二级公路毕业设计

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1、 毕 业 设 计中文题目 平原微丘二级公路AB段设计 英文题目The Design Of Grade 2 HighwayIn Plain Micro Hill Area系 别： 土木工程与建筑系 专业年级： 2007级土木工程专业 姓 名： 许 伟 学 号： 20070911215 指导教师： 赵花丽 职 称： 副教授 2011年5月18日毕业设计诚信声明书本人郑重声明：在毕业设计工作中严格遵守学校有关规定，恪守学术规范；我所提交的毕业设计是本人在 赵花丽 指导教师的指导下独立研究、撰写的成果，设计中所引用他人的文字、研究成果，均已在设计中加以说明；在本人的毕业设计中未剽窃、抄袭他人的学术观点

2、、思想和成果，未篡改实验数据。本设计和资料若有不实之处，本人愿承担一切相关责任。学生签名： 年 月 日平原微丘二级公路AB段设计【摘 要】 本次毕业设计的题目是平原微丘二级公路设计，设计时速为80km/h。本设计按照“安全、舒适、经济”的原则，根据国家相关规范进行设计。道路部分包括道路路线方案选择、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路面结构设计、路基排水设计。设计成果包括路线平面图、路线纵断面图、路基横断面图、路基(路面)结构图、道路技术经济指标表、直曲转角表、路基土石方数量表、路基设计表、路基工程数量表等。【关键词】 二级公路，设计过程，设计成果The Design Of Grade 2 H

3、ighway In Plain Micro Hill AreaAbstract：The graduation design is entitled to the design of grade 2 highway in plain micro hill area. The design of speed is 80km/h. The design is in accordance with the principle of safety, comfort, economy, According to national norms ralated to the design. Part of t

4、he road design include road line project selection, grpahic design, the design of the vertical section , the roadbed design, cross-sectional design, structural design of the road, embankment and drainage design. Results of the overall design include maps of road line project selection, grpahic desig

5、n, the design of the vertical section, cross-sectional design, structural design of the road, technical and economic indicators table of the road, straight lines and curves corner table, the number of embankment of earth and stone table, roadbed design table, the number of roadbed project table and

6、so on. Key words：highway of grade 2，the process of design，the design results目录第 一 章 设计总述1一、课题背景1二、我国公路发展规划与展望2三、设计资料3第 二 章 路线平面设计6一、基本线形要求6二、平面设计步骤9第 三 章 路线纵断面设计14一、本路段纵断面概况15二、纵坡设计15三、纵坡计算18第 四 章 路线横断面设计20一、基本要求20二、一般路基设计20三、路基排水设计22四、工程量及土石方调配22第 五 章 路面设计24一、判别土基干湿类型24二、轴载分析25三、结构组合与材料选取26四、各层材料的抗

7、压模量与劈裂强度26五、设计指标的确定26第 六 章 涵洞设计28一、基本要求28二、各类涵洞的特点28三、涵洞择位时应遵循以下原则29四、进出口的选择29五、施工方法及注意事项30第 七 章 路基边坡防护32一、概述32二、防护与加固工程的分类32三、本设计防护综述32第 八 章 特色设计33致 谢35参考文献36第 一 章 设计总述一、课题背景改革开放以来，我国公路建设取得了令世人瞩目的成绩。特别是自1998年国家实行积极的财政政策，加快公路基础设施建设以来，公路建设实现跨越式的发展。截至2004年底，全国公路通车总里程达到186万公里，其中高速公路通车里程3.42万公里，居世界第二位。我

8、国高速公路建设用20年时间走完了发达国家40年走过的路程。特别是在沿海发达地区，建设了高速之间的连接，形成高速网，初步发挥区域效应。国家计划通过建设国道主干线系统，即在2020年左右重点建成约3.5万公里的“五纵七横”12条国道主干线公路，以高速，一、二级公路为主，连接全国所有100万人口以上的特大城市和93%的50万人口以上的大城市，国道干线的建成，将极大的提高交通运输量，彻底改善我国的道路交通运输。（一）公路运输的特点、功能、地位及作用随着社会的进步，人类对于交通的需求迅速增长，形成了由多种运输方式组成的交通系统。交通运输是国民经济的基础产业之一，它把国民经济的各领域和各个地区联系起来，在

9、生产和消费之间起着纽带作用；是保障全社会蓬勃发展的网状大动脉；也是人类在政治、经济、生活以及军事等方面交往的主要通行方式，起着工具作用。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。道路运输的作用主要表现在以下几个方面：1.道路运输是最便捷也是唯一具有直达功能的运输方式，可以实现门对门的运输，这是其独特的直达运输功能。2.道路运输可以自成体系。3.道路运输的通达深度广，覆盖面大。4.道路客货运输量在运输

