土木工程毕业设计-成功高速公路线形与结构设计

毕业设计说明书 课 程 名 称:交通土建工程毕业设计及答辩 课 程 代 码: 题 目:成功高速公路线形与结构设计 学 院 (直 属 系 ) : 建筑与土木工程学院 年级/专业/班: 学 生 姓 名: - 1 -摘 要随着西部大开发的深入，公路以其方便快捷的优势，凸显其在交通运输中的重要地位，而高速公路这种高等级公路不仅在交通运输中地位突出，而且还对地方的经济发展起到了带动作用。此次设计内容为成功高速公路（K0+000K3+795.395）约 3800 米的线形与结构设计，公路地处山区，属于山岭区选线，由于地处河谷，所以又属于沿河线，公路为双向六车道的高速公路，设计车速 80km/h，设计内容包括平面设计、纵断面设计、横断面设计、标准横断面、路面结构设计、挡土墙平面、立面、横断面设计，直线、曲线及转角表，逐桩坐标表，竖曲线设计表，路基设计表，土石方数量计算及调配表。关键词：高速公路、山岭线、沿河线、设计、验算- 2 -AbstractWith the west greatly developing, highway with its convenience fast advantage, Showing the important position in the transportation, superhighway this kind of high grade highway not only the position is outstanding in the transportation, but still aroused a function to the economic development of place.This design contents is the Chenggong superhighways( K0+000K3+795.395) aligmnent and structure design, about 3800 meters. Highway ground mountain area, its the mountain area alignment design,and the highway in the river valley,so its a follow river line. The highway is a double toward the superhighway of six driveways, design space is 80 km/h, Designs contents are the flat surface design, the vertical section design, standard cross section, the road noodles structure design, bulkhead design,corner table, by pile list of coordinates, vertical curve design table, grade location table,cubic meter of earth and stone computation table.Keyword: Superhighway, Mountain ridge line, Along the river line ,Design,Checking calculation - 3 -前 言我国高速公路建设起步较晚，但迄今为止，我国已进行了 10 余年的高速公路建设，已通车的里程达到 2.3 万公里，我国的工程师们本着严谨求实的态度对已建高速公路进行认真总结，对成功经验加以推广，使我国高速公路的设计施工等各方面有了长足的进步。当前公路建设的发展速度既跟不上经济的发展，也跟不上交通量的增长。因此，出于促进经济发展以及为子孙后代造福的长远规划，在该地区建设高速公路已经刻不容缓。该道路建成后将会成为加速该地区经济发展的重要通道，它的建成不仅对本地区有促进作用，同时还有助于改善该地区的交通状况，配合政府的宏伟战略。使区域与区域之间的经济协作日益紧密。本道路是该地区未来的一个重要对外出入口，具有重要的意义。此次设计为成功高速公路设计，主要包括了平纵横的选线，路基设计，路面设计等内容，按照规范规定完成对成功高速公路约 3800m 的线路的初步设计。让我们对高速公路初步设计有了更深入，更全面的了解，为即将到来的实际工作做好铺垫。- 4 -1 设计资料1.1 主要技术指标计算设计行车速度：80km/h。.路基宽度：32m。路基设计洪水频率：1/100。桥梁汽车荷载等级：公路一级。1.2 公路地形资料：附图。1.3 路基路面设计资料路线经过区域内粘性土分布广泛，天然状态多为坚硬、硬塑、局部地段软塑、流塑，压缩性高或中等；粉细沙、粗砾砂、圆砾、卵石等粗粒土、巨粒土分布范围大，厚度变化不大，物理力学性质一般或较好；玄武岩、安山岩、流纹岩等火山岩分布广泛，厚度大，属硬质岩，强度大或较大，凝灰岩等软质岩风化强烈。土力学指标：（见表 1-1）表 1-1 土力学指标天然容重(KN/m3)塑限（%） 液限（%） 含水量（%）粘聚力(kPa)内摩擦角（。 ）19 20 32 26 13 18土的压缩实验资料：（见表 1-2）表 1-2 土的压缩实验资料压力(kPa) 0 50 100 200 300孔隙比 e 0.978 0.889 0.855 0.809 0.7731.4 沿线地形、地质、气候、水文等自然地理特征公路地处 V2 区，沿线土质为中液限粘性土。- 5 -1.5 筑路材料沿线有各类砂石、土，水泥、沥青、粉煤灰等需要到外地购买。2 平面设计21 选线选线是在规定的线路起讫点之间选择和确定一条技术上可行、经济上合理。且能符合使用要求的线路中心线的工作，选线是整个道路设计的关键环节，其质量直接关系到工程的质量、造价及其使用的适用性、安全性、可靠性和寿命。选线所面对的是十分复杂的自然环境和社会经济条件，它是一项涉及面广，影响因素多、政策性和技术性都很强的工作，需要综合考虑多方面的因素。选线原则：在道路设计的各个阶段，应该运用各种先进手段对线路方案作深入、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。线路设计应该在保证行车安全、舒适、迅捷的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，有利于施工和养护。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，也不应不顾工程量大小，片面追求高指标。选线应该注意和农田基本建设结合，做到少占天地，并尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林等。通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有的自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观协调，处理好重要历史文物遗迹。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。对严重不良地质路段，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。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，如：路线对自然景观与资源可能产生的影响;占地、拆迁房屋所带来的影响；路线对城镇布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割引起- 6 -的影响。噪音对居民以及汽车尾气对大气、水源、农田所造成的污染及影响。对于高速路和一级路，由于其路幅宽，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，合理采用上下行车分离的形势设线。本次设计，公路处于山岭区，虽然海拔高度不打，可是相对高差较高，沿线地区山高谷深，坡陡。由于公路走向与河谷走向接近，此段设计采用沿河线方案河流为自西向东，虽然河流南岸比较平坦，北岸山势较高，且北岸地形起伏较大，从经济和施工方面考虑南岸更好，更为简单，但是由于此次公路为高速公路，南岸村庄和城镇密集，而且沿河岸密布，拆迁难度较大，且高速公路噪音污染比较严重，如果走南岸，对南岸居民的不良影响较大，高速公路采取封闭交通，车速快，对南岸居民的生活干扰较大，而且对居民特别是未成年儿童有一定的危险性，北岸虽然地形相对较南岸略差，但是起伏较大的一段也并不太长，稍作展线、架桥或者隧道即可，工程量不会增加过多，且北岸基本村庄和居民集中居住区比南岸少很多，拆迁难度大大减小，公路也适当远离居民区，减少了噪音扰民等各类扰民情况，也给公路和居民的安全提供了更好的保障。由于河谷比较开阔，可以选择沿河线和山脚线，沿河地形平缓，坡度均匀，线形好控制，但是结合地形实际情况，沿河分布着各个村庄的农田，由于地处山岭区，农田资源原本就比较匮乏，而且公路为高速公路，路基宽在 40 米以上，如果选择沿河线，线路经过的地方会占用大片农田，而且公路建成后势必还会对公路两侧的农田特别是远离河岸一侧的农田造成灌溉困难等不良影响，这对原本就匮乏的耕地资源无疑是雪上加霜，不符合我国的基本国策，而且占用农田，从工程上看，经济上，占用大量农田赔偿款肯定数额巨大，从施工技术上，耕地长期耕作，势必土质松软，很可能存在软基处理等基础问题，且公路为高速公路，路基较宽，太过靠近河岸容易受到洪水的影响，造成道路中断等问题，这不仅增加了施工费用，而且增加了施工难度，影响施工质量，甚至影响公路的畅通，所以选择走河岸非常不可取，放弃沿河岸走线。如果沿山顶走线的话，离村庄远，扰民和安全问题解决了，且不会占用耕地，又由于地势极高，不会受到洪水的影响，但由于北岸山势起伏较大，在公路大约 500 米和 2000米处存在两个极深的沟壑，只能架桥跨越，且在沿线很多地方存在许多小的沟谷，汇水面积较大，给公路的排水增加了难度，无形中提高了施工难度和工程造价，而且距离城镇太过遥远，不利于发挥公路对周边经济的带动作用，也为沿线的居民出行增加了麻烦，减少- 7 -了很多无形的经济效益。