白杨村至中台村四级公路设计

1、第1章 前言1.1选题的目的及意义本次毕业设计是在对公路勘测设计、路基工程、路面工程、桥梁工程及其它有关专业课程的学习的基础上，并在教师的指导下，完成一段公路的两阶段初步设计任务。本次设计的目的和意义是应用学过的专业知识，根据自己专业的服务去向,在老师的指导下独立的完成一段公路的初步设计任务。通过此次设计可以培养我们的综合设计能力,进而把学过的知识加以系统的应用和巩固，使理论与生产实践相结合。掌握路线设计、路基设计、路面设计、小桥涵设计及初步设计概算设计理论和具体设计方法，并能够独立完成全部设计的图表。为自己走向工作岗位后适应生产实践的需要打下坚实的基础。1.2设计任务本次设计任务主要包括：依

2、据地形图完成给定的初步设计路线设计： 纸上定线（山岭区或越岭线） 进行方案比较（局部） 进行路线平面设计 进行路线纵断面设计。路基设计： 完成2km路基横断面设计.土石方计算 及路基排水设计，结构设计，边坡设计。小桥涵设计：结合自身设计，完成一项涵洞设计。路线平面交叉设计：完成一处路线平面交叉设计。1.3 公路等级和技术标准确定公路等级： (1-1)远景设计年平均日交通量（辆/日）；起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量；r设计交通量年平均增长率（%）；n设计交通量预测年限交通量年平均增长率为0.7%，一般能适应各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交量，

3、=小型车+1.5中型车+2大型车 =160，= 160（1+1.0%）=183，交通量在200辆以下，所以所选路段为四级公路表1.1 技术指标选取表设计速度（km/h）行车道宽度（m）路基宽度(m)最大纵坡(%)平曲线最小半径(m)会车视距（m）桥涵设计载重403.5659极限 15一般 10020公路-级1.4 设计依据根据所学的道路勘测设计、路基路面工程设计、工程地质条件等知识，结合实际资料并依据公路设计规范进行设计。1.5设计成果本路段根据规范技术经济指标，对路段进行了路线设计，绘制出了平面图、横断面图、纵断面图；并制出竖曲线表、路基设计表、逐桩坐标表及土方计算表、低等级直曲表、路基超高

4、加宽、平曲线上路面加宽表、用地表、直曲表。第2章 工程概况2.1 地理位置本项目处于武隆县境内，区内公路交通较发达，路线起点与县城支路相接，终点连接中台村核心区域，有利于连接县城、白杨村与中台村之间的交通，促进其经济发展。路线地理位置见图2-1图2-1 地理位置图2.2 气候项目区属于中亚热带温润季风气候区，多年平均气温17.50，常年平均降雨量1104.20毫米，年均蒸发量950.40毫米，年均气压978.60百帕毫巴，无霜期311天。总的气候特点是：气候温和，雨量充沛多集中，光照偏少云雾多，春来较早多夜雨，夏季炎热多伏旱，秋季凉爽多绵雨，冬无严寒少霜雪。无霜冬长，具有典型的季风气候特征。早

5、春季节，冷空气活动频繁，常有局部大风、冰雹；初夏常有连阴雨；盛夏多伏旱，常有酷暑；秋季多绵雨；冬季少雪无严寒，日平均气温都在0以上。所经地区气候的另一特点是，立体差异大：海拔每升高100米，平均气温便递减0.460.55；年积温约下降200左右。年无霜期由沿江河谷的312天，递减到中山区的235天。年日照时数，低中山区受山脊和云雾阻挡，要比平坝约少四分之一。2.3 沿线河流水文特征项目区内主要河流有乌江。乌江，乌江，贵州省第一大河，长江上游右岸支流。又称黔江。发源于省境威宁县香炉山花鱼洞，流经黔北及川东南，在重庆市涪陵区注入长江，干流全长1037公里，流域面积8.792万平方公里。项目区位于乌

6、江下游地区，紧邻长江，区内有多条溪沟，均为季节性流水，平面上呈树枝状，侧羽状展布于上述河流两侧，是次级支流。在河流域溪沟之外，流域内地表水体的形式还有水塘与河堰，它们遍布于丘间沟谷之中。地表水体交叉纵横，相互联系，构成了测区的地表水系统。2.4 区域工程地质条件2.41 地形、地貌武隆，地处重庆市东南边缘，乌江下游，武陵山与大娄山结合部，位于东经107°13-108°05，北纬29°0229°40之间，东西长82.7公里，南北宽75公里，全县幅员面积2901.3平方公里，其中耕地44.5万亩，县城建成区5.1平方公里。东邻彭水，南接贵州省道真县，西靠南川

