一级公路标段施工图设计毕业设计计算书

'毕业设计[论文]题目：洛宜一级公路(A)K10+125-K13+525标段施工图设计学院：交通运输工程学院专业：道路桥梁与渡河工程姓名：学号：指导老师：完成时间：2014年05月25日 河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要摘要本设计是对洛宜快速通道山岭重丘区一级公路K10+125~K13+525标段进行施工图设计。设计道路全长3400米，设计速度为100km/h,双向四车道。设计的内容包括平面线设计、纵断面设计、横断面设计、路基及挡土墙设计、路基路面防排水设计、桥涵设计、路面材料选择配合比设计及结构层厚度的拟定与验算。平面设计设一个平曲线，纵断面设计设一个竖曲线。路基宽度为26.0m，最大超高5.0%。路基路面排水设施有边沟、截水沟、排水沟、桥涵等。桥梁与路基同宽，采用装配式预应力混凝土连续箱梁桥。路面设计内容包括路面类型的确定和结构厚度设计，本设计路面采用沥青混凝土路面，设计路面结构为5层依次是4cm细粒式沥青混凝土、6cm中粒式沥青混凝土、8cm粗粒式沥青混凝土、20cm水泥石灰稳定碎石、20cm石灰粉煤灰碎石。设计后期用路面结构设计软件验算拟定结构层厚度是否满足要求。用纬地道路软件进行平、纵、横三维设计生成相应图表。关键词：平、纵、横断面、路基、桥梁、路面结构设计、纬地道路、设计—II— 河南城建学院本科毕业设计（论文）AbstractAbstractThemaintaskofthedesignistheconstructiondesignofLuoyangtoYiyangsectionofmountainousandhillyhighwayK10,+125toK13+525.Withitsdesignspeedof100km/handtwo-wayfour-lane,Thelengthofthisroadis3400m.Thedesignincludesplanedesign,verticalsectiondesign,crosssectiondesign,roadbedandretainingwalldesign,subgradeandpavementselectionmixformulationandcheckingdesignandstructurelayerthicknessofthewaterproofanddrainagedesign,culvertdesign,pavementmaterials.Graphicdesignwithaflatcurve,longitudinalsectiondesignwithaverticalcurve.Subgradewidthof26.0m,maximumsuperelevation4.1%.Subgradeandpavementdrainagefacilitiesinaditch,ditches,drains,andsoon.Thebridgeandroadbedwidth,usingprefabricatedprestressedconcretecontinuousboxgirderbridge.Aculverttwo,respectivelyforthereinforcedconcreteboxandreinforcedconcretepipeculvert.Aculverttwo,respectivelyforthereinforcedconcreteboxandreinforcedconcretepipeculvert.Pavementdesignincludesdeterminingthicknessandstructuredesignofpavementtype,thedesignofpavementwithasphaltconcretepavement,pavementstructuredesignof5layersarefine4cmasphaltconcrete,6cmmedium-grainedasphaltconcrete,8cmcoarseasphaltconcrete,cementstabilizedgravel,20cm20cmoflimeflyashgravel.Thedesignofthepavementstructuredesignsoftwarecheckingoutthestructurallayerthicknessmeetstherequirements.Flat,vertical,horizontalthree-dimensionaldesigngeneratesthecorrespondingchartofhintsoftroadsoftware.Keywords:flat、vertical、cross-sectionaldesigembankment、bridge、pavementstructure、Weftofroad、design—II— 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录目录前言11绪论21.1设计资料21.1.1道路所在地区的气象资料21.1.2沿线的工程地质及水文地质情况21.1.3沿线的植被及土壤分布情况21.1.4道路建筑材料及分布情况21.1.5交通量资料31.2设计标准32平、纵、横断面设计52.1选线52.2平面线形设计62.2.1平曲线线形设计一般原则62.2.2平纵横综合设计62.2.3路线方案比选72.2.4平面线形要素组合计算82.2.5桩号复核与验算112.3纵断面设计122.3.1纵断面设计概述122.3.2纵坡设计132.3.3平、纵线形组合设计132.3.4竖曲线142.4横断面设计162.4.1横断面组成及其类型162.4.2横断面设计步骤182.4.3平曲线加宽设计192.4.4超高设计192.4.5超高的计算212.4.6土石方的计算和调配21—III— 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录3路基设计233.1路基设计233.2路基排水设计263.3路基防护与加固264挡土墙设计294.1挡土墙的构造294.2挡土墙的布置304.3挡土墙土压力计算与稳定性验算315路面结构设计345.1基本资料345.2路面结构层分层345.2.1面层355.2.2基层355.2.3垫层355.3路面类型的选择365.4沥青路面设计365.4.1设计任务365.4.2设计原则375.4.3标准轴载及轴载当量换算375.4.4设计年限累计当量标准轴载数和设计弯沉值395.4.5初拟路面结构405.4.6路面材料配合比设计与参数的确定415.4.7路面结构层厚度确定425.4.8方案比选475.5路面排水设计485.5.1路面表面排水485.5.2中央分隔带排水485.5.3路面内部排水485.5.4边缘排水系统496桥涵方案设计506.1桥涵设计的基本要求506.2方案设计50—III— 河南城建学院本科毕业设计（论文）目录6.3平面布置51结束语52致谢53参考文献54—III— 河南城建学院本科毕业设计（论文）前言前言洛宜快速通道东起洛阳新区开元大道与伊尹大道交叉口，向西沿洛河南岸至宜阳县城东，下穿西南环高速公路、郑西高速铁路，与省道八官线相交。全线按一级公路标准设计。该项目系洛阳市委、市政府确定的“一中心五组团”快速通道建设项目中的重要一项。洛宜快速通道全长17.5公里，其中宜阳境内16.4公里，洛阳新区境内1.1公里。洛宜快速通道沿途共有小作、后河、疙瘩、贠庄、西庄、黄龙庙、崔村、苗村、铁炉、后庄、周村、杨店、河下等13个村庄，居住村民近3万人，建成通车后，将极大地改善沿线群众的出行条件，带动沿线村镇整体发展。毕业设计是对大学四年所学专业课知识的总结与应用，是对我们实践能力的考验，是每个毕业生毕业时期必修的课程，本人通过参考相关规范要求综合四年所学并在老师的指导下做出此设计。通过本设计能使我们在进行公路施工图设计方面进行一次全面的系统的训练，使我们能综合运用大学所学课程,系统地巩固基本理论和专业知识，培养分析问题和解决问题的独立工作能力;提高计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术文件及计算机辅助设计计算等基本技能,掌握公路设计原则、设计方法、步骤。同时，树立正确的设计思想及严谨负责、实事求是、刻苦钻研、勇于创新的作风,具体解决各种级别公路的设计。为今后工作打下良好的基础并能提高我的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的适应工作环境。本设计为山岭重丘区一级公路，双向四车道，设计时速为100km/h。平面设计设两个平曲线，纵断面设计设三个竖曲线。路基宽度为26.0m，设10m高路堤挡土墙。排水设施有边沟、截水沟、排水沟。路面结构面层采用4cm细粒式沥青混凝土6cm中粒式沥青混凝土8cm粗粒式沥青混凝土，基层采用20cm水泥石灰稳定碎石，垫层设20cm石灰粉煤灰碎石。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第1章绪论1绪论1.1设计资料地处豫西浅山丘陵区，地貌特征为“三山六陵一分川。位于距洛阳市以西20公里处，东西长57.5公里，南北宽50公里，总面积1616.8平方公里，占河南省总面积的1%，洛阳市总面积的11%。全县平均海拔360米，县城海拔195米。1.1.1道路所在地区的气象资料宜阳属暖温带大陆性气候，春暖夏热、秋凉冬寒、四季分明。全县地貌西高东低，南山北岭，沟壑纵横，山秀水明。总的概貌是“南岭北丘西南山、洛水一线中间穿、三山六丘一分田”。1.1.2沿线的工程地质及水文地质情况拟建项目所在区域有山地、丘陵、岗地、平原等地貌类型，项目地区的石料、石灰资源丰富，品种规格齐全，可用汽车经沿线公路直接运达工地现场1.1.3沿线的植被及土壤分布情况境内土地大面积已开垦为农田，植被覆盖主要是农作物，山区树木较多，常绿树种和落叶树组成的混交林，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。1.1.4道路建筑材料及分布情况拟建项目所在区域地势平坦，附近区域土质含碱量较大，不适合做路基填料。本项目路基填料主要考虑当地分布的天然砂砾，既能满足路基填料要求，又能达到节约土地、保持生态平衡的目的。路基填料所用砂砾土取自东任公路两侧砂砾土以及下白公路左侧双岔沟均有合适的砂砾土作为路基填料，足够本项目利用。另外路基防护所需少量粘土，可考虑从高岗地或荒地取土，或者配合农田水利基本建设，采用边沟翻挖，在道路两侧适当位置临时征地取土，取土后应及时复耕，充分利用资源，减少对当地农业的负面影响。本工程区域所见天然建筑材料有砂、石料。贺兰山脚出产的卵石、块石等，区域内分布有大型砂、石料厂等。其中，套门沟料场、干沟碎石场及鑫源料石场出产的岩石坚硬，强度高，抗风化及抗水蚀能力强，是路基桥梁基础的良好建筑材料，且开采条件和运输条件都不错，储量也很大，完全能满足工程建设的用量要求。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第1章绪论河沙在沿线的调查区域出露少，且含泥量大，分布散，不便于开采。沿线砂料场缺乏，可从套门沟料场和鑫源砂砾石料场选购，银川市许多工程利用该料场，适用于公路桥涵各类构造物及路面工程用砂，距离较近，可以采用陆运等方式运到工程场地。生石灰可在寺口子选购，此料场常年生产生石灰，可供路面基层施工选用。1.1.5交通量资料①近期交通量车型数量小汽车3000黄河JN1501140吉尔1301115解放CA10B730太脱拉138464②交通增长率：7.5%。