段兰窑至坨场段的公路设计毕业设计

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1、摘 要根据设计公路的交通量及其使用任务和性质，确定公路等级。在此基础上，结合沿线自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案论证与比选，确定合理的设计方案。并推荐一个最佳方案进行详细技术设计，内容包括：路线的平、纵、横设计，路基路面设计和排水设计，给出环境评价，并完成施工图设计阶段应完成的各种图、表及设计说明书。关键词：交通量 道路等级 平曲线 竖曲线 路基 沥青路面AbstractThe subject of the design is a new highway on plain in Inner Mongoliadistrict.According to the given traffic

2、 volume,service level and attribute of the proposed highway, the highway is defined as the secondgrade road.With the local natural condition and main technical standard,through analysis and comparision of several feasibleplans,the most proper one of these is recommended and subsequently carried out

3、indetail,including the design of alignment,surgrade,pave-ment,drainage,culvert and bridge.Keywords: traffic volume road-grade horizontal curve vertical curve subgrade asphalt pavement目 录1 绪论11.1 课题背景11.2 我国公路现状12 沿线自然地理条件及对项目的影响12.1 沿线自然地理条件12.2 自然情况对道路施工的影响23 道路技术等级的确定以及主要的技术指标33.1道路技术等级的确定33.2 道路的

4、主要技术指标44 路线设计44.1 路线方案的确定44.2 路线平面设计64.3 平面线性要素组合计算74.4 路线纵断面设计84.5 竖曲线基本要素计算公式105 涵洞115.1 桥涵位置的选择的一般原则115.2 涵洞型式选择125.3 涵洞型式的确定126 路基设计126.1 路基宽度设计126.2 路拱的确定126.3 平曲线超高设计136.4 路基横断面设计156.5 路基排水设计166.6 路基防护设计187 路面结构设计187.1路面类型的选择与确定187.2沥青面层设计207.3 路面结构设计217.4 路面设计计算227.5 路面厚度计算237.6验算结果238 结语23参

5、考 文 献25致 谢26231 绪论1.1 课题背景1.1.1 公路运输的功能，特点，地位及作用公路运输分为直达运输、干线运输和短距离集散运输三种形式。因此，公路运输有通过运输和送达或集散的功能，尤其是送达或集散功能作为其它几种运输方式(管道除外)的终端运输方式是交通运输中不可缺少的组成部分，在综合交通运输体系中发挥着非常重要的作用。随着高速公路向网络规模的发展，利用高速公路的干线运输功能，公路运输作为一种具有功能齐全（通过和送达或集散齐备）的运输体系发挥越来越重要.与其它运输方式比较，公路运输的特点是灵活性，尤其是高速公路建设，信息网络、通信技术以及计算机技术等的发展，又实现着快速性“门到门

6、”运输和被称为零库存(just in time)的运输特点，促使着公路运输的快速发展。公路运输的灵活性和快速性主要表现在批量、运输条件、时间和服务上的灵活性以及时间上的快速性。由于公路运输的批量小和要求的运输条件相对宽松，所以在运输时间和服务水平上容易得到保障。也正因为如此，公路运输具有生产点多、面广的特点。1.2 我国公路现状改革开放以来，我国公路运输业快速发展。从完成的运量和周转量看，公路客运已成为主要的客运方式，公路货运量远远超过其他运输方式，周转量也快速增长，这充分说明公路运输方式在国民经济及社会发展过程中发挥着愈来愈重要的作用。我国公路运输服务方式和经营主体日益呈现多样化的趋势。目前

7、公路运输存在的主要问题为：1、公路交通的基础设施水平还较差。截止到2001年底，我国修建各种级别的公路近140万公里，其中高速公路1.9万公里，居世界第二位。然而，路网密度仍然较低，只相当于巴西的1/2，印度的1/5，美国的1/6，日本的1/30。公路质量与发达国家相比差距仍很大，还不能满足国民经济及社会发展的需求公路数量少、等级低、质量差。2、运输车辆的车型结构不合理，技术性能还较差；3、运输生产的效率，效益较低；4、运输经营组织与管理的手段还比较落后，经营主体结构不合理，建立高效、有序的运输市场缺乏基础。2 沿线自然地理条件及对项目的影响2.1 沿线自然地理条件路基路面裸露在大气中，其稳定

8、性在很大程度上由当地自然条件所决定。因此，应深入调查公路沿线的自然条件，从总体到局部，从大区域到具体路段，分析研究，因地制宜地采取有效的工程措施，以确保路基路面具有足够的强度和稳定性。设计中路基路面的排水设计至关重要，否则会导致稳定性下降，出现破坏现象。（1）地理位置拟建项目区域位于东经1113011155，北纬39504035之间，路线途径呼和浩特市和林格尔县、清水河县，所经地区属公路自然区划的1区，即内蒙古草原中干区。（2）地形、地貌拟建项目地处内蒙古黄土高原地带，相对高差较大。本项目位于和林县境内，和林县境内属于低缓丘陵地貌，平均高度为1120米，区域构造属于山间飘陷地带，由下白垩纪紫红

