沈阳建筑大学二级公路毕业设计

1根据已有的设计资料和中国交通部设计要求以及部颁标准和规范，对辽宁省境内大连至庄河二级公路K0+000~K4+820.041段进行了路基路面综合设计。设计车速为60km/h,双向二车道。本次毕业设计的主要内容包括：路线平面设计、路路基路面排水设计、路面结构设计、小桥设计、施工组织设计以及概预算的编制等。在平面设计中，考虑到是平原微丘区新建公路，在设计线路上选了五个交点，曲线半径分别为300m,250m,300m,500m,900m,缓和曲线长度为130m,90m,100m,150m,150m,均符合规范要求。在纵断面设计中，全线共设五个变坡点，竖曲线半径分别为计对象，每20米做一个横断面图，边坡坡度为1:1.5。在小桥涵设计中，主要进行了一座17米小桥的上部结构的计算和验算。采用手工和程序相结合的办法按照规范规定进行路面结构设计。根据道路施工情况，对施工人员、施工机械、工程量安排等进行了施工组织设计。另外还用同望软件编制了设计范围内路基和路面的预算文件。本设计部分图纸采用CAD系统绘制，部分数据采用Excel表格计算显示。此次设计使我在专业知识方面得到了综合训练和提高，增强了独立分析和解决问题的能力，取关键词：二级公路；路基；路面；排水设计；桥梁设计；综合设计2AccordingtothetechnicalstandardsandspecificationsforhighwaydesignpublishedbytheMinistryofCommunicationsofChina,thecomprehensivedesignofhighwaysubgradeandpavementfromK0+000toK4+820.041hasbeencarriedoutbasedonthedataofDalian-ZhuanghesecondaryroadsinLiaoningProvince.Thedesignedvehiclespeedis60km/h,bidirectionaltwotrafficlanes.Themaincontentsofthedesignincludedhighwaylineofgraphicdesign,verticalalignmentdesign,linecross-sectiostructuredesign,thedesignofsmallbridges,constructiondesign,andthepreparationofbudgetestimate,ect.Intheplanedesign,consideredisthemountainousterrainarebuiltroad,IhavechosenfivepointsofintersectionontheLinesinthedesignroads,thepointofintersectionradiusrespectivelyis300m,250m,300m,500m,900m.Mollifyingthecurvecross-sectionaldiagramofevery20meters,theslopegradientof1:1.5.Inthedesignofbridgesandculverts,themainofthecalculationandcheckingtheupperstructureofabridgeof17meters.Usingmanualandprocedureofthemethodofcombiningthepavementstructureorganizationdesignofconstructionpersonnel,constructionmachineryandengisoftwaredrewupdesignroadbedinsidethescopeandroadnoodles.computationdemonstrated.Duringthisgraduationdesign,theexpertistraining,andtheabilityofindependenKeywords:Secondaryroads;Subgrade;PaBridgedesign;Comprehensivedesign3第一章设计资料与任务 11.1公路建设的政治经济意义 11.2公路运输的特点 21.3沿线自然条件 21.4设计主要内容 3第二章公路平面设计 52.1路线布设 52.1.1路线布设原则 52.1.2公路选线 62.1.3平原微丘区选线要点 72.1.4平原微丘区定线步骤 72.2平面选线设计 82.2.1公路等级的确定 8 92.2.3经济技术分析 2.2.4二级公路的主要技术指标 2.2.5带有缓和曲线的平曲线计算公式 2.2.6路线曲线要素计算 第三章纵断面设计 3.1纵断面设计方法与原则 3.2平纵线形的协调 3.3竖曲线计算 3.3.1简述 3.3.2竖曲线设计 第四章横断面设计 4.1横断面的组成 4.1.1横断面的组成 4.1.2路基的类型 44.2横坡的确定 4.3超高的确定及过渡方法 4.3.1超高及超高缓和段 4.3.2超高值的计算 4.3.3加宽 4.4土石方数量计算与土石方调配 4.4.1横断面面积的计算 4.4.2路基土石方工程数量的计算 4.4.3土石方调配 第五章路基路面排水设计 5.1路基路面排水的一般原则 5.2路面排水设备 5.2.2排水沟 5.3涵洞的设置 5.3.1选定桥涵位置及桥涵类型 5.3.2桥涵形式的选择 5.4排水系统分析 第六章路面结构设计 6.1路面设计的原则 6.1.1路面类型与结构方案设计 6.1.2路面建筑材料设计 6.1.3路面结构设计 6.2路面设计步骤 6.3路面设计 6.3.1沥青路面结构设计标准 6.3.2累计当量轴次计算 6.3.3各层材料计算参数的确定 6.3.4路面结构设计 5第七章装配式钢筋混凝土简支T形梁桥设计 7.1基本设计资料 7.1.1桥面宽度 7.1.3技术标准 7.1.5计算方法 7.1.6结构尺寸 7.1.7设计依据 7.2主梁的计算 7.2.1结构自重效应计算 7.2.2汽车、人群荷载内力计算 7.3横隔梁的内力计算 7.3.1确定作用在中横隔梁上的计算荷载 7.3.2绘制中横隔梁的内力影响线 7.3.3截面内力计算 7.3.4横隔梁内力组合 7.4行车道板的计算 7.5挠度、预拱度的计算 7.6持久状况承载力极限状态下截面设计、截面复核和验算 7.6.1.截面设计 7.6.2.截面复核 7.6.3根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配筋 7.6.4斜截面抗剪承载力复核 第八章施工组织设计 8.1概述 8.1.1编制依据 8.1.3编制原则 68.1.4主要技术标准 8.1.6主要工程数量汇总 8.2总体施工目标 8.2.1工期目标 8.2.4环境保护目标 8.2.6设备、人员动员周期 8.3设备、人员及材料运至施工现场的方法 8.3.1人员、设备 8.3.2材料 8.4施工组织机构的组成 8.4.1施工组织机构主要职责范围 8.5总体施工顺序 8.6施工准备 8.6.1施工供水 8.6.2施工用电 8.6.3施工便道 8.6.4施工通讯 8.6.5施工营地 8.7路基工程 8.7.1路基土石方工程量的计算 8.7.2路基土石方的调配 8.7.3施工前准备工作 8.7.4班组安排 8.7.5路堑挖方 8.7.6路基填筑 8.7.7路基工、料、机消耗 78.7.9生产周期的计算 8.8路面工程 8.8.2路面工程量的计算 8.8.4沥青混凝土面层 8.8.5路面工程工、料、机消耗 8.8.6班组安排，确定工期 8.9施工进度安排 8.9.1总工期及阶段性工期 8.9.2分项工程进度计划 8.9.3技术准备 8.9.4施工平面总体布置 8.10确保工程质量和工期的措施 8.10.1确保工程质量的措施 8.11主要施工项目质量保证措施 8.11.1路基施工 8.11.2沥青混凝土面层施工 8.12质量、安全保证体系 8.12.1质量保证体系 8.12.2安全保证体系 第九章预算编制 9.1概预算的编制依据 9.2预算项目的主要组成部分(路线部分) 9.3编制内容 9.4基础单价计算 9.5建筑安装工程费计算 9.6编制说明 第十章设计结论 参考文献 1大连至庄河二级公路综合设计第一章设计资料与任务1.1公路建设的政治经济意义本毕业设计为大连至庄河的二级公路综合设计，近几年来，由于选址于庄河市大郑镇潘店村和银窝村的大连国家生态工业示范园的建立，促使了当地经济迅猛发展。