某山区一级公路设计毕业设计计算书

'◆2006届道路专业毕业设计◆目录中文摘要…………………………………………………………………1英文摘要…………………………………………………………………21总说明……………………………………………………………32道路平面线形设计…………………………………………………92.1平曲线概述…………………………………………………………92.2平曲线设计…………………………………………………………122.3加宽与超高设计………………………………………………………183纵断面设计………………………………………………………283.1概述…………………………………………………………………283.2纵坡设计……………………………………………………………283.3竖曲线设计…………………………………………………………293.4平纵线形组合及景观设计……………………………………………324路基设计…………………………………………………………354.1概述………………………………………………………………354.2路基横断面设计………………………………………………………354.3挡土墙设计………………………………………………………444.4涵洞设计……………………………………………………………495路面设计…………………………………………………………525.1概述…………………………………………………………………525.2路面结构层设计…………………………………………………525.3路面结构层验算…………………………………………………………586施工组织设计………………………………………………………636.1工程概况……………………………………………………………636.2施工总安排…………………………………………………………646.3施工组织设计方案………………………………………………………676.4施工进度安排……………………………………………………………71结束语…………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………7394 ◆2006届道路专业毕业设计◆摘要：本设计是关于安徽合肥到叶集GD段山区一级公路设计。设计主要包括公路选线定线、平面线形设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路面设计等几个主要部分。选线定线主要是路线方案选优；平面线形设计包括直线以及各类曲线要素和加宽超高的确定，最后得该公路的总长为4662米；路基设计包括道路结构物如挡土墙设计、涵洞设计等；纵断面设计要求确定竖曲线及其要素、以及涵洞布设位置等；横断面设计包括路面宽度、路基的填高以及边坡的确定，还要考虑土石方调运问题；路面设计包括沥青路面结构设计；最后是施工组织设计。关键词：公路纵断面路基路面施工组织94 ◆2006届道路专业毕业设计◆Abstract:ThedesignisaboutalinedesignofClassIhighwayoriginallyclimbingmountaininmountainridgeseriousmounddistrictGDareainHeFeitoYeJiofAnHuiprovience.Thedesignmainlyoriginallyincludinghighway"slineselectionmakeline,levellineshapedesign,verticalsectiondesign,crosssectiondesign,roadbeddesign,roadsurfacepersonwhodesignseveralmainparts.Selectlinemakelinewhetherrouteschemeselectexcellentmainly;Levellineshapedesignincludingstraightlineandallkindsofcurvekeyelementssurenesshavethetotallengthofhighwaythis4662metersfinally;Theroadbedisdesignedtoincludetheroadstructurethingsuchasthedesignofretainingwall,designofculvert,etc;Verticalsectiondesigningrequirementconfirmverticalcurveandhiskeyelement,etc.;Crosssectiondesignconsiderroadsurfacewiden,superelevation;Theroadsurfaceisdesignedthedesignsurfaceofbituminousconcrete.finallyitisconstructionorganizingdesign.Keyword:HighwayVerticalsectionRoadbedRoadsurfaceOrganizingdesign94 ◆2006届道路专业毕业设计◆1总说明该公路为安徽省合肥到叶集GD段之E段山区一级公路设计，为新建型公路，路线全长约1公里，设计车速为60km/h,全线共设有4个涵洞，全部为预制圆管涵，设有1座小桥，但不要求做桥梁设计，只是定出桥位。在K1+500.000－－K2+500.000段的挖方量为m3,其中土方为14590m3，石方为m3；填方土石方为m3。该路线选线定线时设计了两个方案，通过比较选择第一方案；平面线设计严格按规范要求，结合地形，使平纵线形组合设计合理，并计算直线及曲线要素表，逐桩坐标表祥见附录；纵断面设计受地形限制、中桩填挖高度大，并确定竖曲线及要素涵洞的布设位置；横断面设计充分考虑路面加宽、超高、边坡防治和排水设计，土石方调配时要充分考虑桩号K1+500.000－－K2+500.000的土石方调配，祥见附录；路基设计要充分考虑路基的稳定、防护和排水设计，所包括道路结构物设计有挡土墙设计、涵洞及路基边坡排水沟设计等，选择性验算挡土墙设计，路基计算表见附录；路面设计采用沥青混凝土路面，其详细的计算过程见路面设计，其路面设计图见和纵横缝设计图见附录。1.1计任务依据、参考资料及要求依据：《道路设计任务书》和《指导书》，一张地形图（321国道GD段），祥见附图；设计段起点A和终点B；参考资料：公路工程技术标准公路路线设计规范公路路基设计规范公路沥青路面规范公路桥涵通用规范公路设计手册要求：根据地形情况，选出一条最佳路线，并进行平面线形设计、纵断面设计、横断面设计，挡土墙设计、路面结构设计、涵洞设计等。1.2路等级的确定和技术指标的汇总94 ◆2006届道路专业毕业设计◆1.2.1公路技术等级1.2.1.1推算远景交通量表1.1交通量车型日交通量（辆/日）年增长率（%）设计年限（年）HF1501200920JN163600SP92001450EQ155850A.轴载换算B.年末交通量根据公路工程技术标准，年末交通量在15000—30000次/日，一级公路为四车道，作为集散公路时采用二级服务水平。由于该段道路为山区集散道路，采用二级服务水平，加上地形比较复杂，具体情况可见地形图，综合以上各个因素，可确定设计车速为60km/h。1.2.2技术指标的汇总由一级山岭区公路，查规范，得技术指标如下：A.设计行车速度：60km/h.B.车道数：4车道.C.路基宽度：23米D.行车道宽度：4x3.5米E.最大纵坡：6%最小坡长：150米94 ◆2006届道路专业毕业设计◆纵坡长度限制：表1.2坡长限制表坡度%不同坡度的最大坡长（m）312004100058006600平均纵坡：一般要求接近5.5%合成坡度值：10.5%F.平曲线半径：⑴极限最小半径：125米⑵一般最小半径：200米⑶不设超高最小半径：1500米G.平曲线最小长度：100米H.停车视距：40米超车视距：200（一般值），150（极限值）会车视距：不应小于停车视距的两倍I.平曲线加宽（R≤250m）根据要求属双车道路面加宽值第三类加宽表1.3加宽取值表平曲线半径R(m)加宽值（m）<250-2000.8<200-1501<150-1001.5<100-702<70-502.5J.平曲线半径与超高值：表1.3超高取值94 ◆2006届道路专业毕业设计◆超高（%）圆曲线半径（米）2〈1500-28103〈810-5704〈570-4305〈430-3406〈340-2807〈280-2308〈230-2009〈200-16010〈160-125K.小长度：不应小于两倍缓和曲线长L.曲线半径：凸形：2000m（一般值），1400m（极限值）凹形：1500m（一般值），1000m（极限值）竖曲线最小长度：50m1.3选线和技术经济的比较1.3.1平面选线1.3.1.1选线原则A.路线在政治、经济、国防或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革开放，综合利用等重要方针的体现。B.路线在铁路、公路、航道、空运等交通网系中的作用，与沿线工矿城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。C.沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响；要求的路线技术等级与实际可能达到的技术标准及其对路线使用任务、性质的影响；路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、三材（钢筋、木材、水泥）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对营运、施工、养护等方面的影响。D.其他如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系等。1.3.1.2选线要求94 ◆2006届道路专业毕业设计◆选线工作要根据使用任务和性质，综合考虑沿线国民经济发展状况和远景规划，正确处理好近期和远期的关系，使路线在整个公路网中发挥较好的作用。应注意贯彻工程经济与营运经济相结合的的原则。充分利用地形、地势及地质特征，正确运用技术标准，搞好平、纵、横三方面的综合设计，作到平面短捷顺适、纵坡平缓均衡、横面稳定经济。注意选择地质稳定、水文地质条件较好的地带通过，尽量避开滑坡、崩塌、排水不良的低洼等不良地段，保证路基稳定，不出现后遗病害。路桥应综合考虑。干线应尽量避开穿过城镇，较密集的居民点等，可采用修支线的方法予以连接。要注意少占耕地、少拆房屋、方便群众，不损坏历史文物。1.3.1.3选线的步骤A.全面布局。主要解决路线的基本走向。B.逐段安排。进一步加密控制点，解决局部性路线方案的工作。CD.具体定线。在逐段安排的小控制点间，根据自然条件和技术标准，在有利路带内进行路线平、纵、横综合设计，定出中线的最终位置。1.3.1.4具体选线的思路本设计是山区道路，地形条件比较复杂，路线的基本走向是沿着等高线的，这样可以尽量做到挖填合理。路线经过了农田、村庄、河流，所以在选线的时候就应该考虑到这些因数，尽量做到少占用农田，避免反复跨越河流，靠近村庄但不进入村庄。根据以上的设计思想，首先确定几个重要的控制点（如桥位）然后定出交点线，再进行平曲线设计。按照上的方法、原理、步骤，最后定出了第一、第二两个可能的路线方案。1.3.2方案比选该公路为安徽合肥到叶集段的一级公路，整个地形比较复杂，高差变化较大，途经过农田，村庄，最后还要过河，结合地形特点，根据公路的走向，是经过村庄还是绕过村庄，跨越河流的多少，工程数量的多少，路线平纵组合，以及路线总的长度等因素进行综合比较，在选线时设计了以下两个方案：第一方案路线基本上是沿着等高线方向行走的，避开了农田和村庄，到了“近庄而不进庄”94 ◆2006届道路专业毕业设计◆，少占用农田，既有利于交通，又使得土地资源得到充分的利用，在路线行走过程中，尽量避免反复跨越河流，平纵线形组合比较完美，纵坡平缓，所克服高差较小，顺应地形的要求，路线的总长较短，但是相对第二方案来说，可能经过村庄和农田时，为了避免占用土地资源，路线的走向可能受到限制，工程的数量可能稍微多一点，但是技术指标能满足规范的要求，满足设计公路设计的设计生产型需要，有便于民。第二方案为了满足线形的要求，路线经过农田和村庄，反复的跨越河流，在平面线形方面优于第一方案，经过农田和村庄的路段，由于地形比较平缓，高差较小，所以工程数量可能比第一方案要少，但是它是牺牲了大量的土地资源，而且加大了拆迁的费用，更为重要的是行车过程产生大量的噪音，对居民的身体健康不利，没有做到以人为本，由于在设计的过程中过分的追求平面线形的完美，使得路线的总长加大很多（第一方案路线总长约为4660m，而第二方案的路线总长约为5500m），这样使得总的工程量大大的增加了。经权衡利弊，我选择了第一方案，以下设计便是根据我选择方案来设计。2道路平面线形设计2.1平曲线设计概述道路是一条三维空间实体，平面设计主要就是根据一些规范要求的技术指标定出道路中心线，主设计任务：确定平曲线的半径、缓和曲线的长度、平曲线主要要素、各点逐桩坐标以及加宽与超高的设计。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆2.1.1定导向线根据选定路线的控制点定向导线。这里的路线是一级山岭重丘公路沿溪线，由于地形一直在上坡，其间还有农田村庄等，所以村庄，桥位，起终点，这几个点位的控制点为必经控制点。选用平均纵坡5.5%，相邻等高线间距2m，而地形土的比例为1：2000，则在纸上两等高线的高差所需要的平距为2cm，按相邻等高线在纸上2cm的平距，用角规逐渐描出控制点之间的坡度线即为为导向线。然后参照两旁的地形物进一步修正导向线。