敦化市大梨树至富河村施工图设计

敦化市大梨树村至富河村二级公路施工图设计 摘 要 本毕业设计是进行二级公路设计。本设计段的路线长 1914.592 米，设计车速 80km/h，双向两车道。 对交通量进行了分析，查找相应技术规范，确定公路的等级及设计需要的各 种参数。在平面图中进行选线，然后对道路路线进行平面线形设计。纵断面设计 中有 1 个竖曲线，并且也满足了平纵面线形设计中的各种要求。在横断面的设计 中，确定了横断面的组成及各种要素后，绘制横断面图。路基设计的基本内容就 是确定路基边坡的形状和坡度。路面设计内容中包括路面类型与结构设计。 通过这次设计，不但了解了设计公路的各个步骤，而且也能熟练运用 AutoCAD 等制图工具进行作图。 关键词：二级公路，线形设计，路基设计，交通量 The Secondary Roads Construction Design 洛阳理工学院毕业设计（论文） I of Dalishu to Fuhe of Dunhuang ABSTRACT The design mainly is a secondary roads construction design of DunhuangThe design of the route for 1914.592 length ,with a design speed 80km/h, two-way two lanes,. I analysis the volume of traffic and inquire the corresponding technical specification and determine the level of highway design and various parameters that i needAfter planning the route ,i route the road surface design,.Longitudinal design has one vertical curve, and it also meets the linear combination of the longitudinal surface design requirement. In the design of cross , after determining the transverse and various element, i start to draw the cross-sectional figure. The basic content of roadbed design is determining the shape of slope and embankment slope. Road pavement design includes type and structure design. Through the construction of highway design, i not only understand each step , but also can improve my drawing the skill with AutoCAD. KEY WORDS: secondary roads, geometric design, roadbed design,volume of traffic 摘要 II 目 录 前 言 .VI 第 1 章 绪论 .VII 1.1 工程概况 VII 1.1.1 概述 VII 1.1.2 设计任务 VII 1.2 设计指标 VII 1.3 设计原始资料 VIII 1.3.1 气象资料 VIII 1.3.2 地质资料与筑路材料 .IX 第 2 章 平面设计 X 2.1 公路等级的确定 X 2.2 设计行车速度的确定 .XI 2.3 选线设计 XII 2.3.1 选线的基本原则 XII 2.3.2 选线的步骤和方法 XII 2.4 平面线形设计 XIII 2.4.1 平面设计原则 XIII 2.4.2 平曲线要素值的确定 .XIII 2.4.3 平曲线组合设计 XV 2.4.4 平曲线的计算 XVI 第 3 章 纵断面设计 .18 3.1 纵断面的设计原则 .18 3.2 纵坡设计的要求 .19 3.3 技术指标 .19 3.3.1 最大纵坡 .19 3.3.2 最小纵坡 .20 3.3.3 平均纵坡 .20 3.3.4 合成坡度 .20 洛阳理工学院毕业设计（论文） III 3.4 纵坡设计的步骤 .21 3.5 竖曲线设计的设计要求 .22 3.6 竖曲线的计算 .23 第 4 章 横断面设计 .26 4.1 横断面设计步骤 .26 4.2 横断面设计综述 .26 4.2.1 行车道宽度的确定 .26 4.2.2 路拱的确定 .26 4.2.1 路基类型及构造 .27 4.2.2 路基宽度的确定 .27 4.2.3 路基高度的确定 .28 4.2.4 路基防护 .29 第 5 章 路面设计 .30 5.1 设计资料 .30 5.1.1 自然地理条件 .30 5.1.2 土基回弹模量的确定 .30 5.2 设计轴载计算 31 5.2.1 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计 当量轴次 .31 5.2.2 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 .31 5.3 设计指标的确定 .32 5.3.1 确定路面等级和面层类型 .32 5.3.2 拟定路面结构层的厚度 .32 5.3.4 计算设计弯沉值 .33dL 5.4 确定设计层厚度 .34 第 6 章 涵洞设计 .38 6.1 概述 .38 6.1.1 涵洞分类 .38 6.1.2 涵洞选用原则 .38 6.2 涵洞拟定与设计 .38 摘要 IV 6.2.1 圆管涵设计 .38 结 论 .40 谢 辞 .41 参考文献 .42 外文资料翻译 .43 洛阳理工学院毕业设计（论文） V 前 言 我国道路建设近几年发展地很快，取得了显著地成就。