新屋里连山塘二级公路设计计算书论文

'新屋里连山塘二级公路设计计算书毕业论文目录第一章总说明11.1设计总说明11.2设计技术标准11.3交通情况2第二章平面设计32.1选线与定线32.2交点坐标计算42.3平曲线设计62.4方案比选13第三章纵断面设计143.1纵断面设计标准143.2竖曲线的计算153.3合成坡度19第四章横断面设计204.1道路横断面设计204.2超高设置214.3超高值计算214.4路基土石方数量计算及调配26第五章路基设计275.1路基横断面设置27-2- 5.2路堤路堑边坡275.3路基压实标准275.4路基填料285.5边坡稳定性分析28第六章挡土墙设计316.1挡土墙的概述316.2挡土墙设计31第七章路面设计347.1沥青混凝土路面设计347.2水泥混凝土路面设计407.3水泥板接缝设计45第八章路基路面排水设计478.1排水设计478.2路基排水设计478.3路面排水设计478.4路床处理488.5路基边坡防护49第九章桥涵设计50参考文献51致谢52-2- 毕业设计第一章总说明1.1设计总说明1）本设计公路为新屋里-连山塘设计速度为60km/h，公路全长3877.202米。2）公路所处地段前半段一农田为主，后半段以山地丘陵为主，中间跨越铁路，二级公路各一条。3）本设计公路位于中国公路自然区划的Ⅳ5区，为东南湿热区。4）路基干湿类型为潮湿，土类为粉性土，土基干湿状态的稠度值为1.0。5）公路设计为双向双车道公路，车道宽度3.5m，硬路肩0.75m，土路肩0.75m，路面宽度为8.5m,路基宽10m。6）行车道路拱横坡度为2%，硬路肩横坡度与行车道横坡度相同为2%，由于土路肩的排水性较低，所以采用3%的横坡度。7）边沟采用梯形截面，边沟内侧坡度为1:1，边沟外侧坡度为1:1，沟底深为0.6m，底宽为0.6m。8）桥梁采用预应力箱形梁桥形式。9）沥青混凝土路面：根据《规范》要求路面结构层采用12cm厚沥青混凝土面层（细粒式沥青混凝土4cm，粗粒式沥青混凝土8cm），基层采用25cm厚的水泥稳定碎石，底基层采用38cm厚的石灰土。10）水泥混凝土路面：面层采用24cm厚的普通混凝土面层，基层采用20cm厚的水泥碎石，垫层石灰土38cm.11）采用重力式挡土墙，墙高为9m。荷载主要为主动土压力。填土容重γ=14.2KN/M,计算内摩擦角ψ=31º。1.2设计技术标准本设计公路为“新屋里~连山塘设计速度为60km/h”，本新建公路设计依据为交通部发布的《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）和其他国家相关标准，地方标准和行业标准。新屋里-连山塘设计速度为60km/h公路设计主要设计标准如下：1）设计行车速度为60km/h。2）路基宽度为10m，其中行车道宽度2×3.5m，硬路肩2×0.75m，土路肩2×-53- 毕业设计0.75m。3）一般平曲线最小半径为200m，极限平曲线最小半径为125m，不设超高的最小半径为810m。4）最大纵坡为6%。5）缓和曲线最小长度为60m。6）竖曲线一般最小半径：凹型为1500m，凸型为2000m。竖曲线极限最小半径：凹型为1000m，凸型为1400m。7）路面等级为高级，路面采用沥青混凝土结构类型。8）纵断面采用1:2000的比例绘图，横断面采用1:400的比例绘图。1.3交通情况交通统计表型号三菱T653B黄河JN163江淮HF150湘江HQP40东风EQ155解放SP9200交通量(辆/日)400320290350270260-53- 毕业设计第二章平面设计2.1选线与定线根据设计要求，修建一条新屋里~连山塘设计速度为60km/h的二级公路。本公里主要是为了沟通两地区的交流，方便物资运输。为群众也带来了可观的效益。所以修建该公路对新屋里具有重大意义。根据该地区的地形地势选择两条路线作为简单比较。方案一：通过较多的居民区，加强地区的作用更加明显，经济效益更加显著，路线较为平顺，占地面积少。方案二：通过的村庄较少，没有充分发挥道路设计的意义，加强沟通，促进交流，占用农田多，路线拐角多，切穿过祠堂，破坏民俗。通过简单比较可以发现，虽然第一方案路线全长较短，线性较好。方案一线形的形式图2-1方案一平面线形图方案二线形形式图2-2方案二平面线形图-53- 毕业设计2.2交点坐标计算2.2.1方案一以交点一为例：在JD1的前后的直线上分别找两个点读出他们的坐标：起点（81800.000,530200.000）,A(81996.000,530324.000)；B(82694.000,530488.000)，C(82994.000,530410.000)；利用公式:K1=(Y2-Y1)/(X2-X1)；K2=(Y4-Y3)/(X4-X3)；X=（K1X1-K2X3-Y1+Y3）/(K1-K2)；Y=Y1+K1(X-X1)。求出JD1的坐标代入公式K1=(Y2-Y1)/(X2-X1)=0.633K2=(Y4-Y3)/(X4-X3)=-0.26X=（K1X1-K2X3-Y1+Y3）/(K1-K2)=(0.63381800+0.2682694-530200+530488)/(0.633+0.26)=82382.800Y=Y1+K1(X-X1)=530200+0.633(82382.800-81800)=530568.912同理根据前后坐标确定交点坐标及偏转角如下表：表2.1方案一控制点坐标及偏角位置XYαJD08180053020081996530324JD182382.800530568.912左-46°54ˊ29″8269453048882994530410JD283118.808530377.550右25°45ˊ07″8336453042683870530526-53- 毕业设计JD384082.027530567.882左-17°27ˊ58″表2.1方案一控制点坐标及偏角续表8420853055484716530498JD484952.923530471.910左-37°27ˊ24″85120530312JD585400530044求得两点之间的距表2.2方案一交点间距交点号Xi（m）Yi(m)Xi+1(m)Yi+1(m)L（m）JD0-JD18180053020082382.8530568.912689.748JD1-JD282382.8530568.91283118.808530377.55760.478JD2-JD383118.808530377.5584082.027530567.882981.844JD3-JD484082.027530567.88284952.923530471.91876.168JD4-JD584952.923530471.9185400530044618.8582.2.2方案二表2.3方案二控制点坐标及偏角交点号XYαJD081620530440JD182210.546530224.286右34°06ˊ43.13″JD283052.184530434.632左-27°50ˊ16.29″JD383718.348530270.984右50°14ˊ20.69″JD484274.214530680.368左-51°47ˊ19.44″JD585030.128530472.254左-34°48ˊ40.07″JD685590529800求得两点之间的距-53- 