当路线下降到不受坡度限制的地段后，路线即可按照总方向向前延伸，如果延长方向上有顺向的平缓山冈，路线沿山冈敷设或绕行，保证路基的稳定，减少路基土石方工程。2.1.2根据导向线安排平面线形，选中点、穿直线、定转角点、敷设曲线。选中点主要考虑路基稳定，工程经济和避开难点。穿直线主要考虑照顾多数，舍少就多，注意重点，掌握技术标准，穿出与地形相适应的一系列直线，然后有圆曲线把它们连接成平面线形。定角点，敷设曲线要有充分的理由，保证视距。考虑反向弯道与同向变道组合和直线与曲线之组合，符合曲线最小长度及缓和曲线长度的要求。其半径尽可能满足不设超高的推荐半径，除非有特殊的地形限制时，可以选用一般最小半径，但不应小于极限半径值。2.1.3定交点根据上述方法，定出了11个交点，编号为JD1，JD2…JD11。根据地形图，量出各起、终点和各交点的坐标（精确到cm），再算出相邻交点间的距离、直线的方位角、转折角的大小。计算按下面公式：起讫与各交点的坐标：起点（.510，.223）JD1：（.744，.407）JD2:(.687,.441)JD3:(.440,.072)JD4:(.773,.314)JD5:(.665,.091)JD6:(.161,.623)JD7：(.958,.807)JD8:(.022,.063)JD9:(.200,.159)JD10:(.304,.400)JD11:(.751,.255)终点：（.229，.688）2.1.3.1交点间距的计算：94 ◆2006届道路专业毕业设计◆由，其中Dx=XJi-XJi-1,Dy=YJi-YJi-1因此计算得：L1=245.544L2=513.661L3=410.490L4=337.250L5=581.000L6=640.826L7=393.587L8=698.302L9=244.909L10=406.349L11=504.583L12=220.779（注：单位为米）2.1.3.2方位角A和偏角α的计算θ———为象限角计算方位角A：偏角：αi=Ai-Ai-1,因此：A1=’1’’A2=’49’’A3=’16’’A4=’18’’A5=’17’’A6=’57’’A7=’5’’A8=’28’’A9=30100’40’’A10=’55’’A11=’58’’A12=’54’’所以得到：α1=A2－A1=89o41’49’’α2=A3－A2=60o25’33’’α3=A4－A3=46o23’59’’α4=A5－A4=63oα5=A6－A5=107o30’21’’α6=A7－A6=101o55’9’’α7=A8－A7=47o12’37’’α8=A9－A8=42o19’12’’α9=A10－A9=36o4’45’’α10=A11－A10=18o35’57’’α11=A12－A11=13o52’56’’2.1.4曲线要素及主点桩号的计算本人此次毕业设计的任务是从k1+500—k2+500，全长一公里，由于地形比较复杂，考虑到构造物等一些因素的影响，所选的线形是组合线形（s形曲线），综合以上各种因素，最后取圆曲线的半径分别为245和150米（原则上半径应该不小于一般最小半径200米94 ◆2006届道路专业毕业设计◆，但是由于特殊的地形条件的限制，不能取到一般半径值，但满足大于极限半径125米。）图2.1加设缓和曲线后的平曲线根据路线交点的具体情况，选定合适的曲线半径（一级山岭重丘公路的极限最小半径为125m，一般最小半径为200m），然后按公式计算曲线要素。在本次设计中，我选择的平曲线线形S形平曲线。计算公式及过程描述一下：平曲线几何元素：主要点里程桩好计算：直缓点：ZH=JD-Th缓圆点：HY=ZH+Ls圆缓点：YH=HZ-Ls缓直点：HZ=ZH+LS94 ◆2006届道路专业毕业设计◆曲中点：QZ=HZ-Lh/2交点：JD=QZ+Jh/22.2平曲线设计计算JD5和JD6处的平曲线要素（次段为本人设计的任务）2.2.1JD5平曲线要素的计算对于交点JD5，其桩号为K1+920.089，转角α大约为107.50，设计车速V=60km/h，其半径为245m。2.2.1.1确定缓和曲线长度A.根据离心加速度变化率计算B.按驾驶员的操作及反应时间计算C.根据超高渐变率计算由《公路工程技术标准》查得B=7.0m，按新建公路，由《规范》查得Δi=0.07，由《规范》查得P=1/175。则有D.按视觉条件计算94 ◆2006届道路专业毕业设计◆综合以上各项，取Ls.min=87.5m,取5的整数倍Ls.min=90,为了使连续协调性，最终可取Ls.min=100m。2.2.1.2主要里程桩号的计算A.曲线要素的计算B.主要桩号的计算94 ◆2006届道路专业毕业设计◆计算结果没有错误。2.2.2JD6平曲线要素计算对于交点JD6，其桩号为K2+347.960，转角α大约为1020，设计车速V=60km/h，其半径为150m。2.2.2.1设计缓和曲线的长度A.按离心加速度的变化率计算B.按驾驶员的操作及反应时间94 ◆2006届道路专业毕业设计◆C.按超高渐变率计算由《公路工程技术标准》表查得B=7m,按新建公路由《规范》查得Δi=0.09由《规范》表查得p=1/175则有：综上以上各项取Ls.min=110.25(m),取5的整数倍115m，为了使线形连续协调性，最终可取Ls=120m2.2.2.2主要点里程桩号的计算A.曲线要素的计算94 ◆2006届道路专业毕业设计◆B.主要点桩号的计算计算结果没有错误由以上计算结果可以得到直曲及转角表：表2.1直线及曲线转角表交桩交点转曲线要素值94 ◆2006届道路专业毕业设计◆点号号间距（m）角（°）切线长度T1T2半径R回旋线参数A1A2曲线长度Ls1Ls2Ls3外距EJD5K1+920640.8107.5386386245156156100359100172JD6K2+348393.610225525515013613612015412097由以上曲线计算公式和桩号计算公式可得：表2.2曲线主点位置表交点号曲线主点位置第一回旋线起点第二回旋线终点或圆曲线起点圆曲线终点圆曲线终点或第二回旋线起点第二回旋线终点JD5桩K1+533.9桩K1+633.9桩K1+813.6桩K1+993.3桩K2+093.3X.9X.8X.5X.1X.9Y.3Y.2Y.6Y.8Y.1JD6桩K2+093.3桩K2+213.3桩K2+290.5桩K2+367.7桩K2+487.7X.9X.1X.6X.7X.5Y.1Y.0Y.5Y.1Y.32.3加宽与超高的计算汽车行驶在曲线上，各轮轨迹半径不同，其中以后轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，、故曲线内侧增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适和安全。另外，汽车行驶在横向力较大的弯道上会有一定的横向摆动，也应该增加路基宽度。为了抵消车辆在曲线路段上行驶时产生离心力，将路面外侧高内侧底的单向横坡形式，这就是曲线上的超高。适当的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车在行驶在曲线上的稳定性和舒适性。2.3.1加宽的计算平曲线半径等于或小于250m94 ◆2006届道路专业毕业设计◆时，应在平曲线内侧加宽，一般在弯道内侧圆曲线范围内设置全加宽。图2.2弯道按比例加宽2.3.1.1加宽缓和段长度对于设有缓和曲线时，加宽缓和段缓和曲线长度相等即Lj=ls2.3.1.2加宽过度设置的方法根据《规范》规定一级公路、高速公路及城市道路采用高次抛物线渐变的方式来加宽。计算式：其中bj=0.8m由规范查得，bj——全加宽的宽度值。2.3.1.3加宽缓和段的计算对于JD5处的平曲线段的加宽圆曲线全长加宽bj=0.8m。缓和曲线的长度ls=100m。为了计算的准确性，把缓和曲线分成10等份，则有：Lx1Lx2……Lx9Lx10K1=0.1K2=0.2……K9=0.9K10=1.0所以，94 ◆2006届道路专业毕业设计◆圆曲线段进行全长加宽，加宽的宽度为0.8m。对于JD6的平曲线加宽圆曲线全长加宽bj=1.0m。缓和曲线的长度ls=120m。为了计算的准确性，把缓和曲线分成10等份，则有：Lx1Lx2……Lx9Lx1094 ◆2006届道路专业毕业设计◆所以，则有K1=0.1K2=0.2……K9=0.9K10=1.0计算过程同JD5处计算，计算结果如下：圆曲线段进行全长加宽，加宽的宽度为1.0m。图2.3超高坡度变化图2.3.2超高的计算2.3.2.1确定一些基本的参数路面宽度B=17m路肩的宽度bj=3.0m(硬路肩和土路肩之和)路拱坡度iG=1.5%路肩坡度ij=3%超高横坡度ib1=7%(半径为245m)，ib2=9%(半径为150m)缓和曲线长度Ls1=100m(半径为245m)Ls2=120m(半径为150m)94 ◆2006届道路专业毕业设计◆路肩坡度iJ变为iG（提肩）所需要的距离l0=10.m双坡阶段长度x0=35.29m(半径为245m)x0=34.29m(半径为150m)超高缓和段中任一点至起点间的距离x路面加宽值b=0.8m（半径为245m）b=10.m（半径为150m）x距离处的路面加宽值bx旋转阶段计算点横坡度ix双坡阶段渐变率p1=0.0072(半径为245m)p2=0.0074(半径为150m)2.3.2.2超高的计算过程对于JD5处的超高的计算，每个10m增加一个变化点A.路肩内边缘当x≤x0时（双坡阶段）当x≥x0时（旋转阶段）94 ◆2006届道路专业毕业设计◆全超高阶段（定值）B.路线中线94 ◆2006届道路专业毕业设计◆x≤x0时（双坡阶段）定值x≥x0时（旋转阶段）定值全超高阶段（定值）C.路肩外边缘x≤x0时（双坡阶段）x≥x0时（旋转阶段）94 ◆2006届道路专业毕业设计◆全超高阶段hc为定值94 ◆2006届道路专业毕业设计◆对于JD6处的超高计算过程同JD5处的超高计算A.路肩内边缘当x≤x0时（双坡阶段）当x≥x0时（旋转阶段）全超高阶段hc为定值B.路基中线94 ◆2006届道路专业毕业设计◆双坡阶段、旋转阶段、全超高阶段hc都为定值C.路肩外边缘当x≤x0时（双坡阶段）当x≥x0时（旋转阶段）全超高阶段hc为定值94 ◆2006届道路专业毕业设计◆3道路纵断面设计3.1概述纵断面设计的主要任务是根据汽车的动力特性、道路等级、当地地理条件以及工程经济等特性，研究起伏空间线形几何构成的大小和长度，以便达到行车迅速、运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。公路纵断面线形主要有坡度线和竖曲线两种。本设计路段所处的山岭重丘区，道路等级较高，为一级公路，所以对纵坡设计、竖曲线的确定和路线与环境协调方面较高。3.2纵坡设计3.2.1纵坡设计原则为使纵坡设计经济合理，必须在全面掌握勘测资料基础上，结合选（定）线的纵坡安排意图，经过综合分析、反复比较定出设计纵坡。纵坡设计的一般要求：A.纵坡设计必须满足《工程技术标准》的各项规定；B.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆为保证车辆能以一定速度安全顺适的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免才用极限纵坡值，合理安排纵坡缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置缓坡段。越岭线垭口附近纵坡应尽量缓一些；C.纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定和通畅；D.一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量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；E.对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应缓和、避免产生突变。交叉处的前后的纵坡应平缓一些；F.在实地调查的基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。根据相关的工程技术标准，结合平曲线设计定出纵坡线，见附录图。3.2.2平均坡度它是衡量纵断面设计好坏的重要指标，规范对二、三、四级公路作了要求，一般接近5.5%（相对高差为200m-500m）和5%（相对高差大于500m）为宜，并注意任何相连3km的路段平均坡度不宜大于5.5%，作为一级公路，本设计显然是满足要求的。3.2.2合成坡度其指在设有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡所组成的坡度。不得超过下表的规定：表3.1合成坡度表公路等级高速公路一二三设计车速（km/h）12010080601006080406030合成坡度（%）101010.510.510.510.59.0109.510本设计所取的最大纵坡为5.5%，最大坡长为500m，最大合成坡度为10.3%，这些基本的数据都满足以上规范的要求。3.3竖曲线设计3.3.1竖曲线设计方法及步骤3.3.1.1准备工作：94 ◆2006届道路专业毕业设计◆纵坡设计（俗称拉坡）之前在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求；3.3.1.2标注控制点：影响纵坡设计的标高控制点，如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵、地质不良地段的最小填土高度、最大填挖高度，山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，即“经济点”；3.3.1.3试坡：在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间，进行穿插与取直，试定出若干直坡线。