道路与桥梁工程毕业设计论文内蒙古集宁至丰镇公路设计

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1、武汉理工大学内蒙古集宁至丰镇公路设计高等教育自学考试学生毕业设计作 者 专 业 道路与桥梁工程 年 纪 学 号指导老师 2011 年 9 月 内容摘要：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(包括平面设计的要求、圆曲线设计、路线方案的比选)；路基设计，完成三公里横断面和路基土石方的计算及土石方配合设计、边坡设计；路面设计(包括纵断面设计，横断面设计)，沥青路面设计。应用计算机绘制工程图，按老师指导和要求完成。整个设

2、计计算了路线的平、纵、横要素,设计了路基、路面等内容,由此圆满完成了内蒙古集宁至丰镇公路设计两阶段初步设计。目录第一章 绪 论41.1 引言41.2 DICAD PRO技术41.3选题的背景51.4毕业设计的主要内容5第二章 路线平面设计72.1平面设计的要求72.2圆曲线设计72.2.1圆曲线半径的选用原则72.2.2一般规定82.3 路线方案的比选8第三章 纵横断面设计103.1 纵断面设计103.1.1 概述103.1.2纵坡设计的步骤和方法103.1.3 竖曲线的最小半径和长度113.2横断面设计133.2.1横断面设计的原则133.2.2 横断面组成及要素的确定133.2.3 土石方

3、的调配14第四章 路基路面及排水结构设计164.1一般路基设计164.1.1路基的类型和构造164.1.2设计依据164.1.3路基填土与压实164.2路基防护174.2.1路堤边坡防护174.3支挡结构设计174.3.1挡土墙的用途174.3.2挡土墙的类型及使用范围184.3.3本土路段挡土墙设置184.4排水设计184.4.1公路排水设计的内容184.4.2设计依据194.4.3路基排水设计194.4.3.1地表排水设备的类型194.4.3.2边沟设计194.4.3.3排水沟设计194.4.4路面排水设计204.4.5涵洞设计204.5路面设计214.5.1路面设计的原则214.5.2

4、沥青路面结构设计的计算书214.5.2.1交通分析214.5.2.2 当量换算的计算224.5.2.3结构组合与材料选取24结语26致 谢27参考文献28第一章 绪 论1.1 引言 年来，我国公路建设已取得巨大成就。对比世界公路发展趋势，可认为我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4%，西部地区更高，达到21.8，技术等级构成不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的

5、不平衡，导致东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是我国公路交通发展的战略重点。1.2 DICAD PRO技术自1963年美国的工.E.萨瑟兰德在其博士论文中提出了交互式图形生成技术的概念以来，CAD技术(Computer Aided Design，计算机辅助设计)随着计算机的发展急速的成长，成为一门实用的技术，在工程设计领域得到了广泛的应用。它把人从体力、脑力劳动中解放出来，提高了工作效率。CAD技术在公路勘测设计中的应用，使得

6、传统的公路设计方式及理论产生了重大变革，促进了交通土建行业的技术进步，成为道路勘测设计现代化的主要标志之一。 互动式道路及立交CAD系统专业加强版DICAD PRO摒弃华而不实的方法和功能，更注重实用功能的研究与开发。1、加强辅助成图功能，变速车道、收费广场、桥梁涵洞等自动成图，高质量、高效益。 2、增加辅助桥梁功能，保证路线与桥梁设计整体进行，提高整个项目的设计效率。 3、强化智能更新功能，平、纵、横面图及端部高程图数据自动刷新，变更设计不再烦恼。 4、丰富自动成表功能，增加EXCEI表格形式，改善图表效果且利于后续处理！ 5、提高设计效率，使道路及立交的设计效率至少增强一倍，使用更便捷、效

7、益更高。 6、方便学习掌握，DICAD PRO更具可学习性、易懂性，适合所有设计人员使用。1.3选题的背景此次设计的道路是郊区公路，从资金上讲它与市政府、路政局、区县政府的建设资金以及融资有很大关系，没有多元化投资公路建设的良好环境就没有郊区公路建设跨越式的发展。另外在政策上要制定可操作性强的各种优惠政策。调动各级政府和社会各阶层修路的积极性。从管理上要充分发挥各分局的技术和行业管理优势，保障公路建设按规范科学的进行，达到远期与近期相结合，城区与郊区相结合，国道、市道、县道相结合，高速公路与一般公路相结合，达到公路资源配置合理，充分利用，协调统一的目的。 为了加快县级、乡级农村公路建设应大力推

