毕业设计高速公路设计说明书范本

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毕业设计设计题目：某某高速公路初步设计姓名xxx学院（系）xxx专业xxx年级xxx指导教师xxx06月10日目录目录 I某某高速公路初步设计 II摘要 IISummary III第1章绪论 11.1高速公路建设意义 11.2设计路线状况 1第2章道路等级的确定及比选 22.1道路的选线及方法 22.2道路等级的确定 22.3线形的比选 3第3章平面设计 53.1平面设计原则 53.2直线设计 53.2.1、直线的最大长度 53.2.2、直线的最小长度 53.3、平曲线设计 53.3.1、圆曲线设计 53.3.2缓和曲线设计 73.3.3坐标的计算 93.3.3超高和加宽 113.3.4停车视距 13第4章纵断面设计 154.1线形设计 154.1.1最大纵坡 154.1.2最小纵坡 154.1.3坡长的限制 154.2竖曲线设计 154.2.1、竖曲线半径的设计 154.2.2、竖曲线的最小长度 164.2.3、竖曲线要素计算 16第5章横断面设计 195.1主要技术指标 195.1.1行车道宽度 195.1.2路肩 195.1.3中间带 205.2道路路拱、边沟、边坡 205.3边坡稳定性 215.4、挡土墙的设计 255.4.1、基础资料及墙身尺寸设计 265.4.2挡土墙设计计算 275.5涵洞的设计 355.6路基土石方计算与调配 355.6.1路基土石方计算 355.6.2路基土石方调配 36第6章路面结构设计 376.1、弹性三层体系换算法 376.2路面结构组合设计 39参考文献 46致谢 47某某高速公路初步设计摘要本次设计中，主要做了以下工作：首先详细查看了设计任务书的相关内容，明确了设计目的和要求。然后运用所学的的纬地软件，进行路线主线平面设计，路基设计计算，横断面设计，纵断面设计等内容。最后完成了挡土墙设计，以及路基土石方计算与调配和路基边坡稳定性验算。并且利用软件完成了设计中各部分内容相关的图纸和图表的绘制和出图。此设计为高速公路初步设计，设计部分公路全长1.23km,起止桩号为K0+000.0～K1+231.6,设计车速为80km/h，路幅宽24.5m。关键词：高速公路，横断面，竖曲线，纵断面SummaryThedesign,mainlytodothefollowing:First,adetailedviewofthedesigntaskbookrelatedcontent,clearthedesignpurposeandrequirements.Andthenusethewefttolearnthesoftware,themainlineofthemainlinedesign,roaddesigncalculation,cross-sectiondesign,longitudinaldesignandsoon.Andfinallycompletedthedesignoftheretainingwall,aswellasthecalculationanddeploymentofembankmentandsubgradeslopestabilitycalculation.Andtheuseofsoftwaretocompletethedesignofthevariouspartsoftherelevantdrawingsandchartsofthedrawinganddrawing.Thisdesignisthepreliminarydesignofthehighway,thedesignpartofthehighwaylengthof1.23km,startingandendingpilenumberK0+000.0~K1+231.6,thedesignspeedof80km/h,roadwidth24.5m.Keywords:freeway,crosssection,verticalcurve,longitudinalsection第1章绪论1.1高速公路建设意义随着中国经济的快速发展，公路建设的进程也越来越快，特别是高速公路的施工建设，近几年来取得了诸多成就，它已经深入到了社会的方方面面，极大的影响了人们的生活和出行。作为一种较为便捷的交通运输工具，高速公路将牵引着中国经济的大齿轮，加速前行。我们相信，中国的经济建设能搭乘“高速公路”这辆快速列车，带动经济增长，造福人民和社会。1.2设计路线状况该设计地段位于自然区划Ⅲ，路基土为粉土，地层主要为黄土，地下水较深，地层状态为坚硬～半坚硬，强度比较高，同时黄土具有较强的湿陷性。气温年平均为9.8℃，年最高气温为38.6℃，最低气温为-24.0℃，无霜期为240天，雨量集中在6、7、8月，年降水量平均为360mm，最大暴雨13mm∕昼夜。沿路附近可采集到砂、砾材料，平均运距为2公里，距沿线20公里有碎石料场，距沿线50公里有渣油、沥青、水泥和钢筋供应，石灰、煤距沿线5公里，木材运距15公路。第2章道路等级的确定及比选2.1道路的选线及方法道路选线的方法有纸上定线和实地放线两种=1\*GB2⑴纸上选线是指在地形图上先选取几条合适的路线，然后结合地形以及周边环境状况进行比较，确定出最佳方案。这个方法的优点在于不用在野外作业，大大减少选线时间，同时也是使得选定的路线较为合理。=2\*GB2⑵实地放线是指到现场进行实地考察并测量相关数据，然后进行比较，最终选定合适的方案。方法简单，得到的方案准确可靠，可是野外作业花费人力物力较大，受天气状况影响较大。本次设计运用纸上定线的方法。2.2道路等级的确定该高速公路用于汽车行驶，预测设计初期交通量为6000量，交通组成如表交通量增长率为8﹪，设计年限为。道路等级的确定是根据公路车辆折算系数，把不同类型的车辆转换成标准车辆，从而进行道路预测年平均日交通量的计算。各级公路折算系数如表2.2表2.2交通组成车型小型货车中型货车大型货车小型客车大型客车拖挂车比例9.632.417.8732.969.158.01表2.3各汽车代表类型及车辆换算系数汽车代表车型车辆换算系数说明小型车1.0座位≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5座位>19座的客车和2t≤载质量≤7t的货车大型车2.57t<载质量≤20t的货车汽车列车4.0载质量>20t的货车依据公式：Q预测=Q式中：Q预测—Q—起始年平均日交通量辆K—年平均增长率N—预测年限Q=6000×9.6%×1+6000×32.41%×1.5+6000×7.87%×2.5+6000×32.96%×1+6000×9.15%×1.5+6000×8.01%×4=9397辆Q根据计算得建成后的公路的年平均日交通量为27600辆/d。