公路设计说明书.doc

毕业设计（论文） 艾家弯-丫弓背段二级( 60km/h)公路设计计算说明书第一部分 设计资料与技术指标一、 设计资料1. 交通量资料 交通量分配预测结果汇总表：特征年客车货车汽车合计其它机动车全部机动车200718351500333536336982015294623185264489575320234163358677495988347202746644300896465796212. 地形、地貌路线位于湘潭县境内，由北部居民区，经过中部丘陵地带，终于南部平原区，路线测区属于平原微丘区，地形地貌变化复杂多样，但起伏不大，全线地面搞成变化约在60100米之间。3. 工程地质路线全部位于湘潭境内的丘陵地带，路线地质构造相对较简单，地质相对稳定，未发现大的不良地质现象，仅局部发现有软土呈零星分布，一般深度为0.52米，分布范围十几至几十米。沿线主要地层为花岗岩，呈全风化、强风化等。4. 水文地质测区内水系发育，地表水丰富，湖泊鱼溏众多。路线跨越梅目水库上游、小河一条和部分小沟，集水面积均不大。地下水主要是裂隙水，其次是松散岩类孔隙水，路线地下水的补给来源于大气降水和地表水。5. 气候、气象路线地处湖南中东部偏北，属于亚热带季风气候，平均温度不高，阳光充足而湿润。雨水分布季节性强，雨季期为49月，夏季受季风影响，多雨，易照成洪涝灾害。年平均气温21.7摄氏度，年平均降雨量1676mm。6地震基本烈度：路线所在的地区的地震基本烈度为7度。二、 技术指标本毕业设计为“丫弓背至艾家文二级公路延长线初步设计”，且此新建公路采用交通部发布的公路工程技术标准（JTJ001-04）和其它部颁现行有效标准、规范等规定的设计标准。丫弓背至艾家文二级公路采用二级公路技术标准。主要设计标准如下：（1） 设计行车速度为60Km/h。（2） 路基宽度为10m，其中：行车道宽23.5m，硬路肩宽20.75m，土路肩宽20.75m。（3） 设计停车视距为110m，超车视距为550m。（4） 一般平曲线最小半径为250m，极限平曲线最小半径为125m，不设超高的最小半径为500m。（5） 最大纵坡为6%。（6） 缓和曲线最小长度为150m。（7） 竖曲线一般最小半径：凹型为2000m，凸型为1500m。 竖曲线极限最小半径：凹型为2000m，凸型为3000m。（8） 大、中、小桥和涵洞设计荷载为：汽车-20级，挂车-100。（9） 大、中桥设计洪水频率为1/100，小桥和涵洞及路基设计洪水频率为1/50。（10） 路面等级为高级，路面面层采用水泥混泥土结构类型。第二部分 线路设计从交通量中来分析与确定公路等级，2027年的远景交通量为8048辆/日，由于此路的起点与终点衔接的都是二级公路，从地形、地貌以及当地实际情况，以及看它能否缓解交通等因素，此路的等级定为二级公路。一 设计原则在路线设计过程中应妥善考虑到远期与近期，整体与局部的关系。结合地形、地址、水文、建筑材料等自然条件，同时对平、纵、横三方面进行终合考虑，协调一致，使平面线形与纵面线形的组合满足汽车动力性能的要求并充分考虑、驾驶员在视觉、心理方面的要求，保持线形在视觉上的联系和心里的协调，同时注意与公路周围环境的配合，并根据公路的使用任务、性质合理利用地形。选择线形在保证平、纵、横设计“合理又合法”的原则下作到平面顺适、纵坡均衡、横面合理，逐步实行标准化。二 设计总要求设计要点1. 路线起点除必须符合公路网规划要求外，对起终点前后一定长度范围内必须作出按路线方按和近期实施的具体设计。2. 视觉良好，路线平、纵、横各组成部分空间充裕。3. 诱导视线各种设施所构成的视觉系统，应使驾驶者在是视觉上能预知公路前进方向和路况变化，并能急时采取安全措施。4. 线形流畅，景观协调，行车安全，舒适，使驾驶员在视觉上能预知公路前方和路况的变化。三 平面路线布设的原则和具体方法公路平面线形由直线、圆曲线和缓和曲线组成。直线应根据路线所处的地形、地物、地貌并综合考虑驾驶者的视觉、心理状态等合理布设。但是直线的最大长度应有所限制，应结合具体情况采取相应的的技术措施。不论转角大小均应设置圆曲线，当不得已而设置小于7度的转角时则必须设置足够长的曲线，当圆曲线半径小于不设超高最小半径时，应设超高，并且用超高缓和段连接。缓和曲线长度还应大于超高过渡段的长度。超高的横坡度按公路等级、计算行车速度，圆曲线半径，路面类型，自然条件和车辆组成等情况确定。四 平曲线要素计算方案一的计算：1. 