8、广多元化投资的建路新模式。必须有好的规划性的道路设计。发挥养路费的资金优势、技术优势、行业管理优势来吸引更多的投资。加快郊区公路建设是刻不容缓的问题，特别是较偏僻的一些区县更需要加快步伐，由于其基础设施相对滞后，经济发展比较缓慢，而快速顺畅的交通对于拉动地方经济的发展，实现城乡一体化战略将起到巨大作用，同时也为各个远郊卫星城更好地服务于市区创造良好的条件。1.4毕业设计的主要内容道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影称作路线的平面。沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的

9、法向切面是道路在该点的横切面。路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。三者是相互关联，既分别进行，又综合考虑。此次毕业设计的内蒙古自治区乌兰察布市一条以集宁为起点，途径郊区新街村村十九组，新街村二十一组，新街村十八组，新街村二十三组，新街村十七组，新街村八组，新街村二组，最后到达风镇一组砖瓦厂，途中除了这些村落外还有大片的农作物和塘，以及河流和港，它是一条郊区公路。本次设计内容主要包括：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。然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，

10、土石方计算，土方调配，边坡设计，沥青路面设计。要完成这些任务必须要借助辅助软件DICAD Pro ，在此软件里输入道路的基本信息，然后处理得出的成果。最后，把这整个过程整理好以论文的形式表现出来。 第二章 路线平面设计2.1平面设计的要求 圆曲线半径，缓和曲线长度是路线平面设计中要解决的基本问题。实践证明，直线长度过长或过短、曲线与直线、曲线与曲线配置的不适当也会导致行车事故，降低通行能力，造成行驶时间和运营费用的损失以及破坏与自然景观的协调。一般来说，平面设计应满足以下几点要求： 1.平面设计必须满足标准和规范的要求 2.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 3.

11、 行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求应尽量满足 4. 保持平面线形的均衡和连贯 5.应避免连续急转的线形 本方案路线的全场3312.977m。设有三个弯道。为了避免给给驾驶者造成不便，设计时在曲线间插入了足够长的直线和回旋线。 6.平曲线应有足够的长度 本次设计的道路是二级公路，地形为平原微丘，查规范得出：平曲线的最小长度为140m。而所采用的最小平曲线的长度（包括圆曲线和两端的缓和曲线）的最小长度为232.056m，满足要求。 7.曲线间直线最小长度的要求 (1）规范推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于6v为宜。 二级公路的计算行车速度为60km/h，因而同向曲线间的最短直线长度为

12、360m。所采用的同向曲线间的直线长度为393.222m，满足要求。(2）规范规定反向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的两倍为宜。按要求本次设计的反向曲线的最短直线长度为120m，所采用的最小长度为520.904m，满足要求。2.2圆曲线设计2.2.1圆曲线半径的选用原则 1.圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。选用曲线半径时，应充分注意地质，水文条件，使曲线既能更好的吻合地形，减少工程。 2.在确定圆曲线半径时，应注意: (1)一般情况下，宜采用极限最小平曲线的48倍； (2) 地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；

13、(3)前后线形要素相协调，构成连续、均衡的曲线线形，是平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变； (4)应同纵断面线形相配合，必须避免小半径曲线和陡坡相重合。 3.为保证行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也宜有3s的行程。不能满足时，应考虑增大圆曲线半径或减少缓和曲线的长度；条件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接相连。2.2.2一般规定1. 圆曲线的最小半径我国公路工程技术标准和城市道路设计规范中所规定的圆曲线最小半径如表2-1所示。表2-1 各级公路最小平曲线半径 设计速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20 一般值（m） 1000 700 400 2

14、00 100 65 30 极限值（m） 650 400 250 125 60 30 15本次设计的设计速度为60km/h，查表2-1得知：最小平曲线的最小半径的一般值为200m，极限值为125m，本方案的设有三个弯道，即有三段圆曲线，半径依次为：1304.6m，483.651m，330.712m。比较最小的平曲线的半径为330.712m，大于最小半径的一般值200m。因此，满足要求。2. 圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，与地形等条件相适应得前提下应尽量采用大半径。但半径大到一定程度其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果。所以，规范规定圆曲线最大半

15、径不宜超过10000m。 2.3 路线方案的比选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。根据地形图，通过DICAD中的平面导线法和导线模式法等可以画出平曲线图如下： 图2-1 路线平面图由于各方面条件的限制，本次毕业设计只做了两条路线的比选，不做定量的比较，做定性的比选，两个方案的前一段是一样的走向，分析如下：从起点出发，必经的是与道路相垂直分布的两块地和两处住宅楼，此处的住宅必定要拆迁，根据后面的选线来定具体的拆迁位置。接着是一半是田，一半是住宅楼，考虑到造价，应选择从