1.2设计标准表1.1主要技术指标表指标名称单位技术指标公路等级—4车道一级公路设计速度km/h100行车道宽度ｍ2×7.50路基宽度ｍ26.0桥面全宽ｍ26.0平曲线半径极限最小ｍ400一般最小ｍ700不设超高最小ｍ4000竖曲线半径凸型极限最小ｍ6500一般最小ｍ10000凹型极限最小ｍ3000一般最小ｍ4500凸极限最小ｍ85-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第1章绪论竖曲线长度型一般最小ｍ210凹型极限最小ｍ85一般最小ｍ210当V≥60km/h时直线最小长度同向曲线间ｍ6V反向曲线间ｍ2V中间带中央分隔带宽极限值ｍ1.5一般值ｍ2左侧路缘带宽极限值ｍ0.25一般值ｍ0.5中间带宽度极限值ｍ2.5一般值ｍ3.0土路肩宽度一般值ｍ0.75极限值ｍ0.75最大纵坡％4最小纵坡％0.3合成纵坡％10最大超高％8设计洪水频率路基及大、中、小桥、涵洞1/100特大桥1/300车辆荷载等级桥涵、路基公路-Ⅱ级路面标准轴载100kN-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计2平、纵、横断面设计2.1选线道路选线的主要内容是结合各种地形条件解决路线的布局和位置问题，所涉及的线形是路线与自然地形条件之间的关系。选线是在规划道路的起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。期间，注意正确处理建设与其建设项目的关系，正确处理好路线与其他专业的关系，正确处理设计、施工、运营之间的关系等。为了保证选线和勘测设计质量，降低工程造价，必须全面考虑，由粗到细，由轮廓到具体，逐步深入，分阶段分步骤地加以分析比较，进行多方案比选，才能定出最合理的路线来。（1）起终点的位置高速公路和一级公路都以重要城市，港站、码头或大型工矿基地为起迄点或中间控制点，其具体位置应根据路网规划的路线总方向和城市规划方案综合选定。由于本设计的终点是后一位同学路边设计的起点，所以需考虑后一位同学的地形情况，因此应该从宏观上把握整个设计的地形地质情况进行比选确定。（2）经过沿线城镇的路线布置高速公路与一级公路与沿线城镇的关系除了公路的性质还要结合城镇发展规划，其连接方式主要有穿越、绕行或以支线连接。距城镇规划区2～5km为宜，最大不要超过8km。（3）选线要点山岭地区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，主要分为沿河线、越岭线、山脊线三种选线方式。①用平均坡度，争取高度，不无谓地展长路线。②为纵坡设计留有余地。③一般应从困难地段向平易地段展线。④展线地段若无特殊要求，一般不应采用反向坡度。特大桥是路线基本走向的控制点，中小桥和涵洞位置应服从路线走向，但斜交过大时（<450）可采取改移河道或改线措施。本设计地形情况为山岭重丘区，少农田，河流沿东西向贯穿始终，因此进行路线布局时河岸的选择、高度选择和桥位的选择至关重要。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计2.2平面线形设计路线设计与路线布设应该在保证行车安全、舒适、快速的前提下，使工程数量最小、造价最低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应该尽量采用较高的技术指标，不宜轻易采用低限指标，也不应该片面追求高指标。2.2.1平曲线线形设计一般原则(1)平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。(2)行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足一级公路以及设计速度100km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。(3)保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）①长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意，若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。②高、低标准之间要有过渡。(4)应避免连续急弯的线形这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响，设计时可在曲线间插入足够长的直线或回旋线。(5)平曲线应有足够的长度汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显过分紧张。2.2.2平纵横综合设计(1)线形组合设计要点①公路线形设计时是按照先进行平面线形设计，后进行纵面线形设计的程序进行的。公路线形设计提供给驾驶者的是一条立体的线形。②理想的平纵组合是平竖曲线的位置相互对应，且平曲线稍长于竖曲线。③平曲线与竖曲线半径的大小均衡是保证立体线形协调、平顺、连续的基本要求。④平纵组合应考虑驾驶员的视觉感受。(2)平纵线形的协调-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵、横三面结合作为主体线形来分析研究，平面与纵面线形的协调组合将能在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性，平原地区地势平坦，纵断面以平坡为主，上、下坡多集中中在大、中桥头，由于有通航要求，桥面标高相对两侧路面标高要求高出许多，因此在桥头，桥面通常设置竖曲线，竖曲线半径要适当，既要符合一级公路技术指标要求，又不宜使竖曲线长度太长而使桥头填土过高而增加造价，而平曲线在选线时一般要考虑大桥桥位与河流正交，以减少构造物的工程量及设计施工难度，节约经费，减少造价。①平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；②长直线上设置竖曲线，平原区平面上设置长直线较为常见纵断面设计无论如何避免不了在直线段设置竖曲线，资料显示小坡差多处变坡视觉稍有感知。但直线段坡差较大竖曲线给驾驶员的不良刺激较强烈，对于公路的长直线，同时要满足0.3%的排水纵坡，设计时采用较大的竖曲线半径方法，以获得较好的视觉和行车效果；③透视图的运用，平纵线形配合受到各种因素的制约和影响，同时要避免一些不良的组合，如长直线上不能设计小半径的凹曲线，直线段内不能插入短的竖曲线等，运用透视图进行检验是很好的方法，设计时对有疑问的路段进行透视图的检验，效果较好；④平面与横断面的综合协调主要是超高的设计。(3)线形与环境的协调①定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性，沥青混凝土路面以减少噪音；②路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设；③注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。2.2.3路线方案比选山岭、重丘区地形复杂，横坡陡峻，定线时要利用有利地形，避让艰巨工程、不良地质地段或地物等，都涉及调整纵坡问题，而且山区纵坡限制较严，因此山岭、重丘区安排好纵坡就成为关键问题。路线应在使用任务和性质要求的前提下，通过多方案比较，精心选择合理的方案，路线设计保证路线的整体协调，做到平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调，纵横均衡，横断面合理，根据高程地线图，采用纸上定线的方法研究可能的方案，并经过比较论证确定最佳方案。本设计根据当地实际情况，合理考虑自然条件，技术指标和工程投资，施工期限和施工设备等重大影响因素进行比较论证，力争修建一条具有高技术指标、低工程造价的道路。本设计给出两种方案，第一种方案是不走高架桥，从K1+450处开始开挖，平均开挖深度为20m，挖方长度为近900m，-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计之后从K2+350开始填方，平均填方15m高，需要占用大量的农田，并且需要设很长一段的挡土墙，从各方面综合考虑，予以舍弃。第二种方案虽然有工程巨大，有一个210m的中桥，有一段1050m的连续高架桥，但是可可以少占农田，不占高产田，、工程量虽较第一种方案大、投资费用也高，但从长远考虑，营运费用低，综合效益好，因此予以采用。2.2.4平面线形要素组合计算图2.1基本型平曲线—路线转角L—曲线长（m）T—切线长（m）E—外矩（m）J—校正数（m）R—曲线半径（m）⑴平曲线1:曲线几何元素计算如下：JD1内移值：（2.1）-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计切线增长值：（2.2）缓和曲线角：（2.3）=0.72切线长:（2.4）平曲线长：（2.5）外距：（2.6）切曲差：（2.7）验算：①；②圆曲线长度，则在1:1:1～1:2:1之间。JD2-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计内移值：（2.1）切线增长值：（2.2）缓和曲线角：（2.3）=4.9136。切线长:（2.4）平曲线长：（2.5）外距：（2.6）切曲差：（2.7）-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计验算：①；②圆曲线长度，则在1:1:1～1:2:1之间满足设置基本型曲线的几何条件。2.2.5桩号复核与验算表2.1主点桩号验算与复合JD1K1+046-T161.03ZHK0+884.97+Ls100HYK0+984.97+（L-Ls）201.90HZK1+206.87-Ls100YHK1+106.87-Ly/260.95QZK1+045.92+D/20.08JD1K1+046.000表2.2主点桩号计算结果汇总主点JD1ZHK0+884.97HYK0+984.97QZK1+045.92.00YHK1+106..33HZK1+206.87JDK1+046.00表2.3主点桩号计算结果汇总JD2K2+754-T191.4636-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计ZHK2+562.5364+Ls120HYK2+682.5364+（L-Ls）259.4610HZK2+942.0225-Ls120YHK2+822.0225-Ly/269.7421QZK2+752.2795+D/21.721JD2K2+754.0000表2.4主点桩号计算结果汇总主点JD1ZHK2+562.5364HYK2+682.5364QZK2+752.2795YHK2+822.0225HZK2+942.0225JDK2+754.00002.3纵断面设计2.3.1纵断面设计概述纵断面设计的主要内容是根据道路等级，沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高，各坡段的坡度和坡长，并设计竖曲线。1.纵断面设计原则（1）纵坡设计必须满足《标准》的各项规定（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段。（3）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，以保证路基的稳定和道路通畅。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计（4）一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就进路段填方，以减少借方和废物，降低造价和节省用地。平原微丘区地下水埋深较浅，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度，保证路基稳定。（5）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。2.纵断面设计步骤（1）拉坡前的准备工作绘出中桩位置，平曲线示意图等。（2）标注控制点位置控制点：影响路线纵坡设计高程，如起讫点，大中桥涵等。经济点：山区公路，路基挖平横时，此点道路中心处填挖高程点称之为经济点，若纵坡设计线通过此处，横断面挖填平衡。（3）试坡。在已标出“控制点”和“经济点”的纵断面图上，以控制点为依据，照顾多个“经济点”的原则定出坡度线。（4）调整：将所定的坡度与选线时考虑的坡度尽量统一。