为了满足经济发展的需要，当地政府选择在大连至庄河新建一条公路。这条公路的修建，不仅可以缓解当地的交通压力，而且还将临近地区有效地连接起来，从而使邻近的城市能够进行优势互补，极大地刺了庄河地区经济的发展。大连市是著名的沿海城市，大连港港阔水深，不淤不冻，自然条件非常优越，是正在兴起的东北亚经济圈的中心，是该区域进入太平洋，面向世界的海上门户。而庄河市也有自己的港口-庄河港，这里的进出口贸易十分频繁，往来车辆的种类繁多，所以这条公路的修建极大地缓解了当地的交通压力。将这条路起点定在大连，这可以加强庄河市和大连市的经济联系，这条公路对庄(1)加快交通运输便利。本公路的建成将进一步完善庄河市交通运输网，进一步形成庄河市的四通八达的交通网络。(2)促进庄河市的旅游经济发展。随着改革开放步伐的不断加快，庄河市旅游经济建设迅猛发展。庄河市旅游业非常发达，南部沿海有黑岛旅游区、蛤蜊岛游览区、海洋乐园海滨度假村；中部有城山古城游览区，龙山湖旅游度假区；北部以冰峪沟旅游度假区为龙头，有仙人洞自然保护区、天门山风景区、步云山温泉游览区、桂云峰生态山庄，构成了庄河纵横相连、点面结合、相互补充、互为呼应、种类齐全、功能完备的旅游资源网络。(3)促进农业的发展。庄河市的农业资源十分丰富，是国家商品粮生产基地。以黄海大道经济带建设和海上庄河建设为重点，大力发展优质高效农业。在黄海大道两侧各1000米区域内，集中连片建设精品农业项目逐步建成绿洲开发区、“三高”农业示范区、农业产业化示范区和特色农业示范区，使其成为庄河市重要的高效农业产业带、精品农业展示带、城乡商贸流通带和农业观光旅游带。庄河市农业非常发达，农产品种类繁多，有“蓝莓之乡”的美誉，这里同样盛产苹果、草莓等其它水果，而且果实极其肥硕甜美，所以，在每年果实成熟时，都会有大量的货车来到这里采购水果。2总之，本条大连至庄河的二级公路将对于促进庄河地区的经济发展，综合立体运输公路运输与其他运输方式比较，具有如下特点：(1)机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转，由于汽车体积较小，中途一般也不需要换装，除了可沿分布较广的路网运输外，还可离开路网深入到工厂企业、农村田间、城市居民住宅等地，即可以把旅客和货物从始发地门口直接运送到目的地门口，可以实现“库到库”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。(2)受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式，可伸展到任何山区，农村，机关，单位，可承担其他运输方式的转运任务，在交通运输网中是其他各种运输方式联系的纽带，公路运输网一般比铁路、水路网的密度要大十几倍，分布面也广，因此公路运输车辆可以“无处不到、无时不有”。(3)运行持续性较差：据有关统计资料表明，在各种现代运输方式中，公路的平均运距是最短的，运行持续性较差。(4)在中、短途运输中，运送速度较快：在中、短途运输中，由于公路运输可以实现“门到门”直达运输，中途不需要倒运、转乘就可以直接将客货运达目的地，因此，与其它运输方式相比，其客、货在途时间较短，运送速度较快。(5)适应性强，服务面广，时间上随意性强，可适于小批量运输和大宗运输。公路运输投资少，资金周转快，公路运输与铁、水、航运输方式相比，所需固定设施简单，车辆购置费用一般也比较低，因此，投资兴办容易，投资回收期短。据有关资料表明，在正常经营情况下，公路运输的投资每年可周转1~3次，而铁路运输则需要3~4年才能(6)掌握车辆驾驶技术较易：与火车司机或飞机驾驶员的培训要求来说，汽车驾驶技术比较容易掌握，对驾驶员的各方面素质要求相对也比较低。(7)与铁路，水运比较，公路运输由于汽车燃料价格高，服务人员多，单位运量小，所以在长途运输中，其运输成本偏高。但随着高等级公路的迅速发展，汽车制造技术的不断改进，运输管理水平的不断提高，这些不足正在逐步得到改善。3庄河市位于辽东半岛东侧南部，大连市东北部，庄河市为大连市所辖北三市之一。碧流河与普兰店市为邻，北依群山与营口市的盖州、鞍山市的岫岩满族自治县相连，南濒黄海与长海县隔海相望。全境总面积为6968平方公里，其中陆地面积4073平方公里，自然海岸线长285公里。庄河市为低山丘陵区，地势由南向北逐次升高。属千山山脉南延部分，自北而南高岭和步云山山脉两大干脉贯穿全区，全区山脉均属两大干脉之分支。北部群山逶迤，峰峦重叠，平均海拔在500米以上，其中步云山最高海拔1130.7米，为辽南群山之首。中部丘陵起伏，海拔在300米左右，溪流、峡谷、盆地、小平原间杂其间。南部沿海地势平坦宽阔，海拔在50米以下。三部分区域地势分明，特点突出。山岭，奇峰突起，岩石裸露；丘陵，坡度平缓，土层软厚；平原，零星分布，地表平坦。全市地貌特征可概括为“五山一水四分平地”。庄河市地处北温带，属暖温带湿润大陆性季风气候，具有一定的海洋性气候特征。气候温和，四季分明。历年(1970～2000年30年间，下同)平均气温为9.1℃,最高气温36.6℃,最低气温-29.3℃。受山地和海洋影响，南北气温相差1～2℃。由于处于东亚季风区，盛行风向随季节转换而有明显变化，冬季受亚洲大陆蒙古冷高压影响，盛行偏北风；夏季由于印度洋热低压和北太平洋热高压强大，盛行偏南风。历年平均日照为2415.6小时，日照充足，日照率56%左右；降水量在时间和空间上分布不均，历年平均降水量为757.4毫米。7、8月份降水量占全年降水的56%,受地形和季风影响，降水量自西南向东北递增。历年无霜期平均为165天。本次毕业设计主要是大连至庄河二级公路综合设计。路线总长是4820.041m,路基宽度为10m,双向2车道，设计车速60km/h。平曲线的各项要素：圆曲线半径分别为300m,250m,300m,500m,900m;缓和曲线长度分别为130m,90m,100m,150m,150m。竖曲线半径分别为15000m,8000m,15000m,7000m,20000m。横断面超高值(交点1、交点4、交点5圆曲线中点处)分别为4主要的设计任务：确定公路等级；平面选线并进行方案比选；计算平曲线要素；确定路线纵坡、绘制纵断面图；计算竖曲线要素；绘制路线横断面图，进行平纵横综合比较调整，计算土石方量，土石方调配；设计路面结构；路基排水平面设计，布设桥涵位置；钢筋混凝土T型梁桥的上部结构设计及验算；施工组织设计；预算等。5第二章公路平面设计本项目路线方案受多种因素的影响，除路线长度、工程量及投资等因素外，还受地质、水文、环保、景观、人文等因素的制约。因此重点把握好路线与周围环境、结构物的协调以及自身线形的协调。地质选线：始终把地质条件作为确定路线方案的第一要素，尽量将线位选在较好的地段，确保本项目的可实施性并避免因不良地质而造成不必要的浪费。均综合考虑平纵横后确定。环保选线：尽量与沿线地形地物、环境、景观协调，保护古树，减少工程对环境在路线走向和公路等级确定后，应对全线总体布局作出设计，其要点如下：1、根据地形特征，确定地形类别和计算行车速度。