交通道桥毕业设计 郑州至民权开封段路段zm-kf3标初步设计

摘要本设计研究的是郑州至民权开封段路段ZMKF3标初步设计。主要研究方法是在考察现场地质水文资料，查阅当地交通量等信息的基础上，为郑州至民权两地间设计出一条交通便利，线形合理，经济美观，使用年限长久的高速公路。河南省地处中国东部，路线所经地形为平原微丘区。本设计标段全线总长3087094M。有1个平曲线、6个竖曲线、3座高架桥，设计车速120KM/H，路基宽度345M。路面为沥青混凝土结构。本设计说明进行路线方案的论证，确定合适的设计方案，并推荐一个最佳方案进行详细的技术设计，包括路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，等各方面内容。目录摘要1ABSTRACT2目录第一章工程概述3第一章工程概述611工程概况612沿线自然地理概况613工程技术标准614交通量资料715设计依据和标准7第二章路线平面设计821道路技术等级确定822路线方案的拟定与比选9221选线原则9222平原微丘区选线要点10223选线的一般步骤11224平面设计技术指标的确定12225路线方案拟定与比选1323平面设计15231平面设计的一般原则15232逐桩桩号计算15233逐桩坐标计算1824设计成果20第三章纵断面设计2131纵断面设计原则2132平纵组合设计2133道路坡长及坡度确定2235竖曲线设计23351曲线最小半径和最小长度23352竖曲线各要素计算2536设计成果26第四章横断面设计2741横断面布置2742路拱坡度设计2743护坡道2844边沟设计2845超高设计2846加宽设计2947中央分隔带形式设计2948设计成果29第五章路基设计3051一般路基设计30511一般规定30512路基断面形式、坡度30513填料选择及填筑方式30514边坡防护3352路基压实标准与压实度3353路基施工要求及注意事项33531路基施工要求33532施工注意事项3454设计成果34第六章路面结构设计3561路面类型及结构层组合35611设计原则35612路面类型确定35613标准轴载及轴载换算36614路面结构层组合4062路面结构层组成设计41621沥青混凝土面层组成设计41622水泥稳定碎石基层组成设计41623二灰土底基层组成设计4263路面结构层厚度确定42631确定土基回弹模量42632拟定路面结构及参数42633计算设计弯沉值43634计算容许弯拉应力43635按容许弯沉计算路面厚度45636验算弯拉应力46637电算结果5164设计成果52第七章道路工程量计算5371土石方调配与计算53711调配要求53712调配方法53713路基土石方计算5472路面工程量计算5573设计成果55第八章道路排水设计及桥涵方案设计5681道路排水设计56811路基排水目的和要求56812路基排水设计一般原则56813排水系统设计56814排水结构物设计5782桥涵方案设计57821桥涵设计的基本要求57822设计方案58第一章工程概述11工程概况郑州至民权高速公路开封境段大致呈东西走向，起点位于西姜寨乡韩寨西侧，郑汴两市交界处，终点位于开封县陈留镇东南，七里湾村东侧。工程沿线经过开封市的开封县和杞县。其中，本标段位于开封境内，开封市位于黄河南岸，属黄河洪积冲积平原区的黄河南岸沙丘地副区。工程全线按全封闭双向六车道高速公路标准设计，设计速度120KM/H，路基宽度345M。路面为沥青混凝土路面，设有硬路肩和土路肩分别宽23M和2075M。12沿线自然地理概况郑州至民权开封段公路自然区划属于5区，为东部温润季冻区。开封市位于黄河南岸，属黄河洪积冲积平原区的黄河南岸沙丘地副区。地势由西北向东南倾斜，地面坡降为1/40001/2000，海拔高度介于6978米之间。由于历史上黄河多次在开封市境内决口，泛滥改道，致使微地形起伏不定，微地形差异显著，形成类型多样、差异显著的微地貌形态。主要包括沙丘、平地和洼地三种基本类型。本项目沿线位于黄河冲积平原，地势平坦，地貌单一。土层虽然变化较大，但均为第四系粘性土、粉性土和砂性土。项目所在区域地处北温带，属半湿润大陆性季风气候，四季分明，其主要特点是春季干旱风沙多，夏季炎热雨丰沛，秋季晴和日照足，冬季寒冷雨雪少。路线沿线有居民区较少，在路线平面设计中按高速公路平原微丘区的标准进行设计。对沿线跨越河流路段以及与其他公路相交路段，从工程造价、施工难度等方面的比较，确定桥涵类型。公路线型顺畅，与自然景观协调。13工程技术标准工程采用双向六车道高速公路标准设计，其主要技术指标如下道路等级高速公路设计行车速度120KM/H路面结构沥青混凝土路面路基横断面路基宽度为345M,取设计车道宽度为375M,总宽为3756225M。硬路肩326M,土路肩075215M，中间带宽度为450M（其中中央分隔带宽度为3M,路缘带宽度为075215M）。行车道、硬路肩横坡2、土路肩横坡度314交通量资料第二章路线平面设计21道路技术等级确定由交通量组成表，折算成以小客车为标准进行计算。