对各种可能坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为处定坡度线，将前后坡度线延长交会出边坡点的初步位置；3.3.1.4调整：将所定的坡度与选线时坡度的安排比较，对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等的有关规定，考虑平纵组合以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡，对处定坡度线进行平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值；3.3.1.5核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，用“模板”在横断面图上“戴帽子”，检查是否填挖过大、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况；3.3.1.6定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来；3.3.1.7设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆图3.1竖曲线要素计算图3.3.2竖曲线设计3.3.2.1竖曲线要素计算公式：竖曲线长度或竖曲线半径：竖曲线切线长：（T≈T1≈T2）竖曲线上任意一点竖距h:竖曲线外距：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-切线长竖曲线终点桩号=变坡点桩号+切线长竖曲线起点的高程=变坡点高程坡率切线长（上坡为-，下坡为加+）竖曲线终点的高程=变坡点高程坡率切线长（上坡为+，下坡为-）3.3.2.2竖曲线设计实例94 ◆2006届道路专业毕业设计◆由于本设计是设计山区一级道路，地形条件比较复杂，地面高程起伏变化较大，所以在拉坡的过程中，尽量做到挖填平衡，但又必须要满足最大纵坡和坡长的限制以及满足合成坡度的要求，现以变坡点5为例，综合以上各个因素，最后去变坡点5处的竖曲线半径为9700m，其桩号为K1+820，高程为170.198m，。A.计算竖曲线要素“—”只是说明代表凹曲线。曲线长：切线长：外距：B.计算竖曲线起、终点的桩号和高程：竖曲线起点桩号：K1+180-218.25=K1+601.75竖曲线起点的高程：170.18+218.250.015=173.45m竖曲线终点的桩号：K1+820+218.25=K2+038.25竖曲线终点的高程：170.18+218.250.03=176.73m94 ◆2006届道路专业毕业设计◆表3.2按以上的方法计算其他变坡点的要素如下表：3.4平纵线形组合及景观设计3.4.1平纵组合的设计原则A.应在视觉上能自然地引导驾驶员的视觉，并保持视觉的连续性。B.注意保持平纵线形的技术指标大小应均衡。C.选择组合得当的合成坡度，以利于路面的排水和行车安全。D.注意与道路周围的环境的配合。3.4.2平曲线与竖曲线的组合A.平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，使竖曲线的起点和终点都在平曲线的缓和段上，并尽量把变坡点设置在曲中点位置，这即所谓的“平包竖”。B.平曲线与竖曲线半径大小应保持均衡。C.平、竖曲线半径较小时不宜重合，当其半径小于最小界限时，应设法将二者分开，或将其中的一个增大到该数值的两倍以上。D.平纵线形设计中应避免的组合a计算行车速度大于60m/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。b凸形曲线的顶部或凹形曲线的底部，不得与反向平曲线的拐点重合。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆c直线上的纵面线形应避免出现驼峰、暗凹、跳跃等使驾驶者视觉中断的线形。d直线段入不得插入短的竖曲线。e小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。f避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短，半径小的凹形竖曲线。3.4.3桥梁与路线线形的配合A.各级公路的桥涵等人工构造物同路基段的衔接应符合路线布设的有关规定。B.桥梁及其引道的位置对线形设计有一定影响，应综合考虑其与路线的配合，使之视野开阔，视线诱导良好。C.一般公路桥梁应尽量与河流正交。3.4.4平纵线形组合与景观的协调配合A.应在道路的规划、选线、设计、施工全过程中重视景观要求，尤其在规划和选线阶段。B.尽量少破坏沿线自然景观，避免深挖高填。纵面尽量减少填挖，横面设计要使边坡造型和绿化与现有景观相适应，弥补必要填挖对自然景观的破坏。C.应能提供视野的多样性，力求与周围的风景自然地融为一体。充分利用自然风景如孤山，湖泊，大树等，或人工建筑物如水坝，桥梁，高烟囱，农舍等，或在路旁设置一些设施，以消除单调感，并使道路与自然密切结合。不得已时，可采用修整，植草皮，种树等措施加以补救。条件允许时，以适当放缓边坡或将其变坡点修整圆滑，以使边坡接近自然地面形状，增进路容美观。D.应进行综合绿化处理，避免形式和内容上的单一化。将绿化视作引导视线，点缀风景以及改造环境的一种技术措施进行专门设计。依据上述原则，此路段为山岭重丘带，主要考虑与当地自然的协调，在线形上力求流畅，纵段面避免了大填大挖，在开挖和填方处增植草皮，在开挖的地方且处于转弯处则增大开挖，保证视距要求94 ◆2006届道路专业毕业设计◆4路基设计4.1概述4.1.1路基横断面设计的要求A.公路路基是路面的基础，应该能够承受上部传下来的荷载。B.保证路面结构具有足够的宽度的平顺基面。C.保证结构的耐久性和稳定性的要求。D.为了保证路基的强度和稳定性，不至产生不允许的变形，必须采取拦截或排除路基以外的设施，并结合路面排水，做好综合排水设计，并形成相应的排水系统。E.修筑路基取土和去土时，应符合环境的要求，应该将取土和去土坑加以处理，减少弃土侵占农田，防止水土流失，和淤泥堵塞河道。4.1.2路基横断面设计的内容A.选择路面横断面形式，确定路基宽度与路基高度；B.选择路基填料与压实标准；C.确定边坡形状与边坡坡度；D.路基排水系统布置和排水结构设计；E.路面防护与加固设计F.附属设施设计94 ◆2006届道路专业毕业设计◆4.2路基横断面设计4.2.1横断面组成横断面由行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟及护坡道组成4.2.2路基、路面宽度图4.1路基横断面图4.2.3路拱、边沟、截水沟的设置4.2.3.1路拱的设置为将路面上的雨水导向路基边沟，路面应设置一定的横向坡度。原则上要有利于排水、行车，路肩横坡设置为3%，路面横坡设置为1.5%。目前。公路上都采用直线行形的路拱，它有利于路面的机械化施工。A.边沟的设置a.边沟设置的目的和要求边沟主要设置在挖方路基的路肩的外侧或底路堤的坡脚外侧，多与路基中线平行，因此，边沟主要是汇集和排除路基范围内和流向路基的少量的地面水。边沟不宜设置过长，尽量使边沟内水流就近排至路旁的自然水沟或低洼地带，必要时设置涵洞，将边沟水横穿路基从另一侧排出，边沟的纵坡一般与路线纵坡一致。b.确定边沟的横断面形式对于石方路段的边沟，宜采用矩形横断面，其内侧直立，坡面采用浆砌石防护，外侧坡度与挖方边破坡度相同，具体的截面布置如下图：图4.2边沟布置图94 ◆2006届道路专业毕业设计◆B.截水沟的设置a.设置的目的和要求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适当的地点，用以拦截并排除路基上方流向路基地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡很填方坡脚不受流水的冲刷。山坡填方路段可能遭受上方水流的破坏作用，此时必须设截水沟，以拦截山坡水流保护路堤。截水沟与坡脚之间要有不小于2.0m的间距，并作成2%的向沟倾斜横向坡，确保路堤不受水害。b.截水沟的横断面形式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,沟深也不小于0.5m。具体布置如下图：图4.3截水沟布置图4.2.4边破设计4.2.4.1路堤边坡坡度以及填料的选择选择边坡坡度时，要权衡利弊，力求合理。路堤边坡坡度根据填料种类及边坡高度列表如下：表4.1路堤边坡填高表填料性质边坡的最大高度/m边坡坡度全高上高下高全高上高下高粘性土、粉性土、砂性土20812—1：1.51：1.75砾石土、粗砂、中砂12——1：1.5——碎石土、卵石土20128—1：1.51：1.7594 ◆2006届道路专业毕业设计◆不宜风化石块20812—1：1.31：1.5注：超过以上范围需要进行边坡稳定分析，本次设计符合以上的要求，故不须进行边坡稳定性分析。由于本设计是山区道路设计，考虑到石料资源比较丰富，需要填方的路段一般采用石料填筑，填方的具体形式如下图：图4.4填方断面图4.2.4.2路堑边坡坡路堑边坡高度不宜超过30米，边坡坡度取值如下：表4.2路堑坡度表密实程度边坡高度＜20米20—30米胶结1：0.3—1：0.51：0.5—1：0.75密实1：0.5—1：0.751：0.75—1：1.0中密1：0.75—1：1.01：1.0—1：1.5较松1：1.0—1：1.51：1.5—1：1.75由于本设计是山区道路设计，挖方地段比较多，而且挖方地段的挖方高度也比较大，所以必须分台阶放坡，但是由于地质条件比较好（覆土的厚度为0.8m，以下都是岩层），放坡的坡度可以尽量大陡点，但必须要满足规范规定的要求。具体的坡度和挖方高度如下图：图4.5挖方断面图4.2.5路基防护94 ◆2006届道路专业毕业设计◆路段工程地质条件较好，考虑到土质边坡受雨水冲刷，温差变化较大，同时；考虑到美化路容、协调环境，可采用网格固定植物防护，示意图如下：图4.6植草防护图4.2.6路面排水着高速公路、一级公路的发展，路面排水的重要性也越来越重要。国外对高速公路的路面排水非常重视，除了设置完善的表面排水系统外，还从路面材料选择、材料组合设计、路面结构等方面研究解决路面排水的问题。一级公路的路面排水，一般由路肩和中央分隔带排水设施排除。路肩排水设施由路面横坡、三角集水槽，泄水口、急流槽等组成，设计时应注意选择适当的泄水口位置。中央分隔带的排水设施与它的布置形式、路线线形等有关。当中央分隔带有雨水入侵时，应设置中央分隔带地下排水系统。4.2.7土石方计算与调配4.2.7.1土石方数量计算若相邻两断面均填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两端面之间为棱台体，其体积计算公式为：式中：V—体积，即土石方数量（m3）、—分别为两相邻断面的面积（m2）L—为相邻断面之间的距离（m）；M=F1/F2，其中F1>F2。若相邻两断面不全为挖方或不全为填方，则按照分类计算的原则计算。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆用上述方法计算的土石方体积中，是包含了路面体积的，若所设计的纵断面有填有挖且基本平衡，则填方断面中多计的路面面积与挖方断面中少计的路面面积相互抵消，其总体积相差不大。但若路基是以填方为主，或以挖方为主，则最好是在计算断面面积时将路面部分计入。也就是填方要扣除、挖方要增加路面所占的那一部分，特别是路面厚度较大时，更不能忽略。4.2.7.2路基土石方调配A.土石方调配目的为确保填方用土的来源、挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运距等。通过调配合理的解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有所取，挖方有所用，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。B.土石方调配原则a.在半填半挖断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调配，以减少总的运量；b.土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运，同时尚应注意施工的可能以方便，尽可能避免和减少上坡运土；c.为使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，用以分析工程用土是调运还是外借；d.土石方调配移挖作填固然考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑弃放和借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产影响等，有时移挖作填虽然运距超出一些，运输费用可能稍高些，但如能少占地，少影响农业生产，这样对整体来说也未必是不经济的；e.不同的土方和石方应根据工程需要，分别进行调配，以保证路基稳定和人工构造物的材料供应；f.位于山坡上的回头曲线路段，要优先考虑上下线的土方竖向调运；g.土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下宜将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或堵塞河流，损坏农田。