根据《公路工程技术标准》（JTGB01-）中关于公路分级与等级的选用规范说明中，高速公路公路能够适应这个年平均日交通量（15000辆以上）。公路车道数以及车速依据下表表2.4高速公路能适应的年平均日交通辆pcu设计速度（km/h）四车道六车道八车道12040000～5500055000～8000080000～10000010035000～5000050000～7000070000～900008025000～4500045000～6000060000～80000由于该地段位于自然区划Ⅲ,路段所属地区地形平坦、开阔，根据计算所得的设计年限交通量，由《公路工程技术标准》（JTDB01—），可拟定该公路为双向4车道的高速公路，设计车速为80km/h。2.3线形的比选在高速公路设计中，为了避免在施工过程中造成施工量大，造价高等情况，因此在设计时选用两种线形方案，然后进行比较，选出最佳的线形方案。线路方案1：该路线大致走向为由东向西，采用的平面线形设计全长为1.23km，k0＋000～k1＋231.618，共三个交点，线路要素如下：表2.5交点桩号表（1）BPJD1EPK0＋000.0K0＋829.8K1＋231.6表2.6主点桩号表(2)直缓（ZH）缓圆（HY）曲中（QZ）圆缓（YH）缓直（HZ）K0＋626.3K0＋786.3K0＋822.3K0＋858.4K1＋018.4其中圆曲线半径为300m，缓和曲线长度为160m，外矩E＝27.7。最大填土高度为0.65m,最大挖土高度为3.02m。线路方案2：该路线大致走向为由东向西，采用的平面线形设计全长为1.24km，k0＋000～k1＋242.204共三个交点，线路要素如下：表2.7交点桩号表(1)BPJD1EPK0＋000.0K0＋826.6K1＋242.204表2.8主点桩号表（2）直缓（ZH）缓圆（HY）曲中（QZ）圆缓（YH）缓直（HZ）K0＋623.7K0＋783.7K0＋813.3K0＋854.9K1＋014.9其中圆曲线半径为300m，缓和曲线长度为160m，外矩E＝27.57。最大填土高度为3.05m，最大挖土高度为2.67m。具体土石方量见附表。在比选过程中，方案一沿线地势比较缓和，从两个方案的土石方量表比较来看，方案一的挖方量比较小，这样会使施工量降低，公路造价降低。同时，参照《公路工程技术标准》（JTGB01—）中的路线设计规定规范，本设计平面线形采用方案一。

第3章平面设计3.1平面设计原则平面设计的原则主要有以下几个方面：=1\*GB2⑴平面线形应与地形、地貌，以及周边环境相协调=2\*GB2⑵注意线形的连续性和均衡性=3\*GB2⑶车速较高的道路，应考虑驾驶员视觉和心理上的要求=4\*GB2⑷避免连续转弯的线形，增加安全行驶的系数3.2直线设计直线是平面线形的一个基本要素之一，直线设计在道路设计中起到了很大的作用.采取直线时，应该根据地形地貌以及周边环境状况，考虑到驾驶员的行车心理和视觉舒适度进行合理布设。3.2.1、直线的最大长度《公路工程技术标准》（JTGB01—）规定了中国对长直线的运用，其最大长度一般不超过20V.3.2.2、直线的最小长度根据《规范》规定，曲线间的直线最小长度可参考下表规定：表3.1曲线间直线的最小长度设计速度V(km/h)1201008060403020直线最小长度（m）同向（6V）720600480360反向（2V）240200160120本设计只设计一个圆曲线，不存在曲线间的直线最小长度，同时也满足直线的最大长度，因此符合标准规范。3.3、平曲线设计平曲线设计应具有连续、顺畅、平缓的特点，考虑地形地貌状况，同时与周边的环境相协调。3.3.1、圆曲线设计当设计速度为80（km/h）,则：R=V2127(μ式中：V设计速度（m/s）μ横向力系数i路面超高横坡度横向力系数和路面超高横坡度的数值依据表3.2，表3.3选取表3.2最大横向力系数设计速度（km/h）1201008060403020最大横向力系数（μmax0.100.120.130.150.150.160.17表3.3车速受限制时最大超高值设计速度（km/h）806040,30,20最大超高值（％）642该设计中，高速公路设计速度为80km/h，综上，取μ=0.13，i=6％.《公路工程技术标准》中规定，圆曲线最小半径如下：表3.4圆曲线最小半径设计速度（km/h）1201008060403020最大超高（m）10％5703602201158％6504002501256030156％7104402701356035154％810500300150654020不设超高（m）路拱≦2.0％5500400025001500600350150路拱﹥2.0％7500525033501900800450200本设计为高速公路初步设计，设计车速为80km/h，根据规范，最大横向力系数μ＝0.13，选取超高i＝6％，代入圆曲线半径计算公式得，:R=本次的公路平面线形设计中设计速度为80km/h,据表3.4查得圆曲线半径为270m，结合该地区的地形地貌和环境因素，最终选取圆曲线半径R=300（m）.平曲线最小长度计算平曲线最小长度计算时需要考虑以下三个方面：1.曲线很短，司机操纵困难时：L=2.需要考虑离心加速度变化率时：L=0.0723.依视觉要求，该设计为圆曲线时：L=表3.5公路平曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020平曲线最小长度（m）一般值600500400300200150100最小值200170140100705040本设计的曲线长度为392.01m，结合上面的三个要素，以及表4-5中平曲线最小长度，该圆曲线设计符合标准。3.3.2缓和曲线设计《公路工程技术标准》规定，缓和曲线最小长度的选用如下表：表3.6缓和曲线最小长度设计车速（km/h）120100806050403020最小缓和曲线长（m）10085706045403020当设计速度为80km/h时，最小缓和曲线长度为70m，本次设计中缓和曲线长度为160m,满足规定的要求。