毕业设计表2.4方案二控制点两点间的距离Xi（m）Yi(m)Xi+1(m)Yi+1(m)L（m）JD0-JD18162053044082210.546530224.286628.33JD1-JD282210.546530224.28683052.184530434.632868.78JD2-JD383052.184530434.63283718.348530270.984686.86JD3-JD483718.348530270.98484274.214530680.368691.83JD4-JD584274.214530680.36885030.128530472.254784.14JD5-终点85030.128530472.25485590.324529800.548874.752.3平曲线设计技术标准：《公路工程技术标准》JTGB01—2003相关规定：二级公路，设计车速60Km/h圆曲线极限最小半径：125米圆曲线一般最小半径：200米圆曲线不设超高最小半径：809.99米一般圆曲线半径采用极限最小半径的4-8倍为宜。当道路直线与小于不设超高最小半径的圆曲线相连接处，应设置缓和曲线，做到道路线型的平缓过渡。在本设计中均设超高横坡度，具体超高值参照规范要求。为满足车辆在不同曲率线型上的行驶，对缓和曲线长度提出了要求，必须满足缓和曲线最小长度的要求，根据规范规定：设计速度为60km/h，二级公路，缓和曲线最小长度是60m如表2.5。缓和曲线最小长度表2.5各级公路平曲线最小长度公路等级高速公路一二三四计算行车速度(km/h)120100806010060804060304020缓和曲线最小长(m)10085705085507050352535202.3.1方案一JD1:桩号K0+689.748，半径：500m，偏转角：-46°54′29″。B=23.5=7.0m；ib=0.04;P=1/125。-53- 毕业设计1）缓和曲线的长度（1）按离心加速度的变化率计算（2)按驾驶员的造作及反应时间计算（3）超高渐变率计算（4）视觉条件计算综合以上各项，取Ls,min＝55.56m，取5的整倍数得Ls,min＝65m,最后Ls＝65m>50m。图2-3平曲线要素示意图2）主点里程桩号的计算JD1桩号：K0+689.748（1）曲线要素的计算-53- 毕业设计（2)主点桩号计算JD2桩号：K0+689.748+760.478-24.805=K1+425.421；偏转角：25°45′07″；半径R=625米；B=23.5=7.0m；ib=0.03;P=1/125。1）缓和曲线的长度（1）按离心加速度的变化率计2)按驾驶员的造作及反应时间计算（3）超高渐变率计算(4）视觉条件计算-53- 毕业设计综合以上各项，取Ls,min＝69.44m，取5的整倍数得Ls,min＝75m,最后Ls,min＝75m>50m。2）主点里程桩号的计算（1）曲线要素的计算（2)主点桩号计算反向曲线：直线距离=760.478-249.577-180.449=330.452m>2V=120m,符合设计要求。JD3桩号：K1+425.421+981.844-4.989=K2+402.276；偏转角：-17°27′24″；半径R=625米；B=23.5=7.0m；ib=0.03；P=1/125。1）设计缓和曲线的长度（1）按离心加速度的变化率计算(2)按驾驶员的造作及反应时间计算-53- 毕业设计（3）超高渐变率计算（4）视觉条件计算综合以上各项，取Ls,min＝69.44m，取5的整倍数得Ls,min＝75m,最后Ls,min＝75m>50m。2）主点里程桩号的计算（1）曲线要素的计算(2)主点桩号计算反向曲线：直线距离=981.844-180.449-133.561=667.834m>2V=120m,符合要求。JD4桩号：K2+402.276+876.168-1.595=K3+276.849；偏转角：37°27′24″-53- 毕业设计；半径R=750米；B=23.5=7.0m；ib=0.03;P=1/125.1)设计缓和曲线的长度(1）按离心加速度的变化率计(2)按驾驶员的造作及反应时间计算(3）超高渐变率计算(4）视觉条件计算综合以上各项，取Ls,min＝83.33m，取5的整倍数得Ls,min＝85m,最后Ls,min＝85m>50m。2)主点里程桩号的计算(1）曲线要素的计算(2)主点桩号计算-53- 毕业设计同向曲线：直线距离=876.168-133.561-296.906=445.701m>6V=360m,符合要求。方案一表2.6方案一曲线各要素表单位：mJDLsRapqThLhEhJhL16550046°54ˊ29″0.35232.495249.577474.34945.41424.805330.452275625.25°45ˊ07″0.37537.496180.449355.90916.5064.989667.83437562517°27ˊ59″0.37537.496133.561265.5277.7101.595445.70148575037°27ˊ24″0.401342.496296.905575.30542.35518.505表2.7方案一曲线要素点里程桩号要素点平曲线JDZHHYYHHZQZ1K0+689.748K0+440.171K0+505.171K0+849.520K0+914.520K0+677.3462K1+425.421K1+144.972K1+319.972K1+525.882K1+600.882K1+422.9273K2+402.276K2+268.715K2+343.715K2+459.241K2+534.241K2+401.4784K3+276.849K2+979.943K3+064.943K3+470.250K3+555.250K3+267.5962.3.2方案二表2.8方案二曲线各要素表JDLsRapqThLhEhJh19580034°06ˊ43″0.47047.494293.078571.29337.29514.863-53- 