计算如下：普通混凝土面层的相对刚度半径按下式计算为：其中水泥混凝土弯拉弹性模量由上表5.4可查。（1）荷载疲劳应力表5.9综合系数公路等级高速公路一级公路二级公路三、四级公路1.301.251.201.10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，按缝传荷能力的应力折减系数，考虑设计基准期内荷载应力疲劳作用的疲劳应力系数。其中是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，.. ，碾压混凝土和贫混凝土。根据公路等级和表4.1，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数为。则荷载疲劳应力为：。（2）温度疲劳应力表6.10最大温度梯度标准值公路自然区划Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大温度梯度（0C/m）83～8890～9586～9293～98由表5.10，Ⅳ区最大温度梯度为，板长为，,则当混凝土板厚度为时，查下图6.2可得。最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力为：温度疲劳应力系数，按下式计算，根据表5.12知，自然区划Ⅳ区中，回归系数，，，为则温度疲劳应力为：.. 图6.2温度应力系数Bx表6.11回归系数a，b和c系数公路自然区划分ⅡⅢⅣⅤⅥⅦa0.8280.8550.8410.8710.8370.834b0.0410.0410.0580.0710.0380.052c1.3231.3551.3231.2871.3821.270（3）检验初拟路面结构表6.12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—1.07高——1.23—1.331.13—1.181.07—1.11由表6.1知，二级公路的安全等级为三级，目标可靠度为85%。再据插得的目标可靠度和安全等级，由表6.12知，可靠度系数为。则：.. 因而，所选普通混凝土面层厚度（0.23m）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应。5.3接缝设计混凝土面层是由一定厚度的混凝土面板组成的，具有热胀冷缩的性质。所以混凝土板会发生一定的膨胀和收缩，从而导致板断裂或者拱胀等破坏。在道路修建中，我们通常在道路面板的两个方向分别设置纵向接缝和横向接缝。纵缝是与路中线相平行的接缝，横缝是与路线垂直的接缝。纵向接缝的作用：①通过接缝传递荷载；②能够减少收缩应力和翘曲应力引起的裂缝的出现；③防止杂物掉入接缝的缝隙。5.3.1纵向接缝根据面板的尺寸：长4.5米，宽3,5米，需要在纵向设置施工缝。纵向接缝的布设视路面宽度和施工铺筑而定。因一次铺筑宽度小于路面宽度，可设置纵向的施工缝。纵向施工缝的形式可采用平缝的形式，上部锯切槽口，深度是，宽度是，槽内用填缝料填灌。纵向接缝的拉杆选择螺纹钢筋，设在板厚的中央，且中部范围内需要做防锈处理，拉杆直径：，长度：，间距：。依照原定的面层厚度，还有最外侧拉杆距离自由边或未设拉杆。构造如下图5.3所示：图5.3设拉杆平缝（单位：mm）.. 5.3.2横缝接缝每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。施工缝采用加传力杆的平缝形式。横向缩缝采用假缝等间距设置。传力杆采用光面钢筋，传力杆直径为38mm，长度为500mm，间距为300mm。最外则拉杆距自由边的距离为120mm。横向缩缝的细部构造见下图5.4所示：图5.4设传力杆平缝（单位：mm）5.3.3横向胀缝根据胀缝作用：能让混凝土面板在温度升高的时候能自由伸长，而不导致两块面板发生挤碎。则胀缝在施工中采用真缝的形式，一般是100到200米设置一道。胀缝缝宽设为2cm,在缝隙上部4cm处灌塞填缝料，板中央设置60cm的传力杆，钢筋用φ28，间隔为30cm。细部构造见下图：图5.5胀缝的构造尺寸（单位：mm）.. 5.4混凝土面板配筋设计混凝土面板纵横自由边边缘下的基础，当有可能产生效大的塑性变形时，宜在板边缘加设边缘补强钢筋，角隅加设发针形钢筋或钢筋网。5.4.1边缘钢筋混凝土面板边缘部分的补强，选用2根16mm的螺纹钢筋，设置在板的下部板厚的1/4～1/3处，设在距板底边缘的70mm处，两根钢筋间距为100mm。为加强锚固能力钢筋两端向上弯起45度，构造如图5.5所示：图5.5边缘钢筋（单位：mm）5.4.2角隅钢筋角隅钢筋部分的补强，选用2根直径为12mm的螺纹钢，布置在板的上部，距板顶50mm，距板边100mm，如下图5.6所示。