C.土石方调配方法a.弄清各桩号间路基填挖方情况并做横向平衡，明确利用、填缺与挖余数量；b.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆在作纵向调配前，根据施工方法及可能采取的运输方式，定出合理的经济运距；c.根据填缺挖余，分布情况结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟订调配方案，逐桩逐段的将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头标明；d.土石方调配后应按下式进行复检：横向调运+纵向调运+借方=填方横向调运+纵向调运+弃方=挖方挖方+借方=填方+弃方e.运量土石方运量为平均运距与土石方调配数量的乘积：总运量=调配（土石方）方数×n式中：n——为平均运距单位，其值为：；L——平均运距；——免费运距。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆94 ◆2006届道路专业毕业设计◆94 ◆2006届道路专业毕业设计◆4.3挡土墙设计4.3.1挡土墙设计的目的由于本路段属于山区地段，公路沿线地貌和海拔高度变化没有规律，使之可能出现变化较剧烈的地段，以至影响填土路基的稳定性。因此，必须设计挡土墙以满足路基的稳定性。另外，当道路沿着河流的方向前进的时候，为了防止河水对路基的冲刷以做挡水之用。因此，山区路段设计必须设置挡土墙。4.3.2挡土墙设置的资料A.由于山区地段的石料比较丰富，因地制宜，采用重力式挡土墙，路堤式、墙背垂直。因为地形的原因，挡土墙的高度基本上比较大，所以，要采用浆砌重力式挡土墙。B.为了疏干墙后土体和防止地面水下渗以至形成积水静压力，减少寒冷地区回填土冻胀压力，消除粘性土的填料浸水后膨胀压力必须进行挡土墙排水设计。本路段挡土墙比较高，应在挡土墙上部和下部分别设置排泄水孔。孔的尺寸为10cm*10cm。孔眼间距为2.5m。在靠近谷底的挡土墙，下排水泄水孔应高出常水位0.3米。图4.7泄水孔布置图C.为避免因地基不均匀沉陷而引起的墙身开裂，必须根据地质条件的差异和墙身墙高段断面变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。4.3.3挡土墙设计根据具体的地形要求，在很多填方地段都要设置挡土墙，现取K1+620处的挡土墙为代表性的挡土墙，路基的填土高度15米，现以它为例：4.3.3.1挡土墙设计的基本参数94 ◆2006届道路专业毕业设计◆墙面高度(m)：h1=11墙背坡度(+,-)：N=0墙面坡度：M=0.25墙顶宽度(m)：b1=2墙趾宽度(m)：db=0.5墙趾高度(m)：dh=0.6基地内倾坡度：N2=0.2污工砌体容重(KN/m3)：r1=22路堤填土高度(m)：a=3路堤填土坡度：M0=1.5路基宽度(m)：l0=5.6土路基宽度(m)：d=0.5填料容重(KN/m3)：R=17.8填料内摩擦角(度)：φ=35外摩擦角(度)：δ=15基底摩擦系数：μ=0.3基底容许承载力：[σ0](KPa)=380挡土墙分段长度(m)：L1=204.3.3.2挡土墙设计图4.8挡土墙A.设计过程：a.荷载当量高度h094 ◆2006届道路专业毕业设计◆b.求破裂角θ假设破裂面交于荷载内，采用相应的计算公式计算：挡土墙的总高度H=12m，挡土墙的基底水平总宽度：B=5.25m则有：验算破裂面是否交于荷载内：堤顶破裂面至墙踵距离：荷载内缘至墙踵距离：荷载外缘至墙踵距离：94 ◆2006届道路专业毕业设计◆故破裂面交于荷载内，与原假设相符，所选用的公式正确。c.求主动土压力系数K和K1d.求主动土压力及作用点的位置94 ◆2006届道路专业毕业设计◆作用点到墙趾的竖直距离：注：由于挡土墙基底有个偏角，则必须对Zy进行修正作用点到墙趾的水平距离：f.挡土墙抗滑稳定性的验算挡土墙的体积V=(2+4.75)*11/2+1.05*5.25=42.638m3挡土墙的自重G=γV=17.8*42.638=938.036KN因为K0>1.3，则抗滑稳定性满足要求。g.抗倾覆稳定性验算94 ◆2006届道路专业毕业设计◆因为K0>1.5,则抗倾覆稳定满足要求。h.基底应力验算B=5.25m因为e≤B/6因为σmax<σ0,则基底应力验算满足要求。4.4涵洞设计4.4.1设计原则与要求4.4.1.1原则如下：小桥涵设计时应符合公路桥涵设计规范，力求技术先进、安全适用、经济合理。应尽量采用标准化的装配式结构。A.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆根据所在公路的使用任务、性质和未来发展需要，因地制宜、就地取材、便于施工养护；B.考虑农田的排灌的需要及综合利用。4.4.1.2设计要求：A.行车要求：满足车辆行驶安全、迅速、经济、舒适。满足桥涵净空、路基宽度、设计荷载、小桥涵的线形及公路衔接符合路线布设；B.排水要求：必须保证设计流量能够得到安全宣泄几桥涵位上游村镇和农田的安全，使其不受壅水淹没的危害，并保证路基的稳定不受影响；C.构造要求：应具有规定强度、刚度、稳定性、耐久性，结构形式便于制造、施工和养护，视需要设置必要的变形缝和伸缩缝，以适应温度变化、混凝土收缩徐变、地基不均匀沉降以及其他外力所产生的影响；D.其它要求：般人行通道的净高大于或等于2.2m；畜力车及拖拉机通道的净高应大于或等于2.7m，净宽大于或等于4m，汽车通道净高大于或等于4.5m，净宽大于或等于7m。4.4.1.3孔径确定：要求跨径与台高有一定的比例关系，当涵洞为短涵时，可按宽顶堰计算，当涵洞为长涵时，按明渠水流计算。4.4.2选择具有代表性的涵洞，作出其标准图A.K0+500，K0+600，K1+270，K2+540.00，K2+770，K3+950，K4+060，K4+220，K4+360，K4+500，K4+540，K4+600处，各设有直径为1.0m的预制圆管涵各一个其标准图如下所示：d=1.0m圆管厚0.25m地基图4.9圆管涵示意图B.K3+800处，各设有直径为2*2.0m的预制圆管涵各一个其标准图如下所示：94 ◆2006届道路专业毕业设计◆基础表4.10盖板涵示意图2.0m涵台2.0m盖板厚0.3m5路面设计5.1概述5.1.1设计目的由于路面结构的使用性能会随环境的变化和交通荷载的反复作用而使路面结构逐渐破坏，以至完全丧失工作能力。因此设计其具体目标是控制或限制使用性能在设计使用年限内不恶化到破坏的程度。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆5.1.2设计方法5.1.2.1损坏模式和设计标准A.为了控制路基路面的结构的总变形，防止沉陷、车辙等整体强度不足采用弯沉设计指标——路基路面结构实际回弹弯沉值应小于路面容许回弹弯沉值，即：B.为了防止沥青混凝土和整体材料基层疲劳开裂，采用弯拉指标——沥青混凝土面层和整体性材料基层底面弯拉应力，此值应小于或等于材料容许弯拉应力，即：5.1.2.2荷载图式、计算模型和计算理论路面设计时采用双圆垂直均布荷载下的弹性层状体系理论，一般把路面结构看成面层、基层和土基组成的三层结构体系，对于四层和四层以上的多蹭路面结构体系，采用当量厚度转换方法换算成三层结构体系。5.2路面结构层设计本段属于江淮地区，按二级自然区划，属于Ⅳ2区，土质为粘性土，相对含水量为0.55。由此，查表得：土基回弹模量为27mpa。5.2.1轴载换算路面设计以双轮组单轴载P=100KN为标准轴载，压强p=0.7MPa,单轮传面当量圆直径d=21.30cm,两轮中心距1.5d。5.2.1.1以设计弯沉为指标A.轴载换算的计算公式沥青层底计算时，凡轴载大于25KN的各级轴载（包括前、后轴）P的作用次数n,均按下式换算成车型的轴载P的当量作用次数N。式中：N—标准轴载的当量轴次（次/日），P—标准轴载（KN）；n—第i种被换算车型的轴载作用系数（次/日），C—轴数系数，C=1+1.2（m-1）；94 ◆2006届道路专业毕业设计◆P—第i种被换算车型的轴载（KN），C—轮组系数。根据以上公式，计算结果如下表格：表5.1轴载换算表车型Pi(kN)C1C2ni(次/日)c1*c2*ni(pi/p)^4.35黄河JN163前轴58.611600后轴114.011600江淮HF150前轴45.1111200后轴101.5111200解放SP9200前轴31.3111450后轴78.0311450东风EQ155前轴26.511850后轴56.72.21850Σc1*c2*ni(pi/p)^4.35B.累计当量轴次的计算根据设计规范，一级公路沥青路面的设计年限取20年，四车道的车道系数取0.4-0.5，现取中值0.45。累计当量轴次：5.2.1.2验算半刚性基层底拉应力中的累计当量轴次A.轴载验算验算半刚性基层底拉应力的轴载换算公式：式中：—轴数系数，当轴距小于3m时，轴系数C1=1+2*（m-1）,m—轴数。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆—轮组系数，双组为1.0。）计算结果如下表：表5.2轴载换算表车型Pi(kN)C1C2ni(次/日)c1*c2*ni(pi/p)^4.35黄河JN163前轴58.611600后轴114.011600江淮HF150后轴101.5111200解放SP9200后轴78.0311450东风EQ155后轴56.72.21850Σc1*c2*ni(pi/p)^8B.累计当量轴次的计算5.2.2结构组合材料的选取由上面的计算结果得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为3400万次。根据规范的推荐结构，路面结构面层采用沥青混凝土15cm，基层采用水泥碎石25cm，底基层采用石灰土（厚度待定），过滤层采用中粗砂20cm.规范规定高速公路、一级公路的面层由两层或三层组成。查规范采用三层式沥青混凝土面层，表面层采用细粒式密级配的沥青混凝土，厚度为4cm，中面层采用中粒式密级配沥青混凝土，厚度为5cm，下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土，厚度为6cm5.2.3各层材料的抗压模量与霹裂强度的确定查表得到各层材料的抗压模量和霹裂强度，抗压模量取20℃的模量，各值均规范中给定范围的中值，因此，得到20℃的抗压强度模量如下表：表5.3各层材料抗压和霹裂强度表材料名称20℃抗压强度模量（mpa）霹裂强度(mpa)94 ◆2006届道路专业毕业设计◆细粒式密级配沥青混凝土14001.4中粒式密级配沥青混凝土12001.00粗粒式密级配沥青混凝土10000.8水泥碎石15000.5石灰土5500.225中粗砂10005.2.4设计指标的确定5.4.2.1设计弯沉值的计算对于一级公路规范要求以设计弯沉值为指标，并进行结构层拉应力验算。该公路为一级公路，公路等级系数取1.0，面层是沥青混凝土面层，类型系数取1.0，半刚性基层，底基层厚度大于20cm，基层类型系数取1.0。设计弯沉值：5.4.2.2各层材料容许底层拉应力细粒式密级配沥青混凝土：同理可得：中粒式密级配沥青混凝土：94 ◆2006届道路专业毕业设计◆粗粒式密级配沥青混凝土：水泥碎石：石灰土：5.2.5设计资料汇总设计弯沉值18.67（0.01mm），相关设计资料汇总如下表：表5.4各层材料资料汇总表材料名称H（cm）20℃模量（mpa）容许拉应力(mpa)细粒式密级配沥青混凝土414000.3423中粒式密级配沥青混凝土512000.2445粗粒式密级配沥青混凝土610000.1778水泥碎石2515000.208394 ◆2006届道路专业毕业设计◆石灰土？5500.0731中粗砂20100—土基—27—5.2.6路面结构层厚度的计算该路基为中湿类型的路基5.2.6.1计算综合修正系数5.2.6.2计算：5.2.6.3求石灰土的厚度表5.12—6层换算图由E0=27MPa,h/δ=4/10.65=0.3756E2/E1=1200/1400=0.8571查诺漠图可得：a=6.42由h/δ=4/10.65=0.3756E0/E2=27/1200=0.0225查诺漠图可得：K1=1.72因为：al=a*k1*k2所以：k2=al/a*k1=4.1909/6.42*1.72=0.379594 ◆2006届道路专业毕业设计◆查诺漠图H/δ=7.0.可得：H=74.55cm得到h2=40cm所以石灰土的厚度为40cm。5.3路面结构层验算5.3.1验算结构层底面拉应力：采用15℃的回弹模量5.3.1.1验算细粒式密级配沥青混凝土底面弯拉应力表5.2多层体系拉应力换算图h/δ=4/10.65=0.3756E2/E1=1800/2000=0.9查诺漠图可得：δ<0，所以细粒式密级配沥青混凝土弯拉应力满足要求5.3.1.2验算中粒式密级配沥青混凝土底面弯拉应力表5.3多层体系拉应力换算图94 ◆2006届道路专业毕业设计◆由h/δ=9.30/10.65=0.873E2/E1=0.778查诺漠图可得：δ<0，所以中粒式密级配沥青混凝土弯拉应力满足要求5.3.1.3验算粗粒式密级配沥青混凝土弯拉应力表5.4多层体系拉应力换算图h/δ=15.87/10.65=1.49E2/E1=1500/1400=1.071查诺漠图可得：δ<0，所以粗粒式密级配沥青混凝土底面弯拉应力满足要求5.3.1.4验算水泥碎石底面弯拉应力表5.5多层体系拉应力换算图94 ◆2006届道路专业毕业设计◆由h/σ=40.23/10.65=3.78E2/E1=550/1500=0.367H/σ=43/10.65=4.04E0/E2=27/550=0.0491查诺漠图可得：σ=0.14m1=1.31m2=0.69所以，水泥碎石底面弯拉应力满足要求5.3.1.5验算石灰土底面弯拉应力表5.6多层体系拉应力换算图H=20cm由h/σ=91.96/10.65=8.63E2/E1=100/550=0.182E0/E2=27/100=0.27H/σ=20/10.65=1.878查诺漠图可得：σ=0.10m1=0.80m2=0.9094 ◆2006届道路专业毕业设计◆所以，石灰土底面弯拉应力满足要求。