一级公路设计计算说明书

1、一级公路设计计算说明书目录目录毕业设计（论文）任务书1开题报告或文献综述II指导教师审查意见m评阅教师评语IV答辩会议记录v中文摘要VI外文摘要vn1前言o2线路设计12.1 交通量资料12.2 选线原则223方案比选22.4 平面设计43纵断面设计113-1纵断面设计要求113.2 纵坡设计113.3 3坡长的要求123.4 竖曲线设计143.5 平纵组合设计174横断面设计191.1 横断面设计方法191.2 2横断面组成191.3 交通量情况201.4 横断面要素的确定201.5 横断面其他组成的设计要求201.6 路基设计234. 8土石方工程量计算285路面设计314.1 路面设计原

2、则315. 2路面类型的选定31毕业设计小结54参考文献56致谢57前言1前言毕业设计是对我们大学所学专业知识的回顾和提升，做好设计能为我们以后的学习和工作打下坚实的基础。公路交通是为国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志。我国从“七五”开始，公路建设进入了高等级公路建设的新阶段，近几年随着公路等级的不断提高，路桥方面知识得到越来越多的应用。本次设计中，运用了鸿业市政道路、AutoCAD2008等软件。查阅了相关资料后，做了以下工作：1明确设计任务的依据和概况。包括设计标准以及原则，沿线筑路材料等。2确定公路等级和技术标准。3平面设计，包括

3、平面线形设计、纵断面设计、横断面设计。平面线形设计首先拟定路线方案根据孙家驷主编的道路勘测设计（人民交通出版社），根据选线的一般要求，综合考虑沿线地形、地物、地质、水文条件等影响因素,按照选线的步骤选定一条切实，可行的方案。纵断面线形设计是根据已经确定的路中线的位置，结合所经地面的起伏情况，在地面上确定各中桩点的具体位置和桩号，并用内插法计算各点面的地面高程。4路基设计。运用土力学（中国建筑工业出版社）、基础工程（中国建筑工业出版）、邓学均主编的路基路面设计（人民交通出版社）的各项规定对挡土墙进行设计。5路面设计。路面结构设计是根据公路沥青路面设计规范、路基路面工程（人民交通出版社）的要求，完

4、成各项指标的设计。本设计的内容全面地包含了交通土建专业所学知识，是一次全面的设计演练。设计应达到的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行。为此，设计过程中要以设计规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。限于时间和经验的不足等方面的原因，在设计过程中难免有不尽合理和完善之处，尽请指正。2线路设计2.1交通量资料据调查，预测该公路2017年的交通量与车辆组成如下:表2.1交通量车型前轴重/kN后轴重/kN后轴数后轴轮组数后轴距交通量/（辆/日）参考换算系数备注跃进NJ13016.239.31双轮组5902单后轴货车解放CA10B19.460.91双轮组8201.5单后

5、轴货车三菱FV413JDL54.0100.02双轮组2m4403双后柚住车黄河NJ15049.0101.61双轮组6003单后轴货车上海SH14226.655.11双轮3501单后轴货组车五十铃EXR181L60.00100.03双轮组4m2503拖挂车2.2选线原则一、正确处理道路与农业的关系1 .路线应与农田水利建设相配合，有利农田灌溉，尽可能少和灌溉渠道相交，把路线布置在渠道上方非灌溉的一侧或渠道尾部；2 .当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争取靠河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村保田之用。二、合理考虑路线与城镇的联系1.国防公路和高等级公路，应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集

6、的居民点；2 .一般沟通县、乡、村直接为农业运输服务的公路，经地方同意也可穿越城镇，但应有足够的路基宽和行车视距，以保证行人、行车的安全；3 .路线应尽量避开重要的电力，电讯设施。2.3方案比选2.3.1方案比选的一般原则和要求方案的选定要从国家和当地的战略全局出发，服从国民经济发展的要求，讲求社会、企业和环境的综合效益。方案比选要把国家和整体利益放在首位，因此应根据不同设计阶段，深入实际做好调查研究，充分收集资料，广泛征求有关方面的意见，听取各级领导部门的指示和建议，坚持实事求是的原则和严肃认真的态度，有系统有计第1页共60页线路设计划地进行全面比选，不遗漏有价值的方案。2.3.2方案比选意