图3.1缓和曲线要素图表3.7公路圆曲线最小长度设计车速（km/h）100806050403020圆曲线最小长度（m）90705040352520缓和曲线要素计算：L=0.036V3L≥L=取整为5的倍数，采用缓和曲线长为75m∆q=切线总长：Tβ=曲线总长：L满足表3-5中关于平曲线最小长度的规定，其中，圆曲线长为157.11m，满足表4-中圆曲线最小长度的规定。超矩：D=2五个基本桩号计算如下：JD-)超矩3.3.3坐标的计算该设计路段起止桩号为K0+000.0～K1+231.6，取二十米桩为一段，逐桩坐标表如下:表3.8逐桩坐标表桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K0+0003984115.16505325.77K0+5003984417.71505723.85K0+0203984127.26505341.69K0+5203984429.81505739.77K0+0403984139.37505357.62K0+5403984441.91505755.69K0+0603984151.47505373.54K0+5603984454.02505771.61K0+0803984163.57505389.46K0+5803984466.12505787.54K0+1003984175.67505405.38K0+6003984478.22505803.46K0+1203984187.77505421.31K0+6203984490.32505819.38K0+1403984199.88505437.23K0+6403984502.42505835.31K0+1603984211.98505453.15K0+652.0133984509.69505844.87K0+1803984224.08505469.08K0+6603984514.52505851.23K0+2003984236.18505485.00K0+6803984526.57505867.20K0+2203984248.28505500.92K0+7003984538.42505883.31K0+2403984260.38505516.85K0+7203984549.95505899.65K0+2603984272.49505532.77K0+7403984561.02505916.31K0+2803984284.59505548.69K0+7603984571.46505933.36K0+3003984296.69505564.61K0+7803984581.13505950.87K0+3203984308.79505580.54K0+8003984589.85505968.86K0+3403984320.89505596.46K0+812.0133984594.56505979.91K0+3603984333.00505612.38K0+8203984597.44505987.36K0+3803984345.10505628.31K0+826.3943984599.61505993.38K0+4003984357.20505644.23K0+8403984603.80506006.32K0+4203984369.30505660.15K0+840.7743984604.02506007.06K0+4403984381.40505676.08K0+8603984608.89506025.66K0+4603984393.51505692.00K0+8803984612.85506045.26K0+4803984405.61505707.92K0+9003984615.82506065.04表3.8桩号坐标桩号坐标N(X)E(Y)N(X)E(Y)K0+9203984617.95506084.92K1+1003984623.50506264.81K0+9403984619.41506104.87K1+1203984623.92506284.80K0+9603984620.37506124.84K1+1403984624.33506304.80K0+9803984620.99506144.83K1+1603984624.74506324.79K1+0003984621.43506164.83K1+1803984625.16506344.79K1+000.7743984621.45506165.60K1+2003984625.57506364.79K1+0203984621.85506184.82K1+207.7883984625.73506372.57K1+0403984622.26506204.82K1+0603984622.67506224.82K1+0803984623.09506244.813.3.3超高和加宽超高缓和长度计算超高缓和段的长度按下式计算：（3-1）式中－超高缓和段长度（m）；－旋转轴至行车道外侧边缘的宽度（m）；－旋转轴外侧的超高与路拱坡度的差值；－超高渐变率。本次高速公路设计采用的超高方式为绕中央分隔带边缘旋转，因此超高缓和段长度：缓和曲线。取，横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时的超高渐变率：，仍取。超高计算超高起点应从HY(或YH)后退（或前进）因此超高缓和段起终点为：起点：K0+626.38终点：K1+018.40分别计算出各桩号距离超高起点的x值，然后分别计算出各处超高值，结果见表3.10表3.9超高计算公式超高位置计算公式行车道横坡备注外侧ABi1.计算结果为与设计高之高差；2.设计高程为中央分隔带外侧边缘高程；3.该设计加宽值bx不计；4.