表21交通量组成表解放CA10B2350辆/日太脱拉138280辆/日黄河JN150150辆/日日野KB211280辆/日跃进NJ1301050辆/日长征XD980220辆/日交通SH141380辆/日小轿车850辆/日车型总重前轴重后轴重后轴数前轴数交通量小汽车11850交通SH14180652555551011380解放CA10B802519406085122350跃进NJ13044764383111050黄河JN1501506049001016012150太脱拉1382114051402800022600日野KB21114755475510011280长征XD9801824037102726522220以上为实测交通量组成，通车后第一年双向平均日交通量，交通量年平均增长率为60表22各汽车代表车型与车辆折算汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1019座的客车和载质量2T的货车中型车1519座的客车和载质量2T7T的货车大型车20载质量7T14T的货车拖挂车30载质量14T的货车表23各汽车车辆折算系数表车型汽车代表车型车辆折算系数跃进NJ130中型车15解放CA10B大型车20交通SH141大型车20日野KB211拖挂车30长征XD980拖挂车30黄河JN150拖挂车30太脱拉138拖挂车30交通量换算采用小客车为标准车型，按公路工程技术标准（JTNB012003）中各汽车代表车型与车辆折算系数换算。根据公式1TRNOI式中设计初始年平均日交通量；R设计年限内交通量年平均增长率；T设计年限（高速公路一般为20年）；NI设计年限内累计日交通量。185012380531062801635O辆/日辆/日201635I由远景设计年限交通量N50213辆/日，故拟定该公路为高速公路双向六车道，设计车速为120KM/H。22路线方案的拟定与比选221选线原则1）在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。公路路线设计是一项立体线形设计，应注意立体线形设计中平、纵、横面的舒顺、合理的配合。在工程量增加不大时，平、纵线形应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小值或极限值，也不应不顾工程量的大幅增加，而片面追求高指标。3）选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或经济林园等。4）通过名胜、风景、古迹地区的公路，应与周围环境、景观相协调，桥梁、隧道、沿线设施应与该地区自然景观相适应，与环境融为一体。5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对公路工程的影响。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待。一般情况下路线应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。对于高填、深挖路基地段，应做好路基边坡岩土情况的勘测工作，查清边坡及基底情况，据以进行填挖边坡的稳定计算，必要时采取切实可行及安全可靠的防护措施。6）选线应重视环境保护，注意由于修建公路及汽车运行所产生的影响与污染等问题。222平原微丘区选线要点本设计地段属于洪积冲积平原，地形开阔，地势起伏平缓。平原区由于地势相对平坦，路线受高差和坡度的限制小，平、纵、横三方面的几何线性较易达到较高的技术标准，但往往由于受当地自然条件和地物的阻碍以及支农的需要，选线时应综合考虑多方面的因素。1）布线时在符合路线走向的前提下正确处理对地物、地质的避让和穿越，以屏幕为主安排路线。选线时首先在起、终点及中间必须经过的城镇或把路线必须经过的工厂、农场以及文物景点作为主要控制点，然后在主要控制点之间进行实地勘察，了解农田优劣及建筑群、水电设施、障碍物等地物分布情况，确定哪些可穿、哪些该绕避以及怎样绕避，从而建立一系列控制点。2）要求路线方向直捷，线性舒顺，尽可能采用较高标准。3）处理好与农业的关系。平原区新建道路占用一些农田是难以避免的，但结合我国地少人多的国情，在可能的条件下要做到尽量少占地或不占高产田。路线布设应紧密与农田水利建设结合。4）平原区有较多的城镇、村庄、工业区及其它公用设施，布线时应结合道路性质正确处理穿越与绕避、拆迁与保留的关系。5）平原区湖泊较多，桥涵工程大，路线在穿越水道时，无论在平面还是纵断面上，都应尽可能保证路线的平顺性。6）应注意土壤水文条件。平原区土壤水文条件较差，特别是河网湖区，地势较平，地下水位高，影响路基稳定性。在低洼地段，当路线与分水岭走向基本一致时，应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线，以有利路基。7）另外要注意充分利用旧路，注意路基取土和就地取材。223选线的一般步骤一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现，一般经过以下三个步骤1）全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点及中间必须通过的控制点间寻找可能通过的“路线带”，并确定一些主要的控制点，连接起来即可形成路线的基本走向。2）路线布局在总体路线方案既定的基础上，以相邻主要控制点间划分段落，根据道路标准以及道路的技术指标，结合其间具体地形条件逐段加密细部控制点，进一步明确道路路线走法，这就构成了路线的雏形。3）具体定线有了上述路线轮廓即可进行具体定线，根据技术标准和路线方案，结合有关条件在有利的定线带内进行平、纵、横的综合设计，具体定出道路中线，以期使整个线形连贯协调。综上所述，选线是由浅入深，由粗到细，由面到线的工作过程。它是根据路网规划、技术和规范指标值、自然条件、工程造价等综合考虑的结果。224平面设计技术指标的确定1直线做为平面线形要素之一的直线，在道路设计中使用最为广泛。在道路平面线形设计时，一般应根据路线所处地带的地形、地物条件，驾驶员的视觉、心理感受一级保证行车安全因素，合理地布设直线路段，对直线的最大与最小长度应有所限制。