道路桥梁工程毕业论文

.33/33摘要本设计根据给定的资料,通过对原始数据的分析,根据该路段的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据《公路工程技术标准》、《公路路线设计规范》等交通部颁发的相关技术指标,在老师的指导和同学的帮助下完成的。设计内业详细资料有：路线设计,包括纸上定线〔山岭区或越岭线、绘制路线平面图、路线纵断面设计；路基设计,完成两公里横断面和路基土石方的计算及路基排水设计；路面设计,水泥混凝土路面设计；小桥涵设计,完成一项涵洞设计；路线交叉设计,完成一项路线平面交叉；设计概算编制,完成全线设计路段的初步设计概算；应用计算机绘制工程图,按老师指导和要求完成。整个设计计算了路线的平、纵、横要素,设计了路基、路面、平面交叉、小桥涵的尺寸等内容,由此圆满完成了北翠公路青年农场至前进段两阶段初步设计。关键词：路线,路基,路面,涵洞,平面交叉,概算.ABSTRACTDatathatthisdesignaccordingtogivetosettletocomplition,completetheThreexinforestofMulintolianhehighwaystationsegment<1>firstdesignstationsegment<2>therelevanttechniqueindexsignforkind,geographyforsecondclasshighwayroute,fromthisdesignlearningalotofknowledgeconcerninghighways,passinganalysisprimitivedataing,accordingtotheroad'ssegment,characteristicsoftermnature,suchas,groundthing,andhydrologyetc.,Basishighwayengineeringtechniquestandard,highwayroutedesigningthenormalwaitingthetransport,andcompletetodesignunderthehelpthattheteacher'sleadingiswiththeclassmateofconstitutethecircumstance,Thedesigninsideofstagefirststepsinclude:Routedesign,Thepaperupsettlesthelines<mountainrangearea,ormoremountainrangeline>,Drawtherouteplanechart,Proceedrouteverticalsectionofdesign;Roadbeddesign,Completetwokilometercrosssectionsarewiththeroadbedthecalculationofsquaregroundandroadbeddrainthedesign;Roaddesign,Cementconcreteroaddesign;Smallbridgeculvertdesign,Completethedesignofaculvert;Theroutecrossesthedesign,Completearouteflatsurfacetocross;Designbudgetaryestimateestablishment:Completestheentirelinetodesigntheroadsectionthepreliminarydesignbudgetaryestimate;Theapplicationcalculatordrawstheengineeringdiagram,Completeundertheteacher'sleadingrequest.wecomputetherouteeven,vertical,horizontalmainfactor,designedtheflatsurfacetodesigntheroadbed,roadthesizefor,smallbridgeculvert,fromhere,successfullycompletedQingniantoQianjinoftheBeicuihighwayinsectiontwostagespreliminarydesigns.Keywords:Route,roadbed,road,culvert,Routecross,Budgetaryestimate.目录前言………………………ⅠAbstract…………………Ⅱ1前言……………11.1选题的背景、目的及意义………11.2设计任务…………11.3路线概况……………………11.4公路等级和技术标准……………21.5路线采用的技术经济指标………21.6路线设计起讫点…………………32路线…………………42.1路线方案的说明和比较……………………42.1.1了解资料…………………42.1.2定线的原则与方法………42.1.3定线具体过程……………42.1.4路线方案的比选…………52.2路线平面设计……………………52.2.1确定各平曲线半径及缓和曲线长度……52.2.2设计确定平曲线的原则…………………62.2.3特殊线形设计方法………72.2.4编制直线及转角一览表………………112.2.5平面图标注………………112.2.6弯道视距的检查………112.2.7绘图……………………112.3路线纵断面设计…………………112.3.1点绘地面线………112.3.2拉坡调坡定坡………112.3.3确定纵坡度,变坡点的位置……………112.3.4纵断面图的详细设计…………………112.3.5平、竖曲线的组合………122.3.6竖曲线要素的计算………122.3.7平纵线形设计应注意避免的组合………133路基路面及排水…………143.1路基设计……………143.1.1边坡的确定………………143.1.2路基高度的确定………143.1.3加宽超高设计…………153.1.4排水系统的设计原则…………………173.1.5横断面的绘出…………183.2路面设计……………………18设计原则………………19路面结构的确定及材料的选择………19施工要求………………19路面设计计算书………193.3排水系统的设计原则…………284桥涵涵洞…………………294.1全线采用的涵洞………………294.2涵洞的设计……………………29小桥涵位置确定………29洞口类型的选择………29涵洞计算…………295路线交叉……………………315.1交叉概述………………………315.1.1交叉口设计的基本要求………………125.1.2交叉口设计的主要内容………………315.2交叉口设计类型………………315.3交叉口设计技术指标…………315.4交叉口设计……………………316环保设计……………………326.1环保设计方案…………………32结论………………………33参考文献………………34致谢………………………35.1前言1.1选题的背景、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。