刘世龙马鞍山至芜湖高速公路设计说明书.doc

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页 马鞍山至芜湖段高速公路 PZ05 合同段施工图设 计 摘 要 本设计是安徽省马鞍山至芜湖的高速公路 主要内容包括 平面设计 纵断面设计 横断面设计 路基设计 边坡的确定 边沟设置 超高计算 不良地理的处理 路基 的防护工程 沥青路面的设计 路面的计算 路基的排水设计 路面的排水设计 圆 管涵的设计及计算 首先根据已知的设计任务书查找资料确定各项所需数据 经过交 通量计算确定交通等级和设计车速 然后根据已知的各项条件进行路线的选择与确定 本段路共设两个交点分别为 K1 369 92 K2 923 73 进而进行平曲线要素的计算并进 行校核 其次纵断面设计 本设计路段共设计两个变坡点 4079Km 范围内共设两个竖 曲线 接下来是是横断面的设计 其中行车道宽为 2 2 7 5 米 中央分隔带 2 0 米 硬路肩 2 3 0 米 其中包括右侧路缘带 0 5 米 左侧路缘带 2 0 75 米 土路肩 2 0 75 米 再有就是路基的设计 路基设计包括 路基的高度确定 边坡的确定 边 沟的设计及超高计算和不良路段的设计 在接下来是路面的设计和路面的相关计算 再有就是路基和路面的排水设计 最后就是小桥涵的设计及计算 本设计严格遵循道 路勘测设计 路基工程 路面工程 第二版 路基路面工程 公路小桥涵勘测设计 公路工程技术标准 公路路线设计规范 公路路基设计规范等进行设计计算 关键词 高速公路 选线 平面设计 纵断面设计 排水设计 涵洞计算 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页 Ma anshan to Wuhu section of highway PZ05 contract section construction drawing design Abstract The design of Anhui province Ma anshan to Wuhu highway The main contents include Graphic design Vertical section design cross section design roadbed design slope side ditch isarranged high calculation treatmentofadversegeographical roadbed protection engineering design ofasphaltpavement pavement drainagedesign calculation subgrade pave ment drainage design design and calculation of pipe culvert First of all required data is determined according tothe design taskbook to find the information known the traffic volume calculation to determine the traffic grade and design speed and then determineroute according to the conditions of known choice this section of the road a total of two intersections are respectively K1 369 92 K2 923 73 and calculate and elements of horizontal curve is checked secondly the vertical section design the design of sectiondesign of two grade 4079Km range consists of two vertical curve the next is the cross sectional design the lane width is 2 x 2 x 7 5 meters 2 meters in central separate belt hard shoulder 2 x 3 meters including 0 5 on the right side of road edge meters left the edge of the road with 2 x 0 75 meters soil shoulder 2 x 0 75 meters designand then there is the roadbed roadbed design include the design ofsubgrade slope height determination determination design and calculation of side ditch and super high and bad road in the next is the correlation calculation design and road pavement another is thesubgrade and pavement drainage design finally is the design and calculation of bridge and culvert This design strictly follows the road survey and design subgrade pavement engineering Second Edition road engineering bridge and culvert design survey of highway engineering technical standards