郑州至登封高速公路C段初步设计毕业论文.docx

郑州至登封高速公路C段初步设计毕业论文目录摘要IABSTRACTII第1章 绪论41.1 公路建设意义41.2 公路沿线自然条件41.3 公路等级及车道数确定5第2章 选线72.1 选线72.1.1 道路选线一般原则72.1.2 选线步骤7第3章 平面设计93.1平面线形设计原则93.1.1 一般原则93.1.2 本次平面线形设计过程93.2 各项设计参数确定103.2.1 直线103.2.2 圆曲线103.2.3 缓和曲线113.2.4 平曲线长度113.2.5 本设计中各参数规定值113.3 平曲线计算123.3.1 基本型曲线设计与计算123.3.2 计算实例13第4章 纵断面设计154.1纵断面设计原则及要点154.1.1 一般原则154.1.2 本次纵断面设计要点154.2 各项设计参数确定164.2.1 坡度164.2.2 坡长164.2.3 竖曲线半径和长度164.3 竖曲线计算174.3.1 竖曲线要素计算174.3.2 设计标高计算174.3.3 计算实例18第5章 横断面设计1925.1 标准横断面确定195.2 加宽、超高设计195.2.1 加宽设计195.2.2 超高设计195.2 土石方的计算和调配205.2.1 路基土石方量计算215.2.2 土石方调配22第6章 路面设计236.1 基本资料246.2路面等级确定及路面结构组合246.2.1 确定路面等级和面层类型246.2.2 路面结构组合及材料选用246.3土基回弹模量的确定（查表法）256.3.2 各层材料的设计参数确定256.3.3 设计指标确定256.4设计层厚度确定286.4.1 中湿状态286.4.2干燥状态296.5边坡设计33 6.5.1 防护意义33 6.5.2防护措施33第7章 排水设计357.1 路基排水设计357.1.1 边沟357.1.2 排水沟357.1.3 截水沟357.1.4 跌水和急流槽357.2 路面排水36总 结38致谢39毕业设计（论文）知识产权声明40毕业设计（论文）独创性声明41参考文献422主要符号表-设缓和曲线后圆曲线内移值(m)；q-缓和曲线切线增长值(m)； -缓和曲线长度(m)；-缓和曲线终点缓和曲线角()；-切线长(m)； -圆曲线半径(m)；-曲线长(m)； -外距(m)； -切曲差(m)。6 第1章 绪论1.1 公路建设意义郑州至登封公路是郑州通往嵩山的必经之路，是煤炭、建材等大量物资的交通要道，同时是省会郑州与豫西南地区物资交流的重要通道，是河南省干线公路网的重要组成部分。该项目的实施将融经济与旅游发展为一体，进一步增加省会郑州的吸引力和辐射力，使整个公路网更趋完善，促进对外开放，改善投资环境，促进地区之间和国际之间的物资、文化交流和贸易往来， 振兴郑州经济，带动豫西南地区的经济发展。1.2 公路沿线自然条件项目通过地区为河南省西部山区与东部平原的过渡地带，属豫西地山丘陵地区，整体地势西北高，东南低，地形地貌复杂。地貌从中，底山逐渐向丘陵，平原过渡，地势起伏较大，丘壑交错，山丘叫破碎分散，谷地较为平坦，地势起伏由西向东逐渐减弱。该地区属于缺水地区，地下水位埋深一般在40米以下，最深大150-200米。1.3 公路等级及车道数确定道路等级的确定：由于每条道路在国民经济中的作用不同，自然条件的复杂程度不同，行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。公路路线设计规范JTG D202006将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级：（1）高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量4000080000辆；八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000100000辆。（2）一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量1500030000辆；六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆。（3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆。（4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量20006000辆。（5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000以下。单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量400以下。（1）已知资料 路段初始年交通量6000辆/日，交通量年平均增长率6%（2）我国公路工程技术标准规定：标准车型为小客车各汽车代表车型与标准车型换算系数如下：表11各车型换算系数汽车代表车型车辆折算系数说 明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t的货车大型车2.0载质量7t14t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车设计交通量计算设计交通量是指拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日交通量，其值是根据历年交通观测资料预测求得，目前多按年平均增长率计算确定。 （1-1）式中：AADT设计交通量（pcu/d）； ADT起始年平均日交通量（pcu/d）；年平均增长率(%)；n预测年限。由上式计算得到：AADT=6000（1+6%）15-1=6000（1+5%）14=13565.424（辆）（4）等级确定公路工程技术标准对于各等级公路适应的交通量规定如下：二级公路：双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆。由以上规定结合拟建道路，参考当地经济和土地资源情况，决定道路等级为二级公路，设计速度定为80Km/h。车道数取两车道。第2章 选线和方案比选 第2章 选线和方案比选2.1选线2.1.1 道路选线一般原则路线方案是路线设计最根本的问题。路线方案是否合理，不仅关系到道路本身的工程投资和运营效益，还关系到道路的使用功能和国家的路网规划、国家的政策和国防要求等。因此，路线基本走向的选择应综合考虑公路的等级、在路网中的作用、水文、气象、地质、地形等自然条件，结合铁路、航空、水运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况等，从所有可能的方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准，在路线起终点间综合地形，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公路中线位置，然后进行测量和有关设计工作。路线的选定与公路线形设计有密切的关系,线形设计是对公路路线平、纵、横设计的基础，平、纵、横设计也是对其深一步细化和调整的依据，故选线定线应与几何设计相结合。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原则如下：（1）在路线设计的各个阶段，应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，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也不应片面追求高指标。（3）选线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、经济作物田或穿过经济林园等。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染等问题。2.1.2 选线步骤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）首先确定起终点的位置,根据地形图上的地形地貌及相关的设计资料确48毕业设计（论文）定两点间路线的基本走向。（2）按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点，如沿线房屋、农田等地点要重点控制,然后连接控制点，初步完成路线布局。（3）本设计本着方便城镇出入,少占田地,尽量避免穿越池塘,尽可能利用老路,路线短,填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下,进行平纵横综合设计,以定出道路的中线。第3章 平面设计第3章 平面设计3.1平面线形设计原则3.1.1 一般原则1平面线形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。平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲，这是美学、经济和环保的要求。3保持平面线形的均衡和连续。（1）直线与平曲线的组合中尽量避免以下不良组合：长直线尽头接小半径曲线，短直线接大半径的平曲线。（2）平曲线与平曲线的组合：相邻平曲线之间的设计指标应均衡、连续，避免突变。（3）高、低标准之间要有过渡4平曲线应有足够的长度。3.2 各项设计参数确定3.2.1 直线（1）直线最大长度我国对于直线的长度未作出具体规定，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。在景色有变化的地点其直线的最大长度（以Km计）可以大于20V（V为设计车速，以Km/h计），在景色单调的地点最好控制在20V以内。（2）曲线间直线最小长度同向曲线间的直线最小长度：同向曲线间若插入短直线，容易把直线和两端的曲线构成反弯的错觉，甚至把两个曲线看成是一个曲线。这种线形破坏了线形的连续性，容易造成驾驶员操作的失误。公路路线设计规范规定同向曲线的最短直线长度以不小于6V为宜。在受到条件限制时无论是一级公路还是低速公路都宜在同向曲线间插入大半径曲线或将两曲线做成复曲线、卵形曲线或者C形曲线。反向曲线间的直线最小长度：转向相反的两圆曲线之间，考虑到为设置超高和驾驶人员的转向操作需要，其间直线最小长度应予以限制。公路路线设计规毕业设计（论文）范规定反向曲线间最小直线长度（以m计）以不小于行车速度（以Km/h计）的两倍为宜。3.2.2 圆曲线（1） 圆曲线的最小半径我国公路路线设计规范对于不同设计速度的公路圆曲线规定了一般最小半径、极限最小半径、不设超高最小半径。具体规定值如下表所示（公路路线设计规范中表7.3.2）表3-1曲线规定设计速度（Km/h）1201008060极限最小半径（m）650400250125一般最小半径（m）1000700400200不设超高最小半径（m）路拱2%5500400025001500路拱2%7500525033501900（2）圆曲线半径的选用原则：选用曲线半径时，应尽量根据地形地物等条件，尽量采用较大半径的曲线，必须能保证汽车以一定的速度安全行驶。