毕业设计29580027°50ˊ16″0.47049.494245.871483.69024.6858.05237060050°14ˊ20″0.34034.996316.466596.10263.04936.8347060051°47ˊ19″0.34034.996326.433612.33067.34140.53658070034°48ˊ40″0.38139.996259.556505.29833.98913.556表2.9方案二曲线要素点里程桩号要素点交点JDZHHYYHHZQZ1K0+628.330K0+335.252K0+430.252K0+811.545|K0+906.545K0+620.8992K1+482.247K1+236.376K1+331.376K1+625.066K1+720.066K1+434.4203K2+161.055K1+844.589K1+914.589K2+370.699K2+440.691K2+142.644K2+816.055K2+489.622K2+559.622K3+031.952K3+101.952K2+795.7875K3+559.659K3+300.103K3+380.103K3+725.401K3+805.401K3+552.7522.4方案比选两种方案均能完成设计要求实现设计要求且满足线型要去，但是相比方案一，方案二占用农田较多，道路较长建设费用较大，且通过祠堂影响当地风俗，方案二道路较长，且多与现有的排水设施相交，破坏了原有的水利设施。放弃第二种方案，采用第一种方案设计。-53- 毕业设计第三章纵断面设计3.1纵断面设计标准3.1.1纵坡设计的规范要求根据《规定》，二级公路，设计速度：60Km/h1）最大纵坡:6%2）最小纵坡：最小纵坡为0.3%，最好以不小于0.5%为宜3）最大坡长：纵坡为6%时，最大坡长600m；公路纵坡为5%时，最大坡长800m；公路纵坡为4%时，最大坡长1000m；公路纵坡为3%时，最大坡长1200m4）最小坡长：150m3.1.2半径的确定《标准》规定时速60km/h的公路凸形竖曲线：凹形竖曲线：极限最小半径：1400m极限最小半径：1000m一般最小半径：2000m一般最小半径为1500m竖曲线最小长度：50m竖曲线最小长度：50m3.1.3缓和坡段技术要求《标准》规定：缓和坡段的纵坡坡度应不大于3%，缓和坡段宜设在在平面的直线或较大半径的平曲线上，以发挥缓和坡段的作用，提高道路的使用质量。3.1.4平纵线型组合的注意事项1)平包竖设计，即将竖曲线的起点与终点置于平曲线的缓和线段内，如果平曲线与竖曲线的顶点相差不超过四分之一，也会取得良好的效果2)平曲线与竖曲线大小应保持均衡，平曲线半径大时，竖曲线半径也相应要大，反之亦然3)选择适宜的合成坡度，一般情况下最大合成坡度不宜大于8%，最小合成坡度不宜小于0.5%-53- 毕业设计4)应避免凸形曲线顶部和凹形曲线的底部与反向曲线的拐点相重合；小半径曲线不宜与缓和曲线相重叠；避免在凸形曲线的顶部和凹形曲线的底部插入小半径平曲线。3.2竖曲线的计算根据设计要求，在地形图上每隔50m取一个点，测其地面高程并绘制纵断面图，根据实际地形起伏初步确定五个变坡点，变坡点一般要调整到10m的整桩号上,汇总见下表9，设计高程线见附图—路线纵断面图。表3.1变坡点的桩号及高程变坡点K0+000.00K0+650.00K1+400.00K2+750.00K3+877.201高程35.5343.0063.4049.8561.6163.2.1竖曲线1第一个变坡点为K0+650处，其高程定为43.00m。即有（凹型竖曲线）根据《标准》对凹形竖曲线半径的要求，取R=26000m⑴计算竖曲线要素曲线长：切线长：外距：竖曲线顶点设计高程：⑵计算竖曲线起终点桩号-53- 毕业设计（平包竖设计）⑶计算竖曲线中间桩切线高程与设计高程竖曲线长度内包括K0+445.77---K0+854.23等9个整桩号，以及包括平面曲线一的HY:K+505.171，QZ:K0+677.346，YH:K0+849.520三个平曲线要素点，现以变坡点前HY:K+505.171和变坡点后的YH:K0+849.520计算为例：HY:K+505.171:YH:K0+849.520其余桩号点计算要素见下表3.2表3.2平曲线中曲中点及其余整桩号点单位(m)桩号横距x竖距y切线高程设计高程K0+445.770040.65340.653K0+4504.23040.70240.702K0+50054.230.05741.27641.333K0+505.17159.4010.06841.33641.404K0+550104.230.20941.85142.06K0+600154.230.45742.42642.883K0+650204.230.8024343.802K0+677.346176.8840.60243.74444.346K0+700154.230.45744.3644.817K0+750104.230.20945.7245.929K0+80054.230.05747.0847.137-53- 毕业设计K0+849.5204.71048.42748.427K0+8504.23048.4448.44K0+854.230048.55548.5553.2.2竖曲线2第二个变坡点为K1+400处，其高程定为63.40m。(凸型竖曲线)根据《标准》对凸形竖曲线半径的要求，取R=7000m。⑴计算竖曲线要素曲线长：切线长：外距：竖曲线顶点设计高程：⑵计算竖曲线起终点桩号(平包竖设计)⑶计算个中间桩切线高程与设计高程竖曲线长度内包括K1+269.66—K1+530.34等5个整桩号，以及包括平曲线三的HY:K1+319.972，QZ:K1+422.927，YH:K1+525.882三个平曲线要素点。平曲线中曲中点及其余整桩号点计算要素见下-53- 毕业设计表3.3平曲线中曲中点及其余整桩号点单位(m)桩号横距x竖距y切线高程设计高程K1+269.660059.85559.855K1+30030.3400.06660.68060.614K1+319.97250.2670.18061.22261.042K1+35080.3400.46162.04061.579表3.3平曲线中曲中点及其余整桩号点续表K1+400130.3401.21363.40062.187K1+422.927107.3680.82363.16962.346K1+45080.3400.46162.89862.437K1+50030.3400.17462.50462.33K1+525.8824.4580.00162.13662.135K1+530.340062.09162.0913.2.3竖曲线3第三个变坡点为k2+750处，其高程定为49.85m。