7、见推荐方案的优缺点：1 .方案一优点：(1)路基基本为新建，不存在新旧路基结合处理问题;(2)线形较缓和。(3)基本不要建桥，比较经济；(4) 土方填挖相差不算太大。缺点：平曲线占路线总长较短。2 .方案二优点：(1)旧路利用率高，工程量小，占地少；(2)拆迁建筑物面积少，工程造价低；缺点：(1)穿越山头较多且较陡，挖方量会较大；(2)竖向坡度变化比较快，不利于行车安全。综合比较，方案一更理想经济。2.4平面设计2. 4.1平面设计要求平面设计中，圆曲线半径、缓和曲线半径长度的取值必须满足其相应的规定。在此基础上，应根据设计条件尽量选用较高的技术指标，不应轻易选用指标中的最大(或最小)值，并保

8、持各种线形要素的均衡性、连续性。3. 4.2圆曲线设计圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。选用曲线半径时，应充分注意地质、水文条件，使曲线既能更好地吻合地形，减少工程，又能满足桥梁的要求和隧道、路基等建筑物的设置条件。一般地段曲线半径的选择受地形影响不大，应结合占用农田等情况，尽量采用较大半径的曲线。圆曲线能较好的适应地形的变化，并可获得圆滑的线形,圆曲线在适应地形情况下，应尽量选用较大半径,在确定半径时应注意以下几点：1 .一般情况宜采用极限最小半径的4-8倍或超高为2%-4%的圆曲线半径；2 .地形条件受限制时,应采用大于或接近一般最小半径的圆曲线半径；3 .应同前后先

9、行要素相结合,使之构成连续均衡的曲线线形；4 .应同纵断面线形相结合,避免小半径曲线与陡坡相重合；5 .每个弯道半径值的确定,应按技术标准根据实际选用。我国公路工程技术标准中所规定的圆曲线最小半径取值，具体规定见下表2.2。公路路线设计规范规定圆曲线的最大半径不宜超过10000叱为了保证汽车行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也宜有3s的行程。极限最小半径是指按计算行车速度行驶的车辆,能保证其安全行驶的最小半径。它是设计采用的极限值，当路面横坡和横向力系数最大时，可按R=V2/127(u±i)计算出极限最小半径，道路曲线为极限最小半径时,设置最大超高。一般最小半径

10、对按计算速度行驶的车辆能保证安全和舒适性，它是通常情况下推荐采用的最小半径。它介于极限最小半径与不设超高最小半径之间。不设超高最小半径是指曲线较大，离心力较小,靠轮胎与路面间的摩阻力就足以保证汽车安全稳定行驶采用的最小半径,这时路面可以不设超高。此时对行驶在曲线外侧车道上的车辆,其i值为负值,大小等于路拱横坡。从舒适角度考虑,此时取的u值比极限最小半径所采取的U值小的多。我国公路工程技术标准规定不设超高最小半径是取11=0.035,i=-o.015。因此根据汽车转弯的横向稳定分析：式中：以一横向力系数；i一路面横坡，无超高时为路拱横坡。取=0.1,i=1.5%,代入上式(3.1),得R=438

11、?。所以在此段公路设计中根据圆曲线半径的选用原则，拟采用圆曲线半径为小半径(m)公路等级高速公路般最小半径(m)10007004002007002004001002006510030路拱WZ0%55004000150015004000150025006001500350600150路拱>20%75002.4.3缓和曲线设计直线与半径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。本设计中圆曲线半径取R=1000m,小于不设超高最小半径R=5500m(路拱W2.0%),所以需要设置超高。由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度。公路工程技术标准中规定

12、计算行车速度为80km/h的一级公路中缓和曲线最小长度是70m(见表2.3)。表2.3缓和曲线最小长度公路等级计算行车速度(km/h)缓和曲线最小长度(m)高速公路1085缓和曲线的最小长度,1.旅客感觉舒适Ui一般从以下几个方面考虑:第11页共60页(2.2)2 .超高渐变率适中(2.3)3 .行驶时间不过短(2. 4)L(min)=-八1.2式中：R一圆曲线半径(m)；V设计车速(km/h)；B旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度(m)；，一超高坡度与路拱坡度代数差(%);一超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度，取1/200。因此，根据上式（3.2）、（3.

