学士高速公路工程毕业设计CAD图纸 详细计算书16

PAGE52PAGE34目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IABSTRACT II1设计总体说明 11.1设计任务 11.2任务要求 11.3建设意义 11.4交通资料 21.5道路技术规范标准 21.6沿线自然地理、气候、地质、水文气象等状况 31.7设计原则 31.8施工注意事项 42线形设计 52.1选线 52.2平面线形设计 72.3路线逐桩坐标的计算 123纵断面设计 183.1概述 183.2纵断面设计一般规定 193.3竖曲线计算 213.4纵坡设计 224横断面设计 234.1横断面设计基本要求 234.2横断面的布置 234.3超高与加宽设计 245路基设计 265.1概述 265.2路基土石方计算与调配 286路面设计 316.1概述 316.2结构层计算 336.3路面组合结构设计 37致谢 47附录 48参考文献 53摘要交通运输是国民经济的基础产业之一，是国民经济的大动脉，它把国民经济各领域和各地区联系起来，在社物质财富生产和分配过程中，在广大人民的生活中起着极为重要的作用。而公路运输已经显示出了其它交通方式所不能具有的巨大优势。“要想富，先修路”、“公路通，百业兴”反映了人们尤其是偏远山区人们的深切感受。本篇设计为某地区二级公路的一阶段施工图设计。该地区属亚热带温润气候，四季分明，冬暖夏热。主要设计内容有平面线形设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路面结构设计等。平面线形设计包括资料整理纸上定线，平曲线要素确定；纵断面设计包括地面高程、设计高程、填挖深度和竖曲线要素；确定标准横断面，绘出每桩横断面图（500米）；最后根据交通量资料及路面设计规范，确定设计方案。关键字：竖曲线纵断面横断面路基路面结构ABSTRACTTransportingisthefundamentalindustryfornationaleconomics,andservesasarterytoconnectallthefieldsofeconomicsanddifferentgeographicalregion.Italsoplaysimportantroleintheproductionanddistributionofgoods,andineveryone’slife.Roadtransportinghasmanyadvantageswhencomparedtoothertransportingways.Itwillbringouthugeeconomicaladvancewhenitwaspavedtocertainarea,especiallythosemountainousregionswhichalwaysarepoorandroadless.Thisthesisintendstodesignaconstructionplanforasecond-classroad.Thereisawarm,subtropicalclimate,fourdistinctseasonsandwarminwinter,andhotinsummer.Thisdesignincludesplanelineardesign,verticalsectiondesign,horizontalsectiondesign,roadbeddesignandsoon.Theplanelineardesignincludesinformationcompiling,linesdrawingonpaper,fixonrequisitesofcurves;Verticalsectiondesigniscomprisedofroadelevation,designelevation,depthofdigandfillandrequisitesforverticalcurve;Contentsofhorizontalsectiondesignarefixingstandardhorizontalsection,mappingeveryhorizontalsection;Atlastmakeablueprintaccordingtotrafficinformationandroaddesignrules;Keywords:UprightcurveVerticalsectionTransectRoadbedRoadsurfacestructure1设计总体说明1.1设计任务完成在指定的起、终点之间的新建公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按二级公路、设计车速60km/h进行设计。