7、、涪陵，北与丰都相连，距重庆市区128公里，处于重庆“一圈两翼”的交汇点，自古有“渝黔门屏”之称，是千里乌江一颗璀璨的明珠。现辖26个乡镇，40.84万人，县城所在地为巷口镇。2.4.2 地层岩性项目区出露地型从古生代到新生代，依次有 寒武系：此系为县境内出露最古老的地层，以白云岩、白云质灰岩为主，分布在白云、江口等地。出露面积145.22平方公里，占全县面积5%。  奥陶系：此系主要为层次灰岩、龟裂灰岩、炭质页岩、砂质页岩等，出露于背斜轴部，分布在江口、黄莺等地。出露面积429.57平方公里占全县面积14.81%。  志留系：此系主要为黄绿色、黄色、灰色页岩，黄绿色粉砂岩

8、及泥质粉砂岩等，广泛分布于县境东部、南部一代。出露面积299.78平方公里，占全县面积的10.33%。  二迭系：此系主要为岩质页岩、砂质页岩、钙质页岩、石英砂岩、粉砂岩、白云质灰岩及灰岩，分布境内中部、西部。出露面积707.68平方公里，占全县面积的24.39%。  三迭系：此系出露较全，主要为灰岩、白云质灰岩、钙质页岩、泥灰岩、泥质灰岩、白云岩、石英砂岩及石英粉砂岩等。主要分布在平桥、白马、火炉、羊角、土坎、茶园和巷口一带。出露面积938.61平方公里，占全县面积的32.35%。  侏罗系：此系主要为石英砂岩、暗紫色泥岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩、钙质粉砂岩。分布在

9、鸭江、长坝、中嘴、平桥、送月、庙垭、凤来、中村、青吉、万峰等。出露面积380.54平方公里，占全县面积13.12%。  2.4.3地质构造本区地质构造雏形由燕山期第二幕形成，属新华夏构造体系和南北径向构造体系，川黔南北构造带。江口等少数部分地区属川鄂湘黔隆起褶皱带。  1.褶皱构造  境内形成一系列背斜和向斜。构造成南北向的主要有接龙场背斜、甘田湾向斜、大耳山背斜、羊角背斜、三汇背斜、车盘向斜等。背斜核部出露地层多为二迭系、三迭系，其中接龙场背斜多为寒武系。向斜轴部为三迭系中上统地层。构造形态多为短轴构造，两翼岩层倾角差异较大。  构造线成北东向的主要有

10、桐麻湾背斜、长坝向斜、武隆向斜，弹子山背斜、浩口向斜、江口背斜等。构造形态为短轴构造，轴向北东25°40°，两翼岩层倾角差异大，一般北西翼陡，南东翼缓，呈不对称褶皱。背斜核部出露地层多为二迭系、三迭系；向斜轴部多为侏罗系，也有三迭系地层的。  2.断裂构造  境内断裂构造发育，多与背斜伴生。其性质为冲断层、正断层、逆断层。主要断层有芙蓉江冲断层、土坎正断层、三汇冲断层、煤炭厂逆断层、四眼坪逆断层。  2.5 水文地质条件项目区域内主要河流为乌江及其支流芙蓉江、大溪河。乌江该段水位变幅约30m，枯水位170m，2%洪水位206m，多年平均流量16

11、53m3/s；滑坡前缘为乌江支流苏家河沟，苏家河沟该段枯水位192.0202.5m，2%洪水位高程203.76m，当乌江2%洪水位时，苏家河沟该段洪水位212.5m。2.6 本章小结本章介绍了整个路段的自然地理状况、地质条件，为整个路段的设计提供了良好的依据。设计路段前应先确定路线的等级及路线采用的技术经济指标，因此，本章还介绍了路段中可能发生地质灾害，并提出防治措施，为后面的设计打下良好的基础。第3章 路线设计3.1 路线方案的说明和比较 3.1.1 了解资料首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况。3.1.2 定线的原则与方法根据给定的起终点，进

12、行纸上定线。1在1:10000的小比例尺地形图上在起，终控制点间研究路线的总体布局，找出中间控制点。根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况，选择地势平缓山坡顺直的地带，拟定路线各种可行方案。本设计中，由于无小比例地形图，从而在较大比例尺的地形图上进行选线、定线。2.对于山岭重丘地形，定线时应以纵坡度为主导；对于平原微丘区域（即地形平坦）地面自然坡度较小，纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。最终合理确定出公路中线的位置（定出交点）。本项目所处地形为山岭重丘，故在定线时以纵坡度为主导。项目为四级公路，其最大纵坡不超过9%。3.1.3 定线具体过程 1试坡：试坡的目的是进一步