13、3）、（3.4）得Lv(min)=O.O36/3R_ 0.036x80s1000=18.4。)Ls (min)=BAr. _ 12.25x0.07”疝n)=±i=67(m)八1.21.2结合以上要求，取L$=20（X7）o2.4.4组合曲线类型及设计12.1平曲线要素示意图1 .曲线几何元素的计算公式如下:内移值：=24R 238软、(2. 5)缓和曲线角：屁）=240/?2Ls 180"(2. 6)2R 7t(2. 7)(2. 8)(2. 9)切线长：Th=(/?+/?)tan-+曲线长：匕-2氏）?+2二18v圆曲线长：。=我(。一2月。)喘7(2.10)外距：En=(

14、R+p)sec-R(2.11)2切曲差：Du=2Tfl-Ll1(2.12)则由上式(2.5)、(2.6)、7)解得=1.67(m),q=94.8(m),为=5.73(°)2 .逐桩坐标计算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。见逐桩坐标表(1)直线上桩坐标计算设交点坐标为JD(无、Yj),直线的方位角为人、A2o则ZH点坐标：Xzh=Xj+Teos(At+180)Yn<=Yj+Tsin(At+180)设直线上加桩里程为L,曲线起点里程为ZH,曲线终点里程为HZ,则前直线上任意点的坐标：X=Xj+(T+ZH-L)Xcos(Aj+180)Y=Y；+(T+Z

15、H-L)Xsin(At+180)后直线上任意点的坐标(L>HZ)：X=Xj+(T-ZH+L)XcosA2Y=Yj+(T-ZH+L)Xsinh(2)设缓和曲线的单曲线曲线上任意点的切线横距7s/9_严X""")II40/?2L/345伏59904GR6Lv式中：/一缓和曲线上任意点至ZH(或HZ)点的曲线长;“一缓和曲线长度。(3)第一缓和曲线(ZHHY)任意点坐标(3O12(30I1x=X7n+x/cod-xcodAl乃RLJA,也)Y = Y7Jt + x! cqxsin A +J30/2、成功z(4)圆曲线内任意点坐标由HYYH时X=XllY+2Rsin

16、1与式中：/一圆曲线内任意点至HY点的曲线长；4、YrHY点的坐标。由YHHY时X=Xl/Y+2/?sinl1xcoJa1+180-”"一生成)成Y=Yfry+2Rsinf1xsinl-Al+180-网"、l成，L'成式中：/一圆曲线内任意点至YH点的曲线长。(5)第二缓和曲线(HZYH)内任意点坐标13记)xcosA7+180-$-JL成lJy = %+"co« 干(3a2)xsinA+180-(J-成lJ式中：/一第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。综合以上公式计算出本次设计的线路上各桩号的坐标，见逐桩坐标表。纵断面设计3纵断面设计3.1

17、纵断面设计要求纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的总坡度和坡长，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，平面和纵面组合设计协调，以及填挖经济、平顺。具体体现如下：1 .纵断面设计应满足纵坡和竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、竖曲线最小半径及长度等）；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，合理安排缓和坡段，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。越岭线城口附近的纵坡应尽量缓一

18、些。变坡点处应尽量设置大半径竖曲线；3 .设计标高的确定，应结合沿线自然条件如地形、土壤、地质、水文、气候、排水等和各种构造物控制标高等因素综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅；4 .纵断面的设计应与平面线形和周围自然景观相协调，即应考虑人体视觉心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡，来确定纵断面的设计线；5 .一般情况下纵断面设计，应考虑填挖平衡，尽量就近移挖做填，以减少借方和弃方，降低造价和节省用地，保证自然环境；6 .对连接段纵坡，如大中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应平缓一些；7 .在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面

19、的要求。3.2 纵坡设计3.2.1最大纵坡最大纵坡是公路纵断面设计的重要控制指标，在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。我国公路工程技术标准中规定：当设计速度为80km/h时，最大纵坡为5%。最大纵坡设计时不可轻易采用，应留有余地。3.3坡长的要求3.3.1最短坡长限制最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频率，导致乘客感觉不舒服，车速越高越感突出。从路容美观、视觉效果、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。最短坡长以不小于计算行车速度9s的行程为宜，公路工程技术

20、标准中规定公路最短坡长应按表3.1选用。在平面交叉口、立体交叉的匝道，最短坡长可不受限制。表3.1最小坡长3.3.2最大坡长限制公路纵坡的大小及其坡长对汽车正常行驶影响很大。纵坡越陡，坡长越长，对行车影响也越大。主要表现在使行车速度显著下降，长时间使用低速档会使发动机发热过分而使效率降低，水箱沸腾，行驶乏力。而下坡时，则因坡度过陡，坡段过长而使刹车频繁，影响行车安全。因此，为保证行驶质量和行车安全，对陡坡的坡长应一级公路加以限制。公路不同纵坡的最大坡长规定如表3.2o高速公路和一级公路纵坡及坡长的选用应充分考虑车辆的运行质量要求。对即使纵坡为2%,其坡长也不宜过大。缓和坡段的具体位置应结合纵向