直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。在景色单调的地点最好控制在20V（201202400米）以内。规范规定，高速公路同向圆曲线的最小直线长度不小于6V（6120720米）、反向圆曲线的最小直线长度不小于2V2120240米。本设计速度为120KM/H。2圆曲线各级公路不论转角大小均应设置圆曲线，在选用圆曲线半径时应与计算行车速相适应，并应尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。我国公路路线设计规范JTGD202006对于不同等级的公路规定了极限最小半径、一般最小半径和不设超高的最小半径。郑州至民权开封段ZMKF3标设计车速为120KM/H，可知1圆曲线的最小半径极限最小半径一般最小半径不设超高最小半径表24圆曲线半径技术指标高速公路（120KM/H）一般最小半径1000极限最小半径650路拱025500不设超高最小半径路拱75002圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。3圆曲线半径的选用在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用不需设超高的大半径曲线。4平曲线的最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；缓和曲线长度圆曲线长度缓和曲线长度宜在111到121之间。平曲线的最小长度一般值1000M平曲线最小长度极限值取200M3缓和曲线缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面1离心加速度变化率不过大2控制超高附加纵坡不过陡3控制行驶时间不过短4符合视觉要求因此，公路路线设计规范JTGD202006规定高速公路（120）缓和曲线最小长度为100M。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。4行车视距行车视距可分为停车视距、会车视距、超车视距。公路路线设计规范JTGD202006规定高速公路（120）停车视距ST取210M。225路线方案拟定与比选根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定了两个方案，路线方案比选图如下方案一从点（4128453143，499161282）开始。该线路高差相对较小，所经区域大部分是微丘，土石方工程量相对较小，该线路设置一条圆曲线，圆曲线半径R2000M，因半径小于规范规定的当高速公路设计设计车速为120KM/H时的不设缓和曲线的最小半径，故需设缓和曲线，LS300M。方案二从点（4128453143，499161282）开始。该线路前半部分所经区域大多为微丘区，土石方工程量较大。该线路设置两条圆曲线，该半径小于规范规定的当高速公路设计设计车速为120KM/H时的不设缓和曲线的最小半径，故设缓和曲线。表25方案比选高速公路投资比较大，对所经过地区的经济起重要作用，所以在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价最低。综合考虑1从景观、行车视觉上看，方案一优于方案二2从路线平面指标上看，方案一较好3从规模及施工难度上看，方案一较好综合考虑以上各种因素,最终选择方案一作为最终设计方案23平面设计231平面设计的一般原则1道路是一条带状的三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线附属设施所组成。路线在水平面上的投影线性称为道路的平面线型，而沿中线竖直剖切再沿着道路里程展开的立面投影线型成为道路的纵断面线型。中线上任意一桩号的法向切面是道路在该桩号的横断面。2在设计顺序上，一般是在尽量顾及纵、横断面平衡的前提下定平面，沿这个平面线型进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其它必要的资料后，再设计纵断面和横断面、路线设计的范围，只限于路线的几何性质，不涉及结构。3现代道路平面线型是由基本几何线型即直线、圆曲线和缓和曲线的合理组合而构成，称之为“平面线型三要素”不受地形、地物限制的平坦地区或者山涧谷底、市镇及其近郊，方案一方案二优缺点优点1土石方工程量小，拆除沿线设施较少，有利于环境保护2线形简单，比较缓和3符合地理区位优势，远离居住区相对安全缺点1平面线形指标略低，但可满足要求优点1平面线性指标高，行车舒适性好。2占用较少的低等级车道。缺点1线形复杂，道路设计复杂2土石方工程量大或规划方正的农耕区、长大隧道、桥梁等构造物路段、路线交叉点及其前后路段、双车道公路提供超车的路段可以采用直线。但直线的最大长度应该有所限制1在长直线上纵坡不宜过大，因为长直线加上陡坡下坡行驶很容易导致超速行车2长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜，这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和或者改善232逐桩桩号计算1、曲线几何元素的计算公式如下内移值213428RLPSS切线增值22240QSS缓和曲线角23OSRL180切线长24QPTH2TAN曲线长25SOLL180圆曲线长26OYR20外距27RPEHSEC切曲差28HLTD2校正值29JT00PSLSLLEZHHYQZYHHZ图21平面线要素示意图式中切线转向角；R曲线半径M；LS缓和曲线长M；T切线长M；E外距M；L曲线全长包括缓和曲线M；J校正值M；Q切线增长值M；P曲线内移值M；缓和曲线角。