虽然山顶走线有点很多，但综合考虑还是放弃。沿山脚走线，地势相对于河岸线虽然较差，但是由于此片山区河谷比较开阔，山脚地势仍然较好，山岭线架桥的问题就不存在了，而由于离河岸较远，公路基本不会受到旁边河流洪水的威胁，虽然可能会占用一部分耕地，但是面积相对走河岸线会少很多，而且离大部分村庄都有一定距离，扰民的问题得到大大解决，但由于公路在山脚，沿线居民驾车出行仍然可以比较方便的进入高速公路，从而通过公路带动公路周边的经济发展，起到公路对沿线经济的带动作用.2.2 定线定线是先根据地形、地物及其它控制点定出圆曲线，并尽量采用大的半径，然后选用适当的缓和曲线把它们连接起来。除了城市或其它特殊情况外，应按此方法进行设计。并应尽量减少直线。如果达到“自由曲线尺”线形所要求的短直线，且缓和曲线长度达到推荐长度，这样就没有余地可供设置直线，而必然形成一条连续曲线线形。由长而平缓的圆曲线、单曲线或复曲线所组成，并用足够长的缓和曲线加以连接，使圆曲线占到路线总长的 2/3，缓和曲线占到 1/3，这样的线形即可称作一条在造型和均衡方面都达到理想的连续线形。理想的线形(通过视觉进行研究)，应该是有连续造型的立体曲线，而不是平、纵面线形的随意重叠。行车道的每一个弯曲都应该从三个面进行综合研究。在丘岭区，对波浪式线形的补救方法是引入平曲线，避免在驾驶员的视野里看到一个接一个断续凸形竖曲线的顶部。实际上，设置曲线就会使驾驶员的视野不断发生变化，引导驾驶员把注意力集中到车辆运行上，增加驾驶员在行车时的注意力和予见性。这是美学欣赏不可缺少的。套用现在公路设计中“美学标准”，要求路线设计除了要满足高速公路内部平、纵面的协调外，还要满足高速公路与外部环境的协调，即对公路两侧的景物及与整个视野的配合，从而可以设计出一条完美的高速公路。高速公路应具有持久美观的外形，并成为一道风景或城市景色的组成部份。路基断面一定要连续，边坡坡率要尽量缓和。在德国的规范中规定挖方设计不再采用固定的边坡坡率，而是采用挖方边坡的长度(从坡顶到坡脚的长度)保持不变的方法。因此，挖方边坡的坡率是变化的，挖方两头矮边坡处的坡率逐渐变缓，很自然的与地面相衔接。2.3 交点设计- 8 -JD1:起点桩号 K1+228.125，起点坐标 , .坐标方位角1X-3940.61Y084561A89356JD1 桩号为 K1+501.299.采用 R=400,缓和曲线 110m.回旋曲线转角 L180180752R4圆曲线内移值243 3p 1.2594660圆曲线外移值322L10q .R4总切线长 h 8956T(p)tanq(.)tan73.1曲线总长度 oohL-2L40(7-2058.641801超距 D=2Th-Lh=37.885主点桩号：（见表 2-1）表 2-1 交点 1 主点桩号计算 -）JDThK1+501.22273.173+）ZH LK1+228.056110+）HY(Lh-L)K1+338.056398.461-）HZLK1+737.453110-）YH(Lh-2L)/2K1+626.517144.2305+）QZD/2K1+482.286518.9425校核 JD K1+501.229JD2:起点桩号 K1+737.453，起点坐标 , .坐标方位角2X-1370.682Y160572A305JD2 桩号为 K1+878.391.采用 R=550,缓和曲线 100m.- 9 -回旋曲线转角 1801805242LR圆曲线内移值 3 34p 0.7566圆曲线外移值322L10q49.84R50总切线长 5Th(p)tanq(.7)tan10.93曲线总长度 hL2)L50(3224)8.02918018超距 D=2Th-Lh=1.847主点桩号：（见表 2-2）表 2-2 交点 2 主点桩号计算-）JDThK1+878.391140.938+）ZH LK1+737.453100+）HY(Lh-L)K1+837.453180.029-）HZLK2+020.173100-）YH(Lh-2L)/2K1+917.48040.0145+）QZD/2K1+877.46750.9235校核 JD K1+878.391JD3:起点桩号 K2+020.173，起点坐标 , .坐标方位角3X-1498.253Y14893A51JD3 桩号为 K2+235.191,采用 R=400,缓和曲线 160m.回旋曲线转角 L180618027532R4圆曲线内移值43 36p .40圆曲线外移值322L160q7.89R4- 10 -总切线长 h 51T(Rp)tanq(402.6)tan25.0182曲线总长度 hL)L(73)49.0151808超距 D=2Th-Lh=11.021主点桩号：(见表 2-3)表 2-3 交点 3 主点桩号计算-）JDThK2+235.191215.018+）ZH LK2+20.173160+）HY(Lh-L)K2+180.173259.015-）HZLK2+439.188160-）YH(Lh-2L)/2K2+279.18849.5075+）QZD/2K2+229.68055.5105校核 JD K2+235.191JD4:起点桩号 K3+073.106，起点坐标 , .