起讫与各交点的坐标：起点：（38928.000,512508.000） JD1：（38681.200,512330.000） JD2：（37759.100，512204.000） JD3：（37497.000,512423.000） JD4：（36965.800，512200.000） JD5：（36648.200，511876.200） JD6：（35947.000，512047.800） JD7：（35260.400，511735.000） JD8：（34687.000，511027.000） 终点：（33913.000，511098.000）2. 方位角及交点间直线距离计算：(长度单位：m)起点-JD1:x=38681.2-38928.0=-246.8 y=512330.0-512508.0=-178JD1-JD2:x=37759.1-38681.2=-922.8 y=512204.0-512330.0=-126.4JD2-JD3x=37497.0-37759.1=-262 y=512423.0-512204.0=219JD3-JD4:x=36965.8-37497.0=-530.8 y=512200.0-512423.0=-223JD4-JD5:x=36648.2-36965.8=-317.6 y=511876.2-512200.0=-323.8JD5-JD6:x=35947.0-36648.2=-701.2 y=512047.8-511876.2=-171.6JD6-JD7:x=35260.4-35947.0=-686.6 y=511735.0-512047.8=-312JD7-JD8:x=34687.0-35260.4=-573.4 y=511207.0-511735.0=-708.0JD8-终点：x=33913.0-34687.0=-774 y=511098.0-511027.0=713. 平曲线要素计算根据地形地形条件以及有关规定，首先定出缓和曲线长度和圆曲线曲线一:第一段曲线按基本型设计取R为700， =28.019计算缓和曲线长度1）按离心加速度的变化率计算Ls,min=0.036V3/ R=0.036603/700=15.55m2）按驾驶员的操作反应时间Ls,min=V/1.2=60/1.2=50m3）按超高渐变率计算由标准B=23.50+0.752=8.5m由规范i=4%+2%=6%由规范p=1/125Ls1,min=Bi/p=63.75（4）按视觉条件计算Ls1,min=700/9=77.78m考虑到现行的连续和协调性，为使回旋线-圆曲线-回旋线的长度比列设计成1：1：1至1：2：1，取Ls1,min=200m.LS=150 R=500 =38.308 其余曲线要素见下表：第7页 共74页方案一平曲线元素一览表转角R(m)LS(m)ALy(m)P(m)Q(m)T(m)L(m)E(m)J(m)28.019 700 200 374.166 142.317 2.379 99.932 275.178 542.317 23.911 8.040 47.662 700 150 324.037 432.297 1.339 74.971 384.749 732.297 66.706 37.202 85.435 600 150 300.000 744.669 1.562 74.961 630.403 1044.669 218.775 216.136 59.305 550 130 267.395 439.290 1.280 64.970 378.810 699.290 84.354 58.331 38.244 500 130 254.951 203.745 1.407 64.963 238.808 463.745 30.690 13.872 26.503 600 130 279.285 147.544 1.173 64.975 206.551 407.544 17.619 5.559 56.238 500 200 316.228 290.765 3.328 99.867 368.830 690.765 70.684 46.896 毕业设计(论文)4. 桩号计算以下是曲线要素点的桩号和总里程的计算公式：ZHi=HZi-1+LiTiTi-1(0i;当i =1时，ZH1= L1T1)HYi=ZHi+Lsi QZi= ZHi+0.5Li YHi= ZHi+ LiLsiHZi= ZHi+ Li JDi= HZi+ Ti起点里程桩号：A=K0+0.00曲线一:JD1=K0+O.00+304.293=K0+304.293ZH=JD-T=K0+304.293-275.178=K0+029.115HY=ZH+Ls=K0+029.115+200=K0+229.115YH=HY+Ly=K0+229.115+142.317=K0+371.431HZ=YH+Ls=K0+371.431+200=K0+571.431QZ=HZ-L/2=K0+571.431-542.317/2=K1+300.273JD=QZ+J/2=K0+300.293+8.04/2=K0+304.293其余曲线要素里程桩号见下表：JDZHHYYHHZQZJD复合交点1K0+304.293 