设计文件必须符合现行有关设计标准与规范。1.2任务要求通过本设计要求能够综合运用专业所学的知识，根据有关的设计规范掌握各设计阶段的设计内容，掌握设计过程中设计原始资料的采集方法与内容，掌握路面设计参数的确定、选用及计算方法；掌握公路勘测设计的程序及方法，以达到熟练从事公路专业的工作能力。1.3建设意义交通运输是国民经济的基础产业之一，是国民经济的大动脉，它把国民经济各领域和各地区联系起来，在社物质财富生产和分配过程中，在广大人民的生活中起着极为重要的作用。改革开放以来，随着社会主义商品经济和乡镇企业的兴起，尤其是近年来西部大开发战略的实施，加之现在的中部沦陷地区的崛起政策。公路运输已经显示出了其它交通方式所不能具有的巨大优势。“要想富，先修路”、“公路通，百业兴”反映了人们尤其是偏远山区人们的深切感受。1.4交通资料设计交通资料如表1-1所示：表1-1设计交通资料表车型后轴轴载交通量ni(次/日)解放CA10B60KN1600黄河JN150101.6KN250跃进NJ13038.4KN300小汽车18KN800交通量年平均增长率为7%，拟使用年限为12年。（2）道路等级的确定参照公路的分级与技术标准，根据公路网的规划和远景年限交通量，从全局出发，结合此公路的使用任务、性质等综合确定，此公路设计为二级公路。1.5道路技术规范标准本项设计方案各项技术指标均符合《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），《公路路线设计规范》（JTJ011-94），《公路路基设计规范》（JTGD30-2004），《公路沥青路面设计规范》（JTGF40）的要求。公路等级：山区二级公路；计算行车速度：60km/h；路基宽度：10路面宽度：2×3.5m；硬路肩宽度：0土路肩宽度：0.75m；车道数：2；设计年限：12年。1.6沿线自然地理、气候、地质、水文气象等状况1.6.1本地形、地质、地貌资料拟建公路的地方为山区。路线平、纵线形和横断面要受到地形限制较多。自然区划属V2地区，山坡地段覆2-3米的粘土表层，水田段淤泥0.5米，其下4-5米粘土，较适宜修建公路。考虑到经济发展的需要，设计准备从较平坦的地方通过。1.6.2水文、气象等状况该地区属于V2的自然区划，该地区属亚热带温润气候。四季分明，年平均气温17-18.8℃，极端最高气温43℃，极端最低气温-3.8℃，年平均降雨量1032毫米。年平均雾日50天，平均风速1.75米/秒。本地区地震烈度为=4\*ROMANIV度。1.7设计原则设计在满足工程经济的前提下符合二级公路标准的要求，尽可能采用较高的技术指标，还要综合考虑工程造价，施工技术条件，地质气候，材料来源等其它影响因素。1、数目增加不大的情况下，尽量采用较高的技术指标，不轻易的采用低指标和极限指标，同时不要不顾及工程量的增加采用高指标。在路线部设时尽量保证行车安全，舒适，快捷的前提下做到工程数量小，造价低，使用成本低，经济效益好的目的；2、处理好道路与农业，农村，农民的关系，注意与农业基本建设的配合，做到少占田地并尽量不要占高产田地和经济作物田地，避免穿越经济林园，并注意与修路造田，农田水利设施，土地规划相结合；3、充分重视水文地质条件和问题，不良地质地貌对道路的稳定性影响较大，同时对特殊地质的处理的工程费用非常大，这将极大的增加工程成本和造价。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流岩溶、沼泽等严重的工程地质水文问题应慎重的处理一般情况下应尽量绕避，必须穿越时应选择合理的位置缩小穿越范围，并采取相应的处理措施；4、重视环境保护和生态保护，加强环境保护工作，重视生态平衡，为人类创造良好的生活环境，是我国的一项基本国策。1.8施工注意事项1、坡度大于1：5时，填筑前应将原地面开挖纵、横向台阶，宽度不小于1m并向内倾4％；2、填挖交界处必须开挖多个台阶，并分层填筑，充分压实；3、农田段表层的种植土，在填筑路基前应先清除表层种植土，清出的种植土建议集中堆放，以用作弃土场的地面复耕覆盖用土；4、为确保路基有足够的强度和稳定性，路基压实度必须达到设计要求，施工前应进行击实试验，以确最大干密度及最佳含水量；5、边坡防护工程应在路基形成一段，修整后即进行防护物的施工，以利于边坡的稳定，防止水土流失；6、各种路用材料需进行各项技术指标检测，合格后方可进场。使用堆料场应加遮盖，以防雨水淋湿。2线形设计2.1选线2.1.1选线原则路线线形设计以《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》为依据，按60km/h二级公路的标准来进行设计，路线设计应根据道路等级及其使用任务和功能，合理利用地形，正确利用技术标准，以保证线形的均衡性。