林家沟村到马家沟村二级公路设计_道路桥梁专业毕业设计计算书

'辽东学院本科毕业设计林家沟村到马家沟村二级公路设计LinJiaGouvillagestoMaJiaGouvillagessecondaryroaddesign辽东学院EasternLiaoningUniversity 独创性说明本毕业设计是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：___________日期：____ 林家沟村到马家沟村二级公路设计摘要概括设计地区的自然环境和地质情况。然后提出设计时所需要的规范文件，包括选线标准；平面设计要求；纵断面设计要求；横断面设计和路基路面设计的要求等一些规范。本设计是对林家沟到马家沟村二级公路方案设计。设计内容主要包括路线的平面设计；纵横断面设计；路基路面设计；挡土墙横断面结构和挡土墙伸缩缝防护工程等设计，最后要按照相关规范对道路进行保护的边坡防护、边沟防护和排水等设施进行设计。计算内容是对交通量的计算；平曲线和缓和曲线的计算；纵断面设计的计算；横断面的计算；路基路面结构的计算；最后是对挡土墙稳定性计算和土方量的计算。关键词：二级公路；平面设计；防护工程-I- 林家沟村到马家沟村二级公路设计LinJiaGouvillagestoMaJiaGouvillagessecondaryroaddesignAbstractToillustratethedesignareaofthenaturalenvironmentandgeologicalconditions.Andthenputforwardthespecificationdocumentsneededindesign,includingtheselectionofstandard;graphicdesignrequirements;longitudinalsectiondesignrequirements;cross-sectionaldesign,subgradeandpavementdesignrequirementsandsomeotherspecification.ThisdesignisthedesignofLinJiaGoutoMaJiaGouCunsecondaryroadproject.Thedesigncontentmainlyincludesgraphicdesigncourse;verticalsectiondesign;designofsubgradeandpavement;retainingwallstructureandcrosssectionslitblockingprotectionengineeringdesignofwallexpansion,finallytoslopeprotection,sideditchdrainageandprotectionfacilitiestoprotecttheroadinaccordancewiththerelevantspecificationdesign.Methodistocalculatethetrafficvolume;calculationofhorizontalcurveandtransitioncurve;calculationoflongitudinalsectiondesign;cross-sectionalcalculation;calculationofsubgradeandpavementstructure;finallyistocalculatetheretainingwallstabilityandcalculationofearthworkvolume.Keyword:SecondaryRoads;PlaneDesign;ProtectiveStructure-V- 林家沟村到马家沟村二级公路设计目录摘要IAbstractII第一部分1一、设计说明1（一）概况11.公路所在地区自然地质情况1（二）设计技术标准和任务11.设计主要技术标准12.设计任务2二、主要设计内容3（一）平面设计31.选线的重要性32.选线注意事项33.圆曲线设计34.缓和曲线设计3（二）纵断面设计41.纵断面设计的内容42.纵断面设计的任务43.纵断面设计原则5（三）横断面设计51.横断面设计的原则52.超高设计53.路基路面排水设施6（四）路面结构设计6（五）挡土墙设计6第二部分7一、公路平面线形设计7（一）公路等级的确定71.交通量资料72.技术《标准》73.交通量计算8-V- 林家沟村到马家沟村二级公路设计4.确定公路等级8（二）路线曲线要素计算8（三）各点桩号的确定11二、纵断面的计算12（一）纵断面的主要指标121.最大纵坡122.最小纵坡123.最小边沟纵坡124.边沟的临界长度125.纵坡线的高程136.与纵坡线性的协调13（二）竖曲线要素及其设计桩号和设计高程的计算141.竖曲线边坡点一142.竖曲线边坡点二15（三）各点桩号的确定15三、横断面的计算16（一）超高加宽计算161.超高计算162.加宽计算19（二）土石方的计算19四、路面结构层厚度设计21（一）交通组成21（二）结构方案设计211.轴载分析212.路面结构组合及材料的选取233.土基回弹模量的确定234.设计指标的确定245.路面设计资料的总结和公路路面结构厚度的计算25五、挡土墙设计28（一）挡土墙的设置28（二）挡土墙的设计和稳定性验算28（三）挡土墙相关的要求和设计30-V- 林家沟村到马家沟村二级公路设计1.