毕业设计（论文）-重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计.doc

2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 根据重庆交通学院土建学院道路工程系要求，完成对该二级公路进行全线设计。该路 段全长 3279.18 米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为二级公路，设计车速 60km/h，设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定。 1.1 设计的任务与内容设计的任务与内容 完成在指定的起、终点之间的二级公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按 公路等级二级、设计车速 60km/h 进行设计。 1.1.1 设计原始资料设计原始资料 1. 地形图：1：1000 2. 交通量：交通量年增长率 7%，近期交通量如下： 解 放 CA10B 1600 辆/昼夜 黄 河 JN-150 260 辆/昼夜 跃 进 NJ130 300 辆/昼夜 小汽车 1000 辆/昼夜 3. 自然地理条件： 该区属亚热带温润气候，四级分明，东南夏热，年平均气温 17-18.8，极端最高气 温 43，极端最低气温-3.8.年平均降雨量 1032 毫米，年平均雾日 50 天，平均风速 1.75 米/秒。本地区地震烈度为度。本地区地表上覆盖 2 米左右粘土表层（其中，水田 段淤泥 0.4 米） ，下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩，呈互层状产出。 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。 5 中间控制点：根据地形、地物条件(如经济开发区、少拆迁房屋，少占用高产农田， 控制工程造价等方面)自己确定 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 2 1.1.2 设计后应提交的设计文件设计后应提交的设计文件 1说明书-SI2 2设计图 （1）路线平面图（全线）-S2 （2）纵断面图（全线）-S3 （3）路基一般设计图（1000 米）-S5 （4）横断面设计图（10000 米）-S6 （5）涵洞设计图（一道）-S7 （6）路基防护工程设计图（挡土墙一整段）-SIV- 18 （7）路面结构图（全线）-SIV- 20 3表格 （1）直线、曲线及转角表（全线）-S- 4 （2）路基土石方数量表（1000 米）-SIV-12 （3）路基设计表（1000 米）-SIV- 2 （4）路面工程数量表（全线）-SIV-19 （5）平曲线上路面加宽表（全线）-SIV-21 1.2 设计任务要求设计任务要求 1.设计必须符合“重庆交通学院本科毕业设计规范化要求”的内容。 2.所有设计图均要求在坐标纸上（路线平面图直接在地形图上完成） ，手工绘制（计算 机绘制的路线平面图只完成路线与曲线表部分） 。 3.说明书必须用计算机打印；表格可采用计算机绘制。 4.图幅要求：297420 （A3 复印纸） 。 5.设计文件在答辩完后进行装订，共装订成二册，第一册为说明书，第二册为设计图 表。 6.设计文件（包括说明书）严禁雇人代做、抄袭。一经查出，毕业设计成绩为“不及 格” 。 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 3 1.3 主要参考文献主要参考文献 1. 中华人民共和国交通部标准公路工程技术标准JTG B01-2003,人民交通出版社 出版,2004 年 2 月。 2.道路设计资料集 1-7 ，孙家驷主编，人民交通出版社出版，2001 年 1 月。 3.路线 ，路线设计手册编写组，人民交通出版社出版，1979 年 10 月。 4.高速公路规划与设计 ，高速公路从书编委会，人民交通出版社出版， 1998 年 4 月。 5.路基 ，交通部第二公路勘察设计院，人民交通出版社出版，1996 年 12。月。 6.高速公路路基设计与施工 ，高速公路丛书编委会，人民交通出版社出版，1998 年 4 月。 7.路面 ，姚祖康主编，人民交通出版社出版，1993 年 6 月。 8.高速公路路面设计与施工 ，高速公路丛书编委会，人民交通出版社出版，2001 年 8 月。 9.公路桥涵设计手册 涵洞 ，顾克明主编，人民交通出版社出版，1993 年 5 月。 10.公路小桥涵手册 ，河北省交通规划设计院编，人民交通出版设出版，1986 年 5 月。 道路工程系 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 4 第第 2 章章 路路线线平平面面设设计计 线形是道路的骨架，对路段平面线形设计，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（1：2000） ，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、地物、 地质等自然条件，综合平、纵、横三方面的因素进行考虑。 2.1 基本线形要求基本线形要求 1直线 直线是公路线形中最常采用的基本形式，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 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 5 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，对于设计车速大于或者等于 60km/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 计）的 20 倍为宜。本路段设计车速为 60km/h，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：6V=660=360m （2）反向曲线间最小长度：2V=260=120m 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。 2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 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：200m 极限最小半径：125m 不设超高（i路拱2.0）最小半径：1500m 设超高（i路拱2.0）最小半径：1900m 圆曲线最小半径极限值（m）： = 10： 115i = 8： 125i = 6： 135i 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。 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 6 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。 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 50m。而各级公路的平曲线，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： 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。 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。 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，避免小半径与大纵坡重合即形成陡坡急弯。 