路线设计当中对公路的平、纵、横三个方面进行综合设计，以保证路线的整体性和协调性，做到平面顺适，纵坡均衡、横断面合理，并且应当考虑车辆行驶时的安全性、舒适性以及驾驶员的视觉和心理反应，并适当的注意与当地环境和景观相协调。山区二级公路按公路工程技术标准要求，设计车速达到60km/h，平曲线不设超高最小半径1500m，一般最小半径为200m，极限最小半径为135m。竖曲线最大纵坡不大于6%，坡段最小长度不小于150m，凸形竖曲线极限最小半径2000m，一般最小半径1400m，凹形竖曲线极限最小半径选线一般应注意以下几点：1、路线设计应充分考虑随地形的变化而变化，在注意路线平、纵面线选择的同时，应注意横向填挖的平衡。2、平、纵、横三方面应综合考虑。3、冲沟比较发育的地段，高等级道路可以考虑采用高路堤、高架桥或隧道等直穿方案，一般等级较低的道路可多采用绕越方案。2.2平面线形设计公路平面线形由直线、平曲线组合而成，平曲线又分为圆曲线和回旋线两种，高速公路、一级公路、汽车专用二级公路和二、三级公路平面线形要素有直线、圆曲线、回旋线三种。平曲线线形必须与地形、地物、环境、景观等相协调，同时应注意线形的连续和均衡性，并同纵面线形相互配合。行驶在曲线上的汽车由于受离心力的作用其稳定性受到影响，而离心力的大小与曲线半径密切相关，半径越小越不利，所以在选择平曲线半径时应尽可能采用较大的值，只有在地形和其他条件受到限制时才可使用较小的曲线半径。为了行车安全与舒适，规范规定了圆曲线半径在不同情况下的最小值。2.2.1平面线形设计一般原则1、平面线形应直捷、连续、顺畅，并与地形地物想适应，与在周围的环境相协调；2、行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求应尽量满足；3、保持平面线形的均衡与连贯；4、应避免连续急弯的线形；5、平曲线应有足够的长度。2.2.2平面线形设计的一般要求1、汽车行驶轨迹现代道路是供汽车行驶的。因此，在路线的平面设计中，主要考察汽车的行驶轨迹。只有当平面线形与这个轨迹相符合或相接近的情况下，才能保证行车的顺适与安全，特别是在高速行驶的情况下，行驶轨迹非常重要，而行驶中的汽车，其轨迹在几何性质上有以下特征：（1）这个轨迹是连续的和圆滑的；（2）其曲率是连续的；（3）其曲率的变化率是连续的。2、平面线形要素行驶中的汽车其导向轮旋转面与汽车本身纵轴之间有下列三种关系：角度为0；角度是常数；角度是变数，与之对应的行驶轨迹分别为直线、圆曲线和缓和曲线。而现代道路线形是有上面三种线形组合而成的，因此在平面线形设计中应考虑三要素的组成。2.2.3平面线形1、直线作为平曲线的直线在公路设计中使用最广泛，因为两点之间以直线最短，因此一般定线时，只要地势平坦，无大的地物障碍，基本选直线，加之笔直的道路给人以短截、直达的良好印象，在美学上有其自身的特点，并且汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简单，但过长的直线大多难于与地形相协调，还容易使驾驶员难以目测车间距离，产生尽快驶出直线的急躁心情，一再加速以致容易导致交通事故的发生。直线线形不宜过长，不宜大于20V，同时也不宜过短，其最小直线长度为：当计算行车速度V≥60km/h时，同向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度的6倍为宜，反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度的2倍为宜。2、圆曲线各级公路不论转角大小一般均应该设置圆曲线，在选用圆曲线的半径时应该与计算行车速度相适应，并应尽可能的选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。3、缓和曲线缓和曲线是道路平面线形要素之一，是设在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线，直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线相连接时，应设置缓和曲线。因为：（1）缓和曲线连续变化，便于车辆遵循；（2）离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒服；（3）其超高横坡度逐渐变化，行车更加平稳；（4）与圆曲线配合的当，增加了线形的美观。缓和曲线可采用回旋线。回旋线的基本公式为：（2—1）式中：—回旋线上某点的曲线半径（m）；—回旋线上某点到原点的曲线长（m）；—回旋线参数，表征曲率变化的缓急程度；2.2.4定直线及转角的计算1）.