挡土墙埋置的深度302.挡土墙的排水孔设计313.挡土墙沉降逢与伸缩缝设计31六、路基路面排水设计321.路基排水设计322.路基排水设计32参考文献34致谢35-V- 林家沟村到马家沟村二级公路设计第一部分一、设计说明（一）概况1.公路所在地区自然地质情况该设计地区属暖温季风型大陆性气候，四季分明，年平均气温6-8℃，极端最高气温33℃，极端最低气温-28℃。年平均降雨量800mm-1200mm，年平均雾日31.6天，平均风速3.2m/s。地震烈度8度。当地平均最大冻深1.5m。无不良地质情况，沿线土质为粉质粘土，地下水位大于2.6mm，地表无积水。沿线树木较多，沿线多粉质粘土。起点为林家沟村，坐标为：X=1703.379，Y=538.217终点为马家沟村，坐标为：X=290.258，Y=1105.044（二）设计技术标准和任务1.设计主要技术标准(1)设计的行车速度为V=60km/h，路基的宽度为B=10m，路面宽度为b=8.5m，道路的极限最小半径为125m，道路的一般最小半径为200m，道路的不设超高最小半径为1500m，两同向曲线间的距离一般≥6V，两反向曲线间的距离≥2V。(2)路拱横坡=1.5%，路肩横坡=2%。(3)超高按道路中心线旋转。(4)加宽值。(5)车辆的停视距为=75m，会车视距为=150m，超车视距为=350m。(6)道路的最大纵坡为，最小纵坡(7)最短坡长=150m。(8)设计时凸形竖曲线的极限最小半径为1400m，一般的最小半径为2000m，设计凹状竖曲线的极限最小半径为1000，一般的最小半径为1500m。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计2.设计任务（1）完成在指定的起、终点之间的新建公路设计，公路等级为二级，设计车速为60km/h；（2）路线选线和路线方案的比选，确定总体路线较优方案；（3）道路平面线形的设计；（4）道路纵断面设计；（5）道路横断面设计和路基结构设计；（6）路面结构设计；（7）沿线路基防护工程；（8）挡土墙设计；（9）路基路面排水设计；–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计二、主要设计内容（一）平面设计应根据路线的基本走向和相关的技术标准等，结合地质、地形、地物及其他条件选择适合的路线。选择满足沿线的地质条件和施工条件等要求的设计路线，选定一条技术上可行和经济上合理的路线，能满足使用要求的道路中心线的进行设计。1.选线的重要性选线这一环节是道路设计的一个重要组成部分，选线的质量直接影响路面的工程质量和成本。选线过程要考虑自然环境、社会经济条件和线形技术指标等个方面的因素。所以，选线环节是一项涉及面广泛、影响条件多、政策性跟技术性强的工作。2.选线注意事项（1）道路的走向一定要适应道路的主观和客观条件。（2）选线时，要对这些方案进行方案的比选，然后，确定最优方案。（3）路线选择的过程中，我们尽量使工程量减少、成本低、效益优，有利于施工和养护。（4）选线时还应特别的注意保持原有的生态环境，协调周围的环境。（5）选线之前要对工程地质和水文地质的具体情况进行严格的勘测调查和严谨研究，弄明白其对道路到底有多大的影响。3.圆曲线设计路线平面设计时，应根据线形沿线地形跟地物等条件，选择较大半径的方案，这样从而才能提高过往车辆的安全性和舒适性。半径选定的过程不仅要满足技术上的合理，还要注意经济上的合理性。4.缓和曲线设计缓和曲线的有关规定：（1）当道路的直线和半径小于不加设超高最小道路半径的圆曲线相接处，应该加设缓和曲线。（2）缓和曲线的长度应符合规范要求。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计（二）纵断面设计沿着道路的中心线，竖直地剖切开来，然后展开，得到的就是路线纵断面。由于各种自然因素的影响和经济因素要求，路线纵断面形状总是一条起伏的空间曲线。运用竖曲线来形成相邻直坡段交叉点处的逐渐变化。他们有简单抛物线的特征。直坡线上的偏移量随着离开竖曲线的起点端部的水平距离的平方而变化。竖曲线的偏移低于切线时称为凸型竖曲线，高于切线的竖曲线成为凹形竖曲线。凸形竖曲线的最小长度主要通过视距长度来确定。这些长度通常从安全、舒适、便利的角度得到满足。竖曲线设计的主要设计内容是确保能够满足最小停车视距的要求。前面确定的停车视距的设计标准的采用值在竖曲线中同样适用。夜行行驶条件控制凹形竖曲线设计。视距控制是前灯的高度和对目标的照射距离而不是司机的视线高。通过分析与视距相关的要求和竖曲线的特性，可以确定特殊情况下竖曲线最小允许长度。为了舒适而推荐竖曲线长度部小于单位为m/h设计速度3倍的长度为控制标准。竖曲线的变化率是不变的通过坡度之间的算术差除以单位曲线长度英尺[米]来测量。这个值给的是单位长度的水平距离英尺[米]竖曲线的坡度变化的百分率。通常偏远地区的凸形的竖曲线应比最小值长，以避免在线性中角度突变的出现，即使视距标准应允许采用较短的竖曲线。在长凹竖曲线中，特别注意满足排水要求。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，并依据规范的规定合理的选择了半径。1.纵断面设计的内容纵断面设计的内容主要是对进行竖曲线设计，竖曲线设计的主要内容是确保能够满足最小的停车视距要求。