02、计算过程则由LS300M，R2000M根据上式21、22、23解得18746M，P150M，430Q018750042510318746M242433088SSLPR15028125102150M3220SS43001OOS平曲线设计及线形要素和曲线上的五个基本桩号交点JD1桩号K1912852，坐标（4128686251，501059878），R2000M，LS300M，转角左3124225高速公路车速120KM/H,那么圆曲线长度781908M2180LYR曲线长度1381908MSL切线长度705168M2TRPTGQ外矩77426MSECE缓和参量774597MAL第一缓和曲线起点桩号ZHK1912852T1K1200061第一缓圆点桩号HYK1200061LSK1500061曲线中点桩号QZK1500061LY/2K1898203第二圆缓点桩号YHQZLY/2K2296346第二缓和曲线终点HZYHLSK2596346本设计选用的事方案一，计算结果见表24表26平曲线几何要素表RMLMTMEMJM2000312422513819087051687742628428其余具体计算数值见直线、曲线及转角表233逐桩坐标计算1）主线逐桩坐标计算公式（1）HZ点（包括路线起点）至ZH点之间的中桩坐标计算此段为直线，桩点的坐标按照以下公式计算（210）11,COSIIHZIIXDA（211）1,NIIIIY式中为路线导线至的坐标方位角；为桩点至点的距离，即1,IAIJIID1IHZ桩点里程与点里程之差；和为点的坐标。IZ1IHZX1IY1IZ（2）ZH点至YH点之间的中桩坐标计算此段包括一缓和曲线和圆曲线，缓和曲线上面的各点坐标按缓和曲线参数方程计算（212）5240SLXR（213）36SLY圆曲线上各点的计算公式为（214）SINXRQ（215）1COYP其中，为该点至HY或YH的曲线长，仅为圆曲线部分的长度。08LL通过坐标变换将其转换为测量坐标X和Y，坐标转换公式为（216）IIXY,1,1,COSSININCIIZHIIIIAXY当曲线为左转角时，应以代入。IIY（3）YH点至HZ点之间的中桩坐标计算此段为第二段缓和曲线，缓和曲线上面的各点坐标按缓和曲线参数方程计算（217）5240SLXR（218）36SLY通过坐标变换将其转换为测量坐标X和Y，坐标转换公式为（219）IXY,1,1COSINISIIHZIIIAXY当曲线为左转角时，应以代入。IIY2）计算过程本次路线设计的逐桩坐标计算采用坐标法，且本路线设有一个控制交点。本设计中A（41284531434,4991612825）JD141286862505,5010598780C（41280978478，5023566083）1直线上桩坐标计算例JD1的HZ1桩号K1200061已知其坐标为X141285993871,求桩号K1300的坐标349COS245472XIN096Y所以K1300的坐标为X241286112908,Y25004516265依此类推，详细数据见逐桩坐标表。24设计成果选线成果见选线成果CAD图平面设计成果见直曲表逐桩坐标表第三章纵断面设计31纵断面设计原则纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。纵坡设计的一般要求为（虚线为不设回旋线之情况）竖曲线位置组合得当组合不当圆曲线回旋线回旋线直线直线1纵坡设计必须满足公路工程技术标准（JTGB012003）的各项规定。2为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性。起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，和理安排缓和坡段，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，应避免设置反坡段。3纵坡设计应对沿线地形、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。4一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。5纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。6对连接段纵坡，如大、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。7在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。32平纵组合设计1设计原则1应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。2注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。3选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。4注意与道路周围环境的配合，它可以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。2平曲线与竖曲线的组合1平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即所谓的“平包竖”。