路面设计：水泥混凝土路面设计〔详细设计。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。初步设计概算：完成初步设计概算01表,02表,03表专项设计：公路几何线形。1.3路线概况本设计路段为山岭区,沿线为第四级冲击和洪积层,表层土壤为粉质低液限粘土,中层为冲积形成的砂砾,圆砾,底层为白垩系砂岩。土壤渗透性较好,地层比较稳定。工程名称：北〔安翠〔峦公路青年农场至前进段,路线位于东经126º16′38″～127º14′33″,北纬47º35′04″～48º33′56″之间。属山岭重丘区,植被为人工林和次生林,沿线所处自然区划为Ⅰ区。①年平均气温为3.0ºC②降雨量400mm～600mm。③冬季主导风向为西北风④年平均风速3.5m/s⑤多年平均最大冻深2.4米。水文情况：地表排水良好,地下水位埋深小于3米。公路主要病害：冻胀﹑翻浆﹑延流水。1.4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7.0%,一般能适应各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交量,=小型车+1.5中型车+2大型车=3950,=3950〔1+7.0%=10185.21,交通量在5000～15000之间,所以所选路段为二级公路表1.1技术指标选取表计计速度〔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>会车视距桥涵设计载重607106极限125一般200150公路-Ⅱ级1.5路线采用的技术经济指标路线的起点桩号为K125+000.00,终点桩号为K130+850.2,总里程为5.8502公里,在路线设计路段4.9公里上,设置了5个圆管涵洞,7条平曲线,设计速度为60km/h,路基宽度为10m,平曲线最小半径采用值为300米,最大纵坡度为6%,会车视距为150m,路面宽度为8.5米。该路设计基准期为15年,路面采用水泥混凝土路面,路面结构为面层〔水泥混凝土,基层〔5%水泥水稳砂砾,底基层〔水泥、石灰综合稳定土,垫层〔天然砂砾。1.6路线设计起讫点及设计高程起点坐标N-5332750E-22455500起点高程486.02终点坐标N-5337000E-22453000终点高程284.012路线线形设计2.1路线方案的说明和比较2.1.1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。定线的原则根据给定的起终点,分析其直线距离和所需的展线长度,选择合适的中间控制点。在路线各种可能的走向中,初步拟定可行的路线方案,〔如果有可行的局部路线方案,应进行比较确定,然后进行纸上定线。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。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。2.1.3．定线具体过程〔1试坡：定均坡线。在山岭重丘地带,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〔用分规卡等高线,本设计中a取2cm,将各点连成折线,即均坡线。〔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。〔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。〔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,〔可用分规直接在图纸上量距,确定地面标高,进行初步纵坡设计,并根据纵坡设计情况修正平面线形。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〔如地面横坡陡或工程地质不良地段等,根据路基横断面的情况修平面线形。〔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。2.1.4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；〔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。2.2路线平面设计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、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,节省投资。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。二级最大超高不应大于8%,在积雪地区不宜大于6%。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：〔规范值125m一般最小半径：〔规范值200m不设超高最小半径：〔规范值1500m平曲线极限最小长度按6秒行程设计计算：〔规范值100m平曲线一般最小长度按3倍极限长度计算：〔规范值300m缓和曲线最小长度按3秒计算极限长度：〔规范值50m同向曲线间为了防止出现组合出现断臂曲线宜在两同向曲线间设置不小于6V的直线段。反向曲线间为了设置适当长度距离改变行车方向宜在两同向曲线间设置不小于2V的直线段。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200m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125m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1500m。路拱=2%4平曲线一般最小长度300m。9s行程计5平曲线极限最小长度100m6s行程计6同向曲线间最小直线长度6V360m按照实际工程经验在山区工程可以在一般困难地区保证4V=240m,在工程十分艰巨困难处可以采用3V=180m。但在采用低值时应避免在直线上设置凹形竖曲线7反向曲线间最小直线长度为2V120m按照实际工程经验山区公路此指标比较容易满足。