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，并依据规范的规定合理的选择了半径。2.纵断面设计的任务就是根据汽车的动力特性、道路的设计等级和当地的自然地理因素以及工程经济性等来研究设计起伏空间线的长度和大小等，来最终达到行车安全、运输经济合理和迅速及乘客感觉舒适等。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计3.纵断面设计原则（1）纵断面线形和地形情况要相适应，线形要圆滑、平顺和视觉连续，保证车辆的行驶舒适和安全。（2）纵坡设计应满足均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当以及填挖平衡。（3）纵断面和平面的组合设计应满足要。（4）设计者在设计的过程中，应该充分地考虑驾驶员视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。（5）纵断面设计的合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。（6）纵断面的设计应该和周围的环境相协调，来降低驾驶车辆人员的紧张和疲劳程度，并应该起到引导驾驶员视线的作用。（三）横断面设计道路横断面是道路中线上各点的法向切面，它是由地面线和横断面设计线构成的。道路横断面的设计内容包括行分隔带、边沟、边坡、车道、路肩和截水沟等。1.横断面设计的原则（1）横断面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。（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。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，保证路基稳定。（4）沿河及受水浸水淹路段，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农田基本建设及环境保护等的需要。2.超高设计在设计的时候，为了抵消行驶的车辆在曲线路段上行驶时产生的汽车离心力，特意地将路面形式做成外侧高于内侧的单方向横坡形式，此为曲线路段上的超高设计。合理的设置横断面的超高，可以整体的或着是部分的抵消汽车的离心力，以此来提–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计升曲线路段上汽车行驶的稳定性和舒适性。当汽车保持匀速行驶时，行驶车辆在圆曲线上行驶时产生的离心力是一个不变的常数，相反回旋线的曲率是变化的，其离心力也是随着变化的。因此，道路圆曲线路段上的超高横坡度，应是和圆曲线的半径相适合的全等的全超高，然而在缓和曲线段上应该是逐渐变化的超高。3.路基路面排水设施排水沟设置挖方路基路段的路肩外侧，和路中心线平行，用于收集和排除掉路基上面和流往路基上的地面水。边沟设置不应过长，宜尽量使沟内水就近排出边沟。边沟的纵坡坡度一般与路线纵坡保持一致。道路平坡的路段，排水边沟仍应设置成0.3%—0.5%的最小纵坡。本设计排水边沟横断面采用梯形，内侧比例为1:1.5，外侧比例为1.1，与护坡一致。边沟采用干砌片石。（四）路面结构设计本设计的道路横断面为一块板式，车行道宽为8.5m，人行步道宽为2×0.75=1.5m。车行道路面横向坡设置为1.5%双向坡，人行道路面横向坡设置为单向直线2.0%的内坡，道路路堤采用坡度为1:1.5进行设置。该道路选取柔性路面，设计的行车道路面结构层总厚度共65cm，四层，其中：石灰土稳定碎石层37cm、水泥稳定砂砾层20cm、粗粒式沥青混凝土层5cm、细粒式沥青混凝土层3cm。（1）在上面层的细粒式沥青混凝土和下面层的粗粒式沥青混凝土之间喷洒粘层沥青。（2）沥青混凝土面层与水泥稳定碎石之间喷洒粘结沥青油料0.5L/M2。（五）挡土墙设计挡土墙是一种用来支撑的天然边坡或人工填土的边坡以保持土体稳定性的构造物。根据挡土墙的设置位置，分为山坡墙、路堤墙和路肩墙等类型。本设计选用路肩墙结构进行设计。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计第二部分一、公路平面线形设计（一）公路等级的确定1.交通量资料此路段的初始年交通量，单位：辆/日。交通量的年平均增长率为5%。详见表1.1。表1.1各类车型的数据小客车黄河JN150东风EQ140日野KB21太脱拉138上海SH130跃进NT230253843252157344363272.技术《标准》由《公路工程技术标准》规定：交通量的换算选用小型的客车为标准的车型，详细数据见表1.2。表1.2各类汽车的代表车型和换算系数汽车的代表车型车辆折算系数说明小客车1.0≤19个座位的客车和载重≤2t的货车中型车1.5＞19个座位的客车和载重＞2t的货车大型车2.0载重＞7t～≤14t的货车拖挂车3.0载重＞14t的货车–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计3.交通量计算计算初始年交通量：N0=2538+（436+327）×1.5+521×2.0+（432+57+34）×3.0=6294辆/日。4.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Nd:Nd=6294×=10765辆/日高速公路：交通量30000辆以上。一级公路：交通量15000～30000辆。