10、体系中的比重不断的提高。5.道路运输成为世界各国发展最快和主要的运输方式。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。（二） 我国公路现状改革开放以来，国家一直把交通作为国民经济的发展的的战略重点之一，为公路

11、交通事业的快速发展提供了机遇。1978年以来的20多年，是我国公路事业发展最快，建设规模最大，最具活力的时期。我国用10年时间走过发达国家一般需要40年走完的路程，我国公路建设实现了跨越式的发展，取得举世瞩目的成就。道路发展的突出成就是高速公路的飞速崛起，高速公路是交通运输现代化的重要标志之一。1988年我国实现了高速公路的零突破。高速公路建设带动沿线经济的发展，快速运输日渐显现出巨大的经济效益和社会效益，形成快速发展的“高速公路产业带”。 目前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

12、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；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。二、我国公路发展规划与展望（一） 我国公路发展的奋斗目标在新时期公路建设中，按照“安全、舒适、环保、示范”的方针，以科学发展为指导，坚持以人为本，走资源节约型交通发展之路，是实现我国公路运输交通可持续发展的的必由之路。根据我国国民经济和社会发

13、展的长远规划，中国公路在未来几十年内，将通过“三个发展阶段”实现现代化的奋斗目标。第一阶段：近期达到交通运输紧张状况有明显的缓解，对国民经济的制约状况有明显改善。第二阶段：在2020年左右达到公路交通基本适应国民经济和社会发展的需要。第三阶段：在本世纪中叶基本实现公路交通运输现代化，达到中等发达国家水平。（二） 我国公路国道发展规划国道即公路主骨架系统，我国的国道规划是：到2020年左右建成约3.5万公里的“五纵七横”12条国道主干线公路，它是以高速和一、二级公路为主，连接全国所有100万人口以上的特大城市和93%的50万人口以上的大城市。该系统的建成将各省会、直辖市、中心城市、主要交通枢纽和

14、重要口岸连接起来，车辆行驶速度可以提高一倍。国道路网包括放射线、南北纵线、东西横线三类组成，北京是路网的中心。1.放射线。放射线是北京连接国家周边城市的干线公路，由北京分别通往沈阳、哈尔滨、塘沽、福州、珠海、广州、深圳、昆明、拉萨、银川、加格达奇的11条路线和北京外环线组成，按顺时针方向统一编号为101至112，全长23178km.2.南北纵线。由北向南共28条，由东往西排列，编号201至228，全长38004km.3.东西横线。由东西共由30条，自北向南排列，编号301至330，全长488555km.近十几年来，国道干线建设取得重大进展。高等级公路开始在东部地区相互连接，初步发挥规模效应。到

15、2000年底，总计3.5万公里的“五纵七横”国道主干线建成1.8万公里，占总里程51%；为规范公路建设秩序，1998年我国颁布了第一部以公路建设和管理为基本内容的法律公路法，它的颁布是我国交通建设史上的一件大事，是交通法制建设的一个里程碑。三、设计资料（一）设计的任务与内容完成在指定的起、终点之间（约3公里）的新建公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按平原微丘区二级公路进行设计，路线起终点设计高程与地面高程相同，起终方位角不受限制。设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定。（二）设计原始资料1.地形图：1：1000。2.交通量：交通量年增长率5.8%，近期交通量如下：表1-1 交通组

16、成表车 型交通量（辆/昼夜）车 型交通量（辆/昼夜）黄海DD680320东风SP9250650东风EQ140360黄河JN163980桑塔纳20002500北京BJ1302703.自然地理条件：该区属亚热带温润气候，四季分明， 冬暖夏热，年平均气温在18-20摄氏度。极端最高气温42摄氏度，极端最低气温-3.8摄氏度。年平均降雨1056毫米，年平均雾日25天，平均风速1.68米/秒。本地区地震烈度为度。山坡地段上覆1-3米粘土表层，下为0.6-0.8米厚淤泥，其下25米黏土。4.材料供应：沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石、沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应

17、。5其他资料由指导教师给定（如起、终点位置、专题特色设计资料等）。（三）设计后应提交的设计文件 1.说明书2.设计图 （1）路线平面图（全线） （2）路线纵断面图（全线）（3）路基标准横断面图（一公里） （4）横断面设计图（一公里） （5）涵洞设计图（一道） （6）路基防护工程设计图 （7）路面结构图（全线） （8）专题特色设计-局部方案比较图3.表格（1）直线、曲线及转角表（全线）（2）路基土石方数量表（一公里）（3）路基设计表（一公里）（4）路基排水及防护工程数量表（一公里）（5）路面工程数量表（全线）（6）平曲线上路面加宽表（全线）（7）施工图预算表（只计算已设计有工程量部分的工程预算）