K0+29.115 K0+229.115 K0+371.431 K0+571.431 K0+300.273 K0+304.293 交点2K1+226.293 K1+841.544 K1+991.544 K1+423.841 K1+573.841 K1+207.692 K1+226.293 交点3K1+662.550 K1+32.147 K1+182.147 K1+926.817 K2+076.817 K1+554.482 K1+662.550 交点4K2+424.854 K2+046.044 K2+176.044 K2+615.333 K2+745.333 K2+395.688 K2+424.854 交点5K3+125.854 K2+887.046 K3+017.046 K3+220.790 K3+350.790 K3+118.918 K3+125.854 交点6K3+865.878 K3+659.327 K3+789.327 K3+936.870 K4+066.870 K3+863.099 K3+865.878 交点7K4+771.235 K4+402.405 K4+602.405 K4+893.169 K5+093.169 K4+747.787 K4+771.235 方案一的总里程= K5+501.587方案二的计算：1) 起讫与各交点的坐标： 起点：x=38928.0 y=512508.0JD1： x=37946.2 y=512524.0JD2： x=37277.2 y=512013.0JD3： x=35947.0 y=512047.8JD4： x=35260.4 y=511735.0JD5： x=34687.0 y=511027.0终点：x=33913.0 y=511098.02) 方位角及交点间直线距离计算：(长度单位：m)起点-JD1:x=37946.2-38928.0=-981.8 y=512524.0-512508.0=16.0JD1-JD2:x=37277.2-37946.2=-669.0 y=512013.0-512524.0=-511JD2-JD3x=35947.0-37277.2=-1330.2 y=512047.8-512013.0=34.8JD3-JD4:x=35260.4-35947.0=-686.6 y=511735.0-512047.8=-312.8JD4-JD5:x=34687.0-35260.4=-573.4 y=511027.0-511735.0=-708.0JD5-终点：x=33913.0-34687.0=-774 y=511098.0-511027.0=713) 平曲线要素计算根据地形地形条件以及有关规定，首先定出缓和曲线长度和圆曲线曲线一:第一段曲线按基本型设计取R为500m。 计算缓和曲线长度1）按离心加速度的变化率计算Ls,min=0.036V3/ R=0.036603/500=15.55m2）按驾驶员的操作反应时间Ls,min=V/1.2=60/1.2=50m3）按超高渐变率计算由标准B=23.50+0.752=8.5m由规范i=4%+2%=6%由规范p=1/125Ls1,min=Bi/p=63.75（4）按视觉条件计算Ls1,min=500/9=55.56m考虑到现行的连续和协调性，为使回旋线-圆曲线-回旋线的长度比列设计成1：1：1至1：2：1，取Ls1,min=150m.LS=150 R=500 =38.308 其余曲线要素见下表：第74页 共74页方案二平曲线元素一览表RALsLyLTEJ0pq曲线1381825.91500273.861150184.293484.293248.96331.28613.62683539.71.83775.684曲线2385219.76500273.861150189.223489.223251.74132.20414.25983539.71.83774.684曲线3255929.68700324.037150167.547467.547236.83419.7756.12126819.81.33974.971曲线4263012.46500234.521110121.286341.286172.96614.7144.6456189.111.00854.978曲线5561415.30600346.410200388.919788.919422.01583.44355.11193257.462.77899.9074) 