16、田里经过，考虑到后面的曲线的半径的要求，选择了通过住宅楼。以下是两个方案的不同选线的分析：方案一：分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情况，得出图上有两个港：同心港和穿心港。考虑到要尽量不穿过这两条港，桥的造价比较高。选择沿着港的方向分布，可以不要穿过穿心港，由于同心港的走向是与道路的大体走向垂直的，所以回避不了，考虑到拆迁的问题，选择在中间的区域通过，接着本次设计要求道路的全过程要求有两个或两个以上的弯道，又结合地形图的分布，在新街村二组的地方设置一个弯道。最后再与终点相连。该方案的路线总长度为3.31km。方案二：此方案是从尽量减少拆迁的角度考虑的，分析地貌、高差、河渠、 耕地、

17、建筑物等的分布情况，知地形图上的的分布以田和村庄为主，但是需要考虑到其他因素，比如地形图里的穿心港要尽量的避免，如果只考虑要减少拆迁的话，那么就会两次通过穿心港。在这个问题上要使减少拆迁和尽量避免穿心港这两个因素相结合，尽量做的最好。而其他的走向的选择跟一方案考虑相似，比如，和道路的大致走向垂直的住宅楼是必须要拆的，无法回避的。该方案的路线总长度为3.28km。两方案的比较：方案一：总长度比方案二长一点。在起终点之间平均圆曲线半径比方案二大，路线顺适。有三个弯道，由于这条路线途中是沿着河流的方向走的。避免了穿过穿心港。减少桥梁的个数，路线联系好，可将沿线的乡镇连接起来，有利于促进地方经济发展。

18、但穿越乡村多，行车干扰大，安全隐患多。方案二：总长度比方案二短一点。在起终点之间平均圆曲线半径比方案一稍小，路线顺适。同样有三个弯道，这条路线途中穿过了穿心港和同心港，因而桥多，造价高。沿线联系乡镇少，服务性差。但是路位多远离村镇，行车速度快，干扰少。 所以，综合以上各种因素，本设计选择第一方案为主方案，第二方案为参考方案。第三章 纵横断面设计3.1 纵断面设计3.1.1 概述 沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。纵断面设计的主要任务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，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、运输经济合理及旅客感觉舒适的

19、目的。 图3-1 路线纵断面图图3-1为路线纵断面示意图。纵断面图是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一，把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能准确地定出道路的空间位置。纵断面图上有两条主要的线：一条是地面线，它是根据中线上各桩号的高层而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化的情况；另一条是设计线，它是经过技术上，经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。纵断面设计线是由直线和竖曲线组成。直线（即均匀坡度线）有上坡和下坡，是用高差和水平长度表示的。在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，

20、竖曲线有凸有凹，其大小用半径和水平长度表示。3.1.2纵坡设计的步骤和方法1、准备工作纵坡设计（俗称拉坡）之前应在方格坐标纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。2、标高控制点控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制用地范围与标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，成为“经济点”。平原区道路一般无经济点问题。3、试坡在已标

21、出“控制点”、“经济点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位之间进行穿插与取直，试定出若干直坡线段。对各种可能的坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。4、调整将所定坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本符合，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。然后对照技术标准检查设计的纵坡是否合理，若有问题应进行调整。调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值等。5、核对选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖

22、、地面横坡较陡路基。挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，用“模板”在横断面图上“戴帽子”，检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡、在横坡陡峻地段核对更显重要。6、定坡经调整核对无误后，逐段把直线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值可用三角板推平行线法确定，要求取值到千分之一，即0.1。变坡点一般要调整到10米的整桩号上，相邻变坡点桩号之差为坡长。变坡点标高由纵坡度和坡长依次推算而得。7、设置竖曲线根据技术标准、平纵组合均衡等要求确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。3.1.3 竖曲线的

23、最小半径和长度纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，称为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线和圆曲线，在使用范围上二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便。本次设计中采用的是二次抛物线。1.凸形竖曲线的最小半径和最小长度 在纵断面设计中竖曲线的设计要受众多因素的限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或长度。分别为：缓和冲击、行驶时间不过短、满足视距的要求。根据以上三个限制因素，可计算出个设计速度时的凸形竖曲线最小半径和最小长度。如表3.1所示标准规定的最小半径为极限最小半径的1.52.0倍，在条件许可时应尽量采用大于一般最小半径的竖曲线为宜。竖曲线最小长