χ=时，为圆曲线上超高值；B10CC(D0内侧ABiB10CC-D0表3.10超高值计算结果桩号X(m)内侧（左侧）外侧（右侧）A（m）B（m）C（m）D（m）D（m）C（m）B（m）A（m）K0+626.38直线段-0.20-0.22-0.1700-0.17-0.22-0.2070073.61-0.35-0.33-0.24000.060.080.10750123.61-0.42-0.40-0.30000.220.290.32K0+786.38圆曲线-0.47-0.45-0.34000.340.450.47K0+822.39圆曲线-0.47-0.45-0.34000.340.450.47K0+858.40圆曲线-0.47-0.45-0.34000.340.450.4795068.403-0.34-0.32-0.24000.040.640.66100018.403-0.27-0.25-0.1800-0.11-0.14-0.12K1+018.40直线段-0.24-0.22-0.1700-0.17-0.22-0.20由于该设计路段交通组织类型中大型车辆比较少，圆曲线半径为300m,圆曲线半径较大。因此，不考虑加宽设计。3.3.4停车视距1、停车视距分析停车视距主要由三部分组成，即：S停式中S1S2S0安全距离，其一般可取5～10（m）此时，司机的视线高度取值为1.2m，道路两边的障碍物高出路面的距离可取值为0.1m，具体示意图如下：图3.2停车视距图S式中：V汽车的行驶速度，取值为设计速度的85％，V=68(km/ht司机的反应时间，一般能够取值为t=2.5sS式中：φ为路面附着系数，一般按照潮湿处理，在设计速度为80km/h的情况下取值为φ=0.31；i为纵坡坡度，该设计中，两纵坡坡度分别为-0.49％和-1.01％，取其平均值i=0.75％进行计算。综合上述，可得停车视距的取值为：S根据《公路工程技术标准》，中国对停车视距的规定值如下表：表3.11停车视距表设计速度（km/h）1201008060403020停车视距（m）21016011075403020结合上述计算可得，该设计停车视距符合标准。《公路工程技术标准》中这样规定：高速公路、一级公路的视距采用停车视距，因此就不考虑会车视距和超车视距。

第4章纵断面设计4.1线形设计纵断面线形设计是依据道路的地形地质状况和周边环境的要求，同时考虑到路基的稳定性，对道路纵坡、竖曲线以及纵断面线形进行合理的设计。4.1.1最大纵坡中国《标准》中，公路最大纵坡值规定如下表：表4.1公路最大纵坡值设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（％）3456789本次设计两纵坡设计值分别i1=-0.49%,i2=-1.01%4.1.2最小纵坡在《公路路线设计规范》中这样规定，为防止挖方地段的排水不畅，积水渗入路基从而影响其路面整体稳定性，应采用不小于0.3％的纵坡。4.1.3坡长的限制当设计车速为80km/h，纵坡坡度为3％时，其最大公路坡长为1000m，在该设计中，两纵坡坡度分别为i1=-0.49%,i2=-1.01%,两纵坡坡长分别为l4.2竖曲线设计在公路设计中，竖曲线设计有利于路面排水状态，改进驾驶员行车的视觉要求和舒适度；减缓纵向边坡处行车产生的冲击。4.2.1、竖曲线半径的设计《公路工程技术标准》中规定：表4.2公路竖曲线一般最小半径设计速度（km/h）120100806050403020凸形170001000045001200700400200凹形60004500300015001000700400200根据上表规定，结合该设计道路所处地区的地形地貌，最终选择竖曲线半径R凹4.2.2、竖曲线的最小长度在《公路工程技术标准》中规定，竖曲线最小长度如下：表4.3竖曲线最小长度设计速度（km/h）120100806050403020竖曲线最小长度（m）10085705040352520在该设计中，竖曲线起点桩号为K0+448.0，终点桩号为K0+552.0.4.2.3、竖曲线要素计算竖曲线计算要素示意图如下图：图5-1竖曲线要素计算图示1、计算竖曲线的基本要素该设计中，变坡点桩号为K0+500，切线标高为1210.54m，则：竖曲线长度：L=Rω=0×切线长度：T=外矩：E=2、求竖曲线起点和终点的桩号竖曲线起点的桩号：K0+500-52=K0+448竖曲线终点的桩号：K0+500+52=K0+5523、求各桩号的设计标高①K0+448竖曲线的起点切线标高：1210.54设计标高：1210.79②K0+450处至起点的距离：χ=切线标高：1210.79+2纵矩：y=设计标高：1210.799③K0+500竖曲线的中点切线标高：1210.54设计标高：1210.54④K0+550处至终点的距离：χ=切线标高：1210.54纵矩：y=设计标高：1210.54⑤K0+552竖曲线终点处切线标高：1210.54设计标高：1210.02用上述方法计算得的竖曲线各桩号设计标高如下：表4.4竖曲线计算表.桩号坡段高程（m）标高改正y=竖曲线高程（m）备注K0+448.01210.7901210.79竖曲线起点+4681210.890.011210.88+4881210.990.041210.95+5001210.540.071210.47竖曲线中点+5201210.220.031210.19+5401210.420.0041210.42+552.01210.0001210.02竖曲线终点

第5章横断面设计横断面设计中，应根据道路的交通状况、地形等条件，对道路行车道、路肩、中间带等横断面结构进行设计，并进行挡土墙和边坡的合理设计，并进行验算，来确保路基的稳定和强度。5.1主要技术指标横断面设计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，主要参照设计技术标准、交通量的大小和当地的地形地貌，使道路更加实用、协调，美观。5.1.1行车道宽度中国《公路工程技术标准》规定的车道宽度见下表：表5.1车道宽度设计速度（km/h）1201008060403020车道宽度3.753.753.753.503.503.253.25该设计设计车速为80km/h，车道宽度采用3.75m。5.1.2路肩各级公路路肩宽度应符合表5.3的规范；表5.2路肩宽度公路等级（功能）高速公路一级公路设计速度（km/h）1201008010080右侧硬路肩宽度（m）一般值3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）最小值1.501.501.501.501.50土路肩宽度（m）一般值0.750.750.750.750.75最小值0.750.750.750.750.75在本设计中，右侧硬路肩宽度取2m,土路肩宽度为0.75m。