2平曲线与竖曲线大小应保持平衡。3暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理、悦目。（4）要选择适当的合成坡度。图31平、竖曲线的组合原则33道路坡长及坡度确定道路最大纵坡和最小纵坡的限制,是为满足行车和排水要求为使车辆行驶平顺，应尽量减少纵断面上的转坡点并设置大半径的竖曲线，坡长坡缓宜长，坡陡宜短。根据公路工程技术标准JTGB012003规定，平原微丘区高速公路最大纵坡为3，最小坡长最小坡长通常规定汽车以设计速度行驶915S的行程为宜。标准中规定了各级道路的最小坡长，当设计速度为120KM/H，最小值为300M。最大坡长坡长太短对行车不利，而长距离的陡坡对汽车行驶也不利，汽车上坡时客服坡度阻力，采用低速档行驶，坡长过长，长时间使用低速档行驶，使发动机过热，水箱沸腾，行驶无力，而下坡时，则因坡度过陡，坡段过长频繁制动，影响行车安全。在此基础上，标准规定了最大坡长，当设计速度为120KM/H时，最大坡长为900M。34纵断面设计方法和步骤纵断面设计主要是指纵坡设计和竖曲线设计。其方法和步骤可归纳为以下几点（1）拉破钱的准备首先在纵断面上点绘出每个中桩的位置、平曲线示意图（包括起、讫点位和半径等），写出每个中桩的地面标高，并绘出地面线。（2）标注控制点位置即影响路线纵坡设计的高程控制点。如路线起、讫点的接线标高。（3）试坡试坡主要是在已标出的“控制点”和“经济点”的纵断面图上，根据技术标注、选线意图，结合地面起伏情况，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和裁弯取值，使出若干坡度线。最后选出既符合技术标准，又能满足控制点要求，且土石方数量较省的设计线作为初步坡度线，再将前后坡度线延长交会，即可定出各变坡点的初步位置。（4）调整试定纵坡后，首先将所定的坡度与选线时考虑的坡度进行比较，两者应基本符合。调整坡度线的方法有抬高、降低、延长、缩短纵坡线和加大、减小纵坡度等。调整时应以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本符合。（5）核对根据调整后的坡度线，选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、陡峭山坡路基、挡土墙、重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对于中桩的填（挖）高度。然后按该填（挖）值用“模板”在横断面图上“戴帽子”，检查是否有填挖过大、坡脚落空或挡土墙工程过大等情况。若发现有问题，应及时调整纵坡。（6）定坡纵坡设计在经调整核对无误后即可定坡。即逐段把坡度线的坡度值、变坡点位置（桩号）和高程确定下来。变坡点一般要调整到10M整桩位上，变坡点的高程则是根据坡度、坡长依次计算确定的。7）计算设计标高根据已定的纵坡和变坡点的设计标高，则可以计算出未设竖曲线以前各桩号的设计标高。35竖曲线设计351曲线最小半径和最小长度在纵断面设计中，竖曲线的设计要素受众多因素的限制，其中缓和冲击、时间行程及视距要求三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。根据规范中的各行车速度时的凸、凹形竖曲线的最小半径和最小长度，如下表31，表32，确定本设计路段的竖曲线半径和竖曲线长度。表31公路竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度KM/M1201008060403020极限最小值M11000650030001400450250100凸形竖曲线半径一般最小值M170001000045002000700400100极限最小值M4000300020001000450250100凹形竖曲线半径一般最小值M6000450030001500700400200竖曲线最小长度M100857050352520表32视觉要求的最小竖曲线半径竖曲线半径M竖曲线半径M计算行车速度KM/H凸形凹形计算行车速度KM/H凸形凹形10016000100001202000012000图32竖曲线纵坡图本工程设计速度为120KM/H，查标准所得出的此速度下竖曲线的合理取值，凸形竖曲线半径取20000M,凹形竖曲线半径取12000M。设计方案见上图352竖曲线各要素计算图32竖曲线要素示意图各要素计算公式如下31LR或322RLT33XH23484LE式中竖曲线长度M；L竖曲线半径M；R坡差，为“”时表示凹形竖曲线，为“”时表示凸形12I竖曲线；竖曲线切线长M；T计算点至起算点的距离M；X竖曲线上任一点竖距M；H竖曲线外距M。E已知在K0360处，竖曲线半径R20000M，127,093,则1I2I22,为凸形竖曲线12I44000ML402TM21ER竖曲线起点桩号K0360TK0140竖曲线起点高程327383T127299443（M）竖曲线终点桩号K0360TK0580竖曲线终点高程327383T（093）306923M其余各处竖曲线要素由上述方法即可求得。变坡点R（M）2I1L（M）T（M）E（M）K03602000022440220121K08001200022827361368078K11501822223442642132125K1600120000991188594015K2380120001561872936037K275020000261522261170各曲线的几何要素详见竖曲线纵坡图、竖曲线表36设计成果纵断面设计成果详见竖曲表纵断面成果图第四章横断面设计道路横断面是指中线上各点沿法向的垂直剖面，它是由横断面设计线和地面线组成的。