24、度相当于各级公路设计速度的3S行程。表3.1 凸形竖曲线最小半径和最小长度 设计速度（km/h）停车视距 S(m)缓和冲击(v,km/h)视距要求(m) 标准规定值（m） 竖曲线半径 竖曲线长度一般值极限值一般值极限值 120 210 4000w 11025w1700011000250100 100 160 2778w 6400w10000650021085 80 110 1778w 3025w4500300017070 60 75 1000w 1406w2000140012050 40 40 444w 400w7004509035 30 30 250w 225w4002506025 20 2

25、0 111w 100w20010050202.凹形竖曲线的最小半径和最小长度凹形竖曲线的最小长度，应满足两种视距的要求：一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。根据影响竖曲线 最小半径的三个限制因素，可计算出凹形竖曲线最小半径，如表3.2所示。表3.2 凹形竖曲线最小半径设计速度（km/h）停车视距S(m)缓和冲击(v,km/h)夜间行车照明（m）视距要求(m) 标准规定值（m）极限值一般值 120 210 4000w 3527w1683w40006000 100 160 2778w 2590w951w30004500 80 110 1778w 1666

26、w449w20003000 60 75 1000w 1036w209w10001500 40 40 444w 445w59w450700 30 30 250w 293w33w250400 20 20 111w 157w15w100200标准规定的一般最小半径为极限最小半径的1.52.0倍凹形竖曲线的最小长度同凸形竖曲线。本方案的设计速度为60km/h,有五处设有竖曲线，其中有三个是凹形竖曲线。依次为：桩号K0+145.000，半径R=9000m，曲线长L=188.684m；桩号K1+475.000，半径R=14600m，曲线长L=177.678m；桩号K2+910.000，半径R=4200m，

27、曲线长L=71.414m；对照表3.1,发现选取的竖曲线满足规范的要求。另外的两个的竖曲线是凹形的，依次为：桩号K0+785.000，半径R=9400m，曲线长L=136.778m；桩号K2+380.000，半径R=6400m，曲线长L=99.576m；同理，对照表3.2发现选取的竖曲线也满足规范的要求。3.2横断面设计道路的横断面，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。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑、弃土堆、环境保护等设施。城市道路的横断面组成中，还包括机动车道、人行道、绿带、分车带等。高速公路和一级公路上还有变速车道、爬

28、坡车道等。而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线，它是通过现场实测或由大比例尺地形图、航测像片、数字地面模型等途径获得的。路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接相关的那一部分，即各组成部分的宽度、横向坡度等问题，所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。3.2.1横断面设计的原则1.设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和实用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。2.路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。3.还应结合路线和路面进行设计。选线

29、时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，确保路基稳定。4.沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。5.当路基设计标高受限制，路基出于潮湿、过湿状态和水温状态不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。6.路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要3.2.2 横断面组成及要素的确定1.横断面的组成公路横断面的组成应根据公路等级、设计速度、地形、气候、地质等条件来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性。高

30、等级的公路和低等级公路的横断面的组成不同。本次设计的道路是二级公路，二级公路的横断面组成主要包括：行车道、路肩、边坡、排水设施等。在某些路段，可能要增加错车道和紧急停车带（见图3-2），在边坡上可能有护坡道、碎落台等。图3-2 二级公路的横断面组成2.横断面要素的确定横断面要素的确定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，一般是根据公路等级和交通量的大小，参考公路工程技术标准中各级公路路基横断面来确定，同时结合当地地交通规划和有关要求进行适当的调整。各级公路的路基宽度一般规定如表3.3所示表3.3 各级公路路基宽度公路等级 二、三、四级公路计算行车度 （km/h）8060403

31、020 车道数22222或1路基宽度（m）一般值12.0010.008.507.506.5(双)4.50(单)最小值10.008.5-本次设计的是二级公路设计速度是60km/h，根据上表查的车道数为2，路基宽度取为10km/h。3.2.3 土石方的调配 路基土石方数量计算表的调配较简便，即按填、挖方分段，以下 为土石方调配说明及方法 ： 1. 在土石方数量计算，基核完毕后，即可进行调配，但须先将有关桥涵位置，纵坡与深沟等等注在备注栏，供调配时参考。 2。计算本桩利用，填缺与挖余。然后按土石分别进行闭合核算，核算式为： 填方本桩利用+填缺挖方本桩利用+挖余以桩号A4+50.000到A05+00.