随着日益增长的交通 量、车辆大型化及重载超载车的比例不断增加，交通对路面的要求越来越高，对 沥青路面的使用性能也提出了更高的要求。沥青路面应当具有更好的高温稳定性、 低温抗裂性、耐久性、抗滑能力和防渗能力等。 目前国内外的沥青路面设计方法，可分为经验法和力学-经验法两大类。经验 法主要通过对试验路或使用道路的试验观测，建立路面结构、车辆荷载和路面使 用性能三者之间的关系，如美国的加州承载比法和美国各州公路和运输工作者协 会法。力学-经验法应用力学原理分析路面结构在荷载与环境作用下的力学响应量， 建立力学响应量与路面使用性能之间的关系模型，路面设计按使用要求，运用关 系模型完成结构设计。我国现行的沥青路面设计方法、美国的沥青学会法和壳牌 法均为力学-经验法。 交通运输对一个国家的国民经济及社会发展具有极其重要的战略意义，它标 志着国家的发展水平。公路建设对一个国家而言越来越重要。该二级公路修建完 成后，不仅能满足当地的交通需求，带动当地的经济发展，而且能把城乡紧密的 联系在一起，方便公路沿线的交通运输，促进沿线乡村农业和城市工业的共同发 展，推动当该地区城乡一体化的发展。 敦化市大梨树至富河村二级公路，它的修建极大改善了当地的交通，敦化市 需要这样一条处在城乡结合部混合交通量大的集散公路。此次设计的公路加速了 当地的经济发展，同时带动吉林省的发展，从而实现人民增收致富，提高生活水 平，提高生活质量、推动城镇化建设和新农村建设等方面有着非常积极的作用。 此次设计的公路根据公路网的规划，从全局出发，按照公路的使用任务、功能和 远景交通量综合确定为二级公路。另外综合考虑当地日益增长的交通量、车辆大 型化及重载超载车的比例不断增加，初步选定路面为沥青路面。 摘要 VI 第 1 章 绪论 1.1 工程概况 1.1.1 概述 本路线是平原微丘区的一条二级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为 12 米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为 20.75 米，硬路肩为 21.5，行车道 为 23.75 米。设计速度为 80Km/h，路线总长 1914.592 米,起点桩号 K0+000.00，终点桩号为 K1+914.592。设计路线共设置了 1 个平曲线，半径为 4000 米，前缓和曲线为零，后缓和曲线为 300 米。因为半径大于 2500 米，则不 需要设超高加宽。本次纵断面设计设置了 1 个变坡点，最大纵坡为 0.49% ，最小 纵坡为-0.32% ，最大坡长 1014.59 米，最小坡长 900 米。另外设置有 1 个凹形竖 曲线，竖曲线半径 20000。本路线设计中没有设置桥梁，设置圆管洞共 1 个。涵 中心桩号为 K0+950。 1.1.2 设计任务 路线起点桩号 K0+000，终点桩号 K1914.592，全长 1914.592m。路线按平原 微丘区二级公路设计，路基宽度 12m，设计车速 80Km/h，采用沥青路面，设计 年限 12 年。根据任务书给定的交通资料、设计参数、平面资料进行路线和路基 路面设计。设计成果包括平面图、纵断面图、横断面图、直曲线转角一览表、路 基设计表、土石方计算表等。 1.2 设计指标 本次设计的设计标准为： 路基宽度：12.0m；行车道宽度：7.5m；路拱横坡：行车道为 2%，硬路肩为 2%，土路肩为 3%；设计荷载为：BZZ-100 ；停车视距： 110m；采用沥青路面， 设计年限为 12 年；道路使用性质和交通量：由计算知可知属于轻交通等级；查 公路路线设计规范 、 公路工程技术标准可知如下技术指标： 表 1-1 主要技术指标 洛阳理工学院毕业设计（论文） VII 公路等级 二级公路 设计速度（km/h ） 80km/h 一般值 12 路基宽度（m ） 最小值 10 行车道宽度（m） 3.75m 一般值 1.5 硬路肩 最小值 0.75 一般值 0.75 路肩宽度（m ） 土路肩 最小值 0.5 一般最小半径 400 极限最小半径 200 路拱 2% 2500 圆曲线最小半径 （ m） 不设超高最小 半径 路拱 2% 3350 最大纵坡（%） 5 最小坡长（m ） 200 3% 1100 4% 900 5% 700 最大纵坡（m ） 6% 500 一般最小值 4500 凸形 极限最小值 3000 一般最小值 3000 竖曲线最小半径 （m) 凹形 极限最小值 2000 竖曲线最小长度（m） 70 1.3 设计原始资料 1.3.1 气象资料 本段公路地处吉林省中部平原向东部山区的过渡区域，属华夏系第二隆起带， 由起点向东地形起伏逐渐加大，沿线所经地区沟谷发育，河谷及台地多为水田及 摘要 VIII 旱田，山地多为天然次生林及小面积人工林。