桩号计算以下是曲线要素点的桩号和总里程的计算公式：ZHi=HZi-1+LiTiTi-1(0i;当i =1时，ZH1= L1T1)HYi=ZHi+Lsi QZi= ZHi+0.5Li YHi= ZHi+ LiLsiHZi= ZHi+ Li JDi= HZi+ Ti起点里程桩号：A=K0+100曲线一:JD1=K0+100+981.93=K1+081.93ZH=JD-T=K1+081.93-248.963=K0+832.97HY=ZH+Ls=K0+832.97+150=K0+982.97YH=HY+Ly=K0+982.97+184.29=K1+167.26HZ=YH+Ls=K1+167.26+150=K1+317.26QZ=HZ-L/2=K1+317.26-484.293/2=K1+075.11JD=QZ+J/2=K1+075.11+13.626/2=K1+081.93其余曲线要素里程桩号见下表：ZHHYQZJDYHHZ曲线一K0+832.67K0+982.67K1+075.11K1+081.93K1+166.96K1+316.96曲线二K1+657.50K1+807.50K1+903.00K1+910.13K1+996.73K2+146.73曲线三K2+988.51K3+138.51K3+223.46K3+226.52K3+306.06K3+456.06曲线四K3+800.75K3+910.75K3+963.24K3+965.56K4+032.04K4+142.04曲线五K4+448.13K4+658.13K4+844.43K4+871.98K5+047.05K5+247.05终点桩号= K4+971.820+744.128172.699=K5+602.29总里程=5502.29m五 纵断面设计原则1. 纵断面的设计标准规定如下：二级公路的最大坡度为6%，长路堑以及横向排水不畅的路段采用不小于0.3%的纵坡，当采用平坡（0%）或小于0.5%的纵坡时路基边沟应作纵向排水设计。2. 二级公路最小坡长为150M3. 坡长限制：纵坡坡度3%，最大坡长不大于1200m。纵坡坡度4%，最大坡长不大于1000m。纵坡坡度5%，最大坡长不大于800m。纵坡坡度6%，最大坡长不大于600m。4. 满足视觉需要罪行竖曲线半径：凸形竖曲线为4000、8000m，凹形竖曲线为6000m。5. 竖曲线半径一般最小值2000，凹形竖曲线半径一般最小值1500m。6. 竖曲线最小长度为50m。7. 最大合成坡度9.0%，最小合成坡度为0.5%，平均纵坡不宜大于5.5%。（一） 纵断面的设计原则1.纵面线形与地形相结合,视觉成视觉连续,平顺而圆滑的线形，避免在短距离内出现频繁起伏。2.应避免出现能看见近处很远处而看不见凹处的线形。3.在积雪或冰冻地区，应避免采用陡坡。4.原微丘地形的纵坡应均匀平缓，丘陵地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏过大。5.计算行车速度60KM/h公路必须注重平纵合理组合，不仅应满足汽车运动学和力学要求，而且应充分考虑驾驶员在视觉和心理方面的要求。6.平纵配合的视觉应在视觉是能自然地诱导驾驶员的视线，保持视觉的连续性。7.平纵面线形的技术指标应大小均衡，使线形在视觉心理上保持协调。8.平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线略大于竖曲线。9.平纵面线形组合视觉应注意线形与自然环境和景观的配合与协调。10.在直线段内不能插入短的竖曲线。（二） 平、纵线形设计应避免的组合1.直线段内不能插入短的竖曲线。2.小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠。3. 避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短，半径小的凹形竖曲线。（三） 纵坡设计的一般要求1.满足“标准”中有关纵坡的规定要求。2纵坡应尽量平缓，起伏不宜过大和频繁，并应尽量避免标准中的极限值，对一般公路，应注意考虑运输，农业机械等方面的要求。 3.应综合考虑沿线的地形，地质，气候等情况，并根据需要采取适当的技术措施，并保证公路的稳定和畅通。4.尽量减少土石方和其它工程数量，以降低工程数量。六 纵断面设计计算 （一） 设计标高计算公式坡线标高=变坡点标高+3.1或坡线标高=变坡点标高-3.2 式中：x计算点到变坡点的距离，m； i坡线的纵坡，%；升坡段取正，降坡段取负。