二级公路：交通量5000～15000辆。可知本次设计道路的远景交通量等级为二级公路。（二）路线曲线要素计算二级公路平面设计的主要技术指标表见表1.3。表1.3二级公路主要技术指标设计车速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60m不设超高的圆曲线最小半径路拱≤2.0%1500m＞2.0%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极限最小半径1000m林家沟村到马家沟村二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，设计两个转弯，路线基本情况如下：全长：1633.596m交点：2交点桩号：K0+802.492、K1+241.912–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计半径：500m、700m。缓和曲线长度：80m、90m。曲线要素的计算：（1）交点一：见图1.1。图1.1交点一转弯处起点、交点、终点的桩号如下：A：K0+577.170JD1：K0+802.492B：K1+011.784圆曲线计算已知（左），取圆曲线半径，缓和曲线长–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计主点里程桩号的计算：(2)交点二：见图1.2。图1.2交点二转弯处起点、交点、终点的桩号如下：C：K1+147.643JD2：K1+249.912D：K1+351.860圆曲线计算已知（左），取圆曲线半径，缓和曲线长–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计主点里程桩号的计算:（三）各点桩号的确定见表截图1.3平曲线表截图1.3其他各个桩号和几何元素详细的计算结果详见49-51号图纸平曲线表及逐桩坐标表。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计二、纵断面的计算（一）纵断面的主要指标1.最大纵坡最大纵坡的标准主要是基于对重型卡车的行驶特性的研究而建立的.尽管设计值早已确定,而且于许多公路特性相一致,但与设计车速相关的道路纵坡值却只有少数结论.2.最小纵坡最大纵坡主要对于足够的排水的需要有关对于不设路边石的道路,有足够的路拱来侧向排水,可以运用相当平缓或者设置水平纵坡.设置路边石的路面,在通常情况下的纵坡应该是0.5%.在坚固的路基上设成精确地路拱高等级路面上可以运用大约0.35%的纵坡,即使在没设路边石的路面上,提供大约0.35%的最小纵坡也是合适的,因为最初建成的路拱横坡会因为不规则膨胀,路面结构加固,维修或重新罩面等原因而降低.在特殊情况下较平缓的纵坡运用证明是正确的.3.最小边沟纵坡特别注意的最小边沟纵坡.任何在边沟形成的积水,都会队路基产生非常有害的影响,特别是对膨胀性较大的土来说.为了确保水的连续流动,边沟纵坡应建成0.5%的适宜纵坡度.在道路纵坡不能相应调整的地方,就要对边沟做适当的调整.4.边沟的临界长度从车辆的行驶特性和道路通行能力影响的角度来看,坡度的陡度并不是考虑的唯一因素.纵坡的长度可能成为关键的因素而且也必须考虑的.术语”纵坡的临界长度”是用来表示满载卡车上坡行驶时不出现没有任何理由减速的情况下的最大长度.对于某一给顶纵坡短于临界值的长度可保证车辆在按可接受的速度范围下行驶.如果在纵坡比临界值的情况小保持行使要求自由度的话,那么就应该进行设计调整,例如通过改线来减小坡度或增加附属车道.推荐采用10mph[15km/h]速度降低值作为确定纵坡临界长度一般值的原则.在适中到交通量的道路上,在接近或超过临界长度的地方,超车的机会受限,较慢的车辆之后将会积聚较小车辆的车流.这不仅降低了行驶速度,而且降低了道路通行能力.随后,降低了服务水平。这时应该考虑设置爬坡车道。应进行通行能力分析来决定是否有理由设置爬坡车道。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计5.纵坡线的高程在城市地区对于许多改建工程，很少有机会显著的改变纵坡线的高程。高程控制点通常是由现存的设施和任何相邻的路边开发来相当呀那个的估计下来的。然而，对于边远地区的新建或多数的重建工程而言，调整纵坡有较大的机会，特别是海拔相对较低的平坦地形地区。在路面结构或路堤上部达到饱和状态的地方，结构问题常常发生。极高水位侵占了道路表面或路肩。一般来说，建成的纵断面高程来应高于周围地形，以减少积水机会或使自然水位减少到最小以避免路槽发生饱水状态。在相邻边沟或地面上的偶然积水是要求路线纵坡线具有足够的高度，以确保水位上路面结构的良好排水的有利证据。在起伏地形上下调整纵坡是保持土方平衡的一种方法。这样道路棱体内的挖方将会充足地修筑设计的路堤。在一些情况下，这是一个很实际的方法，只要保证前面提到的纵坡高程的标准不被超出。道路的主要部分设计为路堤，而叫少的挖方并保持较长的平衡点一般涞水是合适的。对于较深的挖方，应该考虑较宽的边沟并且尽量作到白天日光可以直射到。利用借方比企图在道路棱体内保持填挖平衡可能更经济。6.与纵坡线性的协调平面线与竖曲线重合时，每一种曲线的视距要求必须一起考虑。至少必须提供每一种曲线的最小停车视距。平曲线和纵坡度应保持适当的平衡。当强调直坡线形会导致极陡的纵坡，或长的陡坡时是不合适的。