沿线以旱田为主，在黄泥河流域内 有部分水田。沿线除越岭山地为灌木林和次生林外，余均为季节性农作物。 路线通过地区为东北东部山地润湿季冻区，四季变化明显，春季干燥多风， 夏季炎热多雨，每年 7 月至 8 月是雨季，此时是土方施工的最不利季节。秋季凉 爽昼夜温差大，是施工的黄金季节。但秋末、冬初季节，路面经常出现雨后结冰， 影响行车安全。冬季漫长而寒冷，冻胀和翻浆为公路主要病害。 1.3.2 地质资料与筑路材料 路线位于平原微丘区，砂砾、石料等筑路材料较丰富，部分材料需外购。路 基填筑用粘土。 洛阳理工学院毕业设计（论文） IX 第 2 章 平面设计 道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确 定平面线形三要素的几何要素，保持线形的连续性和均衡性，并注意使线形与地 形、地物、环境和景观等协调。由于线形要素的确定是以设计速度位依据的，因 此，对车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上 的要求。 2.1 公路等级的确定 近期交通组成与交通量见下表 表 2-1 近期交通组成与交通量 车型 前轴 （KN） 后轴重 （ KN） 后轴数 后轴轮 组数 交通量 (辆/日) 解放 CA141 24.2 70.4 1 双 1650 跃进 Nj134A 13.3 43.1 1 双 1480 注： 预计交通量增长率为 10%。 我国公路工程技术标准规定标准车为小客车，用于道路规划与技术等级 划分的机动车折算系数按下表采用： 表 2-2 各汽车代表车型与换算系数 汽车代表车 型 车辆折算系数 说 明 小客车 1.0 19 座的客车和载质量 2t 的货车 中型车 1.5 19 座的客车和载质量 2t 的货车 大型车 2.0 载质量7t 14t 的货车 摘要 X 表 2-3 折算系数 车型 解放 CA141 跃进 Nj134A 载重力（KN） 50 30 折算系数 1.5 1.5 由设计交通量计算公式： 1)1(nod 可得远景年平均交通量是 13395（辆/日）,依据公路程技术标准 ( 二级公 路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 500015000 辆。)可以 确定此公路可设计成二级公路。 2.2 设计行车速度的确定 设计车速（又称计算行车速度） ，是指当气候条件良好、交通密度小、汽车 运行只受道路本身条件（几何因素、路面、附属设施等）的影响时，中等驾驶技 术的驾驶员能保持的驾驶员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度。 二级公路作为干线公路或城市间的干线公路时，可选用 80km/h；作为城乡结 合部混合交通量大的集散公路时，其设计速度宜选用 60km/h;位于地形等自然条 件复杂的山区，经论证局部路段可采用 40km/h。 表 2-4 各级公路的设计车速 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级公路 拖挂车 3.0 载质量14t 的货车 洛阳理工学院毕业设计（论文） XI 设计车速 （km） 120 100 80 100 80 60 80 60 40 30 20 查表可选二级公路设计车速为 80km/h。 2.3 选线设计 2.3.1 选线的基本原则 选线的基本原则有以下几点： 1.在路线设计的各个阶段，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、 营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。路线设计应注意立体线形设计中平、 纵、横面的舒顺、合理配合。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标， 不应轻易采用最小或极限指标，也不应片面追求高指标。 3.选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、 经济作物田和穿过经济林园等。 4.通过名胜、风景、古迹地区的道路，应与周围环境、景观相协调，并适应 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。 2.3.2 选线的步骤和方法 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。 摘要 XII 1.路线方案的选择 路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。此项工作通常是先 在小比例尺地形图上从较大面积范围内找出各种的方案，收集各可能方案的有关 资料，进行初步评选，确定数条有进一步比较的方案。 2.路线带的选择 在路线基本走向已经确定的基础上，按地形、纸质、水文等自然条件选定出 一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路现带，也称路线布局。这些细部控 制点的取舍，仍通过比选的办法确定。 3.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。 由于路线和地形图应经给出，故可不做方案的必选。 