2、路线起终点除必须符合路网规划要求外，对起、终点前后一定长度范围内的线形必须作出接线方案和近期实施的具体设计。3、合理划定设计路段长度，恰当选择不同设计路段的衔接地点，处理好衔接处前后一定长度范围内的线形设计。4、根据交通量及运行需要确定车道数。5、调查沿线主要城镇规划，确定同其连接的方式、地点。6、调查沿线交通、社会、自然条件，确定互通式立体交叉的位置及其同连接道的7、根据公路的功能，确定交通安全设施，交通管理设施，以及停车区、服务区等的布局与位置。8、应综合考虑互通式立体交、服务区、停车区、公共汽车停站、大型桥梁、隧道等的位置和间距，以保证交通运行安全所需的最小距离。9、拟分期修建的工程，必须在按总体规划的技术标准作出设计之基础上，制定分期修建方案并作出分期实施的设计。6选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。一.公路选线的步骤和方法1、选线道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。4、具体定线在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。7平原微丘区选线，要根据丘陵地区地形起伏，丘岗连绵，相对高差不大的特点，摸清地形、地质和水文条件，选出方向顺直、工程量少的路线方案。微丘区路线的特点：局部方案多，且为了充分适应地形，路线纵断面将会有起伏，路线平面也必将是以曲线为主体。微丘区选线应注意：应充分利用地形，处理好平、纵线形的组合。不应迁就微小地形，造成线形迂回曲折，也不宜采用长直线，造成纵面线形起伏。按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的路线带的范围内结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三方面的合理安排，确定并通过实地定出道路中线的确切在选线布局确定的控制点之间，根据平原、微丘区路线布设要点，通过分析比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，建立一些中间导向点。参照导向点，试穿出一系列直线、交汇出交点，作为初定的路线导线。读取交点坐标计算或直接量测转角和交点间距，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素。检查各技术指标是否满足《标准》要求，以及平曲线线位是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。本次大连至庄河二级公路的设计时速为60km/h,其相应的技术指标为：平曲线的最小半径：极限半径125m,一般值200m。平曲线长度：最小长度100m,一般长度500m。缓和曲线的长度：最小长度60m,一般长度80m。同向曲线的最短直线长度不小于6V=360m。反向曲线的最短直线长度不小于2V=120m。82.2平面选线设计交通量是单位时间内通过道路某断面的交通流量(既单位时间通过道路某断面的车辆数目),根据对庄河当地近期交通量调查：见表2-1。表2-1新建二级道路道路交通流量表序号车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数后轴距交通量1成都CD1301双轮组2日野ZM4402双轮组3红旗CA6301双轮组4鞍山AK6822双轮组5东风YCY901双轮组6会客JT69121双轮组7三湘CK68911双轮组8解放SP92003双轮组专供汽车分向、分道高速行驶并全部控制出入的公路。一级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量15000~55000辆，专供汽车分向、分道高速行驶并全部控制出入的公路。二级公路：一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量5000~15000设计年限12年，交通量平均年增长率5%,车道系数为0.65。由远景交通量以及本地区的地质地形资料可知本次设计道路等级为二级公路。9该地区地势低平，属于平原微丘区地形，由于是城市郊区，耕地及多种地面建筑分布较密。根据其性质、任务和技术等级及起讫点和控制点(即必须通过或应避开的城镇、工矿、企业、特殊大桥桥位等),选出一条在技术上、经济上合理的路线方案。因此，首要任务是要全力以赴解决好路线方案。选线者应按路线区域内工农业发展情况及其远景规划，并根据地形、地质、地貌、水文和气候等条件，必要时还要结合军事需要，慎重研究，反复比较，来确定路线的走向和布局，选出一条技术经大连地区地势平坦，属于平原微丘区，山谷内耕地和居民较多。因此，路线考虑重点问题之一就是山岭、居民、耕地的绕避与穿越，道路建设的造价等问题。本次设计的路线设计中有两条路线走向可以选择，有两套可行的设计方案。各方案主要指标的比较如表2-2所示。表2-2-1比选方案一技术指标表评价指标单位方案一路线长度m平曲线个数个5最小半径m竖曲线个数个5最小半径m纵断面最大纵坡坡度%坡长m最小纵坡坡度%坡长m构造物涵洞数量个3最大填挖方高度填m挖m表2-2-2比选方案二技术指标表评价指标单位方案二路线长度m平曲线个数个4最小半径m竖曲线个数个6最小半径m纵断面最大纵坡坡度%坡长m最小纵坡坡度%坡长m430.2956522构造物涵洞数量个4最大填挖方高度填m挖m路过附近村庄较多，将更加有利于附近居民生活生产等活动。第二方案线路比较短，涵洞数量比第一个方案多，工程总体上要比第一个方案大，提高了公路建设的工程造价和施工难度。而且路过的村庄也比第一个方案少，不利于便民。综合地考虑各自方案的利弊，最后我选取了第一个方案。路线方案是路线设计中最基本的问题，方案是否合理，不但直接关系公路本身路程和运输效果，更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有的作用。路线方案的拟定和比较就是在路线的起终点及中间必须经过的城镇或地点间拟定各种可能的方案，并在深入调查的基础上，综合考察各方面因素，通过比较提出合理的路线方案。1.本设计公路沿线的自然特征和路线特征(1)自然特征本地区为平原微丘区，且山谷之间分布有村庄和各种建筑设施，农(2)路线特征本地区地形对路线的限制较大，路线平、纵、横三方面的线形不易达到较高的技术标准。平面上线形弯曲，以曲线为主体，交点个数较多；纵断面上纵坡较大，给拉坡带来困难。平原微丘区选线或定线时主要应处理好路线与丘陵之间的配合，即以平面为主安排路线。2.路线方案的评价指标(1)技术指标式中y=L/P×100%γ—路线增长系数L—路线实际长度P—路线起终点间的直线长度B.转角数可以分为全线的转角数和每公里的转角数C.转角平均度数转角值是体现路线顺直程度的一种技术标准；转角平均度数按下式中α—转角平均度数n—转角数E.与原有公路及铁路的交叉数目(包括平面交叉和立体交叉)F.限制计算行车速度的路线长度(2)经济指标A.土石方工程数量B.桥涵工程数量C.隧道工程数量D.挡土墙工程数量E.拆迁建筑物及管线设施的数量F.主要材料数量3.路线方案指标如表2-3所示。表2-3方案指标表指标名称单位数量备注公路等级级二级计算行车速度交通量辆/昼夜路线总长m平曲线最小半径m最大纵坡坡度%最小坡长m竖曲线最小半径m土方量拆迁数02.2.4二级公路的主要技术指标二级公路的主要技术指标如表2-4所示。