8缓和曲线最小长度50m3秒行程。9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。10超高渐变率1/125边线,线性超高11原曲线加宽第三类线性加宽12会车视距150m两倍停车视距2.2.2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4～8倍或超高为2～4%的原曲线半径值,即390～1500m为宜。3.从现行设计要求方面考虑,曲线长度按最小值5～8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..尽量保证全线指标均衡。根据设计资料,本次设计段路为二级路,设计速度为60公里/小时,设计年限15年,全线共设7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。2.2.3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。计算例如对于交点<JDK126+346.124>,α=28º22′14″,Ls=200m,R=1400m曲线内移值PP==1.19m总切线长Tq=－=99.982mT=<R+P>tg+q=454.155m曲线总长Lh=R+Ls=893.222m外距EE=<R+P>sec－R=45.26m校正值JJ=2T-L=15.09m计算出个主点里程桩号JDK126+346.124－T454.155ZHK125+891.969+Ls200HYK126+091.969+Lh–2LS493.222YHK126+585.191+LS200HZK126+785.191－Lh/2466.611QZK126+338.580+J/27.545JDK126+346.124校正后的交点与原来的交点相符。2、基本型非对称平曲线例如<JDK125+503.387>m,m,m,。mmmm前切线长:m后切线长：m曲线长：m主点里程桩号需要计算公式如下：ZH=JD-Th1=K=K125+302.044HY=ZH+Ls1=K125+302.044+100=K125+402.044HZ=ZH+Lh=K125+302.044+388.079=K125+690.123YH=HZ-Ls2=K125+690.123-200=K125+570.123式中：ZH—第一缓和曲线起点〔直缓点HY—第一缓和曲线终点〔缓圆点YH—第二缓和曲线终点〔圆缓点HZ--第二缓和曲线起点〔缓直点3、S型曲线：两个反向圆曲线用回旋线连接的组合,两圆曲线的半径之比不宜过大,比值宜≤1：2,两个回旋线参数A1与A2之比应小于2.0,有条件时以小于1.5为宜。当回旋线间不得以插入直线时,其直线的长度应符合以下公式：△L≤〔A1+A2/40。S型曲线计算算例例如组成S型交点桩号为K127+546.847,偏角为左21°05'41″交点桩号为K127+775.440,偏角为右25°40'08″交点间距mmm设计曲线2的半径和缓和曲线长mmmm拟m在1到1/3之间由上两式解得mmmmm各项验算满足要求<1>ZH=JD-Th1=K125+891.969HY=ZH+Ls1=K126+091.969YH=HZ-Ls1=K126+585.191HZ=ZH+Lh=K126+785.191<2>ZH=JD-Th2=K126+785.191HY=ZH+Ls2=K126+885.212YH=HZ-Ls2=K126+995.699HZ=ZH+Lh=K127+095.699式中：ZH—第一缓和曲线起点〔直缓点HY—第一缓和曲线终点〔缓圆点YH—第二缓和曲线终点〔圆缓点HZ--第二缓和曲线起点〔缓直点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。2.2.4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2.2.5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。2.2.6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。2.2.7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图,比例尺：纵向1:2000,横向1:1000,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2.3路线纵断面设计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。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,并结合路线起终点、桥隧、交叉口、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。该设计线必须满足技术标准,又尽可能照顾平纵面线形的协调。同时还是最经济的设计。确定纵坡度,变坡点的位置高程纵断面设计线不宜太碎,应保证最小坡长要求,变坡点位置应选择在整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%"。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,并写出纵断面设计图的地质土壤情况,地面标高里程桩号、桥涵位置、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。纵坡设计应考虑汽车的性能。有利于安全.提高车速.减少大气污染。应当避免出现小于0.3%的不利于排水的纵坡度。平、竖曲线的组合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。竖曲线要素的计算〔2-12〔2-13〔2-14〔2-15注：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ω﹥0时为凹型竖曲线；ω﹤0时为凸型竖曲线。例：变坡点桩号变坡点高程RωLTEK25+456450.96325008.23205.75102.90.002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—竖曲线上任意点的距离2.3.7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。