强调平缓纵坡而导致连续弯曲时也是不合适的。这两种极端情况的折中是最好的方法。竖曲线是设置在纵断面上两个坡处的转折处，为了方便于车辆行驶而设置的一段缓和曲线。设计时应满足纵断面设计原则和要求，并应根据规范的规定选择合理的半径。竖曲线半径、坡度和长度要求见表2.1。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计表2.1竖曲线设计表设计车速（km/h）60最大纵坡（％）3.212%最小纵坡（％）0%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）50（二）竖曲线要素及其设计桩号和设计高程的计算1.竖曲线边坡点一1.竖曲线要素的计算交点里程和桩号K0+410取半径R=15290m(为凸形)曲线长L=Rω=15290×0.01881=287.599m切线长T=L/2=287.599/2=143.784m外距2.竖曲线的计算竖曲线起点桩号=(K0+410)-143.784=K0+266.216竖曲线起点高程=64.885-143.784×0.5%=64.166m竖曲线终点桩号=(K0+410)+143.784=K0+553.784竖曲线终点高程=64.885+143.784×-1.381%=62.899m–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计2.竖曲线边坡点二1.竖曲线要素的计算：交点里程和桩号K0+990取半径R=11430m(为凹形)曲线长L=Rω=11430×0.04332=495.070m切线长T=L/2=495.070/2=247.574m外距外距2.竖曲线的计算：竖曲线起点桩号=(K0+910)-247.574=K0+662.246竖曲线起点高程=56.875-247.574×(-0.01381)=60.294竖曲线终点桩号=(K0+910)+247.574=K1+157.574竖曲线终点高程=56.875+247.574×（0.02951）=64.181m（三）各点桩号的确定见截图2.1图2.1竖曲线表各个桩号及几何元素的详细计算结果见表52号图纸竖曲线要素表和曲线位置表。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计三、横断面的计算（一）超高加宽计算1.超高计算本设计选用绕中线旋转的方式来设计。由汽车在曲线上行驶时受力的平衡方程式，可以得公式:（3.1）其中：—曲线超高率—横向力系数R—半径超高缓和段的长度计算公式:（3.2）按上式进行计算，计算结果取5m的整数倍，且不应小于10m。其中：—道路超高过渡段的最小长度（m）—道路中线旋转轴到行车道外边缘的宽度（m）—横断面的超高坡度和路拱坡度的之差（%）—超高的渐变率绕中线旋转超高计算公式见表3.1。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计3.1绕中线旋转超高值计算公式超高位置超高值计算公式路肩内边缘路中线路肩外边缘超高过度段双坡阶段≤旋转阶段≥圆曲线全超高阶段其中：—路面宽度；—路肩宽度；—路拱坡度；—路肩坡度；—超高横坡度；—超高缓和段的长度；—路基坡度由变为所需要的距离，一般可取1.0m；–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计—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；—X距离处路基外缘抬高值；—X距离处路中线抬高值；—X距离处路基内缘降低值；—圆曲线加宽值；—距离处路基加宽值；以上长度单位均为m。超高段分别为：JD1：1.K0+580.033至K1+008.921JD22.K1+174.531至K1+324.973超高值计算成果见表3.2。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计表3.2高值计算表里程桩号JD1B=8.5mK0+580.0330.003750.078750.00375K0+622.1080.21900.07875-0.0615K0+657.1700.278750.07875-0.12125K0+794.477K0+931.784K0+966.8460.21900.07875-0.0615K1+008.9210.003750.078750.00375JD2B=8.5mK1+174.5310.003750.078750.00375K1+216.6060.203350.07875-0.04585K1+237.6430.228750.07875-0.07125K1+249.752K1+261.860K1+282.8980.203350.07875-0.04585K1+324.9730.003750.078750.003752.加宽计算本设计所采用的半径均较大，遂不用设立加宽。