坐标方位角4X-130.4Y1270594A8215JD4 桩号为 K3+191.631,采用 R=380,缓和曲线 100m.回旋曲线转角 L1801807322R3圆曲线内移值434p 1.095668圆曲线外移值3322L10q .74R40总切线长 h 815T(p)tanq(8.9)tan8.2曲线总长度 hL2)L30(273)5.671801超距 D=2Th-Lh= 1.783主点桩号：（见表 2-4）- 11 -表 2-4 交点 4 主点桩号计算-）JDThK3+191.631118.525+）ZH LK3+73.106100+）HY(Lh-L)K3+173.106135.267-）HZLK3+310.409100-）YH(Lh-2L)/2K3+210.40917.6335+）QZD/2K3+190.73950.8915校核 JD K3+191.631JD5:起点桩号 K3+310.409，起点坐标 , .坐标方位角5X-137.245Y1702845A10843JD5 桩号为 K3+490.851,采用 R=250,缓和曲线 100m.回旋曲线转角 25圆曲线内移值43 34p 1.6660圆曲线外移值322L10q9.4R45总切线长 h 108T(p)tanq(.6)tan0.42曲线总长度 hL2)L25(431753)9.02180超距 D=2Th-Lh=21.682主点桩号：（见表 2-5）表 2-5 交点 5 主点桩号计算-）JDThK3+490.851180.442+）ZH LK3+310.409100+）HY(Lh-L)K3+410.409239.202- 12 -）HZLK3+649.611100-）YH(Lh-2L)/2K3+549.61169.601+）QZD/2K3+480.0110.841校核 JD K3+490.8512.4 超 高 与 加 宽当采用的平曲线半径小于不设超高最小半径时，将曲线段的外侧车道抬高，构成与内侧同坡度的单坡横断面：超高计算公式 V-计算行车速度（km/h）RVib127R-圆曲线半径（m）-横向力系数为保证车辆在转弯时不占有相邻车道，曲线路段的路面必须加宽：加宽计算公式 e= e-双车道路面加宽值RVL1.02R-圆曲线半径 mV-计算行车速度 km/hL。-汽车轴距加前悬的长度 m技术标准规定，当圆曲线半径等于或小于 250m 时，应在平曲线内侧加宽。在进行平面设计中，我们还需要进行公路的停车及超车视距，平曲线加宽设计，高速和一级公路应满足停车视距的要求，其他各级公路一般会满足会车视距的要求，会车视距的长度不应小于停车视距的两倍。公路圆曲线部分最大超高值为 10%，积雪冰冻地区 6%。3 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。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、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间几何构- 13 -成的大小及长度。以便达到行车安全迅速、运营经济合理及乘客感到舒适的目的。竖曲线设计准备工作：根据地形图和平面绘制的道路中线点绘出地面线，绘出平面直线，曲线示意图以及土壤地质说明资料，分析地形图等设计资料，了解设计意图和设计要求。试坡：在纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化。本着以“控制点”依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间穿插于取直，试出若干直坡线。对各种可能坡度进行方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又瞒住控制点要求。且土石方最省的坡度线，将前后坡度线延长交会处变坡点的初步位置。调整：将试坡线和选线时所考虑的坡度进行比较，两者应基本相符。若有脱离实际或者考虑不周现象，则应该全面分析，找出原因，权衡利弊，决定取舍。对照技术标准检查设计最大纵坡、坡长限制、纵坡折减等是否满足规定，平纵横线形组合是否适当。以及路线交叉、桥隧和接线等处的纵坡是否合理，若有问题应该进行调整。核对：选择有控制意义的特殊横断面。如高填、深挖、地面横坡较陡路基、挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点等，在纵断面图上直接读出相应的桩号的填挖高度，检查是否合理，若有填挖过大、坡脚落空、挡墙太高、桥涵填土不够以及其他边坡不稳等不合理情况，应该及时调整纵坡线。定坡：经调整核对合理后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。定坡一般先定坡长和坡度，变坡点高程通常由坡度、坡长推算出来。设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。