表2-4二级公路主要技术指标表设计车速平曲线一般最小半径极限最小半径缓和曲线最小长度不设超高的圆曲线最小半径路拱<2.0%1500m最大纵坡凸曲线一般最小半径极限最小半径凹曲线一般最小半径极限最小半径本设计公路共设5个交点，平曲线半径为300m,250m,300m,500m,900m;缓和曲线长度均为130m,90m,100m,150m,150m;共设5个变坡点，竖曲线半径分别为15000m,8000m,15000m,7000m,20000m,经验证均满足要求。1、有缓和曲线的圆曲线要素计算公式在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：J=2T-LL,=L-2Lsp—设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，(m);ZH=JD-TJD=QZ+J/2(2-16)1.路线简介该二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：交点：5个交点桩号：K0+565.971,K1+103选用的平曲线半径：300m,250m,300m,500m,900m图2-1平曲线要素图JD1:K0+565.971q=130/2-130³/(240×30T=(300+2.35)tan(66°08'59.2"/2)+64.90=261.25mL=π×(66°08'59.2"-2×12.41°)×300/180+2×130=475.51mE=(300+2.35)sec(66°08'59.2"/2)-300=60.51mJ=2×261.25-475.51=46.99m主点里程桩号计算：JD1:K0+565.971ZH=JD-T=K0+565.971-261.25=K0+304.721HY=ZH+L₅=K0+434.721QZ=ZH+L/2=K0+542.476YH=HY+(L-2Ls)=K0+650.231HZ=YH+Ls=K0+780.231JD=QZ+J/2=K0+565.971交点1校核无误。JD2:K1+103.349q=90/2-90³/(240×250²)=44.9514mT=(250+1.35)tan(43°27'00.7"/2)+44.9514=143.96mL=π×(43°27'56.8"-2×10.31°)×250/180+2×90=277.60mE=(250+1.35)sec(43°27'00.7"/2)-250=20.14mJ=2×143.96-277.60=10.32m主点里程桩号计算：JD2:K1+103.349ZH=JD-T=K0+959.389HY=ZH+Ls=K1+049.389QZ=ZH+L/2=K1+098.189YH=HY+(L-2Ls)=K1+146.989HZ=YH+Ls=K1+236.989JD=QZ+J/2=K1+103.349交点2校核无误。JD3:K1+630.873设R=300m,Ls=100m,α=40°56'27.2”(Y),则曲线要素计算如下：q=100/2-100³/(240×300²)=49.95mp=100²/(24×300)-100⁴/(2384×300³)=1.39mT=(300+1.39)tan(40°56'27.2"/2)+49.95=159.65mL=π×(40°56'27.2"-2×9.55°)×300/180+2×100=309.38mE=(300+1.39)sec(40°56'27.2"/2)-300=20.73mJ=2×159.65-309.38=9.92m主点里程桩号计算：JD3:K1+630.873ZH=JD-T=K1+471.223HY=ZH+Ls=K1+571.223QZ=ZH+L/2=K1+625.913YH=HY+(L-2Ls)=K1+680.603HZ=YH+Ls=K1+780.603JD=QZ+J/2=K1+630.873交点3校核无误。第三章纵断面设计3.1纵断面设计方法与原则纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。纵断面反映了路线纵坡的变化、反映了沿着中线地面的起伏；设计线与原地面的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可以完整的表达出路线作为空间曲在纵断面设计中，首先绘制路线所经地段的纵断面地面线，依据平面选线确定的道路里程桩号及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面等试定坡度线，再用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计平原微丘区二级公路(设计车速60km/h)纵断面设计相关技术指标：最大纵坡坡度：6%最大容许合成坡度：10%最小坡长：150m各级公路的最大纵坡及坡长长度限制不易轻易采用，而应有适当的余地。为了有利于路面排水和边沟排水，一般情况下，以采用不小于0.3%纵坡为宜。坡长限制主要是控制一般纵坡的最小坡长。本设计的竖曲线半径分别为15000m,8000m,15000m,7000m,20000m,经验证3.2平纵线形的协调线形组合设计是在平面设计和纵断面设计基本确定的基础上对平纵线形进行调整组合，使其满足视觉连续；心里感觉舒适，使道路与周围环境景观的协调，并考虑到排水的要求，成为连续、圆滑、顺适、美观的空间曲线。当计算行车速度≥60km/h时，对路线进行线形组合设计尤为重要。平纵线形配合的基本原则应避免急弯与陡坡相重合的线形。2、平曲线应和竖曲线重合，且平曲线应比竖曲线长。3、选择组合的当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。4、平纵线形技术指标应大小均衡，使线形在视觉上、心理上保持协调。5、应能在视觉上自然诱导司机的视线，并保证视觉的连续性。a)直线上的纵曲线应避免出现驼峰、跳跃等使驾驶员视觉中断的线形。b)避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。c)避免竖曲线的顶部、底部插入小半径的平曲线。d)凸曲线的顶部与凹曲线的底部不得与反向平曲线的拐点重合。e)应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。f)避免在长直线上设置陡坡和曲线长度短、半径小的凹曲线。g)避免急弯与陡坡的不利组合。3.3竖曲线计算该二级公路路线总长4820.041m,全线共设5个竖曲线，其中3个凹曲线，2个凸竖曲线半径：15000m,8000m,15000m,7000m,20000mL=Ro1—竖曲线上任意一点到曲线起点或终点的水平距离(m),I∈[0,T];y—竖曲线上与相对应的点到坡度线的高差(m),也称为修正值或竖距。变坡点1:K1+090o=i₂-i₁=1.78%-0.49%=1.29%>0为凹曲线，设半径5000m,曲线要素计算如下：L=Ro=15000×1.29%=193.5mT=L/2=96.75mE=T²/2R=0.312m则竖曲线起点桩号=K1+090-T=K0+993.25竖曲线终点桩号=K0+050+T=K1+186.75变坡点2:K1+620为凸曲线，设半径R=8000m,曲线要素计算如下：L=Ro=8000m×2.6379798%=211.04mT=L/2=105.52mE=T²/2R=0.70m则竖曲线起点桩号=K1+620-T=K1+514.48竖曲线终点桩号=K1+620+T=K1+725.52变坡点3:K2+610为凸形曲线，设半径R=15000m,设计高程为122.8051m。