13、落实初步拟定的路线走法的可能性；发现和加密中间控制点，发现局部比较方案，拟定路线布局。定均坡线，在本项目地带，根据等高线间距和所选定的平均纵坡（视路线高差大小，一般选5%-5.5%）按计算得等高线间平均长度a(a=等高距/平均纵坡)进行试坡，本设计中a取2cm，将各点连成折线，即均坡线。通过试坡发现控制点和局部比较线的差异，从而初步拟定路线布局的答题轮廓。2定导向线：分析这条均坡线对地形、地物等艰苦工程和不良地质的避让情况。如有不合理之处，应选择出须避让的中间控制点，调整平均纵坡，重新试坡。经过调整后得出的折线，称为导向线。在本设计中，在白杨村溪沟处，由于山沟较陡且位于溪沟处，在设计时纵坡坡度

14、很难满足要求，所以在设计时设置控制点，是线路尽量避免穿过该点，并且各项数据满足规范要求。3平面试线：穿直线：按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，穿线交点，初定路线导线（初定出交点）。敷设曲线：按照路中线计划通过部位选取且注明各弯道的圆曲线的长度。平面试线中要考虑平纵横配合，满足线形设计和标准的规定和要求，综合分析地形、地物等情况，穿出直线并选定曲线半径。根据公路等级，平曲线半径一般要大于100m。具体如图3-1所示:图3-1 初设导线图（部分）（4）修正导向线：纵断面控制：在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线，进行初步纵坡设计，并根据纵坡设计情况修正平面线形。本设计

15、中，由于线路位于山区地带，在设计时以最大纵坡9%、最长坡长200m为限度，进行初设，并根据初设对导向线进行修改。横断面较核：根据初步纵坡设计，计算出路基填挖高度，绘出工程困难地段的路基横断面图（如K0+601.025处），根据路基横断面的情况修改平面线形。 （5）定线：经过几次修正后，最终确定出满足标准要求，平纵线型都比较合适的路线导线，最终定出交点位置（一般由交点坐标控制）。具体线路如图3-2所示,图3-2 路线图3.1.4 路线方案的比选如有路线局部方案，应分别进行定线设计，经论证比较定出推荐方案，路线方案比较选择主要考虑下列因素：（1）路线长度；（2）平、纵面线形指标的高低及配合情况；（

16、3）占地面积；（4）工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量）；（5）造价等。在本设计中，由于路线等级较低，长度较短，工程量小，且所选线路满足设计使用要求，故未做过多比选。3.2 路线平面设计3.2.1 确定各平曲线半径及缓和曲线长度公路工程技术标准JTGB01-2003规定：当平曲线半径小于等于250m时应设置加宽；当平曲线半径大于等于1500m时可以不设置缓和曲线和超高，超高的横坡度计算由行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况确定。四级最大超高不应大于9%，在积雪地区不宜大于8%。当超高横坡度的计算值小于路拱坡度时，应当设等于路拱坡度的超高值。极限最小半径： R=v

17、2127µ+i=202127(0.13+0.08)=15 (规范值15m)一般最小半径： R=v2127(µ+i)=402127(0.06+0.08)=90 （规范值100m）表2.1 平曲线规范规定汇总表序号名称取值说明1平曲线一般最小半径100m在一般情况下应尽量使用大于一般最小半径的曲线半径（规范规定，原曲线半径不宜超过10000m），只有在地形条件限制时采用。2平曲线极限半径15m只有当地形条件特殊困难或受其它条件严格限制时方可采用。3不设超高最小半径 70m。路拱=8%4平曲线一般最小长度 100m。15s行程计5平曲线极限最小长度40m15s行程计6缓和曲线最小

18、长度20m6秒行程。7最大超高8%越岭段纵坡较大将最大超高值由8%减小至6%可以减小合成坡度，保证车辆在雨天，冰雪天气的行车安全。3.2.2 设计确定平曲线的原则1.在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径（R<10000m）。2.一般情况下使用极限半径的48倍或超高为24%的原曲线半径值，即3901500m为宜。3.从现行设计要求方面考虑，曲线长度按最小值58倍。4.地形受限时曲线半径应该尽量大于一般最小半径。5.从视觉连续性角度，缓和曲线长度与平曲线半径间应有如下关系。6.为使线形连续协调宜将回旋线与原曲线长度比例定位1：1：1，当曲线半径较大，平曲线较长时 也可以为1 ：2：1。7.