2.4 平面线形设计 2.4.1 平面设计原则 平面设计的原则有以下几点： 1.平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协 调。 2.保持平面线形的均衡与连贯。 3.注意与纵断面设计相协调。 4.平曲线应有足够的长度。 2.4.2 平曲线要素值的确定 1.平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个 也可以组合成不同的线形。对道路平面线形设计，主要有基本型、S 形、卵形、 凸形、复合型和回头曲线等。在本次设计中主要用到的是缓和曲线圆曲线 缓和曲线的组合。 2.曲线几何元素及其公式 按缓和曲线圆曲线缓和曲线的顺序组合而成的曲线是经常采用的。 洛阳理工学院毕业设计（论文） XIII 如下图（2-1 ） 。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或 两个圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变 化的曲线。 图 2-1 平曲线几何要素 圆曲线各几何要素计算公式如下表 2-5 表 2-5 圆曲线几何要素计算公式表 切线增长值 2 340RLqss 切曲差 LTD2 圆曲线的内移值 3 28pss 平曲线长度 sRL180)( 切线长 qRT2tan 外距 sL2)2(0 3.平曲线主要参数的规定 公路程技术标准的相关规定如下表 2-6： ZHTpqYLsoBaQREJDHZ 摘要 XIV 表 2-6 技术指标 2.4.3 平曲线组合设计 1.平曲线组成要素 平面线形主要组成要素为直线、圆曲线、缓和曲线。路线线形设计理论要点 为线性与地物景观相协调，与交通量相协调，与计算行车速度和实际行车速度相 协调，与平、纵、横面设计相协调，与相邻路段的线性相协调。 2.线形设计一般原则 线形设计的一般原则有以下几点： （1）线形与地形、地物相适应。 （2）线形应是连续的，必须避免线性的突变。 （3）线形组合的各种技术标准应符合相应技术等级的有关规定。 3.圆曲线的运用 圆曲线的应用有以下几点； （1）各级公路无论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计 算行车速度相适应，并应尽可能选较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。 （2）二级公路设计速度为 80km/h 时设计规范规定极限最小半径为 250m， 一般最小半径为 400m，不设超高的最小半径为 2500m（路拱2%） 。 （3）当圆曲线半径小于不设超高最小半径时，应在曲线上设置超高，超高 横坡度按计算行车速度、半径大小、结合路面类型、自然条件和车辆组成等情况 确定。 公路等级 二级 地形 平原微丘区 一般最小半径（m） 400 圆曲线 极限最小半径（m） 250 一般最小长度（m） 400 平曲线 极限最小长度（m） 140 缓和曲线最小长度（ m） 70 洛阳理工学院毕业设计（论文） XV 4.圆曲线半径的选用原则 圆曲线半径的选用原则有以下几点： 圆曲线能较好地适应地形的变化，并可以获得圆滑的线形。在与地形、地物 等条件相适应的前提下，宜尽量采用较大圆曲线半径，以优化线型和改善行车条 件。确定圆曲线半径时应该注意：在条件许可时争取选用不设超高的圆曲线半径； 一般情况下宜采用极限最小半径的 48 倍或超高横坡为（24）%的圆曲线半径； 当地形条件受到限制时，曲线半径应尽量大于或接近于一般最小半径；在自然条 件特殊困难或受其他条件严格限制而不得已时，方可采用圆曲线的极限最小半径； 圆曲线的最大半径不宜超过 10000m。 5.缓和曲线的应用 道路平面设计时，应根据沿线地形、地物等条件，尽量选用较大半径，以保 证行车安全舒适。在选定半径时既要技术合理，又要经济适用；既不盲目采用高 标准（大半径）而过分增加工程量，也不只考虑眼前通行要求而采用低标准。 2.4.4 平曲线的计算 1.平曲线 1 计算（ ）1JD （1）确定两交点转角 。拟定半径 m3.625440R a.按离心加速度的变化率计算： m0803.0633min. RvLs b.按驾驶员的操作及反应时间计算： m67.2.18min.vs （2）平曲线 1 要素计算 m 937.04238402384321 RLpss m 12021qss m 043840238432 RLpss 摘要 XVI m 04202402332 RLqssmpqpT897.104 3.1625sin0973.1492365tan3si111 mpqpRT897.104 3.1625sin097023.165tan 21222 （满足要求） 592.1421801sLRL37arctn11qTp2.22R79sin12rpE 平曲线 1 主点桩号计算 296.807KQZH 614.59230-914.521 KKLsHZY514 98239.6324KDQZJ (计算无误) 洛阳理工学院毕业设计（论文） XVII Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 18 第 3 章 纵断面设计 沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面，因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。