根据地物、地形、地质以及其他因素确定的平面控制点，用”以点定线，以线定点“的方法，在定型图上逐段初步订出路线交点。2）根据平面现行标准，对同乡和反向曲线间直线长度进行初步验算，看是否达到技术标准要求；对平面控制较严的路段进行重点检查。3）对个别重点艰巨工程路段现行应综合平、纵、横及构造各方面因素反复调整路线，使之优化，以达到较高标准和工程数量最省的目的。4）在地图上定交点的位置。5）根据交点坐标计算转交和交点间距已知交点坐标JD1与JD2；竖直方向为X轴，水平方向为Y轴，则路线与X轴的夹角按2.2.5曲线要素的计算1、平曲线计算实例：设已知，丘陵地区二级公路平曲线一般最小半径为200米，取R=300m，平曲线的最小长度为100m，缓和曲线最小长度为50m，将设计一个基本型，按直线—回旋线—圆曲线—回旋线—直线的顺序组合。考虑到线形协调，宜使缓和曲线和圆曲线长度设计宜在1：1：1——1:2:1，取缓和曲线长度为2、平曲线设计指标验证：（1）缓和曲线长度LS>最小值50m（2)圆曲线半径R>一般最小半径200m；（3）中间圆曲线长度L>最小长度（3s行程）；（4）考虑线形协调性，回旋线：圆曲线：回旋线小于1:2:1，较为理想；（5）平曲线为对称性基本型曲线。3纵断面设计3.1概述沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。由于自然因素的影响以及经济要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。纵断面设计的主要任务根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车迅速安全、运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。在路线的纵断面设计中，依据道路的性质，任务、等级、地形地貌、地质水文等因素，充分的分析了路基的稳定，和工程量与工程经济等问题，对纵坡的长短、大小、前后纵坡的情况、竖曲线半径的大小以及与平面线形的组合与搭配问题都作了考虑。遵循了以下的设计原则：1、满足纵坡和竖曲线的各项规定；2、纵坡均匀平顺，起伏不宜过大；3、设计标高的确定结合了沿线的自然条件如：地形、土壤、水文、气候等综合因素；4、争取挖填平衡，尽量使挖方运转到就近路段作为填方，以减少借方和废方，降低工程造价；5、依据沿线的性质要求，适当照顾当地民间的交通运输工具，农业机械，农田水利方面的要求；6、平面和纵断面设计相互配合：在视觉上能自然的诱导驾驶员的视线，并保持了视觉的连续性；平、纵面的线形指标大小均衡，使线形在视觉上和心理上保持连续性。3.2纵断面设计一般规定1、新建公路的路基设计标高：高速公路和一般公路采用中央分隔带的外侧边缘；二，三，四级公路采用路基边缘标高，在设置超高、加宽地段为超高加宽前该处边缘标高。改建公路的路基设计标高：一般按新建公路的规定办理，也可视具体情况而采用中央分隔带中线或行车道中线标高。沿河及受水浸淹的路线，路基设计标高一般应高出规定洪水频率计算水位0.5m以上。如果河道因设置路堤而压缩过水面积，致使上游有雍水，或河面宽阔而有风浪，就应增加雍水高度和波浪冲上路堤的高度。2、纵坡丘陵地区二级公路的最大纵坡规定为6%。各级公路的长路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，应采用不小于0.3%的纵坡，必须设计平坡（0%）或小于0.3%的纵坡时，其边沟应作纵向排水设计。对于坡长也应有一定的限制，最短坡长主要是从汽车行驶的平顺性要求考虑的。丘陵地区二级公路为20（1）使行车速度下降，甚至要换低排档克服坡度阻力；（2）一是水乡开过，导致汽车爬坡无力，甚至熄火；（3）下坡行驶制动频繁，易使制动器因发热而失效。合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向及流水线方向。一级公路最大容许合成坡度为10%，计算公式：(3—1)式中：—合成坡度（%）；—超高坡度或路面横坡（%）；—纵坡坡度（%）。各级公路的最小合成坡度一般不应该小于0.5%，特殊时可采用0.3%。但是在超高过渡变化处，合成坡度不应该设计为0%，当合成坡度小于0.0%时，则应采取综合排水措施，保证路面排水畅通。使道路不至被雨水冲坏。3、竖曲线各级公路在纵坡变更处应设置竖曲线，竖曲线可采用抛物线或圆曲线。平原微丘地区二级公路竖曲线半径一般最小值为4500m，最小长度为70（1）相邻两个同向凹形或凸形竖曲线，特别是同向凹形竖曲线之间；（2）如果直坡段的长度不够长则应该合并为单曲线或复曲线，避免出现断背曲线，这样要求对行车有利；（3）相邻反向竖曲线之间，为了使增重与减重间缓和过度，中间最好插入一段直坡段。