19、尽量保证全线指标均衡。根据设计资料，本次设计段路为四级路，设计速度为40公里/小时，设计年限10年，全线共设12条平曲线，其中包含基本型、非对称基本型、和S形曲线等多种曲线。3.2.3 特殊线形设计方法1.基本型：按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合，为了使线形连续协调，宜将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:1:1；当半径较大，平曲线较长时，也可以将回旋线圆曲线回旋线的长度比设计成1:2:1等组合形式。取交点(JDK0+385.058，如图3-3所示)为例计算 ，=40º1537 ，Ls=40m ，R=125.593m图3-3 基本线性图1) 曲线内移值 PP=0.531m2)

20、总切线长T q=19.469m T=(R+P)tg+q=125.287m3) 曲线总长 Lh= R+Ls=127.636m4) 外距E E=(R+P) secR=9.26m5) 校正值J J=2T-L=15.09m2.基本型非对称平曲线取交点(JD6 K1+133.314，如图3-4所示)为例进行计算，m, m,m，。图3-4 非对称平曲线mmmm前切线长: =113.982m后切线长： =66.213m曲线长： =209.059m根据路线几何线形设计要求，确定路线平面线形各要素及其他们之间的配合；线形应与地形.地物相适应，与道路所经地带的地形.地物.环境.景观相协调，而且减少工程数量，节省投

21、资。在以上工作完成后，即可以绘制等高线根据中桩地面高程以及横断面数据利用内差绘制等高线。3.2.4 编制直线及转角一览表根据所得数据填写直线转角一览表，相见附件8直线、曲线及转角表3.2.5 平面图标注路线起终点里程、交点位置及编号、公里桩、百米桩、水准点地物、人工构造物、曲线主点桩号、曲线要素表、坐标网格等,见附件。3.2.6 弯道视距的检查对于曲线内侧受建筑物、树木、路堑边坡等限制较严的弯道应进行视距检查，对于需要进行工程处理来保持视距的弯道绘出视距包络图。在本设计中，有几个大转弯处进行视距不满足要求，主要问题在于树木过多过密遮挡了行车视距，根据设计需要对此作出了适当的处理，对部分树木进行

22、了砍伐，个别部分路段不适合砍伐处，进行了线路调整，从而使整条线路合符公路设计规范。3.2.7 绘图根据路基横断面设计图确定出公路用地范围，并据此绘出公路用地表（见附件用地表），比例尺：纵向1:200,横向1:200,图上标出百米桩左右两侧的用地范围，连结细实线，并注上占地宽度，各曲线要素点要标出。单曲线内中桩坐标计算。详见附件用地表、直曲表、竖曲线表等。3.3 路线纵断面设计3.3.1点绘地面线根据各里程桩号及对应的地面高程，点绘出路线地面线 。如图3-5图3-5 路线地面线3.3.2 拉坡 调坡 定坡确定设计高程时，应根据公路路线设计规范规定公路的最大纵坡、限制坡长、纵坡折减、合成坡度等，并

23、结合路线起终点、桥隧、越岭线垭口、沿溪线水位等控制点和经济点的高程，确定出公路路线纵断面设计线。本设计公路为四级公路，最大纵坡坡度为9%，限制坡长200m，在设计时路线必须满足该技术标准，并又尽可能照顾平纵面线形的协调，同时还是最经济的设计。3.3.3 确定纵坡度，变坡点的位置 设计中，根据规范要求，使路线高程纵断面设计线不宜太碎，并保证最小坡长要求(60m)，变坡点位置选择在整10m桩号上，变坡点高程精确到小数点后三位，中桩精度小数点后三位，坡度值为“0.00%”。3.3.4 纵断面图的详细设计选取各变坡点处竖曲线半径：计算各竖曲线要素。根据设计资料绘制出路线中桩点的地面线，并写出纵断面设计

24、图的地质土壤情况，地面标高里程桩号、涵洞位置、孔径、结构类型、水准点的高程和位置坡度、填挖高度、与公路交叉的位置。在本设计的纵坡设计时，充分考虑了汽车的性能，选用最佳设计，使设计的道路有利于汽车行驶安全、提高车速和减少大气污染。并且再设计中避免了出现小于0.3%的不利于排水的纵坡度，同时纵坡度又不超出规范所要求的四级公路最大纵坡值。具体设计如图3-4：图3-4 纵断面设计初图3.3.5 平、竖曲线的组合平、竖曲线的组合应满足以下要求：1. 平、竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。2. 平、竖曲线大小应保持均衡。3. 暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合合理。4. 有些平、竖曲线应避免组合。 3.