21、地形起伏情况，尽量减少填挖工程数量，同时应考虑路线的平面线形要素。在一般情况下，缓和坡段宜设置在平面的直线或较大半径的平曲线上，以充分发挥缓和坡段的作用，提高整条公路的使用质量。表3.2各级公路纵坡长度限制高速公路1210，八1020八八806000o608040603040、度(km/h)Q9010111210110000000000070809010801090111011111240000000000000000000£60708080709080909010000000000000乂506060706070707080丸00000000007505060/0003004002

22、0所以，本设计中坡度及坡长取值，均满足设计规范要求。3.4竖曲线设计3. 4.1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，其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或最小长度。1汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力。这个力在凹形竖曲线上是增重，在凸形竖曲线上是减重。这种增重与减重达到某种程度时，旅客就有不舒适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利的影响，所以确定竖曲线半径时，对离心加速度要加以控制。根据试验，认为离心加速度限制在0.5m/s20.7m/s2比较合适。4而=，.6或%="%£2 .时间行程不过短汽车从直坡道行驶到竖曲线上，尽管竖曲线半

23、径较大,如其长度过短,汽车倏忽而过旅客会感到不舒适。最短应满足3秒行程,即/=%6=%23 .满足视距要求汽车行驶在凸形竖曲线上,如果半径太小,会阻挡司机的视线.为了行车安全,对凸形竖曲线的最小半径和最小长度应加以限制。当汽车行驶在凹形竖曲线上时,也同样存在视距问题。对地形起伏较大地区的道路,在夜间行车时,若竖曲线半径过小，前灯照射距离近,影响行车速度和安全;在一级公路及城市道路上有许多跨线桥、门式交通标志及广告宣传牌等,如果它们正好处在凹形竖曲线上方,也会影响驾驶员的视线。根据以上缓和冲击、时间行程及视距要求三个限制因素，可计算出各行车速度时的凸、凹形竖曲线的最小半径和最小长度，如下表3.3

24、。表3.3凹形竖曲线最小长度变坡点K0+ 640 K2+ 560计算行 车速度 (km/h)120120停车视距co(%)缓和冲击(m)桥下视距5，/26.92(m)210 1.326 53.05621.729210 1.307 52.29621.418表3.4公路竖曲线最小半径和最小长度计算行车速度km/m1201008060403020凸形极限最11065030014045025010竖曲小值(m)000000线半一般最17010045020070040010径小值(m)0000000凹形极限最40030020010045025010竖曲小值(m)00000线半一般最60045030015

25、070040020径小值(m)00000竖曲线最小长度(向100857050352520第19页共60页表3.5视觉要求的最小竖曲线半径计算行车竖曲线半径速度 (m)(km/h)凸形凹形算速m/计车(k行度h)竖曲线半径(m)凸形凹形1201002000120001600010000804012000800030002000上表3.4,表3.5为公路工程技术标准中规定的竖曲线半径取值依据。所以，综合以上表3,3、3.4、3.5,暂取凹形竖曲线半径R=6000m,凸形竖曲线半径R=9000mo3.4.2竖曲线各要素计算公式3.1竖曲线要素示意图L = RcoR = l/(oh = X%Re=t%

26、r=t% = l%各要素计算公式如下:(3.1)T=%=Rco/2(3.2)(3.3)(3.4)式中：L一竖曲线长度(m)；R一竖曲线半径(m);。一坡差(%),co=i.-Lfg为时表示凹形竖曲线，。为“一”时表示凸一1形竖曲线；T一竖曲线切线长(m)；,1一计算点至起算点的距离(m)；h一竖曲线上任一点竖距(m)；E一竖曲线外距(m)o3.5平纵组合设计公路线形最终是以平纵横面所组合的立体线形反映于驾驶员的视觉上，为保证汽车行驶的安全与舒适，应把道路平、纵面结合作为立体线形来分析研究。对于不同设计速度的公路平面与纵面的组合设计指导原则有所不同。当计算行车速度大于或等于60km/h时,必须注

27、重平、纵的合理组合;而当计算行车速度小于或等于40km/h时，首先应在保证行驶安全的前提下，正确地运用线形要素规定值(最大、最小值),在条件允许情况下力求做到各种线形要素的合理组合，并尽量避免和减轻不利组合。平面线形与纵断面线形的组合，不仅要满足汽车的动力特性要求，而且应充考虑驾驶员在视觉、心理上的要求。一般应考虑以下几点：1 .应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。在视觉上能否自然地诱导视线，是衡量平、纵线形组合的最基本的问题。因此，平曲线与竖曲线要一一对应，且平曲线比竖曲线更长，即所谓的“平包竖”，这种组合能较好地保持视觉上连续性。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓

28、和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。若平、竖曲线半径都很大且坡率差较小时，则平、竖位置可不受上述限制；若做不到平、竖曲线较好的组合，宁可把两者拉开相当距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。要避免在一个平曲线或一段长直线内包含几个竖曲线。2 .注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。它不仅影响线形的平顺性，而且与工程费用相关。注意保持平、纵线形的协调均衡，采用长曲线较采用直线可使线形舒顺流畅。研究认为：当平曲线半径在1000m以下时，竖曲线半径宜为平曲线半径的1020倍，此时可获得视觉与工程费用经济的平衡。如当平曲线半径为1500m时，竖曲线半径宜为6

29、0000m。而本设计中，平曲线半径为10000m,选用的凸形竖曲线半径为9000m,符合要求。3 .选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。为避免合成坡度过小,凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得与反向曲线的拐点重合；小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠，特别是凹形竖曲线。4 .注意与道路周围环境的配合。直线3.2竖曲线I回旋线圆曲线回旋线I直线平曲线平曲线与竖曲线的组合综合考虑，图3.2即为本设计中所选的平竖组合形式。4横断面设计4.1 横断面设计方法道路横断面是道路中线上各点的法向切面,其包括行车道、人行道、中央分隔带、路肩、护坡、边沟、路界石等。道路横断面设计应根据交通量、地形

30、、地质、行车速度等进行设计。4. 1.1道路建筑界限及用地道路建筑界限是指为保证车辆、行人安全、对道路和桥面上以及隧道中规定的高度和宽度范围类不允许有任何障碍物的空间界限，又称建筑净空。建筑界限由净高和净宽两部分组成。在道路横断面设计中，道路标志、护栏、照明灯柱、电杆、行道树以及跨线桥的桥台、桥墩等的任何部分不得侵入建筑界限之内。公路建筑界限划定原则：1 .建筑界限的上缘边界线；2 .一般路拱路段，其上缘边界线与路面超高横坡垂直；3 .设置超高的路段，上缘边界线与超高横坡平行。公路用地，指为修建、养护公路及其沿线设施而依据国家规定所征用的地幅。它既要根据公路建设的需要，保证必须的用地，又要考虑

31、农业生产及照顾群众利益,尽可能节省用地。对新建公路，用地范围指路堤两侧排水沟外缘以外路堑坡顶截水沟外缘以外不小于1m的土地为公路用地范围。在有条件地段，一级、高速路不小于3m,二级路不小于2m。改建公路保持原有用地范围不变情况下参照新建路规定。沿线房屋、料场、苗圃、防护林及防沙、防雪特殊地质地段应根据需要确定用地范围。4.2 横断面组成公路横断面的组成应根据公路等级、设计速度、地形、气候、地质等条件来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性。一级公路的横断面分为整体式和分离式两种。横断面组成主要包括：行车道、中间带（分离式没有）、路肩、边坡、排水设施（边沟、排水沟等）等。根据需

32、要，可能要布置紧急停车带、变速车道、爬坡车道，在边坡上可能有护坡道、碎落台等。横断面设计4.3 交通量情况根据设计任务书所给出的交通表，可以算出每日总交通量为6630辆，由于给出的年均增长率为8%,所以可以得出20年后交通量为：6630x（1+8%,=1947二（辆/日）根据参考值处于1500030000辆之间，所以设置四车道。4.4 横断面要素的确定横断面要素的确定主要是确定组成公路路幅的各部分的几何尺寸，在实际设计中，一般是根据公路等级和交通量的大小，参考公路工程技术标准中各级公路路基横断面来确定，同时结合当地交通规划和有关要求进行适当的调整。1.行车道宽度行车道宽度直接影响道路的通行能力

33、、行车速度、行车安全、工程造价等。行车道宽度必须有能满足错车、超车或并列行驶及车辆与路肩间所必需的余宽。路面宽度主要决定于车道数和每一车道的宽度。根据公路工程技术标准规定，当设计车速为80km/h时，车道宽度取3.75m。2.中间带宽度公路工程技术标准规定，设计车速为80km/h时，要设中间带宽度定为1.5m。3.路肩宽度路肩由右侧路缘带（高速公路及一级公路设）、硬路肩、土路肩三部分组成。路肩可增加路幅余宽度，供临时停车、错车或堆放养路材料；为填方地段通车后的路基提供宽度损失，有利于诱导驾驶员视线，为护栏等设置提供场地及为公路养护避车提供空间。4.5横断面其他组成的设计要求4.5.1路拱形式及