specifications design ofhighway roadbed design specification for design calculation Keywords Expressway line selection graphic design profile design design of water supply and drainage culverts 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页 目录 摘 要 I ABSTRACT II 1 绪论 1 1 1 选题的目的及意义 1 1 2 建设意义 1 1 3 设计任务和依据 1 1 3 1 设计任务 1 1 3 2 设计依据 1 1 4 沿线自然地理概况 2 1 4 1 地形 地貌 地质 2 1 5 气象 水文 2 1 6 水电供应 3 2 路线设计 4 2 1 总体设计原则 4 2 2 路线平面设计 4 2 2 1 确定交通等级 4 2 2 2 主要控制点 5 2 2 3 公路服务水平 5 2 2 4 直线及曲线作用 5 2 2 5 主要技术指标 6 2 3 路线纵断面设计 4 2 3 1 纵断面设计原则 8 2 3 2 平纵线形设计中应注意避免的组合 8 2 3 3 竖曲线设计 8 2 3 4 竖曲线主要技术指标 8 2 3 5 竖曲线要素计算 9 2 4 横断面设计 10 2 4 1 横断面设计基本要求 10 2 4 2 土石方的调配 10 2 4 3 路基横断面布置 10 2 4 4 超高计算 10 3 路基设计 15 3 1 路基高度的确定 15 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页 3 2 边坡坡度的确定 16 3 3 不良地质的处理 16 3 3 1 处理标准与方法 16 3 3 2 软土地基的处理方法 17 3 3 3 不良地段及处理方法 17 3 4 路基防护工程 17 3 4 1 路基防护的目的 17 3 4 2 路基防护与加固 17 3 4 3 坡面防护 18 3 5 路基附属设施 18 4 路面设计 19 4 1 沥青路面的设计原则 19 4 2 沥青路面设计计算 19 4 2 1 结构组合与材料选取 22 4 2 3 抗冻深度验算 28 4 2 4 柔性路面设计汇总 28 5 路基路面排水设计 29 5 1 路基排水设施及排水设计 29 5 1 1 危害路基的水源 29 5 1 2 路基排水目的 29 5 2 路基排水的设计原则 29 5 3 路基排水设施 30 5 4 路面排水设计 30 6 涵洞设计 32 6 1 全线采用涵洞 32 6 2 涵洞设计 32 6 3 荷载计算 32 6 4 管壁弯矩计算 33 6 5 荷载组合 34 结 论 36 致 谢 37 参考文献 38 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1 绪论 1 1 选题的目的及意义 本着培养学生综合能力 根据土木工程专业 道桥方向 的培养目标要求及毕业生 的工作去向开展选题 本次设计公路路线设计方向的选题为安徽省马鞍山至芜湖路段 设计 在此过程中对公路路面工程设计 路基工程设计 等方面进行深入研究 独立 的拟定设计方案 精心设计 完成合格的设计成果 通过此设计 把所学的知识加以 系统的应用和巩固 使理论与生产实践相结合 这是对大学四年所学专业知识的总结 深化和提高 对毕业后从事道路工程的设计 施工 管理 维护等技术工作具有重要 的意义 1 2 建设意义 本段设计主要目的是为了连接安徽省沿海城市通向上海 江苏等发达地区 也是为 了沟通我国中西部地区及东南沿海的大通道 本项目南面连接规划中的沿江高速芜湖 至安庆段 中间连接合肥至杭州高速公路 北面连接宁马高速 本项目建成后能够有 力的促进安徽全省的经济发展 并能跟快的促使安徽省高速公路网的早日形成 1 3 设计任务和依据 1 3 1 设计任务 首先根据给定已知交通量计算出多年平均日交通量确定车速 车道数和公路等级 其次根据公路等级和已知主要技术指标 纸上选线和方案比较 路线设计 路基设计 路面设计 小桥涵设计等项目 1 3 2 设计依据 1 设计任务书 2 公路工程技术标准 JTG B01 2003 3 公路路线设计规范 JTG D02 2006 4 公路自然区划标准 JTJ 003 86 5 公路路基设计规范 JTG D30 2004 6 公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40 2002 7 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 8 公路排水设计规范 JTG D018 96 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 1 4 沿线自然地理概况 1 4 1 地形 地貌 地质 1 地形 地貌 路线所经区域地处长江下游的河 湖交织地带 以平原为主 兼杂岗地 低山 丘陵 有长江冲积平原和冲积湖积平原 主要分布在江及其支流两岸以及马鞍山市境 内 海拔在 40m 以下 地势低平坦荡 相对起伏 1 10m 水网交错 河塘纵多 岗地主 要分布于低山丘陵平原的过渡地带 海拔 42m 左右 冲沟发育 2 区域地质 沿线工程地质条件总体比较简单 可划分为南北两部 南部平原圩区 北部低丘 岗冲地段两个工程地质亚区 南部地区地势低平地势平坦 但大部分路段分布有粘质 土 其工程地质较好 北部的丘岗区地形起伏相对较大 土质坚硬 虽局部有软土段 分布 总体工程地质条件较好 路线北的超山 十里长山一带 为山丘陵区 沿线无 滑坡 泥石流 崩塌等不良地质现象 路基 路堑及边坡的稳定性较好 纵观全路 地质条件均较适宜修筑高等级公路 1 5 气象 水文 1 气象 路线所经区域地处北亚热带 属亚热带季风性湿润气候 具有季风明显 四季分明 气候温和湿润 梅雨集中 霜期短 日照长 雨量充沛 雨热同季等特点 年平均降 雨量 1000 