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路基宽度33.5m全长3500m双向六车道公路－Ⅰ级（计算书89页CAD图8张）,路基,宽度,全长,双向,车道,公路,计算,89,cad

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本科毕业设计开题报告 题 目： 东深高速公路K23+500K27000段施工图设计院 （系）： 建筑工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告姓 名班 级学 号所学专业土木工程专业方向开题日期2007.3.25完成时间2007 年 3 月 26 日 2007 年 7月 2 日指导教师毕业设计题目东深高速公路K23+500K27000段施工图设计题目性质工程实际一、选题依据及题目背景选题依据东莞市位于广东省中南部，珠江口东岸，东江下游的珠江三角洲。改革开放二十年来，在邓小平理论的指导下，东莞坚持以经济建设为中心，充分发挥地理人文优势，大力发展外向型经济，以科技推动经济发展。二十年来，东莞的经济以平均 每年22%的增长率蓬勃发展，是中国综合经济实力30强城市之一，成为中国经济发展最快的地区之一，形成了以制造业为主，以电子资讯产业为支柱的外向型经济结构，是国际性的加工制造业基地和中国重要的外贸出口基地。今天的东莞已成为一个冉冉升起的现代制造业名城，是广东省的中心城市之一。深圳在东莞南部，是沿海城市。关于深圳的经济就不用多说了，“深圳速度”不仅创造了亚洲经济发展之最，即使在当今世界大中城市中，深圳的发展速度也堪称世界之最。另外，现在工作和生活在深圳的1000万人口中，95以上是1980年建立经济特区后来到深圳的新移民。如今的“深圳人”包括了全国31个省、市和自治区的新移民，而且成为北京之后第二个聚齐了全国56个民族的城市。两个经济高度发达，人口非常稠密的城市，况且人口流动性有非常大，对交通的要求就相应的会很高，因此修建东莞-深圳高速公路就非常必要。题目背景1地形地貌东莞市和深圳市位于广东省中南部，地貌以丘陵、台地、低山和冲积平原为主，地区内母岩以花岗岩为主，东部和北部有较大面积砂页岩分布。2气候 东莞市属亚热带季风气候，长夏无冬，日照充足，雨量充沛，温差振幅小，季风明显，雨量集中在49月份，其中46为前汛期，以锋面低槽降水为多，79为后汛期，台风降水活跃，常受台风、暴雨、春秋干旱及冻害的侵袭。深圳属亚热带海洋性气候区，气候温和，阳光充沛。夏季长达6个月。冬三季气候温暖。年平均气温为23.7，最高气温为36.6，最低气温为1.4，无霜期为355天。年曰照时数1975.0个小时，年平均降雨量为1608.1毫米米。夏秋两季偶有台风。 3水文 东莞市主要河流有东江、石马河、寒溪水。深圳依山临海，大小河流160余条，分属东江、海湾和珠江口水系，但集雨面积和流量不大。流域面积大于100平方公里的河流有深圳河、茅洲河、龙岗河、观澜河和坪山河等5条。二、设计的内容与方法1、公路路线方案设计； 7、路面结构设计；2、路线平面设计； 8、沿线交通设施设计；3、公路纵断面设计；9、工程概算；4、横断面设计； 5、公路排水设计；6、挡土墙设计设计方法：1. 收集相关资料 2. 根据相关资料、道路勘测设计中所学知识和查阅其它材料来进行路线设计 3. 根据相关资料、路基路面中所学知识和查阅其它材料来进行路基路面的设计4. 根据相关材料和书本知识来进行附属设施设计 整理设计内容，编制说明书三、设计的成果1、设计说明书一份；2、主要技术指标一览表；3、平面设计图；4、纵断面设计图竖向5、标准横断面设计图6、路面结构设计图7、排水设计图8、路基设计表及土石方数量表；9、概算表；四、设计的进度计划 1、实习1-5周8、 路面结构设计及结构图 14周2、路线平面设计 6-7周 9、沿线交通设施设计 15周3、路线纵断面设计 8-9周 10、施工图概算 16周4、路线横断面设计 10周 11、设计说明书17周5、路基路面排水及防护设计 11周 12、整理图纸 18周6、路基土石方调配 12周 7、挡土墙设计13周 五、参考文献1.道路设计常用数据手册 李嘉 人民交通出版社 20062.道路勘测设计 周亦唐 重庆大学出版社 20053.路基路面工程 黄晓明 东南大学出版社 20064.公路路基设计规范 JTGD30-20045.公路工程技术标准 JTGB01-20036.公路工程预算定额 交工发1992六、指导教师意见指导教师： 签字 年 月 日 七、开题小组意见组长： 签字 年 月 日八、毕业设计领导小组意见组长： 签字 年 月 日本科毕业设计开题报告 题 目： 东深高速公路K23+500K27000段施工图设计院 （系）： 建筑工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 24号 指导教师： 教师职称： 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告姓 名班 级学 号所学专业土木工程专业方向交通土建开题日期2007.3.25完成时间2007 年 3 月 26 日 2007 年 7月 2 日指导教师毕业设计题目东深高速公路K23+500K27000段施工图设计题目性质工程实际一、选题依据及题目背景选题依据东莞市位于广东省中南部，珠江口东岸，东江下游的珠江三角洲。改革开放二十年来，在邓小平理论的指导下，东莞坚持以经济建设为中心，充分发挥地理人文优势，大力发展外向型经济，以科技推动经济发展。二十年来，东莞的经济以平均 每年22%的增长率蓬勃发展，是中国综合经济实力30强城市之一，成为中国经济发展最快的地区之一，形成了以制造业为主，以电子资讯产业为支柱的外向型经济结构，是国际性的加工制造业基地和中国重要的外贸出口基地。今天的东莞已成为一个冉冉升起的现代制造业名城，是广东省的中心城市之一。深圳在东莞南部，是沿海城市。关于深圳的经济就不用多说了，“深圳速度”不仅创造了亚洲经济发展之最，即使在当今世界大中城市中，深圳的发展速度也堪称世界之最。另外，现在工作和生活在深圳的1000万人口中，95以上是1980年建立经济特区后来到深圳的新移民。如今的“深圳人”包括了全国31个省、市和自治区的新移民，而且成为北京之后第二个聚齐了全国56个民族的城市。两个经济高度发达，人口非常稠密的城市，况且人口流动性有非常大，对交通的要求就相应的会很高，因此修建东莞-深圳高速公路就非常必要。题目背景1地形地貌东莞市和深圳市位于广东省中南部，地貌以丘陵、台地、低山和冲积平原为主，地区内母岩以花岗岩为主，东部和北部有较大面积砂页岩分布。2气候 东莞市属亚热带季风气候，长夏无冬，日照充足，雨量充沛，温差振幅小，季风明显，雨量集中在49月份，其中46为前汛期，以锋面低槽降水为多，79为后汛期，台风降水活跃，常受台风、暴雨、春秋干旱及冻害的侵袭。深圳属亚热带海洋性气候区，气候温和，阳光充沛。夏季长达6个月。冬三季气候温暖。年平均气温为23.7，最高气温为36.6，最低气温为1.4，无霜期为355天。年曰照时数1975.0个小时，年平均降雨量为1608.1毫米米。夏秋两季偶有台风。 3水文 东莞市主要河流有东江、石马河、寒溪水。深圳依山临海，大小河流160余条，分属东江、海湾和珠江口水系，但集雨面积和流量不大。流域面积大于100平方公里的河流有深圳河、茅洲河、龙岗河、观澜河和坪山河等5条。二、设计的内容与方法1、公路路线方案设计； 7、路面结构设计；2、路线平面设计； 8、沿线交通设施设计；3、公路纵断面设计；9、工程概算；4、横断面设计； 5、公路排水设计；6、挡土墙设计设计方法：1. 收集相关资料 2. 根据相关资料、道路勘测设计中所学知识和查阅其它材料来进行路线设计 3. 根据相关资料、路基路面中所学知识和查阅其它材料来进行路基路面的设计4. 根据相关材料和书本知识来进行附属设施设计 整理设计内容，编制说明书三、设计的成果1、设计说明书一份；2、主要技术指标一览表；3、平面设计图；4、纵断面设计图竖向5、标准横断面设计图6、路面结构设计图7、排水设计图8、路基设计表及土石方数量表；9、概算表；四、设计的进度计划 1、实习1-5周 9、 路面结构设计 14周2、路线平面设计 6-7周 10、沿线交通设施设计 15周4、路线纵断面设计 8-9周 11、施工图概算 16周5、路线横断面设计 10周 12、设计说明书17周6、路基路面排水及防护设计 11周 13、整理图纸 18周7、路基土石方调配 12周 8、挡土墙设计13周 五、参考文献1.道路设计常用数据手册 李嘉 人民交通出版社 20062.道路勘测设计 周亦唐 重庆大学出版社 20053.路基路面工程 黄晓明 东南大学出版社 20064.公路路基设计规范 JTGD30-20045.公路工程技术标准 JTGB01-20036.公路工程预算定额 交工发1992六、指导教师意见指导教师： 签字 年 月 日 七、开题小组意见组长： 签字 年 月 日八、毕业设计领导小组意见组长： 签字 年 月 日毕毕 业业 设设 计计 任任 务务 书书（交通土建 2003 级）设计题目：设计题目：东深高速公路东深高速公路 K23+500K23+500K27K27000000 段施工图设计段施工图设计任务下达日期：任务下达日期：2007 年 1 月 10 日完成期限：完成期限：自 2007 年 3 月 26 日至 2007 年 7 月 2 日学生姓名：学生姓名：学生班级、学号：学生班级、学号：指导教师：指导教师： I 毕业设计任务书设计题目：东深高速公路 K23+500K27000 段施工图设计工程范围：东莞-深圳高速公路 K23+500K27+000 段一 设计技术标准（一）路线部分1. 公路工程技术标准JGTB001-20032. 公路路线设计规范JTG D2020063. 公路路基设计规范JTG B01-20034. 公路沥青路面设计规范JTG D50-20065. 公路排水设计规范13JTJ01897（二）挡土墙部分1. 设计荷载：公路级2. 洪水频率：按 100 年一遇设计3. 地震烈度：7 度。二 设计资料材料供应：钢木水泥供应充足，砂砾石就地取用，块、片、料石运距 10km。地形图（1：5000）三 应完成的设计文件和一般要求（一）应完成的设计文件1、 设计说明书设计说明书中一般包括如下内容：中英文摘要第一章 设计任务和沿线自然条件第二章 路线设计与计算第三章 路基设计与计算第四章 路面设计与计算第五章 挡土墙设计第六章 工程概算第七章 设计总结（包括展望与谢辞）第八章 参考文献II2、图 纸 路线部分（1）路线平面设计图（1:5000）（2）路线纵断面设计图（3）路基横断面设计图（4）路面结构图（5）挡土墙设计图（6）路基排水设计图（二）一般要求1、路线平面设计图、路线纵断面设计图、路基横断面设计图、路面结构图、挡土墙设计图、路基排水设计图、路线施工图概算、设计总结是必须完成的设计内容。2、 除完成 1 的设计任务外还应完成某路段边坡挡土墙设计。3、设计图纸要求 A2 图纸至少两张。4、交通量、土的物理力学参数、地质剖面可查当地资料。四 设计期限：2007 年 3 月至 2007 年 7 月五 论文要求（1） 字迹清楚，图文准确，英文摘要，说明详细，要有详细的说明过程。（2） 广泛收集和阅读参考文献，力争做到设计依据资料完善充分；（3） 运用所学知识，做到理论联系实际；（4） 独立完成设计；（5） 在设计中认真、刻苦、提交设计文件要齐备，完成质量要好。六 主要参考资料1. 公路工程技术标准 (JTGB012003)2. 公路路线设计规范 (JTG D202006)3. 公路路基设计规范 (JTG D302004)4. 沥青路面设计规范 （JTGD50-2004）5. 公路路基设计手册(TB10064-2000/J32-2000)I摘 要在本设计中，主要是进行东深高速公路的设计。设计部分的公路全长3500m，设计车速 100km/h，双向六车道，设置中央分隔带。对交通量进行了分析，查找相应技术规范，确定公路的等级以及设计需要的各种参数。在平面图中进行选线，然后又对道路路线进行了平面线形设计，本路线有两段曲线设置缓和曲线，并设置超高。纵断面的设计中有五个竖曲线，并且也满足了平纵面线形组合设计中的各种要求。在横断面的设计中，确定了横断面组成及各种要素后，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。在挡土墙设计中满足了各种稳定性的验算。路面设计内容中包括路面类型与结构设计。最后的概算设计为计算机辅助计算，同时也给出了各部分内容相关的表格与图纸。通过这次设计不但了解建设公路的各个步骤，而且也能熟练的运用AUTOCAD 进行制图。