钢筋保护层的最小厚度不应小于50mm。图5.6边缘和角隅钢筋的布置（单位：mm）.. 第6章路基土石方数量计算与调配6.1土石方数量计算本次设计中土石方的计算是由概预算纵横软件自动计算得来的，挖方为,其中一类土为,二类土为,填方，弃土方12376。其中弃土场取距离桩号K3+000.000处1km。6.2路基土石方调配为了减少工程的土石方造价，准确的计量土石方的数量和运量，在实际工程项目中必须合理的进行土石方的调配，尽量遵循移挖作填，减少弃土量和路外的借土量，还有少占或不占耕地的调配原则。由于时间问题和本次设计所提供的资料，本设计并未做详细的土石方调运方案，其调配方案出自海地软件的自动调配。根据自动调配的结果和基本调配原则，全段基本符合就近调配。由于全段挖方大于填方，除了本桩利用，还有远运利用。本桩利用可以根据运距采用挖掘机或者推土机推土。在K0+420—K0+680处的填方较大，采用自卸汽车远运调配，从桩号K1+980—K2+000调入921方土，K2+140—K2+220调入1590方土。还有K1+320—K1+420也有大填方，从K2+140—K2+220调入4638方土，从K2+360—K0+520处调入3386土方。其中本桩利用为5110m3,远运利用为45764m3，弃方12376m3,其结果总运距是30854m3/km。详细见附录36-41路基土石方表。.. 第7章桥涵设计7.1桥梁设计7.1.1桥梁的选型本设计路线所跨越的是一条66m的河流，而混凝土简支T型梁桥是中小跨径桥梁中应用最广的桥型，具有受力明确、构造简单、施工方便等优点。在本次毕业设计中对目前在公路桥梁中经常使用的预应力混凝土简支T型梁桥的设计做了全面的了解。在确定方案时根据调研及查阅大量的资料，及“安全、功能、经济、美观”的原则，对各种桥型的优缺点进行了比选。而预应力混凝土简支T型梁桥在此桥位上更具有竞争力，反映在工程造价比较低、施工工期短、施工技术成熟。因此，最终选择了预应力混凝土简支T梁桥为设计方案。简支梁桥的结构尺寸易于设计成系列化，标准化，有利于组织大规模预制生产，并利用起重设备或架桥机架设。科以节约模板，降低劳动强度，缩短工期。在K2+271～K2+337之间为河流，两岸高程与设计高程有些差距，为符合平面线形及横纵断面的要求，所以在此处设置一座75m的桥梁。采用简支梁桥，主要尺寸：主梁：高跨比1/14～1/25；肋厚14～16cm；横梁：中横梁3/4h，端横梁与主梁同高，宽12～20cm，可挖空；翼板：不小于1/12h，一般为变厚度。马蹄：为了满足布置预应力束筋的要求，应T梁的下缘做成马蹄形。7.1.2桥梁纵断面的设计和布置桥梁纵断面设计包跨确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的高程、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。7.1.2.1桥梁分孔布置考虑到河流宽度66m，结合总造价和施工工艺，且桥梁无通航要求，桥梁分孔为25m+25m+25m，桥梁总跨径为L=3×25m=75m。.. 图7.1桥梁平面布置图7.1.2.2桥梁纵坡布置对于大、中梁桥，为了利于桥面排水和降低引道路堤高度，往往设置中间向两端倾斜的双向纵坡，但桥上纵坡不宜大于4%；桥头引道纵坡不宜大于5%，设置桥面向一端倾斜。纵坡可设置向一端倾斜，为2.5%。通过桥墩以及支座的设置和桥面铺装实现2.5%的纵坡。图7.2桥梁的纵断面布置图7.1.3桥梁横断面的设计和布置桥梁横断面设计包括确定桥桥面的宽度和不同桥跨结构横截面的形式。8.1.3.1横断面布置桥面净宽：净—7+2×1米；上部结构根据通行双向两车道，每车道宽3.5m的要求，设计成两幅桥，2个行车道。栏杆高度为1.2m，距外边缘0.2m，装配式人行道悬挑在桥面板上，总宽1m,净宽0.8m。桥梁横断面全宽：3.5×2+1+1=9m。.. 图7.3桥梁的横断面布置图7.1.3.2横坡设计横向坡度包括桥面横坡和人行道横坡，桥面为了方便排水应设置1.5%～3%的横坡，现取1.5%，人行道横坡设为1%。横向桥面铺装设双向路拱，接路缘石桥面铺装厚度10cm，包括2cm防水层和8cm水泥混凝土面层；路拱顶桥面铺装厚度16cm，包括2cm防水层、6cm水泥混凝土三角垫层和8cm水泥混凝土面层。7.2全线采用的涵洞公路跨越河流以及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建各种横向排水构造物，最常见的是小桥涵。本条公路位于山区，季节性降雨量比较大，因此应设置较多的排水涵洞。