5.3.2验算沥青面层底面的抗剪应力5.3.2.1确定剪应力和抗剪强度路面结构层的等效换算表5.7多层体系计算中层弯拉应力换算图由以上计算结果可得：h=15.87cmH=39.12cm计算剪应力和正应力由h/σ=15.87/10.65=1.490E2/E1=1500/1400=1.071E0/E2=27/1500=0.0180H/σ=39.12/10.65=3.673查诺漠图可得：Tm=0.446γ1=0.88γ2=1.044σ1=1.117P1=1.024P2=0.992则有：f=0.3时缓慢制动时：94 ◆2006届道路专业毕业设计◆已知沥青混凝土面层c=0.2MPaψ=37º,则有则有5.3.2.2确定容许剪应力停车站在设计年限内停车标准轴数现按双车道总累积轴数15%计算即：Nt=0.15*=.25则，缓慢制动时：5.3.2.3验算剪切条件对于缓慢制动所以，沥青面层底面的抗剪满足要求。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆6施工组织设计6.1工程概况6.1.1地理环境本工程段是合肥通向叶集的重要通道，由于车流量的增大，原来修建的公路已经不能满足运营的需要，必须进行重新修建一条更高等级的公路，（原来修建的保留），能按时、按优的完成对当地经济的发展起了重要作用。该合同段起点为K1+5—K2+500，全长约为1公里，沿途经过的村庄、农田、河流，在选线的时候要综合考虑，选出一条最优路线。6.1.2地形、地质、气象、水文特征由于整条公路基本上是沿着河流的走向而前进的，或称为沿溪线，地表显得崎岖，起伏较大，在经过村庄和农田那一段，地段的较好起伏平缓，地形对施工较为有利，其余段地面线路方向，横坡起伏较大，开挖量也相应的增加，给施工和施工组织设计带来了较大的麻烦。本路段为粘性土，地表覆土厚度为0.8米，具体指标如下：r=17.8kN/m3,c=20Kpa,φ=18°,I1=0.31,e=0.61粘土层下卧岩石层，该岩石层为石灰岩，节理不发育，微风化，山溪河流流量为：15m3/s路堑边坡以上范围雨天有地表水，设计来水流量为：1.3m3/s6.1.3主要的技术指标A.公路等级：一级B.计算行车速度：60km/hC.路基设计宽度：23mD.桥涵及构造物设计荷载：汽车—Ⅰ6.1.4主要工程项目几数量6.1.4.1路基土石方量路基挖方：土方为14590m3石方为m3路基填方：利用土石方m394 ◆2006届道路专业毕业设计◆6.1.4.2路面工程沥青混凝土面层：19000m2水泥碎石：23825m2石灰土：24800m2中粗砂：25700m26.1.4.3桥梁与涵洞工程桥梁：小桥梁一座（2*13m）涵洞：4个管涵（直径为一米）6.1.4.4挡墙工程挡土墙：9152m3具体工程数量表如下：表6.1工程数量表类别分项工程工程数量（m2）路面工程沥青混凝土面层57000水泥碎石23825石灰土24800中粗砂25700路基工程挖方土方14590石方填方土石方挡墙工程挡土墙9152桥涵工程桥梁（2*13m）1（个）涵洞（d=1m）4（个）6.2施工总安排6.2.1施工总平面图布置6.2.1.1施工总平面图布置原则A.充分利用312国道及既有乡村道路，少修便道。B.生活房屋尽量租用民房，少占耕地及不损坏植被。C.施工用半成品和拌和场地要远离村庄，避免施工干扰生活和环境污染。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆6.2.1.2施工便道以312国道为主干道向各工点、材料场、取土场、弃土场修建施工便道，便道宽度为4.5米，每隔200米设一处错车道，宽度7米，长22米。6.2.1.3施工用水施工用水是主要利用山谷溪水截流蓄水，铺设给水管道，供应相各施工点的施工用水和生活用水。6.2.1.4施工用电施工用电主要使用网电，以防万一停电，影响施工，自备2台75KW内燃机和2台250W的发电机。6.2.1.5施工通信施工通信采用有线为主，无线为辅，有线与无线相结合的方式，项目经理部安装程控电话1部，配有32门有线电话程控交换机一台，与各施工单位及主要的施工点、项目部各职能之间关联，项目部经理、副经理、总工程师各配一台手持对讲机，及时指挥和处理各方信息。6.2.2施工用料施工用料均按合同要求标准进行招标采购，严格控制材料质量，“三证”不全不得进场，进场材料进行严格的检查，质量不合格的材料决不允许进场。6.2.3防水、排水该合同段属于中亚热带季风气候区，雨量充沛，光照充足，所以在施工过程中把防水工作放在重要位置，避免影响施工，现场修好排水系统，经常检查防水状态，及时休整。6.2.3.1施工排水主要采取截、堵、防、排疏综合治理，永久排水与临时排水相结合。桥梁施工主要是基础施工，水量大时在基坑内设集水井，将坑内水抽出，坑外地表通排水沟引除。路基及路面工程施工排水主要是通过设置的自然坡度，使排水畅通。控制晴雨施工，雨水过量停止施工。6.2.3.2结构施工防排水桥梁施工94 ◆2006届道路专业毕业设计◆，桥面按规定设置防水层，确保质量，保证防水层铺设横向闭合，禁止在两天或低温铺设沥青防水层。泄水安装下缘应伸出结构物底面10—15cm。路基路面施工，边施工边做好边沟、截水沟、排水沟等排水设施，不得滞后，确保施工时水流畅通。6.2.4施工进度安排本合同段要求工期9月，计划工期在8个月内竣工，提前1个月。6.2.5项目组织机构设置及劳动力强度总体布置上场1个工程队，其中5个施工队，一个机械保障队。正常施工投入劳动力400人，高峰期450人。6.2.5.1项目经理部项目经理、副经理、总工、施技、计经、安质、物资、财务、机运、管理等科室组成，共60人。负责现场施工组织与管理，施工指挥技术指导，服务与协调工作。6.2.5.2路基土石方施工：安排一个施工队土石方施工队：100人，承担路基土石方施工的任务。6.2.5.3涵洞排水设施施工安排一个队，共40人，承担本合同段所有人行通道、水管通道、拖拉机通道、倒吸虹、钢筋混凝土盖板涵、石拱涵等项目施工。6.2.5.4路面基层施工安排一个队共60人，承担本合同段路面基层施工任务。6.2.5.5路面沥青混凝土施工安排一个施工队共100人，承担本合同段的路面沥青混凝土施工任务。6.2.5.6挡墙工程施工安排一个施工队150人，承担本合同段的挡墙施工任务。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆具体的施工队作业时间表安排如下：表6.2各施工队作业时间表各施工队作业时间表编号施工队类型人数投入劳动量安排作业持续时间起终时间计算值安排值计算值安排值开始结束1土石方队10099481000099.481008.1511.242涵洞队401310130032.75338.19.33路面基层7082718300118.1511911.143.104路面面层501611170032.22343.14.45挡土墙队15015009151501001019.1511.246.3施工组织设计方案6.3.1施工方法沥青混凝土路面施工，采用全机械化施工，机械配备：生产率为150t/h的沥青混凝土拌和楼和德国进口的沥青混凝土摊铺机。6.3.2施工顺序安排涵洞、通道等影响路基施工的突出完成，挡护工程紧跟路基施工，组织平行作业实现均衡、连续施工，以缩短工期，达到提前竣工的任务。6.3.3各项施工具体实施方案6.3.3.1涵洞、倒虹吸、通道及挡土墙工程施工A.基础工程施工方法：主要使用机械开挖，人工配合石方人工爆破，机械装渣汽车运渣。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆B.结构施工方法钢筋混凝土盖板涵，就地预制，采用大块组合模板，拌和站生产混凝土。挡土墙主体施工，砌筑高边坡挡土墙时、石料及沙浆运输采用简易运输架，缩短运输时间保证沙浆合易性。6.3.3.2路基工程施工A.路堤填筑本合同段路基土填石方为，还需要运，主要机械化作业，分段施工、碾压、成型。其工艺流程如下图：图6.1工艺流程图机械组合是挖掘机配上大吨位自卸车，平地机配合推土机整平，压路机碾压成型。施工组织按三阶段、四区段、八流程施工。三阶段：准备阶段——施工阶段——竣工验收阶段四区段：填筑阶段——平整阶段——碾压阶段——检验阶段八流程：施工准备——基底处理——分层填筑——摊铺整平——洒水或晾晒——机械碾压——检验鉴证——基石休整按上述施工顺序施工，执行公路施工规范要求操作，填料质量严格把关，严格按业主对填料质量标准要求使用，加强现场质量检测。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆B.软土地基处理根据设计要求采用以下四种方法a.换填和抛石挤淤。换填要求分层填筑，逐层碾压密实。抛石挤淤应从路堤中心向两边对称抛填，使淤泥或软土向两侧挤出，待抛填出水面后再做反滤层。b.袋装沙袋按施工规范要求施工。c.塑料排水板采用插板机将塑料排水板插入软土中，上端高出沙砾垫层以保证排水量好。d.土工布土工布施工要求是在铺设前认真地平整场地，铺设应直伸至排水沟内，从两侧向中间铺筑沙砾垫层，填筑高度小于1米时，机械不得在路幅内调头避免损害土工布。C.路基挖方土方施工，本合同段内路段短而深，或者独头挖方地段采用横向挖土法。其余采用纵向开挖法。机械配备：进距离挖土采用推土机，远距离挖土采用挖掘机配合自卸车施工。十方施工，采用小型松动爆破和预裂爆破。施工机械与机具：采用自制式K—150潜孔钻孔及7566风动凿眼打眼，9m3内燃空压机供给高压风，带松土器的推土机配合石方作业。装运机械同上。6.3.2.3路面底基层和基层施工A.路面基底层施工施工方法采用路拌法施工。机械组合为装卸机、大吨位自卸汽车、平地机、花梨拌和、三轮压路机、震动压路机。采用装卸机装入自卸汽车运送至施工地点，平地机摊铺几平整，花梨拌和，三轮压路机、振动压路机碾压成型。施工工艺流程如下图：94 ◆2006届道路专业毕业设计◆图6.2施工工艺流程图施工注意事项：选路段做下承层实验，通过试验获得拌、摊、压等数量。如压实系数、压实机械合理组合，最小压实遍数和确定施工的程序及工艺流程抱监理工程师批准后方能展开施工。测量放样，准备材料及用量，摊铺集料的检查试验，拌和、整形、碾压等严格执行施工技术规范标准和要求，严格按操作规程实施，不得违反施工程序，保证施工质量。B.水泥稳定碎石施工水泥稳定碎石基层施工采用场拌法施工机械组合稳定碎石拌和机一套，大吨位自动倾卸车、摊铺机。设中心站集中拌和倾卸车运送到施工地点，用摊铺机摊铺。施工注意事项：集料规格、标准及配料符合规定标准。拌和好料在运输过程中装载高度均以防离析。随施工随抽样质量状况。C.施工作业组织为加快施工进度，提高工作效率，将路面底基石和水泥稳定碎石基层组织平行流水作业。施工段长度的确定考虑以下几个方面的原因：a.水泥的终凝时间b.施工机械效率和数量c.操作熟练程度94 ◆2006届道路专业毕业设计◆d.考虑工作缝处本合同段平行流水作业施工段确定为200m6.2.2.4沥青混凝土面层施工A.机械配备：沥青洒油汽车，立式自动计量沥青搅拌机、汽车、摊铺机、撒布机、压路机等配套设备。进行机械化一条线施工是当前公路沥青混凝土面层机械程度较高的施工方法。B.工艺流程：见下图图6.3工艺流程图6.4施工进度按排在排列的5个施工项目的具体施工进度，同时要考虑在施工准备工作和收尾工作时间，确定总工期。6.4.1划分施工项目根据工程性质和施工方法的不同划分为5个主要的施工项目，具体如下：土石方施工、挡土墙施工、涵洞施工、路面基层施工、和路面面层施工6.4.2计算劳动量和施工持续时间由本工程和相应的时间定额。计算所得到各个施工项目的劳动量，即所需要的工日数，本工程上述5个施工项目的劳动量合计为工日，5个施工队的工人数目机具配备和劳动优化组合的原则确定，各队人数见表，各施工队的作业持续时间，采用正常流水的进度平均计算，即用该队应完成的劳动量除以各队人数计算所得。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆6.4.3确定施工总期限6.4.3.1作业天数：根据当地气象站观察，平均年降雨天数为50天，最高年达到56天，所以有效的工作天数为（365-50）/12=26.25天，最不利的年份达到（365-56）/12=22天。国家法定休息日为52个星期天和7天节日，所以每月平均法定工作日为（365-52-7）/12=25.5天。综合以上考虑，每月有效的工作天数为25天。6.3.4.2关键线路的选择：根据5个施工项目之间的连接和逻辑连接，因此，决定以挡土墙——路面基层——路面面层作为控制工期的关键线路。6.4.4安排各项工程的施工进度6.4.4.1正式开工时间：本工程准备时间为三个月，预计于2006年8月1号动工，完工于2007年5月一号。6.4.4.2重点工程的施工时间安排：涵洞影响工程的工期，安排涵洞于2006年8月1号动工，由于本路段工程规模不是很大，为了尽可能的减少临时设备，避免短时间内人工过分集中，因此，对于小型构造物只组织施工队，为争取时间不影响路基和路面工程的动工。