设计计算标高：根据已定的纵坡和变坡点的设计标高，则可计算出未设竖曲线以前各个桩号的设计标高。变坡点 1：竖曲线基本要素：- 14 -该变坡点 K1+080.75，高程为 687.625，变坡，应该设凹形竖曲线。12i0.479%1.864.395%拟选用竖曲线半径 R0m竖曲线长度 L.8切线长度 T4312外距 E0.5R竖曲线起点和终点桩号：竖曲线起点桩号： K1+8.743.1K+037.56竖曲线终点桩号： 05=294竖曲线各桩号的设计标高：K1+037.566 竖曲线起点切线标高 ： m687.2543.180.27968.40设计标高 ：687.440mK1+50 竖曲线上切线标高: 687.40+12.3.0479=68.3纵距： xy=.12R设计标高：687.493+0.0128=687.5058K1+080.75 竖曲线中点切线标高: 687.625m设计标高: 687.625+0.155=687.78mK1+100 竖曲线上切线标高： 687.25+9.01867=.23纵距： 2xy=.R设计标高 688.231+0.0713=688.3023K1+123.934 竖曲线终点切线标高： 687.25+43.10.867=.431设计标高：688.431- 15 -在竖曲线的这个位置，曲线是凹形曲线。曲线前后的坡度都符合规范中的要求，既小于最大纵坡坡度，也大于 0.3%的最小排水坡度。变坡点 2：竖曲线基本要素：该变坡点 K1+474.182，高程为 694.972，变坡，应该设凹形竖曲线。23i1.8674%.952.301%拟选用竖曲线半径 R6m竖曲线长度 L.切线长度 T9032外距 E.7R竖曲线起点和终点桩号：竖曲线起点桩号： K1+4.82-69.03K1+45.9竖曲线终点桩号： 7=2竖曲线各桩号的设计标高：K1+405.119 竖曲线起点切线标高 ： m694.72.063.1874693.2设计标高 ：693.682mK1+450 竖曲线上切线标高: 693.82+4.10.867=94.52纵距： 2xy=.R设计标高：694.52+0.1678=694.6878K1+474.182 竖曲线中点切线标高: 694.972m设计标高: 694.972+ =695.369m0.397K1+500 竖曲线上切线标高： 64.25.81.4659.08纵距： 2xy=0.R设计标高 696.048+0.0555=695.992- 16 -K1+543.245 竖曲线终点切线标高： 694.72+.063.4195=67.8设计标高：697.85在竖曲线的这个位置，曲线是凹形曲线。曲线前后的坡度都符合规范中的要求，既小于最大纵坡坡度，也大于 0.3%的最小排水坡度。变坡点 3：竖曲线基本要素：该变坡点 K1+881.257，高程为 711.945，变坡，应该设凸形竖曲线。23i4.1695%.0813.2%拟选用竖曲线半径 R450m竖曲线长度 L.97切线长度 T682外距 E0.53R竖曲线起点和终点桩号：竖曲线起点桩号： K1+8.27-69.45K1+8.72竖曲线终点桩号： =04竖曲线各桩号的设计标高：竖曲线起点K1+8.72切线标高 ： m1.9456.80.416957.0设计标高 ：709.047mK1+850 竖曲线上切线标高: 709.4+38.20.41695=7.纵距： xy=.3R设计标高：710.64-0.1623=710.48竖曲线中点K1+8.257切线标高: 711.945m设计标高: 711.945-0.536=711.409mK1+900 竖曲线上- 17 -切线标高： 71.945-8.30.1=7.42纵距： 22xy=.9R设计标高 711.742-0.039=711.70K1+950.742 竖曲线终点切线标高： 71.945-6.80.13=7.9设计标高：711.19在竖曲线的这个位置，曲线是凸形曲线。曲线前后的坡度都符合规范中的要求，既小于最大纵坡坡度，也大于 0.3%的最小排水坡度。变坡点 4：竖曲线基本要素：该变坡点 K2+460.574，高程为 718.209，变坡，应该设凸形竖曲线。23i1.08%(-.4652).465%拟选用竖曲线半径 R0m竖曲线长度 L1.9切线长度 T5726外距2E0.3R竖曲线起点和终点桩号：竖曲线起点桩号： K2+46.57-.29K+403.278竖曲线终点桩号： 06=51竖曲线各桩号的设计标高：竖曲线起点K2+403.78切线标高 ： m1.20957.60.1837.59设计标高 ：717.589mK2+450 竖曲线上切线标高: 71.589+46.720.183=7.094纵距： 2xy=.R设计标高：718.094-0.243=717.85- 18 -竖曲线中点K2+460.57切线标高: 718.209m设计标高: 718.209- =717.844m0.365K2+500 竖曲线上切线标高： 718.29-.4.12=7.631纵距： 2x3y=0.R5设计标高 717.631-0.1727=717.458K1+950.742 竖曲线终点切线标高： 718.209-5.6.01452=7.369设计标高：717.369在竖曲线的这个位置，曲线是凸形曲线。