（二） 竖曲线要素的计算公式3.3 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。 h竖曲线上任意点到切线的纵距。 x竖曲线上任意点与竖曲线始点的水平距离，m;（三） 竖曲线要素的计算方案二的计算：各竖曲线坡段坡度如下：i1=1.66% i2=-0.623% i3=1.546% i4=-0.3% i5=-1.329% i6=1.75% i7=-1.85% 1= i1i2=-2.283% 2= i3i2=2.169% 3=-1.846% 4=-1.029% 5=2.079%6=-3.60% 以变坡点1为例，变坡点桩号为K1+050，高程为58.042m，i1=1.66%，i2=-0.623%，竖曲线半径R=10000m。计算桩号k1+200的高程。各变坡点竖曲线要素计算过程如下：= i2- i1 =-0.00623-1.66=-2.283%为凸形L=R=130000.02283=296.86mT=L/2=148.23m设计高程的计算竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=（K1+050）-148.43= k0+901.57竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T=（K1+050）+148.43= k1+198.43桩号k1+050处：横距：x=148.43m 竖距：y=x2/2R=148.432/(2*13000)=0.85m 切线高程=79.77m设计高程=79.77-0.85=78.92m其余变坡点竖曲线要素计算如下： 变坡号要素123456R13000100001000010000900015000（%）2.2832.169-1.846-1.0293.079-3.60L296.86216.96184.63102.90277.18540.00T148.43108.4892.3251.45138.59270.00E0.850.5880.4260.1321.1852.43设计高的计算值见后附表。七 纵断面图绘制纵断面上的设计标高采用路基边缘标高，按设计资料给定的中桩高度及对应的里程桩号，点绘出路线纵断面地面线。按照上述原则和计算结果，进行纵坡及竖曲线设计。在图上标明坡度和坡长，竖曲线位置及要素，小桥涵位置、类型、跨径，水准点位置及高程。在图框栏里标出直线、平曲线的平面形式。平曲线左转为凹型曲线，右转为凸型曲线。标明平曲线起终点，及圆缓、缓圆、曲中点。路面超高方式的绘制：1. 按比例绘制一条水平基线，代表路中心线，并认为基线路面横坡度为零。2. 绘制两侧路面边缘线，用实线绘出路线前进方向右侧路面边缘线，用虚线绘出左侧路面边缘线，若路面边缘线高出路中线，则绘于基线上方，反之，绘于下方。3. 标注路拱横坡度：向前进的方向右侧倾斜的路拱坡度为正，向左倾斜为负。算出超高起点至同坡度起点的长度。连接曲线起点和超高起点至同坡度起点长度的终点，坡度与路拱横坡度相同。再连接圆曲线起点与超高起点至同坡度起点长度的终点，坡度与超高横坡度相同。此为由直线进入圆曲线的部分（见曲线超高方式图）。同理，可绘出从圆曲线到直线的另一部分。完成上述工作后，在图上标明地质概况、地面高程、设计高程、里程桩号。八 路线方案比选和论证1. 道路选线的一般原则在道路设计的各个阶段,应用各种先进手段,确定最优方案,路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，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。同时选线应注意同农田基本相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产农田、经济作物田或穿越经济林园等，要注意重视环保。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。2. 路线方案布置及方案比选的论证主要指标比较表指 标单 位方案一方案二技术指标路线等级二二设计荷载汽-20，挂-100汽-20，挂-100路基宽度米10.010.0最大平曲线半径米700700最小平曲线半径米500500每公里交点数个1.2561.060最大竖曲线半径米1000013000每公里变坡点数个1.280.91最小竖曲线半径米60009000最大纵坡%3.51.8路线长度米5501.585502.29工程数量土方104米334.118石方104米3小桥米/座涵洞道118次高级路面千平方米52.6953.47防护平方米3800035000比较结果推荐方案方案一即甲线：此路线较曲折，线型指标不高，转角多，里程较长，且多经过池塘和溪流，路基的稳定受到影响，需修建较多的涵洞，所经过的地方地形复杂，挖填方量大。