6.4.4.3各项工程的施工时间安排：在具体确定施工时间安排时，主要考虑以下几点：首先，遵守客观的施工顺序：其次，同一地点要进行多次施工时应紧凑安排，以缩短工期：再次，注意人力和各种资源需要用量的均衡，如土石方完成后，路面基层才开始施工，避免了劳动量出现峰值：最后，注意安排的进度要留有余地，便于调整。6.4.5施工进度图表6.3施工进度表序号工程项目单位数量定额劳动量工日）工期平均每班人数工作日（日）始终1土石方M399488.1511.2410010094 ◆2006届道路专业毕业设计◆2砌挡土墙M3915216.4150099.1512.241501013修涵洞个413108.19.340334路面基层M274325111.28827111.143.10601185路面面层M25700027.9616113.14.45034劳动力横道图：图6.4劳动力横道图94 ◆2006届道路专业毕业设计◆7外文翻译BridgeTypesofdiscussionArchAftergirders,archesarethesecondoldestbridgetypeandaclassicstructure.Unlikesimplegirderbridges,archesarewellsuitedtotheuseofstone.Manyancientandwellknowexamplesofstonearchesstillstandtothisday.Archesaregoodchoicesforcrossingvalleysandriverssincethearchdoesn"trequirepiersinthecenter.Archescanbeoneofthemorebeautifulbridgetypes.Archesuseacurvedstructurewhichprovidesahighresistancetobendingforces.Unlikegirderandtrussbridges,bothendsofanarcharefixedinthehorizontaldirection(i.e.nohorizontalmovementisallowedinthebearing).Thuswhenaloadisplacedonthebridge(e.g.acarpassesoverit)horizontalforcesoccurinthebearingsofthearch.Thesehorizontalforcesareuniquetothearchandasaresultarchescanonlybeusedwherethegroundorfoundationissolidandstable.Likethetruss,theroadwaymaypassover(illustration#1)orthroughanarch(illustration#4)orinsomecasesboth(illustration#3.)Structurallytherearefourbasicarchtypes:hinge-less,two-hinged,threehingedandtiedarches.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆Thehinge-lessarch(illustration#1)usesnohingesandallowsnorotationatthefoundations.Asaresultagreatdealofforceisgeneratedatthefoundation(horizontal,vertical,andbendingforces)andthehinge-lessarchcanonlybebuiltwherethegroundisverystable.However,thehinge-lessarchisaverystiffstructureandsufferslessdeflectionthanotherarches.Thetwohingedarch(illustration#2)useshingedbearingswhichallowrotation.Theonlyforcesgeneratedatthebearingsarehorizontalandverticalforces.Thisisperhapsthemostcommonlyusedvariationforsteelarchesandisgenerallyaveryeconomicaldesign.Thethree-hingedarch(illustration#3)addsanadditionalhingeatthetoporcrownofthearch.Thethree-hingedarchsuffersverylittleifthereismovementineitherfoundation(duetoearthquakes,sinking,etc.)However,thethree-hingedarchexperiencesmuchmoredeflectionandthehingesarecomplexandcanbedifficulttofabricate.Thethree-hingedarchisrarelyusedanymore.Thetiedarch(illustration#4)isavariationonthearchwhichallowsconstructionevenifthegroundisnotsolidenoughtodealwiththehorizontalforces.Ratherthanrelyingonthefoundationtorestrainthe94 ◆2006届道路专业毕业设计◆horizontalforces,thegirderitself"ties"bothendsofthearchtogether,thusthename"tiedarch."CableStayedAtypicalcablestayedbridge(illustration#1&2)isacontinuousgirderwithoneormoretowerserectedabovepiersinthemiddleofthespan.Fromthesetowers,cablesstretchdowndiagonally(usuallytobothsides)andsupportthegirder.Steelcablesareextremelystrongbutveryflexible.Cablesareveryeconomicalastheyallowaslenderandlighterstructurewhichisstillabletospangreatdistances.Thoughonlyafewcablesarestrongenoughtosupporttheentirebridge,theirflexibilitymakesthemweaktoaforcewerarelyconsider:thewind.Forlongerspancable-stayedbridges,carefulstudiesmustbemadetoguaranteethestabilityofthecablesandthebridgeinthewindThelighterweightofthebridge,thoughadisadvantageinaheavywind,isanadvantageduringanearthquake.However,shouldunevensettlingofthefoundationsoccurduringanearthquakeorovertime,thecable-stayedbridgecansufferdamagesocaremustbetakeninplanningthefoundations.Themodernyetsimpleappearanceofthecable-stayedbridgemakesitanattractiveanddistinctlandmark.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆Theuniquepropertiesofcables,andthestructureasawhole,makethedesignofthebridgeaverycomplextask.Forlongerspanswherewindsandtemperaturesmustbeconsidered,thecalculationsareextremelycomplexandwouldbevirtuallyimpossiblewithouttheaidofcomputersandcomputeranalysis.Thefabricationofcablestaybridgesisalsorelativelydifficult.Thecableroutingandattachmentsforthegirdersandtowersarecomplexstructuresrequiringprecisionfabrication.Therearenodistinctclassificationsforcable-stayedbridges.However,theycandistinguishedbythenumberofspans,numberoftowers,girdertype,numberofcables,etc.Therearemanyvariationsinthenumberandtypeoftowers,aswellasthenumberandarrangementofcables.Typicaltowersusedaresingle,double,portal,orevenA-shapedtowers(illustration#2&3.)Cablearrangementsalsovarygreatly.Sometypicalvarietiesaremono,harp,fan,andstararrangements(illustration#4.)Insomecases,onlythecablesononesideofthetowerareattachedtothegirder,theothersidebeinganchoredtoafoundationorothercounterweight.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆GirderBridgeAgirderbridgeisperhapsthemostcommonandmostbasicbridge.Alogacrossacreekisanexampleofagirderbridgeinitssimplestform.Inmodernsteelgirderbridges,thetwomostcommongirdersareI-beamgirdersandbox-girders.IfwelookatthecrosssectionofanI-beamgirderwecanimmediatelyunderstandwhyitiscalledanI-beam(illustration#1.)ThecrosssectionofthegirdertakestheshapeofthecapitalletterI.Theverticalplateinthemiddleisknownastheweb,andthetopandbottomplatesarereferredtoasflanges.ToexplainwhytheIshapeisanefficientshapeforagirderisalonganddifficulttasksowewon"tattemptthathere.AboxgirderismuchthesameasanI-beamgirderexceptthat,obviously,ittakestheshapeofabox.Thetypicalboxgirderhastwowebsandtwoflanges(illustration#2.)However,insomecasestherearemorethantwowebs,creatingamultiplechamberboxgirder.Otherexamplesofsimplegirdersincludepigirders,namedfortheirlikenesstothemathematicalsymbolforpi,andTshapedgirders.SincethemajorityofgirderbridgesthesedaysarebuiltwithboxorI-beamgirderswewillskipthespecificsoftheserarercases.NowthatweknowthebasicphysicaldifferencesbetweenboxgirdersandI-beamgirders,let"slookattheadvantagesanddisadvantagesofeach.