3.1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路基参数表表3.1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10.001：1.58.50.750.751：1.5路基横断面由路面宽度、路拱横坡度、路肩、路基宽度、路基边沟、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0.6m,宽度为0.6m,外侧边坡坡度均为1:1.5。3.1.1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。3.1.2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3-1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。3.1.3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.超高二级公路设计时速为60km/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3.2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3.1.4排水系统的设计原则1.一般规定<1>二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。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。3.1.5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.。3.2路面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。3.2.1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。3.2.2路面结构的确定及材料的选择根据公路等级和交通量,确定路面等级为高级。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23cm；基层〔5%水泥稳定砂砾厚度为18cm；底基层<石灰、粉煤灰综合稳定土>厚度为18cm；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不大。3.2.3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。3.2.4路面设计计算书1.交通分析：本设计拟建为山岭区二级公路,设计基准期为15年。设计速度为60Km/h,根据所给的设计资料可知,交通量年平均增长率为7.0%。设计初年交通量：中型车680辆/日,中型车中各种车型所占比例为：解放CA10B—43%〔43%×680=292.4辆/日,东风EQ140—32%〔32%×680=217.6辆/日,解放CA390—25%〔25%×680=170辆/日；大型车350辆/日,大型车中各种车型所占比例为：黄河JN150—30%〔30%×350=105辆/日,沃尔沃N8648—37%〔37%×350=129.5辆/日,黄河JN162—33%〔33%×350=115.5辆/日根据《规范》查得—我国常用汽车路面参数,列下表所示：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。轴载换算表表3.3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1201129.52394.25112397.8492前轴55396.28129.53.5981黄河JN-162后轴1151115.51080.80521091.7238前轴59.5383.10115.510.9186二级公路的设计基准期为15年,安全等级为三级。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7.0%。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：属重交通。2．分别以干燥、中湿和二种状态拟定路面结构：⑴．干燥状态下路面结构：面层：普通水泥混凝土初估板厚23cm基层：5%水泥稳定沙砾18cm底垫层：石灰粉煤灰稳定土18cm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：<3-1><3-2>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〔Mpar—混凝土板的相对刚度半径〔m<3-3>h—混凝土板厚〔mEc—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<3-4>Ex—基层和底基层或垫层的当量回弹模量〔Mpa<3-5>hx—基层和底基层或垫层的当量厚度〔m<3-6>Dx—基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度〔Mpa<3-7>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〔mE1、E2—基层和底基层或垫层的回弹模量〔Mpa取1300Mpa,600Mpa<3-8>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,二级路取1.2②．计算在临界荷位处的温度疲劳应力：<3-9>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<3-10>—混凝土线膨胀系数〔1×10-5/℃—最大温度梯度〔℃/m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<3-11>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<3-12>所以,③．检验初拟路面结构：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%。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。<3-13>式中：—可靠度系数,取1.13满足上式。所以,初拟路面结构合适。④．路面防冻厚度计算：粘性土干燥路段不验算防冻厚度。