其中横断面设计包括行车道、路肩、分隔带、边沟、边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃水坑、环境保护设施等。高速公路、一级公路和二级公路中还有爬坡车道、避险车道；高速公路、一级公路的出入口处还有变速车道等。横断面图中的地面线是表征地面起伏变化的线，它是通过现场实测或由大比例尺地形图、测航相片、数字地面模型等途径获得。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接有关的部分，即两侧路肩外缘之间各组成部分的宽度、横向坡度等问题，所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。41横断面布置根据设计交通量，拟建高速公路，其横断面各组成部分的取值可根据设计交通量、交通组成、设计车速、地形条件和抗震设防等因素确定，并且应该符合公路建设的基本原则和相关规范的具体要求。本路段路基按六车道高速公路（120KM/H）标准路基全宽345M，双向六车道6375M225，两侧硬路肩宽度为30260M，土路肩的宽度为075215M，中间带的宽度为45M其中中央分隔带宽度为300M，两侧路缘带宽度为075215M。路基宽度行车道宽分隔带宽路肩宽345M本设计横断面具体布置见路基标准横断面图42路拱坡度设计路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。查公路工程技术标准JTGB012003，沥青路面横坡宜取1020，高速公路、一级公路位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜采用2；位于严重强度降雨地区时，路拱坡度可适当增大；路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大12。考虑到该地区降雨量，路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用20的路拱坡度。公路的硬路肩，采用与行车道相同的坡度。土路肩的横坡采用3，路拱形式采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。43护坡道当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于2M时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2M时，应设置宽1M的护坡道；当高差大于6M时，应设置宽2M的护坡道。44边沟设计边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为110115，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1213，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处平原微丘区，故宜采用梯形边沟，且底宽为06M，深06M，内侧边坡坡度为11。45超高设计为抵消车辆在曲线路线上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上所产生的离心力是常数，而在回旋线上行驶则因回旋线曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。在公路工程施工中，路面的超高横坡及正常路拱横坡是不便于用坡度值来控制，而是用路中线及路基，路面边缘相对于路基设计高程的相对高差来控制的。因此，在设计中为便于施工，应计算出路线上任意位置的路基设计高程与路肩及路中线的高差。所谓超高值就是指设置超高后路中线，路面边缘及路肩边缘等计算点与路基设计高程的高差。超高过渡段仅在回旋线上的某一区段上进行。超高方式采用绕中央分隔带边缘旋转超高。在确定超高值时应注意以下几点A高速公路、一级公路的超高横坡不应大于10，其他各级公路不大于8；B在积雪、冰冻地区，最大超高不超过6；C各级公路圆曲线最小超高为直线段的路拱坡度值。IYIYIZIZBB2B1前前前图41绕中央分隔带边缘旋转本设计标段平原微丘一般地区，当设计车速为120KM/H，圆曲线半径为,因此20RM需设超高值。确定圆曲线的超高值217HVIR横向分布力系225493865954938659016032021717HVIR设该圆曲线的超高值为3。46加宽设计汽车在曲线路段上行驶时，为适应汽车在平曲线上行驶时后轮轨迹偏向曲线内侧的需要，平曲线内侧应增加路基路面宽度称为曲线加宽。当平曲线的半径大于250M时，其加宽值甚小，可以不设加宽。在本设计中半径为2000M,所以不予考虑。47中央分隔带形式设计中央分隔带表面采用凸式，全宽30M，表面种草绿化、植树防眩；为抢险、急救和维修方便，中央分隔带每2KM左右设一处开口，开口端部为半圆形，开口长度为30M。48设计成果设计成果见横断面图第五章路基设计路基是路面的基础，它承受着土体本身的自重和路面结构的重力，同时还承受着由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。郑州至民权高速开封段主要是平原微丘地段，可以设计为一般路基，一般路基通常指在良好的地质和水文等条件下，填方高度和挖方深度不大的路基。