（二）土石方的计算V=1/2(A1+A2)LK0+000至K0+100填方和挖方量计算：K0+000K0+020K0+040K0+060K0+080K0+060K0+000至K0+020–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计填方量=（0.406+1.415）220=18.205挖方量=（18.851+12.513）220=313.624K0+020至K0+040填方量=（1.415+3.317）220=47.318挖方量=（12.513+0.914）220=134.271K0+040至K0+060填方量=（3.317+8.249）220=115.658挖方量=（0.914+0）220=9.144K0+060至K0+080填方量=（8.249+22.527）220=307.755挖方量=（0+0）220=0其余土方量计算见图纸的53-55土方总量计算表。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计四、路面结构层厚度设计（一）交通组成交通组成数据见表4.1表4.1交通组成数据车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量东风EQ14023.7069.201双—521黄河JN15049.00101.601双—432日野KB22250.20104.301双—57太脱拉13851.4080.002双132.034江淮HF140A18.9041.801双—436跃进NJ13120.238.201双—327（二）结构方案设计1.轴载分析路面结构的设计以双轴组单轴载100KN作为标准轴载。（1）以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。轴载的换算采用下面的公式：（4.1）式中：N—汽车的标准轴载当量轴次，单位：次/日—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日P—标准轴载，单位：KN—被换算的车辆各级轴载，单位KNK—被换算的车辆类型数—车辆的轴载系数，，式中m为轴数。当轴距大于3m时，按单独个的轴载进行计算；当轴距小于3m时，需考虑轴数的系数。—轮组的系数，单轮组是6.4；双轮组是1；四轮组是0.38。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计轴载的换算结果见表4.2。表4.2轴载的换算结果车型东风EQ140后轴69.2011521105.8黄河JN150前轴49.0016.4432125.95后轴101.6011432462.74日野KB222前轴50.2016.45718.14后轴104.30115768.40太脱拉138前轴51.4016.43412.19后轴80.002.213428.46江淮HF140A后轴41.80114369.98跃进NJ131后轴38.20113275.07836.73注：小于25KN的轴载作用忽略不计。轴数当量累计的计算二级公路，沥青路面规范规定的设计使用年限为12年，双车道的车行道系数是0.45，道路的交通量每年平均增长率为=5%，累计的当量轴次计算：（2）对半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次进行验算。轴载的换算。道路的半刚性基底层底拉应力验算公式为:（4.2）–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计算式中：,代表轴数的系数；是轮组的系数，单轮组等于18.5，双轮组等于1，四轮组等于0.09。轴载的换算系数可见表4.3。表4.3轴载的换算系数车型东风EQ140后轴69.201152127.40黄河JN150后轴101.6011432490.49日野KB222前轴50.20118.5574.25后轴104.30115779.83太脱拉138前轴51.40118.5343.06后轴2×80.00313417.11622.14注：轴载小于50KN的轴载作用不计。2.路面结构组合及材料的选取由以上计算可以得到，该道路在设计年限内，每隔车道上的累计轴次约为220万次左右。规范推荐结构为：8cm厚的沥青混凝土路面结构层；20cm厚的水泥碎石基层；（Xcm）厚度的石灰土碎石。查规范，路面结构层为二层，上面层采用3cm厚的细粒式密级配沥青混凝土，下面层采用5cm厚粗粒式密级配沥青混凝土。3.土基回弹模量的确定设计路段处于区，为粉质粘土，稠度为1.03，查相关表的土基回弹模量为33.5MPa。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计4.设计指标的确定规范要求，二级公路以设计弯沉值作为道路的设计技术指标，并应验算结构层层底拉应力。1.设计弯沉值（二级公路）该公路等级为二级，路面等级系数为，沥青混凝土路面面层取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，对半刚性基层沥青路面。设计弯沉值为：2.各层材料的容许层底拉应力计算（4.3）①细粒式密级配沥青混凝土②粗粒式密级配沥青混凝土③水泥碎石–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计④石灰土碎石5.路面设计资料的总结和公路路面结构厚度的计算设计弯沉值为35.6（0.01mm）相关资料汇总如下表4.4：表4.4材料名称H(mm)20℃抗压模量容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土3014000.800粗粒式沥青混凝土5012000.700水泥碎石2009000.600石灰土碎石待定15000.140新建路基—35.6—新建公路路面结构厚度的计算公路等级:二级公路新建路面的层数:4标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:35.6(0.01mm)；路面设计层位:4层设计层最小厚度:20(cm)设计参数汇总表见表4.5。