L=Ro=15000×2.5020202%=375.303mT=L/2=187.652mE=T²/2R=1.17m则竖曲线起点桩号=K2+610-T=K2+422.348竖曲线终点桩号=K2+610+T=K2+797.652第四章横断面设计公路的横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的，其中横断面设计包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道等。公路是一带状结构物，垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面，这个剖面的图形叫横断面图，它反映了路基的形状和尺寸，横断面设计应满足如下要求：1、地面水和地下水严重影响路基的强度和稳定性，须采取拦截或迅速排至路基外的措施。设计排水设施时，应保证水流排泄畅通，并结合附近农田灌溉，综合考虑进行2、路基穿过耕地时，为了节约用地，如当地石料方便，可修建石砌边坡，或修筑直立的加筋土挡墙。3、设计时要兼顾当地基本建设的需要，尽可能与配合，不能任意减、并农田排灌沟渠，当灌溉沟渠必须沿路基通过时，如流量较小，纵坡适宜但边沟断面应适当加大。4、横断面设计应符合公路建设的基本原则和现行《规范》规定的具体要求。设计前要充分了解工程地质和水文等自然条件，并更具公路等级、行车要求、自然条件结合施工方法，做出正确合理的设计。4.1横断面的组成此二级公路横断面由行车道、硬路肩、土路肩、边沟等部分组成。通常根据公路路线设计确定的路基标高与天然地面标高是不同的，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、路堑和填挖结合三种类型。路堤是指全部用岩土填筑而成的路基。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1.5m者，属于矮路堤；填土高度大于18m(土质)或20m(石质)的路堤属于高路堤；填土高度在1.5~18m范围内的路堤为一般路堤。路堑是指全部在天然地面开挖而成的路基。挖方边坡可根据高度和岩土层情况设置成直线或折线。挖方边坡的坡脚应设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流。路堑的上方应设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径流。位于山坡的路基，通常选取路中心的标高接近原地面的标高，以便减少土保持土石方数量横向平衡，形成半填半挖路基。若处理得当，路基稳定可靠，是比较经济的断面形式。上述三类典型横断面形式，各具特色，分别在一定条件下使用。由于地形、地质、水文等自然条件差异很大，且路基位置、横断面尺寸及要求等，亦应服从于路线，路面及沿线结构物的要求，所以路基横断面类型的选择，必需因地制宜，综合设计。4.2横坡的确定根据规范，为有利于路面的排水，路面应设置一定的横向坡度，对于不同路面规定沥青混凝土路面：1.0~2.0%水泥混凝土路面：1.0~2.0%本次二级公路的路面为沥青混凝土路面，选用的路拱横坡坡度为2%。2.路肩坡度故路拱横坡与行车道一样，取2%,土路肩宽度也为0.75m,但为了排水更加顺畅，采用3%的横坡坡度。4.3超高的确定及过渡方法圆曲线路段的弯道上，当汽车沿着双向横坡的外侧车道行驶时，由于车重的平行路面分力与离心力的平行路面分力的方向相同，且均指向曲线外侧，将影响行车的横向稳定。圆曲线半径愈小，对汽车行驶的横向稳定影响愈大，故在弯道设计中，为了能像在路面内侧车道行驶时那样用车重的平行路面分力抵消一部分横向力，以保证行车的横向稳定，可将外侧车道升高，构成与内侧车道倾斜方向相同具有一定横向坡度的单坡横断面，这样的设置称为超高，其单坡横断面的横方向坡度叫做超高横坡度，简称超高度iy。式中i—超高横坡度V—行车速度(km/h)R—圆曲线半径(m)《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)规定：超高横坡度按计算行车速度、半径大小，结合路面类型、自然条件和车厢组成情度不超过10%,其他各级公路不超过6%。此二级公路的最大超高也为6%。2、超高缓和段从直线上的路拱双坡断面到圆曲线上具有超高横坡度的单坡断面，由一个逐渐变化利用缓和曲线段。(1)超高过渡方式所设计的公路是没有中间带的平原微丘区二级公路，所以采用绕路中线旋转，以这样的方式，先将外侧行车道绕路中线旋转，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。此时路中线维持水平状态。(2)超高过渡段长度为了行车的舒适性和排水的需求，对超高过渡段必须加以控制，超高过渡段长度按B'——旋转轴至行车道(设路缘带为路缘带)外侧边缘的宽度(m),当绕内△i——超高坡度与路拱坡度代数差(%),当绕内边线旋转时，△,=i,;当绕中线旋转时，△,=i,+ic,ig为路拱横坡度，i,为超高值；p——超高渐变率，即旋转轴与行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘线之表4-1最大超高渐变率设计速度超高旋转轴位置设计速度超高旋转轴位置中线边线中线边线注：超高过渡段长度按上式计算结果，应取为5m的倍数，并不小于10m的长度。般取超高过渡段L与缓和曲线长度L₅相等，即Le=Ls4.3.2超高值的计算先将外侧行车道绕路内边缘线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面此设计的公路由于没有中间分隔带，在圆曲线段上设置超高后，道路中线和内、外表4-2绕内边缘线旋转超高值计算公式超高位置计算公式备注圆曲线上1.计算结果均为与设计高之差2.临界断面距过渡段起点：中线h。内缘h。外缘h过渡段上中线h3.X距离处的加宽值内缘h。b,i₃-(b,+bx)igh=bi₁+(b₁+B)i,=0.75×3%+(0.75+7.0)×6%=0.4875mh=b₁i₁-(b₁+b)i₁=0.75×3%-(0.75+0)×6%=-0.0225mh²=b₁i,-(b,+bx)i=0.75×3%-(0.75+0)×2%=0.0075mh=b₁i,-(b,+bx)i₆=0.75×3%-(0.75+0)×2%=0.0075m(2)取交点4处的圆曲线曲中点桩号K2+596.783h=bi₁+(b₃+B)i,=0.75×3%+(0.75+7.0)×6%=0.4875mh=b₁i₁-(b₁+b)i₁=0.75×3%-(0.75+0)×6%=-0.0225mh²=b₁i,-(b,+bx)i=0.75×3%-(0.75+0)×2%=0.0075mh=b₁i,-(b,+bx)i₆=0.75×3%-(0.75+0)×2%=0.0075mh=bi,+(b₁+B)i=0.75×3%+(0.75+7.0)×5%=0.41m圆曲线内缘h”的超高值：he=bi,-(b₃+b)i,=0.75×3%-(0.75+0)×5%=-0.015m过渡段直缓段桩号K3+630外缘h的超高值：h=b₁i,-(b,+bx)i₆=0.75×3%-(0.75+0)×2%=0.0075m过渡段缓直段桩号K4+029过渡段内缘h的超高值：h=b₁i,-(b,+bx)i₆=0.75×3%-(0.75+0)×2%=0.0075m同理得到各个圆曲线上的横断面超高值见路面超高表。汽车在平曲线上行驶时，因为每一车轮沿着各自独立的轨迹运动，汽车在弯道上占据的宽度比直线段大，为保证汽车在弯道上行驶与直线上行驶具有同样的富余宽度，圆《规范》规定：平曲线半径小于250m时，应在曲线内侧加宽，当半径大于250m时，由于加宽值较小，且行车道已具有一定富余宽度，故可不设加宽。由于本次二级公路设计的平曲线在交点2处半径为250m,根据规定二级公路采用第三类加宽，根据双车道路面加宽值表，最大加宽值为0.8。