方案二即乙线：此了路线比甲线顺直，所经地大多为山坡的坡脚，避免了大占高产农田，经过的地方地形过度平缓，且路基较方案一的稳定，土石方填挖较为均衡。因此，此延长线路线选用方案二九 路基横断面设计公路横断面设计是根据行车对公路的要求，结合当地的地形、地质、水文等自然条件，来确定横断面的形式、各组成部分的位置及尺寸。横断面设计时应收集的资料（1）平曲线的始终点桩号、转角方向及其各桩号的超高值。（2）各桩号的填挖高。（3）路基宽度。（4）路基边坡坡度。（5）边坡的型式和断面尺寸。路基横断面形状及高度确定的依据1. 本公路等级属二级公路（平原微丘区），采用二级路基标准横断面型式，路基宽度10m。2. 本路采用水泥混凝土路面，路拱横坡度采用2%。因土路肩横坡应比路拱横坡大1%2%，本设计采用路肩横坡3%。3. 本地区表层土壤为粘性土，属平原微丘区。地表排水比较通畅，不会形成长期地表积水，填挖高度不大。填方路基边坡采用1：1.5，挖方边坡1：0.5。4. 填土高度小于1.0m的矮路堤以及路堑，应设置边沟，边沟为浆砌片石边沟，截面为梯形，底宽为0.4m，深度为0.4m，内外侧边坡坡度均为1：1。边坡纵坡与路线纵坡一致。填方路段采用外运土，在路堤两侧不设取土坑，所以路堤两侧不设护坡道。路基横断面图绘制1. 横断面图按1：200的比例绘制，点绘出横断面地面线。2. 应根据平纵设计的成果，在各桩号的地面横断面上，逐桩号标注其填挖高度，路基 宽度和超高值。3. 按土壤地质资料，表出各路段的覆盖层厚度，所用边坡坡度。4. 计算填挖面积，并分别标于横断面上。十 土石方数量计算说明用积距法结合几何图形法算得路基填挖方数量，填挖方分别计算，填方扣除路面结构层厚度，挖方不扣除。得到每个桩号断面的填挖土石方量。根据两桩号里程差及断面面积，按平均断面法算得两桩号间的土石方数量。填挖部分分别计算，算得后填入路基土石方数量计算表计算经济运距，进行土石方员运纵向调配。应尽可能在本桩位内移挖做填，以减少废方和借方。运用经济运距，综合考虑施工方法，运输条件和地形情况等因素。调配土石方应考虑桥涵位置，一般不做跨沟调配。考虑地形情况，不宜往上坡方向调运。运用以上原则，在做完填挖方数量、本桩利用、填缺、挖余后，进行纵向调配。把每公里合计、填挖方数量、利用方、弃方数量填入每公里路基土石方数量计算表。十一 处理工程开挖路堑的弃土可用来适当加宽路基，减少弃方。防止弃方堆置不当而影响路堑稳定或造成水土流失，危害农田水利。弃土堆设置在附近低地或路堑下坡一侧，地面平坦或深路堑时，宜设置在路堑两侧。弃土堆应堆成规则形状，一般为梯形断面。其边坡不应陡于1：1.5，顶面应有不小于2%的横坡，其高度不宜大于3m，在上坡方向的弃土堆，应连续而不中断，在弃土堆前设置截水沟，在下坡方向的弃土堆，应每隔50100m设不小于1米的缺口，以利于排水。路基基底处理时，为保证路基有足够的强度，当工作区深度大于路基填土高度时，行车荷载的作用不仅作用于路堤，而且作用于天然地基上部土层，因此，天然地基上部土层和路堤应同时满足路基工作区的要求，均应充分压实。第三部分 路基设计路基是公路重要组成部分，它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造物。路基是公路线形的主体，是公路工程的骨架，贯穿公路全线，与沿线的桥梁、涵洞和隧道等相连。设计说明：1.根据影响公路工程的地理、地貌及气候的差异特点，本设计公路属于中国公路自然区划的5区，为东南湿热区。路基干湿类型为潮湿。土类为粘性土，土的内摩擦系数小而粘聚力大，透水性小而吸水能力强，毛细现象显著，有较大的可塑性。土基干湿状态的稠度值为0.90。2.边坡稳定性设计的目的，是为了正确选择路基横断面形式与尺寸，判断结构的合理性。一般路基设计按规范要求设计，无须进行稳定性设计；特殊情况下，如高填深挖路基、浸水路基、陡坡路基以及滑坡与软土等不良地质水文地段的路基，无须通过稳定性设计，判断路基的合理性。本设计公路最大填挖高度达18m多属高填深挖路基须进行边坡稳定设计。由于地基土质为粘性土，土质路基边坡稳定性设计方法应采用力学分析法中的圆弧破裂面法。3.路基排水的目的就是把路基工作区内的土基含水量降低到一定的范围内。当浸入路基的水分过多，便会危害路基，使路基含水量过大，引起路基强度降低，边坡坍塌，基身深陷或滑动，影响道路的使用功能。