18、第 二 章 路线平面设计线形是道路的骨架，对路段进行平面线形设计，是道路最基本的，也是最重要的设计阶段，此阶段的设计将影响后面的道路构造物设计，排水设计，土石方数量，路面工程及其他结构物，对汽车行驶的安全、舒适、经济以及公路的通行等都产生很大的影响。因此，路线线形必须满足汽车行力学，司机视觉和心理的要求，必须与地形，地物环境相协调，与沿线的土地利用，自然资源开发和社会经济等相适应。合理利用地形，正确选用标准，确保路线线形的均衡性，处理好远期和近期的关系，整体与局部的关系，充分考虑农业等方面的要求，既要使工程量小，投资少，又要考虑施工养护管理、经济效益、交通运营等方面的利弊得失。选用较好的技术指

19、标，以提高公路的使用质量，充分做到技术上可行、经济上合理。设计者的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线来。在设计的顺序上，一般是尽量顾及到纵断面、横断面的前提下先定平面，沿这个平面线形进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其他必要的资料后，在设计纵断面和横断面。为求得线形的均衡、土石方数量的减少以及构造物的节省，必要时在修改平面，这样经过几次反复，可望得到一个满意的结果。由于给定了地形图（1：1000），在选线时采用纸上定线，在已知的地形图上，进行路线布局方案比选，以而在纸上确定路线，其优点是能在室内纵观全局，结合地形

20、、地物、地质等自然条件，综合平、纵、横三方面的因素进行考虑。一、基本线形要求（一）直线 路线形中最常采用的的基本形式，它以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷，缩短里程，行车方向明确等优点。但从行车的安全和线形美观来看，直线过长线形呆板，会使司机行车单调引起疲劳，容易使司机超速行驶，难以准确目测车间间距，以及夜间对向行车产生眩光等原因，直接影响行车安全。另外，在山区、丘陵区，过长的直线难以与地形及周围环境相协调，会严重破坏自然景观，容易造成大挖大填，经济性差。关于直线的最大最小长度应该有所限制，从理论上求解是非常困难的，主要是根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来决定。根据国外资料介绍，对于

21、设计车速大于或者等于80km/h的公路，最大直线长度为以汽车按设计车速行驶70s左右的距离控制；一般直线路段的最大长度（以m计）应控制在设计车速（以km/h计）的20倍为宜计，根据公路工程技术标准JTG B01-2003对直线长度作了如下限制：1.同向曲线间最小长度：480m2.反向曲线间最小长度：160m在定直线过程中，直线的最大、最小值限制以不超出上值为宜。（二）圆曲线圆曲线也是平面线形中常用的线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。各级公路无论转角大小都应设置圆曲线，圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。较大的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等优点。在平曲线设计中，都希望采

22、用较大半径的圆曲线，以提高路线质量，是因为过短的平曲线使汽车在曲线上行使时间短暂，司机操作极为不便，同时乘客也受到冲击。在较小转角的平曲线，即使半径很大，曲线长度仍然很短，司机容易将曲线半径判断得比实际小得多，而使在行车速度降低。因此对圆曲线的相关指标也应做出限制。1.一般限制（1）从行车稳定、舒适、经济方面考虑，公路工程技术标准JTG B01-2003对圆曲线半径作了如下限制： 圆曲线最小半径： 一般最小半径：400m 极限最小半径：250m一般最小半径是在一般情况采用的平曲线最小半径限值，这种半径能充分保证行车的舒适感，是全线绝大多数情况下可能采用的半径,是设计时建议采用的值，确定一般圆曲

23、线最小半径采用的横向力分布系数为=0.05-0.06。极限最小半径是平曲线半径设计的极限值，在设计中任何情况下都必须满足。为保证汽车行驶安全、舒适、经济，只有在特殊困难地形条件下才采用极限最小半径。在设计时，圆曲线半径应尽量采用大于或等于曲线一般最小半径值，以提高公路的使用质量，提高行车的舒适性。（2）圆曲线半径过大，会使圆曲线太长，对测设和施工不利，且过大的圆曲线半径其几何性质与直线无多大差异。因此公路路线设计规范规定圆曲线最大半径不超过10000m为宜。（3）曲线最小长度：一般公路以2倍（即在平曲线上行使6s）计算。因此公路路线设计规范规定二级公路缓和曲线最小长度为70m。而各级公路的平曲