51一般路基设计511一般规定1路基设计之前，应做好全面调查研究，充分收集沿线地质、水文、地形、地貌、气象、地震等设计资料。2路基设计应根据当地自然条件和工程地质条件，选择适当的路基横断面形式和边坡坡度。3沿河路基边缘标高，应不低于路基设计洪水频率的水位加雍水高、波浪侵袭高，以及05M的安全高度；并根据冲刷情况，设置必要的防护设施。沿河路基废方应妥善处理，以免造成河床堵塞、河流改道或冲毁沿线构造物、房屋等不良后果。512路基断面形式、坡度本路段路基采用整体式断面，其边坡坡率确定如下1当填土高度小于8M时，边坡坡率采用115；大于8M时，8M以上部分采用115，8M以下部分采用1175。本设计路段填土高度均小于8M，所以边坡坡率均采用115。2当为土质边坡挖方时，边坡坡率采用11；由于自然条件差异，本区岩质边坡挖方时，边坡坡率采用1075513填料选择及填筑方式1填料选择一般原则如下路床填料应均匀、密实，填料最大粒径应小于100MM，路床顶面横坡应与路拱横坡一致。路床加固应根据土质、降水量、地下水类型及埋藏深度、加固材料来源等，经比选采用就地碾压、换土或土质改良、加强地下排水、设置土工合成材料等加固措施。填方路基应优先选用级配较好的砾类土、砂类土等粗粒土作为填料，填料最大粒径应小于150MM。泥炭、淤泥、强膨胀土、有机质土及易溶盐超过允许含量的土等，不得直接用于填筑路基。液限大于50、塑性指数大于26的细粒土。不得直接作为路堤填料。浸水路堤应选用渗水性良好的材料填筑。当采用细砂、粉砂作为填料时，应考虑振动液化的影响。桥涵台背和挡土墙背应优先选用渗水性良好的填料。在渗水材料缺乏的地区，采用细粒土填筑时，宜用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料进行处治。填料要求如下本设计路段土质为粘性土，所需填料尽可能在沿线集中设置的线外取土坑取。本设路段填方量较大，沿线筑路用土采用备土形式，取土以利用低产田和被公路分割的边角地以及开挖河道、鱼塘等解决，在填土较高、沉降较大的地段可以利用工业废渣（粉煤灰等）做路基填料。填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料。对地下水位相对较高且随汛期变化较大的地区，为保证填筑后路基的强度和稳定，满足路基填料强度和压实度标准及路基施工要求，采用细粒土作填料时，土的含水量应接近最佳含水量，当含水量超过最佳含水量过高时，应采取晾晒或掺入石灰、水泥、粉煤灰等材料进行处治，并通过试验确定其配合比，其CBR值必须满足表31的数值。通过掺加石灰从而有效的改善土质含水量，便于路基的压实，保证路基的强度和施工过程中的工期要求。又因沿线填土含水量的大小与地层、施工季节、降水情况及施工方案有较为密切的关系，如果路基填料强度和含水量能满足要求，或在施工工期允许的情况下，通过翻晒等方法能降低土的含水量,则可以不掺或少掺石灰。表51路基填料最小强度、粒径及压实度要求项目分类路面底面以下深度（M）填料最小强度（CBR）（）压实度（）最大粒径（CM）上路床003089610下路床03008059610上路堤08015049415填方路基下路堤150以下39315注当路基填料的CBR值达不到表列要求时，可掺石灰或其他稳定材料处理。2填筑方式一般路基填筑一般路基均采用分层摊铺分层碾压，有利于压实，保证强度均匀。每填一层，经过压实符合标准规定后方可再填上一层。松铺厚度与地基条件、土质、松铺土层干密度有关。用不同材料填筑路基时，须遵守下列规则不同性质的填料应分层铺筑，不得混杂乱填（但可掺配后使用），以免形成水囊或滑动面。每种填料层累计总厚不宜小于05M。不同填料的层位安排，应考虑路基工作条件。凡不因潮湿或冻融影响而变更其体积的优质土应填在上层；路堤的浸水或受水位涨落影响的部分，宜尽可能选用透水性好而不易被水冲蚀的材料，如漂（卵）石、砂砾、片（碎）石等；当路堤稳定受到地下水或地表长期积水影响时，路堤底部也应填以水稳性好、不易风化的砾石材料或采用无机结合料处治的土。根据该地区路基填土的实际情况，中间部位考虑到施工工期、季节、填料含水量情况等因素，施工过程中应在保证路基强度、压实度及水稳定性的前提下依照实际情况决定处理的土层及掺灰量，设计时按中部总体积30掺5石灰控制掺灰总量。桥涵处路基填筑为了减少路基在构造物两侧产生不均匀沉降，减轻跳车现象，提高高速公路车辆行驶的舒适性，对桥梁和涵洞两侧路基填筑需进行特殊处理。桥涵台后路基处理范围对桥梁、涵洞的台后路基处理范围见表52表52桥涵构造物台后路基处理范围构造物类型底部长度（M）上部长度（M）备注桥梁3432H涵洞2322H含台前溜坡及锥坡且需超常03M压实，H为台后路堤高度桥台后路基填料要求桥台后路基范围内的路基填料要求采用石灰土（石灰含量58）填筑，其材料的CBR除路床顶面以下30CM大于8以外,其余均要求大于5，该范围内的压实度96。514边坡防护路基边坡防护，主要是保证路基边坡表面免受降水、日照、气温、风力等自然力的破坏，从而提高边坡的稳固性，还可美化路容，增加行车的舒适感。本路段路基的边坡采用拱形骨架护坡（填方）和锚杆挂网喷射混凝土防护（挖方）。骨架采用75号的浆砌片石填筑，采用20号的混凝土预制板嵌边，骨架间种草。52路基压实标准与压实度提高路基的密实度，可以增加强度和稳定性，降低土体的压缩性、透水性和膨胀性，控制水分积聚和侵蚀引起的病害。压实度是指土压实后达到的干密度与室内标准击实试验所得的最大干密度的比值。路基压实度标准是通过对原有道路的大量调查研究，并考虑路基的实际工作情况和使用要求以及施工条件等因素而制订的。路基上层受行车荷载和气候因素的影响大，压实要求应高一些；路基下层影响较小，要求可适当降低。