32、000为例，本桩的挖方数量的土为为83.45，本桩利用方数量的土为72.39，本桩挖余方数量的土为11.06。根据核算式：挖方本桩利用+挖余校核得：72.39+11.06=83.45 3.根据填缺与挖余的分布情况，可以大致看出调运的方向及数量，调配前先确定一个最远调运距离，这个距离可根据前述不同的施工方法和各种运输方式的经济运距来确定，调配时的计价运距就是调运挖方重心的距离减去免费运距后的运距，调方重心可根据土石方分布情况估定。调运后，填方如有不足部分可采用借方，未调用的挖余方按废方处理。 4.在计算符合要求后，将调运方用箭头标在调配栏中，同时将数量分别填入“远运利用” 、“借方”或“废方”栏

33、里。 5.调配完成后，应分页进行闭合核算，核算式如下：远运利用+借方填缺远运利用+废方挖余 6。 每公里合计，总的闭合核算式除上述核算式外，还需按下式进行核算：挖方+借方填方+废方 7. 调配一般在本公里范围内进行，必要时亦可跨公里调配但须将数量及方向分别注明，以免混淆， 8. 按页及公里分别核算无误后，即可计算运量，并合计公里运量，运量的计算式为：运量远运数量运距(立方米公里)第四章 路基路面及排水结构设计公路路基是路面的基础，它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造五，承受由路面传来的荷载，必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。4.1一般路基设计4.1.1路基的类型和构造（1）路堤 路基

34、设计标高高于天然地面标高时，需要进行填筑，这种路基形式称为路堤。按填土高度的不同，划分为高路堤、矮路堤和一般路堤。路基边坡坡度取1:1.5和1:1.75，在路基的两侧设置边沟。高路堤的填方数量大，占地多，为使路基稳定和横断面经济合理，可以在适当位置设置挡土墙。为防止流水侵蚀和坡面冲刷，高路堤的边坡采取适当的坡面防护和加固措施。（2）路堑 路基设计标高低于天然地面标高时，需要进行挖掘，这种路基形式称为路堑。挖方边坡根据高度和岩土层情况设置成直线或者折线，一般坡度取1:0.5和1:0.75.挖方边坡的坡脚设置边沟，以汇集和排除路基范围内的地表径流，路堑的上方设置截水沟，以拦截和排除流向路基的地表径

35、流。 （3）半挖半填路基 半挖半填路基兼有路堤和路堑的特点，上述对路堤路堑的要求均应满足。4.1.2设计依据公路路基设计规范公路工程技术标准4.1.3路基填土与压实（1）填土的选择路基的强度与稳定性，取决于土的性质和当地的自然因素。并与填土的高度和施工技术有关。在填土时应综合考虑，据路基设计规范可知，二级公路的路基填料最小强度和最大粒径如下表：项目分类路面底面以下深度（cm)填料最小强度（CBR）（%）填料最大粒径（cm)填 方 路 基上路床030610下路床3080410上路提80150315下路提150以下215零填及路 路床030610(2) 不同土质填筑路堤 如透水性较小的土层，位于透

36、水性较大的土层下面，则透水性较小的土层表面应自填方轴线向两边做成不小于4%的坡度。如透水性较大的土层位于透水性较小的土层下面，则透水性较大的土层表面应做成平台。为防止雨水冲刷，可覆盖透水性较小的土层。允许使用取土场内上述各种土的天然混合物。水的土与不透水的土，不能非成层使用，以免在填方内形成水蘘。（3） 路基压实与压实度 造成路面严重破坏，处理好路基，是设计的重大环节。公路是一条带状的承受动静两种荷载的特殊人工建筑物，由于它分布较广，使用要求较高，因而对地基提出较高要求。本设计所经过的路段除不良地段外，其他地段的地基承载力很好，地质也良好。对于有淤泥层的地段，由于深度都在3m以内，一般通过清淤

37、泥换填法进行处理。填料采用碎石土，石渣等，其上铺0.5m的沙砾垫层土工格栅。对于地质条件差且在路基范围内有少量地下水渗出的土质地段，边坡采用护面墙进行防护。4.2路基防护路基防护是确保道路全天候使用，使路基不致因地表流和气候变化而失稳的必要工程措施，是路基设计的主要项目之一。路基的防护的方法，一般可分为坡面防护和冲刷防护两类。坡面防护主要有植物防护和工程防护两类。对于路堤的坡面铺砌防护工程，最好待填土沉实或夯实后施工，并根据填料的性质及分层情况决定防护方式。铺砌的坡面应预先平整，坑洼处应填平夯实。冲刷防护有间接和直接防护两类。对于冲刷防护，一般水流流速不大于及水流破坏作用较弱地方，可在沿河路基