24、线，一般情况下应该能够设置两段缓和曲线及一段圆曲线，平曲线一般长度按9s行程长度控制，即缓和曲线与圆曲线长度均保证3s的行程，缓和曲线：圆曲线：缓和曲线1：1：1，才能使其线形美观、顺畅。2.圆曲线半径的确定原则圆曲线能较好地适应地形的变化，并可获得圆滑的线形，使用范围较广且灵活。圆曲线在适应地形的条件下，应尽量选用较大的半径。在定半径时宜遵循以下原则：（1）一般情况下以采用极限最小半径的4-8倍或超高为2-4%的圆曲线半径为宜。（2）当地形条件不受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径为宜。（3）选择半径时应结合前后线形综合考虑，以形成连续的线形。并要考虑平曲线与纵坡的关系，

25、避免小半径与大纵坡重合即形成陡坡急弯。（4）弯道半径的选择，应按技术标准根据实地的地形、地物、人工构造物及其它条件的要求，按合理的曲线位置用外距、切线长等控制条件反算。（5）小偏角的弯道容易使司机产生错觉，应尽量避免。一般情况下转角不小于7为宜。（6）当同向曲线间插入短直线时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉是整个组织线形缺乏连续性，形成“断背曲线”。因此在设计时应予以尽量避免。（三）缓和曲线在直线和圆曲线间或半径不同的圆曲线间设置曲率半径连续变化的曲线即为缓和曲线。其作用是线形缓和、行车缓和及超高加宽缓和。当平曲线半径小于不设超高的最小半径事应设置缓和曲线。缓和曲线可采用回旋曲

26、线、三次抛物线，高次抛物线等线型。因回旋曲线与汽车由直线进入圆曲线的轨迹完全符合，在我国，公路路线设计标准规定采用回旋曲线。公路工程技术标准JTG B01-2003规定平原微丘区二级路（设计车速=80km/h）最小缓和曲线长度不小于70m。（四）平面组合线形本设计路段大部分采用基本型曲线。基本型曲线所采用的回旋曲线：圆曲线：回旋曲线为111 121。回旋曲线参数=。在个别路段为两个反向基本型直接连接构成的S型曲线，从行使力学上和线形协调、超高缓和考虑，S型曲线相邻两个回旋曲线参数A1和A2宜相等，若采用不同参数，其值相差不宜过大，应符合：1.5 及 R/3ARS型曲线两个圆曲线半径之比不宜过大

27、，以符合： =1-1/3式中：R1为大圆曲线半径（m），R2为小圆曲线半径（m）。二、平面设计步骤（一）选线的目的和任务道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地形、地质、地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，在实地或纸上选定道路中线平面的位置。道路选线的主要任务是：确定道路的走向和总体布局；具体确定道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上或实地选线，把路线的平面位置确定下来。（二）选线原则1.路线的基本走向必须与公路的主客观条件相适应。主观条件是指设计任务书（或其它文件）规定中的路线总方向，等级及其在公路网中的地位和作用。客观存在条件是指公路所在地区原有交通布局

28、，城镇、工矿企业、资源状况，土地开发利用和规划的情况以及地形、地质、气象、水文等自然条件。根据1：1000带状地形图，路线的走向所要解决的问题是在保证公路线形等级标准的同时如何避免少拆迁、少占地，减少填挖方数量以降低和节约公路造价的问题。2.正确掌握和运用技术标准。根据任务要求，本次毕业设计应采用最新的公路工程技术标准JTG B01-2003，因此，在进行纸上定线时，首先应吃透规范。在定线过程中，如工程量增加不大，应尽量采用较高的技术指标。3.注意与农业配合，选取线时要处理好公路与农业的关系。注意与农田基本建设的配合，做到少占耕地，并应量不占高产田，经济农作物田或穿过经济园林等。并注意与修路造

29、田、农田水利灌溉、土地规划等相结合。4.重视环境保护，尽量减少施工对自然环境和生态平衡的破坏。5.选线时应综合考虑路与桥的关系。在选线时，个别特殊大桥桥位，一般作为路线总方向的控制点，大中桥位原则上服从路线的总方向。（三）选线步骤根据指导老师意见，公路起终点（指导老师给定起终点）位置、高程不变，选线时以这两个控制点为依据进行全面布置、逐段安排、具体定线。用“以点定线、以线交点”的办法大致定出平面交点，然后反复试线最后确定出交点。1.方案的确定根据所给定的起终点这两个控制点，仔细阅读平面图，可知该设计路段主要位于平原地区。尽量避开已有建筑，根据路线起终点位置，确定两个交点。得到路线起终点及交点坐

30、标分别为：A（500045.792,472442.3481），M(500416.973,4072597.521),N(501316.152,4072436.066),B(501854.733,4072454.467).在设计中，定线是一项比较重要的工作，是整个路线的基础，对路线的好坏起关键性的作用，不同地点，考虑的因素也不同，如有些以平曲线设计为主，有些则以经济性为准。2.交点位置、交点间距、转角的确定方案设计中,在做好导向线,确定交点后。按照图纸的坐标，逐点测量出各点的大地坐标，然后计算交点的间距，路线的转角，其计算程序如下：（1）路线的方位角：根据公式 = arctg =arctg则路线的