纵断面设计的主要任务就是根 据汽车的动力特性、道路等级、地形、地物、水文地质，综合考虑路基稳定、排 水及工程经济等，研究纵坡的大小、长短、竖曲线半径等。 3.1 纵断面的设计原则 纵断面的设计原则有以下几点； 1.应满足纵坡及竖曲线的各项规定，以及相关高程控制点和构造物设计对纵 断面的要求。 2.纵断面线形设计应根据设计速度，在适应地形及环境的原则下，对纵坡大 小，长短及前后坡段协调的情况，竖曲线半径及其与平面线形的组合等进行综合 研究，反复调整，设计出平顺、连续的纵断面线形。 3.平面上直线路段不宜在短距离内出现起伏频繁的纵断面线形，其凸起部分 易遮挡视线，凹下部分易形成盲区，使驾驶员产生茫然感，导致视线中断，使线 形失去连续性，影响行车安全。 4.连续上坡（或下坡）路段，应符合平均纵坡的规定，并采用运行速度对通 行能力与行车安全进行检验。 5.长下坡的直坡路段端部不应设计小半径的凹形竖曲线或平曲线，以保证行 车安全。 6.纵断面设计应考虑路面排水的要求。 7.在回头曲线路段，路线纵有特殊规定，应先定出回头曲线部分的纵坡，再 从两端接坡。在回头曲线的主曲线内不宜设竖曲线。 8.应争取纵向填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方数量，降低工程造价。 3.2 纵坡设计的要求 纵坡设计的要求有以下地点： 洛阳理工学院毕业设计（论文） 19 1.纵坡设计必须满足公路路线设计标准的有关规定，一般不轻易使用极 限值。 2.纵坡应力求平缓，避免连续陡坡，过长陡坡和反坡。 3.沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。 4.应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降 低造价和节省用地。 5.纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳 定。 6.对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产 生突变。 7.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。 3.3 技术指标 3.3.1 最大纵坡 最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。 最大纵坡的影响因素： 各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件、车 辆行驶的安全性、以及工程经济与运营经济等因素，通过全面考虑，综合分析而 确定的。 公路最大纵坡的规定如下表 表 3-1 公路最大纵坡 设计速度(km/h) 120 100 80 60 40 30 20 最大纵坡（ %） 3 4 5 6 7 8 9 3.3.2 最小纵坡 最小纵坡是为纵向排水的需要对横向排水不良路段所规定的纵坡最小值。各 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 20 级公路均应设置不小于 0.3%的最小纵坡，一般情况下以小于 0.5%为宜。 当必须设计平坡或纵坡小于 0.3%时，边坡应作纵向排水设计。干旱少雨地区 的最小纵坡可不受此限制。 3.3.3 平均纵坡 平均纵坡是指一定长度路段两端点的高差与该路段长度的比值，它是衡量纵 断面线形质量的一个重要指标。 公路路线设计标准规定：二级、三级、四级公路越岭路线连续上坡（下 坡）路段，相对高差为 200-500m 时平均纵坡不应大于 5.5%；相对高差大于 500m 时平均纵坡不应大于 5.0%，连续 3km 路段平均纵坡不应大于 5.5%。 3.3.4 合成坡度 合成坡度是指道路纵坡和横坡的矢量和,其坡度值比原路线纵坡或超高横坡大。 在有平曲线的坡道上应将合成坡度控制在一定的范围内，可避免急弯和陡坡的不 利组合，防止因合成坡度较大而引起该方向滑移，保证行车安全。 公路路线设计规范规定：在设有超高的平曲线上，超高与纵坡的合成坡 度值不得超过表 3-2 的规定；在积雪或冰冻地区，合成坡度值不应大于 8%。 表 3-2 各级公路的合成坡度值 公路等级 高速公路 一级公路 二级公路 三级公路 四级 公路 设计速度 （km ） 120 100 80 100 80 60 80 60 40 30 20 合成坡度 （%） 10.0 10.0 10.5 10.0 10.5 10.5 9.0 9.5 10.0 10.0 10.0 3.4 纵坡设计的步骤 1.准备工作：纵坡设计前，应先根据中桩和水准记录点，绘出路线纵断面图 的地面线绘出平面直线，曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面标高以及土壤 洛阳理工学院毕业设计（论文） 21 地质说明资料，并熟悉和掌握全线有关勘测设计资料，领会设计意图和要求。 2.标注控制点：纵面控制点主要有路线起终点，重要桥梁及特殊涵洞，隧道 的控制标高，路线交叉点，地质不良地段的最小填土和最大控梁标高，沿溪河线 的控制标高，重要城镇通过位置的标高及受其它因素限制路线中须通过的控制点、 标高等。 3.