曲线前后的坡度都符合规范中的要求，既小于最大纵坡坡度，也大于 0.3%的最小排水坡度。变坡点 5：竖曲线基本要素：该变坡点 K3+188.243，高程为 707.547，变坡，应该设凹形竖曲线。23i-.546%2.09753.627%拟选用竖曲线半径 R4m竖曲线长度 L1.切线长度 T8062外距 E.714R竖曲线起点和终点桩号：竖曲线起点桩号： K3+8.2-0.16K3+08.2竖曲线终点桩号： 4=4竖曲线各桩号的设计标高：竖曲线起点K3+108.2切线标高 ： m70.548.160.25479.设计标高 ：709.59mK3+150 竖曲线上- 19 -切线标高: 709.5-4180.2546=78.2纵距： 2xy=.9R设计标高：708.522+0.1952=708.71K3+188.243 竖曲线中点切线标高: 707.547m设计标高: 707.547+ =708.261m0.714K3+200 竖曲线上切线标高： .5.35270.96纵距： 22x17y=.1R40设计标高 707.96+0.0153=707.975K1+543.245 竖曲线终点切线标高： 70.54+8.160.2975=.3设计标高：709.23在竖曲线的这个位置，曲线是凹形曲线。曲线前后的坡度都符合规范中的要求，既小于最大纵坡坡度，也大于 0.3%的最小排水坡度。4.横断面设计一般组成：1 行车道：公路上供各种车辆行驶总称，有快、慢车道。2 路肩：位于行车道外缘，具有一定宽度的带状结构部分。3 边坡：为保证路基稳定，在路基两侧做成的坡面。4 边沟：为汇集、排除路面、路肩及边坡的流水，在路基内侧设的纵向水沟。5 中间带：高速公路及一级路中用于分隔对向车辆的组成部分。标准横断面图：（见图 4-1） - 20 -图 4-1 标准横断面图此次设计为高速公路，设计车速 80km/h,路基宽度 32m,采用双向六车道设计，土路肩宽 0.75m,硬路肩宽 2.5m,一侧车道为 3.75*3=11.25m,中间带设 3.0m道路横坡设置为，土路肩 3% ，硬路肩 2%，车道 2%5 加筋土挡土墙设计5.1 计算资料1）加筋土路肩墙，墙高 H=14.3m,分段长度为 15m.3） 路基宽 32 米，路面宽 22.5 米.4）荷载为公路 I 级。5）面板选用 0.8m 0.8m 的矩形混凝土板，板厚 12cm,混凝土强度等级 C20.6) 筋带采用 A3 钢带，带宽为 30mm.,厚 3mm ，容许拉应力=140MP，似摩擦系数f=0.4.7)加筋体填料：墙上和墙后填土均为粘性土，填土的容重 ,计算内摩擦1229/KNm角为 =18.8)钢筋结点的水平间距 Sx=0.4m,Sy=0.4m.9)地基为粘性土，容许承载力为=350KPa.10)以荷载组合 I 进行。5.2 计算步骤1）计算车辆荷载引起的等代土层厚度 :- 21 -根据公路路基设计规范计算等代土层厚度 01.5269qhm-车辆荷载附加荷载强度，墙高 14.3m 时，取q 210/KNm-墙背填土的重度（ ） 2/KN2）计算各层土压力系数 Ki:静止土压力系数 K0=1-sin=0.69主动土压力系数 Ka=0.527当 Zi6m 时，有 Ki=K0(1-Zi/6)+KaZi/6当 Zi6 时，有 Ki=Ka3)计算各层筋带的拉力：（见表 5-1）Ti=Ki(1Zi+2h1+ai)SxSy1(/2)hHbm表 5-1 各层筋带所受拉力计算表加筋层号 hi(m) Ki 1Zi(Kpa) ai(Kpa) SxSy( )2mTi(KN)1 0.3 0.682827 5.7 6.824174 0.16 1.7146062 0.8 0.669234 15.2 6.688323 0.16 2.6977083 1.3 0.655641 24.7 6.552472 0.16 3.6394874 1.8 0.642047 34.2 6.416621 0.16 4.5399425 2.3 0.628454 43.7 6.28077 0.16 5.3990746 2.8 0.614861 53.2 6.144919 0.16 6.2168827 3.3 0.601268 62.7 6.009068 0.16 6.9933678 3.8 0.587674 72.2 5.873217 0.16 7.7285299 4.3 0.574081 81.7 5.737366 0.16 8.42236710 4.8 0.560488 91.2 5.601515 0.16 9.07488111 5.3 0.546895 100.7 5.465665 0.16 9.68607212 5.8 0.533301 110.2 5.329814 0.16 10.2559413 6.3 0.527864 119.7 5.275473 0.16 10.9537314 6.8 0.527864 129.2 5.275473 0.16 11.7560815 7.3 0.527864 138.7 5.275473 0.16 12.5584316 