34、横坡度双车道和较宽的非分离式路面以及直线段上分离式路面上的雨水由路拱横坡排向路基之外。路拱的形式有直线形、抛物线形或者直线与弧线的组合形，但一般采用直线形。路拱坡度一般采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜；对于分离式路基且降雨量不大也可采用单向路拱横坡，但在积雪冰冻地区，应设置双向路拱。高速公路、一级公路位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜采用高值；位于严重强度降雨地区时，路拱坡度可是当增大。路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件采用。如沥青混凝土路面路拱横坡度宜取1.0%2.0%。4. 5.2路肩横坡度1,直线段的硬路肩横坡直线段硬路肩应设置向外倾斜的横坡，横坡度一般与行车道横坡相同；路线纵坡平缓，

35、且设置拦水带时，其坡度值宜采用3%4%。2 .圆曲线段的硬路肩横坡对于全铺式硬路肩，曲线内外侧坡度的方向及横坡度应与相邻行车道相同。对于加减速车道地段的硬路肩，当加减速车道的走向需要设置与车道超高方向相反的横坡度时，应控制超高过渡段的反向横坡度的差值不大于8%。3 .平坡段或直线到曲线的过渡段的硬路肩横坡平坡段或直线段到曲线过渡段，采用与邻近车道相同的横坡道进行过渡，并控制硬路肩过渡的渐变率在1/300-1/150之间。4 .土路肩的横坡对于高等级公路，直线路段或位于曲线较低，所以本路段设计中路拱横坡度、硬路肩横坡度取2%,土路肩横坡度取3%,满足设计要求。4. 5.3超高设计一、超高横坡度的

36、确定为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上设置的外侧高于内侧的单向横坡，称为超高。当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应在曲线上设置超高。超高坡度按计算行车速度、半径大小来计算，并结合路面类型、当地自然条件和车辆组成等最后确定。在确定超高值时应注意以下几点：1 .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%；2 .在积雪、冰冻地区，最大超高不超过6%；3 .各级公路圆曲线最小超高为直线段的路拱坡度值。二、超高缓和段长度的确定超高缓和段的长度按下式计算:(4.1)第31页共60页式中：右一超高缓和段长度(m);8旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外

37、侧边缘的宽度(m)；A,一旋转轴外侧的超高与路拱坡度的代数差；一超高渐变率，即旋转轴线与行车道外侧边缘线之间的相对坡度，取1/200。有中央分隔带的公路绕中央分隔带边缘旋转(图4.1示)：3=4+3+与，4=(,+(4.2)式中：8半幅行车道宽度血)；仇一左侧路缘带宽度向)；儿一右侧路缘带宽度(m)；一(一超高横坡度；力一路拱横坡度。旋转轴旋转后旋转前4.1绕中央分隔带边缘旋转4. 5.4加宽汽车在曲线路段上行驶时，靠近曲线内侧后轮行驶的曲线半径最小，靠曲线外侧的前轮行驶的曲线半径最大。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

38、径大于250m时，其加宽值甚小可不设加宽。所以本设计中不考虑。4.6路基设计4.6.1路基设计的一般要求公路路基设计是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，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。公路路基属于带状结构，随着天然地面的高低起伏，标高不同，路基设计需根据路线平、纵、横设计，精心布置，确定标高，为路面结构提供具有足够宽度的平顺基面。一般路基通常指在良好的地质与水文等条件下，填方高度和挖方高度深度不大的路基。通常认为一般路基可以结合当地的地形、地质情况，直接选用典型断面图或设计规定，不必进行个别论证和验算。本路段中地质条件良好，不需进行特殊路基处理

39、，所以本设计中未予考虑。4.6.2路基的类型与构造由于填挖情况的不同，路基横断面的典型形式，可归纳为路堤、路堑和填挖结合等三种类型。路堤是指全部用岩石填筑而成的路基。由于本次设计的道路等级为一级公路，其路基类型一般均为路提，因此，接下来主要以路堤的形式说明。按路堤的填土高度不同，划分为矮路堤、高路堤和一般路堤。填土高度小于1.0m1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18nl（土质）或20m（石质）的路堤属于高路堤；填土高度在1.5m18nl的范围内的路堤为一般路提。图4.2一般路堤形式4.6.3路基填土与压实1 .填料选择填方路基所选填料应能保证填方路基稳定、耐久、具有一定的承载能力、沉降量满