（凹形竖曲线）根据《标准》对凹形竖曲线半径的要求，取R=8000m。⑴计算竖曲线要素曲线长：（符合要求）切线长:外距:竖曲线顶点设计高程:⑵计算竖曲线起终点桩号-53- 毕业设计⑶计算个中间桩切线高程与设计高程竖曲线长度内包括k2+669.8—k2+830.2等5个整桩号,其计算过程与方法和以上两个竖曲线相同，各计算要素见下表：表3.4平曲线中其余整桩号点单位(m)桩号横距x竖距y切线高程设计高程K2+668.20050.67150.671K2+70031.80.06350.34650.409K2+75081.80.41849.85050.268K2+80031.80.06350.34550.408K2+831.80050.70450.7043.3合成坡度由路线纵坡和弯道超高横坡度度组合而成的坡度即为合成坡度，计算公式其中iｈ—超高横坡度，%；i—路线纵坡，%；我国《规范》规定时速60km/h的二级公路合成坡度不超过9.5%。在本设计中最大超高坡度：4%，最大纵坡：2.72%-53- 毕业设计第四章横断面设计4.1道路横断面设计根据设计要求，并依据我国现行《标准》，初拟该公路采用双向双车道的路幅形式，其各项组成要求如下：4.1.1路基与路面宽度1)路基宽度—根据《标准》要求，路基全宽范围内包括行车道、路肩两部分，其中路肩分为硬路肩和土路肩，宽度取《标准》推荐值10m。2)路面宽度—根据《标准》设计，路面全宽包括行车道、硬路肩两部分，宽度取《标准》推荐值8.5m4.1.2路肩路肩—路肩包括硬路肩和土路肩，《标准》规定，二级公路，设计速度：60km/h，右侧路肩，硬路肩：一般值0.75m/最小值0.25m；土路肩：一般值0.75m/最小值0.5m。“一般值”与“最小值”应同类相加。。4.1.3行车道《标准》规定时速60km/h的二级公路车道宽3.5m4.1.4路拱与路肩横坡度1)路拱横坡度—满足道路横向排水设计，根据《标准》要求与路面情况现设置2%路拱横坡度。2)路肩横坡度—-53- 毕业设计硬路肩采用与行车道同样的横坡度2%并与行车道一起铺设，土路肩采用3%。4.1.5边坡与边沟1）根据《标准》,本设计最大挖方>20米，填方>12米但不超过20米。挖方边坡：三级边坡；下层10米，中层8米，上层6米，层与层之间采用2米水平过渡；边坡坡度为1:1。2）填方边坡：采用两级边坡，下层高度8米，坡度1:1.75；上层高度6米，坡度1:1.5；两层采用2米水平过渡。3）边沟采用底0.6米，高0.6米的梯形边沟，边沟坡度1:1，具体设计见排水设计。4.1.6路基横断面图根据《规范》和实际情况所设计的路基标准横断面见附图4.2超高设置4.2.1超高及其作用为抵消车辆在曲线路段上行驶所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的的单向横坡形式，这就是曲线上的超高，合理的设置超高可以完全抵消抵消离心力的作用,根据实际情况，在全路段四个平曲线上设定的超高值分别为，，，。4.2.2超高的过渡超高坡度大于路拱横坡度，对于新建公路采用绕内侧车道边缘旋转。先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单一坡度后，整个断面再绕内侧车道边缘旋转，直至到达超高横坡度。4.3超高值计算本设计的曲线半径均小于不设超高的最小半径810m,弯道上均需进行超高设计。采用绕路面内边线旋转。计算过程：-53- 毕业设计JD1：超高值：=4%=2%=65m超高缓和段长度最小值为：取，双坡阶段超高渐变率为：所以取=65m。双坡超高长度为：双坡阶段一：KO+440.171—K0+472.671K0+450：外边缘：路中线：内边缘：K0+472.671：外边缘：路中线：内边缘：旋转阶段一：K0+472.671—K0+505.171K0+500：外边缘：路中线：内边缘：全超高阶段：K0+505.171—K0+849.520包括桩号：（HY）K0+505.171K0+550K0+600K0+650(QZ)K0+678.0195K0+700K0+750K0+800(YH)K0+849.520外边缘：路中线：内边缘：-53- 毕业设计旋转阶段二：K0+849.520—K0+882.020K0+850：外边缘：路中线：内边缘：双坡阶段二：KO+881.020—K0+914.520K0+881.020：外边缘：路中线：内边缘：K0+900:外边缘：路中线：内边缘：表4.1JD1平曲线超高值计算表位置桩号外边缘路中线内边缘(ZH)KO+440.1710.0000.10750.000K0+4500.06800.10750.0075K0+472.6710.20750.10750.0075K0+5000.36480.1755-0.0053（HY）K0+505.1710.39250.1925-0.0075K0+5500.39250.1925-0.0075K0+6000.39250.1925-0.0075K0+6500.39250.1925-0.0075(QZ)K0+677.3460.39250.1925-0.0075K0+7000.39250.1925-0.0075K0+7500.39250.1925-0.0075K0+8000.39250.1925-0.0075-53- 毕业设计(YH)K0+849.5200.39250.1925-0.0075K0+8500.38970.1911-0.0073K0+881.0200.20750.10750.0075K0+9000.09690.10750.0075(YZ)K0+914.5200.0000.10750.000JD2：超高值：=3%=2%=75m超高缓和段长度最小值为：取，双坡阶段超高渐变率为：所以取=75m。双坡超高长度为：曲线超高值如下表：表4.2JD2平曲线超高值计算表位置桩号外边缘路中线内边缘(ZH)K1+244.97200.10750K1+2500.03140.10750.0075K1+294.9720.20760.10750.0075K1+3000.22670.11600.0060(HY)K1+319.9720.30000.15000K1+3500.30000.15000K1+4000.30000.15000(QZ)K1+422.9720.30000.15000K1+4500.30000.15000K1+5000.30000.15000(YH)K1+525.8820.30000.15000K1+5500.20750.10750.0073K1+550.8820.2030.10750.0075-53- 毕业设计(HZ)K1+5600.88200.10750JD3：超高值：=3%=2%=75m超高缓和段长度最小值为：取，双坡阶段超高渐变率为：所以取=75m。