因此路基排水设计是路基设计中必不可少的项目和内容，必须重视路基排水设计，保持路基常年处于干燥或中湿状态，确保路基具有足够的强度和稳定性。4.地面排水设施有边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽等。本设计公路采用梯形边沟，边沟内侧坡度为1：1，边沟外侧坡度为1：0.5，边沟深与底宽都为0.4m，边沟长度为250m。截水沟的边坡坡度内外都为1：1，沟底宽度和深度都为0.6m,长度为250m。排水沟的边坡坡度为1：1.5，断面尺寸为沟底宽0.4m，沟深0.82m。5.坡面防护采用植物防护。植物防护可以美化路容，协调环境，调节边坡土的湿温状态，起到固结和稳定边坡的作用。6.挡土墙的设置。本设计公路由于填挖高度过大所以采用加筋土挡土墙。加筋土挡土墙是由加筋条（带）、墙面板、和填土三部分组成，靠筋带与填料之间的摩擦力保持墙身稳定；加筋土挡土墙施工简便，造型美观；对地基的适应性强，占地少。7.涵洞。横穿并埋设在路堤中供排泄洪水、灌溉或作为通道的小型构造物。公路桥涵设计通用规范中规定；对桥梁单孔跨径小于5m、多孔跨径总长小于8m者也称为涵洞；涵洞的构造由洞口、洞身、基础三部分和附属工程组成。涵洞的作用：公路跨越沟谷、溪沟、河流、人工渠道以及排除路基内侧边沟水流时，常常需要修建各种横向排水构造物。小桥涵是最常见的小型排水构造物。有时跨越其他路线或障碍，也需修建小桥涵。就单个而言，小桥涵工程量教小，费用低。但对一条公路来说，因小桥涵遍布全线，数量多，其工程量占很大的比例。一般平原区每公里有1-3道，山区有3-5道。一、 路基防护设计-挡土墙设计(一) 设计资料1. 概况：湖南湘潭地区丫弓背至艾家文二级公路K2+800K3+050路段，根据横断面设计拟定在此段设支挡结构；因山区公路有丰富的石料，故选用石砌重力式挡土墙。最高横断面7m.1) 墙身构造：路基边缘到墙顶水平距离4m,墙背仰斜，倾角1826（1：0.33）初拟墙顶宽1.6m，墙底倾斜，倾斜1：5;2) 车辆荷载：计算荷载,汽车-20级；验算荷载，挂车-100级。3) 填料:粘土，计算内摩擦角=40，填料与墙背的摩擦角=/2=20。4) 地基情况：粘性土，容许承载力420kpa。基底摩擦系数f=0.55) 墙身材料：5号水泥砂浆砌片石，砌体容重22 Kn/m3,容许压应力a=1250kpa,容许切应力=175kpa。断面结构和尺寸见下图; 2. 设计主要参数：填料重度：=18.6 Kn/m3内摩擦角：=地基承载力：=420kpa材料容许拉应力：a=1250kpa基底摩擦系数：f2=0.5片石重度：=22Kn/m3路基宽度：B=10.00m路肩宽度：Bj=1.5m挡土墙分段长度：l=10m(二) 设计要求1. 应根据墙趾处地形情况及经济比较，合理选择重力式挡土墙墙背坡度2. 墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于0.4m；当为浆砌时，不应小于0.5m；当为干砌圬工时，不应小于0.6m。3. 半重力式挡土墙应按弯曲抗拉强度和刚度计算要求，确定立壁与底板之间的转折点数。端部厚度不应小于0.4m，底板的前趾扩展长度不宜大于1.5m。4. 重力式挡土墙、半重力式挡土墙的墙身材料强度可按现行公路砖石混凝土桥涵设计规范的规定采用。必要时应做墙身的剪应力检算。5. 重力式、半重力式挡墙应满足基础设计与稳定性计算的规定。(三) 设计说明：1. 本设计根据公路路基设计规范 JTGD302004Specifications for Design of Highway Subgrades；2. 计算过程依据教材例题进行，详细的计算过程由Excel表格得出；(四) 挡土墙设计1. 车辆荷载换算1) 计算荷载a. 求不计车辆荷载作用时的破裂棱体的宽度B0 b. 求纵向分布长度一辆重车的分布长度为: 取L=10mc. 计算车辆荷载总重量 车轮中心距路基边缘0.5m，L0=2.20m,重车在破裂棱体内只能分布轴重的一半：Q=300KN*1/2=150KNd. 换算土层的厚度2) 验算荷载 挂车100，h0=0.8m ,布置在路基全宽；2. 主动土压力计算1) 设计荷载：汽车20级a. 求破裂角 假设破裂面交于荷载内 验算破裂面是否交于荷载内： 堤顶破裂面至墙踵 荷载内缘至墙踵 和在外缘至墙踵 因为5.75m7.17m12.75m,破裂面交于荷载内，与原来的假定相符，所选公式正确。b. 求主动土压力系数K和K2 c. 求主动土压力及作用点位置 因为基底倾斜，土压力对墙趾的力臂改为:2) 验算荷载：挂车100a. 