38、边坡设砌石护坡、石笼和混凝土预制板等。4.2.1路堤边坡防护 路堤高度小于3米边坡均直接撒草种防护；路堤高度大于3米均采用方格网植草护坡，具体尺寸见图纸路堤方格网植草防护图。 （2）路堑边坡防护 路堑高度小于3米边坡均直接撒草种防护；路堑高度大于3米均采用人字形骨架植草防护。4.3支挡结构设计 4.3.1挡土墙的用途挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。在公路工程中广泛应用于支挡路堤或路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。4.3.2挡土墙的类型及使用范围 挡土墙类型分类方法较多，一般以挡土墙的结构形式分类为主，常见的挡土墙形式有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋

39、土式、锚杆式和锚定板式。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙。 路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可以收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路已有的重要建筑物。路堑挡土墙设置在嵌坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。4.3.3本土路段挡土墙设置 在路段K0+960K1+100右侧，为收缩坡脚、加强路基的稳定性，设置挡土墙长140m,高24m,具体布置及构造见挡土墙布置图和挡土墙构造图。（1）挡土墙排水设施挡土墙的排水处理是否得当，对岩石或土坡的稳定

40、性影响很大，直接影响到挡土墙的安全与使用效果。挡土墙的排水设施通常由地面排水和墙身排水组成。地面排水，主要是防止地表水渗入墙背填料或地基。因此，可设置地面排水沟以截留地表水。夯实回填土顶面和地表松土，以减少雨水和地面水下渗，必要时应加设铺砌，采取封闭处理。为防止地表水渗入地基，可夯实填前回填土及加固边沟等。墙身排水，主要是为了迅速排出墙后积水。通常是在非干砌的挡土墙墙身的适当高度处设置一排或数排泄水孔。设计中采用1010m的方形孔，间距为2m。最下一排泄水孔的底部距地面30cm。沉降缝和伸缩缝：为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂应根据地基地质条件及墙高、墙身断面的变化情况，设置沉降缝。为了减

41、少圬工砌体因硬化收缩和温度变化作用而产生裂缝，须设置伸缩缝。通常，把沉降缝和伸缩缝结合在一起，统称为变形缝。设计中，沿墙身10m设置一道变形缝，缝宽20mm，缝内沿墙内、外、顶三边填塞沥青麻筋，塞入深度不应小于15cm。（2） 挡土墙施工注意事项 施工前应做好地面排水工作，保持基坑干燥； 基坑开挖后若发现地基与设计情况有出入，应按实际情况调整设计； 墙址部分的基坑，在基础施工完后应及时回填夯实，并做成不小于4%外倾斜坡，以免积水下渗，影响墙身的稳定。 浆砌挡土墙的砂浆水灰比必须符合要求，灰浆应填塞饱满，浆砌挡土墙应错缝砌筑，填缝必须紧密，不得做成水平通缝，墙址台阶转折处，不得做成竖直通缝； 墙

42、体应达设计强度的75%以上，方可回填墙后填料； 回填前，应确定填料的最佳含水量和最大干密度，根据碾压机具和填料性质，分层填筑压实，压实度应满足设计要求； 墙后回填必须均匀摊铺平整，并设不小于3%的横坡，利于排水。墙背1.0m范围内，不得有大型机械行驶或作业，防止碰坏墙体，并用小型压实机碾压，分层厚度不得超过0.2m； 墙后地面坡度陡于1:5时，应先处理填土基底（如铲除草皮，开挖台阶等）再填土，以免顺原地面滑动。 4.4排水设计4.4.1公路排水设计的内容公路排水设计可划分为四部分：（1） 横向穿越路界排水由涵洞、桥梁引排穿越路界的溪流，河道中的水；（2） 路界表面排水指公路用地范围内的表面排水

43、，包括路面排水、中间带排水、坡面排水和由相邻地带或交叉道路流入路界内的排水等；（3） 路面结构内部排水通过裂缝、接缝或面层空隙下渗到路面结构（面层、基层和垫层）内部，或者由地下水或道路两侧滞水侵入路面内部的水分的排除或疏干；（4） 地下排水危机路基稳定或影响路基强度的含水层地下水的排除或疏干。4.4.2设计依据公路路基设计规范公路排水设计规范公路工程技术标准4.4.3路基排水设计4.4.3.1地表排水设备的类型（1）边沟：设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。（2）排水沟：用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。4.4.3.2边沟设计 挖方