5.1.3中间带《公路工程技术标准》中规定，在高速公路和一级公路上必须设置中间带。左侧边缘带宽度长度规定如下表：表5.3左侧路缘带宽度设计速度（km/h）1201008060左侧路缘带宽度（m）0.750.750.500.50在本次设计中采用的左侧路缘带宽度为0.5m。5.2道路路拱、边沟、边坡路拱不同路面路拱坡度按表6-5规定选用。表5.4公路路拱坡度路面类型路拱坡度（％）水泥混凝土、沥青混凝土1.0～2.0其它黑色路面、整齐石块1.5～2.5半整齐石块、不整齐石块2.0～3.0碎、砾石等粒料路面2.5～3.5低级地面3.0～4.0本次设计路面类型为沥青混凝土，路拱坡度应采用2％。边沟的主要作用是将路面汇集的地表水排除，本次设计选取的梯形边沟内侧为1:1.5。路堤边坡坡度为1:1.5根据资料，路基边坡坡度参照值如下表：表5.5路基边坡坡度表填料种类边坡最大高度（m）边坡坡度全部上部下部全部上部下部粘性土、粉性土、砂性土20812-1:1.51:1.75砂、砾12--1:1.5--碎（块）石土、卵石土20128-1:1.51:1.75不易风化的石块20812-1:1.31:1.5路基土为粉土，地层主要为黄土，地下水很深，地层位于坚硬～半坚硬状态，综合上述，选取边坡坡度为1:1.5。5.3边坡稳定性基础资料：土坡高度5m,路堤边坡坡度1:1.50，边坡角30°40′，土容重r=19.5kN/m^3，土的内摩擦角φ=25°，c=18.7kpa,查表可知，β1=26°，换算当量土柱高度：B=Nb式中：B荷载横向分布宽度，m；N横向分布的车道数，双车道N=2；b后轮轮距，取1.8m；m相邻两车轮后轮的中心间距，取1.3m；d轮胎着地宽度，取0.6mh式中：h0汽车荷载换算高度Q每一辆车的重力，kg,标准车辆荷载为550km；γ路基填料的容重，km/m3；L汽车前后轮最大轴距，m，对于标准车辆荷载，L=12.8m。该设计边坡稳定性分析采用圆弧条分法，计算图示采用4.5H法进行绘制。O1的计算计算图示如下：图5.1O1计算图表5.6O1计算值分块号距圆心水平距离sincos分块面积分块重量抗滑力下滑力c×lk19.760.910.427.82146.2361.56132.64550.882.4227.760.720.6914.27266.85184.86192.4535.760.540.8417.76332.11280.52177.7843.760.350.9419.70368.39345.17128.7351.760.160.9920.78388.59383.3563.566-0.24-0.021.0021.06393.82393.72-8.787-2.24-0.210.9820.02374.37366.17-77.948-4.24-0.390.9216.22303.31278.77-119.529-6.24-0.580.8111.26210.56171.54-122.1110-8.34-0.780.634.9091.6357.90-71.022523.56295.792、O2的计算计算图示如下：图5.2O2计算图表5.7O2计算值分块号距圆心水平距离sincos分块面积分块重量抗滑力下滑力c×lk19.000.900.444.8290.1339.2981.12455.721.9527.200.720.699.93185.69128.86133.7035.400.540.8412.71237.68200.04128.3543.600.360.9314.39269.09251.0596.8751.800.180.9815.33286.67281.9951.606-0.020.001.0015.46289.10289.100.007-1.82-0.180.9813.53253.01248.79-46.058-3.62-0.360.9310.47195.79182.51-70.889-5.42-0.540.846.65124.36104.51-67.4010-6.16-0.620.791.9636.6528.87-22.581755.01284.743.O3的计算计算图示如下：图5.3O3计算图表5.8O3计算值分块号距圆心水平距离sincos分块面积分块重量抗滑力下滑力c×lk18.500.890.462.9855.7325.9049.34376.741.6326.900.720.706.61123.6185.9488.8435.300.550.839.02168.67140.6493.1243.700.390.9210.31192.80177.9074.3152.100.220.9811.06206.82201.8145.2460.500.051.0010.52196.72196.4610.257-1.10-0.110.998.72163.06161.99-18.688-2.70-0.280.966.52121.92117.00-34.299-4.30-0.450.893.7770.5063.03-31.5810-5.60-0.580.810.7614.2111.54-8.291182.22268.264.O4的计算计算图示如下:图5.4O4计算图表5.9O4计算值分块号距圆心水平距离sincos分块面积分块重量抗滑力下滑力c×lk18.200.860.521.8434.4117.7429.48313.951.5226.800.710.704.4382.8458.2958.8635.400.560.836.11114.2694.3364.4744.000.420.917.14133.52121.3055.8152.600.270.967.53140.81135.5138.2661.200.130.996.65124.36123.3715.597-0.20-0.021.005.43101.54101.52-2.128-1.60-0.170.993.9774.2473.19-12.419-3.00-0.310.952.2041.1439.07-12.9010-4.10-0.430.900.336.175.58-2.64769.90232.40比较上表K1、K2、K3、K4，--其中最小K值为K4=1.52﹥1.25，且过路中线的K1=2.42，综合上述，该边坡稳定。5.4、挡土墙的设计挡土墙是用来支挡边坡，对边坡起到保护的作用，以保证边坡的稳定性。