（5）核对：主要检察高填深挖等重点横断面填挖情况。（6）定坡：所谓定坡，就是逐路段把坡度线的坡度值，变坡点位置和高程确定下来。2.3.2纵坡设计最大纵坡旨在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。一级公路最大纵坡4﹪，最小纵坡考虑排水及路基的稳定性为0.3﹪-0.5﹪；平均纵坡是指一定长度的路段连续上坡或下坡路段纵向所克服高差与路段长度之比；合成纵坡是指路面上的纵向坡度与横向坡度组合成的坡度。高速、一级公路合成坡度在100km/h时的最大取10.5﹪。一般取8﹪，合成坡度不小于0.5﹪。最小坡长主要是从汽车行驶平顺性的要求的，时速为100km/h，最小坡长一般值为250m，极限值为200m。最大坡长是考虑汽车的行驶安全上考虑的，坡长过长使刹车频繁，影响行车安全。当纵坡为3﹪时，速度100km/h下取1000米，纵坡小于2﹪可无限，但长坡长还是不宜选取。本设计中的纵坡和坡长如表2.3所示，各项指标均满足规范要求。表2.5各坡段坡度与坡长起点桩号坡长（m）坡度（%）终点桩号K0+0003652.5K+365K0+36513951.0K1+760K1+7609403.0K2+7002.3.3平、纵线形组合设计-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计平、纵线形组合设计是指在满足汽车运动学和动力学的前提下，研究如何满足视觉和心里方面的连续。1.平、纵线形组合设计的原则（1）应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，保证视觉连续（2）注意保持平、纵线形技术指标大小均衡。（3）选择适合的合成坡度，以利于行车安全和路面排水。（4）注意与道路周围环境的配合。2.平、纵线形组合的基本要求（1）竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。（2）保持平曲线与竖曲线大小的均衡，平曲线半径如果不大于1000m竖曲线的半径为平曲线的10-20倍，平曲线800m竖曲线最好取1600m。（3）平曲线缓而长，纵断面破差较小时，可不要求平竖曲线一一对应，平曲线可包含多个竖曲线。（4）选择适当的合成坡度。2.3.4竖曲线纵断面上两个坡段转折处，为了行车安全、舒适以及视距的的要求需要设置竖曲线。竖曲线线性有圆曲线和抛物线，在使用范围上二者差别不大，但在设计和计算上抛物线比圆曲线方便。本设计采用抛物线形竖曲线。1.竖曲线的最小半径（1）考虑缓和曲线冲击作用，即缓和行驶在竖曲线上时，产生径向离心力，考虑旅客舒适及视觉平顺性要求，采用a=0.278m/s2，Lmin=v2w/3.6。（2）考虑时间行程不过短，最短满足3s行程。Lmin=v/1.2。（3）满足视距的要求。本设计在变坡点处设一个竖曲线，竖曲线半径取10000m。2.竖曲线要素计算（1）竖曲线1：变坡点桩号：K0+365，竖曲线半径R=10000m①计算竖曲线要素(2.8)曲线长（2.9）切线长（2.10）-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计外距（2.11）②计算设计高程竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线2：变坡点桩号：K1+760，竖曲线半径R=10000m①计算竖曲线要素(2.12)曲线长（2.13）切线长（2.14）外距（2.15）②计算设计高程竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线2：变坡点桩号：K2+700，竖曲线半径R=3000m①计算竖曲线要素(2.16)曲线长（2.17）切线长（2.18）外距（2.19）②计算设计高程竖曲线起点桩号-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计竖曲线起点高程所设置的竖曲线在平面上均处于直线段上，切竖曲线半径足够大能够满足视距要求。2.4横断面设计2.4.1横断面组成及其类型道路横断面是指中线上个点沿法向的处置剖面。由横断面设计线和地面线组成，高速公路和一级公路的横断面组成主要包括：行车道、中间带、路肩、边坡、排水设施（边沟、排水沟、截水沟等）根据需要可能还有变速车道和碎落台等。本次设计各指标汇总如下：表2.5横断面设计指标车道：4x3.75m路拱横坡2﹪土路肩：0.75m，坡度4﹪边沟：底宽0.6m，坡度1:1硬路肩：3.0m，坡度2﹪路堤边坡：1:1.5中间带：2m路堑边坡：1:1路缘带：0.75m路基宽度：26.0m1.路拱及路拱横坡为了路面便于横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。其形式有抛物线型、折现型。高等级公路一般采用直线接抛物线型路拱。此外，高速公路和一级公路由于其路面较宽，当此路面处于降水交大的地区时路拱应采用高值，本设计采用2﹪直线型路拱。2.路肩指的是位于车行道外缘至路基边缘，具有一定宽度的带状部分(包括硬路肩与土路肩)，为保持车行道的功能和临时停车使用，并作为路面的横向支承。路肩的作用如下：　　①保护行车道等主要结构的稳定；　　②为发生机械故障或遇到紧急情况的车辆需要临时停车提供位置；　　③提供侧向余宽，有利于安全，增加舒适感；　　④可供行人、自行车通行；埋设地下管道的场地。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计路肩从构造上又可分为硬路肩、土路肩。硬路肩是指进行了铺装的路肩，它可以承受汽车荷载的作用力，在混合交通的公路上便于非机动车、行人通行。在填方路段，如果采用集中排水方式，为使路肩能汇集路面积水，在路肩边缘应设置缘石。土路肩是指不加铺装的土质路肩，它起保护路面和路基的作用，并提供侧向余宽。高速公路、一级公路当采用分离式断面时，行车道左侧应设硬路肩。高速公路、一级公路，有条件时宜采用≥2.50m的右侧硬路肩。本设计采用3.0米宽的硬路肩和0.75米宽的土路肩。  3.中间带公路中间带由分隔带和路缘带组成，分隔带以路缘石线等设施分界，在构造上起到分隔往返交通的作用。在分隔带的两侧设置路缘带。路缘带既引导驾驶员的视线，又增加行车安全，还能保证行车所必需的侧向余宽，提高行车道的使用效率。（1）将上、下行车流分开，防止车祸，又能减少公路中心线附近的交通阻力。（2）可作设置公路标志牌及其它交通管理没施的场地。（3）设置一定宽度的中间带并种植花草灌木或设置防眩网，可防止对向车辆灯光眩目，还可起到美化路容和环境的作用。根据行车道以外的侧向余宽、防止驶入对向行车道的护栏、种植、防眩网、被交公路的桥墩等所需的设置带宽度而定的。《标准》规定的最小中间带宽度随公路等级、地形条件变化在2.00～4.50m之间，城市道路规定与公路大致相同。左侧路缘带常用宽度为0.50m或0.75m。4.边沟指的是为汇集和排除路面、路肩及边坡的流水，在路基两侧设置的水沟。边沟设置于挖方地段和填土高度小于边沟深度的填方路段。其形式可分为L形边沟、梯形、碟形、三角形、矩形或U形边沟，又分为明沟和加设盖板的暗沟等多种形式，多为石块砌成，边沟可与路缘石结合为一整体。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计图2.3边沟示意图一般在挖方地段都要设边沟,全挖的则两边都要,半填半挖的,在挖方一侧设边沟.如果填方高度较小的,小于最小填土高度的地段也要设边沟,保证地下水或地表水在最小填土高度以下。5.截水沟截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。截水沟示意图如下图2.4。图中距离d一般应大于5.0m，地质不良地段可采用10.0m或更大。截水沟下方一侧，可堆置挖沟的土方，做成顶部向沟倾斜2%的土台。山坡填方路段可能遭到土方水流的破坏作用，此时必须设置截水沟，一拦截山坡水流保护路堤。图2.4截水沟示意图截水沟的横断面形式，一般为梯形沟的边坡坡度，因岩土条件而定，一般采用1:1.0—1:1.5，沟底宽度不小于0.5m，沟深h按设计流量而定，亦不小于0.5m。截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟水流不应引入边沟，当必须引入时，应增大边沟横断面，并进行防护。沟底应具有0.3%以上的纵坡。截水沟的长度以200—500m为宜。2.4.2横断面设计步骤⑴根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。⑵根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。⑶根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计⑷绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。一般直线上的断面可不示出路拱坡度。⑸计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。由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。2.4.3平曲线加宽设计1.加宽值的确定《公路工程技术标准》规定，当R≤250m时，应对行车道内侧进行加宽，路面加宽时路基一般也同时加宽四级公路和山岭重丘区的三级公路采用第一类加宽；其余各级公路采用第三类加宽值。对不经常通行集装箱运输半挂车的公路，可采用第二类加宽值。2.加宽过度段长度的确定指的是设置平曲线加宽时，从加宽值为零逐渐加宽到全加宽值的过渡段。当公路上设置超高时，加宽缓和段与超高缓和段的长度相等；不设超高时，加宽缓和长度在一般情况下为10m，困难情况可减至5m。3.加宽过度段的方式（1）比例过渡也称为线性过度，是在加宽的过渡段全长范围内按其长度正比例逐渐加宽的一种方式，适合二、三、四级公路。（2）高次抛物线过渡再加宽过渡段内插入一条高次抛物线。（3）插入二次抛物线过渡段对于设有过渡段的曲线的公路弯道，安ZH和HY点处插入一条二次抛物线。之后，过渡段的长度有所增加。二次抛物线的切线长，Lj>50米时，T=10米。Lj<50米时可取T=5米，其余同前。由于本设计最小平曲线半径为700米大于250米，故无需加宽设计。2.4.4超高设计超高指的是汽车在圆曲线上行驶时，受横向力或离心力作用会产生滑移或倾覆，为抵消车辆在圆曲线路段上行驶时所产生的离心力，保证汽车能安全、稳定、满足设计速度和经济、舒适地通过圆曲线，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计由汽车在曲线上行驶的力的平衡方程式，可得公式：计算超高，先要确定横向力系数值，当设计速度为100km/h时，的拟合公式：速度v是驾驶员根据路况和环境条件变化实际采用的行驶速度，计算时，速度v应采用实际行驶速度，约为设计速度的70%～90%。本设计采用90%v，即90km/h。计算结果如表2.6。表2.6计算横向力值与超高值圆曲线半径R（m）横向力系数值超高值（%）7000.055.0本设计公路等级为一级公路，并且是有中间带的公路，所以该设计超高方式是绕中央分隔带边缘旋转。即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。超高计算公式如下表：表2.7绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超高位置计算公式X距离处行车道横坡值备注外侧C（b1+B+b2）ix1.计算结果均为与设计高之高差2.设计高程为中央分隔带外侧边缘的高程3.加宽值bx按加宽计算公式计算4.当x=Lx时，为圆曲线上的超高值D0内侧D0C-（b1+B+bx+b2）ixDDCijijigig图2.5超高计算点位置图上表中符号如下：-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计B---左侧（或右侧)行车道宽度，m；b1---左侧路缘带宽度，m；b2---左侧路缘带宽度，m；bx---x距离处路基加宽值，m；ih---超高横坡度；iG---路拱横坡度；x---超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点的距离，m。