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。 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。 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。 3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 规定山岭重丘区一级路（设计车速=60km/h） 最小缓和曲线长度不小于 50m。 4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 111121 之间。 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 7 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/3AR 2 1 A A S 型曲线两个圆曲线半径之比不宜过大，以符合： =11/3 2 1 R R 式中：R1为大圆曲线半径（m） ，R2为小圆曲线半径（m） 。 2.2 平面设计步骤平面设计步骤 2.2.1 选线的目的和任务选线的目的和任务 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。 2.2.2 选线原则选线原则 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，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 造田、农田水利灌溉、土地规划等相结合。 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 8 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。 2.2.3 选线步骤选线步骤 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，从起点到终点必须经过两条河 沟，因此跨河位置的选择成了重要的控制因素。由于所经地区为丘陵地区，通过的垭口位 置选择也成了控制因素。在选定控制点后，根据平面线形要求在满足技术要求的前提下确 定交点。 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 (2.1) x y 12 12 xx yy 则路线的方位角 为：第一象限： 第二象限：=180- 第三象限：=180+ 第四象限：=360- (2.2) （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） (2.3) （3） 交点间距： D= (2.4) 2 12 2 12 )()(yyxx 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 9 3.平曲线设计及敷设 (1)缓和曲线长度的确定 二级公路其最短缓和曲线长为 50 米。关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素： 最小缓和曲线长度： ls50 米 超高缓和段长度 按 Lc=计算，式中： (2.5) p iib gc )( 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 LsLc 当 Lc50 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、型、型、凸型、卵型及复 曲线等，常用型式有简单型、基本型及型。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) 2 L=(-2)R+2ls =R+ ls (m) 180 180 E=(R+P)sec-R (m) 2 J=2T-L q=ls/2+ls3/(240R2) P=ls2/(24R)-ls4/(2384R3) 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 10 0= (2.6) R ls90 二级公路的极限最小半径为 125 米，一般最小半径为 200 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，本路段共有三种情况：a.直接选定（放坡定线时以 Ls:Ly:Ls=1:1:11:2:1 为佳） ； b.外距控制；c.切线长控制（在反向曲线处采用） 。 本设计有三三个平曲线，均为“S”型曲线。 (3)计算书 交点间距、路线的转角计算 已知：起点（351128，478218） ， JD1 (350968，478730)，JD2 (350962，479922), JD3(350652, 481036), 终点（350670，481442） 解：1. 起点到 JD1 的路线与 x 轴的夹角 =arctg 1 12 12 xx yy 因为0,0,0,0,0，所以 4=180-4=1772741 12 xx 12 yy JD1 处的转角 1= = 17356（左转） 12 JD2 处的转角 2= 151544（右转） JD3 处的转角 3=- 18521（左转） 起点到 JD1 的距离 = 536.42m l 2 12 2 12 )()(yyxx JD1 到 JD2 的距离 =1192.02ml 2 12 2 12 )()(yyxx JD2 到 JD3 的距离 = 1156.33ml 2 12 2 12 )()(yyxx 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 11 JD3 到终点的距离 = 406.4ml 2 12 2 12 )()(yyxx 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， 22 5 40lsR l lx 33 73 3366lsR l Rls l y （2.7） 在圆曲线上, mm Rqxsin )cos1 ( mm RRy (2.8) 2 (6479.28 0 R lslm mm 其中： -圆曲线上任意点 m 到缓和曲线终点的弧长（m） m l l-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。 2.3 平面设计成果平面设计成果 按着要求将计算得出的结果布设到平面图上，并且上墨，注明路线起终点、曲线起终 点、百米桩、公里桩，完成平面设计图，填写直线、曲线转角表。 第第 3 章章 路线纵断面设计路线纵断面设计 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 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 12 大小以及与平曲线线形组合关系进行设计。 3.1 本路段纵断面概况本路段纵断面概况 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：150 m 2.最大纵坡：6.0% 3.纵坡长度限制： =3% 最大坡长 1200mi =4% 最大坡长 1000mi =5% 最大坡长 800mi =6% 最大坡长 600mi 4.竖曲线最小半径和最小长度： 凸形竖曲线半径（m）： 一般值:2000 极限值:1400 凹形竖曲线半径（m）: 一般值:1500 极限值:1000 竖曲线最小长度（m）: 50 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 4 个，最大纵坡-2%，最小纵坡 0.34%，2 个凸形竖曲线和 3 个凹形 竖曲线。最大凸形竖曲线半径为 50000 米，最大凹形竖曲线半径为 40000 米。 