关键词 高速公路 线形设计 路面路基 挡土墙IIAbstractIn this design， is mainly the dongshen expressway design， the length of this road which we design is 3500m， the design of the speed is 100km/hand set up the central of separation strip.Has carried on the analysis to the volume of traffic， search corresponding technical specifications， highway to determine the levels of need and the design of the parameters . Carries on the route selection in the horizontal plan， then carried on the plane geometric design to the path route. This route has two sections of curves establishments transition curve and super elevation. There are five vertical curves in this Profile Design. And also meet various requirements of vertical surface linear combination design.Has determined the cross section composition and various elements in Cross section design and draws up the cross section chart. The roadbed design of basic content is determining roadbed side slope form and slope. In the design of retaining walls is to meet a variety of recalculations Stability. Pavement Design elements include road type and structure design. Final budgetary is estimate design for computer assistance computation， also discussed some of the content of the forms and drawings.This design not only to understand the various road-building steps， but also skilled in the use of AutoCADKeywords expressway alignment design road surface roadbed retaining wall I目 录摘 要.IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 选题意义 .11.2 中国公路发展概况 .11.3 本文研究主要内容 .1第 2 章 总体设计 .32.1 概述 .32.2 设计要素确定 .32.2.1 路线方案确定 .32.2.2 主要技术指标确定 .3第 3 章 路线设计 .63.1 选线步骤 .63.2 平面线形设计 .63.2.1 线形 .63.2.2 带缓和曲线的圆曲线计算 .63.3 纵断面设计 .113.3.1 纵断面设计原则 .113.3.2 纵坡设计要求 .123.3.3 竖曲线设计 .123.4 超高设计 .173.4.1 超高确定 .173.4.2 超高值计算 .173.5 横断面设计 .233.5.1 横断面设计原则 .233.5.2 各项技术指标 .23II3.6 土石方计算和调配 .243.6.1 土石方计算 .243.6.2 路基土石方调配及防护工程 .24第 4 章 排水设计 .264.1 路基排水目的和要求 .264.2 路基排水设计一般原则 .264.3 边沟 .264.3.1 边沟的作用 .274.3.2 边沟的纵坡 .274.3.3 边沟流量 .274.4 截水沟 .29第 5 章 挡土墙设计 .315.1 挡土墙作用 .315.2 设计资料及断面尺寸 .315.2.1 设计资料 .315.2.2 断面尺寸 .315.3 上墙断面强度验算 .325.3.1 土压力和弯矩计算 .325.3.2 截面应力验算 .365.4 基顶截面应力验算 .365.4.1 破裂角 .365.4.2 土压力 .375.4.3 土压力对验算截面的弯矩 .385.4.4 墙身自重及对验算截面产生的弯矩 .385.4.5 衡重台上填料重及弯矩计算 .385.4.6 截面强度验算 .395.5 基底截面强度及稳定性验算 .405.5.1 破裂角 .405.5.2 土压力 .415.5.3 土压力对基底截面的弯矩计算: .415.5.4 墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩 .42III5.5.5 衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩 .425.5.6 基底截面应力和稳定验算 .42第 6 章 路面设计 .446.1 路面设计原则 .446.1.1 路面类型与结构方案设计 .446.1.2 路面建筑材料设计 .446.1.3 路面结构设计 .446.2 路面设计步骤 .456.3 路面设计 .456.3.1 设计资料 .456.3.2 轴载分析 .456.3.3 计算石灰土层厚度 .49第 7 章 交通沿线防护设置设计 .527.1 概述 .527.2 交通安全设施设计 .52第 8 章 工程概算 .548.1 概算定义和作用 .548.1.1 概算定义 .548.1.2 概算作用 .548.2 概算费用组成 .548.3 路线工程概算主要内容 .54结 论 .55致谢 .56参考文献 .57附录 1 .58附录 2 .691第 1 章 绪论1.1 选题意义公路交通是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志，是国民经济发展、社会发展和人民生活必不可少的公共基础设施。公路建设的发展速度对于促进国民经济的发展，拉动其他产业的发展具有非常重要的意义。高速公路在中国内地的出现和发展仅仅走过了 17 年的历程，在今天，3.4 万多公里的高速公路和总量达 185.6 万公里的全国公路网正在为中国经济和社会的发展提供着便捷、和高效率的运输服务1。1.2 中国公路发展概况50 年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但是，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，技术等级仍不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，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2。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，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，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点3。1.3 本文研究主要内容本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成东莞-深圳高速公路的设计工作，具体内容包括真理分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、公路排水规划设计及概算、设计文件的编制和图纸绘制。1.资料整理与分析设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程2要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据4。2.路线平面、纵断面及横断面设计。3.排水设计4.设计文件毕业设计文件包括设计说明书和计算书。说明书交代设计内容、设计意图。计算书交代设计中的具体计算方法和过程。5.设计图纸一般要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面设计图、路基排水设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格，其中一部分图纸需要计算机绘图。3第 2 章 总体设计2.1 概述高速公路是 20 时机 30 年代在西方发达国家开始出现的专门为汽车交通服务的基础设施。高速公路在运输能力、速度和安全性方面具有突出优势，对实现国土均衡开发、建立统一的市场经济体系、提高现代物流效率和公众生活质量等具有重要作用5。总体设计除了路线方案做出选择外，还需要对公路设计中的一些重大原则问题做出确定6。2.2 设计要素确定2.2.1 路线方案确定在本设计中，地形复杂、地区范围很广，路线方案的选择首先是在1:5000 的航测地形图上从较大面积范围内选定一些细部控制点，连接这些控制点，形成路线布局，此时路线雏形已经明显勾画出来。2.2.2 主要技术指标确定1.确定道路等级已知交通量 N=56000 辆/日，查公路工程技术标准 ，拟定该公路为高速公路六车道，设计车速为 100km/h。2.高速公路主要技术指标(1)计算行车速度:100km/h(2)车道数:6(3)行车道宽度:211.25m(4)路基宽度:33.5m(5)中间带宽度:高速公路整体式断面必须设置中间带，中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其各部分宽度应符合:高速公路应在左（右）侧硬路肩宽度内设左（右）侧路缘带，其宽度为0.5m。(6)停车视距:160m(7)圆曲线最小半径: 一般值:700m 极限值:400m 4表 21 中间带宽度表一般值（m）最小值(m)中央分隔带2.002.00左侧路缘带0.750.50中间带宽度3.503.00(8)路肩宽度:表 22 路肩宽度表一般值（m）最小值（m）右侧硬路肩宽度3.002.50土路肩宽度0.750.75高速公路应在左（右）侧硬路肩宽度内设左（右）侧路缘带，其宽度为0.5m。(9)停车视距:160m(10)圆曲线最小半径:一般值:700m 极限值:400m (11)不设超高最小半径:当路拱2.00%时为 4000m；当路拱2%时为 5250m。(12)最大纵坡:4%(13)最小坡长:250m(14)最大坡长:如表 23表 23 纵坡最大坡长表纵坡坡度（%）345最大坡长（m）1000800600连续上坡（或下坡）时，应在不大于上面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%，其长度应符合纵坡长度的规定。(15)竖曲线最小半径和最小长度(如表 2-4)(16)限最小半径:250m(17)停车视距:110m(18)计算荷载:公路-级表 24 竖曲线最小长度和最小半径表5一般值10000凸形竖曲线半径（m）极限值6500一般值4500凹形竖曲线半径（m）极限值3000一般值210竖曲线最小长度（m）极限值856第 3 章 路线设计3.1 选线步骤由于设计的是高速公路因此应采用纸上定线。可见路线平面设计图 L-1。一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤:(1) 全面布局(2) 逐段安排(3) 具体定线73.2 平面线形设计3.2.1 线形（如图 3-1 所示）图 3-1 线形图由量角器在图上量出:1259 ;353.2.2 带缓和曲线的圆曲线计算1.ABC 段 已知 取圆曲线半径，如图 3-21591750Rm7 图 3-2 ABC 段曲线图路线转角 L1曲线长（m） T1切线长（m）1E1外矩（m） J1校正数（m） R1曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）ylhl(1) 计算缓和曲线长度:设:1:1:1hyhlll 则有公式 101223180hhLRll 111180180hhllRR 385.96mhl 取300mhl 为了满足线形舒顺和美观的要求，回旋曲线参数 A 应满足: 113RAR8即 。1113hRl RR1183.33m750m9hhRlRl所以 取满足要求。300mhl 缓和曲线上离心加速度的变化率为:30.09447shVaRl(2) 曲线几何元素的计算:321149.8m2240hhllqR243115.0m242384hhllRRR019011.47hlR11tan577.13m2TRR1111071.79m180hLRl2471.79myhLLl1111sec117.5m2ERRR11282.47mJTL(3) 曲线主点桩号计算: 在地形图上用直尺量得，即得835mABl124335JDK则 111K23+757.87ZHJDT11K24+57.87hHYZHl911K24+529.66yYHHYl11K24+829.66hHZYHl111/2K24+293.77QZHZL111/224335JDQZJK2.BCD 段 图 3-3 BCD 段曲线图路线转角 L2曲线长（m） T2切线长（m）2E2外矩（m） J2校正数（m） R2曲线半径（m）缓和曲线（m） 圆曲线（m）ylhl(1) 计算缓和曲线长度:10设:1:1:1hyhlll 则有公式 202223180hhLRll 222180180hhllRR 274mhl 取270mhl 为了满足线形舒顺和美观的要求，回旋曲线参数 A 应满足: ，即 。