2.4.5超高的计算超高过渡起点K2+562超高过渡终点K2+682K2+582处：外侧C=-0.1337m，ix=-0.99%；内侧C=-0.3173m，ix=2.35%。K2+602处：外侧C=0.432m，ix=0.972%；内侧C=-0.3645m，ix=2.7%。K2+622处：外侧C=0.1415m，ix=2.048%；内侧C=-0.4118m，ix=3.45%。K2+642处：外侧C=0.2786m，ix=3.06%；内侧C=-0.4590m，ix=4.0%。K2+662处：外侧C=0.4158m，ix=4.08%；内侧C=-0.5063m，ix=4.45%。HYK2+682处：外侧C=0.5530m，ix=5.0%；内侧C=-0.5530m，ix=5.0%。YHK2+682外侧C=0.5530m，ix=5.0%，内侧C=0.5530m，，ix=5.0%。2.4.6土石方的计算和调配1.调配要求⑴土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。⑵纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。⑶土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。⑷借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。⑸不同性质的土石应分别调配。回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。2.调配方法-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第2章平、纵、横断面设计土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调用，表格调配法的方法步骤如下：⑴准备工作调配前先要对土石方计算惊醒复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。⑵横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。⑶纵向调运确定经济运距：根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距：调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见区免费运距⑷计算借方数量、废方数量和总运量借方数量=填缺—纵向调入本桩的数量废方数量=挖余—纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量⑸复核横向调运复核：填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余纵向调运复核：填缺=纵向调运方+借方挖余+纵向调运方+废方总调运量复核：挖方+借方=填方+借方以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核。（6）计算计价土石方计价土石方=挖方数量+借方数量。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第3章路基设计3路基设计3.1路基设计1.路基横断面布置由横断面设计（查《公路工程技术标准》（JTGB01—2003））部分及设计任务书可知，路基宽度为26.0m，其中行车道为4×3.75=15.0m，中间带为2m，硬路肩宽度为3×2=6.0m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m。路面横坡为2%，土路肩横坡为4%。2.路基最小填土高度本设计地下水位相对较深，地表无积水。。因此路基处于干燥状态，无最小填土高度要求。3.路基边坡由横断面设计可知（查《公路路基设计规范》（JTJ013—95））本设计路基边坡由于路基填土高度均小于20m，且采用1：1.5的坡度，护坡道为2.0m，且由于该段公路填挖高度不超高20m，故不需要进行边坡稳定性验算。4.路基压实标准及压实度路基压实采用重型压实标准，压实度应符合《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）的要求，如下表：表3.1路基压实度填挖类别路床顶面以下深度（m）路基压实度(%)（高速公路、一级公路）零填及挖方路基0～0.30—0～0.80≥96填方0～0.80≥960.80～1.50≥94＞１.50≥93注：①表列数值以重型击实试验法为准；②特殊干旱或特殊潮湿地区的路基压实度，表列数值可适当降低；由于路线地处水网地区，设计中应加强挖淤排水及清除表土的严格要求。路基基底为耕地或土质松散时，应在填前进行压实。5.公路用地宽度根据路基布置-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第3章路基设计形式，填土高度及边坡形式计算路基用地范围，《规范》要求的公路用地宽度界限为公路路堤两侧排水沟外边缘以外不小于1m范围内的土地；在有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m，此处设置为3m。6.路基填料砾（角砾）类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类填料。本设计路基填土采用开挖路堑时的挖方碎石土。细粒土做填料，当土的含水量超过最佳含水量两个百分点以上时，应采取晾晒或掺入石灰、固化材料等技术措施进行处理。桥涵台背和挡土墙墙背填料，应优先选用内摩檫角值较大的砾（角砾）类土，砂类土填筑。高速公路、一级公路路基填料最小强度和填料最大粒径应符合的规定（如下表），砂类土填筑。表3.2路基填料最小强度和最大粒径要求项目分类路面底面以下深度（cm）填料最小度（CBR）（%）填料最大粒径（cm）一级公路填方路基上路床0~30810下路床30~80510上路堤80~150415下路堤150以下315零填及路堑路床0~3081030~80510注：①当路床填料CBR值达到表列要求时，可采取掺石灰或其它稳定材料处理②粗粒土（填石）填料的最大粒径，不应超过压实层厚度的2/3。⑴路基取土路线外集中取土坑的设置，应根据各地段所需取土数量，并结合路基排水、地形、土质、施工方来确定。取土坑设置应符合下列规定：①取土坑至路基之间不得影响路基边坡稳定。②桥头引道两侧不宜设置取土坑。③兼做排水的取土坑，应确保水流通畅排泄，其深度不宜超过该地区地下水位，并应与桥涵进口高程相衔接；其纵坡不应小于0.2%，平坦地段亦不应小于0.1%。对取土坑采取必要的排水、防护和绿化措施，避免水土流失。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第3章路基设计⑵路基弃土取土坑的边坡，内侧设为1：1.5，外侧宜小于1：1，沿河地段的坑底纵坡可减少至0.1%，沿线取土坑的坑底纵坡为0.3%，坑底一般宜高出附近水域的常年水位，取土坑的坑底横坡可做成向路线外侧倾斜的单向坡，坡为2%，当取土坑坑底宽度大于6m时，可做成向中间倾斜的双向横坡，并在中间设置底宽0.4m的纵向排水沟，当坑底纵坡大于0.5%时，可以不设排水沟。路基弃土堆设计应与当地农田建设和自然环境相结合，并注意保护树木、农田、房屋及其他工程设施。合理设置弃土堆，不得影响路基稳定及斜坡稳定。弃土堆应堆放规则，适当进行碾压，并应进行适当的排水、防护、和绿化措施。沿河弃土时，应防止加剧下游路基与河岸的冲刷，避免弃土阻塞、污染河道，必要时应设置防护支挡工程。桥头弃土不得挤压桥墩、阻塞桥孔。7.路基处理路基高度>2.0m的路段，路床顶面以下0~60cm采用7%石灰土处理层,底部设3%土拱,土拱设30cm5%石灰土处理层,对于路基中部填土的掺灰,又施工建立根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。(2)路床处理（JTGD30—2004）《公路路基设计规范》①路床土质应均匀、密实、强度高，上路床压实度达不到要求时，必须采取晾晒，掺石灰等技术措施。路床顶面横坡应与路拱坡度一致。②挖方地段的路床为岩石或土基良好时，可直接利用作为路床，并应整平，碾压密实。地质条件不良或土质松散，渗水，湿软，强度低时，应采取防水，排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。③填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理:基底土密实，地面横坡缓于1：5时，路基可直接填筑在天然地面上，地表有树根草皮或腐殖土土应予以处理深除。路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时，应采取拦截，引排等措施，或在路堤底部填筑不易风化的片石，块石或砂、砾等透水性材料。路堤基底为耕地或土质松散时，应在填筑前进行压实，高速公路、一级公路和二级公路路堤基底的压实度（重型）不应小于85%，路基填土高度小于路床厚度（80cm）时，基底的压实度不宜小于路床的压实度标准；基底松散土层厚度大于30cm时，应翻挖再回填分层压实。水稻田，湖塘等地段的路基，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它加固措施进行处理，当为软土地基说，应按特殊路基处理。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第3章路基设计路基土的掺灰剂量，可根据当地情况实验确定，一般粘质土采用石灰或二灰处理，粗粒土可以采用325号水泥处理。(3)特殊路基处理（河塘路基的处理）路基河塘地段，先围堰，进行放水或排水挖除淤泥，然后将原地面开挖成台阶状，台阶宽≥1.0m，内倾3%，并回填5%灰土至原水面（标高按1.0m来控制），路基底部30cm采用5%石灰土处理，路床顶面以下0~80cm采用7%石灰土处理。3.2路基排水设计路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跃水井和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位0~2m以上。边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1:1~1:1.5，一级公路的边沟的深度不应小于0.6m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致并不宜小于0.5%，边沟可采用浆砌片石，水泥混凝土预制块防护，一级公路当采用M7.5的砂浆强度，边沟长度不宜超过500m，截水沟横断面可采用梯形，边坡视土质而定，一般采用1:10~1:1.5，深度及宽度不宜小于0.5m，沟底纵坡不宜小于0.5%，水流通过陡坡地段时可设置跌水等或急流槽，应采用浆砌片石或水拧混凝土预制块砌筑，边墙应高出设计水位0.2m以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2~0.4m，混凝土为0.1~0.3m，跃水的台阶高度可采用0.3~0.6m，台面坡度应为2%~3%，急流槽以纵坡不宜陡于1:1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。3.3路基防护与加固路基防护（查JTJ013—95）《公路路基设计规范》由于岩土筑成的路基直接暴露在大气之中，长期受自然因素的影响，岩土在水温条件作用下物理力学性质将发生变化，合理的路基设计，应在路基位置横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑，为确保路基的强度与稳定性、路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤防护与加固以及是软地基的加固处治。