双坡超高长度为：曲线超高值如下表：表4.3JD3平曲线超高值计算表位置桩号外边缘路中线内边缘(ZH)K2+268.71500.10750K2+3000.03260.10750.0075K2+318.7150.20750.10750.0075(HY)K2+343.7150.30000.15000K2+3500.30000.15000K2+4000.30000.15000(QZ)K1+401.4780.30000.15000K2+4500.30000.15000(YH)K2+459.2410.30000.15000K2+484.2410.20750.10750.0075K2+5000.00750.10750.0075(HZ)K2+534.24100.10750JD4：超高值：=3%=2%=85m超高缓和段长度最小值为：-53- 毕业设计取，双坡阶段超高渐变率为：所以取=85m。双坡超高长度为：曲线超高值如下表：表4.4JD4平曲线超高值计算表位置桩号外边缘路中线内边缘(ZH)K2+979.9430.00750.10750.0075K3+0000.13500.10750.0075表4.4JD4平曲线超高值计算表续表K3+036.610.20750.10750.0075K3+0500.25530.13060.0034(HY)K3+064.9430.30000.15000K3+1000.30000.15000K3+1500.30000.15000K3+2000.30000.15000K3+2500.30000.15000(QZ)K3+267.5960.30000.15000K3+3000.30000.15000K3+3500.30000.15000K+4000.30000.15000K3+4500.30000.15000(YH)K3+470.2500.30000.15000K3+498.5080.20750.10960.0075K3+5000.20250.10750.0075K3+5500.02600.10750.0075(HZ)K2+555.25000.10750-53- 毕业设计抬肩在双坡阶段开始的3米内完成，具体情况根据施工要求进行布置。4.4路基土石方数量计算及调配根据路基土石方数量计算表得出总的挖方数量=415283.71m2总的填方数量=214463.66m2本桩利用土方数量=6582.5m2购买土石方量=102977m2弃方数量=312496m2第五章路基设计5.1路基横断面设置根据横断面设计，查《标准》可得，二级公路设计速度60km/h。路基宽度宜采用10m，其中路面跨度为23.5=7.00m，不设置中央分隔带，硬路肩宽度为0.75m，土路肩宽度为0.75。路面横坡采用2%，土路肩横坡采用3%图5.1路基设计示意图-53- 毕业设计5.2路堤路堑边坡路堑边坡：三级边坡；下层10米，中层8米，上层6米，层与层之间采用2米水平过渡；边坡坡度为1:1。路堤边坡：采用两级边坡，下层高度8米，坡度1:1.75；上层高度6米，坡度1:1.5；两层采用2米水平过渡。5.3路基压实标准路基压实采用重型压实标准，压实度应符合《规范》要求：表5.1路基压实度填挖类别路面以下深度（m）路基压实度二级公路挖方0-0.300.30-0.80≥95填方0-0.300.30~0.800.80-1.501.50以下≥95≥95≥94≥925.4路基填料5.4.1路基填料参照填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。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。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。-53- 毕业设计5.4.2路基填料选择本设计采用统一的路基填料整天铺设，填料选用均质砂性土（中砂），内摩擦角25°-33°，本设计采用30°，摩擦系数为，粘聚力c可忽略。5.5边坡稳定性分析路基边坡：11:1.5，1:1.75混合边坡。合成坡度1:1.625路基填土：均质砂性土,压实后容重18kN/m³内摩擦角30°。路堑边坡：1：1粉性土，内摩擦角：22°。粘聚力20KPa，容重γ=23kN/m35.5.1路堤稳定性分析混合型边坡，坡度采用平均值1:1.625均质砂性土(中砂)压实后容重：γ=18kN/m3内摩擦角：30°摩擦系数：粘聚力可忽略不计。对于均质砂类土路堤采用直线滑动面发分析边坡稳定性。荷载为挂车-80（一辆车重800KN）。表5.2汽车参数表荷载等级车重KNL（m）b(m)（m）汽车-101504.21.80.5汽车-152004.21.80.6履带式-505004.52.50.7挂车-808006.62.70.5挂车-10010006.62.70.5挂车-12012006.62.70.51）将挂车-80换算成土柱高度。荷载布置为：并排2辆车，中间间距1.3米。-53- 毕业设计当量高度：2)计算路堤边坡稳定性路堤填土采用均质中砂，故用直线滑动面法计算边坡稳定性。以桩号K0+750为例。将混合坡度的换成单一坡度下图图5-2通过坡脚假定4个可能的滑动面如下图：图5-3分别计算4个可能破裂面的稳定性系数；破裂体重量采用纵向1米内的土方进行计算。所以路堤边坡满足稳定性要求。-53- 毕业设计5.5.2路堑边坡稳定性粉性土。内摩擦角：22°。粘聚力20KPa，容重γ=23kN/m3路堑边坡：1:1，最大高度。22.92米由得又因为:满足边坡稳定性第六章挡土墙设计6.1挡土墙的概述公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。6.2挡土墙设计为减少填挖工程量较大的问题，公路沿线设置挡土墙，选择挡土墙形式为重力式挡土墙。以桩号K1+350横断面为例进行设计由已知设计资料和工程地质条件，初步设计重力式挡土墙墙高9米，顶宽1米，底宽5米，选择浆砌块石砌筑，墙背垂直。墙背填土的重度为14.2-53- 毕业设计,墙背摩擦角取为8度，基底摩擦系数为0.5,地基采用处理后地基采用碎石土地基，碎石土承载力标准值等于800kPa。挡土墙使用材料浆砌块石的容重24图6-1重力式挡土墙的截面尺寸图6.2.1土压力计算墙体自重W=根据拟建挡土墙的条件浆砌块石，查得墙背摩擦角为，此处取，墙后填土倾斜，=25，则查表可知主动土压力系数Ka=0.46,墙后填土选择为粘土，容重为13.6~15.7kN/m,取为14.2kN/m。