小桥涵的设计与布置是否合理，对于整条公路的造价和使用质量都有很大的影响。本设计中共有涵洞3座，涵洞的形式采用钢筋混凝土圆管涵：平均1000m/座。路段K0+240、K1+1260、K2+040处均是与原有路线的自然水系相交，且水流量都不是很大，选用1.0×1.0m预制混凝土圆管涵。7.2.1洞口类型的选择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。根据八字墙的特点：适用于平坦顺直，纵断面变化不大的河沟，水力条件好，工程量小，施工简单，经济，还有本线路的要求，出口形势选择八字墙。涵洞墙身、管基、八字翼墙墙身均采用混凝土，端墙基础、翼墙基础均采用混凝土。涵洞设置砂砾垫层，选取号浆砌片石铺砌洞口，隔水墙也选用7.5号浆砌片石。以下是K0+240处圆管涵图示，对于一般圆管涵的构造图详见附录。.. 表7.1涵洞的布置和设计桩号类型洞口形式偏角高度（）涵底纵坡涵底高程（）宽度（）K0+240圆管涵八字墙90013%6101.0×1.0K1+260圆管涵八字墙90013%5761.0×1.0K2+040圆管涵八字墙90013%5681.0×1.0图7.6圆管涵平面图图7.7圆管涵立面图.. 图7.8圆管涵侧面图.. 第8章平面交叉设计平面交叉是指道路与道路在同一平面上的相互交叉，又叫交叉口，是车辆和行人在相交的道路的主要枢纽，有许多相互的干扰因素，所以会降低车辆的车速，延误流通的时间也更加容易发生交通事故。8.1平面交叉设计的基本要求和主要内容1.交叉口设计的基本要求：（1）为了适应各条道路的行车要求，必须提高交叉口的通行能力，保证车辆与行人能在交叉以最短的时间顺利通过。（2）为了保障转弯车辆行车稳定，符合排水要求，必须正确设计交叉口的立面，。2.交叉口设计的主要内容：（1）选择交通管理方式和交叉口的类型；（2）进行交通组织，布置各种交通设施，包括专用车道的设置以及组织渠化交通；（3）交叉口的平面设计，确定各组成部分的几何尺寸，包括行车道的宽度、转角曲线的转弯半径、各种交通道及绿化带的尺寸等。8.2平面交叉方案根据相交道路的功能、等级、交通量、交通管理方式、用地条件和工程造价等因素来确定平面交叉的形式。常见的类型有“十”字形，“T”字形，还有由此演变而来的“X”形，“Y”形、错位和多路交叉等。本设计在桩号K0+870、K1+340是原有乡村人行道路，由于原道和新建公路的高程一致，可以设置斑马线或减速杆。在桩号K1+490处有一条拟建道路与新建道路相交，如图8.1所示，平面相交角度接近直角，为了减少相交处的大填大挖，所以可以把新建道路按拟建道路的设计高程来设计，所以可以把该处作为控制点。在桩号K3+050处是一条原有的乡村马路与新建道路相交，如图8.2所示，为了减少填挖和交通的顺畅，在设计中已经作为拉坡控制点，且相交角度大于70度。根据上述情况桩号K1+490和桩号K3+050处两路的交叉均可采用平面交叉的形式。根据本设计的基本情况，只需对桩号K1+490和桩号K3+050处进行平面交叉设计。选择在这些交叉口用适当半径的单圆曲线或复曲线平顺连接各个转角构成的平面交叉，如图8.3所示。此类交叉口形式简单，占地少，造价低，设计方便，、行车速度较低，通行能力也不是很大，但是基本能满足本设计道路的需求。.. 图8.1K1+490处路线交叉详图图8.2K3+050处路线交叉详图.. 8.3十字交叉口.. 第9章工程概算9.1概算的编制依据本设计是利用纵横软件，根据湖北费率标准2008来编制的造价书，经过查阅《公路工程基本建设项目概算、预算编制办法》可知，湖北恩施自治州属于准一区，雨季施工算6个月，计划利润率为7%，税金综合费率为3.14%。本设计中工程概算采用的定额有《公路工程概预算定额》，《公路工程机械台班费用定额》，《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》等。但是在实际工程建设中，必须根据恩施自治州当地的情况来编制，比如当地的劳动力的人工费用，还有当地自采材料的价格。9.2路线工程概算项目主要包括的内容第一部分：建筑安装工程费1.临时工程里面的临时道路的修建；2.路基工程；3.路面工程；4.桥梁涵洞工程。第二部分费用：设备及工具、器具购置费第三部分：工程建设其他费用1.土地征用及补偿；2.建设项目管理费。9.3工程量的计算（1）路基工程土石方量由海地软件自动生成：清楚表土=8726.4挖方量=70577弃方量=12376本桩利用=5110.. 