223RAR2223hRl RR22100m900m9hhRlRl所以 取满足要求。270mhl 缓和曲线上离心加速度的变化率为:320.08847shVaR l(2)曲线几何元素的计算:322134.9m2240hhllqR243223.37m242384hhllRRR:02908.6hlR222tan419.73m2TRR222819.46m180hLRl12279.46myhLLl112222sec48.54m2ERRR222220mJTL(3)曲线主点桩号计算: 在地形图上用直尺量得，即得:1795mBCl21126 130BCJDJDlJK则 222K25+710.27ZHJDT22K25+980.27hHYZHl22K26+259.73yYHHYl22K26+529.73hHZYHl222/2K26+120QZHZL222/226 130JDQZJK3.3 纵断面设计根据道路的等级、沿线自然条件和构造物控制标高，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。具体路段设计可见纵断面设计图L2。3.3.1 纵断面设计原则1.纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。2.纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。3.平面与纵断面组合设计应满足:4.视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。123.3.2 纵坡设计要求1.设计必须满足标准的各项规范。2.纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。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。3.3.3 竖曲线设计竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。竖曲线元素可见图 3-4。 标准规定:如表 31 和表 32。图 3-4竖曲线几何元素表 31凸形竖曲线最小半径和最小长度视距要求缓和冲击标准规定值计算行车速度(km/h)23.98sR Lmin=V2w/3.6(m)极限最小半径Rmin(m)一般最小半径值(m)竖曲线最小长度(m)10064502780650010000854.竖曲线计算(1)根据设计得知: 1210.9%-(-2.07%)2.16%ii13拟定 R1=16000m，凹形竖曲线。表 32凹形竖曲线最小半径和最小长度前灯照射要求(m)跨线桥下视距要求(m)缓和冲击(m)标准规定值(m)计算行车速度(km/h)21001503.49sRs停停21002692sR 停2min3.6V wL极限最小半径Rmin一般最小半径1003620951278030004500表 33竖曲线纵距计算结果表 1桩号x(m)标高改正 (m)22xyR切线高程设计高程K23+857.20064.6164.61K23+90042.80.057263.7563.8K23+95092.80.26916362.78K24+000142.80.637261.7262.32K24+30172.80.93316161.92K24+50152.80.729661.262K24+100102.80.330261.8162.31K24+15052.80.087162.2162.67K24+2002.80.000262.8562.75K24+202.80063.1563.15几何要素计算:11116000 2.16%345.6LR竖曲线长度：m11172.82LT 切线长：m2111 0.932TER竖曲线变坡点纵距：m竖曲线的起终点桩号: 起点:K23+857.2 终点:K24+20014竖曲线上纵距 y 的计算:(2)根据设计得知: 2212.47%0.9%2.56%ii 拟定 R2=16000 m，凸形竖曲线。几何要素计算:竖曲线长度： 2222116000 2.56%409.62.47%0.9%409.6LRii m22204.82LT 切线长：m2222 1.312TER竖曲线变坡点纵距：m表 34 竖曲线纵距计算结果表 2桩号x(m)标高改正(m)22xyR切线高程(m)设计高程(m)K24+345.20063.8163.81K24+3504.80.000763.8563.86K24+40054.80.093864.1164.25K24+450104.80.343264.4964.88K24+500154.80.748864.8165.46K24+550204.81.31064.8166K24+600154.80.74886464.86K24+650104.80.343263.2163.72K24+7004.80.000762.2164.2K24+754.8006161 竖曲线的起终点桩号:起点:K24+345.2 终点:K24+754.8竖曲线上纵距 y 的计算:(3)根据设计得知: 3210.66%( 2.47%)3.13%ii 15拟定 R3=16000m，凸形竖曲线。几何要素计算:33316000 3.13%500.8LR竖曲线长度：m33250.4m2LT 切线长：竖曲线的起终点桩号: 起点:K25+29.6 终点:K25+530.4竖曲线上纵距 y 的计算:表 35 竖曲线纵距计算结果表 3桩号x(m)标高改正（m）22xyR切线高程(m)设计高程(m)K25+29.60054.454.4K25+5020.40.01353.8153.91K25+10070.40.15552.552.84K25+150120.40.45353.2453.75K25+200170.40.9075050.81K25+250220.41.51848.8250.24K25+280250.41.964849.83K25+300230.41.6648.3449.78K25+350180.41.01748.5149.51K25+400130.40.5348.8149.51K25+45080.40.2024949.74K25+50030.40.028949.4249.58K25+530.40049.6249.62(4)根据设计得知:，4212.47%0.66%1.4%ii 拟定 R4=16000m，凹形竖曲线。几何要素计算:44416000 1.4%224LR竖曲线长度：m16441122LT 切线长：m2444 0.392TER竖曲线变坡点纵距：m竖曲线的起终点桩号: 起点:K25+768 终点:K25+992竖曲线上纵距 y 的计算:表 36竖曲线纵距计算结果表 4桩号x(m)标高改正 22xyR（m）切线高程(m)设计高程(m)K25+7680051.2651.26K25+800320.03251.5351.31K25+850820.2151.8651.51K25+8801120.39251.5252K25+900920.26451.9351.51K25+950420.05551.4851.23K25+9920051.1851.18(5)根据设计得知:，5210.69%( 0.74%)1.43%ii 拟定 R5=16000m，凹形竖曲线。几何要素计算:55516000 1.43%228.8LR竖曲线长度：m55114.42LT 切线长：m2555 0.412TER竖曲线变坡点纵距：m竖曲线的起终点桩号: 起点:K25+305.6 终点:K25+534.417竖曲线上纵距 y 的计算:表 37竖曲线纵距计算结果表 5桩号x(m)标高改正（m）22xyR切线高程(m)设计高程(m)K26+305.60048.9148.91K26+35044.40.06248.548.71K26+40094.40.2848.1248.51K26+420114.40.4094848.51K26+45084.40.22348.1248.52K26+50034.40.03748.5148.65K26+534.40048.7748.773.4 超高设计3.4.1 超高确定设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。由于本设计的车道为有中央分隔带，因此采用绕中央分隔带边缘旋转的方式来设计。超高值的计算公式: 2 127hViuR3.4.2 超高值计算1.第一段圆曲线上超高计算：（1）超高缓和段长度的计算由于半径，设计速度= 750m1R= 100km/hV根据规范取超高坡度，6%yi 超高渐变率1=175P所以，超高缓和段长度为:18(0.753 3.750.5) (6%2%)175m1/175cB iLP 表 38绕边线旋转超高值计算公式计算公式超高位置XX0XX0注外缘chhi()y yykb ibB i中线ch Bih/2y yb i圆曲线上内缘ch( b) y yb iybhi外缘cxh (iJ iG)(B)yby cb iybihX/cL中线cxh BiG/2y yb iB/2X y yb i/hicL过渡段上内缘cxh(bJ y yb ibx)ci(by yb iybx)X/hicL1计算结果均为与设计高之高差2临界断面距缓和段起点:X= iG Lc/ ih3X 距离处的加宽值:bx=Xb/cL ih超高横坡度 u 横向力系数 V 设计速度 (km/h) R 圆曲线半径 (m) BJ路肩宽度 iG路拱坡度19 iJ路肩坡度 ih超高横坡度Lc超高缓和段长度X0与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离 X 超高缓和段中任一点至起点的距离 hc路肩外缘最大抬高值 hc路中线最大抬高值 h， ，c 路基内缘最大降低值 hcx X 距离处路基外缘抬高值 h，cxX 距离处路中线抬高值 h， ，cxX 距离处路基内缘降低值 b路基加宽值 bxX 距离处路基内缘降低值缓和曲线长度= 300m hcLL所以取，则横坡从路拱横坡过渡到超高横坡时的超高渐变率为:300cLm12.56%+2%11=300300330P满足排水要求。(2)计算各桩号处超高值:超高起点为 K43+257.87，直线段的硬路肩坡度与行车道相同为 2，土路肩为 3，圆曲线内侧的土路肩、内外侧的硬路肩坡度与行车道的坡度相同，均为 4，外侧的土路肩坡度为-3（即向路面外侧） ，内侧土路肩坡度过渡段长度为:0(3% - 2%)0.75= 0.75m1/100L所以取。0L = 1m内侧土路肩坡度在超高缓和段起点之前，变成-2与路面横坡相同。20表 39 分段超高绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超高位置计算公式行车道横坡值备注C12()xbBb i外侧D0第一段:1zzxzciiixiL第二段:yZxZc2i -ii =x +iLD0内侧C12()xbBb i第一段:xzii第二段:yZxZc2i -ii =x +iL计算结果为与设计之高差；设计高程为中央分隔带外侧边缘的高程；X=时，为圆cL曲线上的超高值表 310 超高值计算结果外侧（右）(m)内侧（左）(m)桩号x(m)ABCCBAK23+757.870-0.32-0.3-0.32K23+77517.13-0.24-0.23-0.190.280.33-0.35K23+80042.13-0.14-0.13-0.110.320.38-0.4K23+82567.13-0.03-0.03-0.030.360.43-0.46K23+85092.130.070.070.060.40.48-0.51K23+87570.140.450.53-0.56K23+900142.130.280.270.220.490.58-0.61K23+925167.130.390.370.310.530.63-0.67K23+950192.130.490.470.390.570.68-0.72K23+97570.470.610.73-0.77K24+00070.560.650.78-0.82K24+25267.130.810.770.640.70.83-0.88K24+50292.130.910.870.720.740.88-0.93圆曲线3000.950.90.750.750.9-0.9521续上表外侧（右）(m)内侧（左）(m)桩号x(m)ABCCBAK24+529.663000.950.90.750.750.9-0.95K24+550279.660.860.820.680.720.86-0.9K24+575254.660.750.720.60.670.81-0.85K24+600229.660.650.620.520.630.76-0.8K24+625204.660.540.520.430.590.71-0.74K24+650179.660.440.420.350.550.66-0.69K24+675154.660.330.320.270.510.61-0.64K24+700129.680.470.56-0.59K24+725104.60.420.51-0.53K24+75079.660.020.020.020.380.46-0.48K24+77554.66-0.09-0.08-0.070.340.41-0.43K24+80029.66-0.19-0.18-6-0.38K24+8254.66-0.3-0.28-0.230.260.31-0.32K24+829.660-0.32-0.3-0.322.