4.4土石方数量计算与土石方调配为计算路基土石方数量需先求得横断面面积，当地面不规则时，常采用的方法有积距法和几何图形法。2、填方面积中填石、加固边坡、填土等也应分开计算。3、如基底是淤泥需换土时，先算出挖出淤泥的面积，再计算换土填方面积，即统一面积计算两次。同理，挖方台阶的面积也应计算两次。4、大、中桥起终点之间的土石方数量，不计入路基土石方工程数量内。4.4.2路基土石方工程数量的计算各中桩的横断面面积求出后，即可进行土石方工程数量计算。常采用平均断面法计算。假定相邻两横断面间为一横断面积为两端断面积平均值的棱柱体，其高是横断面的在《路基土石方数量计算表》中进行计算。计算路基土石方工程数量后，还应进行土石方的调配，以便确定填土用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量。通过调配，合理的解决各路段土石方数量的平衡和利用问题，使路堑挖出土方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填(1)土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。(2)纵向调运的最远距离一般应小于经济运距(按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距)。(3)土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。(4)借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业的影响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。(5)不同性质的土石应分别调配。(1)调配时应考虑到桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不能跨沟调运，同时应注意施工的可能和方便，尽可能避免和减少上坡运土。(2)位于山坡上的回头曲线路段，要优先考虑上、下线的调运。(3)土方调配“移挖作填”,除考虑经济运距，还要综合考虑弃土或借土占地、赔偿青苗损失以及对农业生产的影响问题。(4)为使土石方调配合理，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，用以分析工程用土是调运还是外借。(5)借土应结合地形、农田规划等选择借土地点，并综合考虑借土还田，整地造(6)在半填半挖断面中，应首先考虑本路段内移挖作填，进行横向平衡，然后再作纵向调运，以减少总的运量。(7)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(保证不同的土分层填筑路基)和人工构造物的材料供应(如小桥涵所用的片石)。土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式本次设计土石方量调配采用土石方计算表调配法，调配结果见《路基土石方数量计(1)弄清各桩号间路基填方、挖方情况并先横向平衡，明确本方利用方、欠方以(2)在作纵向调配前，应根据施工方法及可能采用的运输方式，定出合理的经济(3)根据欠方和可远运的分布情况，结合路线纵坡和自然条件，本着技术经济和支农的原则，具体拟定调配方案，方法是逐桩、逐段将毗邻路段可作远运方就近纵向调配到欠方段内，加以利用，并把具体调运方向和数量用箭头注明在纵向利用调配栏中。(4)经过纵向调配，如果仍有欠方或可作远运方，应确定借土或弃土地点，将其数量和远运距离分别填注到借方或废方栏内。(5)土石方调配后的复核检查：横向调运复核填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余纵向调运复核填缺=纵向调运方+借方挖余=纵向调运方+废方总调运量复核挖方+借方=填方+借方第五章路基路面排水设计路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素也很多，但水的作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护中，必须5.1路基路面排水的一般原则1、路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固使用，又必须讲究经济效益。2、设计前查明水源和地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑排水与桥涵布置相配合，地下与地面排水相配合，平面布置与竖向布置相配合，做到路基路3、为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水，也可建筑具有能承受荷载和雨水共同作用的路面结构。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，对于土质松软和纵坡较陡地段的排水沟渠，应注意必要的防护与加固。5、排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，以使水流不过于集中，做到及时疏散，就近分流。6、各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当的增设管涵或加大管涵孔径，以防农业用水影响路基稳定。设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡郊外侧，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，使之起到表沟的排水作用。边沟的纵坡一般与路线的纵坡一致。边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1:1.0~1:1.5,外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用1:2~1:3,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处平原微丘区，故宜采用梯形边沟，且底宽为0.6m,深0.6m,内侧边坡坡度为1:1.5,外侧边坡坡度为1:1.0。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。排水沟的横断面采用梯型，底宽和深度为0.6m,土沟的边坡坡度为1:1.0。排水沟的位置，可根据需要并结合当地地形等条件定，离路基尽可能远，平面上应力求符合要求。截水沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡水土流失比较严重的路段，必要时可设置两道或多道截水沟。截水沟的横断面形式，一般为梯形，边坡坡度一般采用1:1.0,沟底宽度为0.8m,截水沟的位置应尽量与地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。截水沟应保证水流畅通，必要时配以急流槽或涵洞等泄水结构物将水流引入指定地点。截水沟水流不宜引入边沟，长度以200~500m为宜。5.3涵洞的设置为了使路基稳定，排水良好，修理工程小，就要合理的选择桥涵位置，小桥涵位置的选择要和道路排水系统结合起来综合考虑。2、小桥涵沿线的一般原则(1)小桥涵应布设在地质条件好，地基稳定的地段。(2)小桥涵位置和方向的布设，应尽量与水流方向一致，有利于宣泄洪水并减少(3)小桥涵布设时，应避免壅水过高而淹没农田、村镇和路基，或下游流速过大，加剧冲蚀沟岸及路基。(4)小桥涵布设应以施工和养护维修要求出发，综合考虑全面比较，尽可能减少3、小桥涵位置的选择一般情况下，当出现下述情况时均应布设小桥涵。