9、、灰、白等色砂砾岩、砂岩、砂页岩、泥岩及第三纪上新统和第四季黄土组成，表层分布的风积层由细砂、粉砂组成。（3）路线所经区域地层岩性岩性主要为浅黄色黄土，分布较广，沿线大部分出露，多分布于山坡上，具水平层理和柱状节理，偶夹砂砾层，为冲积风积型黄土。（4）区域地质构造路线所经地段未见大型断裂，故而比较稳定。（5）工程地质评价路线测设带内地形变化较小，呈波状起伏，地貌单元较少，地层结构较复杂，岩土种类较多，分布不均匀，性质变化较大，存在淤泥质土、冻土等特殊地质，工程地质条件属较复杂类型。（6）水文、气象条件路线所经地区属典型的中温带干旱大陆性气候，气候特点以冬季寒冷干燥、春季多风、夏季炎热少雨为主，

10、降水集中，强度大，降雨不均，年际间相差很大，69月占年降水的7090%，降雨形成的地表径流历时短，洪峰流量大。拟建项目区域属于半干旱气候，降水量少，蒸发量大，沟谷发育，降水顺沟谷排泄很快，不利于地下水的补给。（7）建筑材料的供应本项目沿线片、碎石丰富，且储量大，料场符合质量要求，运输条件较好。通过现场调查，确定石料场4个，砂、砂砾料场2个，取土场5个。2.2 自然情况对道路施工的影响该路段冬季长且寒冷，无法进行路基和路面施工。因此应考虑到对施工工期的影响。合理安排施工组织设计。道路作为带状结构物，其施工面受地形的限制很大，应该注意在不同的地形条件下选择不同的施工机具及施工方法。3 道路技术等级

11、的确定以及主要的技术指标3.1道路技术等级的确定经调查预测，计划通车年的车型为： 车型解放CA10B东风EQ 140北京BJ 130跃进NJ130黄河JN150小汽车组成(%)50111110810表1 计划通车年的车型由可查得：解放CA10B，东风EQ140，跃进130属中型车，车辆荷载换算系数为1.5；黄河JN150，属大型车辆，车辆荷载换算系数为2.0；北京BJ130，小汽车属小型车，车辆荷载换算系数为1.0。车型前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数换算系数交通量(辆/日)解放CA10B19.4060.851双1.5500东风EQ14023.7069.201双1.5110北京BJ

12、13013.5527.201双1.0110跃进NJ13015.3038.301双1.5100黄河JN15049.00101.601双2.080小汽车1.0100表2预测交通组成表交通增长率：=10%交通量计算：N1=（500+110+100）1.5+802.0+110+100=1435辆/日远景设计年限为15年的年平均昼夜交通量为：N15=2008（1+）=1435（1+10%）=5453辆/日5000辆/日查公路工程技术标准可知，一级公路的设计年限为20年，二级公路的设计年限为15年。一级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为1500030000辆（四车道）或250

13、0055000辆（六车道），二级公路一般能适应各种车辆折合成小客车的远景设计年限年平均日交通量为500015000辆。故根据标准，该设计公路的等级定为平原微丘区二级公路。3.2 道路的主要技术指标公路分类一般公路公路等级二级公路地形平原微丘计算行车速度（km/h）80行车道宽度（m）7.5路基宽度（m）12极限最小半径（m）250一般最小半径（m）400不设超高最小半径（m）2500停车视距（m）110超车视距一般值（m）550最大纵坡（%）6合成坡度（%）9最小坡长（m）200缓和曲线最小长度（m）70凸形竖曲线一般最小半径（m）4500凸形竖曲线极限最小半径（m）3000凹形竖曲线一般最小

14、半径（m）3000凹形竖曲线极限最小半径（m）2000竖曲线最小长度（m）70最大直线长度（m）1600最小直线长度（m）同向曲线480反向曲线160表3 公路主要技术指标汇总4 路线设计4.1 路线方案的确定根据设计要求、交通现状，公路选线的基本原则是：（1）在线路设计的各个阶段，运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，使工程量小、造价低、运营费用省、效益好、并有利于施工和养护。（3）选线应同农田基本建设相配合，做到少占田地，并尽量不占用高产田、经济作物田和经济林园等。（4）通过名胜、风景

15、、古迹地区的道路，应与周围环境。景观相协调，并适当照顾美观，重视保护原有自然状态和重要历史文物遗址。（5）应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对道路工程的影响。（6）选线应重视环境保护，注意因修建道路及汽车运行所产生的影响和污染等。（7）对高速公路和一级公路，因其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。根据以上原则，最终在方案一和方案二中进行了方案比选。从纵断面上看方案一的路面不会有太大的填挖工程，由此相对于方案二，方案一的优点是可以合理利用沿线的筑路材料，减小了运土的困难，避免了增添大量通道所