所以土压力的竖向分力：土压力的水平分力：-53- 毕业设计6.2.2抗滑移稳定性验算6.2.3抗倾覆稳定性验算求出作用在挡土墙上诸力对墙趾O点的力臂：自重W的力臂：将挡墙的截面分为一个矩形和一个三角形分别计算自重：如图所示，得各自力臂：Eay的力臂：b=5.0mEax的力臂：h=3.0m应用公式可得抗倾覆稳定安全系数：6.2.4地基承载力验算①作用在基础底面上总的竖向力：N=W+Eay=648+90.5=738.5KN/m②合力作用点与墙前趾O点的距离：③偏心距：-53- 毕业设计④基底边缘力：⑤要求满足下列公式：由于基底为碎石土，密实状态下，基底的承载力f=800kPa.所以基底平均应力及最大压力均满足要求。最终确定挡土墙的尺寸：顶宽1.0m,底宽5.0m。第七章路面设计7.1沥青混凝土路面设计7.1.1轴载分析通过调查，预测确定初期交通量和交通组成，以及设计使用年限内交通量的年平均增长率。表7.1交通调查统计表：型号前轴载(KN)后轴载(KN)后轴数轮组数轴距(cm)交通量(辆/日)-53- 毕业设计三菱T653B29.348.01双轮组-400黄河JN16358.6114.01双轮组-　320江淮HF15045.1101.51双轮组-290湘江HQP4023.173.22双轮组>3m　350东风EQ15526.556.72双轮组3m　270解放SP920031.578.03双轮组>3m260交通的年增长率为10%，设计年限15年。7.1.2轴载换算我国路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载，以BZZ—100表示。表7.2轴载换算表型号Pi（KN）C1C2ni(次/日)C1C2ni(Pi/P)4.35(次/日)三菱T653B前轴29.316.440012.3后轴48.01140016.4黄河JN163前轴58.616.4320200.30后轴114.011320565.83江淮前轴45.116.429054.87后轴101.511290309.40湘江HQP40前轴73.221350180.19表7.2轴载换算表续表东风EQ155前轴26.516.42705.35后轴56.72.2127050.34解放SP9200前轴31.316.426010.641405.62根据规范，二级公路沥青路面的设计年限为15年，双车道的车道系数是0.4—0.5，取0.45，则累计当量轴次为：-53- 毕业设计当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50kN的各级轴载的作用次数，换算成标准轴载P的当量作用次数计算结果如下表所示：表7.3轴载换算结果（半刚性基层层底拉应力）型号Pi（KN）C1C2ni(次/日)C1C2ni(Pi/P)8(次/日)黄河JN163前轴58.616.432028.49后轴114.011320912.82江淮后轴101.511290314.03湘江HQP40前轴73.22135057.7东风EQ155后轴56.72.212706.3451319.185注：轴载小于50KN的轴载作用可以不计。②累计当量轴次设计年限是15年,车道系数取0.45,交通增长率为10%.累计当量轴次：7.1.3结构组合设计二级公路，设计年限15年，设计年限内的一个车-53- 毕业设计道上的累计当量轴次约为700万大于200万，有规范查得，采用高级路面，沥青混凝土。面层采用两层，上层为密级配的细粒式沥青混凝土，下层为粗粒式沥青混凝土，各层厚度参考各类结构层的最下厚度和适宜厚度表格，分别采用4cm，8cm。根据道路沿线的存在大量碎石，基础采用水泥碎石25cm。底基层采用石灰土，结构层厚度待定。路面结构层分布如下图：——————————————————---——-细粒式沥青混凝土4cm——————————————————---——-粗粒式沥青混凝土8cm——————————————————----——水泥碎石25cm——————————————————————石灰土？——————————————————————土基——————————————————————图7-17.1.4各层材料的抗压模量与劈裂强度查表的各种材料的抗压模量和劈裂强度表7.4材料名称H(cm)20℃抗压模量（MPa）劈裂强度（MPa）细粒式沥青混凝土414001.4粗粒式沥青混凝土810000.8水泥碎石2515000.5石灰土?5500.2257.1.5土基回弹模量的确定该路段处于Ⅳ5区，为粉质粘土，根据“二级自然区划土组土基回弹模量参考值”查得土基的回弹模量值为38MPa。-53- 毕业设计7.1.6设计指标的确定对于我二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。设计弯沉值：各层材料的容许底层拉应力：细粒式密级配沥青混凝土粗粒式密级配沥青混凝土水泥碎石：石灰土：设计资料总结设计弯沉值为27.96（0.01mm）表7.5设计资料汇总表材料名称h(cm)抗压模量20℃抗压模量15℃容许拉应力（MPa）劈裂强度（MPa）细粒式沥青混凝土4140018000.45601.4粗粒式沥青混凝土8100012000.23670.8水泥碎石25150015000.24390.5石灰土？5505500.08560.225土基—3838——-53- 毕业设计7.1.7确定石灰土层厚度修正系数因为结构厚度计算，以弯沉等效换算法将各层体系换算为三层体系。rAE1=1400MPaAδδδδδp细粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土水泥碎石石灰土E2=1000MPaE3=1500MPaE4=550MPaE0=38MPa图7-2路表弯沉值计算图式‘图7-3多层体系换算图式（注：此时取20℃是材料的模量值）查三层体系表面弯沉系数诺谟图，因为所以。由于查诺漠图得则查诺漠图得则-53- 毕业设计由弯沉等效换算得：，则取——————————————————————————细粒式沥青混凝土4cm——————————————————————————粗粒式沥青混凝土8cm——————————————————————————水泥碎石25cm——————————————————————————石灰土38cm——————————————————————————土基——————————————————————————图7-47.1.8层底拉应力验算1）对细粒式沥青混凝土层底拉应力验算换算成当量三层体系（此时采用150C时各材料的模量）-53- 毕业设计查三层连续体系上层底面弯拉应力系数诺莫图得<0,基地为压应力无需验算同理对各层进行拉应力验算，具体验算数据见汇总表，如下：表7.6结构层拉应力MPa细粒式沥青混凝土层-粗粒式沥青混凝土层-水泥碎石0.15<0.2439石灰土0.063<0.0856上述设计结果满足设计要求。