40、足要求。由于填方工程量大，一般应尽可能移挖作填，需要借土时应利用工程所在地的土或固体废弃物，以降低成本。所需填料来源于沿线两侧集中取土坑和远运取土坑。填料宜选用级配较好的粗粒土，对用于高速公路和一级公路的填方路基，填料的最小强度和最大粒径应满足公路路基设计规范规定，填料最大粒径应小于150mm。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堤底部。用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均应采用同类填料。2 .压实土的特性及压实标准路堤填土需分层压实，使之具有一定的密实度。影响压实度的主要因素有：(1)土质：土的性质不同，其干密度和含水量就不同。对粘性较大的土，含水量值较高而干

41、密度值较低，而粘性差一点的土则相反。所以粘性差的砂类土的压实性就比粘质土好。因此，要尽量选用土颗粒中粗粒含量越多的土，压实性能就越好。(2) 土的含水量：存在一最佳含水量，在此含水量条件下，采用一定的压实功能可以达到最大密实度，获得最经济的压实效果。最佳含水量是一相对值，随压实功能的大小和土的类型而变化。所施加的压实功能越大，压实土的细粒含量越少，最佳含水量越小，而最大密实度越高。因此，路基土在最佳含水量状态下进行压实可以提高路基的抗变形能力和水稳定性。路基土的强度是通过压实形成的，路基压实应充分考虑路基填土的工程性质、气候条件等制定合理的压实工艺。本路段均为填方路基，因此设计中路基土压实标准

42、按重型击实试验方法确定。表4.1路基压实度(重型)填挖类型路面底面以下深度(cm)压实度(%)高速公路、一级公路其它等级公路填方路基上路床。30>95>93下路床3080295>93填挖类型 上路堤下路堤零填及路堑路路面底面80 150150以下。30压实度(%)93旃,90295>934. 6.4一般路基的设计路基设计时对填方路段均考虑平均清除0.15m厚的地表耕植土，并清除路基范围内的树根和草皮。1 .当路基填土高度h<l.73m时，应下挖至路床下30cm后对基底进行翻松掺水泥4%碾压，压实度285%,其上分层回填4万灰+2%水泥土，其压实度应分别>90

43、%、94%,80cm路床整体掺石灰4%+水泥2%处理，其压实度应>96%。WhVL931n时，将原地面清耕翻松掺4%水泥处理后，路基中部填筑4%石灰+2%水泥土，路床80cm整体掺石灰4%+水泥2%处理，路基各部分压实度应不小于规范要求。3 .当路基填土高度h21.93m时，在原地面清耕后，能填前压实的路段直接将原地面压实，其压实度285%,不能填前压实的路段将原地面翻松20cm掺4%水泥压实,路基中部填土可根据施工季节、进度要求，以及所取土质决定是否掺灰处理，设计按中部填方的50%掺4%石灰+2%水泥考虑，具体可由现场监理决定是否掺灰处理并计量确认，路床80cm整体掺石灰4%+水泥2%

44、处理，路基各部分压实度应不小于规范要求。4 .对老路破除部分按照填土高度h<1.73m进行处理。5 .路基过塘段，在排水清淤后，回填60cm60%水泥土，其上回填4%石灰+2%水泥土至原地面，路基过塘段采用浆砌片石满铺防护。4.6.5路基的边坡与防护1 .边坡路基边坡坡度应根据当地的土质类型、岩石构造和风化程度、水文条件、填筑材料、边坡高度及施工方法等因素分段确定。本项目有填方路基，根据以上边坡设计要求中说明，公路路基设计规范中规定，一般路堤当填筑材料种类为砾石土、粗砂、中砂，且填土高度小于8nl时，路基边坡坡度的选用为l：m=l：1.50选用路基边坡坡度l:m=l:1.5o2 .护坡道

45、护坡道是保护路基边坡稳定性的措施之一，护坡越宽，对边坡稳定越有利。当路肩边缘与取土坑底部高差大于2m时，一般公路护坡道宽度为12叫高速公路、一级公路不小于3m,高差小于2nl时，可视情况减窄，但最小宽度为1m。本路段设计等级为一级公路，为填挖方路基，因此，本设计中采用3m的护坡道。3.路基防护路基防护是确保道路安全使用，使路基不致因地表水流和气候变化而失稳的主要工程措施之一，其重要性因道路技术等级的提高和交通量的急剧增长而日益突出。坡面防护的措施主要有种草、铺草皮、植树、抹面与捶面等。本设计中边坡坡度为1:m=l:1.5,缓于1:1的边坡防护,适合种草或铺草皮。因此,填土高度HW3.0m,采用