16、带来的工程量。于是选定方案一为最终方案。并对所选2km路段进行详细设计。在本路线设计中，路线起点至位于地势平坦地区，在之后的大约560m的路段地区地势比较平缓，便于展线，故该段路线设置为直线段。在之后的1.2km路段范围内出现了丘陵及垭口，本设计利用S型曲线避过了山岭。如下页图中所示：图1 路线走向图在其他的路段中，由于没有农田也没有陡峻山岭的影响，在给定地形图中，本路线走向合理，同时保证了平面线形指标。由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。纵断面设计的任务就是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，研究并拟定起伏空间线几何构成的大小及长

17、度以便达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。在平原区路段，综合考虑了地下水、地表积水的影响，以及设置涵洞的要求，拉坡时，一般保证填土高度在1m以上，以保证路基稳定，但一些地方考虑到工程量不太大以及填挖均衡，出现一些矮路堤。4.2 路线平面设计选线是在道路规划起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，又能符合使用要求的道路中心线的工作。4.2.1 平面线形设计4.2.1.1 平面线形的设计步骤:平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中：应保证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足行驶力上的要求。（1）路线的交点主要

18、确定路线的具体走向位置，因此其位置的确定非常重要。必要时应做相应的比较方案进行比选，保证方案可行、经济、合理、工程量小。（2）曲线和缓和曲线长度的确定首先在满足曲线及缓和的最小长度的前提下，初步拟定其长度，然后平曲线半径及缓和曲线长度可以根据切线公式或外距公式反算 .在初步设计时可忽略p，并近似取q=Ls/2,由、即可得：.在确定R、Ls以后就计算各曲线要素，推算各主点里程及交点的里程桩号，最后由平面设计的成果可以得到直线曲线及转交表（见附件）。（3）充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线城镇及地方.经济的发展。（4）公路平面线形是由直线、圆曲线和缓和曲线构成。直线作为使用最广泛的平面

19、线性，在设计中我们首先考虑使用。该新建二级公路所经区域为平原微丘区，地势较为平坦，本设计在地势平坦的地区主要采用了较高的技术指标以争取较好的线形。在丘陵地区，由于本地区由下白垩纪紫红、灰、白等色砂砾岩、砂岩、砂页岩、泥岩及第三纪上新统和第四季黄土组成，表层分布的风积层由细砂、粉砂组成，采用了指标较低的线形，以减少工程量。同时应注意同向曲线间的直线最小长度应不小于6V，即480米；反向曲线间的直线最小长度应不小于2V，即160米。4.3 平面线性要素组合计算内移值：切线增长值：缓和曲线角：切线长：平曲线长：外距：切曲差：此计算是交点1的平曲线要素，其他交点计算过程同上，见直线转角表。4.3.1

20、平面设计中的基本原则在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：（1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；本设计地区部分地势开阔，处于平原微丘区，路线直捷顺适，在平面线形三要素中直线所占比例较大。在设计路线中间地段，地势有较大起伏，路线弯转，曲线所占比例较大。路线与地形相适应，既是美学问题，也是经济问题和保护生态环境的问题。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形、地物等具体条件，片面强调路线要以直线为主或以曲线为主，或人为规定三者的比例都是错误的。（2）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足：线形设计应尽量做到线形连续、指标均衡、视

21、觉良好、景观协调、安全舒适，计算行车速度越高，线形设计所考虑的因素越应周全。本路线计算行车速度为80Km/h，在设计中已经考虑到平面线形与纵断面设计相适应，尽量做到了“平包竖”。（3）保持平面线形的均衡与连贯；为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。在长直线尽头不能接以小半径曲线，高低标准之间要有过渡。本设计中未曾出现长直线以及高低标准的过渡。（4）避免连续急弯的线形；连续急弯的线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。在设计中可在曲线间插入足够的直线或回旋线。（5）平曲线应有足够的长度；平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操

22、纵来不及调整。缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；如果路线转角过小，即使设置了较大的半径也容易把曲线长看成比实际的要短，造成急转弯的错觉。这种倾向转角越小越显著，以致造成驾驶者枉作减速转弯的操作。一般认为，7应属小转角弯道。在本设计中平曲线长度都已符合规范规定，也不存在小偏角问题。4.3.2 线形设计路线的平面设计所确定的几何元素是以设计行车速度为主要依据的。本路段平面线形主要以基本线形和S型为主。按直线回旋线圆曲线回旋线直线的顺序组合 。为了实现行连续、协调，回旋曲线圆曲线回旋线之比尽量符合1:1:1。本设计采用最小缓和曲线长度105m。本设计2km路段内共有2个交点，为提高公

23、路使用性能，在圆曲线半径的选择过程中尽量选取较大的半径。当地形限制较严时方可采用极限。本设计中偏角均大于7，不存在小偏角问题。4.4 路线纵断面设计纵断面的设计主要就是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，在变化起伏的空间线中选取合适的组合、搭配，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。4.4.1 最大纵坡根据公路工程技术标准（JTG B01_2003）规定，二级公路（平原微丘区）的最大纵坡，应不大于5%，在长路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡。纵坡的长度不小于200米。当坡度为4%时，最大坡长为900米；当坡度为5%