3.2 纵坡设计纵坡设计 3.2.1 设计的基本原则设计的基本原则 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 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 13 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” ， “竖包圆” 。 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。 3.2.2 纵坡设计步骤纵坡设计步骤 1.加桩及地面标高的读取 关于地面高程的读取，采用等高线内插法读取，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、一座中桥。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、变坡点桩号确定下来，将变坡点桩号调整到整 10 米桩 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 14 号处，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，同 时还应注意桥上纵坡不大于 4。 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： 1）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。 2）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。 3）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） (3.1) 2 8 E 4）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） (3.2) T2 5）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，选择应注意。 （2） 几何要素的计算： =i2-i1 L=R T=L/2 E= R T 2 2 y= (3.3) R x 2 2 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。 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 15 y = （3.3） R x 2 2 式中 y-计算点纵距； x-计算点桩号与竖曲线起点（或竖曲线终点）的桩号差。 （4）计算竖曲线后各桩号的设计标高 起点桩号=变坡点桩号-T 起点高程=变坡点高程Ti 设计标高=切线高程 + y （3.4） （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。 3.4 纵坡设计成果纵坡设计成果 详见路线纵断面图。 第第 4 章章 路基横断面设计路基横断面设计 4.1 基本要求基本要求 横断面是中线上各点的法向切面，它有横断面设计线和地面线构成，路基横断面设计 就是在各中桩位的横断面地面线的基础上，确定横断面设计线的形状、尺寸、结构等的工 作。目的主要是：为路基施工提供资料数据（即路基横断面设计图） ；为计算土石方提供面 积资料。路基是路面的基础，路基的强度与稳定性直接影响到路面的强度与稳定性。所以 对路基的一般要求是： 1.断面尺寸符合设计公路工程技术标准； 2.具有足够的强度与稳定性，又要经济合理； 3.防水害，必须采取拦截或排出路基以外的措施，兼顾当地农田基本建设要求。 按山岭微丘区二级公路标准，本路段路基宽度为 10 米，其中行车道宽度为 23.57.0 米，其中硬路肩宽度为 20.75 米，土路肩宽度为 20.75。路面和硬路肩横坡为 2%，土 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 16 路肩横坡为 3%。超高方式为绕行车道内边缘旋转。路基设计标高采用未设超高、加宽之前 的路基边缘标高。各路段路基设计详见路基横断面图。 4.2 一般路基设计一般路基设计 本次毕业设计由于任务重，时间紧，故仅要求选做 1000 米范围的路基横断面设计。本 设计选做桩号为 K0+000K1+000 段。 1.加宽计算 根据公路工程技术标准规定：凡半径小于 250 米的平曲线都要予以加宽，以能使 汽车安全地通过曲线。在本设计中未设置加宽。 2.超高计算 在平曲线范围内，为抵消车辆在曲线路段行使时产生的离心力，应设置超高，提高行 车的安全性和舒适性。为适应行车要求，在半径小于 1500 米的圆曲线上必须设置超高，以 消除离心力引起的行车不适。在本设计段范围内，由于是在直线上，没有平曲线，所以可 以不考虑超高的影响。 3.设计方法 （1）根据平面图上中桩位置量出路中心线两侧 20 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。 4.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。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。 5.挖方路基设计 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 17 由于本路为山区二级公路，挖方为良好的筑路材料。在开挖地段，除表层土为粘土外 其余则为强度较高的坚石，所以在挖方路段按 1：0.5 边坡，边沟采用梯形边沟。边沟均深 0.6 米，宽 0.6 米。 4.3 路基排水设计路基排水设计 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。 3.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。 4.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 0.6m,高 0.6m。 4.4 工程量及土石方调配工程量及土石方调配 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，按平均断面法计算其 公式为： LAAV)( 2 1 21 式中：，相邻断面的面积。 1 A 2 A L相邻断面的间距。 2.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。 3.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。 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 18 (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。 4.5 设计成果设计成果 绘制路基横断面图、路基标准横断面图，填写平曲线加宽表、路基设计表和路基土石 方数量表。 第第 5 章章 路面设计路面设计 5.1 概述概述 本路段采用沥青路面，按二级路标准，结合规范推荐组合，综合考虑防水和耐磨性等 指标，采用 4 厘米细粒式沥青混凝土和 5 厘米中粒式沥青碎石分别作上、下面层。以水泥 石灰稳定碎石作基层，填隙碎石作底基层。中湿段基层厚度为 30 厘米,底基层厚 25 厘米； 在干燥路段，基层厚 30 厘米，底基层厚 20 厘米。 沥青路面设计原理: 我国现行的是沥青路面设计方法,是基于多层弹性层状体系理论进行沥青路面结构设计 与计算。是采用多层弹性层状体系理论理论为基础，以路面回弹弯沉为设计控制指标，并 对基底弯拉应力和上层破裂面剪应力进行验算的设计。 三大设计指标:路面设计弯沉值、容许弯拉应力、容许剪应力。 