46、铺草皮防护；H>3.0m时采用空心六角块护坡防护。4.6.6路基排水设计一、路基排水要求及一般原则根据水源的不同，影响路基的水流可分为地面水和地下水两大类，与此相应的路基排水工程，则分为地面排水和地下排水。路基排水的任务，就是将路基范围内的土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基具有足够的强度和稳定性。路基设计时，必须考虑将影响路基稳定性的地面水，排除和拦截于路基用地范围以外，并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干和降低，并引导至路基范围以外的适当地点o路基排水设计的一般原则：1 .排水设施要因地制宜，全面规划、合理布局、综合

47、治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。一般情况下地面和地下设置的排水沟渠，宜短不宜长，以使水流不过于集中，作到及时疏散，就近分流。2 .各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防止农业用水影响路基稳定。路基边沟一般不应用作农田灌溉渠道，两者必需合并使用时，边沟的断面应加大，并予以加固，以防水流危害路基。3 .设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地下排水与地面排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合。对于排水困难和地质不良的路段，还应与路基防护加固相

48、配合，并进行特殊设计。4 .路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟渠和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护与加固工程。5 .路基排水要结合当地水文条件和道路等级具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。二、排水设备1.边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑，常与路基排水设计综合考虑，使之起到边沟的排水作用。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算，依据沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟靠紧路基

49、，通常不允许其他排水沟渠的水流引入，亦不能与其它人工沟渠合并使用。边沟横断面一般采用梯形，且边沟设计必须满足以下要求：(1)边沟纵坡宜于路线纵坡一致，一般不小于0.5%,特殊情况下允许采用03%。当边沟纵坡较大时，应对边沟进行加固。(2)高速公路、一级公路边沟的深度及底宽不应小于0.40.6m,设置超高路段的边沟应加深，以保持边沟排水通畅。(3)梯形边沟的内侧边坡，一般为1：1.01:1.5,外侧边坡与挖方边坡一致。边沟的长度，一般地区不宜超过500m,多雨地区不超过300m,三角形边沟不宜超过200m。边沟可采用浆砌片石，浆砌卵石和水泥混凝土预制块防护。砌筑用的砂浆强度,对于高速公路、一级公

50、路采用M7.5和其它等级公路采用M5。边沟出水口附近，水流冲刷比较严重，必须慎重布置和采用相应措施。2,排水沟排水沟的主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流（如边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水），引至桥涵或路基范围以外的指定地点。排水沟的横断面，一般采用梯形，尺寸大小应经过水力水文计算选定。用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，横断面尺寸根据设计流量确定，底宽与深度不宜小于0.5m,土沟的边坡坡度约为1:11:1.5。排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形等条件而定，离路基尽可能远些，距路基坡脚不宜小于2m,平面上应力求直捷，需要转弯时亦应尽量圆顺，做成弧形,其半径不宜小于10

51、20m,连续长度宜短，一般不超过500m。排水沟应具有合适的纵坡，以保证水流畅通。一般情况下，可取0.5%1.0%,不小于0.3%,亦不宜大于3%。4.8土石方工程量计算4.8.1横断面面积计算路基填挖的断面面积，是指断面图中的原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。下面采用积距法来计算横断面的面积，计算方法如下：143横断面面积计算示意如图将横断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块，每个小条块的近似面积为：(4.3)则横断面的面积为:(4. 4)F=bhx+bhy+bhn=1)£丸j-i例Kl+150的横断面图如下:图4.4横断面面

52、积计算示意图从图中可以量出各b(m)的宽和h(m)高的值如与，"”/防与，仇%，人2，3，?4，5，%,4按上两式计算填方的面积为：F=bjh+3%+2%+bjy+bj%+b%+bj4=74.374m'其它各断面面积的计算方法和上述一样，详见土石方表。4. 8.2土石方数的计算常用的土石方数量的计算方法有平均断面法和棱台法两种，本次计算采用平均断面法，计算方法如下：图4.5路面体积计算示意图把两相邻断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱如上图，其体积的计算公式为：乙）L（4.5）式中：V体积，即土石方数量（疗）；耳、鸟一分别为两相邻居断面的面积（/）；L一相邻断面之间的距离（m）o路面设计第35页共60页5路面设计5.1 路面设计原则1 .路面设计应根据使用要求及气候、水文、地质等自然条件密切结合当地的实验,进行路基路面综合设计。2 .路面设计在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术、经济比较，选择在技术上先进、经济合理、安全可靠、利于机械化施工的路面结构方案。3 .结合当地