24、时，最大坡长为700米。当连续纵坡大于5%时，应在不大于上述长度处设置缓和坡段，缓和坡段的纵坡应不大于3%，且其长度不小于200米。平均纵坡一般以接近5.5%为宜，且任何相连3Km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。制定最大纵坡时不仅从设计车型的爬坡能力考虑，还要考虑汽车在纵坡上能否快速，安全及行车的经济性。设计时，应尽可能选用小于规定最大纵坡的坡值。4.4.2 最小纵坡 在长路堑地段。设置边沟的低填方地段以及其他横向排水不畅地段，为满足排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的纵坡，并做好纵、横断面的排水设计。4.4.3 坡长 二级公路平原微丘区最小坡长为200m.4.4

25、.4 合成坡度在有平曲线的坡道上，最大坡度既不是纵坡方向，也不是横坡方向，而是两者组合成的流水线方向。将合成坡度控制在一定范围之内，目的是尽可能避免急弯和陡坡的不利组合，防止因合成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险，保证车辆在弯道上安全而顺适的运行。在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的合成坡度值不得超过9%。当路线的平面和纵坡设计基本完成后，应检查合成坡度I。如果超过最大允许合成坡度时，可减小纵坡或加大平曲线半径以减小横坡，或者两方面同时减小。纵面设计经纬地道路设计软件反复计算优化，挖填基本合理，纵坡均匀平缓，利于排水。竖曲线半径尽量采用较大值。本路段线位高程在10281060之间，共设有变坡点

26、2处。平纵面组合基本顺适，方向明确，组合合理。4.4.5 纵断面设计步骤：变坡点的确定主要依据公路工程技术规范的规定，比如：最大纵坡、最大及最小坡长的限制、填挖工程量、经济点、施工要求以及路基稳定需要等来确定。最终确定边坡点高程、桩号、坡长、坡度以及竖曲线半径、长度等。传统做法如下：（1）准备工作，从地形图上依据平面线形读取高程数据，然后将路线中线高程数据输入纬地道路系统并存盘。 （2）标注控制点，控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。本设计路段的标高控制点主要为：涵洞的路基控制标高。（3）试坡，在纬地道路设计软件上选定起点，然后进行边坡点的选定，从而设计纵坡及坡长。（4）调整，将设计生成的纵坡

27、坡度对照技术标准检查设计的最大最小纵坡坡长等是否满足平纵配合。（5）定坡，经调整后，逐段把纵坡的坡度、坡长确定下来。（6）设置竖曲线 纵断面的纵坡确定之后进行边坡点的竖曲线设计，竖曲线的半径一般取为平曲线半径的10-20倍。4.4.6 平、纵线性组合的基本要求（1）直线与直坡线、直线与凹形竖曲线、直线与凸形竖曲线、平曲线与直坡线是常用的组合形式。（2）平曲线与竖曲线宜相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。这种组合是平曲线和竖曲线对应设置，且能做到“平包竖”。竖曲线的起、终点宜设置在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要设在缓和曲线以外的直线上或圆曲线内，如下图所示。若平、竖曲线半径都很大且坡差较

28、小时，则平、竖曲线位置可不受上述限制；若做不到平、竖曲线较好的组合，可将二者拉开适当的距离，使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上。图2 平、竖曲线组合示意图（3）要保持平曲线与竖曲线大小均衡。平、竖曲线半径的均衡研究认为：竖曲线半径为平曲线半径的10-20倍，可获得视觉上的均衡。（4）要选择适当的合成坡度。本设计合成坡度不应大于9%且不小于0.5%。4.5 竖曲线基本要素计算公式坡度差 曲线长 切线长 外距 竖曲线要素的计算过程已知：竖曲线半径，变坡点桩号K1+820，变坡点高程1056.6。0，为凹形。曲线长：切线长：外距：竖曲线起点的桩号是 = =竖曲线起点高程为 = =1.55.059竖

29、曲线终点的桩号是 = =竖曲线终点高程为 =1056.6+1130.0247 =1059.391以上以K1+820桩号为例进行计算，详细竖曲线要素计算见附件。5 涵洞小桥涵施工是公路排水的主要构造物，在本路段设计中小桥涵的多少直接影响工程造价和使用效果。5.1 桥涵位置的选择的一般原则（1）天然河流与路线相交处（上游汇水面积大于0.1km2时应设置）。（2）农田灌溉区与路线相交处（包括通过大片梯田影响灌溉时应设置）。5.2 涵洞型式选择（1）新建涵洞以采用无压力式涵洞为主。为了提高宣泄设计流量，在不造成淹没上游农田、村庄的前提下，允许涵前较大壅水高度时，可采用压力式或半压力式涵洞。（2）设计流