7.2水泥混凝土路面设计7.2.1轴载分析通过调查，预测确定初期交通量和交通组成，以及设计使用年限内交通量的年平均增长率，交通的年增长率为10%，设计年限20。表7.7交通调查统计表：型号前轴载(KN)后轴载(KN)后轴数轮组数轴距(cm)交通量(辆/日)三菱T653B29.348.01双轮组-400黄河JN16358.6114.01双轮组-　320江淮HF15045.1101.51双轮组-290湘江HQP4023.173.22双轮组>3m　350东风EQ15526.556.72双轮组3m　270-53- 毕业设计解放SP920031.578.03双轮组>3m2607.2.2轴载换算我国《公路水泥混凝土路面设计规范》规定，以汽车轴重为100KN的单轴-双轮组何在作为设计标准轴载。计算结果如下表所示：表7.8轴载换算车型轴重/KN轴重/KNNi三菱T653B前轴29.304000后轴4814000.003黄河JN163前轴58.6385.6232023.86后轴11413202603.920江淮前轴45.1431.582900.367后轴101.51290368.01湘江HQP40前轴73.2350.44350833.41东风EQ155前轴26.502700后轴56.712700.03解放SP9200前轴31.3504.972600.0013829.601设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数。采用0.55进行计算。-53- 毕业设计根据车道标准轴载累计作用次数确定交通分级为特重。7.2.3初拟路面结构二级公路；变异水平：中等；交通分级：特重。根据下表初拟面层厚度250mm，基础选用水泥稳定粒料（泥用量5%），厚度采用200mm。垫层采用150mm低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽4.25m,长5.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。表7.9水凝混凝土面层厚度参考范围交通等级特重公路等级高速一级二级变异水平等级低中低中面层厚度/mm7.2.4路面材料参数的确定按下表，取普通混凝土面层弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。表7.2.10混凝土弯拉强度标准值设计弯拉强度弹性模量交通等级特重重中等轻水泥混凝土的弯拉强度标准值/MPa5.04.54.0设计弯拉强度5.04.5弯拉弹性模量3028路基回弹模量取30MPa。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。计算基层顶面的当量回弹模量：-53- 毕业设计普通混凝土面层的相对刚度半径为：荷载疲劳应力标准轴载在临界荷载位置处产生的荷载应力计算为因纵缝为设拉杆平缝，接缝船荷能力的应力折减系数。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。根据公路等级，由下表，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损害影响的综合系数表7.11综合影响系数及地基刚度指标交通等级特重重中等轻综合影响系数1.451.351.201.10当量回弹模量1201008060荷载疲劳应力计算为：温度疲劳应力：Ⅳ区最大温度梯度取88℃/m.板长5m，有上图可查得普通混凝土板厚h=0.25m,-53- 毕业设计,最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为：温度疲劳应力系数:计算温度疲劳应力：二级公路的安全等级为三级，相应于三级安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85%。在根据目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数。因而所选普通混凝土面层厚度25cm可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。路面结构层如图所示：_____________________________________________普通混凝土面层：25cm_____________________________________________水泥稳定粒料：20cm——————————————————————-低剂量无机结合料稳定土:15cm_____________________________________________图7-77.3水泥板接缝设计7.3.1纵缝设计一次铺筑宽度为4.25m，设置纵向施工缝，纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，深度为35mm，宽度为6mm，槽内灌塞填缝料。拉杆直径14mm，长度700mm，间距800mm。-53- 毕业设计图7.8纵向施工缝（单位：mm）纵向缩缝：采用假缝形式，锯切的槽口深度应大于施工缝的槽口深度。采用粒料基层时，槽口深度应为板厚的1/3；采用半刚性基层时，槽口深度应为板厚的2/5。图7.9纵向缩缝（单位：mm）7.3.2横向接缝横向施工缝其位置尽可能选在缩缝或胀缝处。图7.10横向施工缝构造（单位：mm）-53- 毕业设计横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式，顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5-1/4，宽度为6mm，槽内填塞填缝料。图7.11横向缩缝构造（单位：mm）7.3.3沥青路面与混凝土路面的比较1）沥青混凝土路面：优点：具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、防滑、噪音低、施工期短、养护维修简便、易采用机械化施工、适宜于分期修建等；缺点：强度低、温度耐久性低、使用寿命短。