5.4.1、基础资料及墙身尺寸设计挡土墙工地调查及试验资料，资料如下:1.土壤地质情况：地基为中密砾石土，容许承载力[σ]=480kPa，基底摩阻系数2.墙背填料：r=19.8kN/m3；内摩阻角Ф=30°3.墙体材料:5号水泥砂浆砌片石，重度=24kN/m3；容许压应力σa=1050kpa；容许拉应力[4.车辆荷载：公路一级；验算荷载：公路一级5.稳定系数：[Kc]=1.3；[Ko]=1.5。墙身尺寸设计如下：墙身尺寸:墙身高:H=6(m)，墙顶宽:B1=2.3(m)，面坡倾斜坡度:1:0.25，背坡倾斜坡度:1:0.2，采用1个扩展墙址台阶，墙趾台阶b1=0.5(m)，墙趾台阶h1:0.5(m)，墙趾台阶与墙面坡坡度相同，墙底倾斜坡率:0.2:1,底宽H=6.5(m),填土高度a=4（m）。地基承载力特征值提高系数:墙趾值提高系数:1.2；墙踵值提高系数:1.3；平均值提高系数:1.0。设计图示如下：图5.5挡土墙设计图5.4.2挡土墙设计计算挡土墙计算公式如下：1、破裂棱体位置的确定：ψ=α+δ+ϕ(5-1B0=1A0=12tanθ=-tanψ+cotφ+tanψ(B0A2、当量土柱高度计算：h0=qγ3、土压力计算：Ea=γA0tanθ-BEχ=Eacos⁡(α+δ)Ey=Easin⁡(α+δ)4、土压力作用点计算：K1=1+2h0HZx1=H3+h0(3k5、土压力对墙趾力臂计算：ZX=Zx1Zy=b16、稳定性验算抗滑稳定性验算：K抗倾覆稳定性验算：K7、基底应力及合力偏心距验算轴心荷载作用：p=N1A基底合力偏心距：e=MN1Pminmax=N1A(1±8、地基承载力抗力值：当轴向荷载作用：P≤f(5-14)当偏心荷载作用：P≤1.2f(5-15)表5.10挡土墙各荷载分布系数类别挡土墙结构重力墙顶上的有效永久载荷墙顶与第二破裂面间有效载荷填土侧压力车辆荷载引起的土侧压力分项系数1.0001.0001.0001.0001.000是否满足满足满足满足满足满足无荷载时的破裂角=35.742(度)路基面总宽=12.250(m),路肩宽=3.250(m)安全距离=0.500(m)，单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),分布长度L0=20.000(m)，荷载SG=0.284(kN)车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆2列，布置宽度=3.451(m)表5-11布置宽度范围内车轮及轮重列表轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)013.7500.30015.0000.000025.5500.30015.0000.000033.7500.60060.0000.065045.5500.60060.0000.000053.7500.60060.0000.065065.5500.60060.0000.000073.7500.60070.0000.076085.5500.60070.0000.000093.7500.60070.0000.076105.5500.60070.0000.000按实际墙背计算得到:第1破裂角：35.742(度)Ea=354.577(kN)Ex=315.055(kN)Ey=162.681(kN)作用点高度Zy=2.580(m)因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在墙身截面积=25.301(m2)，重量=607.225(kN)1.滑动稳定性验算基底摩擦系数=0.550采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下:基底倾斜角度=11.310(度)Wn=595.433(kN)En=221.309(kN)Wt=119.087(kN)Et=277.032(kN)滑移力=157.946(kN)，抗滑力=449.208(kN)滑移验算满足:Kc=2.844>1.300滑动稳定方程验算：滑动稳定方程满足:方程值=342.573(kN)>0.0地基土层水平向:滑移力=315.055(kN)，抗滑力=414.494(kN)地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.316>1.3002.倾覆稳定性验算相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=3.123(m)相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=5.213(m)相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.434(m)验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性：倾覆力矩=451.918(kN∙m)，抗倾覆力矩=2744.379(kN∙m)倾覆验算满足:K0=6.073>1.500倾覆稳定方程验算：倾覆稳定方程满足:方程值=1913.201(kN∙m)>0.03.地基应力及偏心距验算取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距，作用于基础底的总竖向力=814.882(kN)，作用于墙趾点的总弯矩=2289.688(kN∙m)基础底面宽度B=5.843(m)，偏心距e=0.114(m)基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=2.807(m)基底压应力:趾部=156.224，踵部=123.356(kPa)最大应力与最小应力之比=156.224/123.356=1.266作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.114<=0.167×5.843=0.974(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=156.224<=576.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=123.356<=624.