25、3.6 竖曲线要素的计算 （3-1） （3-2） （3-3） （3-4）式中：R竖曲线半径T竖曲线切线长E外距 前段坡线坡度后段坡线坡度 当0时为凹型竖曲线；0时为凸型竖曲线。 例： 变坡点桩号 变坡点高程 R L T EK1+160.000 274.2494 1000 6.35 91.2716 45.6358 1.0413竖曲线起点高程=变坡点高程±T 注：起点位于上坡段取负；起点位于下坡段取正切线高程=竖曲线起点高程+设计高程=切线高程±h填挖高度=设计点高程-地面高程注：凹型竖曲线取正；凸型竖曲线取负；计算点到竖曲线起点距离坡线的中纵坡度；上坡取正；下坡取负；h竖曲线

26、上任意点的距离3.3.7 平纵线形设计应注意避免的组合1.应避免在凸型曲线的顶部和凹型竖曲线的底部插入小半径平曲线。2.应避免在凸型竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部与反向平曲线变曲点重合。3.在长直线段或长平曲线内要尽量设成直坡线避免设置凸凹看不见的线形。4.平曲线长直线段内不要插入短的竖曲线。5.应避免在长直线上设置长坡凹型竖曲线路段这种路段易产生视觉的错觉 造成超速行驶。3.4本章小节本章对公路纸上定线和方案的确定进行了详细介绍，同时包括了路线平面设计（平曲线半径及缓和曲线长度计算、等高线的绘制、平曲线的超高计算）、路线纵断面设计（点绘地面线，拉坡.调坡.定坡，确定纵坡度.变坡点的位置，纵断

27、面图的详细设计以及竖曲线要素计算等），还阐述了平、竖曲线的组合方式及平纵线形设计应注意避免的组合第4章 路基路面及排水路基是公路的重要组成部分，它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物，承受由路面传来的荷载，必须具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性，中期设计在公路设计中占有重要的地位。4.1路基设计根据公路工程技术标准JTGB01-2003 规定一级公路，山岭区的有关技术标准表4.1 路基参数表 路基宽度(m)路基边坡坡度路面宽度 (m)右侧硬路肩宽度(m)土路肩 宽度(m)边沟 坡度6.501：1.56.00.750.75z1：1.5路基横断面由路面宽度、路拱横坡度、路肩、路基宽度、路

28、基边沟、 截水沟、取土坑、弃土坑、公路用地等组成。路拱横坡度取2%， 土路肩为3%，路基边坡为1:1.5，在设计边沟的深度为0.6 m，宽度为0.6m，外侧边坡坡度均为1:1.5。4.1.1 边坡的确定路基边坡坡度对路基稳定性十分重要，确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。其大小取决于边坡的土质，岩石的性质及水文地质条件等自然因素和边坡的高度。一般路基的边坡坡度可根据多年实践经验和设计规范推荐的数值采用。1.路堤边坡一般路堤的边坡度可根据填料种类和边坡高度按规定坡度选用，路堤边坡坡度超高时，单独设计，陡坡上路基填方可采用砌石。2. 路堑边坡土质路堑边坡应根据边坡高度，土的密实程度，地下水和地面

29、水的情况，土的成因和生成时代等因素选定。岩石路堑边坡，一般根据地质构造与岩石特性对照相似工程的成功经验选顶边坡坡率。4.1.2 路基高度的确定路基的填挖高度，是在路线纵断面设计时综合考虑路线纵坡要求，路基稳定性和工程经济等因素确定。从路基的强度和稳定性要求出发，路基上部土层应处于干燥或中湿状态，路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路基的最小填土高度。路基横断面设计是在横断面测量所得的数据点绘到横断面上,按纵断面设计确定的填高度和平曲线上的超高,加宽值逐桩绘出路基横断面设计图,并计算的填挖中桩高度,填方面积和挖方面积分别标注于横断面图上。填、挖方面积的计算方法：填挖面

30、积的计算方法包括积距法、几何图形法、混合法、求积仪法,本设计采用积距法。图4-1 横断面计算图如图每隔1cm量出高度累计相加由于比例尺为1:200结果乘以4得到填挖方面最后把结果减去(填方)或加上(挖方)路面结构层面积即得该断面的填挖方面积，对于半填半挖路段，填挖面积应该分别写出。 4.1.3加宽超高设计1.加宽当半径小于等于250m时，为了保证车的安全，曲线段上的正常宽度应做适当的加宽，半径大于250时不加宽。2.超高四级公路设计时速为40km/h时，当平曲线半径小于1500m时为让汽车在曲线上行驶时能够获得一个指向曲线圆心的横向分力，以克服离心力对行车的影响应设置超高。本设计中超高的设置方

31、法采用的是绕边线旋转的方法，超高的形成过程包括提肩阶段、双坡阶段和旋转阶段。3.超高值的计算路基设计调和一般是指路肩边缘的高程，在超高设置段路基及中线的填、挖高度内改变，因此在该段应对超高值进行计算。下面是计算各超高缓和段上各断面的超高值，公式摘录如下：表4.2 绕路面内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备注1.计算结果均为与设计高之高差；2.临界端面距超高缓和段的 起点：全超高阶段外缘中线内缘超高过度段外缘中线内缘以桩号(K1+463.167K1+518.667)为例：LS=55.5m V=60Km/h R=300m 查规范得ib=4.0%m LC< LS 取1） 圆曲线的全超高断