本设计有高填及深挖路基、沿河浸水路堤，故用到的防护措施有坡面防护包括植被防护和工程防护。本设计不涉及湿软地基加固问题。（1）路基填土高度H小于3m时，采用草坪网布防护，为防止雨水对土路肩边缘及护坡道的冲刷，草坪网布被在土路肩上铺入土路肩25cm，在护坡道上铺到边沟内侧为止。植被防护示意图如下图3.1。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第3章路基设计图3.1三维植被网植草防护示意图（2）路基填土高度H大于3m时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当m时，设置单层衬砌拱，当时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧，20号混凝土的规格分为两种，拱柱及护脚采用的长方形预制块，拱圈部分采用的弧形预制块，预制块间用7.5号浆砌灌注。浆砌片石衬砌拱防护示意图如下图3.2。图3.2浆砌片石衬砌拱防护示意图（3）路堑边坡高度小于6米的采用草坪网植草防护，大于6米的采用挡土墙加护面防护。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第3章路基设计图3.3干砌片石护面防护示意图（4）路线经过荷塘或河岸地段时，为防止地面水流或河水冲刷，可以采用干砌片石护面防护，分单层和多层。片石护面，要求坡面稳定，先垫以砂层，然后自下而上平整地铺砌片石，片石应逐块嵌紧且错缝，护面厚度一般不小于20cm，干砌可勾缝，必要时改用浆砌，护面顶部封闭，以防渗水。干砌片石护面防护示意图如上图3.3。本设计含有深挖路基，高度超过6m，需设置护面墙。护面墙是浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡；要求墙面紧贴坡面，表面砌平，厚度可不一。护面墙石料应符合规格。护面墙除自重外，不承受其他荷载，亦不承受墙背土压力，其构造与布设如图所示。墙高与厚度及路堑边坡的关系如下表3.3。表3.3护面墙的厚度护面墙高度（m）路堑边坡护面墙厚度（m）顶宽b底宽d≤21:0.50.400.40≤6陡于1:0.50.400.40+0.10H6＜H≤101:0.5—1:0.750.400.40+0.05H10＜H≤151:0.75—1:10.400.60+0.05H-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计4挡土墙设计由纵断面设计可知，设计道路最大填土高度为8m，最大挖方深度为16m。设130m重力式路堤挡土墙，从K0+580至K0+720都将设挡土墙。挡土墙形式为仰斜式。4.1挡土墙的构造本设计采用石砌挡土墙，由墙身、基础、排水设施与伸缩缝等部分构成。1.墙身墙身由墙面、墙背、墙顶、护栏组成。根据墙背倾斜方向的不同，墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式和衡重式几种。仰斜墙背所受的土压力最小，垂直墙背次之。因此，仰斜式的墙身断面较经济，用作路堑挡墙时，墙背与开挖边坡较贴合，所以开挖与回填量均小。本设计路堤挡土墙采用仰斜式，路堑挡土墙采用仰斜式。墙面采用1:0.25外斜较为经济。墙顶宽2.2m，用大块石砌筑并用砂浆抹平，不设护栏。2.基础基础设计的主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度的确定。挡土墙采用浅基础，直接设在天然地基上。埋置深度取决于地质条件、水文情况、冻结深度、邻近建筑物的基础影响等。为保证挡土墙的稳定，埋置深度应满足以下要求：①冻结深度小于或等于1m时，基底应在冻结线以下至少0.25m，并符合基础最小埋置深度不小于1m的要求。②当冻结深度超过1m时，基底最小埋置深度不小于1.25m，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材料。③受流水冲刷时，应按路基设计洪水频率计算冲刷深度，基底置于局部冲刷线以下不小于1m。④路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面，且不小于0.5m。⑤在风化层不厚的硬质岩石地基上，基地一般应置于基岩表面以下0.15～0.6m，在软质岩石地基上，基地最小埋置深度不小于1m。3.排水设施挡土墙排水的作用在于疏干墙后土体和防止地表水下渗后积水，以免墙后积水致使墙身承受额外的静水压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力；消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计挡土墙的排水措施通常由地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水主要是防止地表水渗入墙后土体或地基，地面排水措施有： (1)设置地面排水沟，截引地表水； (2)夯实回填土顶面和地表松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可设铺砌层； (3)路堑挡土墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防边沟水渗入基础。图4.1挡土墙排水示意图墙身排水主要是为了排除墙后积水，通常在墙身的适当高度处布置一排或数排泄水孔，如图所示。泄水孔的尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔或直径为5~10cm的圆孔，本设计采用10cm×10cm的方孔。孔眼间距一般为2~3m，本设计采用3.0m。干旱地区可予增大，多雨地区则可减小。浸水挡土墙则为1.0~1.5m，孔眼应上下交错设置。最下一排泄水孔的出水口应高出地面0.3m；浸水挡土墙则应高出常水位0.3m。下排泄水孔进水口的底部，应铺设0.3m厚的粘土层，并夯实，以防水分渗入基础。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层，以防孔道淤塞。干砌挡土墙可不设泄水孔。    若墙后填土的透水性不良或可能发生冻胀，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m的高度范围内，填筑不小于0.3m厚的砂砾石或无砂混凝土块板或土工织物等渗水性材料作排水层，以疏干墙后填土中的水，如图c)、d)所示。4.沉降缝与伸缩缝设置为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应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。为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用产生的裂缝，需设置伸缩缝。4.2挡土墙的布置挡土墙的布置，通常在路基横断面和墙趾纵断面上进行。⒈挡土墙的位置的选定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。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顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。⒉挡土墙的纵向布置-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计纵向布置在墙址纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容有： (1)确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。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；与桥台连接时，为了防止墙后回填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门、翼墙的设置情况平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸人边沟内，有时也可用横向端墙连接。 (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)布置各段挡土墙的基础。墙址地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶。台阶尺寸应随纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1:2。 (4)布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。此外，在布置图上应注明各特征断面的桩号，以及墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线、常水位或设计洪水位的标高等。⒊挡土墙的横向布置横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处，以及其它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，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。⒋平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图。4.3挡土墙土压力计算与稳定性验算1)基本参数墙面高度(m)：h1=10墙背坡度(+,-)：N=0.40墙面坡度：M=0.25墙顶宽度(m)：b1=2.2墙后边坡：1：1.5汽车等代荷载：q=10KN/m(m)基础宽度：b=3.9m基础厚度(m)：h=2.0m路基宽度(m)：b0=26.0m填料容重(KN/m)：R=18填料内摩擦角(度)：φ=35外摩擦角(度)：δ=14基底摩擦系数：μ=0.7基底容许承载力：[σ0](KPa)=750墙身摩擦系数：μ=0.62)土压力计算(1)-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计土压力系数：作用在挡土墙上的土压力有两个，一个是墙身的斜墙背段，另一个是寄出的直墙背段。斜墙背土压力系数：=0.3397(2)由车辆荷载引起的主动土压力换算高度：h0=q/r=0.56m墙顶处的土压力强度：q0=Karh0=3.4242KN’土压力：Ea1=Hq0=42.5KNI1=H/2-0.55=5.725m(3)由填土引起的土压力Ea2=rH2/2=481.5KNI2=H/3-0.55=3.63m(4)墙前土压力Ea3=rH2Ka/2=19.8KN3）墙体与土的重量计算墙重量：对墙趾Z点力臂：G1=r0bh=633.6KN4）稳定性验算(1)抗滑动稳定性-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计式中：—作用在墙上的竖向力代数和—作用在墙上的水平力代数和则：（满足）。(2)抗倾覆稳定性则：（满足）。5）基底应力验算式中：—竖直力总和，904.14KN；—基底宽度，3.9m；—所有力对基底中心的偏心距，；—所有力对墙趾Z点的力矩代数和，。故：（符合要求）。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计则：（满足）。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计5路面结构设计5.1基本资料1.道路所在地区的气象资料宜阳属暖温带大陆性气候，春暖夏热、秋凉冬寒、四季分明。2.沿线的工程地质及水文地质情况沿线山体稳定，无不良地质状况，沿线土质为粉质亚粘土，地下水位较深，地表无积水。