具体要求如下：一般情况下，宜采用极限最小平曲线半径的4-8倍或超高为2%-4%的圆曲线半径；地形条件受限时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形，使路线平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变；应同纵断面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合，最大半径不宜超过10000米。本次设计中设计速度为80Km/h，由公路路线设计规范中表7.3.2得本设计中公路圆曲线极限最小半径为250米，一般最小半径为400米。3.2.3 缓和曲线（1）缓和曲线的有关规定：1直线同半径小于不设超高最小半径的圆曲线径相连接处，应设置缓和曲线。2半径不同的同向圆曲线相连接处，应设置缓和曲线，当符合规范规定的特定条件时可不设缓和曲线。3各级公路的缓和曲线长度应满足规范规定的长度值要求。4回旋线长度应随圆曲线半径的增大而增大。当圆曲线部分按规定需要设置超高时，缓和曲线长度还应大于超高过渡段长度。（2）最小长度为使驾驶员能从容地打方向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完成，所以应规定缓和曲线的最小长度。从以下几方面考虑：1旅客感觉舒适2超高渐变率适中3行驶时间不过短公路路线设计规范中表7.4.3给出了不同设计速度的缓和曲线最小长度如下表所示表3-2缓和曲线最小长度设计速度（Km/h）1201008060缓和曲线最小长度（m）100857060查照公路路线设计规范中表7.4.3可得本设计缓和曲线最小长度的最小值为70米，一般值为100米。（3）回旋线参数值A回旋线参数应与圆曲线半径相协调，研究认为：回旋线参数A和与之相连接的圆曲线之间只要保持 ，便可得到视觉上协调而又舒顺的线形。当R在100m左右时，通常取A=R；如果R100m，则选择A=R或大于R。反之，在圆曲线半径较大时，可以选择A在左右，如果R超过了3000m，即使A小于，在视觉上也是没有问题的。3.2.3 平曲线长度汽车在道路的曲线段上行驶时如果平曲线太短，驾驶员需要急转转向盘，高速行驶时候是不安全的，乘客也会因为离心力太大而感到不舒服。另外驾驶操纵来不及调整。所以公路路线设计规范规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度如下表。表3-3设计速度设计速度（Km/h）1201008060403020一般值（m）1000850700500350250200最小值（m）200170140100705040查照公路路线设计规范中7.8.1可得本设计中平曲线的最小长度的一般值为700米，最小值为140米。3.2.4 本设计中各参数规定值综上叙述：本次设计中（设计速度为80 Km/h）各参数的规范规定值如下表所示。表3-4 最小长度参数规范最小值规范一般值同向圆曲线间直线最小长度600反向圆曲线间直线最小长度200圆曲线最小半径400700缓和曲线最小长度85120平曲线最小长度1708503.3转角计算交点间距计算公式为 L=（3-1）导线方位角计算公式为 （3-2）坐标如下：A：（3834000,37726144）JD1:（3833910,37725970）B：（3833865,37725928）方位角计算方位角 方位角 转角计算3.4平曲线计算3.4.1 基本型曲线设计与计算图3-1 对称基本型曲线计算图式(1)曲线元素计算公式如下： (m) （3-3) (m) (3-4)= (3-5) (m) (3-6) (m) (3-7) (m) (3-8) (m) (3-9)式中：-设缓和曲线后圆曲线内移值(m)；q-缓和曲线切线增长值(m)； -缓和曲线长度(m)；-缓和曲线终点缓和曲线角()；-切线长(m)； -圆曲线半径(m)；-曲线长(m)； -外距(m)； -切曲差(m)。(2)主点桩里程计算公式如下：ZH=JD-T ZH第一缓和曲线起点（直缓点）HY=ZH+ HY第一缓和曲线终点（缓圆点）YH=HY+ -2 YH第二缓和曲线终点（圆缓点）HZ=YH+ HZ第二缓和曲线起点（缓直点）QZ=HZ-L/22 QZ圆曲线中点JD=QZ+J/23.4.2 计算实例以本设计中JD1为例计算平曲线要素，计算过程如下：（1）平曲线要素计算= 60 (m)=0.75 (m)=198.46 (m)= 393.95(m)=12.63 (m) =2.97 (m)（2）计算主点桩里程JD1 K1+240-T 198.46ZH K1+41.56+LS120HY K1+161.56+L-2LS153.93YH K1+315.49+LS120 HZ K1+435.49- L/2196.97QZ K1+238.52+ J/21.48 JD1 K1+240计算结果如下：主点 桩号JD1 K1+240ZH K1+41.56HY K1+161.56YH K1+315.49HZ K1+435.49QZ K1+238.52其它桩号计算类似上例，在此不再赘述。第4章 纵断面设计 第4章 纵断面设计4.1纵断面设计原则及要点纵断面反映了路线纵坡的的变化、路中线位置地面的起伏、设计线与原地面线的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可以完整的表达出路线作为空间曲线的立体线形效果。纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，在用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。根据道路的等级（二级公路）、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。4.1.1 纵断面设计原则有以下四条：（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。4.1.2 纵坡设计要求（1）设计必须满足各项规范。（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。具体规范规定如下：（1）最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。毕业设计（论文） 纵坡限制我国公路工程技术标准在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道路的最大纵坡。各级公路最大纵坡的规定见表31所示。表41 最大纵坡计算行车速度1201008060最大纵坡（%）3456（2）坡长限制最小坡长：最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的超重与失重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，加剧驾驶劳累。换挡引起能量，油料和时间的损失，加速齿轮，离合器和轮胎的磨损。为满足汽车行驶力学的要求，保证车辆行驶安全性和司乘人员在视觉和心理两方面的连续性，舒适性，公路路线设计规范JTG D202006规定了各级公路最小坡长。见表32：表42 最小坡长设计速度（Km/h）1201008060最小坡长 （m）300250200150（3）竖曲线最小半径设计速度(km/h)1201008060403020凸形竖曲线最小半径(m)一般值17 00010 0004 5002 000700400200极限值11 0006 5003 0001 400450250100凹形竖曲线最小半径(m)一般值6 0004 5003 0001 500700400200极限值4 0003 0002 0001 000450250100竖曲线长度(m)一般值250210170120906050最小值100857050352520在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三个因素决定着竖曲线的最小半径，即最小半径须满足缓和冲击、行驶时间不过短和行驶视距的要求。查公路路线设计规范JTG D202006得：设计车速为V=80km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为3000m，一般值为4500m；凹形竖曲线极限最小半径为2000m，一般值为3000m。竖曲线最小长度为50m。表43 竖曲线最小半径与竖曲线长度3.5.3 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。 竖曲线要素计算竖曲线要素的计算公式： (4-1) (4-2) (4-3) 式中：R竖曲线半径(m) L竖曲线的曲线长(m) T竖曲线的切线长(m)E竖曲线的外距(m)两相邻纵坡的代数差，以小数计， 当0时为凹型竖曲线；0时为凸型竖曲线。4.3.2 设计标高计算设计标高计算公式竖曲线起点高程=变坡点高程+T切线高程=竖曲线起点高程+设计高程=切线高程h (4-5)式中：i 前段坡线坡度；T切线长x竖曲线上任意点与竖曲线始点的水平距离(m)h 竖距。4.3.3 计算实例下面以变坡点1为例进行竖曲线计算。变坡点1桩号为K1+204，高程为350.2m， i1=3.0%，i2=-2.78% ，R=5000m。则： 竖曲线要素： =-5.78% ，为凸形。曲线长=289 (4-6)切线长 T= = 144.5 (4-7)外距= 2.09 (4-8)计算设计高程（以计算桩号为K1+159.5处的设计高程为例）：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=（K1+204）144.5= K1+ 59.5竖曲线起点高程350.2-144.53%345.86（m）竖曲线终点桩号=变坡点桩号+ T=（K1+204）+144.5=K1+348.5竖曲线终点高程350.2+144.5（-2.78%）346.18（m）横距：x=（K1+159.5）（K1+59.5）=100 (m)竖距=1.00切线高程=竖曲线起点高程+ =345.86+1000.03=347.86设计高程=切线高程h=347.861=346.86(m其它高程计算类似上例，在此不再赘述。第5章 横断面设计第5章 横断面设计5.1标准横断面确定本设计标段公路为双车道二级公路，设计速度80Km/h。根据公路工程技术标准中各项规定，标准横断面确定如下：采用整体式路基，路基全宽12米，行车道宽度3.75 m，硬路肩1.5 m，土路肩为0.75 m。行车道路拱横坡为2%，土路肩为3%，路基边坡为1:1.5。边沟采用梯形边沟，深度为0.6 m，宽度为0.6m，坡度均为1:1。5.2加宽、超高设计5.2.1 加宽设计根据公路工程技术标准中规定当平曲线的半径小于或等于250m时，应对平曲线内侧的行车道加宽，相应的路基也应加宽。本设计标段内内所有有圆曲线曲线半径均大于250m，故不设加宽。