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计表4.5设计参数汇总表材料名称H(mm)20℃抗压模量容许拉应力（MPa）细粒式沥青混凝土3014000.800粗粒式沥青混凝土5012000.700水泥碎石2009000.600石灰土碎石待定15000.140土基—35.6—按照的设计弯沉值来计算设计层的厚度:LD=35.6(0.01mm)H(4)=200mmLS=33.2(0.01mm)H(4)=250mmLS=29(0.01mm)H(4)=238mm(只考虑弯沉值)按照容许的拉应力来验算设计层的厚度:H(4)=238mm(第1层的底面拉应力合格)H(4)=238mm(第2层的底面拉应力合格)H(4)=238mm(第3层的底面拉应力合格)H(4)=338mmσ(4)=0.150MPaH(4)=388mmσ(4)=0.131MPaH(4)=364mm(第4层的底面拉应力合格)路面设计层厚度:H(4)=238mm(只考虑弯沉值)H(4)=364mm(弯沉值和拉应力一同考虑)验算路面防冻层的厚度:路面最小防冻厚度500mm；取石灰土稳定碎石为370mm。验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求。得到路面结构的层厚度结果如下示意图4.1所示：–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计-------------------------------------细粒式沥青混凝土30mm-------------------------------------粗粒式沥青混凝土50mm-------------------------------------水泥稳定碎石200mm-------------------------------------石灰稳定碎石370mm-------------------------------------土基素土夯实图4.1路面结构图–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计五、挡土墙设计挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型，本设计采用俯斜式路肩墙。（一）挡土墙的设置本设计采用俯斜式挡土墙，挡土墙的设置地段为高填土或高路堑路段。设置挡土墙的路段：左侧：K0+110-K0+160K0+350-K0+465K1+290-K0+590右侧：K0+090-K0+170K0+350-K0+465K0+920-K1+190K1+290-K1+590（二）挡土墙的设计和稳定性验算1.挡土墙强身材料及受力等挡土墙墙身拟采用墙身材料采用25号砂浆2.5号砂浆砌片石，砌体容重γ=23KN/m3，容许压应力σx＝600KPa，容许剪应力τ＝100KPa，容许拉应力σwl＝80KPa。挡土墙墙高5m，填土高a=0m，挡土墙墙背仰斜角α=15°，挡土墙墙身分段长度10m。计算内摩擦角为φ=35°，墙背和墙背填土之间的摩擦角为δ=φ/2=17.5°，挡土墙墙背填土容重为γ=18KN/m3，挡土墙墙后填土表面的倾斜角为β＝0°；容许承载力σ=800KPa。墙身材料采用25号砂浆2.5号砂浆砌片石，砌体容重γ=23KN/m3，容许压应力σx＝600KPa，容许剪应力τ＝100KPa，容许拉应力σwl＝80KPa。2.挡土墙断面尺寸：设计挡土墙顶宽a=1m，底宽b＝3m,高度为h＝5m；墙体自重为：G=（1+3）×5×23×0.5＝230KN/m挡土墙截面图如图5.1所示。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计图5.1挡土墙总体布置图3.土压力计算Ea＝γH2Ka＝γH2＝×18××＝225×–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计＝82.68KN/m土压力的水平和垂直分力为：Ex＝Eacos（α+δ）（5.1）Ey＝Easin（α+δ）（5.2）Ex＝82.68×cos（15°+17.5°）＝69.73KN/mEy＝82.68×sin（15°+17.5°）＝44.42KN/m3.挡土墙的抗滑稳定性验算为了达到挡土墙的抗滑稳定要求，需要验算所设计的挡土墙在受土压力和其它外力的作用下，其基底摩阻力承受抵抗挡土墙滑移的能力：即：KC＝＝＝＝3.37＞1.3经验算，抗滑的稳定性系数满足要求。4.挡土墙的抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定系数K0：K0＝＝＝3.91＞1.5满足要求，能够保证此挡土墙的抵抗倾覆稳定性要求。（三）挡土墙相关的要求和设计1.挡土墙埋置的深度（1）当挡土墙设置在风化层不厚的硬质岩石等地基上面时，挡土墙的基底一般应设置在基岩表面的风化层以下，在软质岩石的地基上，挡土墙基底最小埋置深度不小于1m。