3.3竖曲线计算例如：变坡点桩号K0+330：高程为378.0m，，，取，满足视距要求（如计算图3-1），，设计曲线为凸形竖曲线，，变坡点高程：起点桩号：；起点高程：终点桩号：；终点高程：由此可以计算竖曲线段各桩号改正后的设计高程。3.4纵坡设计具体的纵断面设计，坡度坡长等详见附图中纵断面设计图和竖曲线表。4横断面设计4.1横断面设计基本要求横断面的设计，应使道路横断面布置及几何尺寸满足交通环境、用地经济、城市面貌等要求。路基是支撑路面，形成连续行车道的带状土、石结构物。它既要承受路面传来的车辆荷载，又要承受大自然因素的作用。因此，路基横断面设计必须满足以下基本要求：1、路基的断面形式和尺寸应根据道路的等级、设计标准和设计任务书的规定以及道路的使用要求，结合具体条件确定；2、为了保证路基的强度和稳定性，使路基在外界因素的作用下，不致产生不允许的变形，在路基的整体结构中还必须包括各种附属设施；3、路基设计应兼顾当地农田基本建设的需要，在取土、弃土，取土坑位置、排水设计等方面与农田改土、农田水利、灌溉沟渠等相配合，尽量减少废土占地，防止水土流水和淤塞河道。在设计路线内，每20m最后，根据纵断面设计资料，按设计标高，在路基设计表上逐桩进行计算，完成路基设计表。具体结果见附图中路基设计表。4.2横断面的布置1、选用典型横断面应注意的问题简述如下：（1）一般路堤：当填土高度小于最小填土高度1.60m时，为满足最小填土高度和排除路面路肩和边坡地面水的需要，应设置边沟；（2）挖方路基：路堑路段均设置边沟。开挖路堑所废弃的土石方，应弃置于下侧坡顶外并做成规则形状的弃土堆；当挖方高度较大或土质变化处，边坡应随之做成折线形或台阶式边坡以保证稳定；（3）半填半挖路基：若地面坡度较大，为保证填土的稳定，将地面挖成台阶形。台阶的高度视填料性质和施工方法而定，挖方部分与一般路堑相同。它可以减少土石方数量，保持土石方数量横向平衡，是比较经济的断面形式。2、公路路基横断面《标准》规定我国路基横断面按照公路性质及等级不同可有整体式断面和分离式断面两大类。本路段采用整体式断面。4.3超高与加宽设计4.3.1超高计算为了抵消车辆在曲线路段上时所产生的离心力，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，提高汽车在曲线上行驶的稳定性和舒适性。当汽车等速行驶时，圆曲线上产生的离心力是常数，而在回旋线上行驶则因回旋曲率是变化的，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应该是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。这段从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，称作超高缓和段或超高过渡段。该段公路是山区二级公路，不设中央分隔带。其超高过渡方式有三种：1、绕内侧边缘旋转先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车行道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边缘旋转，直至超高横坡度。2、绕中线旋转先将外侧车道饶路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面绕中线旋转，直至超高横坡度。3、绕外边缘旋转先将外侧车道绕外边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度。该段公路为新建公路故宜采用绕内侧边缘旋转，有利于路基纵向排水。4.3.2平曲线上的加宽汽车行驶在曲线上，各轮轨迹半径不同，其中以内轮轨迹半径为最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。对于半径大于250米的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。由三条以上的车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。各级公路路面加宽后，路基也应相应的加宽。分道行驶公路，当圆曲线半径较小时，其内侧车道的加宽值应大于外车道的加宽值。设计时应通过计算确定其差值。为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。5路基设计5.1概述公路路基是路面的基础，承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，路基是公路的承重主体。