30、量在10m3/s左右时，一般宜采用圆管涵。但当路堤高度过低时，圆管涵顶填土高度不足时，宜采用盖板涵（先考虑采用暗涵，当盖板涵顶填土高度不足时，再考虑采用明涵）。涵洞基础对涵洞质量影响很大。砖管、拱涵都要求有较坚实的地基基础，其他类型的涵洞也要求基础不能有过大沉陷，而且沉陷必须均匀。a) 从经济角度，因地区不同，造价往往差异很大。当设计流量较小时，选用钢筋混凝土盖板涵或圆管涵比较经济。宣泄同样设计流量的圆管涵，单孔比多孔经济。b) 涵洞设计要方便施工。一段线路上不宜采用过多的涵洞类型，应尽可能定型化，便于集中预制，以节省模板和保证质量。 5.3 涵洞型式的确定由于该地区降水量少。年降水量为410

31、mm，由于降雨量少，故在考虑采用桥涵跨越时，在较小冲沟处采用涵洞跨越。经计算，本区域的设计流量小于10m3/s，故采用圆管涵。且圆管涵利于施工，又经济简便，所以大部分形式均采用无压力式圆管涵形式，涵洞详细设计见附件。6 路基设计路基应根据其使用要求和当地自然条件，并结合施工方案进行设计，既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水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，并结合路面排水，综合排水设计，形成完整的排水系统。修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，以适当处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和瘀塞河道。6.1 路基宽度设计本路段为平原微丘地区二级公路，车速定为8

32、0，按照公路工程技术标准（JTGD202006），路基的宽度有10和12，本设计取了一般地区的一般值为12。行车道宽度为3.75，硬路肩宽取1.5，土路肩宽取0.75。6.2 路拱的确定为了路面排水顺畅和保证行车安全、平稳。坡度过小则排水不畅，且不利于行驶安全。所以路拱坡度应限制在一定的范围内。根据路面类型和当地自然条件，本设计采用的路拱横坡，路肩坡度为。路拱形式采用直线形，以路中线为为基点，设置双向路拱横坡，主要是为便于机械化施工、排水和养护。6.3 平曲线超高设计为抵消或减小车辆在平曲线路段上行驶时所产生的离心力，在该路段横断面上做成外侧高于内侧的单向横坡形式。超高值计算过程式中：横向力系

33、数； 超高值； 超高过度段长度； 绕中线旋转时，=，为行车道宽度； 绕中线旋转时，为路拱横坡度，为超高值； 超高渐变率，中线处。因为缓和曲线长=110，则取。否则超高过度可设在缓和曲线某一区段内，全超高断面宜放在缓圆点或圆缓点处。表5-2绕中线旋转超高值计算公式超高位置计算公式圆曲线上外缘中线内缘过渡段上外缘中线内缘式中：路面宽度（）；路肩宽度（）；路拱坡度；路肩坡度；超高横坡度；超高过渡段长度；超高过渡段中任意一点至起点距离；圆曲线加宽值。以上单位均为应用上述公式计算本次设计路基超高值，二级公路计算行车速度为80，路基宽度12，路面宽度7.5，路肩横坡度，路拱横坡度，半径450的弯道（1）超

34、高值计算（2）确定超高过渡段的长度根据公路等级，然中线旋转采用路面宽度，。取5的整数倍，一般在确定缓和曲线长度时，已考虑了超高过渡段所需要的最短长度，故应取超高过度段与缓和曲线长度相等，即。（3）确定路面加宽由于圆曲线半径大于250，本设计不设加宽。（4）计算超高值计算圆曲线段内的超高值 计算超高过度段内的超高值处的超高值：首先判断该处是在双坡断面还是在旋转断面，为此需计算双坡阶段长度。因为该点距离起点的距离为，小于，所以应该在双坡断面上。以上单位均为。6.4 路基横断面设计横断面的组成由设计交通量、交通组成等因素确定，在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下，尽量做到用地省，投资少。本公

35、路采用单幅双车道，混合交通，只要各行其道、视距良好，车速一般不受影响，但当交通量很大时，受大型车、非机动车影响。 由于本公路上圆曲线半径均大于250m，可以不加宽。土路肩主要保护路面和路基，提供侧向余宽。为迅速排出路面和路肩上的降水，将路面和路肩做成有一定横坡的斜面（如下图所示）。为消除曲线上的离心力，曲线采取绕内边线旋转超高方式。公路用地取路堤两侧排水沟外缘以外，或路堑坡顶截水沟外沿以外不少于2m的土地范围。图3 路面横坡设计6.4.1 填方路基砾类土、砂类土应优先选作填料，细粒土可填于路堤底部。基地土密实、地面横坡缓于15，路堤可直接填筑，地表树根草皮和腐土应清除，若坡度陡于10.5，则应