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆AnI-beamisverysimpletodesignandbuildandworksverywellinmostcases.However,ifthebridgecontainsanycurves,thebeamsbecomesubjecttotwistingforces,alsoknownastorque.Theaddedsecondwebinaboxgirderaddsstabilityandincreasesresistancetotwistingforces.Thismakestheboxgirdertheidealchoiceforbridgeswithanysignificantcurveinthem.Boxgirders,beingmorestablearealsoabletospangreaterdistancesandareoftenusedforlongerspans,whereI-beamswouldnotbesufficientlystrongorstable.However,thedesignandfabricationofboxgirdersismoredifficultthanthatofIbeams.Forexample,inordertoweldtheinsideseamsofaboxgirder,ahumanorweldingrobotmustbeabletooperateinsidetheboxgirder.RigidFrameRigidframebridgesaresometimesalsoknownasRahmenbridges.Inastandardgirderbridge,thegirderandthepiersareseparatestructures.However,arigidframebridgeisoneinwhichthepiersandgirderareonesolidstructure.ThecrosssectionsofthebeamsinarigidframebridgeareusuallyIshapedorboxshaped.Designcalculationsforrigidframebridgesaremoredifficultthanthoseofsimplegirderbridges.Thejunctionofthepierandthegirdercanbedifficulttofabricateandrequiresaccuracyandattentiontodetail.Thoughtherearemanypossibleshapes,thestylesusedalmostexclusivelythesedaysarethepi-shapedframe,thebatterpostframe,andtheVshapedframe.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆Thebatterpostrigidframebridgeisparticularlywellsuitedforriverandvalleycrossingsbecausepierstiltedatananglecanstraddlethecrossingmoreeffectivelywithoutrequiringtheconstructionoffoundationsinthemiddleoftheriverorpiersindeeppartsofavalley(illustration#1).Vshapedframesmakeeffectiveuseoffoundations.EachV-shapedpierprovidestwosupportstothegirder,reducingthenumberoffoundationsandcreatingalessclutteredprofile(illustration#3.)Pishapedrigidframestructuresareusedfrequentlyasthepiersandsupportsforinnercityhighways.Theframesupportstheraisedhighwayandatthesametimeallowstraffictorundirectlyunderthebridge(illustration#2.)SuspensionOfallthebridgetypesinusetoday,thesuspensionbridgeallowsforthelongestspans.Atfirstglancethesuspensionandcable-stayedbridgesmaylooksimilar,buttheyarequitedifferent.Thoughsuspensionbridgesareleadinglongspantechnology94 ◆2006届道路专业毕业设计◆today,theyareinfactaveryoldformofbridge.Someprimitiveexamplesofsuspensionbridgesusevinesandropesforcables.TypicalSpanLengths70m-1,000m+World"sLongestAkashiKaikyoBridge,JapanTotalLength3,911mCenterSpan1,991mAMatsuoExampleHakuchoBridgeOhnarutoBridgeThedevelopmentofmetalsbroughttheuseoflinkedironbarsandchains.Butitwastheintroductionofsteelwireropesthatallowedspansofover500mtobecomeareality.TodaytheAkashiKaikyobridgeboaststheworld"slongestcenterspanofanybridgeat1,991meters.Atypicalsuspensionbridge(illustration#1)isacontinuousgirderwithoneormoretowerserectedabovepiersinthemiddleofthespan.Thegirderitselfitusuallyatrussorboxgirderthoughinshorterspans,plategirdersarenotuncommon.Atbothendsofthebridgelargeanchorsorcounterweightsareplacedtoholdtheendsofthecables.Themaincablesarestretchedfromoneanchoroverthetopsofthetower(s)andattachedtotheoppositeanchor.Thecablespassoveraspecialstructureknownasasaddle(illustration#2.)Thesaddleallowsthecablestoslideasloadspullfromonesideortheotherandtosmoothlytransfertheloadfromthecablestothetower.Fromthemaincables,smallercablesknownashangercablesorhangerropesarehungdownandattachedtothegirder.Somesuspensionbridgesdonotuseanchors,butinsteadattachthemaincablestotheendsofthegirder.Theseself-anchoringsuspensionbridgesrely94 ◆2006届道路专业毕业设计◆ontheweightoftheendspanstobalancethecenterspanandanchorthecable.Thus,unlikenormalbridgeswhichrestonpiersandabutments,thegirderorroadwayisactuallyhangingsuspendedfromthemaincables.Themajorityoftheweightofthebridgeandanyvehiclesonitaresuspendedfromthecables.Inturnthecablesarehelduponlybythetower(s),thereisanincredibleamountofweightthatthetowersmustbeabletosupport.Asexplainedinthecablestayedbridgesection,steelcablesareextremelystrongyetflexible.Likeaverystrongpieceofstring,itisgoodforhangingorpullingsomething,butitisuselessfortryingtopushsomething.Longspansuspensionbridges,thoughstrongundernormaltrafficloads,arevulnerabletotheforcesofwinds.Specialmeasuresaretakentoassurethatthebridgedoesnotvibrateorswayexcessivelyunderheavywinds.ThemostfamousexampleofanaerodynamicallyunstablebridgeistheTacomaNarrowsBridgeinWashingtonstate,USA.ThispageontheTacomaNarrowsBridgeDisasterattheUniversityofBristolhassomeexcellentphotosandshortmoviesshowingwhyaerodynamicstabilityisimportant.94 ◆2006届道路专业毕业设计◆TrussThetrussisasimpleskeletalstructure.Indesigntheory,theindividualmembersofasimpletrussareonlysubjecttotensionandcompressionforcesandnotbendingforces.Thus,forthemostpart,allbeamsinatrussbridgearestraight.Trussesarecomprisedofmanysmallbeamsthattogethercansupportalargeamountofweightandspangreatdistances.Inmostcasesthedesign,fabrication,anderectionoftrussesisrelativelysimple.However,onceassembledtrussestakeupagreateramountofspaceand,inmorecomplexstructures,canserveasadistractiontodrivers.TypicalSpanLengths40m-500mWorld"sLongestPontdeQuebecTotalLength863mCenterSpan549mAMatsuoExample2ndMameyakiBridgeLikethegirderbridges,therearebothsimpleandcontinuoustrusses.Thesmallsizeofindividualpartsofatrussmakeittheidealbridgeforplaceswherelargepartsorsectionscannotbeshippedorwherelargecranesandheavyequipmentcannotbeusedduringerection.Becausethetrussisahollowskeletalstructure,theroadwaymaypassover(illustration#2)oreventhrough(illustration#1)thestructureallowingforclearancebelowthebridgeoftennotpossiblewithotherbridgetypes.Trussesarealsoclassifiedbythebasicdesignused.Themost94 ◆2006届道路专业毕业设计◆representativetrussesaretheWarrentruss,thePratttruss,andtheHowetruss.TheWarrentrussisperhapsthemostcommontrussforbothsimpleandcontinuoustrusses.Forsmallerspans,noverticalmembersareusedlendingthestructureasimplelook(illustration#1.)Forlongerspansverticalmembersareaddedprovidingextrastrength(illustration#2.)Warrentrussesaretypicallyusedinspansofbetween50-100m.ThePratttruss(illustration#3)isidentifiedbyitsdiagonalmemberswhich,exceptfortheveryendones,allslantdownandintowardthecenterofthespan.Exceptforthosediagonalmembersnearthecenter,allthediagonalmembersaresubjecttotensionforcesonlywhiletheshorterverticalmembershandlethecompressiveforces.Thisallowsforthinnerdiagonalmembersresultinginamoreeconomicdesign.TheHowetruss(illustration#4)istheoppositeofthePratttruss.Thediagonalmembersfaceintheoppositedirectionandhandlecompressiveforces.Thismakesitveryuneconomicdesignforsteelbridgesanditsuseisrarelyseen.