3.沿线的植被及土壤分布情况树木较多，沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。4.道路建筑材料及分布情况沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应，有小型采石场和石灰厂，水泥、钢材均需外购。沿线可开采碎石、砂砾，并有粉煤灰、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料供应。5.交通量资料：①近期交通量车型数量小汽车3000黄河JN1501140吉尔1301115解放CA10B730太脱拉138464②交通增长率：7.5%5.2路面结构层分层行车荷载和自然因素对路面的影响，随深度的增加而逐渐减弱，因此对路面材料的强度、抗变形能力和稳定性的要求也随深的增加而逐渐降低。为了适应这一特点，路面结构通常是分层铺筑的，按照使用要求受力状况，土基支撑条件和自然因素程度的不同分成若干层，通常按各个层次功能的不同，划分为三个层次，即面层、基层和垫层。5.2.1面层-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计面层是直接行车和大气接触的表面层次，它承受较大的行车载荷的垂直力，水平力和冲击力的作用，同时还受到较大的侵蚀和气温变化的影响。因此，面层应具备较高的结构强度、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，还应具有良好的抗滑性和平整性。路面面层类型较多，查《规范》得路面面层类型的选用应符合规定，见表5.1。表5.1路面面层类型及适用范围路面类型适用范围沥青混凝土高速、一级、二级、三级、四级公路水泥混凝土高速、一级、二级、三级、四级公路沥青灌入、沥青碎石、沥青表面处治三级、四级公路砂石路面四级公路本设计中设计速度为100km/h的山岭重丘区一级公路，路面等级较高，故本设计拟采用沥青混凝土路面。5.2.2基层基层主要是承受由面层传递来的车辆荷载的垂直力，并将力扩散到下面的垫层和土基中去。实际上基层是路面结构中的承重层，它应具有足够的强度和刚度，并具有良好的扩应力的能力。基层遭受大气因素的影响虽然比面层小，但是仍然有可能经受地下水和通过面层渗入雨水的浸蚀，所以基层结构应具有足够的水稳定性。修筑基层的材料主要有各种结合料（如石灰、水泥或沥青等）稳定土或稳定碎(砾)石、贫水泥混凝土、天然砂砾、各种碎石或砾石、片石、块石或圆石，各种工业废渣（如煤渣、粉煤灰、矿渣、石灰渣等）和土、砂、石所组成的混合料等。本设计拟采用半刚性基层。5.2.3垫层垫层介于基层和土层之间，它的功能是改善土基的湿度和温度状况，以保证面层和基层的强度，刚度和稳定性不受土基水温状况变化所引起的不良影响，另一方面的功能是将基层传下来的车辆载荷应力加以扩散，以减少土基层的应力和应变，同时也能阻止路基挤入基层中，影响基层结构的性能。修筑垫层的材料，强度要求不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。常用的垫层材料分为两类，一类由松散粒料如砂、砾石、炉渣等组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计5.3路面类型的选择一级公路路面属于高级路面，所适用的面层类型有水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。水泥混凝土路面特别是配有钢筋的混凝土路面强度高，稳定性和耐久性好，刚度比沥青混凝土路面大的多，适用于重交通道路。但由于水泥混凝土路面需要大量的水泥和水，在当地修筑路面时水泥需要外购，且预测年限内的交通量也不大。沥青路面行车舒适性好，平稳低噪且可再生利用。因此，本设计选用沥青混凝土路面。5.4沥青路面设计本设计根据《沥青路面设计规范》（JTGD—2006），采用双圆均布荷载作用下的路面整体沉降（弯沉）和结构层的层底拉应力作为设计指标，以疲劳效应为基础，处理轴载标准化转换与轴载多次重复效应。5.4.1设计任务沥青路面设计的任务是：确定合理的路面等级，选择适合的路面类型，进行结构组合设计、路面材料配合比设计及路面结构计算等。为确保路面设计质量，在路面设计之前，应进行专门的外业调查，搜集相关资料，以作为路面设计工作的依据。在外业调查时需收集的资料有：工程地质和水文地质条件，天然土湿度和水文资料，气象资料，路面材料产地和供应情况，当地路面使用经验和其他情况，交通量及交通组成情况，投资情况，施工单位的技术力量，机具设备、劳动力组成情况，原有路基路面状况等。在掌握了公路沿线的野外调查资料的基础上可按下列程序进行路面的设计工作：1.根据设计任务书的要求，并综合考虑国家政治、经济、国防、旅游、公路等级、交通量和交通组成、建设投资和其他方面的要求，确定合理的路面等级和面层类型。计算在设计年限内换算为标准轴载的单车道的累计当量轴次和路表设计弯沉值，容许拉应力值。2.确定路基回弹模量值。按路基土组与干湿类型将路基划分为若干路段(每段长度一般情况下不宜小于500m，若为大规模机械化施工，不宜小于1km)，确定各路段土基回弹模量值。3.确定路面材料的回弹模量值。为了保证路面结构的强度与稳定性并充分发挥各结构层的功能，应考虑当地气候、土质、材料，施工等具体情况，拟定几种可能的路面结构组合与厚度方案，根据实测或查表确定各结构层路面材料的回弹模量及设计参数。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计4.根据设计弯沉值计算路面厚度。对于高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土面层和整体性材料基层、底基层应验算其拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，应通过调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比以提高极阻抗弯拉强度后再重新计算：对季节性冰冻地区的高级和次高级路面，还应验算防冻厚度是否符合要求。5.进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。5.4.2设计原则为使沥青路面设计先进，经济合理，路面安全适用并与周围环境协调，在设计工作中应遵循下列原则：1.应根据路面使用要求与当地的自然条件(包括气候、水文、土质等)，结合当地实践经验，按面层耐久、基层坚实、土基稳定的要求进行综合设计。2.应贯彻合理选材，方便施工，利于养护，节约投资的原则，结合当地经验进行路面结构方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、强度高稳定性好、便于机械化和工厂化施工的路面结构方案。3.应从技术经济上论证是否有必要分期修建。对分期修建的路面工程，应合理设计结构层次与厚度，使前期工程能在后期被充分利用。高速公路和一级公路的路面不宜分期修建。4.应积极采用并推广新技术、新材料、新工艺、新设备、推行机械化施工。对高速公路和一级公路，应采用大型、高效成套的机械设备施工．以确保工程质量。对软土地区或高填方路基及可能产生较大沉降的路段，宜按分期修建或一次设计分期实施的原则进行设计。设计时应按远景交通量设计路面结构与厚度，修筑时可酌情减薄沥青面层厚度，待路基变形趋于稳定后，再根据路面实际情况加铺沥青面层至设计厚度。待路基变形趋于稳定后，再根据路面实际情况加铺沥青面层至设计厚度。5.4.3标准轴载及轴载当量换算（1）标准轴载我国路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ—100表示。如下表5.2。表5.2标准轴载参数表标准轴载名称BZZ-100标准轴载名称BZZ-100标准轴载P（KN）100单轮当量圆直径d（mm）21.30轮胎接地压强P（Mpa）0.70两轮中心距（cm）1．5d-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计路面设计采用统一的标准轴载表示，各种车型应按规定的法则做当量换算，得到当量的标准轴载次数，轴载小于40KN的特轻轴重对结构的影响可忽略不计，可不纳入当量换算。（2）轴载当量换算以弯沉值和沥青的层底拉应力的设计指标，轴载当量换算如下式：（5.1）式中：N—标准轴载的当量轴次（次/日）；ni—各种被换算系数的作用次数（次/日）；P—标准轴载（KN）；Pi—各种被换算车型的轴载（KN）；C1—轴载系数；C2—轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38。本设计的轴载换算及各车型资料如下表5.3，属于重交通等级。表5.3轴载换算与累计轴载车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数轴轮组数后轴距(m)交通量黄河JN15049.00101.601双轮组-1140吉尔13025.7559.501双轮组-1115解放CA10B19.4060.851双轮组-730太脱拉13851.40802双轮组-464换算方法弯沉及沥青层拉应力指标半刚性层拉应力指标累计交通量1.836681107次1.320609107次5.4.4设计年限累计当量标准轴载数和设计弯沉值-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计（1）累计当量轴载计算（5.2）式中：—设计年限内一个车道通过的累计标准当量轴次；—设计年限；—路面营运第一年双向日平均交通量当量轴次（次/日）；r—设计年限内交通量平均增长率（％）；—与车道数有关的车辆横向分布系数，见下表5.4。表5.4表车道系数表车道特征车道系数车道特征车道系数双向单车道1.00双向六车道0.30—0.40双向两车道0.6—0.7双向八车道0.25—0.35双向四车道0.40—0.50（2）设计弯沉值路面结构在经受设计使用期累计通行标准轴载次数后，路面状况优于各级公路极限状态标准时，所必须具有的路表回弹弯沉值，即设计弯沉值。我国《公路沥青路面设计规范》规定路面设计弯沉值由下式计算：（5.3）式中：—设计弯沉值（0.01mm）；—设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；—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，沥青混凝土面层为1.0，热拌沥青碎石、冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为1.1；—路面结构类型系数，刚性基层、半刚性基层沥青路面为1.0，柔性基层沥青路面为1.6。若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成，则-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计介于两者之间通过线性内插决定。本设计年限为20年，车道系数取0.50，交通量平均年增长率为7.5％。将以上数据输入路面结构系统设计软件得到设计年限内一个车道上累计当量抽次和路面设计弯沉值如下：方案一：当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：路面竣工后第一年日平均当量轴次:2324设计年限内一个车道上累计当量轴次:18366810当进行半刚性基层层底拉应力验算时：路面竣工后第一年日平均当量轴次:1671设计年限内一个车道上累计当量轴次:13206090公路等级为一级公路，公路等级系数为1；沥青混凝土路面，则面层类型系数为1；半刚性基层，则基层类型系数为1。路面设计交通等级为重交通等级，路面设计弯沉值:21.2(0.01mm)。