5.2 计算步骤计算步骤 1.判别土基干湿类型，划分路段，确定各段土基 E0。 由于缺乏有关资料，只能根据填挖值划分路段。高填方段不易受到水流侵蚀，故划作 干燥段；挖方段易受地下水影响，低填方段也易受到水流冲击，故划分为中湿段。全线共 分为三段。 土基回弹模量 E0参考路基路面工程 路面中相关表格取值，中湿段为 35MPa，干 燥段为 42Mpa。 路面设计 计算资料：交通年增长率为 7%，统计交通量如下： 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 19 序号 车型 交通量 1 解 放 CA10B 1600 辆/昼夜 2 黄 河 JN-150 260 辆/昼夜 3 跃 进 NJ130 300 辆/昼夜 4 小汽车 1000 辆/昼夜 2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 种轴栽作用次数换算为标准轴载作用次数，其内容如下： 序号 车型 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 交通量 1 黄河 JN150 49 101.6 1 双轮组 200 2 解放 CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 1220 3 跃进 NJ130 16.2 38.3 1 双轮组 480 3路面结构组合设计 参照典型路面结构，面层采用二层结构，上面层为厚度为中面层为 4 厘米厚的细粒式 沥青混凝土，下面层为 5 厘米厚的中粒式沥青碎石，由于沿线有大量的石灰、粉煤灰和碎 石等供应，基层和底基层分别采用刚度较高、水稳性较好的水泥石灰稳定碎石和填隙碎石。 4.确定各层材料的抗压模量与劈裂强度 查表得:按设计弯沉计算厚度时 20 摄氏度抗压模量：细粒式沥青混凝土为 1400 Mpa, 中粒式沥青碎石为 1200 Mpa ，水泥石灰稳定碎石为 1500Mpa，填隙碎石为 280Mpa,按设计 弯沉计算厚度时 15 摄氏度抗压模量：细粒式沥青混凝土为 2000 Mpa, 中粒式沥青碎石为 1600 Mpa ，水泥石灰稳定碎石为 1500Mpa，填隙碎石为 280Mpa。 5.计算结构层厚度 采用沥青混凝土路面专用程序，其计算过程如下： *新建中湿路面设计成果文件汇总* 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算： 序号 车型 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 交通量 1 黄河 JN150 49 101.6 1 双轮组 200 2 解放 CA10B 19.4 60.85 1 双轮组 1220 3 跃进 NJ130 16.2 38.3 1 双轮组 480 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 20 设计年限：12 年 车道系数：0.65 交通量平均年增长率：7 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 : 路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 427 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1812203 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 : 路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 263 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 1116181 公路等级： 二级公路 公路等级系数：1.1 面层类型系数：1 基层类型系数：1 路面设计弯沉值 : 37 (0.01mm) 层位 结 构 层 材 料 名 称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.72 2 中粒式沥青碎石 0 0 3 水泥石灰稳定碎石 0.8 0.54 4 填隙碎石 0 0 新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 37 (0.01mm) 路面设计层层位 : 3 设计层最小厚度 : 15 (cm) 层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 容许应力(MPa) (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 0.72 2 中粒式沥青碎石 5 1200 1600 3 水泥石灰稳定碎石 ? 1500 1500 0.54 4 填隙碎石 25 280 280 5 土基 35 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 37 (0.01mm) H( 3 )= 20 cm LS= 42 (0.01mm) H( 3 )= 25 cm LS= 35.5 (0.01mm) H( 3 )= 23.8 cm(仅考虑弯沉) 2012 届（EB）道路工程专业毕业设计（论文） 21 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 3 )= 23.8 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 3 )= 23.8 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 3 )= 23.8 cm(仅考虑弯沉) H( 3 )= 23.8 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下: - 细粒式沥青混凝土 4 cm - 中粒式沥青碎石 5 cm - 水泥石灰稳定碎石 30 cm - 填隙碎石 25 cm - 土基 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公 路 等 级 : 二级公路 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 层位 结构层材料名称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 抗压模量(MPa) 计算信息 (20) (15) 1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 计算应力 2 中粒式沥青碎石 5 1200 1600 不算应力 3 水泥石灰稳定碎石 30 1500 1500 计算应力 4 填隙碎石 25 280 280 不算应力 5 土基 35 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 : 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 36.6 (0.01mm) 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 42.1 (0.01mm) 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 49.7 (0.01mm) 孙志朋：重庆至隆昌公路东段（二级公路）施工图设计 B7 段 22 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 191.1 (0.01mm) 土基顶面竣工验收弯沉值 ： LS= 331.5 (0