2）水泥混凝土路面：优点：强度高、稳定性好、耐久性好、有利于夜间行车；缺点：对水泥和水的需要量大、有接缝、有晴天反光现象、噪音较大、养护维修较难、修复困难、不易采用机械化施工。根据本设计主要注重行车的舒适性，施工工期以及方便施工的特点，采用沥青混凝土路面。第八章路基路面排水设计8.1排水设计地表排水可采用边沟、排水沟，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，边沟的深度为0.6m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致，边沟采用浆砌片石，水泥混凝土预制块防护。-53- 毕业设计排水沟：横截面一般为梯形，边坡采用1：1，横截面尺寸深度和底宽不宜小于0.5m。沟底纵坡宜大于0.5%。排水沟长度不宜超过500m。8.2路基排水设计设计道路为二级道路主要采用，路面排水设计，其中包括，边沟，截水沟，排水明沟设计。8.2.1边沟设计边高设置在挖方或低填路段路基边缘，梯形边沟，底宽0.6米；高0.6米；两侧边坡坡度均为1:1。具体设计见边沟设计图。8.2.2截水沟设计截水沟的设计指标：截水沟设置在距离挖方边坡5米外，底宽0.6米，边坡坡度1:1，具体设计见截水沟设计图。8.2.3排水沟设计1）排水沟主要用于排除来自边沟和截水沟或其他水源的水流，并将其引至路基范围以外的指定地点。2）设计指标：位置：距离坡脚的距离一般不宜小于3—4米长度：不超过300米纵坡：1%--3%为宜截面形式：梯形底宽和深度：不小于0.5米坡度：1:1—1:1.5本公路中采用梯形截面边沟，坡度采用m=1沟底纵坡i=0.005,土壤为极密细的砂质粘土，沟渠粗糙系数n=0.025排水明沟计算：设计流量，采用沟底宽度b=0.6m，当m=1时，根据沟渠断面最佳宽深比值表可知：b/h=0.83,所以水流深度h=0.72m。表8.1渠断面最佳宽深比值表m01/41/23/415/43/27/423b/h2.001.561.241.000.830.700.610.530.470.32-53- 毕业设计计算湿周：计算过水断面面积:计算水力半径：计算流速：查规范可知砂质粘土的容许最大流速为1.4m/s最小流速：有计算通过流量：与相差未超过5%。该设计符合要求综上，排水明沟的尺寸为底宽:0.6m，沟深0.72+0.15=0.87m。8.3路面排水设计设计采用2%路拱横坡度；硬路肩坡度2%；土路肩排水较差，采用3%横坡度。纵坡大于0.3%吗，对于平曲线超高，坡率>1/330。满足路面排水设计。8.4路床处理（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1：2.5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。当陡于1：2.5时，地面须挖成阶梯式，梯宽2.0m，并做2%的反坡。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。-53- 毕业设计水稻田，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。8.5路基边坡防护（1）路基填土高度H<3m时，采用草坪网布被防护，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。而对于高等级道路，则采用菱形空心混凝土预制块防护，本段公路采用菱形空心混凝土预制块。（2）路基填土高度H>3m时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3≤H≤4m时，设置单层衬砌拱，当4＜H≤6m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号混凝土预制块的规格分为两种，拱柱及护脚采用5cm×30cm×50cm的长方体预制块，拱圈部分采用5cm×30cm×65cm的弧形预制块（圆心角30度，内径125cm，外径130cm），预制块间用7.5号砌浆灌注。（3）路线经过河塘地段时，采用浆砌片石满铺防护，并设置勺形基础，浆砌片石护坡厚30cm，下设10cm砂垫层，基础埋深60cm，底宽80cm，个别小的河塘全部填土。（4）堑路段边坡为1：0.5，按规范采用浆砌片石防护第九章桥涵设计本设计路线中设有离式立交一座，铁路桥一座和涵洞一座，其中立交桥和铁路桥均采用箱型梁式桥，涵洞具体实际见涵洞设计图。-53- 毕业设计桥涵桩号:立交桥K+032.500桥梁净高5.5米，主桥跨径10米，引桥设计按照具体情况另行设计。铁路桥K1+775，桥梁净高采用9米，。桥梁跨径10米，引桥另行设计。涵洞K0+650，采用混凝土板涵。具体见涵洞设计图。参考文献（1）孙家驷.道路设计资料集[M].北京：人民交通出版社,2001.（2）张雨化.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，1997.-53- 毕业设计（3）邓学钧.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2001.（4）《公路路线设计规范》(JTJ011-94)[M].北京：中华人民共和国交通部发布,1994.（5）《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)[M].北京：中华人民共和国交通部发布,2003.（6）《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)[M].北京：中华人民共和国交通部发布,2004.（7）《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)[M].北京：中华人民共和国交通部发布,2002.（8）《公路沥青混凝土路面设计规范》(JTJ014-97)[M].北京：中华人民共和国交通部发布,1997.-53- 毕业设计致谢在祝老师和林老师的指导下完成了本次设计，在毕业设计将近结束的时候感谢两位老师，两位老师的耐心指导师本次设计得以完成的关键。没有老师的指导很多问题将难以解决。在这里由衷的感谢心在的心情是激动的，看到自己的成果是骄傲的。在本次设计中同样要感谢我的同学们，有你们的陪伴，这个设计的过程才不孤独，才不乏味，我了解了道路设计的基本内容，了解了道路的一些重要指标，同时锻炼了自己的动手能力以及查阅资料的能。让我的人生更加完美，更加有意义。同时让自己看到了不足，知识的掌握还不够牢固。感谢学校给我这次机会。-53-'