31、方位角为：第一象限：第二象限：180-第三象限：180+第四象限：=360-（2）路线的转角等于后一方位角减去前一方位角，即 =2 -1 （是“+”为右转，是“-”为左转）（3）交点间距： D=3.平曲线设计及敷设（1）缓和曲线长度的确定平原微丘区二级公路其最短缓和曲线长为70米。关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素：a.最小缓和曲线长度：LS70米b.超高缓和段长度：按LC=计算，式中：LC超高缓和段长度B 路面宽度，取7.0米ic最大超高横坡（%）ig路拱横坡 （%）超高渐变率 且一般应满足LsLCc.当LC70时,LS=LC另外，对控制条件较严的路段进行验算，看是否满足要求，确有把

32、握后才把R和ls定下来，在进行曲线验算时特别要注意抓住主要矛盾，确定好控制条件。一般同向、反向曲线较近时，或桥头引线段宜用切线长为控制条件：小偏角宜用曲线长控制；大偏角及弯道内侧有地形、地物限制时，宜用外距控制；陡坡急弯段宜用合成纵坡控制；当线位在曲线上时，宜用曲线上任意点控制。设计时应综合考虑以上因素，最终确定缓和曲线的长度。（2）平曲线设计平曲线的设计有多种组合型式，如：简单型、基本型、S型、C型、凸型、卵型及复曲线等，常用型式有简单型、基本型及S型。其计算公式各有不同，下面就基本型曲线计算公式分列如下：基本型曲线： T=(R+p)tg+q (m) L=(-2)R+2ls =R+ LS (

33、m) E=(R+P)sec-R (m) J=2T-L 0=平原微丘区二级公路,极限最小半径为250米，一般最小半径为400 米，设计时，应尽量采用大半径圆曲线。平曲线设计最主要的是确定圆曲线的半径，园曲线的半径确定具有多种控制条件，本路段共有二种情况：a.直接选定（放坡定线时以LS:LY:LS=1:1:1-1:2:1为佳）；b.切线长控制（在S形曲线处采用）。本设计有2个交点，均为基本形曲线。（3）计算书a.交点间距、路线的转角计算已知：起点A（500045.792，472442.3481），交点一M(500416.973,4072597.521),交点二N(501316.152,407243

34、6.066),终点B(501854.733,4072454.467)。解：由几何知识可解得，直线AM与直线MN之间转角值为1=3252，直线MN与NB之间转角值为2=1208。lam=402.311m，lmn=913.56m，lnb=538.9m。b.基本型曲线计算已知：JD1的 =3252， R=600,m，100m 计算曲线要素和主点桩号解： 曲线要素计算：q=49.988mp=0.694mT=(R+p)tan=227.164mL=444.181m=244.181mE=(R+p)sec=26.278mJ=2T - L=10.146m主点桩号计算：交点桩号JD1(桩号) = JD0(桩号)+

35、AB-0=K0+402.311ZH(桩号) = JD(桩号) T = K0+175.147HY(桩号) = ZH(桩号) += K0+275.147YH(桩号) = HY(桩号) += K0+519.329HZ(桩号) = YH(桩号) += K0+619.329QZ(桩号) = HZ(桩号) T/2 = K0+505.747同理可得圆曲线MNB的各圆曲线要素。c.桩位的敷设：（利用切线支距法）桩号的敷设的计算方法如下：在回旋曲线上， 在圆曲线上, 其中：lM圆曲线上任意点m到缓和曲线终点的弧长（m） l缓和曲线上的任意点到ZH或HZ点的长度（m）用此方法可以定出各交点对应的主点位置，圆曲线用

36、圆规在地形图上画出，而缓和曲线则用曲线板画，从而定出路中线。第 三 章 路线纵断面设计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。纵断面设计应根据公路的性质、任务、等级和地形地物、地质等情况，考虑路基排水等的要求，对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平曲线线形组合关系进行设计。一、本路段纵断面概况公路工程技术标准JTG B01-2003对纵坡所作规定如下：（1）最小坡长：200 m（2）最大纵坡：5.0%（3）纵坡长度限制： =4% 最大坡长800m=5% 最大坡长600m（4）竖曲线最小半径和最小长度： 凸形竖曲线