求破裂角 假设破裂面交于荷载内 验算破裂面是否交于荷载内： 堤顶破裂面至墙踵 荷载内缘至墙踵 和在外缘至墙踵 因为5.58m5.9m12.9m,破裂面交于荷载内，与原来的假定相符，所选公式正确。b. 求主动土压力系数K和K2 c. 求主动土压力及作用点位置 因为基底倾斜，土压力对墙趾的力臂改为:3. 计挡土墙截面选择墙面平行于墙背，基底倾斜1：5（0=11）,通过试算选择b1=1.6m1) 计算墙身重及其力臂体积V(m3)重量G(KN)力臂Z(m)V1=b1H-0.19b12=1.66-0.191.6=10.71G1=235.7ZG1=1/2(H-0.19b1)0.2 +b1=1.47V2=0.095b12 =0.0951.52 =0.24G2=5.35ZG2=0.651b1=1.04V1+V2=10.95G1+G2=241.052) 抗滑稳定性验算3) 抗倾覆稳定性验算4) 基底应力验算 4. 截面应力验算墙身、墙背互相平行，截面的最大应力出现在接近基底的地方。又基底应力验算可知，偏心距及基底应力均满足地基要求，墙身截面应力也能满足墙身材料的要求，故可不做验算。通过上面的计算和验算，所拟定的截面符合各项要求，采用此截面，顶宽1.6m。5. 墙身构造说明：1) 墙背：此挡土墙为仰斜式重力式挡土墙，墙背坡度为1:0.2,2) 墙面：墙面为平面，坡度与墙背相同3) 墙顶：墙顶宽度为1.6米，用低标号混凝土做顶帽；4) 护栏：为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高，过长的路肩墙，应在墙顶设置护栏，为保持路肩宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离不小于0.75米6. 基础 7. 排水 墙体排水如下图所示： 8. 沉降缝和伸缩缝 为防止墙身因地基不均匀沉降而引起断裂，需要根据地基地质条件和墙高，墙身断面变化情况，设置沉降缝。为防止墙身因砌体硬化收缩，或温度变化所产生的温度应力引起的开裂，需要设置伸缩缝。沿路线方向每隔10-15米设置一道，缝宽2-3厘米，缝内用胶泥填塞。9. 挡土墙的纵向布置10. 挡土墙施工方法：重力式挡土墙一般采用明挖基础，对岩石地基，应清除表面风化层，墙址前应有足够的襟边宽度。砌筑时，应将石料表面清扫干净并用水保持湿润，砌筑时外面线应顺直整齐，内面线可大致顺试，浆砌石底面应卧浆铺砌。选用浆砌片石，片石分层砌筑应长短相间的与里层砌块咬接成一体二、 路基排水设计(一) 一般规定1 公路路基排水设计应防、排、疏结合，并与路面排水、路基防护、地基处理以及特殊路基地区（段）的其它处治措施等相互协调，形成完善的排水系统。2 路基排水设计应遵循总体规划，合理布局，少占农田，环境保护的原则，并与当地排灌系统协调。3 排水困难地段，可采取降低地下水位、设置隔离层等措施，使路基处于干燥、中湿状态。 4 施工场地的临时性排水设施，应尽可能与永久性排水设施相结合。各类排水设施的设计应满足使用功能要求，结构安全可靠，便于施工、检查和养护维修。(二) 地表排水1. 路基地表排水设施设计降雨的重现期：高速公路、一级公路应采用15年，其它等级公路应采用10年。各类地表排水设施的断面尺寸应满足设计排水流量的要求，沟顶应高出沟内设计水面0.2m以上。2. 路基地表排水设施包括边沟、截水沟、排水沟、跌水与急流槽、蒸发池、油水分离池、排水泵站等，应结合地形和天然水系进行布设，并做好进出口的位置选择和处理，防止出现堵塞、溢流、渗漏、淤积、冲刷和冻结等现象。3. 地表排水沟管排放的水流不得直接排入饮用水水源、养殖池。4. 边沟边沟断面形式及尺寸应根据地形地质条件、边坡高度及汇水面积等确定。边沟沟底纵坡宜与路线纵坡一致，并不宜小于0.3%。困难情况下，可减小至0.1%。路堑边沟的水流，不应流经隧道排出。边沟有可能产生冲刷时，应进行防护。5. 截水沟1）、 截水沟应根据地形条件及汇水面积等进行设置。挖方路基的堑顶截水沟应设置在坡口5m以外，并宜结合地形进行布设。填方路基上侧的路堤截水沟距填方坡脚的距离，应不小于2m。在多雨地区，视实际情况可设一道或多道截水沟。2）、 截水沟断面形式应结合设置位置、排水量、地形及边坡情况确定，一般情况下，沟底纵坡不宜小于0.3%。3）、 截水沟的水流应排至路界之外，不宜引入路堑边沟。4）、 截水沟应进行防渗加固。6. 排水沟1) 将边沟、截水沟、取（弃）土场和路基附近低洼处汇集的水引向路基以外时，应设置排水沟。2) 排水沟断面形式应结合地形、地质条件确定，沟底纵坡不宜小于0.3%，与其它排水设施的连接应顺畅。易受水流冲刷的排水沟应视实际情况采取防护、加固措施。7. 跌水与急流槽