试坡：试坡主要是在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术和标准， 选线意图，考虑各经济点和控制点的要求以及地形变化情况，初步定出纵坡设计 线的工作。 4.调整： 调坡主要根据以下两方面进行：结合选线意图。将试坡线与选线时所考 虑的坡度进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际情况或考虑不周现象， 则应全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍；对照技术标准。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的 要求，特别要注意陡坡与平曲线、竖曲线与平曲线、桥头接线、路线交叉、 隧道及渡口码头等地方的坡度是否合理，发现问题及时调整修正。调整时应 以少脱离控制点、少变动填挖为原则，以便调整后的纵坡与试定纵坡基本相 符。 5.根据横断面图核对纵坡线核对主要在有控制意义的特殊横断面图上进行。 如选择高填深挖、挡土墙、重要桥涵及人工构造物以及其它重要控制点的断面等。 6.确定纵坡线经调整核对后，即可确定纵坡线。所谓定坡就是把坡度值、变 坡点位置（桩号）和高程确定下来。坡度值一般是用三角板推平行线法，直接读 厘米格子得出，要求取值到千分之一。变坡点位置直接从图上读出，一般要调整 到整 10 桩位上。变坡点的高程是根据路线起点的设计标高由已定的坡度、坡长 依次推算而来。 7.设计纵坡时还应注意以下几点： （1）平竖曲线重合时。要注意保持技术指标均衡，位置组合合理适当，尽 量避免不良组合情况。 （2）小桥涵上允许设计竖曲线，为保证路线纵面平顺，应尽量避免出现急 变“驼峰式纵坡” 。 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 22 （3）注意交叉口、桥梁及引道、隧道、城镇附近、陡坡急变处纵坡特殊要 求。 （4）纵坡设计时，如受控制点约束导致纵面线形欺负过大，纵坡不够理想， 或则土石方工程量过大而育无法调整时，可用纸上移线的办法修改平面线形，从 而改善纵面线形。 3.5 竖曲线设计的设计要求 竖曲线设计要求有以下几点： 1.宜选用较大的竖曲线半径。竖曲线设计，首先确定合适的半径。在不过分 增加工程数量的情况下，宜选用较大的竖曲线半径，一般都应采用大于竖曲线一 般最小半径的数值，特别是前后两相邻纵坡的代数差小时，竖曲线更应采用大半 径，以利于视觉和路容美观。只有当地形限制或其他特殊困难不得已时才允许采 用极限最小半径。 2.同向曲线间应避免“断背曲线” 。同向竖曲线，特别是同向凹形竖曲线间如 直线坡段不长，应合并为单曲线后复曲线。 3.反向曲线间，一般由直坡段连续，亦可以相互直接连接。反向竖曲线间设 置一段直坡段，直坡段长度一般不小于计算行车速度行驶 3s 的行程长度。如受条 件限制也可相互直接连接，后插入短直线。 4.应满足排水要求。 5.纵段面设计步骤 根据地形图上的高程，以 50m 一点算出道路上各点的原 地面高程，将各点高程对应地标于纵断面米格纸上，然后用直线连接各点，注意 港口、河的标法，画出道路纵向的原地面图。确定最小填土高度。由于路基要保 证处于干燥或中湿状。 竖曲线各项指标如下表： 表 3-3 竖曲线各项指标 设计车速（km/h） 80 最大纵坡（） 5% 最小纵坡（） 0.3% 洛阳理工学院毕业设计（论文） 23 一般值 4500 凸形竖曲线半径（m） 极限值 3000 一般值 3000 凹形竖曲线半径（m） 极限值 2000 一般值 170 竖曲线长度（m） 极限值 70 3.6 竖曲线的计算 1.计算竖曲线要素 如图 3-1 所示， 和 分别为两相邻两纵坡坡度， ， 为“+ ”时，1i2 12i 表示凹形竖曲线； 为“-”时，表示凸形竖曲线。 或RLLTPQxhE12yo 图 3-1 竖曲线要素示意图 竖曲线长度 L：R 竖曲线切线长 T：2T 竖曲线任意一点竖距 h： Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 24 Rxh2 竖曲线外距 E： 或 T28 24TL 竖曲线要素计算如下： K0+900，高程为 496.522 ， =-0.32%， =0.49%,m1i2i 为凹形。取竖曲线半径%8.0)3(%49.012 i m0R 曲线长 =200000.81%=162mRL 切线长 m8126T 外距 = =0.164mER20 （2）计算设计高程 竖曲线起点桩号=K0+900-81=K0+819 竖曲线起点高程=496.522+T0.32%=496.7812m=496.78 竖曲线终点桩号=K0+900+T=K0+981 竖曲线终点高程=496.522+T0.49%=496.919m=496.92 桩号 K0+850 处 横距 =（K0+850 ）- (K0+819)=31m1x 竖距 m024.231201h 切线高程=496.78-310.32%=496.6808m=496.68m 设计高程=496.68+0.024=496.704=496.70m 桩号 K0+950 处 横距 =（K0+950）- (K0+819)=131m2x 竖距 m429.0213023h 切线高程=496.78+1310.49%=497.4219 洛阳理工学院毕业设计（论文） 25 设计高程=497.4219+0.429=497.8509m=497.85m 竖曲线上所有桩号对应高程如下表所示 表竖曲线高程表 桩号 高程 桩号 高程 桩号 高程 K0+819 486.78 K0+850 486.71 K0+900 496.522 K0+950 497.85 K0+981 496.92 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 26 第 4 章 横断面设计 道路横断面是指中线上任意一点的法向切面，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。