37、半径（m）：一般值:4500极限值:3000凹形竖曲线半径（m）：一般值:3000极限值:2000竖曲线最小长度（m）：70当连续上坡（或下坡）时，应在不大于上述最大坡长所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应符合上述规定。 长路堑路段及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的坡。本路段共设变坡点2个，最大纵坡0.8%，最小纵坡 0.2%，1个凸形竖曲线和1个凹形竖曲线。凸形竖曲线半径为30000米，最大凹形竖曲线半径为20000 米。二、纵坡设计（一）设计的基本原则1.纵坡设计必须满足标准的有关规定，一般不轻易采用极限值。2.纵坡应力求平缓，避免连续陡

38、坡，过长陡坡和反坡。3.纵面线形应连续、平顺、均衡，并重视纵面线形的组合，在纵面线形的组合上应注意以下几点：（1）在短距离内应避免线形起伏过于频繁，由于纵面线形连续起伏使纵面线形发生中断，视距不良。（2）避免“凹陷”路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全。（3）在较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓。（4）纵坡变化小时，宜采用较大的竖曲线半径。（5）纵面设计时应注意与平面线形相协调，尽量作到“平包竖”。4. 纵坡设计应争取填挖平衡，尽量做到利用挖方作就近填方，以减少借方和废方。节省土石方数量，降低过程造价。（二）坡设计步骤1.加桩及地面标高的读取关于

39、地面高程的读取，采用直线内插法读取，结果保留一位小数。2.点绘地面线根据各中桩所对应的地面高程，在规定图纸或计算机上点绘地面线，具体采用的比例分别为：横向（里程方向）1:2000，纵向（高程方向）1:200。同一张图纸中可以采用不同的高程坐标系，以有利于绘图。绘出平面直线、曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面高程、设计高程、填挖高、坡度、坡长、以及土壤地质说明。3. 标注纵断面控制点本路段的主要控制点有：起点、终点.在起点和终点处的填挖值均为0。4. 试坡按满足控制点，照顾经济点的原则，用三角板推平行线的办法，移动坡度线，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合标准、又能保证控

40、制点要求，而且土石方量最省的坡度线，将其延长交出变坡点的位置。5. 调坡将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较，两者基本相符。根据初定变坡点的位置，详细检查设计最大纵坡，坡长限制，纵坡折减以及平纵线形组合是否符合技术标准要求，特别是注意陡坡与平曲线、桥头接线等的地方是否一致，如不符合，将对其进行修正和调整，同时考虑选线的意图。6. 核对主要核对曲线的合成纵坡，检查是否满足要求，同时检查填挖值是否超过20米。7. 定坡度线经调整核对合理后，把坡度值、变坡点确定下来，变坡点的高程是根据路线起点的设计高程由以确定的坡度、坡长依次推算出来。在设计纵坡时还应注意：平竖曲线重合时，要注意保持技术指标均衡，位

41、置组合合理适当，尽量避免不良组合情况；大中桥上不不宜设置竖曲线，如在桥头路线有竖曲线，其起（终）点应在桥头两端10m以外，并注意桥上线形与桥头线形变化均匀，不宜突变。8. 设计竖曲线（1）半径的选择竖曲线半径的选择主要考虑以下因素：选择半径应符合标准所规定的竖曲线最小半径和最小长度的要求。在不过分增加土石方工程的情况下，为使行车舒适，应采用较大半径。结合纵断面起伏情况和标高控制要求：确定合适的外距，按外距控制反算半径： R=（m）考虑相邻竖曲线的连接（即保证最小坡段长度或不发生重叠），限制曲线的长度，按切线长选择半径： R=（m）过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工和排水来看都不利，选择应注

42、意。（2）几何要素的计算 =i2-i1 L=RT=L/2 E= y= 。 其中R-竖曲线半径（m） T-切线长度 （m） L-竖曲线长度（m） E-竖曲线变坡点的外距（m） x-竖曲线上任意一点P距竖曲线起点或终点的水平距离 y-竖曲线上任意一点P距竖曲线起点或终点的纵距（m）（3）计算竖曲线上任意一点的纵距y。 起点桩号=变坡点桩号-T 起点高程=变坡点高程Ti x =任意点桩号-起点桩号 y = （4）计算竖曲线后各桩号的设计标高 设计标高=切线高程 + y。（5）点绘竖曲线（6）计算施工高度，填绘有关资料，完成纵断面图，施工高度为地面高与设计高之差。三、纵坡计算以起点为基准点，根据各中桩

43、间的桩距、对应的坡度值和是否在曲线上，进行设计标高的计算。1.例如确定第一个纵坡为-0.2%，第二个纵坡为0.8%，= =1取竖曲线半径为20000米。L=R=200000.01=200（m）T=L/2=200/2=100（m）E=0.25（m）2.例如起点（K0+000）地面高程为37.5米，因为起点填挖为0，则起点设计高程为37.5米。点K0+020与起点桩的桩距为20米，路线纵坡为-0.2%，则点K0+020的设计高程为：H+020=H+000+20i=37.5+20（-0.2%）=37.1（m）Hs-Hd=37.1-37.5=-0.4（m）0 为挖方对竖曲线上的点，先按直坡段计算各中桩