所以关于加宽设计在此不再赘述。5.2.2 超高设计本设计公路时速为80Km/h时，公路路线设计规范规定的不设超高的最小半径为2500米，设计中所有平曲线的圆曲线半径都小于该值，所以在圆曲线上应设置超高。(1)超高过渡方式超高过渡方式的设置采用的是绕内边线旋转的方法，即将车道绕内边缘旋转。（2）最大超高值和过渡段渐变率确定根据公路路线设计规范中表7.5.1规定，本次设计中圆曲线最大超高定为6.6%，超高渐变形式为线性；查照公路路线设计规范中表7.5.4规定，过渡段渐变率最大值为1/150，最小值为1/330。（3）超高缓和段长度的确定超高缓和段的长度按下式计算： (5-1)式中：超高缓和段长度（m）；旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度；绕中央分隔带边缘旋转时，其中，B为半幅行车道宽度；为左侧路缘带宽度；为右侧路缘带宽度。毕业设计（论文）旋转轴外侧的超高与路拱坡度的代数差。 P超高渐变率确定缓和段长度时应考虑以下几点：1.一般情况下，取（缓和曲线长度）2.若，但只要横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时，超高渐变率，仍取。否则，有两种处理方法：在缓和曲线部分范围内超高根据不设超高圆曲线半径和公式分别计算出超高缓和段长度，然后取两者中的较大值，作为超高过渡段的长度，并验算横坡从路拱坡度（-2%）过渡到（2%）时，超高渐变率是否，如果不满足，则需采用分段超高的方法。分段超高超高过渡在缓和曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行，第一段以保证路面排水的最小超高渐变率从双向路拱坡度过渡到单向超高横坡，则其长度为：第二段的长度为。3.若，此时应修改平面线形，增加的长度。平面线形无法修改时，宜按实际计算的长度取，超高起点应从ZH(或HZ点)后退（或前进）长度。（4）横断面超高值的计算表5-1绕边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式x注圆曲线上外缘1. 计算结果均为与设计高之高差；2. 临界断面距缓和段起点：3. x距离处的加宽值：中缘内缘过渡段上外缘中缘内缘5.3 土石方的计算和调配5.3.1路基土石方量计算由于本设计路段采用平均断面法进行计算，即任意两相邻填方断面可以假定为一棱柱，其体积的计算公式如下： (5-2)式中：计算实例：在本设计中任取两个横断面，K0+100，K0+120。计算其间土石方量。 K0+100的断面填方面积为15.2平米；K0+120的断面填方面积为6.5平米。则由计算公式可得： V填=（15.2+6.5）202=217（立方米）其它桩号断面之间的土石方量计算类似上例，在此不再赘述。5.3.2 土石方调配由于本设计中有填方地段也有挖方地段，采取就近取材的原则，可以调用挖方地段产生的挖土对填方路段进行使用，不满足的部分可以从外界调运，同时边沟、排水沟、积水池挖土也可用于填方使用。5.3.3调配方法土石方调配方法有多种，如曲线累积法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。一般采用分段调运。表格调配的方法步骤如下：a准备工作调配前先对土石方计算复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。b横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。c纵向调运确定经济距离根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方法和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离减去免费运距。d计算借方数量、弃方数量和总运量借方数量=填缺纵向调入本桩的数量弃方数量=挖余纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+弃方调运量+借方调运量e复核填方=横向调运+纵向调运+借方挖方=横向调运+纵向调运+弃方挖方+借方=填方+弃方最后计算得计价土石方数量，即计价土石方数量=挖方数量+借方数量第6章 路面设计第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。路面结构设计的目的是提供在特定的使用期限内同所处环境相适应并能承受与其交通荷载适用的路面结构，同时设计路面结构，便于改变道路行驶条件，提高服务水平，满足汽车运输的要求，因此路面应起码具备三个方面的使用要求：平整、抗滑、承载能力。设计路段内无不良地质概况，沿线有小型石灰厂和水泥厂，砂石材料丰富；水泥与沥青均需外运。考虑到与水泥路面相比，沥青混凝土路面表面平整、无接缝、行车舒适，便于机械化施工，能加快施工进度；当破坏后，沥青混凝土路面易于修补。故本设计采用沥青混凝土路面6.1.2 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，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毕业设计（论文）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。