本次设计平曲线半径为 4000，故不设 超高，不加宽。 4.1 横断面设计步骤 1.根据外业横断面测量资料点绘横断地面线。 2.根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽 值、设计边坡度等）抄于相应桩号的断面上。 3.根据地质调查资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。 4.绘横断面设计线，又叫“戴帽子” 。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、 加固及防护工程、护坡道、碎落台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。 5.计算横断面面积（含填、挖方面积） ，并填于图上。 6.由图计算并填写路基设计表、路基土石方计算表。 4.2 横断面设计综述 4.2.1 行车道宽度的确定 本次公路的设计为二级公路，查公路工程技术标准 （JTG B01-2003）可 选取路基宽度：12m ； 硬路肩宽度：1.5m；土路肩宽度：0.75m；行车道宽度： 3.75m 4.2.2 路拱的确定 路拱是为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形。根据 公路路线设计规范 （JTGD60-2006）规定：二级公路路面的路拱横坡度不宜小 于 1.5%。由于路线通过地区为东北东部山地润湿季冻区，四季变化明显，春季干 洛阳理工学院毕业设计（论文） 27 燥多风，夏季炎热多雨，每年 7 月至 8 月是雨季，因此路拱选取 2%的横坡度， 硬路肩 2%，土路肩采用 3%。 4.2.1 路基类型及构造 路基应根据其使用要求和自然条件(包括地质、水文和材料情况等)并结合施 工方法进行设计，既要有足够的强度和稳定性，又要经济合理。影响路基强度和 稳定性的地面水和地下水，必须采取将其拦截或排出路基以外。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。路基类型及构造如下： 1.路堤 路基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 稳定和横断面济济合理，可以在适当位置设置挡土墙。为防止水流侵蚀和坡面冲 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，上述对路堤和路堑的要求均应满足。 4.2.2 路基宽度的确定 路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和。技术等级高的公路，设有中 间带、路缘石、变速车道、爬坡车道、紧急停车带等，均应包括在路肩宽度范围 内。路面宽度根据设计通行能力及交通量大小而定，一般每个车道宽度为 3.503.75m，技术等级高的公路及城镇近郊的一般公路，路肩宽度尽可能增大， 一般取 13m，并铺筑硬质路肩，以保证路面行车不受干扰。各级公路路基宽度 按公路工程技术标准 （JTG B01-2003）的规定设计。 路基占用土地，是公路通过农田或用地受限制时的突出问题。修路占地必须 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 28 综合规划，统筹兼顾，讲究经济效益，农业与交通相互促进。 根据公路工程技术标准 （JTG B01-2003）的规定：二级公路设计速度为 80km/h 时，路基最小值取 10m，一般值取 12m。此次二级公路设计采用单幅路形 式，路基宽度取一般值 12m：行车道宽 23.75m，硬路肩宽度：21.5m，土路肩 宽度：20.75m 。路基宽： 7.5+3+1.5=12m，路拱坡度 2%。布置如下图 4-1 所示：硬路肩 行车道行车道 硬路肩 土路肩土路肩 图 4-1 路基设计简图 4.2.3 路基高度的确定 路基高度有中心高度和边坡高度之分。中心高度是指路基中心线处设计标高 与原地面标高之差。边坡高度是指填方坡脚或挖方坡顶与路基边缘的相对高差。 路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑的 地下水毛细水和冰冻的作用,不致影响路基的强度和稳定性。 路基高度应根据临界高度并结合公路沿线具体条件和排水及防护措施确定路 堤的最小填土高度。若路基高度低于按地下水位或地面积水位计算的临界高度， 可视为矮路堤。使用边坡高度值作为划分高矮深浅的依据。填土高度小于 1.01.5m，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 1.51.8m 范围内的为正常路堤。