44、点的标高，再考虑竖曲线的影响，加（或减）去y（或E）值（注：对凸形竖曲线用减，对凹形竖曲线则用加），可得到有竖曲线时的标高。将设计标高与地面标高相减，可得到填挖值（注：正为填，负为挖）。3.例如点K0+440在竖曲线上，变坡点里程为K0+500m，T=100m，则竖曲线起点里程为=K0+500-100=K0+400m X=K0+440-（K0+400）=40（m） Y=0.04（m）设计高程 Hs=36.50+600.002+0.04=36.66（m）高差 Hs-Hd=36.66-37.3=0.64（m） X0：外缘=x 0.471中线= +0.208内缘-0.017（三）设计方法1.根据平面

45、图上中桩位置量出路中心线两侧7米左右的地面资料，点绘地面线。2.根据路线及路基资料将横断面的填、挖值及有关资料(路基宽度、加宽值、超高值、缓和曲线长、曲线半径)抄于相应桩号断面上。3.绘制横断面设计线，又称“戴帽子”。4.计算横断面面积。（四）填方路基边坡设计根据土质情况故考虑到边坡稳定性，选取路堤边坡按1：1.5放坡。在填方高度较大，按1：1.5放坡占地面积大或可能出现不必要的拆迁时，可设置挡土墙或以填石路堤石砌护肩、砌石路基和石砌护脚等结构物以节省占地或减小拆迁。在原地面线横坡大于1：5的斜坡上填筑路堤时，原坡面应开挖台阶，宽度不小于1米，台阶应有2%4%的反向横坡，以保证填土的稳定性。低

46、填方路段设置边沟，以保证雨后积水的顺利排出。其各种结构物设置情况如下：石砌护肩：在低填方路段，下面是比较陡的边坡时，采用护肩以增加稳定性。护肩采用干砌片石，其内坡均为直立，基础应设在基岩上，做成竖直的；如无基岩亦可设在坚实的土基上，但就加深基础（埋置深度一般不小于0.5米），做好排水措施。护肩背后填料为石料。护肩顶部用平整的大石块铺砌。（五）挖方路基设计由于本路为平原二级公路，在开挖地段，均为粘土，所以在浅挖方的土方边坡的路段按1：0.5边坡，边沟采用梯形。边沟均深0.6米，宽0.6米。三、路基排水设计排水的一般原则:1.各种路基的排水沟渠的设置与联结应尽量少占或不占农田,并与当地农田水利建设

47、相结合。2.设计前必须进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做到正确合理。3.排水设计要因地制宜，经济适用。4.排水沟渠的出水口应尽量引至天然河沟，以减少桥梁涵的工程，不应使其流入农田，损害农业生产。5.排水构造物的设计，应贯彻因地制宜，就地取材的原则。本路段只做边沟设计，设置为矩形边沟，底宽0.4m，高0.4m。根据实际需求设置截水沟。截水沟类型采用梯形，其具体尺寸可参照有关规定执行，或根据具体情况而因地制宜，作出选择。四、工程量及土石方调配（一）基本公式路基土石方计算工作量较大，加之路基填挖的不规则性要精确计算土石方体积是十分困难的。在工程上多采用近似计算。假定相邻横段面间为一棱柱体，按平

48、均断面法计算其公式为：式中：，相邻断面的面积；L相邻断面的间距。= 填方 = 本桩利用+填缺 挖方 = 本桩利用+挖余调配后分页进行闭合核算: 借方 = 填缺-远运利用 废方 = 挖余-远运利用全线总调运量复核: 挖方+借方 = 填方+废方（二）断面积计算可以采用数格子的方法。如果采用了计算机绘图，断面面积可以用CAD程序中“查询面积”命令直接求取。 （三）土石方调配1.以先横向后纵向的次序进行。2.纵向调运要求在经济运距范围之内。3.不跨越深沟和少做上坡调运。4.借方，弃方应与借土还田、整地建田相结合，减少对农业的影响。5.土石应分别调运，调运时可以石代土，但不能以土代石。6.回头曲线路段优

49、先考虑上下线竖向调运。第 五 章 路面设计路面是在路基顶面行车部分用各种坚硬材料铺设的层状结构物。有了路基路面，车辆才能沿着预定的路线，通畅、快速、安全、舒适、经济地运行。在使用过程中，由于行车荷载和气候因素（冷热、干湿）的多次重复作用，路面结构会出现疲劳破坏、塑性变形累积和表面磨损。路面结构还可能因材料的老化衰变而导致破坏。因此，路面在使用一定年限后，就需要进行修复或改建。路面的使用年限过短，将增加养护工作量和费用，并严重干扰路上的正常交通。所以，设计的路面应经久耐用，具有较高的抗疲劳能力。路面设计的主要内容： 1.根据道路等级、使用任务、当地自然环境、路基支承条件和材料供应等情况，选择面层