32、面 h内=(bJTiJT+bJYiG)-(bJT+bJY)+b ib =(0.75×3%+1.5×2% )-( 0.75+1.5+0) × 4.0%=-0.0375h外=(bJTiJT +bJYiG)+ (B/2)ib =(0.75×3%+1.5×2% )+3.75×4%=0.2025h中=(bJTiJT+bJYiG)+(B+bJT+bJY)ib= (0.75×3%+1.5×2% ) +9.75×4%=0.44252) 超高缓和段超高值计算：（1）双坡断面 以桩号K1+500为例：h内=(bJTiJ+bJ

33、YiG)-(bJ+bx)iG=(0.75×3%+1.5×2.0%)-(0.75+1.5+0) ×1.9%=0.0075h外=bJT(iJ-iG)+x/x0B+2(bJT+bJY) iG =0.75×(3%-2%)+26.976/49.5×7.5+2×(0.75+1.5) × 2% =0.138h中=(bJTiJT+bJYiG)+(B/2)iG=(0.75×3%+1.5×2% )+ 3.75×2%=0.1275x0 = Lc iG/ib=100×2.0%/4.0%=50（2）旋转断面以桩

34、号为K1+480为例h=(bJTiJT+bJYiG)-(bJT+bJY)+bxix =(0.7×3%+1.5×2%)-( 0.7+1.5+0)+0 × 66.976/100×4%=-0.0078h外=(bJTiJT+bJYiG)+(B+bJT+bJY)ix= (0.75×3%+1.5×2%) +9.75×66.976/100×4%=0.314h中=(bJTiJT+bJYiG)+(B/2)ix =(0.75×3%+1.5×2% )+ 3.75×66.976/100×4% =0.

35、1529式中：B行车道宽度（m）bj 路肩宽度（m）b圆曲线的加宽值（m）bxX距离处的路基加宽值（m）超高横坡度路拱横坡度路肩横坡度与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离（m）x超高缓和段中任意一点至超高缓和段起点的距离（m）4超高设计图的绘制按比例绘制一条水平基线,代表路中心线,并认为基线路面横坡是为零。绘制两侧路面边缘线,路边缘线离开基线的距离,代表横坡度的大小。标注路面路肩横坡度,以前进方向右侧斜的路拱横向坡度为正,向左倾斜为负。详细超高加宽设计见路基超高加宽表。4.1.4 路基排水系统的设计原则1. 一般规定(1)四级公路路基路面排水应进行综合设计，使各种排水设施形成一个功能

36、齐全，排水能力强的完整排水系统。(2)路基排水设计应与农田水利建设规划相配合，防止冲毁农田或危害农田水利设施，当路基占用灌溉沟渠时，应予恢复，并采取必要的防渗措施。(3)公路穿过村镇居民区时，排水设计应与现有供、排水设施及建设规划相协调。(4)排水困难地段可通过提高路基或采取降低地下水位、设置隔离层等措施，使路基处于干燥、中湿状态。2.地质情况本段处在干燥或中湿状态 ，路基排水基本顺畅，但也出现挖方及矮路堤，在大部分地区及挖方路段需设置边沟，并且两侧100米左右的路段由于是填方向挖方过渡，填土高度较小，属于矮路堤都必须设置边沟。当排水量大时应进行流量计算，在小半径曲线设置超高的地段，边沟宜加深

37、。边沟纵坡应与路线纵坡一致，但本路线全线地面起伏很大，且横断面高差很大，在许多路段无法满足此项要求。在路基两侧设置边沟，一般情况下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟最大纵坡为3%,最小纵坡为0.3%。在一些地线横向排水好的路堤也可不设边沟。全线横向排水基本良好，路基受地下水影响小，不需全线设置边沟，路线左侧高，右侧低，右侧需设边沟的地段少一些。纵向排水全部按设置3m护坡道的情况选择，挖方路段选路基边坡坡脚以外2米。边沟出口必须设在横向排水良好或涵洞的地段使边沟汇集来的水能顺畅的排向路基范围以外，以保持路基处在干燥或中湿状态。各种排水设施的设计应尽量少占农田，并与水利规划和土地

38、使用相配合进行综合规划，排水口应尽可能引接至天然河沟，以减少桥涵工程，不宜直接注入农田。应采取就地取材，因地制宜的原则。在路基两侧设置边沟，一般情况下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤应设置边沟，边沟采用梯形，边沟的底宽为0.6m, 深度为0.6m, 内侧边坡采用1:1.5,外侧边坡为1：1.5。边沟最大纵坡为3.0%,最小纵坡为0.3%。在一些地线横向排水好的路堤也可不设边沟。纸上定线在地形图上示出排水沟渠的平面位置。涵洞与路正交，纵坡度最大为2%，涵管直径为1.50m。4.1.5横断面的绘出横断面设计一般比例为1:200, 在横断面图上，按纵断面设计确定的填挖高度和平面设计的超高，根据标