44、路基及填土高度低于路基设计要求的临界高度的路堤，在路肩外缘均应设计纵向人工沟渠，称之为边沟，其主要功能在于排泄路基用地范围内地面水。边沟内侧边坡坡度按土质类别采用1:1.01:1.5；梯形边沟的底宽和深度不应小于0.4m。边沟的纵坡度应尽量与路线纵坡保持一致。当路线纵坡坡度小于沟底所必需的最小纵坡坡度时，边沟应采用沟底最小纵坡坡度，并缩短边沟出水口的间距。 边沟出水口的间距，一般等地区不宜超过500m，多雨地区不宜超过300m。边沟出水口的排放应结合地形、地质条件及桥涵水道位置，引排到路基范围外，使之不冲刷路堤坡脚。Q=16.67qF 式中Q设计流量m3/s;q-设计重视期和降雨历时内的平均降

45、雨强度，mm/min；-径流系数；F-汇水面积，km2.4.4.3.3排水沟设计排水沟主要用于排泄来自边沟、截水沟或其他水源的水流，以形成整个排水系统。排水沟的平面布置，取决于排水要求与当地地形。排水沟的布置，必须结合地形自然条件，因势利导，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向时，尽量采用较大半径（1020m以上），徐缓改变方向，保证水流舒畅；纵面上控制最大和最小纵坡，以1%3%为宜，纵坡大于3%，需要加固，大于7%，则应改用急流槽。（1） 排水沟断面形式： 排水沟一般为梯形断面，其大小应根据流量确定，深度与宽度不小0.5米。排水沟边坡视土质而异，一般在1：1.1：1.5。 排水沟沟底纵坡

46、不小于0.5%，在特殊情况下允许减小到0.2%。 （2）排水沟的平面线形： 排水沟应尽量采用直线，如必须转弯时，其半径不小于10-20m，排水沟的长度根据实际需要而定，通常在500米以内。 （3） 排水沟与水道的衔接排水沟采用梯形断面，h=0.5,b=0.5,边坡率m=1。水文水利计算同边沟，在此不另行计算。4.4.4路面排水设计路面排水由路面横坡、路肩纵坡、拦水带或路肩矩形边沟，路肩排水沟、泄水口和急流槽等组成。路面排水设施的设计，按暴雨强度采用当地任意连续30min的最大径流厚度（mm）。路面排水设计重现期规定；高速公路3-5年，一级公路2-3年，二级公路1-2年。当路基横断面为路堑时，横

47、向排流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面为路堤时，可以采用两种方式排除路面表面水；可以让路面表面水以横向漫流形式向堤坡面分散排放，也可以在路肩外侧设置拦水带，将路面表面水汇集在拦水带同路肩铺面（或者路肩和部分路面铺面）组成的浅三角形过水断面内，然后隔一定距离设计的泄水口和急流槽集中排放在路堤坡脚外。当硬路肩汇水量较大时，或硬路肩宽度狭窄等，使得流水断面不足时，可在土路肩上设置路肩排水沟。路肩排水沟采用“U”形水泥混凝土预制构件砌筑。沟底纵坡同路肩纵坡，并且不小于0.3%。4.4.5涵洞设计 涵洞是为了排泄地面水流而设计的横穿路基的小型排水构造物。1、涵洞分类及各种构造形式涵洞的适用性和优缺点

48、按结构形式不同可分为管涵、盖板涵、箱涵。（1） 管涵： 适用于有足够填土高度的小跨径暗涵。 对基础的适应性及受力性能较好、不需要墩台，圬工数量少，造价低。（2） 盖板涵：适用于在软土地基时设置。 结构较简单，跨径较小时用石盖板，跨径较大时用钢筋混凝土盖板。（3）拱涵： 适用于在跨越深沟或高路堤时设置。山区石料资源丰富，可用石拱涵。 跨径较大，承载潜力较大。但自重引起的横载也较大，施工工序较繁多。（4）箱涵： 适用在软土地基时设置。 整体性强。但用钢量多，造价高，施工较困难。2、涵洞选用的原则涵洞应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计。同时，公路

49、涵洞设计应适当考虑农田排灌的需要。适当考虑各方面的综合价值。涵洞主要是为了排泄地面水流而设置的横穿路基的小型排水构造物，其布置应结合地形、地物、地质等条件沿路合理布置，用来排水的涵洞应尽量与水流方向一致，与路线方向垂直，避免布置不当引起的壅水、涡流、下游冲刷过大等现象。4.5路面设计路面设计应包括路面结构层原材料的选择、混合料配合比设计设计参数的测试于确定,路面结构层组合与厚度计算,路面结构方案的比选等内容,以及路面排水系统的设计和路肩加固等的设计.路面结构层设计除包括行车道部分的路面外、对高速公路、一般公路还应包括路缘带、硬路肩、加、减速车道、爬坡车道、紧急停车带、匝道、收费站和服务区的路面

50、设计.4.5.1路面设计的原则 1.路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件,结合当地实践经验,进行路面综合设计. 2.在满足交通量和使用要求的前提下,遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护、节约投资的原则,进行路面设计方案的技术经济比较,选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案. 3.结合当地条件,推广成熟的科研成果,对新材料、新工艺、新技术应在路面设计方案中慎重的运用. 4.路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全. 5.为提高路面工程质量,应推行机械化施工. 6.高速公路、一级公路不宜分期修建.4.5.2 沥青路面结构设计的计算书4.