大于 20m 的路堑为深路堑。 4.2.4 路基防护 为了维护路基边坡的稳定，减少雨水冲刷，美化环境，减少公路灾害，确保 行车安全，保持公路与自然环境协调，创造一个舒适的行车外部环境，本段二级 公路要进行路基防护与加固。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 29 本此设计二级公路处于平原微丘区，该段公路高差低，挖方、填方高度均较 小，考虑到坡面回流时间较短，对边坡的冲刷较小，故采用植物防护。植物防护 可美化路容，协调环境，调节边坡土的湿度与温度，祈祷固结和稳定边坡的作用。 它对于坡高不大，边坡比较平缓的土质坡面是一种简易有效的保护措施，其方法 有种草、铺草皮和植树。该路段采用植草防护绿化，外侧为土路肩植草，坡面采 用浆砌片拱形骨架防护，并在骨架内在灌木绿化。边坡底部为防止冲刷，采用浆 砌片石防护。 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 30 第 5 章 路面设计 5.1 设计资料 5.1.1 自然地理条件 该设计路段（K0+000-K1+914.592）处于1 区，为双车道二级公路，采用沥 青混凝土路面结构进行施工图设计，沿线土质类型为粘土，使用年限为 12 年。 使用期内交通量年平均增长率为 10%，近期交通组成与交通量在第二章中表 2-1 已经给出。 5.1.2 土基回弹模量的确定 公路沥青路面设计规范中“土基干湿状态的稠度建议值”如下表 5-1。 其中 WC1、 WC2 、WC3 分别为干燥和中湿、中湿和潮湿、潮湿和过湿状态路 基的分界稠度，Wc 为路床体表面以下 800mm 深度内的平均稠度。 表 5-1路基干湿状态的稠度建议值 土质类型：粘土；路基干湿类型：干燥状态；土基土质稠度：Wc=1.10 根据公路沥青路面设计规范查得： 公路自然区划：1 区 土基回弹模量： =35MPa0E干燥状态 中湿状态 潮湿状态 过湿状态土组干湿态状 Wc WC1 WC1 Wc WC2 WC2Wc WC3 WcWc1.00 1.00Wc0.85 WcWc0.95 0.95Wc0.80 WcWc0.90 0.90Wc0.75 Wc0.75 洛阳理工学院毕业设计（论文） 31 5.2 设计轴载计算 轴载分析路面设计以 BZZ-100 为标准轴载。 5.2.1 以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 1.轴载计算如下表 5-2 表 5-2轴载换算 车型 i P (KN) 1 C2in (次/日) 35.421)(PnCi (次/日) 前轴 20.20 1 6.4 1650 / 解放 CA141 后轴 70.4 1 1 1650 358.4470 前轴 13.3 1 6.4 1480 / 跃进 N134A 后轴 43.1 1 1 1480 38.039835.421)(PnCNIiKi 396.4868 注：各级被换算的轴载小于 25KN时忽略不计 2.累计当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，二级公路沥青路面的设计年限 12 年，双向双 车道的车道系数 取 0.60.7，取 0.65.交通量平均增长率为 10%。次586.2014 0.6539481.065)(351)(21 NNte 5.2.2 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次 1.轴载计算如表 5-3 表 5-3轴载换算 Error! Reference source not found.Error! Reference source not found. 32 车型 i P (KN) 1C2in (次/日) 821)(PnCi (次/日) 前轴 24.20 1 18.5 1650 0.085 解放 CA141 后轴 70.40 1 1 1650 99.555 前轴 13.30 1 18.5 1480 0.2227 跃进 N134A 后轴 43.10 1 1 1480 1.762335.421)(PnCNIiKi 101.625 2.当量轴次 根据公路沥青路面设计规范，二级公路沥青路面的设计年限 12 年，双向双 车道的车道系数 取 0.60.7，取 0.65.交通量平均增长率为 10%。次42.5186 0.65120365)(12 NNt 5.3 设计指标的确定 5.3.1 确定路面等级和面层类型 交通量设计年限内累计标准轴次 次，由公路沥青路面设计规范，42.5186 该路交通等级为轻交通，二级公路路面等级为次高级路面，面层类型为沥青混凝 土。 5.3.2 拟定路面结构层的厚度 3cm 细粒式沥青混凝土 +5cm 中粒式沥青混凝土+20cm 水泥稳定碎石+ ？水 泥石灰砂砾土，以水泥石灰砂砾土为设计层。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 33 5.3.4 计算设计弯沉值 dL 该公路为二级公路，公路等级系数取 1.1，面层为沥青混凝土，面层类型系 数取 1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于 20cm，基层类型系数取 1.0。 计算弯沉为：