36、做成台阶状，台阶宽不得小于2m，阶底有2%-4%内向倾斜坡度。对于跨沟的高路堤应避开滑坡、冲沟等不良地质段，对地表水采取拦截、排除措施，防止湿陷和冲沟，减少地基土下沉。6.4.2 挖方路基挖方边坡应根据边坡高度、土的状况、地下水的状况等因素确定，由于呼市地区土质为粘性土，且本设计中挖方均小于10米，故选用了 1：1的边坡。同时挖方坡没有设碎落台。为减少地面水冲刷挖方边坡，应在挖方边坡坡顶外设置截水沟。6.5 路基排水设计路基的强度与稳定性同水的关系十分密切，水的作用是导致路基病害的主要因素之一，因此，路基设计、施工和养护中，必须重视路基排水工程。地面水对路基产生冲刷和渗透，冲刷可能导致路基整体

37、稳定性受损害，形成水毁现象。渗入路基土体的水分，使土体过湿而降低路基强度。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，并防止地面水浸流、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、降低，并引至路基范围以外的适当地点。6.5.1 路基排水设计的一般原则为：（1）排水设计要因地制宜，全面规划，综合治理，讲究实效，注意经济，并充分利用地形和自然水系。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，及时疏散，就近分流；（2）路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相结合；（3）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

38、易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠；（4）路基排水要结合当地水文条件，就地取材，以防为主。6.5.2 常用的路基地面排水设备包括边沟、截水沟、排水沟等，必要时亦有渡槽、倒虹吸及蓄水池等。这些排水设备，分别设在路基的不同部位，各自的主要功能、布置要求或构造形式，均有所差异。（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或流向路基的少量地面水。边沟的排水量不大，一般根据沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟不宜过长，尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟和低洼地带。土质或软弱石质边沟，一般都用梯形，其底宽与深度约0.40.6m

39、，内侧边坡一般为1：1，外侧边坡通常与挖方边坡一致。（2）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，用以拦截路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保护挖方边坡和填方坡脚不受流水冲刷。截水沟的横断面形式，一般为梯形，沟的边坡坡度因岩土条件而定，沟底宽度和沟深不应小于0.5m。截水沟的位置，应尽量与绝大多数地面水流方向垂直，以提高截水效能和缩短沟的长度。（3）排水沟其主要用途在于引水，将路基范围内各种水源的水流，引至路基范围以外的指定地点。当路线受到多段沟渠或水道影响时，为保护路基不受水害，可以设置排水沟或改移渠道，以调节水流，整治水道。排水沟的横断面形式，一般采用

40、梯形，用于边沟、截水沟及取土坑出水口的排水沟，不需特殊计算，底宽与深度均不应小于0.4m，土沟的边坡坡度约为1：11：1.5。排水的位置应离路基尽可能远一些，据路基坡脚不宜小于2m，连续长度不超过500m。在实际工程中，由于自然条件、路线布置及其其他人为因素不同，情况往往比较复杂，需要进行路基排水的综合设计，以提高排水效果，发挥各类排水设备的优点，降低工程费用。排水综合设计中，流向路基的地面水和地下水，需在路基范围以外的地点，设置截水沟与排水沟进行拦截，引离指定地点。路基排水一般向低洼一侧排除，必须横跨路基时应利用桥涵。对于沟槽不明显的漫流，应加以调节，尽量汇集成沟，导流排除，注意因势利导，不

41、可轻易改变流向。为提高截流效果，减少工程量，地面沟渠宜大体沿等高线布置，尽可能使沟渠垂直与流水方向，且力求短捷。各种排水设备，必须地基稳固，并具有适当纵坡，以控制与保持适当的流速。沟底沟壁必要时予以加固，不能溢水和渗水，防止损害路基和引起水土流失。在本设计中，为方便施工，在满足排水的前提下，将边沟，排水沟，截水沟设计成了尺寸大体一致的形式。6.6 路基防护设计由岩土填筑的路基，大面积暴露于空间，长期受自然因素的强烈作用，沿途在不利水温作用下，物理力学性质常发生变化，强度和稳定性减弱。为确保路基的稳定，防护与加固必不可少。路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、路基的支挡工程等。坡面防护主要是保

42、护路基边坡表面，免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，保护边坡的整体稳定性。对于填方路段，采用植物防护，美化路容，协调环境，调节边坡土的湿温，防雨水冲刷和产生裂缝，起到固定和稳定边坡的作用，可以种草、铺草皮和植树。本路线中由于填挖量较小，几乎没有占用农田，考虑到施工的方便和降低造价，没有设计挡土墙。7 路面结构设计7.1路面类型的选择与确定路面结构设计的目的是提供在特定的使用期限内同所处环境相适应并能承受与其交通荷载适用的路面结构，同时设计路面结构，便于改变道路行驶条件，提高服务水平，满足汽车运输的要求，因此路面应起码具备三个方面的使用要求：平整、抗滑、承载能力。7.1.1沿线地质概况及材料