(1)路线纵断面上凹形竖曲线底部。(2)路线跨越明显的排水沟槽处。(3)路线通过农田灌溉渠处。(4)在平原区当路线通过较长的低洼或泥沼地带。(5)路线傍山时，在暴雨流量集中地带。(6)公路立体交叉处。桥涵应根据所在公路等级和将来的发展需要、地形、水文、材料和施工条件，按照因地制宜，就地取材便于施工和养护的原则合理地选择类型。桥涵形式的选择应考虑的主要因素有：1、地形、地质、水文和水利条件，这里要考虑的因素(1)桥涵选择，当跨越常年有水但流量较小，或仅暴雨时产生水流的河沟，并且水流中飘浮物少，上游泥沙流动较小，路堤高度满足壅水高度的要求，能够满足需溢泄的设计流量时需要用涵洞。而当河沟地处陡峭深谷或冲击堆土，漂流物多或有泥石流运动，需渲泄的设计流量较大时，宜采用小桥。(2)按水利性质选择涵洞计算图式，一般新建涵洞多采用无压力式涵洞，为了提高涵洞的泄水能力，在不造成淹没上游农田村庄的前提下，允许涵洞前可以有较大壅水高度时，可采用半压力式或压力式涵洞。半压力式涵洞一般不常用。(3)选择构造形式，当设计流量在10m³/s左右时，一般宜采用圆管涵；但当路堤填土高度过低，圆管涵顶填土高度不足时，宜采用盖板涵，此时应先考虑暗涵，当盖板涵顶填土高度不足时，应考虑明涵。2、经济造价因地区不同涵洞的造价往往差异很大，涵洞造价主要取决于材料的料物价格，其次是材料的运输费用和当地的人工机具费用。在缺乏石料的地区当设计流量较小时，选用圆管涵或钢筋混凝土盖板涵比较经济。渲泄同样设计流量的圆管涵，单孔钢筋混凝土圆管涵比多孔钢筋混凝土圆管涵经过5~6m,若设计流量较小时，采用圆管涵较经济；若设计流量较大时，是选择涵洞还是小桥应做方案的技术经济比较后确定。(1)材料选择和施工条件选用涵洞材料时要因地制宜，尽可能就地取材，优先考虑砖石圬工结构，少用或不(2)养护维修选择涵洞类型时，为了便于养护，孔径不宜过小，洞身不宜过长。5.4排水系统分析本地区年平均降雨量较多，属中湿地区，在路基排水系统设计时，充分结合当地的(1)边沟用以汇集和排除路面、路肩和挖方边坡上的径流及少量流向道路的地表水。挖方地段的边沟在土质路段采用梯形，边坡坡度为1:1.5。底宽0.6m,沟深0.6m。在低填方地段的路肩外侧根据具体地形设置不同形式的截面。(2)截水沟用以拦截和排除流向路基的地表流水，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和填方坡脚。在挖方路基上方距边坡不小于5m的地方设置，截面采用梯形，左右坡度设计为1:1,底宽0.8m;在低填方路基的坡脚处，若设置了边沟，则距不小于5米的地方设置，若没有设置边沟，则距坡脚不小于2米的地方设置。(3)碎落台主要是用以迎接碎落的土石、碎块等，以保护边沟不阻塞。当挖方高度小于6m时，碎落台宽取1m;大于6m时，则取1.5m。(4)护坡道是设置在填方坡脚处，用以加宽边坡距离，减小边坡平均坡度，宽度取第六章路面结构设计公路路基是路面的基础，它承受着本身土体的自重和路面结构的重量，同时还承受由路面传递下来的行车荷载，所以路基是公路的承重主体。路面是一种层状结构，根据不同路基状况和交通量，常常将路面分为面层，基层，底基层，垫层。6.1路面设计的原则路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占公路造价的很大部分，最大时可达50%以上。因此，做好路面设计是至关重要的。路面设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面建筑材料设计、路面结构设计路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。必要时，应考虑采用新型路面结构形式、新材料、新施工工艺。路面建筑材料设计往往是路面设计中不受重视的一块内容，原因在于设计仅仅依据设计规范或当地经验确定路面结构层次，指定各层次材料的标准规范名称。本次毕业设计运用了大学期间所学的工程技术与材料科学知识，合理考虑了道路所在地的自然环境、材料所在路面结构层次的功能等，论证合理地选择了材料类型和建议配比。路面结构设计就是对拟订的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论和方法对结构进行力学验算。现阶段公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，学生应综合考虑当地的环境、降水、材料、交通量等各方面因素后选定路面的类型，然后进行6.2路面设计步骤本设计路面采用沥青混凝土，沥青路面结构设计有以下四步：(1)根据设计任务书的要求，进行交通量分析，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。(2)按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长不宜小于500m,若为大规模机械化施工，不宜小于lkm),确定各路段土基回弹模量(3)可参考规范推荐结构，拟定几种可能的路面结组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料(4)根据设计弯沉值计算路面厚度。对高速公路、一级公路、二级公路沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比、提高极限抗拉强度，再重新计算。上述计算应采用多层弹性体系理论编制的专用设计程序(采用HPDS2006公路路面设计程序系统)进行。对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚度是否符合要求。进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。设计时，应先拟定某一层作为设计层，拟定面层和其他各层的厚度。当采用半刚性基层、底基层结构时，可任选一层为设计层，当采用半刚性基层、粒料类材料为底基层时，应拟定面层、底基层厚度，以半刚性基层为设计层才能得到合理的结构；当采用柔性基层、底基层的沥青路面时，宜拟定面层、底基层的厚度，求算基层厚度，当求得基层厚度太厚时，可考虑选用沥青碎石或乳化沥青碎石做上基层，以减薄路面总厚度，增拉应力的验算。目前，以上计算已编制成计算机程序(HPDS2006公路路面设计程序系6.3路面设计现行《公路沥青路面设计规范》(JTGD50—2006)的设计标准主弯沉值作为设计控制指标、对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基凡轴载大于25kN的各级轴数(包括车辆的前、后轴)的轴载换算系数N1=ZC₁C₂(P₁/P)4.35凡轴载大于50kN的各级轴数(包括车辆的前、后轴)的轴载换算系数N'₁=ZC{C2(P;/P)⁸Ne=[(1+r)t-1]×365N1ŋ/rNe—设计年限内一个车道上的累计当量轴次(次)t—设计年限，12年N1—路面竣工后第一年的平均日当量轴次(次/d)r—设计年限内交通量的平均年增长率5%n—车道系数，取0.65轴载换算系数=C₁C₂(P/P)4.35当计算半刚性基层层底拉应力时，轴载换算系数=C{C2(P/P)⁸总换算系数=后轴换算系数+前轴换算系数；=[(1+0.05)l²-1]×365×2427×0.65÷0.05=9165173(次)N=[(1+r)(-1]×365Niŋ/r=8357037(次)6.3.3各层材料计算参数的确定沥青路面结构设计主要须确定沥青混合料在25℃和15℃时的抗压模量和15℃的劈经验法是参照规范中的参数建议值，考虑工程所在地的气候状况(自然区划和气候分区)和工程的具体情况适当选用。