路基的结构设计应根据使用要求和当地自然条件（包括地质、水文和地理情况），并结合施工条件进行设计。在设计前应充分收集沿线地质、水文、地形、气象等资料，在山岭重丘区要特别注意地形和地质条件的影响。选择适当的路基断面形式，边坡坡度及防治病害的措施。在平原微丘区应注意最小填土高度，并设置必要的排水设施。既应有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定的地面和地下水，必须采取拦截或排除路基以外的措施，并结合路面排水，做好综合排水设计，形成完整的排水的设计。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。5.1.1公路路基的基本要求路基设计的基本要求是应根据使用要求和自然条件（包括地质、水文和材料的情况等）并结合施工方案进行设计，既应有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和稳定性的地面和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，并结合路面排水，应做好综合排水设计，形成完整的排水系统。路基综合设计应包括边坡稳定性、支挡、防护、排水等几个方面，此外还应考虑到施工、养护、维修、使用等方面的问题。5.1.2路基土的压实标准在道路路基建筑工程中，常会遇到天然土层强度较低，在汽车和在作用下会产生较大的沉降，从而影响工程质量的情况。尤其是当天然土基标高不够，需要取土填高路基时，新填土的抗剪强度很低，压缩性也非常大且不均匀，水稳定性也很差。因此，路堤填土需要分层压实，使之具有一定的密实度。土质路堑开挖到设计标高后，需检验路基顶面工作区内天然状态土的密实度，该密实度通常低于设计要求，必要时应开挖后再分层压实，使之达到一定的密实度。分层压实的路基顶面能防止水分干湿作用引起的自然沉降和行车荷载反复作用产生的压实变形，确保路面的使用品质和使用寿命。除设计文件有规定外，一般路基土的压实程度，随填土的深度的变化而不同；针对不同路基的不同情况，我国的设计规范规定要有不同的压室标准，压实度是以应达到的干密度的绝对值与标准击实法得到的最大干密度之比值的百分率。路基压实类型有重型和轻型，其压实标准不同分别如表5-1和5-2所示：表5-1路基压实度（轻型）填挖类型路面底面以下深度（m）压实度（%）高级、一级路面其它路面填方路堤上路床0~30——≥95下路床30~80≥98≥95上路堤80~150≥95≥90下路堤≥150≥90≥90零填及路堑路床0~30——≥95表5-2路基压实度（重型）填挖类型路面底面以下深度（m）压实度（%）高级、一级路面其它路面填方路堤上路床0~30≥95≥93下路床30~80≥95≥93上路堤80~150≥93≥90下路堤≥150≥90≥90零填及路堑路床0~30≥95≥935.2路基土石方计算与调配路基土石方工程是公路工程的主体工程之一。在公路工程量中占有很大比重。土石方工程数量又是公路方案评价和比选的主要技术经济指标之一。土石方计算与调配的主要任务是计算路基土石方工程数量，合理进行土石方调配，并计算土石方的远量，为编制公路概预算、公路施工组织、施工计量提供依据。5.2.1横断面面积计算该路段横断面设计采用积距法，积距法的原理是：按单位宽度b，把断面积切割成若干梯形与三角形条块，则每一小块面积为其平均高度hi与b的乘积。即，，……，。（5-1）总面积为（5-2）5.2.2土石方数量计算路基土石方计算工作量较大，加之路基是填挖变化的不规则性，要精确计算土石方体积是十分困难的，在工程上通常采用近似计算。本设计将采用平均断面法计算：假定两相邻断面间为一棱柱体，按平均断面法计算，其公式为：（5-3）式中：，——两相邻断面的断面面积L——两相邻断面的间距，即两相邻断面的桩号差5.2.1、在半填半挖断面中，应首先考虑在本段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调配，以减少总的运输量；2、路基填方如需路外借方，应结合地形、农田灌溉等情况选择借方地点；3、综合考虑施工方法、运输条件、施工机械化程度和地形情况选用合理的经济运距；4、在在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；5、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，用于分析工程用土量是调运还是外借；6、土方调配移挖作填固然要考虑经济运距的问题，但这不是唯一的因素，还要考虑弃方或借方占地，及对农业的影响。5.2.土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法及土石方计算表调配法等，本设计采用土石方计算表调配法。