39、准规定的路基宽度，绘出其路基横断面设计图，并标出填挖的高度路基宽度，计算出填方面积(At),挖方面积(Aw),并分别标注于图上.。详细设计图见横断面设计图。4.2 路面设计路面是道路主要组成部分，它的好坏会直接影响行车速度，安全和运输成本。路面要求有强度和刚度，稳定度，表面平整度，和抗滑性，本段设计为水泥混凝土路面,设计使用年限为20年。4.2.1 设计原则根据交通量，因地制宜，合理选材，方便施工的原则设计。4.2.2 路面结构的确定及材料的选择根据公路等级和交通量，确定路面等级为中级。路面类型选用普通水泥混凝土路面，路面结构：面层（普通水泥混凝土）厚度为18cm；基层（级配粒料基层）厚度为1

40、5cm；底基层(石灰、粉煤灰综合稳定土) 厚度为15 cm；垫层（天然砂砾）路基为中湿类型要加铺砂垫层厚度为15cm。基层应具有足够的强度和稳定性，表面平整，在荷载重复作用后的累计变形适中。 4.2.3 施工要求对材料的要求:粗集料,应质地坚硬、耐久、符合规定级配,最大粒径不应超过40cm；细集料应清洁，细度模数在2.5以上。施工准备的要求:混凝土配合比设计、基层的检查与整修、基层的宽度、路拱与标高、表面平整度和压实度均应检查其是否符合要求。养生的要求：潮湿养生，每天均匀撒水数次，至少延续14天。4.2.4路面设计计算书1.交通分析：本设计拟建为山岭区四级公路，设计基准期为20年。设计速度为4

41、0Km/h，根据所给的设计资料可知，交通量年平均增长率为0.7%。设计初年交通量：中型车58辆/日，中型车中各种车型所占比例为：解放CA10B43%（43%×680=292.4辆/日）， 东风EQ14032%（32%×53=17辆/日）,解放CA39025%（25%×53=13辆/日）；大型车80辆/日，大型车中各种车型所占比例为：黄河JN15030%（30%×80=24辆/日）,沃尔沃N864837%（37%×80=29辆/日）, 黄河JN16233%（33%×80=27辆/日）根据规范查得我国常用汽车路面参数，列下表所示

42、：轴载换算：以水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。表4.3 轴载换算表 车型轴型 (KN)(次/日)（次/日）解放CA-10B后轴60.851292.40.10330.1033前轴19.4620.29292.40东风EQ-140后轴69.21217.60.60170.6017前轴23.7569.13217.60解放CA-390后轴70.1511700.58460.5846前轴35481.29170黄河JN-150后轴101.61105135.36135.8429前轴49416.461050.4829沃尔沃N8648后轴1201129.52394.25112397.

43、8492前轴55396.28129.53.5981黄河JN-162后轴1151115.51080.80521091.7238前轴59.5383.10115.510.9186 Ns=12Nsi=12×1421.0132=710.5066(次/日)四级公路的设计基准期为10年，安全等级为四级。取临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数为0.58。交通量年平均增长率为0.7%。计算得到设计基准期内临界荷载处标准轴载的累计作用次数： Ne=1+t-1×365Ns=1+0.00710-1×3650.007×710.5066×0.58=5.373×106

44、次属轻交通。2分别以干燥、中湿和二种状态拟定路面结构：干燥状态下路面结构：面层：普通水泥混凝土 初估板厚 18cm基层：5%水泥稳定沙砾 15cm底垫层：石灰粉煤灰稳定土 12cm确定土基回弹模量E0：干燥路段土基的回弹模量为40.2Mpa。 计算荷载疲劳应力： (4-1) (4-2)式中：标准轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力（Mpa）r混凝土板的相对刚度半径（m） （4-3）h混凝土板厚（m）Ec水泥混凝土的弯拉弹性模量（Mpa）取31000MpaEt基层顶面的当量回弹模量（Mpa） (4-4)Ex基层和底基层或垫层的当量回弹模量（Mpa） (4-5)hx基层和底基层或垫层的当量厚

45、度（m） (4-6)Dx基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度（Mpa） (4-7)E0路床顶面的回弹模量（Mpa）取40.2Mpah1、h2基层和底基层或垫层的厚度（m）E1、E2基层和底基层或垫层的回弹模量（Mpa）取1300Mpa,600Mpa (4-8)则：式中：Kr考虑接缝传荷能力的应力折减系数，采用纵缝设拉杆平缝时取0.87Kf疲劳应力系数 Kc偏载，动载影响系数，四级路取1.05计算在临界荷位处的温度疲劳应力： (4-9)式中：Kt考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数最大温度梯度是混凝土板的翘曲应力（Mpa） (4-10)混凝土线膨胀系数（1×10-5/）最大温度梯度（/m