7.8 0.527864 148.2 5.275473 0.16 13.360794)计算设计筋带断面：筋带的容许拉应力=140MP，筋带的宽度 30mm,厚度 4mm,按荷载组合 I 计算时，筋带的- 22 -容许应力提高系数 K=1.0（见表 5-2）表 5-2 筋带断面计算表 加筋层号 Ti(KN) Ai(mm) bi(mm)1 1.714606 12.24719 4.0823952 2.697708 19.26934 6.4231153 3.639487 25.99634 8.6654454 4.539942 32.42816 10.809395 5.399074 38.56481 12.854946 6.216882 44.4063 14.80217 6.993367 49.95262 16.650878 7.728529 55.20378 18.401269 8.422367 60.15976 20.0532510 9.074881 64.82058 21.6068611 9.686072 69.18623 23.0620812 10.25594 73.25671 24.418913 10.95373 78.24091 26.080314 11.75608 83.97201 27.9906715 12.55843 89.7031 29.9010316 13.36079 95.4342 31.81141) 计算抗拔稳定系数 Kf（见表 5-3）Kf= 2(12)fbiZhLiTbi-第 i 层计算钢筋数量的总宽度。表 5-3 抗拔稳定系数筋带层号 hi(m) Ti(KN) Li(m) L1i(m) L2i(m) bi(m) Kf1 0.3 1.714606 20 17.6 2.4 5.7 2.0256122 0.8 2.697708 20 17.6 2.4 15.2 2.0211153 1.3 3.639487 20 17.6 2.4 24.7 2.0784654 1.8 4.539942 20 17.6 2.4 34.2 2.0232625 2.3 5.399074 20 17.6 2.4 43.7 2.0348026 2.8 6.216882 20 17.6 2.4 53.2 2.0874927 3.3 6.993367 20 17.6 2.4 62.7 2.1019438 3.8 7.728529 20 17.6 2.4 72.2 2.4204199 4.3 8.422367 20 17.6 2.4 81.7 2.73889510 4.8 9.074881 20 17.67506 2.324936 91.2 3.07041111 5.3 9.686072 20 18.03834 1.961665 100.7 3.45992412 5.8 10.25594 20 18.40161 1.598394 110.2 3.86258513 6.3 10.95373 11 9.764878 1.235122 119.7 2.22639214 6.8 11.75608 11 10.12815 0.871851 129.2 2.492489- 23 -15 7.3 12.55843 11 10.49142 0.50858 138.7 2.77173316 7.8 13.36079 11 10.85469 0.145309 148.2 3.064124设计采用的筋带数量及 Kf,Ks 值（见表 5-4）Kf= 2(12)fbiZhLiTKs= AliBi-第 i 层采用钢筋根数的总宽度。表 5-4 设计采用的筋带数量及 Kf,Ks 值筋带数量筋带层号筋带计算宽度（m）计算数量（根）采用数量（根）筋带总宽度（m）采用的Ks采用的Kf1 0.043276 1.44252 2 0.06 1.469725 2.8084352 0.025477 0.849217 4 0.12 1.868252 9.5199033 0.021751 0.72504 4 0.12 1.384811 11.466764 0.019075 0.635847 4 0.12 1.110146 12.727995 0.017855 0.595163 6 0.18 1.40024 20.513386 0.017325 0.577513 6 0.18 1.216044 21.687737 0.016651 0.555029 8 0.24 1.441366 30.296688 0.018401 0.613375 8 0.24 1.304259 31.568529 0.020053 0.668442 8 0.24 1.196813 32.7794610 0.021607 0.720229 8 0.24 1.110758 34.1048511 0.023062 0.768736 10 0.3 1.300837 45.0079712 0.024419 0.813963 10 0.3 1.228556 47.4540313 0.02608 0.869343 10 0.3 1.150293 25.6100414 0.027991 0.933022 