首先进行横向调配，满足本桩号利用的需要，然后计算挖余和填缺的数量。根据挖余和填缺的分布情况，可以大致看出调运的方向和数量，结合纵坡的情况和经济运距对利用方进行纵向调配，而后填方若有不足或挖余未尽利用，再选用废方或借土的合适地点，确定借方或废方数量。调配的结果示于土石方数量表上，并可按下式复核：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。最后算得计价土石方数量，即：计价土石方数量＝挖方数量+借方数量。6路面设计6.1概述6.1.1路面的作用及要求路面是路基顶面上各种材料或混合料分层修筑的供车辆行驶的一种层状结构物，路面是直接为汽车服务的，路面状况对道路运输关系极大。因此路面工程是道路工程的主要内容，从经济上说，路面造价在整个道路造价中占有很大的比重，在有的高等级的公路预算中，路面的造价可占整个道路造价的80%，修筑路面的目的是为了保证道路的全天候通车，使车辆行驶安全、迅速、舒适，同时降低运输成本，改善行车环境，为了达到这些目的，路面必须满足以下各项基本要求：1、具有足够的强度和刚度；2、具有足够的稳定性；3、具有足够的平整度；4、具有足够的抗滑性；5、具有足够的不透水性。6.1.2路面的分类路面的类型可以从不同的角度来划分，但是一般都是按面层所用的材料来划分。但是在工程设计中，主要从路面结构的力学特性和设计方法的相似性出发，将路面划分为柔性路面、刚性路面、半刚性路面三类。1、柔性路面柔性路面的总体结构刚度较小，在车辆荷载作用之下产生较大的弯沉变形，路面结构本身的抗弯拉强度较底，它通过各结构层将车辆荷载传递给土基，使土基承受较大的单位压力。2、刚性路面刚性路面主要指用水泥混凝土做面层或基层的路面结构。水泥混凝土的强度较高，与其它的筑路材料相比，它的抗弯拉强度较高，并且有较高的弹性摸量，故呈现出较大的刚性。3、半刚性路面用水泥、石灰等无机结合料处治的土或碎石结合料的工业废渣修筑的基层，在前期具有柔性路面结构的性质，后期的强度和刚度均有较大幅度的提高，但是最终的强度和刚度仍小于水泥混凝土。6.1.3路面结构层划分行车荷载和自然因素对路面的影响随作用深度而逐渐减弱，因而对路面材料的刚度和稳定性的要求也随深度而逐渐降低。为适应这样的特点，路面通常是分层修筑的多层结构，按使用要求、自然因素影响程度的不同，在路基顶面采用不同规格的材料分别铺设垫层、基层和面层等结构层。1、面层面层是直接同行车和大气相接触的表面层次，它直接承受行车荷载的竖向力，特别是水平力和冲击力的作用，同时有受到降水的侵蚀作用和温度变化的影响，因此，同基层或垫层相比，面层具有较高的结构强度和刚度、不透水性和温度稳定性，并且表面还应有良好的平整度和粗糙度。2、基层基层位于面层之下，是路面结构中的主要承重层，主要承重由面层传递下来的车辆荷载的竖向力，并将其扩散到下面的层次中，因此对基层材料的要求是应具有足够的刚度和抗压强度，同时应具有足够的水稳定性，以防基层湿软后变形大，从而导致面层破坏。3、垫层垫层是处于基层和土基之间的层次，其主要作用是一方面调节和改善土基的湿度和温度状况，以保证路面结构的稳定性和抗冻能力，另一方面的功能是将基层传下来的车辆荷载应力加以扩散，以减少土基产生的应力和变形。6.1.3设计依据1、《公路沥青路面设计规范》JTJ014-97。2、《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40。3、《公路路面基层施工技术规范》JTT034-93。6.2结构层计算1、路面原始设计条件：路基系粘性土，属中湿类型地区：设计年限：12；全交通段预测平均增长率：7%；车道系数：0.6：交通资料见表6-1。表6-1起始年交通组成及数量表车型后轴轴载交通量ni(次/日)解放CA10B60KN1600黄河JN150101.6KN250跃进NJ13038.4KN300小汽车18KN8002、轴载分析以双轮组单轴载100KN为标准轴载。具体参数如表6-2：表6-2标准轴载计算参数标准轴载BZZ--100标准轴载BZZ--100标准轴载P/KN100单轮传压面当量圆直径d/(cm)21.3轮胎接地压力p/MPa0.7两轮中心距（cm)1.5d（1）当以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时：各级轴载采用公式计算结果如表6-4：表6-4轴载换算结果汇总表车型后轴轴载当量轴次Ni(次/日)解放CA10B60KN172.8黄河JN150101.6KN339.5跃进NJ13038.4KN4.7小汽车18KN0合计517故设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne为：（6-1）=3319381次式子中η为车道系数，按设计规范规定η值为0.6-0.7，这里取0.6，在以上的计算过程中：Pi—被换算车辆的各级轴载，kN；N—标准轴载的当量轴次，次/日；P—标准轴载，kN；ni—被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日；K—被换算车辆类型数；C1—轴数系数，，m为轴数；C2—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1.0。