第二段圆曲线上超高计算(1)超高缓和段长度的计算由于半径，设计速度，根据规范取超高坡度= 900m1R= 100km/hV，超高渐变率，所以，超高缓和段长度为:yi5%1175P c(0.753 3.750.5) (5%2%)153m1/175B iLP 缓和曲线长度，所以取，则横坡从路拱横坡过渡到= 270m hcLL270cLm超高横坡时的超高渐变率为: 满足排水要求 12.55%+2%11=270308330P(2)计算各桩号上超高值:超高起点为 K45+210.27，取。内侧土路肩坡度在超高缓和段起点= 1m0L之前，变成-2与路面横坡相同。22表 311 绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超高位置计算公式行车道横坡值备注C12()xbBb i外侧D0zyxziiixiLcD0内侧C12()xbBb izyxziiixiLc计算结果为与设计之高差设计高程为中央分隔带外侧边缘的高程X=Lc 时，为圆曲线上的超高值表 312 超高值计算结果外侧(m)内侧(m)桩号x(m)ABCCBAK25+710.270-0.32-0.3-0.32K25+72514.73-0.25-0.24-0.20.2840.340.36K25+75039.73-0.15-0.15-0.120.3420.410.43K25+77564.73-0.05-0.05-0.040.40.480.5K25+80089.730.050.050.040.4580.550.58K25+825114.720.5160.620.65K25+850139.730.2730.690.72K25+875164.730.360.340.280.6310.760.8K25+900189.730.460.440.360.6890.830.87K25+925214.730.560.540.450.7470.90.94K25+950239.730.660.630.530.8050.971.01K25+975264.730.770.730.610.8631.041.09K25+980.272700.790.750.630.8751.051.1QZK26+120圆曲线0.790.750.630.8751.051.1K26+259.732700.790.750.630.8751.051.1K26+275254.730.730.690.580.841.011.06K26+300229.730.620.590.490.7820.940.99K26+325204.730.520.50.410.7240.870.91K26+375154.730.3080.730.77K26+400129.770.550.660.69K26+425104.790.4920.590.6223 续上表外侧(m)内侧(m)桩号x(m)ABCCBAK26+45079.730.010.010.010.4350.520.55K26+47554.73-0.09-0.09-0.070.3770.450.47K26+50029.73-0.19-0.18-0.150.3190.380.4K26+5254.73-0.3-0.28-0.230.2610.310.33K26+529.730-0.32-0.3-0.323.5 横断面设计3.5.1 横断面设计原则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、养护和使用等方面的情况，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。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。4.沿河及受到水浸水淹的路段，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，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行压实，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。3.5.2 各项技术指标由横断面设计部分可知，路基宽度为 33.5m，其中路面跨度为 22.5m，中间带宽度为 3.5m，其中中央分隔带宽度为 2.0m 土路肩宽度为 0.752=1.5m；路面横坡为 2%，土路肩横坡为 3%。可见横断面设计图 L-3。图 35 横断面布置图3.6 土石方计算和调配243.6.1 土石方计算首先是根据横断面图计算横断面面积然后计算体积，即获得土石方数量，填入土石方计算表。3.6.2 路基土石方调配及防护工程 土石方调配的一般要求:1.尽可能的少挖多填以减少废方和弃方。2.用合理的经济运距，达到运距最短。3.废方要妥善处理。一般不占或少占耕地。4.路基填方如需借土，应结合地形、农田排灌情况选择借土地点。5.不同性质的土石应分别调运，以做到分层填筑。6.土石方集中的路段，因开挖、运输的施工方案与一般路段不同，可单独调配8。针对本设计填土一部分为上游路段挖弃土，一部分为当地取土。调配方法:填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余借方=填缺-远运利用废方=挖余-远运利用全线总的调运量复核:挖方+借方=填方+废方具体土石方调配见“土石方调配表” 。25第 4 章 排水设计4.1 路基排水目的和要求路基的强度和稳定性与水的关系十分密切。路基的病害有多种，形成病害的原因亦很多，但水的作用是主要因素之一，因此，路基设计、施工和养护中，必须十分重视路基排水工程。路基设计时，必须将影响路基稳定性的地面水排除和拦截在路基用地范围以外，并防止地面漫流、滞积或下渗。对影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引到路基范围以外适当的地点。4.2 路基排水设计一般原则1.排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导、综合整治、讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性，并做到路基排水有利于农田灌溉。3.设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地面排水与地下排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。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，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护和加固工程。5.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，既要稳固适用，有必须讲究经济效益。4.3 边沟本设计中，在路堑和矮路堤处设置双面边沟，高路堤处设置单面边沟（在迎水坡） ，边沟形式采用梯形边沟。边沟的深度及底宽为 0.6m。边沟纵坡与路线纵坡一致，以 25cm 厚的浆砌片石铺筑，边沟纵坡为 0.3%，坡长不小于300m，边沟水均应引离路基，排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑内。边沟布置如表 41。4.3.1 边沟的作用26边沟是沿路基两侧布置的纵向排水沟。设置于挖方和低填方路段，路面和边坡水会集到边沟内后，通过跌水井或急流槽引到桥涵进出口处通过排水沟引到路堤坡脚以外，排离路基。4.3.2 边沟的纵坡边沟的纵坡一般与路线纵坡一致，当路线纵坡为零时，边沟应仍保持0.3%0.5%的最小纵坡。出口附近的纵坡应根据地形高差和地质情况作特殊设计。4.3.3 边沟流量边沟的流量一般不做计算，仅做概略估计，其他排水沟渠的水流一般应避免进入边沟，但当个别的渠流量不大，拟利用一般边沟汇入桥涵时，应计算该段边沟的总流量，必要时应扩大边沟的断面尺寸。为防止边沟水流漫溢或产生冲刷，应尽可能利用当的有力条件，采取相应措施，将边沟水流分段排除于路基范围之外，或引入自然沟渠，以减少边沟的集中流量9。图 41 挖方路基边沟横断面 单位:m图 42 填方路基边沟横断面 单位:m表 41边沟布置表桩号设置位置K23+500K23+700两侧27K23+750K23+800右侧K23+850K24+57.87两侧K24+75两侧K24+100K24+200右侧K24+225K24+325左侧K24+350K24+550两侧K24+575左侧K24+600两侧K24+625K24+650左侧K24+675K24+775两侧K24+800K24+829.66左侧K24+850K25+000两侧K25+050K25+150左侧K25+200K25+725两侧K25+750K26+25左侧K26+050K26+850两侧K26+900K27+000左侧4.4 截水沟截水沟一般是设在挖方路基边坡坡顶以外，用来拦截并排除路基上方流向路基或地面的水，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。截水沟断面尺寸一般也设置为梯形，沟的底边宽不小于 0.5m，沟的深度按设计流量确定，不得小于 0.5m。截水沟断面图见图 43。按最佳断面法计算水力要素，设计流量取为 1.5/ ，沟底纵坡 =0.005，沟3msi渠土质为砂质粘土，设排水沟边坡坡率 m=1.5，沟渠粗糙系数 n=0.025。（1）采用选择法求沟渠的断面尺寸和验算水流速度。1.按技术规范要求，设沟底宽度 b0.45m2.当 m=1.5 时故水流深度 h=0.74m0.67bh3.计算湿周22210.452 0.74 1 (1.5)3.15pbhm 4.计算流水断面面积，2220.45 0.74 1.5 0.741.15mwbhmh285.计算水利半径1.150.37m3.15wRp6.计算流速，因 R=0.41m 1.51.5 0.0250.24yn流速系数0.2411(0.37)31.510.025ycRn水流速度31.51 0.37 0.0051.36m/svc Ri对于极密实的砂质粘土，容许不冲刷流速为1.4m/sv 取则不淤积的最小流速为0.450.50.5min0.45 0.370.27m/sVR实际流速1.24/1.40/0.26m/sVm sm s7.计算通过流量:21.15 1.361.564m /sQwv8.由于通过流量与设计流量相差未超过 5%水流速度在容许流速范围内，故上述计算结果满足规定要求。（2）截水沟的布置（如表 42）表 42 截水沟布置表桩号布置位置K23+550K23+650右侧K23+850K24+57.87右侧K24+350K24+550左侧K24+700K24+750左侧K24+900K25+000左侧图 43 截水沟断面图29第 5 章 挡土墙设计5.1 挡土墙作用把防止路基或山体因重力作用而坍塌，主要起支撑作用的支挡结构物称为加固工程。本设计中的加固工程主要采用重力式挡土墙的形式。挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体的稳定的建筑物。按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。本设计为高速公路，路基宽 33.5m，其中 K23+750K23+800 和K24+150K24+300 和段的填方高度大于 6m，见路基横断面所示。根据该路段的原地面横坡、地质及材料来源情况，拟在该路段左侧设置挡土墙以保证其路基稳定。5.2 设计资料及断面尺寸5.2.1 设计资料（1)墙后填土为粘土，容重，内摩擦角，318KN/m28o。14.1kPac （2）地基土容重，内摩擦角基底摩擦系数，3019KN/m35 ,0,oc，地基土摩擦系数，地基承载力。10.3f 20.5f 0300kPa（3）墙分段长度 10m，砌体容重，砌体容许压应力为323kN/m，容许拉应力为，容许剪应力为。 0300kPa 1180kPa 120kPa（4）荷载:公路-I 级。5.2.2 断面尺寸，+130.4()0.4(7 1)3.2mHHH233.8mH 31mH 10.8B ，+1(0.050.2)1.6mH210.5mB112mB 21BB1123()BHH，230.05() 0.252.54mHH32213()(0.250.05)2.84mBBBH，。 （如图4B 322.7m1Btgitg40.54mhB tgi4412.76mcosBBi51 所示）3021HHh21 111221441j33 BBBHBBBb=3000图 51 计算图示 单位:mm5.3 上墙断面强度验算5.3.1 土压力和弯矩计算1破裂角假设第一破裂面交于荷载内，如图 5-2 所示1/11110.273.2 0.220.833.2HBtgH/139.52cot1.7533.69arc/11sin()3.2sin33.69(1.50.83)4.1mhHctgtg时的破裂角:00h 1p 已知粘土，用等效内摩阻角法，把粘土的内摩阻角增大，28510:取等效内摩阻角，从而可按砂性土的库仑土压力来计算。