46、）取88/m水泥混凝土弯拉弹性模量（Mpa）取31000Mpa与l/r和h有关的系数，查表得0.59 (4-11)式中：水泥混凝土抗弯拉强度标准值（Mpa）取5Mpaa、b、c为回归系数a=0.828,b=0.041,c=1.323 (4-12)所以，检验初拟路面结构：四级公路的安全等级为四级，相应于四级安全等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为70%。再椐查得的目标可靠度和变异水平等级，查表确定可靠度系数。 (4-13)式中：可靠度系数，取1.13满足上式。所以，初拟路面结构合适。 中湿状态下路面结构：面层： 普通水泥混凝土 初估板厚18cm基层： 5%水泥稳定沙砾 15cm底垫层： 天然砂

47、砾 12cm确定土基回弹模量E0：中湿路段的土基回弹模量为35.2Mpa。底基层和垫层同时存在时，应将底基层和垫层换算成具有当量回弹模量和当量厚度的单层，然后再与基层一起计算基层顶面的当量回弹模量：Ex底基层和垫层的当量回弹模量（Mpa） (4-14)hx底基层和垫层的当量厚度（m） (4-15)Dx底基层和垫层的当量弯曲刚度（Mpa） (4-16)式中：h1、h2底基层和垫层的厚度（m）E1、E2底基层和垫层的回弹模量（Mpa）取600Mpa,150Mpa (4-17)计算荷载疲劳应力： （4-18） （4-19）式中：标准轴载在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力（Mpa）r混凝土板的相对

48、刚度半径（m） （4-20）h混凝土板厚（m）Ec水泥混凝土的弯拉弹性模量（Mpa）取31000MpaEt基层顶面的当量回弹模量（Mpa） (4-21)Ex基层和底基层或垫层的当量回弹模量（Mpa） (4-22)hx基层和底基层或垫层的当量厚度（m） (4-23)Dx基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度（Mpa） (4-24)E0路床顶面的回弹模量（Mpa）取35.2Mpah1、h2基层和底基层或垫层的厚度（m）E1、E2基层和底基层或垫层的回弹模量（Mpa）取1300Mpa,438Mpa (4-25) 则：式中：Kr考虑接缝荷载能力的应力排减系数，采用纵缝拉杆取0.87Kf疲劳应力系数 Kc偏载

49、，动载影响系数，四级路取1.05计算在临界荷位处的温度疲劳应力： (4-26)式中：Kt考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数最大温度梯度是混凝土板的翘曲应力（Mpa） (4-27)式中：混凝土线膨胀系数（1×10-5/）最大温度梯度（/m）取88/m混凝土抗弹性模量（Mpa）取31000Mpa与l/r和h有关的系数，取0.58 (4-28)式中：水泥混凝土抗弯拉强度标准值（Mpa）取5Mpaa、b、c为回归系数a=0.828,b=0.041,c=1.323 （4-29）所以，路面防冻厚度计算：对于季节性冰冻地区应验算路面总厚度（水泥混凝土路面厚度+路面其它结构层厚度）是否满足最小防

50、冻厚度的要求。若不满足，则应增加防冻层补足或增加垫层厚度使路面总厚度达到最小防冻厚度的要求。已知当地年平均冻深>2米， 粘性土中湿路面最小防冻厚度为70cm中湿地段：23+18+18+15=74>70cm,满足要求。3设计结果水泥混凝土路面设计，设计公路等级为四级，路面设计可靠度系数为1.05，面层类型为普通水泥混凝土面层表4-4 路面设计的各种参数行驶方向分配系数1车道分配系数1 轮迹横向分布系数.56交通量年平均增长率2 混凝土弯拉强度5 MPa混凝土弯拉模量31000 MPa 混凝土面层板长度5 m地区公路自然区划面层最大温度梯度88 /m接缝应力折减系数 .87 基(垫)层类型-新建公路土基上修筑的基(垫)层表4-5 各层路面参数层位基（垫）层材料名称厚度(cm)回弹模量(MPa)1水泥稳定砂砾1813002石灰粉煤灰土15600 3土基12304.2.5 路面排水系统的设计原则1.路面排水设计原则及注意事项：1）超高段纵向缝隙或排水沟的集水井按一次现浇施工的方法，以确保集水井的防渗效果。2）超高路段外侧，在路缘带边缘设置缝隙式圆形排水管，经集水井及横向排水管、急流槽、清淤井、横向引水沟将