43、来源本项目沿线片、碎石丰富，且储量大，料场符合质量要求，运输条件较好。通过现场调查，确定石料场4个，砂、砂砾料场2个，取土场5个。考虑到与水泥路面相比，沥青混凝土路面表面平整、无接缝、行车舒适，便于机械化施工，能加快施工进度；当破坏后，沥青混凝土路面易于修补。故本设计采用沥青混凝土路面。7.1.2路面等级与类型规范规定：二级公路一般采用沥青混凝土路面，根据设计年限内累计当量标准轴载作用次数多少选用高级路面和次高级路面，高级路面一般适用于设计年限内累计标准轴次大于400万次的二级公路，设计年限为15年；次高级路面适用于设计年限内累计标准轴次大于200万次的二级公路，设计年限为12年。7.1.3

44、标准轴载及轴载换算路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载，以BZZ100表示。标准轴载计算参数如下表。标准轴载BZZ100标准轴载BZZ100标准轴载P(KN)100单轮传压面当量圆直径d（cm）21.3轮胎接地压强P(Mpa）0.7两轮中心距（cm）1.5d表4标准轴载计算参数当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时，凡是轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）P1的作用次数n1，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。 （71）式中 N标准轴载的当量轴次n1被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）P标准轴载P1换算车型的各级轴载C1轴数系数，C1=1+1.2(m1)，

45、m是轴数。当轴间距大于3米时，按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3米时，应考虑轴数系数。C2轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。由已知交通量资料，可得路面设计所需的交通个参数，如下表：车型前轴重(KN)后轴重(KN)后轴数后轴轮组数换算系数交通量(辆/日)解放CA10B19.4060.851双1.5500东风EQ14023.7069.201双1.5110北京BJ13013.5527.201双1.0110跃进NJ13015.3038.301双1.5100黄河JN15049.00101.601双2.080小汽车1.0100表5路面设计交通参数表7.1.4累计当量轴次设计年限内一

46、个车道的累计当量轴次NeNe=(1+r)t-1365N1/r式中 Ne设计年限内一个车道的累计当量轴次t 设计年限N1 路面运营第一年双向日平均当量轴次r 设计年限内的交通量平均增长率 车道系数由已知材料，可知t=12年，10%，道路为双车道无分隔形式，由沥青混凝土路面设计规范，可知在0.6与0.7之间，本设计取0.6，则用软件计算一个车道的累计当量轴次：Ne321.1 万次当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡是轴载大于50KN底各级轴载（包括车辆底前、后轴）P1的作用次数n1均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N式中轴数系数，当轴间距大于3米时，按单独的一个轴载计算,则C1=1m，当轴间

47、距小于3m时，按双轴或多轴计算， C1=1+2(m-1)m轴数轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1，四轮组为0.09所以，程序计算的Ne321.1 万次。7.2沥青面层设计为了给汽车提供安全、舒适、快速的行车条件，沥青路面应具有坚实、平整、抗滑和耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂，抗水损害及雨水渗入基层的功能。7.2.1选择沥青已知该路段冬季最低气温为-34.5，属寒区，且路面为沥青混凝土，所以根据规范确定沥青为A100。7.2.2 集料的技术要求各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应符合公路沥青路面施工技术规范的有关规定。7.2.3 沥青混凝土沥青面层由双层沥青混合料组成，上面

48、层为中粒式沥青混凝土，用来防止雨水下渗。下面层采用粗粒式沥青混凝土。7.2.4 基层、底基层及垫层（1）基层、底基层基层、底基层应具有足够的强度和稳定性，在冰冻地区应具有一定的抗冻性。拟选用石灰水泥综合稳定碎石为基层。石灰稳定土为底基层，厚度根据计算得到。（2）垫层垫层的作用有抗冻、排水、防止污染等，本设计处在西北地区，属于季节性冰冻地区，易发生冻胀、翻浆等现象，为了排出路面路基中滞留的自由水，确保路面结构稳定，避免冻害发生，在底基层下设置垫层。因为当地砂砾丰富，垫层采用天然砂砾。7.3 路面结构设计该地区自然区划为1区，地下水埋深相对稍浅，路基临界高度：H1=2.1，H2=1.7，H3=1.

49、3。由于该地区属于平原微丘区，地势起伏变化较小，填挖方高度变化也就较小，故分中湿和潮湿两种状态进行验算。根据自然区划及土质类型查表，得土基的回弹模量如下表：干湿类型稠度建议值E0（MPa）中湿C1CC2为1.20C1.0068潮湿C2CC3为1.00C0.8554干燥CC1为C1.2060表6 各段稠度和土基回弹模量E0（MPa）值7.3.1 路面的结构厚度本设计路面结构采用4cm中粒式沥青混凝土+6cm粗粒式沥青混凝土+18cm石灰水泥综合稳定碎石+?石灰稳定土+25天然砂砾由程序计算得到不同状态（中湿状态，潮湿状态）路基的结构层次及厚度。具体参见所下列表。层位材 料 名 称厚度（cm）20