35/221cos()cotcot(2)() sinsin(2)hRpHa311图 5-2 上墙端面强度验算图式/22112/112 ()cos21 ()() ()sin()cos()P HahhHa tgctgctgHaHah2224.1 cos(3533.69 )35(7033.69 )1 (3.22) sin35 sin(7033.69 )ctgctg 22(3.22)1tan(2 3533.69 )4.1222 4.14.12 (3.22)cos35cot33.69cot33.69(3.22)sin33.693.44.1cos(3533.69 )=1.52/1(2)()sin(2)hQctgHa4.1cot(7033.69 )(3.22)sin(7033.69 ) =1.05计算第一破裂面倾角:=0.572itgQQR 2-1.05+ 1.051.5229.66i计算第二破裂面倾角:321/()cos()cot()(1tantan)sin()iiP Hatgh (3.22)cos35cot(3533.69 )(1tan35tan29.66 )0.284.1sin(3533.69 ) 15.64i 18.05i；故出现第二破裂面/1i验证假定条件是否成立:111()tantaniLHaHb (3.22)tan29.663.2 tan39.523 2.59m所以假设条件成立2土压力计算用出现第二破裂面时的公式计算土压力013.750.76m18qh 根据求得的重新求第一、第二破裂面倾角0h0122 0.76111.143.22hpHa/1cot(2)()sin(2)hQHa=0.954.1cot(7033.69 )1.14 (3.22)sin(7033.69 )/221cos()cot(2)() sinsin(2)hRctgpHa /22112/112 ()cos21 () tan() cotcot()sin()cos()P HahhHaHaHah=-1.54第一破裂面倾角:=-0.95+=0.612itgQQR 20.95( 1.54) 31.5i第二破裂面倾角:1/()costan()cot()(1tantan)sin()iiP Hah331.14 (3.22)cos35cot(3533.69 )(1tan35tan31.5)0.344.1sin(3533.69 ) 18.78i 14.91i土压力系数:cos()(tantan)sin(2 )iiiiiKcos(31.535 )(tan31.5tan14.91 )0.39sin(31.514.9170 ) m/1111tantan1tan39.52tan33.693.24.21tantan1tan14.91tan33.69iHH/11()5.24.21aHaH m/cot1.43bam/3tan1 1 0.610.44mtantan0.61 0.27iiibah /4134.20.443.76mhHh/3041/2111221(1)2hh haKHHH 210.442 0.76 3.761(1)4.22 4.24.2 =1.55/221111118 4.20.39 1.5595.97kN22EH KK11cos()95.97cos(14.9135 )61.8kNxiEE 11sin()95.97sin(14.9135 )73.42kNYiEE 11cos()95.97cos(14.913511.31 )46.2kNHiEE 11sin()95.97sin(14.913511.31 )84.12kNViEE 作用于墙背上的土压力:1161.8kNxxEE111tan61.8 0.212.36kNYxEE土压力对验算截面的弯矩:/2/13044111/211()(32)33xa Hhh hhHHZH K34=1.67m224.21(4.20.44)0.76 3.76(3 3.762 4.233 4.21.55 1111tan1.6 1.67 0.21.27mYXZBZ1/111112.36 1.2761.8 1.6787.5(kN m)YEYXXME ZE Z 3上墙自重及弯矩计算11(0.8 1.6) 3.2 2388.32kN2W 22111111(0.80.8)(2 0.8) 0.053(0.8)BBBHZB 22(0.80.8 1.6 1.6 )(2 0.8 1.6) 0.05 3.20.69m3(0.8 1.6)188.32 0.6960.94kN mWM5.3.2 截面应力验算/11112.3688.32100.68kNYNEW/1161.8kNXHE11187.560.9426.56mEWMMM 11111.626.560.54m22100.68MBeN11.60.4m44B11min116100.686 0.54(1)(1)64.8kPa1.61.6NeBB 180kPa直剪应力:120kPa1111(0.40)(61.80.4 100.68)13.46kPa1.6HNB5.4 基顶截面应力验算5.4.1 破裂角假设上墙第一破裂面交于荷载内，下墙破裂面亦交于荷载内（如图 5-3 所示）351图 5-3 基顶截面应力验算图式223514.0417.538.46 2tan0.25A 下墙破裂角:2()()tgtgctgtgtgA 38.46(3538.46 )(38.460.25)tgctgtgtg 0.72915236.10验证假设条件是否成立=4.64m0221122111tan()tantantanLHHHBHb与假设相符合。5.4.2 土压力换算荷载均布土层厚度:00.76mqh土压力系数:2222cos()(tantan)sin()K36cos(36.1035 )(36.100.25)0.33sin(36.1035 )tg10122()2(3.20.76)112.573.8HahKH 222211118 3.80.33 2.57110.22kN22EH KK2222cos()110.22cos(17.514.04 )110kNxEE 2222sin()110.22sin(17.514.04 )6.65kNYEE 5.4.3 土压力对验算截面的弯矩/1221.1421.673.85.47mZH/12111tan1.142tan22.84YZHiBB=3.80.05+1.6+2-0.820.27=3.57m/102213.820.762.04m3333 2.57XHahHZK22222.542.04 0.253.05mYXZBZtg 211221122EYYYYXXXXME ZE ZE ZEZ73.42 3.576.65 3.0561.8 5.47 110 2.04280.05kN m 5.4.4 墙身自重及对验算截面产生的弯矩188.32kNW 10.693.8 0.050.08mZ 12211121()2kWBBBH1(2.54 1.62) 3.8 23268.32kN2222(3.63.6 2.542.54 )(2 3.62.54) 0.05 3.83(3.62.54)Z =1.65m88.32268.32365.64kNW 1288.32 0.88268.32 1.65520.45kN mWWWMMM5.4.5 衡重台上填料重及弯矩计算， ，（如图 5-4 所示）14.91i31.5i139.5237 图 5-4 衡重台上填料及弯距计算图式/1211111111(tantan)22EEEiWWWH HB H1118 4.2 3.2 (tan39.52tan14.91 )18 2 3.222 124.13kN/2111111111(2)(2tantan)(tan0.5)3WEEEiEMWH tgBWHHWHj298.38kN m5.4.6 截面强度验算1偏心矩计算:22280.05520.45298.38538.78kN mEWWEMMMM 21273.426.65365.64 124.13171.8kNYYENEEWW21261.8 110171.8kNXXHEE22222.54538.780.77m22569.84MBeN22.540.64m44B2正应力验算:221.2226569.846 0.77(1)(1)2.542.54NeBB38 =632.67kPa750kPa(-179.5kPa-180kPa)3剪应力验算:120kPa2220.40171.80.4 569.8422.12.54HHkPaB 5.5 基底截面强度及稳定性验算上墙及墙身计算同前（如图 5-5 所示）5.5.1 破裂角假设上墙第一破裂面交于荷载内，下墙破裂面亦交于荷载内。223514.0417.538.46 20.25Atg 下墙破裂角: 3()()tgtgctgtgtgA 38.46(3538.46 )(38.460.25)tgctgtgtg 0.73 1图 5-5 基底截面强度及稳定性验算图式336.10验证假定条件是否成立39002110221111tan()tantantan1 1.75LHHHBH =5.38m假设条件成立。5.5.2 土压力换算荷载均布土层厚度:013.750.76m18qh土压力系数:3323cos()(tantan)sin()Kcos(36.1335 )(tan36.130.25)0.16sin(36.1338.46 )101022()2(3.20.76)113.235.34HahKH 2230211118 5.340.16 3.23132.63kN22EH KK3322cos()132.63cos( 14.0417.5 )132.39kNxEE 3322sin()132.63sin( 14.0417.5 )8kYEEN 3322cos()132.63 cos( 14.0417.511.31 )128.25kNHEEi 3322sin()132.63 sin( 14.0417.511.31 )33.81kNVEEi 5.5.3 土压力对基底截面的弯矩计算:0210315.343.20.8262.4m2333 3.23xHHahZhK33322.842.4 ( 0.25)2.24mYXZBZtg 15.470.86.27mXZ12133.57tan3.570.5 1 0.054.12mYZBHi 311331133EYYYYXXXXME ZE ZE ZEZ473.42 4.128 2.2461.8 6.27 132.29 2.4 384.81kN m 405.5.4 墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩188.32kNW 10.880.5 1 0.051.43mZ 2W 268.32kN21.650.5 1 0.052.2mZ 32213311()(2.540.52.84) 1 2367.62kN22kWBBB H 223(3.043.04 2.842.84 )(2 3.042.84)(0.05 1)1.5m3(3.042.84)Z431123 2.84 0.5417.64kN22kWB h123488.32268.3267.62 17.64441.9kNWWWWW11223344WMW ZW ZW ZW Z88.32 1.43268.32 2.267.62 1.5 17.64 1.85850.67kN m5.5.5 衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩124.13kNEW 298.38 124.13 (0.5 1 0.05)366.65kN mWEM 5.5.6 基底截面应力和稳定验算1偏心矩计算:33384.38850.67366.65332.51kN mEWWEMMMM 313()cosVVENEEWWi 84.1233.81441.9 124.13 cos11.31672.64kN m 313()sinHHEHEEWWi46.2 128.25(441.9 124.13)sin11.3161.25kN 341332.76832.510.14m22672.64MBeN40.45m6B2正应力验算:331.241416(1)NeBB672.646 0.14(1)2.762.7641 =287.32kPa300kPa(170.6kPa300kPa)3稳定验算:滑动稳定验算1.303113672.64 0.33.2961.25cN fKH131422121()2YYEcXXEEWWB h fKEE1.31(73.428 124.13441.919 2.7 0.54) 0.521.761.8 132.39 倾覆稳定验算1.50301133832.51112.1861.8 1.67 132.39 2.4XXXXMKE ZEZ 因此，该衡重式挡土墙各项验算均满足要求。42第 6 章 路面设计6.1 路面设计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。6.1.1 路面类型与结构方案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。同时，应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构10。