6.3土基回弹模量的确定（查表法）（1）确定临界高度由路基路面工程表1-9得： 表6-1黏性土路基临街高度参考值路槽底至水位H1H2H3地下水（m）1.71.30.9地表长期积水（m）1.00.60.3（2）拟定土的平均稠度。由公路沥青路面设计规范表5.1.4-1土基干湿状态的稠度建议值确定路基土的平均稠度：中湿状态WC=1.00，干燥状态WC=1.10。（3）预估土基回弹模量根据公路沥青路面设计规范中附录F查出土基回弹模量：中湿状态E0=38.5MPa，干燥状态E0=45MPa。6.4各层材料的设计参数确定（1）沥青混合料的设计参数参考公路沥青路面设计规范中附录E选取如下表：表6-2抗压回弹模量沥青混合材料抗压回弹模量劈裂强度(MPa)2015细粒式沥青混凝土140020001.6中粒式沥青混凝土120018001.0粗粒式沥青混凝土100012000.86.4路面设计轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算序号车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数后轴轮组数 后轴距(m) 交通量 1标准轴载BZZ100 100 1 双轮组 6000 设计年限 15 车道系数 0.7 交通量平均年增长率 6 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 : 6000 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3.568206E+07 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 : 6000 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 3.568206E+07 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 : 20.4 (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 0.37 2 中粒式沥青混凝土 1 0.27 3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.19 4 石灰粉煤灰碎石 0.6 0.28 5 石灰土 0.25 0.09 中湿方案一 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 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 20.4 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa)(20)抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土3140020000.372中粒式沥青混凝土4120016000.273粗粒式沥青混凝土690012000.194石灰粉煤灰碎石 20150015000.285 石灰土 ？5505500.096土基38.5 设计层最小厚度 : 15 (cm) 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 20.4 (0.01mm) H( 5 )= 45 cm LS= 20.9 (0.01mm) H( 5 )= 50 cm LS= 19.6 (0.01mm) H( 5 )= 46.9 cm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力验算设计层厚度 : H( 5 )= 46.9 cm(第 1 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 46.9 cm(第 2 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 46.9 cm(第 3 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 46.9 cm(第 4 层底面拉应力验算满足要求) H( 5 )= 46.9 cm(第 5 层底面拉应力验算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 5 )= 46.9 cm(仅考虑弯沉) H( 5 )= 46.9 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 : 路面最小防冻厚度 35 cm 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求方案二 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 : 5 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 20.4 (0.01mm) 路面设计层层位 : 5 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)(20)抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)1细粒式沥青混凝土4140020000.372中粒式沥青混凝土5120016000.273粗粒式沥青混凝土690012000.194石灰粉煤灰碎