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=139.790<=480.000(kPa)4.基础强度验算基础为天然地基，不作强度验算5.墙底截面强度验算验算截面以上，墙身截面积=22.150(m2)，重量=验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=3.142(m)验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=5.421(m)验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.345(m)容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=688.382(kN)，作用于墙趾下点的总弯矩=.689(kN∙m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.894(m)截面宽度B=5.500(m)，偏心距e1=-0.144(m)截面上偏心距验算满足:e1-0.144<=0.250×5.500=1.375(m)截面上压应力:面坡=106.374，背坡=146.091(kPa)压应力验算满足:计算值=146.091<=1050.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=6.790<=170.000(kPa)极限状态法:重要性系数γ0验算截面上的轴向力组合设计值Nd=694.281(kN)轴心力偏心影响系数αk=挡墙构件的计算截面每沿米面积=5.500(m2材料抗压极限强度Ra=2500.000(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数γf偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk计算强度时:强度验算满足:计算值=694.281<=5903.679(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=694.281<=5903.679(kN)6.台顶截面强度验算土压力计算：计算高度为5.5处的库仑主动土压力无荷载时的破裂角=37.898(度)路基面总宽=12.250(m),路肩宽=3.250(m)，安全距离=0.500(m)单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m)车与车之间距离=0.600(m)经计算得，路面上横向可排列此种车辆2列布置宽度=2.495(m)布置宽度范围内车轮及轮重列表:布置宽度B0=2.495(m)，分布长度L0=20.000(m)，荷载值SG=0.000(kN)换算土柱高度h0=0.000(m)按实际墙背计算得到:第1破裂角：37.898(度)Ea=228.547(kN)Ex=203.073(kN)Ey=104.858(kN)作用点高度Zy=1.972(m)因为俯斜墙背，因此要判断第二破裂面的存在，计算结果第二破裂面不存在强度验算:验算截面以上，墙身截面积=19.456(m2)，重量=466.950验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=2.412(m)验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=4.113(m)验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.965(m)容许应力法:法向应力检算:作用于验算截面的总竖向力=571.808(kN)，作用于墙趾下点的总弯矩=1202.047(kN-m)相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.102(m)截面宽度B=4.775(m)，偏心距e1=0.285(m)截面上偏心距验算满足:e1=0.285<=0.250×4.775=1.194(m)截面上压应力:面坡=162.682，背坡=76.819(kPa)压应力验算满足:计算值=162.682<=1050.000(kPa)切向应力检算:剪应力验算满足:计算值=-5.372<=170.000(kPa)极限状态法:重要性系数γ0=1.000验算截面上的轴向力组合设计值Nd=轴心力偏心影响系数αk挡墙构件的计算截面每沿米面积A=4.775(m2)材料抗压极限强度Ra=2500.000(kPa)圬工构件或材料的抗力分项系数γf=偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Ψk=计算强度时:强度验算满足:计算值=571.808<=4955.442(kN)计算稳定时:稳定验算满足:计算值=571.808<=4955.442(kN)滑移验算抗滑力=449.208(kN),滑移力=157.946(kN)。滑移验算满足:Kc=2.844>1.300滑动稳定方程满足:方程值=342.573(kN)>0.0抗滑力=414.494(kN),滑移力=315.055(kN)。地基土层水平向:滑移验算满足:Kc2=1.316>1.300(1.倾覆验算抗倾覆力矩=2744.379(kN-M),倾覆力矩=451.918(kN-m)。倾覆验算满足:K0=6.073>1.500倾覆稳定方程满足:方程值=1913.201(kN-m)>0.0(2.地基验算作用于基底的合力偏心距验算满足:e=0.114<=0.167×5.843=0.974(m)墙趾处地基承载力验算满足:压应力=156.224<=576.000(kPa)墙踵处地基承载力验算满足:压应力=123.356<=624.000(kPa)地基平均承载力验算满足:压应力=139.790<=480.000(kPa)(3.基础验算不做强度计算。(4.