50、模量15模量极限强度中粒式沥青混凝土 4120018001.0粗粒式沥青混凝土 6100014000.8石灰水泥综合稳定碎石18.0140014000.5石灰稳定土 ?7007000.2天然砂砾 252002000土基 *29.5*表7 路面设计的结构参数（中湿）层位材 料 名 称厚度（cm）20模量15模量极限强度中粒式沥青混凝土 4120018001.0粗粒式沥青混凝土 6100014000.8石灰水泥综合稳定碎石18.0140014000.5石灰稳定土 ?7007000.2天然砂砾 252002000土基 *29.5*表8 路面设计的结构参数（潮湿）7.4 路面设计计算7.4.1 路面设

51、计弯沉值的计算路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是路面设计计算的主要依据。路面设计弯沉值根据公路等级、设计年限内累计当量标准轴次、面层和基层类型按下式确定：ld600Ne-0.2AcAsAb （74）式中 ld设计弯沉值 Ne设计年限内的累计标准轴载作用次数 Ac公路等级系数，二级公路为1.1As面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0Ab基层类型系数，半刚性基层为1.0所以ld600Ne-0.2AcAsAb6003211000-0.21.11.01.033（0.01mm）7.4.2 容许拉应力的计算在计算层底拉应力时，结构层底面计算点的拉应力，应小于等于该层材料的容许拉应力，即：mR容

52、许拉应力按下式计算：R =SP/KS式中 路面结构层的容许拉应力 沥青混凝土和半刚性基层的劈裂强度（MPa）。对沥青混凝土是指15时的劈裂强度，对二灰稳定类材料为龄期为180天的劈裂强度。 KS抗拉强度结构系数。对沥青混凝土面层：KS0.09AaNe0.22/Ac对无机结合料稳定集料类：KS0.35Ne0.11/Ac对无机结合料稳定土类：KS0.45Ne0.11/Ac式中 Aa沥青混凝土继配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1。Ac公路等级系数，二级公路为1.1。7.5 路面厚度计算路面厚度是根据多层弹性理论层间接触条件为完全连续体系时，在双圆垂直均布荷载作用下，轮

53、隙中心处实测路表弯沉值ls等于设计弯沉值ld的原则进行计算，即lsld。标准车型的轮胎的接地压强为0.70Mpa，当量圆直径为10.65。土基回弹模量为28.0，各层材料的设计参数见路面结构设计参数表。由已知数据，拟定基层为设计层，拟定面层为10cm，基层为18cm，垫层厚度视干湿类型不同而改变。利用专用设计程序计算底基层厚度，计算结果为：中湿状态：25.6cm，取26cm。潮湿状态：28.8cm，取29cm。然后利用设计程序求出路表实际弯沉值，见下表。路基干湿状态路表实际弯沉值(1/100mm)中湿状态32.8潮湿状态32.8表9 路表实际弯沉因为：ld33(0.01mm)，所以，结构厚度满

54、足设计要求。7.6验算结果验算层底拉应力根据多层弹性理论，层间接触条件为完全连续体系，双圆荷载作用下计算层底最大拉应力m。验算沥青混凝土面层及半刚性材料底基层，底基层的层底拉应力时，以单圆的内侧边缘点及双圆间隙中心点，单圆半径的二分之一点，单圆的内侧边缘点及双圆间隙中心点，并取最大值作为层底拉应力。经软件计算检验，路面结构层厚度设计符合规范标准。8 结语段兰窑至坨场段的公路设计过程，是对大学期间所学的专业知识进行系统运用的过程，通过这次设计，对行业规范的了解有初步的加深，对设计的基本流程有了一定的掌握。设计分两个阶段进行，其中初步设计包括初步平面设计、纵断面设计、方案的比选；其次做路线的详细设

55、计，包括详细平面设计、纵断面设计、路基设计、排水设计、路面设计、工程概预算，路基防护；最后是设计说明书的整理。虽然设计的时间略显短暂和急促，但是对公路工程项目的建设从可行性研究到技术设计、施工图设计、施工图编制、到概预算等整个过程都有了系统的了解。在毕业设计过程当中，大部分设计利用计算机软件完成，使我大大提高了计算机的操作能力，熟练掌握了AUTOCAD，WORD2003、EXCEL2003等应用软件的使用，尤其是对纬地道路设计软件，虽然前期花了稍嫌过多的时间来学习，但最终掌握了该软件的运用。这些都为今后学习作好了准备，相信对以后工作也是大有裨益的。参 考 文 献1.公路工程技术标准（JTG B

56、01-2003）.北京.人民交通出版社2.公路路线设计规范（JTG D20-2006）.北京.人民交通出版社3.公路路基设计规范（JTG D30-2004）.北京.人民交通出版社4.公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2003）.北京.人民交通出版社5.公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）.北京.人民交通出版社6.公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）.北京.人民交通出版社7.公路小桥涵设计手册.北京.人民交通出版社8.杨少伟.公路勘测设计.第三版.北京.人民交通出版社9.邓学钧.路基路面工程.第三版.北京.人民交通出版社10.路基（公路设计手册）.北京.人民交通出版社11、路面（公路设计手册）.第三版.北京.人民交通出版社