⑵中湿状态下路面结构：面层：普通水泥混凝土初估板厚23cm基层：5%水泥稳定沙砾18cm底基层：石灰粉煤灰稳定土18cm垫层：天然砂砾15cm确定土基回弹模量E0：中湿路段的土基回弹模量为35.2Mpa。①．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<3-14>hx—底基层和垫层的当量厚度〔m<3-15>Dx—底基层和垫层的当量弯曲刚度〔Mpa<3-16>式中：h1、h2—底基层和垫层的厚度〔mE1、E2—底基层和垫层的回弹模量〔Mpa取600Mpa,150Mpa<3-17>②．计算荷载疲劳应力：<3-18><3-19>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〔Mpar—混凝土板的相对刚度半径〔m<3-20>h—混凝土板厚〔mEc—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<3-21>Ex—基层和底基层或垫层的当量回弹模量〔Mpa<3-22>hx—基层和底基层或垫层的当量厚度〔m<3-23>Dx—基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度〔Mpa<3-24>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〔mE1、E2—基层和底基层或垫层的回弹模量〔Mpa取1300Mpa,438Mpa<3-25>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,动载影响系数,二级路取1.2③．计算在临界荷位处的温度疲劳应力：<3-26>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<3-27>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<3-28>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<3-29>所以,④．检验初拟路面结构：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%。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。<3-30>式中：—可靠度系数,取1.13满足上式。所以,初拟路面结构合适。⑤．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。3.3排水系统的设计原则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0.8m,内侧边坡采用1:1.5,边沟纵坡一般与路线纵坡一致。平坡路段,边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。特殊情况容许采用0.3%但边沟口间距宜减小。一些地面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,纵坡度根据具体情况而定,涵管为钢筋混泥土,常为2.0m管节和0.5m管节。本设计涵管直径为1.50m。4小桥涵设计4.1全线采用的涵洞公路跨越河流以及排除路基内侧边沟水流时,常常需要修建各种横向排水构造物,最常见的是小桥涵。本条公路位于山区,沟壑交错,因此应设置较多的桥涵。小桥涵的设计与布置是否合理,对于整条公路的造价和使用质量都有很大的影响。本设计中共有涵洞5座,涵洞的形式采用1-Φ1.5钢筋混凝土圆管涵：平均1000m/座。4.2涵洞设计小桥涵位置确定合理地选择小桥涵位置,是小桥涵设计的重要步骤,它直接关系到路基的稳定,排水的顺畅和修建工程量的大小。一般来说,小桥涵位置应服从路线的走向并达到排水顺利,路基稳定,工程造价低,只有在特殊情况下在不降低路线标准的前提下,局部调整路线,使之从较好的桥涵位置通过。此外设置小桥涵应遵循以下原则：逢沟设桥或涵,注意与农田相结合；适应路线平纵并与路基排水系统相协调；考虑水力条件,进出口要平顺,避免发生斜流现象全面综合比较,力求桥涵主体及附属工程的全部工程量最小,降低工程造价。洞口类型的选择八字墙：适用于平坦顺直,纵断面变化不大的河沟。这种洞口形式的水力条件好,工程量小,施工简单,经济。一字墙：适用于边坡规则的人工渠道,这种洞形式工程量小,在窄而深,河道纵断面变化不大时采用。根据路段的要求,形式所选用的涵洞为八字墙型式。涵洞计算1、汇水面积的计算涵洞的汇水面积：为地形图上山脊线连线在地形图上的投影：路线中以K126+650处桥涵为例此处汇水面积：在地形图上画出山脊线的连线,并求出汇水面积为：主河沟长度：主河沟平均坡度：I=20.70‰按推理公式计算涵洞流量：〔4-1式中：——规定频率为p时的洪峰流量<m3/s>根据公路等级——频率为p的雨力,即t为1小时的降雨强度,时,mm——指数参数〔mm/h北方地区〔4-2式中：——系数,查表——指数,查表——暴雨递减指数,查表——汇流时间〔h北方地区<4-3>式中：——系数,查表——指数,查表hm3/s用经验公式计算涵洞流量：<4-4>式中：——频率为的雨力,即为1小时的降雨强度；——汇水面积C——系数在此取0.075m3/s根据m3/s,设计时采用管径1.5m的钢筋混凝土圆管涵。2、正交涵洞长度的计算公式：<4-5><4-6><4-7>式中：——路基宽度〔m、——由中心至上、下游路基边缘宽度,当路基无加宽时均为0.5B<m>、——进出口帽石顶面至涵底铺砌层顶面高度〔m——帽石顶面的宽度〔m——路基边缘设计标高与涵底中心标高之差〔m——路基边坡坡度〔1:m——涵底坡度〔以小数表示、——涵洞上下游长度计算示例：K16+650路基宽度为10m,涵洞处路基标高为418.86m,涵洞洞底中心标高为414.90m,帽石顶面至涵底铺砌层顶面高度为0.3m,帽石顶面的宽度为0.4m,边坡采用一种边坡为1:1.5涵底纵坡为3.0%,计算正交涵洞长。已知：m,,m,mmm所以涵长为16.5m5路线交叉5.1交叉概述5.1.1交叉口设计的基本要求一是保证车辆与行人在交叉口能以最短的时间顺利通过,使交叉口的通行能适应各条道路的行车要求。二是正确设交叉口立面,保证转弯车辆的行车稳定,同时符合排水的要求。5.1.2交叉口设计的主要内容〔1正确选择交叉口的形式,确定各组成部分的几何尺寸。〔2进行交通组织,即合理布置各种交通设施。〔3验算交叉口行车视距,保证安全通视。〔4交叉口立面设计,布置雨水口和排水管道。5.2交叉口设计类型平面交叉口的形式取决于道路网的规划和周围建筑的情况,以及交通量,交通性质,交通组织。常见的形式有"十"字形,"T"字形及其演变而来的X