10 0.3 1.071786 26.7141415 0.029901 0.996701 12 0.36 1.203972 33.3708816 0.031811 1.06038 12 0.36 1.13167 34.67577外部稳定性验算：1)滑移稳定性等代土层 h0 布置于墙体后缘起的路基范围内，作用于墙体的土压力 E.tant2tan2cg（ ）=0.56 36（ 18+36） t 29.36- 24 -=0.417coscos29.3618tan29.36inin（ +） （ ）（ ） （ ）Ka197.2（ 0.5） .47=.5KNE（ +26） 132814.53cos189.x KN2in743yE.cs2.5x238i169y KN墙体重 14.30.4W27. 125xTE132601974.638.94512.6yN KN0.4.8.5fKc KcT所以，抗滑移稳定性满足要求。2)计算抗倾覆稳定性各力对墙趾 O 的力矩113260.419562.4wMWZKN2 7E1yYE1.8.m22Z691034E1xE1x.7562.KN2M.Y12E1Y200XM95.417.895.6103.84K6234=2.151.53）基础底面地基承载力计算- 25 -=2LeZw12WZwEyxZ其中： YE94.30.417sin8263.4KNX12co92EYZ0mX14.3.564.93m201.e= 36.49.610.526190263.40813.49234.=1.6320/6=3.333（m）所以偏心矩满足要求= =max6(1)2NeL452.61.3()5.973500KP所以，地基承载力满足要求。6 边坡稳定分析路基边坡的稳定性，是指结构稳定。路基的结构破坏主要表现在边坡部分土体的滑塌，其中包含路堤整体性滑动。此次设计中，高度过大的填方边坡都设置了挡土墙，比较高的路堑边坡也作了相应的处理，这里进行稳定性分析的主要是对填方高度在 7 米以上的，未设挡土墙的路基边坡进行稳定性分析。1. 土力学指标：（见表 6-1）表 6-1 土力学指标天然容重(KN/m3)塑限（%） 液限（%） 含水量（%） 粘聚力(kPa) 内摩擦角（。 ）19 20 32 26 13 18- 26 -2.荷载计算：路基除了承受自重之外，还要承受车辆荷载的作用，在边坡稳定性验算时，可按车辆以最不利情况排列，将车辆换算成土柱高度（即以相等压力的土层厚度来代替荷载） ，连同滑动土体一并进行力学计算。土层等代高度计算公式： 0NGhBL式中：h0当量高度，mN 横向分布车辆数G 每辆车的重力，kN土的重度，3kN/mL 一辆重车前后轴距加轮胎着地长度，m 22ab7.961.4A.tnt(cotan)(tAa17817an1.62)3.260L(H)tntab1.7在 L0 范围内，横向一共可以布置四辆重车：一辆重车的扩散长度为：22.19B13(27.96)tan30换算土柱高度： 0G45kNh.9mL.1.其它计算参数：（见表 6-2）- 27 -表 6-2 计算参数滑动面类型 圆弧滑动面 分析方法 简化毕肖普法滑动方向 自动设定 土条数 100计算应力模式 总应力法 是否考虑地震力 否边坡稳定分析极限滑动面（图 6-1）图 6-1 极限滑动面采用简化毕肖普法通过软件就算求得极限圆弧滑动面如图半径 R=15.63：稳定系数：Ks = 1.4369其稳定系数满足 1.25-1.50 范围要求，因此，边坡坡度满足边坡稳定要求。7.路面设计路段所在地区基本资料某高速公路地处 2区，为双向六车道，拟采用沥青路面结构，进行施工图设计，沿线土质为中液限粘性土。土基回弹模量的确定- 28 -设计路段路位于 2a，路基土为粘质土，通过土力学指标计算得出稠度 ，属于c0.5软基，必须进行处理后，处理后稠度取 0.8，查表法可得土基回弹模量值为 25MPa。根据工程可行性研究报告可知路段所在地区近期交通量调查资料（见表 7-1）表 7-1 近期交通组成与交通量车型 数量（辆/日）三菱 FR415 500五十铃 NPR595G 550江淮 HF140A 400江淮 HF150 520东风 EQ144 410东风 SP9135B 380五十铃 EXR181L 450交通量资料根据交通调查进行综合分析，预测其交通增长率前五年为 12% 、之后五年为 10%，最后五年为 6%。累计轴次计算结果轴载换算与累计轴载表所示，属于 C 级交通（见表 7-2） 。表 7-2 轴载换算与累计轴载换算方法 弯沉及沥青层拉应力指标 半刚性层拉应力指标设计年限内累计交通轴次 1141.95 万次 912.17 万次路面结构拟定：根据结构层的最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：采用半刚性基层沥青路面：3cm 细粒式沥青混凝土 + 4cm 中粒式沥青混凝土 + 6cm粗粒式沥青混凝土 + 30cm 水泥稳定碎石 基层+ 二灰土底基层，以二灰土为设计层。路面材料配合比设计与设计参数的确定- 29 -试验材料的确定半刚性基层所用集料与结合料取自沿线料场，沥青选用重交通 90#