路面等级高时，对行车平稳性的要求也高，路面容许产生的变形量要小，压实要求应提高；路面等级低时，可相应下降。现行规范规定，土质路基的压实度应不低于表31所列的数值53路基施工要求及注意事项531路基施工要求路基的填挖，首先必须搞好施工排水，包括开挖地面临时排水沟槽及设法降低地下水位，以便始终保持施工场地的干燥。路基填挖范围内的地表障碍物，事先应予以拆除，其中包括原有房屋的拆迁，树木和从另茎根的清除，以及表层种植土，过湿土与设计文件或规程所规定之杂物等的清除。路基取土与填筑，必须有条不紊，有计划有步骤地进行操作，这不仅是文明施工的需要，而且是选土和合理利用填土的保证。路堑开挖应在全横断面进行，自上而下一次成型，注意按设计要求准确放样，不断检查校正，边坡表面削齐拍平。路堤应视路基高度及设计要求，先着手清理和加固地基。潮湿地基尽量疏干预压，如果地下水位较高、因工期紧或其他原因无法疏干，第一层填土适当加厚或填以砂性土后再予以压实。一般情况下，路堤填土应在全宽范围内分层填平、充分压实，每日施工结束时表层填土应压实完毕，防止间隔期中雨淋或曝晒。532施工注意事项路堤填筑应注意的问题路堤一般都是利用当地土石作填料，按一定方案在原地面上填筑起来的。为了保证路堤的填筑质量，必须注意以下问题。路堤基底的处理。路堤基底指路堤填料与原地面的接触部分，为使两者结合紧密，避免路堤岩基底滑动，需视基底土质、水文、坡度和植被情况及填土高度采取相应的处理措施。填料选择。由于沿线土石的性质和状态不同，用其填筑的路基稳定性亦有很大差异，为保证路堤的强度与稳定性，应尽可能选择当地稳定性良好的土石做填料。填土压实。填土压实是保证路堤填筑质量的关键。为此，必须控制土的含水量和压实度，选择合适的压实机械与压实厚度，以及合理的施工填筑方案等。路堑开挖应注意的问题路堑地段的病害主要是排水不畅，边坡过陡或缺乏适当支挡结构物。为此，无论在整个施工过程中或竣工后都必须充分重视路堑地段的排水，设置必要而有效的排水设施。路堑边坡应按设计度，由上而下逐层开挖，并适时进行边坡修整和砌筑必要的防护设施。54设计成果路基设计成果详见路基设计表路基标准横断面图第六章路面结构设计61路面类型及结构层组合611设计原则1路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，进行路基路面综合设计。2在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。3结合当地条件，积极推广成熟的科研成果，对行之有效的新材料、新工艺、新技术应在路面设计方案中积极、慎重的加以运用。4路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全。5为提高路面工程质量，应进行机械化施工。612路面类型确定路面面层类型的选用应符合公路工程技术标准的规定，路面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。同时路面垫层材料已采用水稳定性好的粗粒料或各种稳定类粒料。表61路面面层类型及适用范围面层类型适用范围沥青混凝土高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路水泥混凝土高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路沥青贯入、沥青碎石、沥青表面处治三级公路、四级公路砂石路面四级公路目前，我国等级较高的公路一般采用沥青混凝土路面或水泥混凝土路面，两种路面类型各有优缺点。表62路面类型比较表比较项目沥青混凝土路面水泥混凝土类型柔性刚性接缝无有噪音小大机械化施工容易较困难施工速度快慢稳定性易老化水稳、热稳均较好养护维修方便困难开放交通快慢晴天反光情况无稍大强度高很高行车舒适性好较好由交通量的计算知本道路为重交通，则路面要选择高等级路面。通过对两种不同类型路面的比较，另外结合当地材料来源及路面设计原则等各方面综合考虑，选用沥青混凝土路面类型。613标准轴载及轴载换算根据沥青混凝土路面设计技术规范（JTJ0142003），设计采用现行路面设计规范中规定的标准轴载BZZ100KN，P07MPA,1065CM，设计使用年限为15年。1当以设计弯沉值为指标以及验算沥青层层底拉应力时凡轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）PI的作用次数NI，按式61换算成标准轴载P的当量作用次数N614351,2KIIPCN式中N标准轴载的当量轴次，次/D；NI被换算车型的各级轴载作用次数，次/D；P标准轴载，KN；PI被换算车型各级（单根）轴载，KN；C1I被换算车型各级轴载的轴数系数。当轴间距大于3M时，按单独的一个轴计算，轴数系数即为轴数M；当轴间距小于3M时，按双轴或多轴计算，轴数系数为C1I112M1；C2I被换算轴载的轮组系数，单轮组为64，双轮组为10，四轮组为038。被换算车辆的类型数K计算示例交通SH141前轴NC1C2NIPI/P11380（2555/100）1004次/D435435后轴NC1C2NIPI/P11380（5510/100）28431次/D各车型当量轴次计算结果如下表62所示。轴载小于25KN的特轻轴重对结构的影响可以忽略不计，故不纳入当量换算。2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（包括车辆的前、后轴）PI的作用次数NI，按式62换算成标准轴载P的当量作用次数N6281,2