（2）如果设置挡土墙的地段受到水流的冲刷时，按照路基设计洪水频率计算出冲刷深度，挡土墙的基底应设置于局部冲刷线以下，且不小于1m。（3）当挡土墙的设置地段，冻结深度超过1m时，挡土墙基底的最小埋置深度不应小于1.25m，并且还应将基底至冻结线以下0.25m深度范围内的地基土，换填为弱冻胀性材料。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计（4）如果冻结深度小于或等于1m时，挡土墙的基底应在冻结线以下不小于0.25m，并应满足基础最小埋置深度不小于1m的要求。挡土墙基础位于横向斜坡地面上时，其前趾埋入地面的深度和距地表的水平距离应该满足规范的要求见5.1。表5.1挡土墙埋深土层类别最小埋置深度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≥1.001.50～2.502.挡土墙的排水孔设计本设计的挡土墙为路肩墙，在挡土墙墙身在墙前地面以上应设置一排泄水孔。每隔2米的设置一个泄水孔；排水孔的出口高出墙前地面0.3m；排水管道的倾斜角度为5%；泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道的阻塞。3.挡土墙沉降逢与伸缩缝设计挡土墙设计时，为避免因为地基的不均匀沉降等引起挡土墙的墙身开裂等问题，需要根据地质条件的变异和墙高，挡土墙墙身断面的变化情况来设置沉降缝。设计时，为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，设置伸缩缝。本设计的伸缩缝每隔10m设置一道，缝宽0.03m，缝内可选用胶泥进行填塞。–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计六、路基路面排水设计1.路基排水设计路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟等。2.路基排水设计本设计在路基两侧设置梯形的排水边沟，边沟的纵坡一般与路线纵坡相同。平坡路段，边沟仍应保持0.3%—0.5%的最小纵坡。边沟的横断面形式采用梯形，梯形边沟的沟底为0.6m，内侧高2m，边沟干砌。边沟形式如图6.1和6.2所示。图6.1左侧边沟横断面图(单位m)–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计图6.2右侧边沟横断面图(单位m)–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计参考文献[1]严作人、孙立军.道路工程经济与管理.同济大学出版社：32-74[2]刘世凯.公路工程地质与勘察.人民交通出版社，2000年：65-98[3]毛宝兴.公路工程设计规范汇编.人民交通出版社，2002年3月：156-178[4]叶见曙.结构设计原理.人民交通出版社，2004年2月：34-68[5]张雨化.道路勘测设计.人民交通出版社，2002年：56-78[6]交通部第二公路勘察设计院.公路设计手册(路基).人民交通出版社.1996：120—130[7]邓学钧.路基路面工程.人民交通出版社，2003年5月：46-95[8]吕康成.公路工程试验检测技术.人民交通出版社，2000年：123-145[9]李清波.道路规划与设计.人民交通出版社，2002年：105-114[10]孙家驷.道路设计资料集.人民交通出版社，2004年2月：38-45[11]周亦唐等主编.道路勘测设计.重庆大学出版社，2005：145—149[12]陈胜营等主编.公路设计指南.人民交通出版社，2000：70—73[13]张廷楷.道路路线设计.同济大学出版社：64-74[14]中华人民共和国行业标准.公路路线设计规范（JTGD20-2006）.北京：人民交通出版社，2006：32[15]中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准（JTGB01-2003）.北京：人民交通出版社，2004：14[16]中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范（JTJD30-2004）.北京：人民交通出版社，2005：20—21[17]HarveyJ.etal.AsphaltTreatedPermeableBase（ATPB）LaboratoryTestingPerformanceandPredictions，UniversityofCalifornia，1997：102—106–35– 林家沟村到马家沟村二级公路设计致谢毕业设计，是我大学时代的最后一次作业。想借次机会，感谢这四年以来给过我帮助的所有老师、同学，你们的友谊是我人生的财富，是我生命中不可或缺的一部分，它对我来说非常的珍贵。在设计的过程中，我得到了秦毅老师、王院长和付工等几位老师的殷勤指导，他们给予我无私的帮助，使我克服了毕业设计中的很多难题，为我以后在工作中的专业知识打下了坚实的基础，也使我们在学习和生活中受益匪浅。我从老师身上还学到了做事的方法、态度和对知识运用，但更重要的是学到了做任何事情都应有的认真、严谨的态度，这将使我受用终身！设计过程中，我不断的积累知识、增强自己的信心并增长自己的见识，没有老师的悉心指导与帮助就难以完成本次毕业设计，更不会从中获得书本上难以获得的知识。在这里我要对指导教师表达衷心的敬意与谢意。–35–'