借土方填筑=47576边沟体积=3040.7排水沟体积=1607.4截水沟体积=1440草皮护坡=19392石砌护坡=120挡土墙体积=19904（2）路面工程：18cm厚的石灰、粉煤灰稳定土垫层=3167420cm厚的水泥稳定土基层=2488623cm厚的水泥混凝土路面面层=9.4概预算成果依据湖北省恩施的当地情况，本设计中的征地补偿费用为10000元每亩，拆迁补偿费用为1000元每平方。概算中各项费用计算都是按照一定的程序和方法进行的，在本设计中，这些费用的计算及填表都是有纵横概算软件完成的，概算的编制过程具体如下：其相关步骤是：（1）列项，编制分项工程项目表；（2）费率的输入和调整；（3）对照项目表查定额，并调整定额；（4）自动计算；（5）导出项目表。本设计概算总费用为1773.8444万元，其中第一部分费用建安工程费1508.5445万元，第二部分费用只算了办公及生活用品费用1874.6万元，第三部分费用总共是263.4253万元，其中包括土地补偿费用107.5330万元，拆迁补偿费用87万元。有关详细见附表《工程预算编制表》。.. 结论湖北恩施自治州二级公路的初步设计是对我整个大学期间所学知识运用的一个检验，通过这次设计，让我对道路工程有了更深的了解，掌握了道路设计的基本步骤，同时也对这个行业有了初步的认识。整个设计首先是道路选线、平纵横的设计以及方案的比选，再做详细的设计，包括平纵横的详细设计，路基、路面的设计以及路线沿线附属设施的设计（排水设计和挡土墙的设计）。最后是工程概预算总设计和说明书的整理。以上是对设计的一个简要的说明，由于时间的关系和自身经验的不足，在设计中出现了很多的问题和漏洞，但是在老师的指导下和同学的帮助下这些问题都得到了解决。在整个毕业设计中，从项目可行性研究、技术设计、施工图的设计和概预算，我都有了系统的了解，对一些基本软件的应用也更加熟练了，这些对今后的学习和工作都会有很大的帮助。.. 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,2009.[2]邓学钧编著.路基路面工程.北京:人民交通出版社,2008.[3]JTGD20-2006，公路路线设计规范[S].北京：人民交通出版社，2005.[4]JTGB01-2003，公路工程技术标准[S].北京：人民交通出版社，2002.[5]JTGD30-2004，公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2003.[6]JTJ033-04，公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2003.[7]JTGD60-2004，公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004.[8]JTG/TD65-04-2007，公路桥涵设计细则[S].北京：人民交通出版社，2007.[9]JTGD40-202，公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，2002.[10]JTJ018-04，公路排水设计规范[S].北京：人民交通出版社，2003.[11]JTG/TB06-01—2007，公路工程概算定额[S]．北京：人民交通出版社，2007.[12]JTGB06—2007，公路工程基本建设项目概算、预算编制办法[S]．北京：人民交通出版社，2007．[13]JTG/TB06-03—2007，公路工程机械台班费用定额[S]．北京：人民交通出版社，2007．[14]交公路发[2007]358号，公路工程基本建设项目设计文件编制办法[S]．北京：人民交通出版社，2007．.. 附录附录1：直线曲线及转角表附录2：路线平面图附录3：路线逐桩坐标表附录4：纵坡及竖曲线表附录5：路线纵断面图附录6：路基横断面图附录7：超高加宽计算表附录8：用地面积表附录9：土石方调配表附录10：格栅植物边坡防护图附录11：路基设计表附录12：水沟设计图附录13：路面结构图附录14：挡土墙设计图附录15：设计概算.. 致谢本人的毕业设计论文是在导师黄红宇的悉心指导下进行的，黄红宇老师在道路方面具有丰富的实践经验，对我的设计给与了很多的指导和帮助，让我能够把理论和实践相结合，并能让整个设计能够顺利的进行下去。黄红宇老师专业知识丰富，治学态度严谨，在整个毕业设计中这种态度深深的影响了我，由于我是第一次做整条公路的完整设计，所以难免出现比较低级的错误，但是黄老师都不厌其烦的给我一一解答，在此我表示深深的谢意。在此我还要感谢其他老师，在设计上也给与了我很多帮助，同时也要感谢和我并肩作战的同学们，感谢你们在毕业设计中给予我的各种帮助。学生姓名：日期：单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。..'