方案二：当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时：路面竣工后第一年日平均当量轴次:2324设计年限内一个车道上累计当量轴次:18366810当进行半刚性基层层底拉应力验算时：路面竣工后第一年日平均当量轴次:1671设计年限内一个车道上累计当量轴次:13206090公路等级为一级公路，公路等级系数为1；沥青混凝土路面，则面层类型系数为1；柔性基层与半刚性基层组合根据工程经验，按内插法确定基层类型系数为1.45。路面设计交通等级为重交通等级，路面设计弯沉值:30.0(0.01mm)。5.4.5初拟路面结构根据本地区的路用材料，结合已有的工程经验与典型结构，本设计拟定两个结构组合方案。按计算方法分别确定方案一、方案二的路面厚度。根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：方案一：4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+20水泥稳定碎石基层+20cm石灰粉煤灰碎石，以水泥稳定碎石基层为设计层。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计方案二：4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+15cm密级配沥青碎石+20水泥稳定砂砾+18cm级配砂砾垫层，以水泥稳定砂砾为设计层。5.4.6路面材料配合比设计与参数的确定（1）试验材料的确定半刚性基层所用集料取自沿线料场，结合料沥青选用A级90号，上面层采用SBS改性沥青，技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》相关规定。（2）路面材料配合比设计（略）（3）路面材料抗压回弹模量的确定。沥青材料抗压回弹模量如下表5.5表5.5沥青材料抗压回弹模量测定与取值材料名称20℃抗压回弹模量（MPa）15℃抗压回弹模量（MPa）EP方差EP-26EP方差EP-26EP+26σRPaσ细粒式沥青混凝土19912011589268034419923368中粒式沥青混凝土14251051215217518718012549粗粒式沥青混凝土9785586813206012001440密集配沥青碎石12481161016171515614032027半刚性材料及其他材料抗压回弹模量如下表5.6。材料名称抗压模量EP方差EP-26EP+26σ水泥稳碎石318878216244752水泥石灰砂砾土159125010912091水泥稳定砂砾261723421483086-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计级配碎石400级配砂砾250表5.6半刚性材料及其他材料抗压回弹模量测定与参数取值（4）路面材料劈裂强度的确定根据设计配合比，选取工程用各种原材料，确定规定温度和龄期的材料劈裂强度。按照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》与《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中规定的方法进行测定，结果如下表5.7。表5.7路面材料劈裂强度材料名称细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土密级配碎石水泥稳定碎石水泥稳定砂砾水泥石灰砂砾土二灰稳定沙砾劈裂强度（MPa）1.21.00.80.60.60.50.40.65.4.7路面结构层厚度确定（1）方案一的结构厚度计算该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型系数为1.0，设计弯沉值为21.2(0.01mm)。利用设计程序计算结果如下表5.8。表5.8程序计算的方案一厚度结果层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量20℃（MPa）抗压模量15℃（MPa）劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土4158919921.20.382中粒式沥青混凝土6121518011.00.323粗粒式沥青混凝土886812000.80.254水泥稳定碎石20162416240.60.30-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计5石灰粉煤灰碎石20150035000.60.306新建路基—41.5———计算结果如上可得容许拉应力满足要求。1）新建路面结构厚度计算公路等级：一级公路；新建路面的层数：5；标准轴载：BZZ-100；路面设计弯沉值：21.2(0.01mm)；路面设计层层位：4；设计层最小厚度：20(cm)按设计弯沉值计算设计层厚度：LD=34.2(0.01mm)H(4)=20cmLS=21.9(0.01mm)由于设计层厚度H(4)=Hmin时Ls≤LD，故弯沉计算已满足要求。H(4)=20cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度：H(4)=20cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H(4)=20cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H(4)=20cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H(4)=20cm(第4层底面拉应力验算满足要求)H(4)=20cm(第5层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度：H(4)=20cm(仅考虑弯沉)；H(4)=20cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度：路面最小防冻厚度50cm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下：细粒式沥青混凝土4cm中粒式沥青混凝土6cm粗粒式沥青混凝土8cm水泥石灰稳定碎石20cm石灰粉煤灰碎石20cm土基2）竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级:一级公路；新建路面的层数：5；标准轴载:BZZ-100表5.9程序计算的方案一厚度最终结果-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(20℃)(MPa)抗压模量(15℃)(MPa)计算信息1细粒式沥青混凝土415891992计算应力2中粒式沥青混凝土612151801计算应力3粗粒式沥青混凝土88681200计算应力4水泥石灰稳定碎石2016241624计算应力5石灰粉煤灰碎石2015003500计算应力6新建路基—41.5—计算应力计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=21.9(0.01mm)第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=24.3(0.01mm)第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=28.0(0.01mm)第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=33.1(0.01mm)第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=85.9(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值：LS=224.5(0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)LS=282.6(0.01mm)(根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算)计算新建路面各结构层底面最大拉应力:（未考虑综合影响系数）第1层底面最大拉应力σ(1)=-0.178(MPa)第2层底面最大拉应力σ(2)=-0.023(MPa)第3层底面最大拉应力σ(3)=-0.045(MPa)第4层底面最大拉应力σ(4)=0.008(MPa)第5层底面最大拉应力σ(5)=0.236(MPa)3）验算路面防冻厚度:本设计为中湿状态的路基土，路面总厚度满足防冻要求（58cm＞50cm）。本设计路面结构方案如下：-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计4cm细粒式沥青混凝土+6cm中粒式沥青混凝土+8cm粗粒式沥青混凝土+20cm水泥稳定碎石+20cm石灰粉煤灰碎石层。沥青层厚度为18cm，路面总厚度为4+6+8+20+20=58cm。（2）方案二的结构厚度计算该结构为柔性基层与半刚性基层组合，沥青层较厚。根据工程经验，按内插法确定基层类型系数为1.45，设计弯沉值为30.0(0.01mm)。利用设计程序计算结果如下表5.10。表5.10程序计算的方案二厚度结果层位结构层材料名称厚度（cm）抗压模量20℃（MPa）抗压模量15℃（MPa）劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土4158919921.20.382中粒式沥青混凝土8121518011.00.323密级配沥青碎石15101614030.60.254水泥稳定砂砾20214821480.50.235级配砂砾18250250——6新建路基—41.5———计算结果如上可得容许拉应力满足要求。1）新建路面结构厚度计算公路等级:一级公路；新建路面的层数：5；标准轴载：BZZ-100；路面设计弯沉值:：34.2(0.01mm)；路面设计层层位：4；设计层最小厚度:20(cm)按设计弯沉值计算设计层厚度：LD=34.2(0.01mm)H(4)=20cmLS=26.4(0.01mm)由于设计层厚度H(4)=Hmin时LS≤LD，故弯沉计算已满足要求。H(4)=20cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度:H(4)=20cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H(4)=20cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H(4)=20cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H(4)=20cm(第4层底面拉应力验算满足要求)-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计路面设计层厚度:H(4)=20cm(仅考虑弯沉)H(4)=20cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度:路面最小防冻厚度50cm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.