6.1.2 路面建筑材料设计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。6.1.3 路面结构设计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，然后进行设计。6.2 路面设计步骤43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，确定各结构层材料设计参数。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。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，增加结构强度和稳定性11。6.3 路面设计6.3.1 设计资料本设计为六车道高速公路，路面设计年限为 15 年，预测该路竣工后第一年的交通组成如下表 61 所示，在使用期内交通量年平均增长率为 7%。本路段位于广东南部沿海地区，属于第3自然区划，为粉质土，沿线有大量碎石集料，并有水泥、石灰等供应。6.3.2 轴载分析 路面设计以双轮组单轴 100kN 为标准轴载。1.以设计弯沉值为指标，计算路面厚度及验算沥青层层底拉应力的累积当量轴载。(1)轴载换算（弯沉） （见表 62）44(2)累计当量轴次高速公路沥青路面的设计年限为 15 年。设计年限（t 年）累计当量轴次:轴次154(1)1 365(1 0.07)1 365 1788.3 0.35574.08 100.07teNN表 61 预测交通组成表车 型前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组 数后轴距(cm)交通 量(次/日)黄河 JN16355.61141双320江维 HF15045.1101.51双300湘江 HQP4023.173.22双3400太脱拉 13845.4902双3208三菱 T653B29.3481双300东风 EQ14023.769.21双400表 62 轴载换算结果表车型Pi（kN）C1 C2 Ni 4.3512()iipC C nP前轴58.615.4320200.3黄河 JN163后轴11411320565.8前轴45.115.430060.1江淮HF150后轴101.511300320.1前轴29.315.43009.2三菱T653B后轴481130012.3前轴45.415.420842.8太脱拉138S后轴902.212.8289.3湘江HQP40后轴73.221400205.9前轴25.515.44007.9东风EQ155后轴55.72.2140074.6合 计4.35121()kiiipNC C nP1788.32.验算半刚性基层层底拉应力时，累计当量轴载。45(1)轴载换算（半刚性基层层底拉应力） （见表 63）(2)累计当量轴次设计年限（t 年）累计当量轴次:154(1)1 365(1 0.1)1 365 1605.3 0.35651.58 100.1teNN轴次。表 63 轴载换算结果表车型Pi（kN）/1C/2CNi/812()iipC C nP前轴58.6118.532082.3黄河JN163后轴11411320912.8江淮HF150后轴101.511300337.9太脱拉138S后轴902.21208197湘江HQP40后轴73.22140065.9东风EQ155后轴55.72.214009.4合 计/8121()kiiipNC C nP1605.33 结构组合设计及各层资料的设计参数路面面层采用沥青混凝土，厚度为 15cm，其中:上面层采用细粒式密级配沥青混凝土（4cm） ，中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（5cm） ，下面采用粗粒式密级配沥青混凝土（6cm） 。基层采用 25cm 水泥碎石。底基层采用石灰土，厚度由计算确定。以设计弯沉值计算路面厚度时，各层材料均采用 20抗压回弹模量。验算层底拉应力时，沥青混合料采用 15抗压回弹模量、15劈裂强度。结构组合设计及材料参数见表 64。4 设计指标的确定查规范可知: = 1.0 = 1.01.0csbAAA=设计弯沉值dL =0.2600decsbLNA A A40.2600 (574.08 10 )1.0 1.0 1.0 =26.69（0.01mm）各层材料的容许层底拉应力 RSPSQQK细粒式沥青混凝土:46 0.2240.220.090.09 1.0 (574.08 10 )1.02.76saecKA NA 1.4 2.760.507MPaRSPSQQK表 64 结构组合设计及材料参数汇总表层位材料名称h（cm）20模量（MPa）15模量（MPa）15劈强度（MPa）细粒式沥青混凝土4140020001.4中粒式沥青混凝土5120018001.0面层粗粒式沥青混凝土610004000.8基层水泥碎石2515000.5石灰土5500.225下基层土基40中粒式沥青混凝土:0.220.092.76saecKA NA 1.0 2.760.3623MPaRSPSQQK粗粒式沥青混凝土: 0.2240.220.090.09 1.1 (574.08 10 )1.03saecKA NA 0.8 3.00.26MPaRSPSQQK水泥碎石: 0.1140.110.350.35 1.1 (651.58 10 )1.01.966saecKA NA0.5 1.9660.2543MPaRSPSQQK石灰土:（见表 65）0.1140.110.450.45 (651.58 10 )1.02.53secKNA0.225 2.530.0889MPaRSPSQQK6.3.3 计算石灰土层厚度471.将六层路面结构换算为三层体系由于路面厚度计算是以弯沉值作为控制指标，故按弯沉等效原理进行换算。表 65 三层体系换算表路面结构层（n=6）换算三层体系换算公式细粒式沥青混凝土1h1E1hh1E中粒式沥青混凝土2h2E粗粒式沥青混凝土3h3E 水泥碎石 4h4E 石灰土 5h5EH2E土基 0E0E1hh12.4232nKkkEHhhE2.综合修正系数F0.380.360.36026.48361.63()()1.63 () ()0.53020002000 10.650.7ELsFp3.理论弯沉系数325.47 14004.620.7 2 0.52 10.65 10sdlLL EFp F 4.求H由，。查三层体系表面弯沉系数诺谟图，2112000.861400EE40.37610.65h得:。又由，。查三层体系表面弯沉6.402360.031200EE40.37610.65h系数诺谟图，得:11.42K 则。214.60.516.4 1.42LKK查三层体系表面弯沉系数诺谟图:，则4.8H48 4.9 10.6551.1cmH 5.计算石灰层厚度342.42.423422552.4218.2cmEEHhhhEEhEE 取。520cmh 6.层底拉应力验算将六层路面结构换算为三层体系。按弯拉应力等效原理进行换算（见 66 表）细粒式沥青混凝土: 14cmhh1400150055056252034.26cm180018001800H 由21180040.9,0.375200010.65EhE查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图，为负值，结构层受压。同理，中粒式沥青混凝土层、粗粒式沥青混凝土层均受压。水泥碎石:=40.4cm44420001800140045625150015001500h H=20cm由201255040.440250.37,3.79,0.073,1.88,150010.6555010.65EhEHEE查三层体系上层底面拉应力系数诺谟图，。0.1611.27m 21.01m 故120.7 0.16 1.27 1.010.1437MPamp m m0.2606MPaRQ 石灰土:h=40.4cm，H=20cm由，02400.073550EE201.8810.65H215500.371500EE40.43.7910.65h查三层体系中层底面拉应力系数诺谟图，得:。120.257,1.08,0.28nn故:120.7 0.257 1.08 0.28mp nn0.05MPa0.0889RQ MPa49上述计算结果满足设计要求。表 66 三层体系换算表验算层路面结构层（n=6）换算三层体系计算公式细粒式沥青混凝土 1h1E中粒式沥青混凝土 2h2Eh iE粗粒式沥青混凝土 3h3E水泥碎石 4h4E石灰土 5h5EH 1iE上层底面（第 i层in-1）土基 E0E041ikkkiEhhE10.911nkkk iiEHhE 细粒式沥青混凝土 1h1Eh 2nE中粒式沥青混凝土 2h2E粗粒式沥青混凝土 3h3E水泥碎石 4h4E石灰土 5h5EH 1nE中层底面（i=n-1）土基 0E0E1412nkkknEhhE1nHh50第 7 章 交通沿线防护设置设计7.1 概述交通工程及沿线设施是为了适应高速公路快速、安全、经济和舒适的通行特点与管理需要而设置的。他是高速公路的重要组成部分，是发挥高速公路经济效益、保障形式安全、提升管理手段必不可少的配套设施，也是公路现代化、智能化的标志之一12。7.2 交通安全设施设计交通安全设施指在道路沿线，采用工程手段为道路使用者提供视线诱导、路侧保护、防止眩光对驾驶员视觉性能的伤害等，排除各种交通干扰，减轻潜在事故的严重程度。交通安全设施的设置应把潜在的事故率和事故严重度结合起来考虑，选择合适设置地点和设置形式。交通安全设施的设置应根据道路等级、车辆组成和路侧特征，并应考虑事故发生概率和维修及养护成本，进行成本效益分析后确定最佳设置方案。1隔离设施隔离设施是阻止人、畜进入公路，防止非法占用公路用地的设施。隔离设施按材料不同，可分为金属网、钢板网、刺铁丝和常青绿篱几大类。2防眩设施防眩设施用于预防车辆夜间行驶时，对向车辆前照灯对驾驶员视线干扰而产生瞬间眩目，影响视距和引起心理上不舒适的交通安全设施。防眩设施按材料不同，可分为防眩板、防眩网和植树。3防撞设施防撞设施指通过吸收车辆碰撞能量使车辆安全停止，并使车辆改变行驶方向避免乘员受到严重伤害的安全措施。防撞设施结构形式按基本原理可分为动能原理和能量守恒原理两大类，常见 Hi-Dro 夹层系统防撞垫和填砂塑料防撞桶。防撞设施主要设置在道路障碍物前，或道路出口分叉端部或分隔带端部。Hi-Dro 夹层系统防撞垫通过吸能材料的变形、破坏来抵消碰撞车辆的动能，其构造中吸能部件为 15 厘米的聚乙烯塑料管，管内装有水体，这些塑料管里的水通过横隔板分区排放。在防撞垫后部需要刚性支撑结构，并用钢丝绳使防撞垫保持直立。4防护设施防护设施是指预防人为或自然因素对道路交通及周边环境的危害的安全设51施。5安全护栏护栏按刚度的不同可分为柔性护栏、半刚性护栏和刚性护栏三类:刚性护栏指的是水泥混凝土式护栏，一种具有一定断面形状的水泥混凝土墙式结构，主要依靠汽车爬高，变形和摩擦来吸收车辆的碰撞能量。52第 8 章 工程概算8.1 概算定义和作用8.1.1 概算定义工程概算是决定工程结构物设计价值的综合文件，是基本建设管理工作中的重要环节。8.1.2 概算作用1.是编制基本建设计划，确定和控制基本建设投资额的依据。2.是设计与施工方案优选的依据。3.是实行基本建设招投标，签订工程合同，办理工程拨款、贷款和竣工工程结算。4.是施工企业加强经营管理，搞好经济核算的基础。5.是对工程进行成本分析和统计工程进度的重要指标13。8.2 概算费用组成公路工程概算费用有建筑安装工程费，设备、工具、器具、及家具购置费，工程建设其他费用，预留费用共四大部分组成14。8.3 路线工程概算主要内容第一部分:建筑安装工程第一项 :路基工程第二项 :路面工程 第三项 :其他工程几沿线设施第二部分: 设备及工具、器具购置费53结 论毕业设计是大学本科教学计划中最后一个重要的教学环节，是对自身综合应用所学的道路桥梁基础理论的培养，也是进行道路桥梁工程设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养自身综合素质和工程实践能力的重要阶段。毕业设计的目的在于使我们受到道路桥梁工程师所必须的综合训练，有利于向工作岗位过渡。本设计完全根据新规范进行设计的，采用了当今最前沿的设计方法。主要目的是以满足生产的需要为主，具有较强的适用性。本毕业设计课题为东深高速公路 K23+500K27000 段施工图设计 ，要求对东深高速公路进行路线、路基路面工程施工图设计。道路路线工程要求对所提供地形图，依据控制点进行平面设计、纵断面设计、横段面设计；路面工程根据工程当地的建材类型和产量进行选取，对路面的面层、基层和垫层的材料强度、刚度和稳定性进行验算。结构设计考虑了便于施工，安全，经济合理等因素，具有较好的安全性，适用性及耐久性。从道路设计到结构设计都运用了科学设计方法，合理的设计理论。本设计的内容全面地包含了交通土建专业所学知识，是一次全面的设计演练。同时，设计研究的内容具有相当的深度和难度，是对设计人员的一次综合考核。设计应达到的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行。为此，设计过程中要以设计规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。