（2）当验算半刚性基层层底拉应力时：各级轴载采用公式计算，计算结果如表6-5：表6-5轴载换算结果汇总表后轴轴载Ni(次/日)50KN0.97660KN3.35970KN15.85380KN58.72090KN172.187100KN2002×80KN15.099466.225故用于半刚性基层层底拉应力验算的累计当量轴次Ne´为：其中—轴数系数，；—轴组系数，单轮组为1.85，双轮组为1.0，四轮组为0.09。6.3路面组合结构设计本次设计采用沥青路面，其具体计算用东南大学王凯、毛世怀开发的HPDS2003公路路面设计程序系统软件计算。1.设计资料=1\*GB2⑴土质情况：V2区，粘性土，山坡地段上覆2~3米粘土表层，下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩，呈互层状产出，水田段淤泥0.5米，其下4~5米粘土。=2\*GB2⑵交通资料车型后轴轴载交通量ni(次/日)解放CA10B60KN1600黄河JN150101.6KN250跃进NJ13038.4KN300小汽车18KN800=3\*GB2⑶年增长率为r=7%，设计年限：12年。2.设计原则、依据及设计说明=1\*GB2⑴这次所要设计的是山区二级公路，设计车速为60km/h。在设计过程中主要需要考虑和验算的指标包括：路表弯沉，层底弯拉应力，和表面剪应力。=2\*GB2⑵沥青混凝土路面在设计时用路表回弹弯沉，层底弯拉应力，抗剪强度指标来控制。其中路表回弹弯沉，层底弯拉应力用《公路沥青路面设计规范》（JTJ014—97）中的规定来控制；抗剪强度指标根据《城市道路设计规范》（CJJ37—90）中的规定来控制。3.路面结构拟定拟定路面结构如表4－14：表4－14拟定路面结构层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)1中粒式沥青混凝土412002粗粒式沥青碎石57003水泥稳定碎石2515004石灰土？5505土基－36在进行沥青路面设计时，当地的地质条件为：V2区，粘性土，根据《道路工程》（凌天清主编）中对各自然区划土基干湿分界稠度的规定，这片地的稠度较大。查书中表可得到，此地区的土基弹性模量取为E0=40.0Mpa。4.轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号车型后轴重(kN)后轴数后轴轮组数交通量1解放CA10B60.851双轮组16002黄河JN150101.61双轮组2503跃进NJ13138.21双轮组300设计年限12车道系数0.6序号分段时间(年)交通量年增长率157％247％337％当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:路面竣工后第一年日平均当量轴次:539设计年限内一个车道上累计当量轴次:2111571当进行半刚性基层层底拉应力验算时:路面竣工后第一年日平均当量轴次:330设计年限内一个车道上累计当量轴次:1292798公路等级二级公路公路等级系数1.1面层类型系数1基层类型系数1路面设计弯沉值:35.9(0.01mm)层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa1中粒式沥青混凝土10.52粗粒式沥青碎石0.80.363水泥稳定碎石0.60.44石灰土0.250.13新建路面结构厚度计算公路等级:二级公路新建路面的层数:4标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:35.9(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:15(cm)层位结构层厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)容许应力(MPa)(20℃)(151中粒式沥青混凝土4120016000.52粗粒式沥青混凝土590012000.363水泥稳定碎石2515001500