通过对设计层厚度取整,最后得到路面结构设计结果如下：细粒式沥青混凝土40mm中粒式沥青混凝土80mm密级配沥青碎石150mm水泥稳定砂砾200mm级配砂砾180mm新建路基2）竣工验收弯沉值和层底拉应力计算公路等级:高速公路；新建路面的层数：5；标准轴载:BZZ-100表5.11程序计算的方案二厚度最终结果层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(20℃)(MPa)抗压模量(15℃)(MPa)计算信息1细粒式沥青混凝土415891992计算应力2中粒式沥青混凝土812151801计算应力3密级配沥青碎石1510161403计算应力4水泥稳定砂砾2021482148计算应力5级配砂砾18250250计算应力6新建路基—41.5—计算应力计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值:第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=26.4(0.01mm)第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=29.9(0.01mm)第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=37.9(0.01mm)-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=63.9(0.01mm)第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=194.9(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值：LS=224.5(0.01mm)(根据“公路沥青路面设计规范”公式计算)LS=282.6(0.01mm)(根据“公路路面基层施工技术规范”公式计算)计算新建路面各结构层底面最大拉应力：（未考虑综合影响系数）第1层底面最大拉应力σ(1)=-0.228(MPa)第2层底面最大拉应力σ(2)=-0.025(MPa)第3层底面最大拉应力σ(3)=-0.057(MPa)第4层底面最大拉应力σ(4)=0.128(MPa)3）验算路面防冻厚度：本设计为中湿状态的路基土，路面总厚度满足防冻要求（55cm＞50cm）。本设计路面结构方案如下：4cm细粒式沥青混凝土+8cm中粒式沥青混凝土+15cm密集配沥青碎石+20cm水泥稳定砂粒+18cm级配砂砾。沥青层厚度为27cm，路面总厚度为4+8+15+20+18=655.4.8方案比选对两个路面方案进行了比选：两个方案的上面层和中面层均采用的是细粗的沥青混凝土；下面层方案一采用的是粗粒式沥青混凝土，方案二采用密集配沥青碎石；基层方案一采用的半刚性基层，方案二采用的混合型。从材料的性质上考虑：半刚性材料的特点是整体性强，承载力高，刚度大，水稳定性好，且较为经济，而沥青路面的粗粒式沥青混凝土作为下面层具有很强的柔性和变形能力，作为应力消散层，可以有效的减少路面结构层的应力集中现象，缓解路面反射裂缝的产生；从材料的强度上考虑：半刚性基层沥青路面整体刚度较强；从材料来源来看，本路段碎石、砂砾、矿渣、炉渣、石灰、水泥等材料储量丰富，适合选用半刚性基层；经过综合比选，最终选择方案一，即利用了公路原线道路材料，比较经济。5.5路面排水设计5.5.1路面表面排水路面表面排水的主要任务是迅速把降落在路面和路肩表面降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计当路基横断面为路堑时，横向排水流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面为路堤时，可采用两种方式排出路面表面水：一种是让路面表面水以横向漫流形式向路堤坡面分散排放；另一种方式是在路肩外侧边缘放置拦水带，将路面表面水汇集在拦水带同路肩铺面（或路肩和部分路面铺面）组成的浅三角形过水断内，然后通过相隔一定间距设置的泄水口和急流槽集中排放至路堤坡脚外。5.5.2中央分隔带排水中央分隔带排水是高速公路及一级公路地表排水的重要内容，应根据分隔带宽度、绿化和交通安全设施的形式和分离带表面的处理等因素选择不同的排水方式。我国《公路排水设计规范》将中央分隔带排水分为三种类型。（1）宽度小于3m且表面采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的表面水排向两侧行车道，其坡度与路面的横坡度相同；在超高路段上，可在分隔带上侧边缘处设置缘石或泄水口，或者在分隔带内设置缝隙式圆形集水管或蝶形混凝土浅沟和泄水口，以拦截和排泄上侧半幅路面的表面水。本设计中央分隔带宽度为2米，采用铺面封闭的中央分隔带排水，中央分隔带采用水泥混凝土结构。（2）宽度大于3m且表面未采用铺面封闭的中央分隔带排水，降落在分隔带上的表面水汇集在分隔带中央的低洼处，并通过纵坡排流到泄水口或横穿路界的桥涵水道中。（3）表面无铺面且未采用表面排水设施的中央分隔带，降落在分隔带上的表面水下渗，由分隔带内侧的地下排水设施排除。5.5.3路面内部排水路面内部排水应符合下列要求：（1）路面内部排水系统中各项排水设施的泄水能力均应大于渗入路面结构内的水量，且下游排水设施的泄水能力应超过上游排水设施的泄水能力。（2）渗水在路面结构内的最大渗流时间，冰冻地区不应超过1h，其他地区不应超过2h（重交通）—4h(轻交通)。渗入水在路面结构内的渗流路径长度不宜超过45—60m。（3）各项排水设施不应被渗流从路面结构，路基或路肩中带来的细料墙塞，以保证系统的排水能力不随时间推移而很快丧失。5.5.4边缘排水系统边缘排水系统是由沿路面边缘设置的透水层填料集水沟，纵向排水沟，横向出水管和过滤织物组成的边缘排水系统。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第5章路面结构设计该系统将渗入路面结构的自由水，先沿路面结构层间空隙或某一透水层横向流入纵向集水沟和排水管，再由横向出水管排引出路基。这种方案常用于基层透水性小的水泥混凝土路面，特别是用于改善排水状况不良的旧水泥混凝土路面。故对于本设计的沥青混凝土路面不需边缘排水系统。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第6章桥涵方案设计6桥涵方案设计6.1桥涵设计的基本要求（1）公路桥涵应根据所在的公路的使用任务、性质和将来发展的需要，按照安全、经济、适用和美观的原则，进行设计。桥型的选择应因地制宜，就地取材和便于使用、施工、养护的原则；（2）一般公路上的特大桥、大中桥的桥位，原则上应服从路线的走向，桥位综合考虑，尽量选择在河道的顺直、水流稳定、地质良好的河段上；（3）公路桥涵应适应考虑农田排灌的要求。靠近村镇、城市及水利设施的桥梁，应考虑综合应用。为了保持道路的连续性，充分发挥其正常的运输能力，道路路线遇到河以及其他线路（铁路或公路时）等障碍物时，就需要建造专门的人工构造物—桥梁、涵洞或通道来跨越障碍。6.2方案设计本设计在K1+1270—K1+480处，设置装配式预应力混凝土连续箱梁桥，桥长210m,在K2+350—K3+400处，设置装配式预应力混凝土连续箱梁桥，桥长1050m适用性是桥梁设计中应当首先考虑的问题。桥上行车道和行人道应有足够的宽度，既能满足当前交通量的需要，也要照顾到日后交通量的增长。桥梁应具有足够的孔径和桥下净空，以满足洪水渲泄、安全行船和桥下交通顺畅。此外，作为永久性建筑物，桥梁结构应保证使用年限，并便于检查、养护和维修。桥梁结构构造应当合理，并具有足够的承载能力，能够保证桥上车辆和行人通畅便利，行驶安全。同时要求在制造、运输、安装、使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。在适用、安全的前提下，桥梁设计应当体现经济上的合理性。桥梁方案应当通过技术经济比较，构件尺寸应通过精心设计与计算，使材料消耗量最少，造价最低。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）第6章桥涵方案设计从经济上考虑时，要考虑综合效益，即运营及养护和维修费用、工期长短等等。桥梁结构应便于制造和安装，尽量采用标准化的装配式结构。在条件许可时，应采用机械化和工厂化施工，采取先进的施工工艺，以加快施工速度，保证工程质量和提高经济效益。考虑到桥梁失事大都发生在施工阶段，因此，如何充分保证桥梁在施工状态的安全和可靠，同样也是设计人员的重要职责。桥梁应以合理的受力结构为基础，通过合理的建筑轮廓，具有美观的外形。特别对于城市和浏览地区的桥梁建筑，应反映时代风貌，注意空间比例、节奏、明暗和稳定感，分清主次，局部服从主体。6.3平面布置（1）桥梁的线形及桥头引道要保持平顺，使车辆能平稳地通过。（2）小桥涵的线形及其与公路的衔接，可按路线的要求布置。（3）大中桥梁的线形一般为直线。当桥面受到两岸地形限制时，允许修建曲线桥，曲线的各项指标应符合路线的要求。也允许修建斜桥，斜度一般不大于450，通航河流上不宜大于50。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）结束语结束语经过一个多月的时间，洛阳至宜阳一级公路K10+125-K13+525段施工图设计结束了。通过这次的设计，自己更熟练地掌握了纬地、挡土墙以及路面结构的设计。毕业设计中在老师的指导下，我用纬地进行了平面设计，纵断面设计，横断面设计。在做设计的过程中，运用到了大学里所学到的专业知识，得到了一次非常难得的锻炼。在设计过程中并不是一番风顺的，遇到了很多问题。我向老师和同学请教，翻阅大量相关资料，复习并学会了不少东西，自己有了比较大的进步。但是由于是初次设计，设计中也有做的不足的地方，需要改进。总体的设计体会是，路线设计应在所选定的路线走向与主要控制点的基础上，做出全线总体布局设计方案，然后按总体设计要求，结合主要技术指标的运用，进行路线方案比选、论证，确定合理的设计方案。当采用不同设计速度、技术指标或设计方案对工程造价、自然环境、社会经济效益等有明显影响时，应作同等深度的多方案技术经济比较。路线设计应结合地形、地物条件，并在充分进行工程地质、水文地质、山地自然灾害、地震、断裂带、筑路材料等调查的基础上，综合考虑沿线区域气候(如暴雨中心、雾区、风口)等自然条件，进行方案研究，以选定路线线位及主要平、纵面技术指标。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）致谢致谢毕业设计即将结束，经过一个多月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，在此，我要感谢每一个帮助过我的人。  首先,我要感谢的是我的导师张会远老师，同时也感谢尹振羽老师、夏英志老师、李慧霞老师等其他老师的关怀和帮助。老师们平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，都给予我悉心的指导和帮助。另外，老师治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。再次，我要感谢的是我们组的同学。在毕业设计期间，我们组的同学给了我极大的关心和帮助。在我们每次做设计遇到问题的时候，我们都能一起讨论，一起想办法解决。这也是一种团结合作的精神。最后我要感谢的是母校河南城建学院以及学院的每一位老师和同学。总之，感谢每一位关心过我，爱护过我的人。滴水之恩，当涌泉相报。最后，再次感谢我的导师张会远老师、夏英志老师、尹振羽老师、李慧霞老师等其他老师对我做毕业设计的关怀。-51- 河南城建学院本科毕业设计（论文）参考文献参考文献[1]《道路勘测与设计》（第三版）杨少伟，人民交通出版社2009.[2]《路基路面工程》（第三版）邓学钧，人民建通出版社2008.[3]《交通土木工程测量》（第二版）曹智翔，西南交通大学大学出版设2008.[4]中华人民共和国行业标准，公路工路设计规范（JTGB01-2003）北京，人民交通出版社，2004.[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，公路沥青路面设计规范（JTJO14-97）北京，人民交通出版社，1997.[7]中华人民共和国行业标准，公路选线设计规范（JTGD20-2006）北京，人民交通出版社，2006.[8]中华人民共和国行业标准，公路桥涵设计规范(JTGO60-2004)北京，人民交通出版社，2004.[9]中华人民共和国行业标准，公路排水设计规范(JTJO18-1997)北京，人民交通出版社，1997.[10]《公路排水设计规范》JTJ018-97.[11]杨孟余《公路沥青路面设计规范》释义手册（第一册）.北京，人民交通出版社.2008.9.[12]谢步瀛.道路工程制图（第四版）北京，人民交通出版社.[13]王纬，交通工程学.南京，东南大学出版社.2009.-51-'