限于时间和经验等方面的原因，在设计中难免有不尽合理和完善之处，敬请指正。54致谢本研究及学位论文是在景海河和杨海涛二位老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他们严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，耐心的回答我们每个问题，无论是否占用了他们的私人时间都能及时的给予解答，保证了我们能及时跟上进度。深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，杨老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。两年多来，景教授不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向景老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！55参考文献1 张金水 张廷楷.道路勘测与设计.同济大学出版社，2005:12 周亦唐 张维全 李松青.道路勘测设计第二版.重庆大学出版社，2005:29-503 赵一飞 杨少伟.高速公路设计.人民交通出版社，2006.7:290-2914 李嘉.公路设计百问.人民交通出版社，2003.9:172-1755 张志清 道路勘测设计.科学出版社，2005:66 公路线形设计规范 （JTJ 01494）:97 李嘉.道路设计常用数据手册.人民交通出版社，2006:61-628 何兆益 杨锡武.路基路面工程.重庆大学出版社，2001:51-549 黄晓明 朱湘.路基路面工程.东南大学出版社，2005:35-3610 陆鼎中.路基路面工程.第二版.同济大学出版社，1999:56-5711 方守思.高速公路. 人民交通出版社，2002.9:93-10012 张起森 王首绪.公路工程施工组织及概预算.第二版.人民交通出版社，1999:6613 张丽华.公路工程概预算编制指南.人民交通出版社，2001:66-6714公路工程技术标准 （JTG B012003）15公路路基设计规范 （JTG D302004）16公路沥青路面设计规范 （JTG F402004）17 公路工程预算定额.人民交通出版社，200118刘黎萍孙立军沥青路面结构设计中的寿命周期费用分析，山东交通学院学报 200219 Chavez D. J. Mountain Biking : Direct， Indirect， and Bridge Building Management Styles. Journal of Park and Recreation Administration. Volume 14. 1996:21-35.20 Chavez D. J.， P. L. Winter， and J. M. Bass. Recreation Mountain Biking : A Management Perspective. Journal of Park and Recreation Administration. Volume 14.1993:29-36.56附录 1移动荷载作用下曲梁的精确解摘要本文提出了移动荷载作用下曲梁的精确解，其中包括动态矩阵性拉氏变换技术。在拉普拉斯领域性动态矩阵节点力向量，相当于一个移动荷载的基础上，一般封闭形式的解方程邸粒圆形弯梁受移动载荷。相比态叠加解的情况对照简支梁弯曲有效值高，准确性和适用性的解决方案。内部反应在任何地点随时可以取得预期的高精度利用提出的解决而大量分子往往利用 1997/195 元方法所需. 此外， 跳板的行为剪力由于通过负荷显然形容目前的未经解决的现象，这是不能达到的态叠加解决方案。最后，本办法是使用行为研究动态圆形曲梁遭受了移动荷载考虑电子负载超常的特点，包括移动速度和励磁频率电子和超常的特性曲梁如曲率半径，一些跨度，开放角度和阻尼。位移和内部因素的影响反应。关键词:弯梁; 移动荷载; 拉普拉斯变换; 性病烦躁法动态引言梁动态响应负荷是引起了人们很特别地关注。这种振动发生在桥梁和铁路中，特别是车辆中，尤其是高速行驶的。关于这一主题的研究工作可追溯到19 世纪1。美国最先进的审查小组所作的振动幅度委员就相关问题作了解释2。 大部分的研究工作就是直梁式问题。在 90 年代，发表有关调查工作车辆及桥梁的相互作用， 其中彰和诺瓦克3提出解决叠加态的方法。4献了传统姚解、杨、林5采用动态冷凝技术提高自己解决速度 1997/195 元电子存储。对于弯曲梁式问题，谭和岸上67态叠加法适用于单一反应动力学研究， 简支梁受移动载荷弯曲或移动质量、其中拉索夫方程为薄壁梁8用。威尔逊9约瑟夫和进行实验室规模的实验研究振动弧形跨度为谢林等。 12运用各种元素制剂 1997/195 分析动态响应弯箱梁桥受了运动负荷，而黄等。 13对于解决过境车辆模拟崭露头角群众。最近，威尔逊等。 14受雇正常模式方法分析连续弯梁。 有两大弊端用模态(或正常模式)技术解决了运动负荷.一是自然频率和模式形状都可以发现，其中一般不容易作出，尤其弯梁耦合的剪力和力矩、连栋横梁。 另外就是不连续的剪力荷载点 1997/195 连续处当出现间断的现象可用这种方式得出结果， 15。 3提出模态解，王等。 4献了传统姚元解、杨、林5采用动态冷凝技术提高自己制订解决 1997/195 元电子存储。同样，姚元的做法有缺点，应该用一个氖来获得准确结果内部反应。此外，在每次一步中有哪些因素待定负荷将要进入改造负荷相当于该单元节点力。 57因此，这种做法变得 03-183-05 统计，尤其是连栋束。为了避免这些弊端的方法和姚元法本文包含了一个程序，拉氏变换成动态矩阵性病烦躁。性病烦躁动态矩阵正是建立在这样一个拉普拉斯需要一个元素跨度。内部评估的基础上，反应在拉普拉斯域精确解十分准确。然拉普拉斯数值进行这种因果关系是令人满意的。本办法是准确的解出特殊叠加态对简支梁的弯矩。然后拟议程序适用调查动态行为的圆曲梁负荷 这是一个庞大的功能。 最后位移和内部因素影响的反应是圆曲梁值超常的。调查研究移动速度与负载励磁频率、曲率半径，一些跨度， 跨度长减振的弯梁。数学上的定义于求解。平面弯曲会员如图 1 其中的 X、Z 轴是主轴轴线的主梁节。 S-三轴线与主轴轴线曲率半径不断的钢筋邸粒方程管 出平面运动平面曲线梁计算出平面位移美、弯曲旋转、扭角作为1617图 1。 协调制度、积极进行横向弯梁内力。58图 2. 正面位移和内力的第 n 元素那里是电子杨氏模、剪切模18集体单位体积，截面积、3，4 面积惯性矩的 Z 轴，极惯性矩十页的外部载荷。 那里是电子杨氏模、剪切模七、集体单位体积，截面积、3，4 面积惯性矩的 Z 轴，极惯性矩十页的外部载荷。权证18%的粘性阻尼惯性载有关于 Z 轴、十极惯性矩， 聚丙烯外部装载。至于时间的衍生可以用拉氏的变换方程和有关陈春的时候就可以变成正确解，引进以下非维数量: Z 轴，极惯性矩的外部载荷。59在处。S 是拉氏变换参数这是一个复杂的数目和集等于，在计算方程（2a）（2c）假设零初始条件已适用。假设零初始条件已适用和的最后结果包括两部分既是同解和特解。可以这样表示:那么”h”“p”可以分别表示为同解和特解。同解:同解假设为在以下形式解决:把方程（4）代入方程（2）把 P 等于零，由此方程和安排，下一个获得辅助方程，以求出特殊解60和(7)方程的根正由方程式(7)作为解三阶多项式方程 K2 组。 (七)多次根方程式可能只发生在特殊情况下， 可以稍微改变为变换参数。 随后有同解6162动态刚度矩阵与等效节点力向量在考虑了单跨曲梁，可以直接用在前款规定给予解决。给予齐解方程式(11)从明定边界条件。不过，如果多跨曲梁正、躁动态矩阵节点力向量，相当于一个弯梁装载须与外部电子联系。为了系统地编写程序解决类似的解决方法，使姚元本人的方程: 63正面方向每一个要素数量在两端如图 2。拉普拉斯数值逆变换拉普拉斯数值逆变换技术研发伊利诺19这里通过。全面审查和比较算法的拉普拉斯数值反演变换送给戴维斯和马丁20。亚南21查伊利诺优势的技术比其他计划。拉普拉斯变换的反演是 64加速计算公式(22)快速傅立叶变换(FFT)算法适用。 这种算法是一个准确的参数:粘连(产品左旋和 N)，达峰， 和 A 一般来说通常应该结构将作粘连50、5000、并有 5 至 10 正如伊利诺19。精确解展示解决的准确性和可靠性提出了研制计算机程序， 目前比较所得结果用模态给出本节。 通常这不是一项容易取得方式除在特殊情况下曲梁与简支疆界。 模态叠加求解简支梁受弯负荷的方程式 (12)图 3。 在中点的反应转动惯量和剪切变形，给出了附录。 简单的方式支持零出平面位移美、捻角、弯矩的 MZ。聚乙烯材料性能三千，泊松比=0:3 分别获得数值结果应用于整个文件。曲梁的几何特性与平方截面审议结果如下: 住宅(曲率半径)=五十米，开角=30、细比=70。他是一项跨弧长是根本的弯梁固有频率。 在这种情况下，相当于 0.1 设定，相当于一公里的速度 v=86.853 以下反应结果:65图表一和图表二反应出在报告中点所得的弯梁模态叠加法 而目前法。用数字方式取得上市成果，也是在为态叠加栏解决。三个号码栏为括号的代表达峰本办法;氮和 L 分别为方程(22)。从衔接的研究22叠加态溶液 最高值为响应除表中所列的剪力所收敛至四个明显变化即指兹。 (见图 3)。出色的协议和本办法的叠加态溶液标志着该方法优于能力为了更准确的结果为内部收益率非常感人。此外，在图 3 中可以看出， 无的现象观察当前解决剪力， 所以本办法规定的反应较为稳定，在这种情况下为剪力。动态响应在求出正确性解后、本办法适用于波动运动负荷的谐波频率(磷方程(12)的反应通报了 30 弯梁方形截面如图 4.其固有频率是 12.314、 29.904、 52.097、81.692 然频率得到修改制定的路段上给予了比较中点位移反应提出解决方案，并用所得的态叠加法66图 4. 速写弯曲简支梁的边界条件. 收盘67附录 2An accurate solution for the responses of circular curvedbeams subjected to a moving loadSUMMARYIn this paper， an accurate and elective solution for a circular curved beam subjected to a moving load is.Proposed， which incorporates the dynamic stones matrix into the Lap lace transform technique. In the Lap lace.Domain， the dynamic stones matrix and equivalent nodal force vector for a moving load are explicitly.Formulated based on the general closed-form solution of the deferential equations for a circular curved beam.Subjected to a moving load. A comparison with the modal superposition solution for the case of a simply.Supported curved beam contras the high accuracy and applicability of the proposed solution. The internal.Reactions at any desired location can easily be obtained with high accuracy using the proposed solution， while.A large number of elements are usually required for using the _niter element method. Furthermore， the jumpBehaviors of the shear force due to passage of the load is clearly described by the present solution without.The Gibbs phenomenon， which cannot be achieved by the modal superposition solution. Finally， the present.Solution is employed to study the dynamic behaviors of circular curved beams subjected to a moving loadConsidering the ejects of the loading characteristics， including the moving speed and excitation frequency， and.The ejects of the characteristics of curved beams such as the radius of curvature， number