墙底截面强度验算容许应力法:截面上偏心距验算满足:e1=-0.144<=0.250×5.500=1.375(m)压应力验算满足:计算值=146.091<=1050.000(kPa)拉应力验算满足:计算值=0.000<=60.000(kPa)剪应力验算满足:计算值=6.790<=170.000(kPa)极限状态法:强度验算满足:计算值=694.281<=5903.679(kN)稳定验算满足:计算值=694.281<=5903.679(kN)(5.台顶截面强度验算容许应力法:截面上偏心距验算满足:e1=0.285<=0.250×4.775=1.194(m)压应力验算满足:计算值=162.682<=1050.000(kPa)拉应力验算满足:计算值=0.000<=60.000(kPa)剪应力验算满足:计算值=-5.372<=170.000(kPa)极限状态法:强度验算满足:计算值=571.808<=4955.442(kN)稳定验算满足:计算值=571.808<=4955.442(kN)综合上述可得，该重力式挡土墙设计尺寸满足边坡稳定性要求。5.5涵洞的设计涵洞是指在公路工程建设中为了使公路顺利经过水渠而不妨碍交通，设计于路基下方修筑于路面以下的排水孔道，是公路工程设计中非常重要的一部分。该设计中，在K0+920至K0+940处，为填土路堤，地处山沟，为防止积水过多，对路基造成损害，在此处设置一个涵洞，拟采用石盖板涵.这种结构具有施工简便，迅速，修复方便的优点.尺寸设计如下：假定设计流量为：Q=2.5m3根据资料可得：∆=H=B=因此可设计该涵洞底宽：B=1.1m，因此涵洞孔径尺寸：1.2h=1.2×2=2.4(m)因此此涵洞为无压式岀流.5.6路基土石方计算与调配路基土石方的计算与调配是路面设计中的一个重要组成部分，也是道路施工的一个重要参考指标。经过对道路土石方工程的数量计算和合理的调配，为道路的工程预算，工程施工量提供可靠的依据。5.6.1路基土石方计算路基土石方计算一般用列表法与图解法，无论列表与图解，都是假定相邻两段面间为一棱柱体。其高为两段面中线长。棱柱体积按平均断面法求：(5-16)式中：、相邻两断面的填方（或挖方）面积；相邻两断面的桩距。该方法称为平均断面法，该方法设计算简便、实用，当前公路上常采用这种方法，但精度较差，只有，相差不大时才较准确。一般平均断面法计算的结果是偏大的。5.6.2路基土石方调配本设计采用分段调配法，按100m一个调度段记，共个13个调度段，具体调配方案见表附表。第6章路面结构设计路面结构作为道路设计过程中的一个重要环节，在设计过程中应该根据地形、土壤、气候状况，合理设置路面结构层，并选用合适的路面材料，从而保证道路的稳定性和行车安全，已延长道路的使用寿命。6.1、弹性三层体系换算法1.路面结构层次设计原始资料：该地段位于自然区划Ⅲ，路基土为粉土，地层主要为黄土，地下水很深，地层位于坚硬～半坚硬状态，强度较高，但黄土具有很强的湿陷性。预测设计初期交通量为6000量，交通量增长率为8﹪，设计年限为。气象条件：气温年平均为9.8℃，年最高气温为38.6℃，最低气温为-24.0℃，无霜期为240天，雨量集中在6、7、8月，年降水量平均为360mm，最大暴雨13mm∕昼夜。材料供应状况：沿线附近可采集到砂、砾材料，平均运距为2公里，距沿线20公里有碎石料场，沿线50公里有渣油、沥青和钢筋供应，石灰、煤距沿线5公里，木材运距15公里。交通量组成如下表：表6.1交通组成车型小型货车中型货车大型货车小型客车大型客车拖挂车比例（﹪）9.632.417.8732.969.158.01各种车型交通量（假设车型）如下：表6.2各车型交通量假设车型号各车型换算交通量（辆）小型货车（交通SH141）6000×9.6%=576中型货车（解放CA10B）6000×32.41%=1981大型货车（长征XD250）6000×7.87%=705小型客车（三湘CK6500）6000×32.96%=2253大型客车（会客JT692A）6000×9.15%=857挂车（东风CS938）6000×8.01%=448轴载换算：路面结构设计以双轮单轴BZZ-100为标准轴载。累计当量轴次：该路段设计年限，查规范可知，四车道系数为0.4～0.5，本设计取0.45。当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉力验算时：表6.3轴载换算结果表车型交通SH141前轴25.55115762.00后轴55.101157656.71解放CA10B后轴60.85111981228.25长征XD250前轴37.81170510.23后轴72.62.21705175．09三湘CK6500后轴25.61122536．00会客JT692A前轴28.4118573.58后轴67.72.21857150．11东风CS938后轴702.2144894.94合计726.33注：轴载小于25KN的轴载作用不计(1.累计当量轴次：N=(=(2.当验算半刚性基层底层拉应力时：表6.4轴载换算结果表（半刚性底层拉应力）车型交通SH141后轴55.10115766.44解放CA10B后轴60.8511198136.99表6.4(长征XD250后轴72.63170554.41三湘CK6500后轴25.612253忽略会客JT692A后轴67.73185737.82东风CS938后轴703144825.83合计161.49注：轴载小于50KN的不计。6.2路面结构组合设计计算得出，设计年限内，一个车道上的累计标准轴次为3239239次，参照《公路沥青路面设计规范》，初步拟定路面结构层采用三层式沥青混凝土，面层用细粒式密级沥青混凝土（4cm），中层用中粒式密级沥青混凝土（6cm）,下层用粗粒式密级配沥青混凝土（8cm）。基层采用水泥碎石（30cm），底基层采用石灰土（厚度待定）各种材料名称，抗压模量和劈裂强度如下：表6.5抗压模量和劈裂强度材料名称抗压模量劈裂强度细粒式密级沥青混凝土14001.4中粒式密级沥青混凝土12001.0粗粒式密级沥青混凝土10000.8水泥碎石（5%-6%）15000.5石灰土（8%-12%）5500.225土基回弹模量：本设计路段位于自然区划,路基为粉质土，稠度为1.0，查《公路沥青路面设计规范》，取土基回弹模量。设计指标的确定： 1.设计弯沉值该路为高速公路，等级系数AC=1.0，面层类型系数AL2.弯沉修正系数FF=1.63×=1.63×=0.3.弯沉系数α==5.144.验算石灰土的厚度已知轮载P=0.7MPa，单轮当量直径d=21.3cm,半径EhE查诺谟图得α=6.2，k即：然后由E0E