51、5.2.1交通分析 某高速公路，其中某段经调查路基为粉质中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。近期混合交通量为3012辆/日 ，交通组成和代表车型的技术参数分别如表1、表2所示，交通量年平均增长率8%。该路沿线可开采砂砾、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、沥青供应。土基模量可查表进行取值，也可根据经验取不低于25MPa，泊松比可取0.35。请设计合适的半刚性沥青路面结构。表4.1 某路段混合交通组成 车型分类一类车二类车三类车四类车五类车六类车 代表车型桑塔纳五十铃 解放CA10B 黄河JN150 黄河JN162 交通SH361比重（%）24.5742.3022.049.011.89

52、0.18表4.2 代表车型的技术参数 序 号 汽 车 型 号总重（kN） 载重（KN）前轴重（KN） 后轴重 （KN）后 轴 数 轮组数轴距（cm） 出产国 1 桑塔纳 21 2 五十铃 42 3 解放CA10B 80.25 40.00 19.40 60.85 1双 中国 4 黄河JN150 150.60 82.60 49.00 101.60 1双 中国 5 黄河JN162 174.50 100.00 59.50 115.00 1双 中国 6 交通SH361 280.00 150.00 60.00 2*110.0 2 双130 中国4.5.2.2 当量换算的计算 标准轴载的当量换算 沥青层底拉

53、应力： （4-1） 半刚性材料层底拉应力： （4-2） 式中： N标准轴载的当量轴次(次/日) n1被换算车型的各级轴载作用次数（次/日) C1轴数系数； C2被换算车型的轮组系数； P标准轴载； Pi被换算车型的各级轴载； 当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为1； 当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算： （4-3） 式中： 轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为，四轮组为0.38。前后轴重小于25KN不予计算，故由表4.2得：一二类车以及三类车的前轴重不予计算。沥青层底拉应力：由表4.1得：三类：C1=1.0 C2 =1.0 n3=22.04%*3012

54、=663.84次/日四类：C1=1.0 C2=1.0 n4=9.01%*3012=271.38次日五类：C1=1.0 C2=1.0 n5=1.89%*3012=56.93次/日六类：C1=2.2 C2 =1.0 n6=0.18%*3012=5.42次/日再由表4.2以及上面的公式得: 故, 半刚性材料层底拉应力：由表4.1得：三类：C1=1.0 C2 =1.0 n3=22.04%*3012=663.84次/日四类：C1=1.0 C2 =1.0 n4=9.01%*3012=271.38次日五类：C1=1.0 C2 =1.0 n5=1.89%*3012=56.93次/日六类：C1=1.0 C2 =

55、1.0 n6=0.18%*3012=5.42次/日再由表4.2以及上面的公式得: 故 再由下式分别求得累计当量轴次 （4-4）式中：Ne设计年限内一个车道的累计当量轴次（次/车道）； T设计年限； N1运营第一年双向日平均当量轴次（次/d）； 设计年限内交通量的平均年增长率(%); 车道系数，见表4.6表4.6 车道系数 车道特征 车道系数 车道特征 车道系数 单车道 1.0 四车道 0.40.5双车 道有分隔 0.5 六车道 0.30.4无分隔 0.60.7 由上表得： 所以， 4.5.2.3结构组合与材料选取AC16 4cmAC25 8cm二灰碎石 40cm二灰土 20cm土基图4-1 拟

56、定路面结构图表4.7拟定路面结构参数表层位编号类型抗压回弹模量厚度（cm）泊松比层间接触关系弯沉计算应力计算1中粒式沥青砼1700180040.25连续2粗粒式沥青砼1600120080.25连续3二灰稳定集料15003600400.25连续4二灰土7002400200.25连续5土基30300.35连续 路面结构系统数（方案数） 1 层位 层间条件 弹性模量 标准差 泊松比 厚度 层间系数 1 完全连续 1700.000 .000 .250 4.000 .000 2 完全连续 1600.000 .000 .250 8.000 .000 3 完全连续 1500.000 .000 .250 40.000 .000 4 完全连续 700.000 .000 .250 待设计 .000 5 30.000 .000 .350 - 荷载 垂直力 半径 荷载位置 X Y 1 .7000 10