50、类型，并提出结构层组合方案。2.根据对所选材料的性状要求和当地自然条件，进行各结构层材料的组成设计。3.根据路面结构的破坏标准、力学模型和相应的计算理论，或按经验方法确定满足交通和环境条件及使用年限要求的各结构层尺寸。对于水泥混凝土路面还要进行接缝和配筋等方面的设计。 4.路面结构层所选材料应满足强度稳定性和耐久性的要求同时路面垫层材料宜采用水稳性好的粗粒料或各种稳定类粒料。一、判别土基干湿类型由于该路段位于河北省内，查全国公路自然区划图得知为5区，为粘性土。根据当地年平均降雨量推测属中湿土基，稠度介于1.03-1.20之间，取稠度为1.10.查路基路面工程中相关表格取值，得土基回弹模量E0=

51、45Mpa。路面设计计算资料：交通年增长率为5.8%，统计交通量如下： 表5-1交通组成表 车 型交通量（辆/昼夜）车 型交通量（辆/昼夜）黄海DD680320东风SP9250650东风EQ140360黄河JN163980桑塔纳20002500北京BJ130270二、轴载分析1.路面以双轮组单轴载100KN（BZZ-100）为标准轴载。2.当以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力时，选择BZZ100标准轴载，各种轴载作用次数换算为标准轴载作用次数，其内容如下：表5-2 交通量调查表车 型前轴重（KN）后轴重(KN)后轴数后轴轮组数后轴距（m）黄海DD68049.091.5120东风EQ1402

52、3.669.3120东风SP925050.7113.3324黄河JN16358.6114.0120北京BJ13013.427.4120 (小于25KN的轴载不计)表5-3 轴载换算结果表车 型Pi/KN(次/日) (次/日)黄海DD680前轴49.0016.432091.98后轴91.5011320217.44东风EQ140前轴23.6016.43604.31后轴69.301136073.03东风SP9250前轴5.0716.46500.01后轴113.303.416503804.45黄河JN163前轴58.6016.4980613.42后轴114.00119801732.85北京BJ130前

53、轴13.4016.42700.28后轴27.40112700.97合计6538.74 =6538.7399二级公路设计年限为12年，两车道混行车道系数为0.5 0.7,取0.6，设计使用期内交通年平均增长率为5.8%。累计当量轴次：= 23877275次三、结构组合与材料选取根据规范推荐结构，并考虑到公路沿途有大量碎石及石灰供应，路面结构面层采用沥青混凝土（10cm），基层采用水泥碎石（25cm），底基层采用石灰土（20cm）。采用两层式沥青面层，表面层采用中粒式密集配沥青混凝土（厚度4cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度6cm）。四、各层材料的抗压模量与劈裂强度查路基路面工程表13

54、-9、13-10得到各层材料的抗压模量和劈裂强度。抗压模量取20的模量，各值均取规范给定范围的中值，因此得到20抗压模量：中粒式密集配沥青混凝土为1200Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000Mpa，水泥碎石为1500Mpa，石灰土为550Mpa。各层材料的劈裂强度：中粒式密集配沥青混凝土为1.0Mpa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8Mpa，水泥碎石为0.50Mpa，石灰土为0.225Mpa。五、设计指标的确定对于二级公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力计算1.设计弯沉值该公路为二级公路，公路等级系数取AC=1.1，面层是沥青混凝土，面层类型系数取As=1.0，半刚性

55、基层、底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取Ab=1.0.设计弯沉值为：ld=600Ne-0.2ACASAb=60023877275-0.21.11.01.0=22.08(0.01mm)2.各层材料的容许层底拉应力： 中粒式密集配沥青混凝土：粗粒式密级配沥青混凝土：水泥碎石：石灰土：经计算，各层强度均符合要求。第 六 章 涵洞设计一、基本要求1.当公路跨越沟谷、溪沟、河流，人工渠道以及排除路基边沟截水沟内水流，就需要修建横向排水构造物。主要是桥梁以及涵洞。我们公路专业的主要是进行小型排水结构物的设计。小型排水结构物除小桥及涵洞外还包括漫水桥、过水路面、透水路堤、倒虹吸、渡槽等。我们这次毕业设计主要是进行涵洞的设计。2.涵洞是公路构造物的重要组成部分之一，其设计与该公路的等级、使用任务、性质和将来的发展需要相适应，遵循了安全、适用、经济和美观的原则进行设计。设计时注意了满足行