桥梁类型的探讨拱桥拱桥是继桁架桥94 ◆2006届道路专业毕业设计◆之后，第二个最古老的桥类型，具有典型结构。不像单梁桥，拱桥适合用石头砌。许多古代的好的石拱桥沿用至今，因为中心不需要桥墩，拱桥是横越山谷和河川的最好选择。拱桥可能是一种较美丽的桥类型。拱桥使用提供高抗弯力的弯曲结构。不像桁和梁架桥,水平力在桥的两端得到削减(也就是没有允许水平运动的轴承).当桥上有负荷时，(如一辆小汽车从桥上通过时)拱的轴承上产生了水平向上的力。由于这种独特性拱桥仅仅用在那些地基比较稳固的地方。像梁架桥,前面可能在上（例证#1)或经过一个拱(例证#4)，某些情况下两者都有。(例证#3)，结构上拱桥有四种基本类型:铰-少量（单铰）,双铰,三铰和系拱桥。铰-少量的拱(例证#1)不使用铰链且地基不允许旋转。结果在基础面上产生了很多力(水平，垂直的和弯曲的)，这种桥只适合建在地面非常稳定的地方。然而，这种拱桥有非常强烈的结构能容许比其他的桥较少的挠度。双铰拱(例证#2)使用允许旋转的铰支承。唯一的力在承座产生是水平的或者垂直的。这是钢拱最普遍使用的变化并且也是最经济设计。三铰拱(例证#3)在拱的顶端附加一个的铰链。三铰拱容许承受的力很小如一些由于地震，沉降引起的地基运动等.然而，三铰拱经历更多挠度，而且铰链复杂难于制造。三铰拱很少再用。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆系拱桥(例证#4)允许建造在地面不够坚硬的地方，来处理横力的一种变化拱。不依赖地基抑制横力，桁本身"关系"拱的两端,如此命名为“系拱”.缆索桥典型的缆索桥是个连续的桁，在中央跨距桥墩处建造一个或多个塔通过这些塔上连接而成。（例证#1&2)缆索对角伸展并且支撑桁。钢丝绳强度大伸缩性好轻巧的结构能允许很大的跨距，因此比较经济。虽然只有一些钢丝绳够强壮来支援整个的桥，但是他们的韧性减少了我们很少考虑的风力。对于较长跨度缆索桥，仔细研究以确保缆索的桥梁在风中的稳定性。重量轻的桥不利益抗风暴但益于抗地震。然而随着时间的推移或在地震中产生的地基变动，在考虑缆索桥所承载的破坏性必须考虑到地基的稳定性。时髦又简单的外表使其具有很大的吸引力，可作为明确的特征物。缆索桥的特性及整体结构,使其设计变得复杂，对于较长跨度一定得考虑风和温度影响，计算极端复杂，离开计算机得辅助分析实际上无法完成。其制造也是相当困难。为桁和塔布置缆索和连接物是个很复杂，要求精确得建造。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆没有典型得缆索桥类型。然而他们能够同多跨距的数量，塔的数量,桁类型加以区别。在塔的类型数量上有许多变化，缆索的数量排列也是，典型的塔有单的，双的，矩形的或者A字型的。（例证#2&3)缆索的布置也有很大的改变。一些典型的种类是单的，竖琴状的，扇状和星状布置。(例证#4)有些情况下，仅仅塔的一边的缆索连接在桁上，另一边固定在地基或者其它平衡物上。梁桥梁桥可能是最普通和最基本的桥。梁桥的最简单的例子就是一根原木横越一条小溪，在现代钢性梁桥中，二种最普通的梁桥是工字梁和箱式梁。只要我们看看工字梁的交叉部位，我们很快就能理解它之所以称作工字梁。(例证#1）交叉处采取大写字母I的形状。中间的垂直板被认为是梁腹板，上、下板是翼缘。解释为什么工型是梁桥是一种有效设计，是一项长期而艰巨的任务，所以在这里我们就不解释了。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆箱型梁桥与工型梁桥很像，很明显地，就一点不同，它形成一个箱子。典型的箱型梁有两个梁腹板(如图2)。然而，在有些桥中有多个梁腹板，形成很多隔间箱梁。其它简单梁桥的例子有π梁，因为它像数学符号π而得名；T型梁。因为今天大多数梁桥都被建成箱型或工型，我们将忽略那些较少见的桥的具体例子。我们知道了箱型与工型梁桥物理上的基本不同点，现在让我们看看它们各自的优缺点。工型梁设计、建筑简单，在大多数情况下工作得很好。然而，如果桥包含了任意的曲率，则柱取决于扭曲强度，也就是扭矩了。在箱型梁桥中增加的第二个梁腹板就加强了稳定性和提高了对扭曲强度的抵抗力。这对那些有很重要的曲度的桥，就成了一种理想的选择了。箱型梁桥更稳定的同时也能够跨越更长的距离，经常被用作长跨距，而这对工型梁桥是不够坚固或稳定的。然而，设计和制造箱型梁桥比工型梁桥要更难。例如，为了焊接箱型桥里面的结合处，人或焊接工必须能在箱型桥内部进行操作。箱型梁桥更稳定的同时也能够跨越更长的距离，经常被用作长跨距，而这对工型梁桥是不够坚固或稳定的。然而，设计和制造箱型梁桥比工型梁桥要更难。例如，为了对箱型桥里面的结合处焊接上，人或焊接工必须能操作箱型桥的内部。刚构架刚构桥是有时被称作拉曼桥，在一座标准的梁桥中，梁和墩是独立的结构。然而，一座钢结构桥中梁和墩是一个完整的结构。在一座稳定结构中横梁的交叉部分常是I型或方框型。钢结构桥的设计计算是比为其它简单梁架桥难很多。梁和墩的连接处很难建造，要求精度的同时还要注意细节。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆尽管有多种可能的形状，今天所用的几乎所有模型是∏型和V型结构。内倾斜柱钢架桥特别适合于横渡河流和峡谷，因为不要求在河流中部地基上建筑或在峡谷的深部砌墩，墩以一定角度倾斜跨立效果更好(例证#1)。每个V型墩为大梁提供两个支撑点，减少了地基的数量和尽量减少杂乱轮廓(例证#3)。派型结构钢架桥经常用作墩支持高速公路。这种结构支持高速公路，同时允许交通车直接从桥过（例证#2)悬索桥悬索桥是迄今为止在所有桥梁中跨径最大的桥。初一看来，悬索桥与斜拉桥似乎一样，但是他们相去甚远。虽然悬索桥在大跨径技术领域独占鳌头，实质上他们却是一种非常古老的桥梁样式，远古的悬索桥是用藤蔓或者绳索来代替悬索的。金属冶炼的发展带动了铁链以及连接铁条的使用。但是直到钢索的引入才真正把跨径为500米的悬索桥变成现实。迄今，日本的明石海峡大桥以1991米的跨径雄踞世界最长悬索桥的榜首。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆典型的悬索桥是以连续加劲梁和一个或更多塔柱构成的，塔柱屹立在跨径中间的桥墩上。加劲梁本身是桁梁或是箱梁，就算是短跨径的桥梁，板梁也不多见。在桥的两端，放置着巨大的锚锭或者是平衡锤来固定主索的两端。主索从一端的锚锭延伸，穿过两座索塔的顶端直至另一端的锚锭。它还穿过一个特殊的结构---鞍座，当负载来自桥的任意一端时，它允许主索滑动并且将负载平稳的从主索转移到塔柱。典型跨径长度70m-1,000m+世界最长跨径日本明石海峡大桥总长度3,911m主跨1,991mAMatsuoExampleHakuchoBridgeOhnarutoBridge相对主索来说，较小的悬索则是倒垂下来并被连接到加劲梁上的吊缆或是吊索。一些悬索桥不用锚锭，相反的，把主索固定到加劲梁的两端。这些自锚式悬索桥依靠末端跨度的重量来平衡主跨与锚锭以及吊索。这样，不像一般用桥墩支撑的桥梁，自锚式悬索桥的加劲梁和路面实际上是悬挂在主索上的，桥梁的大部分重量以及所有桥梁上所有交通工具的重量都由吊索支承。相应地，吊索仅靠塔柱来支撑，这样，塔柱就必须能承受巨大的重量。正如在斜拉桥章节中所述，钢索虽然非常坚固，但是也具有柔韧性。像一跟非常坚固的钢丝，它非常适合悬挂或是拖拉东西，但是如果要用它来推动物体就很困难了。大跨径的悬索桥，虽然在正常的交通压力下是牢固的，但是在风力面前就显得脆弱了。因此，一些防止桥梁在强风下摆动的特殊措施应运而生。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆从空气动力学角度上来说，不牢固桥梁最著名的例子当属美国华盛顿州的塔科马纽约湾海峡大桥。布里斯托尔的大学里一些保存完好的照片及其短片纪录了塔科马纽约湾海峡大桥惨案，它们向世人展示了为什么空气动力稳定性如此重要。桁架桥桁架桥是一种简单的骨架结构。从设计理论上来说，在一个简单的桁架桥中，单个的组成部分都仅仅是为了承受拉力，压力以及抗弯折力。典型跨径长度40m-500m世界最长魁北克大桥总长863m主跨549mAMatsuoExample2ndMameyakiBridge因此，在很大程度上，桁架桥的所有的桁条都是直的。桁架桥是由许多小的桁条组合而成，从而支承巨大的重量或是跨越很长的距离。大多数情况下，桁架桥的设计，装配，以及的架设都相对简单。然而，在更复杂的结构中，一旦组装的桁架桥占用了很大的空间，也会使司机分心。正像梁桥有简支梁桥与连续梁桥之分，桁架桥的单个杆件的尺码小，这使得它在那些大部件或杆件无法运输或是在架设过程中无法使用大型起重机及其它重型设备的地方成为理想的桥梁样式。因为桁架桥是空的骨架结构，路面可以从上方通过或是穿过这一结构，这样桥下得以保持清洁。通常，这是其他类桥梁所不具备的。桁架桥根据基本设计的不同分为不同的种类。最具代表性的桁架桥是简支桁架，拉力桁架，和压力桁架。均力桁架也许是最普遍的，在简支或是连续桁架桥中都可以运用它。对于小跨径的桥梁，由于没有使用垂直杆件，所以使得这一结构看起来非常简单。而较大跨径的桥梁使用了垂直结构来提供额外的支承力。均力桁架主要用于10-100米跨径的桥梁中。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆拉力桁架最明显的标志就是它的斜杆。除了最边上的外，都向跨径的中心倾斜。除那些靠近中心位置的斜杆外，所有的斜杆都支承拉力，而较短的垂直杆则承受压力。这样，从经济型设计理念来考虑，就可以使用较细的斜杆。压力桁架恰恰跟拉力桁架相反：斜杆面对相反的方向并且用来承受压力，显然，这种设计对于钢桥极不经济，所以很少运用。结束语在指导老师和同学门的热情帮助下，经过三个多月的努力，终于按范要求圆满完成了安徽合肥到叶集一级公路E—J段的毕业设计，具体设计成果如上所述。94 ◆2006届道路专业毕业设计◆这次毕业设计给予了我们充分的实践操作机会，使我们抽象的理论知识得到了得到了巩固和具体化，学到了很多实际操作知识。通过这次毕业设计，我们充分了解和熟悉了关于国家等级公路设计的详细操作和基本流程，并亲自对等级公路选线定线，路线方案比较，纵断面设计，横断面设计，路基设计，沥青混泥土路面设计，施工组织设计，挡土墙设计，涵洞设计，土石方调配，以及边坡边沟设计等流程进行了设计实践操作。在操作过程中，发现了很多问题，都在指导老师同学们的帮助下得予解决，这些对我以后的工作和学习都将会有巨的帮助。在这次设计工程中自己充分体会到，科学严谨的态度对一个工程设计者是多么的重要，我们应该在以后的工作和学习中认真培养。当然设计的辛苦是再所难免，但最后看到自己的设计成果时，却都是成功和收获的喜悦。总的来说，这次毕业设计，在专业知识和设计实践中，充实了我；在工作和学习态度中，严谨了我；在指导老师和同学们的帮助中，感动了我。致谢本设计的工作是在合肥工业大学土木建筑工程学院朱林老师的指导下顺利完成的。他严谨的治学态度、宽广的知识面、对科学持之以恒的浓厚的兴对科学的研究和发展的深刻认识和领悟以及他平易近人的工作作风给我们留下了深刻的印象，同时也是我们学习的楷模。这几个月来，他对我们学习、工作和生活也给予充分的关心，在此由衷的表示感谢！94 ◆2006届道路专业毕业设计◆在完成本设计期间，土建学院的其他老师也给我们很大的帮助，他们为我们提供了大量的资料，并解答了设计中遇到的许多疑难问题，而且对本设计提出了很多宝贵的意见，再次感谢他们对我们完成的设计关心和支持。借此机会对所有帮助我们的老师和同学表示衷心的感谢！2006年6月参考文献本次毕业设计制作过程中共涉及了公路选平面线定线设计、纵断面设计、路基设计、横断面设计、沥青混凝土及施工组织设计等几个主要方面，还有挡土墙设计、涵洞设计、土石方调配设计等等，因此在制作过程中，参考了一系列的文献。本次制作过程中的参考文献如下：参考文献：[1].赵永平、唐勇：《道路勘测设计》，人民交通出版社出版，（2004年8月）[2].邓学钧：《路基路面工程》，人民交通出版社出版，（2000年2月）[3].孙家驷：《道路设计资料集—路线设计》，人民交通出版社出版，（2001年8月）[4].孙家驷、李松青：《道路设计资料集—路基设计》，人民交通出版社出版，（2002年3月）[5].孙家驷、高建平：《道路设计资料集—路面设计》，人民交通出版社出版，（2003年6月）[6].例辉、蒋宁生：《工程施工组织设计编制与管理》，人民交通出版社出版，（2003年1月）[7].《公路工程技术标准》，JTJB01-2004，人民交通出版社出版，（2004年2月）[8].《公路路线设计规范》，JTJC01-2004，人民交通出版社出版，（2004年2月）[9].《公路路基设计规范》，JTJD30-2004，人民交通出版社出版94 ◆2006届道路专业毕业设计◆，（2004年2月）[10].《公路沥青路面设计规范路》，JTJF40-2004，人民交通出版社出版，（2004年2月）94'