of spans， opening.Angles and damping. The impact factors for displacement and internal reactions are presented. Copyright.Keywords curved beam; moving load; Lap lace transform; dynamic stones method68INTRODUCTIONDynamic responses of beams subjected to a moving load are of considerable practical interest.Vibrations of this type occur in bridges and railways excited by vehicles， and in machining opera-Actions where high axial speed is employed. Research work on this topic can be traced back to the19th century 1. An excellent state-of-the-art review is given by the subcommittee on vibrationProblems associated with extra member on transit systems 2. Most of the research work has concentrated on straight-beam-type problems. In 1990s， the related published work has emphasized.On investigating the interaction between vehicles and bridges， in which Hwang and Nowak3 Proposed modal superposition solution， Wang et al. 4 presented a traditional _niter elementSolution， and Yang and Lin 5 applied dynamic condensation technique in their _niter element Formulation to enhance the solution decency.With regard to curved-beam-type problems， Tan and Shore 6; 7 applied the modal superposition.Method to investigate the dynamic responses of a single， simply supported curved beam subjected.To a moving load or moving mass， in which Lassos equation for thin walled beam 8 was used.Joseph and Wilson 9 conducted a laboratory-scale experiment to study the vibrations of curvedSpans for mass transit systems. Chug and Pinjarkar 10， Rabizadeh and Shore 11， and Schellinget al. 12 applied various types of _nite element formulations to analyze the dynamic responses of curved box-girder bridges subjected to a moving load， while Huang et al. 13 solved for the case with transit vehicles simulated by sprung masses. Recently， Wilson et al. 14 employed normalmode method to analyze continuous curved beams.There are two main disadvantages of using the modal superposition (or normal mode) techniqueto solve the problems with a moving load. One is that the mode shapes and natural frequencies.Have to be found _rest， which， in general， is not an easy task， especially for curved beams with.Coupling between the shear force and the moments and for multi-span beams. The other is that the.Shear force is not continuous at the loading point， and using _nite continuous modes to prescribeThis discontinuity results in Gibbs phenomenon 15.Similarly， the _nite element approach has the shortcoming that a very _new mesh should beEmployed to obtain accurate results for internal reactions. In addition， at every 69time step， it has.To be determined to which element the load will move in order to transform the load into theEquivalent nodal force of that element. Consequently， this approach becomes ine_cient， especiallyfor a multi-span beam.To avoid these drawbacks of the modal superposition method and _nite element method， thispaper proposes a procedure that incorporates the Laplace transform into the dynamic sti_ness.matrix method. The dynamic sti_ness matrix is exactly established in the Laplace domain suchthat one element is needed for one span. The internal reactions evaluated based on the exact solution in the Laplace domain are highly accurate. Then， a numerical Laplace inverse is carriedout such that the causality is satis_ed and no Gibbs phenomenon is observed.The accuracy of the present solution is con_rmed by comparing it with the modal superpositionsolution for the special case of a simply supported circular curved beam. Then， the proposedprocedure is applied to investigate the dynamic behaviour of circular curved beams subjected toa moving load， the magnitude of which is a function of time. Finally， for practical interests， the impact factors for displacement and internal reactions of circular curved beams are investigated.By considering the ejects of the moving speed and the excitation frequency of the load， and theRadius of curvature， number of spans， span length， and damping of the curved beam.MATHEMATICAL FORMULATION AND SOLUTIONSA planar curved member is shown in Figure 1， in which the X - and Z-axis is the principalCensorial axes of the beam section. The S-axis coincides with the censorial axis with a constant Radius of curvature R. The deferential equations governing the out-of-plane motion of a planar.Curved beam in terms of out-of-plane displacement u， bending rotation _， and twist angle _ is70Figure 1. Co-ordinate system and positivestress resultants for a horizontally curvedbeam.71Figure 2. Positive displacement components and stress resultants for the nth element.72 The roots of Equation (7) are exactly determined by treating Equation (7) as a third-order polynomialEquation for K2. Repeated roots of Equation (7) may only occur in special cases，whichCan be eliminated by slightly changing the value for a in the Laplace transform parameter. Subsequently， Where E is the Youngs modulus， G the shear modulus， _ the shear coincident， C the tensionalSti_ness coincident 18， _ the mass per unit volume， A the cross-sectional area， Is the area momentOf inertia about the Z-axis， J the polar moment of inertia， Pp the external loading. The 73viscousDamping coercions are set to bathe derivative with respect to time is denoted by a dot.Performing the Laplace transform on Equations (1a) (1c) with respect to the time-dependentVariable， introducing the following non-dimensional quantities:it is assumed that there are six distinct roots for Equation (7)， namely， kN ( j=1; 2; : : : ; 6)，Which are three pairs of roots with deferent signs? Substituting each root into Equations (5) and(6) yields _j and _j ( j=1; 2; : : : ; 6). The homogeneous solutions are expressed as where v is the