如，沥青路面设计规范建议粗粒式沥青混凝土，沥青标号为90的抗压模量为1800~2200MPa,设计时不能简单地取中值，如果所用沥青标号较低，如60、70,可考虑用较高的值，若为90,则应取低限；二级公路行车速度较低，那么设计二级公路路面时可取中下限值。(设计时可参考规范建议值采用)(1)基层材料类别与计算参数确定基层材料的类别。我国路面工程中最常用的当属半刚性基层，主要材料类别按沥青路面规范定义有水泥稳定类(水泥土、水泥稳定级配碎石(砂砾))、石灰粉煤灰碎石(砂砾)、水泥石灰土、二灰土、水泥粉煤灰等综合稳定类。主要力学参数确定。设计中主要要确定的基层材料力学参数为设计沥青路面时有抗压模量和劈裂强度、设计水泥混凝土路面时只须确定抗压模量。同样，材料力学参数可通过配比试验确定，也可参照规范建议值确定。半刚性基层材料的参数依据规范建议确定时应注意规定的龄期，材料配比，特别是结合料的含量；同时应考虑基层将来可能处于的潮湿状态。(2)垫层材料类别与计算参数垫层材料类别。垫层材料主要有石灰稳定类(石灰土、石灰稳定集料等)、级配碎石、砂砾等。垫层材料的力学参数。设计中一般只须确定垫层材料的抗压回弹模量，由(3)土基回弹摸量的确定一般规定。新建公路初步设计时，土基回弹模量值应根据查表法(或现有公路调查法)、室内试验法、换算法等，经综合分析、论证，确定沿线不同路基状况的土基回弹模量设计值。土基回弹模量是路面设计的关键参数，也是随机性大和比确定的方法有两种，可称为经验法(查表法)和现场测定法。经验法新建道路设计时，尚无法实测土基顶面的回弹模量，应对路基填土类型、地下水位、预测的路基潮湿状态综合分析，根据经验数据或通过室内试验确定。根据土类和气候区以及拟定的路基土的平均稠度，可参考《沥青路面设计规范》附录E表E2预测土基回弹模量值。当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高现场实测法在已建成的路基上，在不利季节按照现行《公路路基路面现场测试规程》规定，用大型承载板测定土基0~0.5mm(路基软弱时测至lmm)的变形压力曲线，然后根据公式计算出回弹模量值。路面结构是用HPDS2006公路路面设计程序系统计算，根据新建路面结构设计步结构层参数见下表6-1:表6-1结构层参数表层位结构层材料名称劈裂强度(MPa)容许拉应力(MPa)1细粒式沥青混凝土2中粒式沥青混凝土13水泥稳定碎石4水泥稳定碎石5天然砂砾一、干燥路段新建路面结构厚度计算路面结构参数如表6-2:层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土32中粒式沥青混凝土43水泥稳定碎石4水泥稳定碎石?5土基按设计弯沉值计算设计层厚度：LD=26.7(0.01mm)LS=28.3(0.01mm)H(4)=22.2cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度：H(4)=22.2cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H(4)=22.2cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H(4)=22.2cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H(4)=22.2cm(第4层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度：H(4)=22.2cm(仅考虑弯沉)H(4)=22.2cm(同时考虑弯沉和拉应力)通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改， 土基竣工验收弯沉值和层底拉应力计算路面结构计算信息见表6-3:表6-3路面结构计算信息表层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息1细粒式沥青混凝土3计算应力2中粒式沥青混凝土4计算应力3水泥稳定碎石计算应力4水泥稳定碎石计算应力5土基计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值：第1层路面顶面竣工验收弯沉值第2层路面顶面竣工验收弯沉值第3层路面顶面竣工验收弯沉值第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=28.2(0.01mm)LS=31.1(0.01mm)LS=80.0(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS=340.7(0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式)LS=274(0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力：第1层底面最大拉应力o(1)=-0.254(MPa)第2层底面最大拉应力σ(2)=-0.140(MPa)第3层底面最大拉应力σ(3)=0.041(MPa)第4层底面最大拉应力σ(4)=0.195(MPa)二、中湿路段新建路面的层数：5路面设计弯沉值：26.7(0.01mm)路面设计层层位：4路面结构参数如表6-4:表6-4路面结构参数表层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土32中粒式沥青混凝土43水泥稳定碎石4水泥稳定碎石?5天然砂砾6土基按设计弯沉值计算设计层厚度LD=26.7(0.01mm)H(4)=20cmH(4)=21.7cm(仅考虑弯沉)按容许拉应力验算设计层厚度：H(4)=21.7cm(第1层底面拉应力验算满足要求)H(4)=21.7cm(第2层底面拉应力验算满足要求)H(4)=21.7cm(第3层底面拉应力验算满足要求)H(4)=21.7cm(第4层底面拉应力验算满足要求)路面设计层厚度：H(4)=21.7cm(仅考虑弯沉)H(4)=21.7cm(同时考虑弯沉和拉应力)验算路面防冻厚度：路面最小防冻厚度60cm验算结果表明，路面总厚度满足防冻要求.通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改，最后得到路面结构设计结果如下：细粒式沥青混凝土中粒式沥青混凝土水泥稳定碎石水泥稳定碎石天然砂砾因此，所选路段可取以上数据进行施工。竣工验收弯沉值和层底拉应力计算：新建路面的层数：5路面结构计算信息见表6-5:表6-5路面结构计算信息表层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)抗压模量(MPa)计算信息1细粒式沥青混凝土3计算应力2中粒式沥青混凝士4计算应力3水泥稳定碎石计算应力4水泥稳定碎石计算应力5天然砂砾不算应力6土基计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值：第1层路面顶面竣工验收弯沉值LS=26.4(0.01mm)第2层路面顶面竣工验收弯沉值LS=28.5(0.01mm)第3层路面顶面竣工验收弯沉值LS=31.3(0.01mm)第4层路面顶面竣工验收弯沉值LS=68.1(0.01mm)第5层路面顶面竣工验收弯沉值LS=298.1(0.01mm)土基顶面竣工验收弯沉值LS=371.5(0.01mm)(根据“基层施工规范”第88页公式),LS=300.5(0.01mm)(根据“测试规程”第56页公式)计算新建路面各结构层底面最大拉应力：第1层底面最大拉应力σ(1)=-