1400mm 之间 最大年降雨量为 1906 5mm 年最少降雨量为 460 4mm 一年中 以 1 月气温最低 月平均 2 7 3 0 月气温最高 月平均 27 9 28 6 极端最高 气温在 37 3 37 9 之间 极端最低气温在 7 0 9 0 之间 平均降雪初期在 12 月中旬 平均终雪期在 3 月上旬前后 平均降雪日 10 12 天 平均无霜期 235 247 天 历年太 阳辐射总量 103 4 千厘米 风向以西北风和西风为主 夏季以东南风频率为高 平均风 速 1 8 3 3m s 多数大风的风力都在 8 级以下 同时本地区冷暖气团交锋频繁 气候多 变 降水年际变化较大 在季风环流异常情况下 春季的低温 梅汛期的暴雨洪涝等 自然灾害常有出现 影响公路工程的施工 2 水文 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 本标段路线属长江水系 区内地表水系较发育 过境客水较充沛 长江从本地区 西缘经过 荆山河 青山河 青弋江 姑溪河 漳河等长江支流贯穿本区 山湖 孤 山湖 南塘湖 跪山湖等湖泊镶嵌其中 3 自然区划 根据部颁 公路自然区划标准 JTJ003 86 根据本段所属地区的经纬度查找得 本项目在自然区划中处于 3区 查资料地下水位为 1 2m 土质为粘性土 且多年平均 最大冻深小于 10cm 沿线富有碎石 水泥 石灰等建筑材料 1 6 水电供应 1 水 本路段河塘较多 多为生活及灌溉用水 无腐蚀性 可作为生产 生活用水 地 下水源丰富 打井取水也较为方便 2 电 沿线村庄较多 电力线网的分布齐全 在施工时与有关部门协商后均可就近利用 可以节省很多工程花费 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 2 路线设计 2 1 总体设计原则 根据本项目在安徽省公路网中的地位 作用 功能 并结合沿线地形 地质 水文 资源等自然条件 总体设计原则如下 1 平面线位符合安徽省总体高速公路路网的总体规划和走向 2 根据交通量和地形条件 确定合理的线形指标 3 与沿线公路 水利设施 农田基本建设 乡镇规划等主管部门协调配合 处理好 跨越主要河流 干线公路的关系 4 通过对沿线交通 社会经济 自然条件的调查 根据国家计委 交通部对本项目 批复全线共设六处立交 5 全线采用全封闭 全立交方式 6 重视公路景观和环境保护设计 2 2 路线平面设计 2 2 1 确定交通等级 已知条件 n 20 年平均增长率为 8 0 表 2 1 竣工后第一年的交通车辆系数表 车型前轴重 KN 后轴重 KN 后轴数交通量 次日 解放 CA 10 B19 060 851700 黄河 JN 15049 0101 61440 日野 KB 22250 2104 31300 黄河 JN36050 01102500 东风 EQ 14023 769 31900 黄河 JN16259 5115 01400 切贝尔 D35024 048 01400 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 则 2 1 1 0 1 n d rNN 67805 140024005 19003500230024405 1700 0 N 29260 81 6780 120 d N 根据规范应选择高速公路四车道设计速度选取 100m h 2 2 2主要控制点 1 选线要点 根据给定的地形图根据已知的各项条件 综合当地经济 交通情况 分析路线选取展现长度 选择是当的控制点 在 1 2000 的小比例尺上初步选取两条路 线 并初步总体布局 最后经过填挖量 线型的合理性等各项指标比选后 最终确定 路线 控制点 2 选线步骤 首先查找规范 读已有平面地形图上的桥梁 河流 农田 经济区 住宅区 道路等已有的构造 并将地形图的地形地貌充分认知 然后根据已知情况确 定控制点 进行全线布局 最后进行校核 将在平面地形图上确定的选线在纬地道路 软件上选出 然后输入各项指标 最后确定没有错误 最终确定全线布局和控制点 马鞍山至芜湖高速公路起点位于马鞍山市基本农田开发区西北方 300 米处 与安徽 至上海 浙江高速相连 沿线经过的乡镇包括 农丰队村 马鞍山市基本农田开发区 姑溪河支流 农桥村 董店村 金冲村 石山村 终点过青山河 本项目全线采用高速公路标准 计算车速为 100Km h 的四车道高速公路 路基宽度 根据规范查得为 26 0 米 全线采用全封闭 全立交 同时设有相应的安全设施 服务 和通讯设施 本标段起讫桩号为 K0 000 K4 79 00 全长为 4 079Km 全线有两个主 要控制点分别为 K1 369 92 K2 923 73 根据沿线政治 经济 交通量及自然条件的 现状 从吸引交通量 推动影响区域的经济持续发展考虑有桥梁十一座其中过河桥四 座 立交桥六座 都为钢筋混凝土简支梁桥 另有天桥一座 涵洞十处 其中盖板涵 四座 圆管涵 6 处 2 2 3 公路服务水平 由交通量预测结果可知 本项目预测年限内的年平均日交通量为 29260 辆 日 因此 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 马鞍山至芜湖高速公路在使用期内处于二级服务水平 2 2 4 直线及曲线作用 1 直线 1 一般认为直线的最大长度 以 m 为计 以取 20V 为宜 2 长直线与大半径凹行竖曲线结合为宜 3 道路两侧过于空旷时 宜采曲种植不同树木或设置一些建筑 2 缓和曲线 1 通过曲率的变化 适应汽车行驶轨迹且线性顺畅 美观 2 离心率加速度逐渐变化 不致产生侧向冲击 3 可用作超高变化过渡段 2 2 5 主要技术指标 根据本路沿线地形地貌特点 并结合远景交通量及服务水平的要求 设计中采用了 较高的平纵线形指标 并结合地形地物条件选用技术指标 采用主要技术指标采用情 况如下 1 计算行车速度 100 公里 小时 2 平面线形 1 路线长度 4 079 公里 2 全线设交点 2 个 平均每两公里 1 个 3 平曲线半径分别为 1500 米和 1600 米 4 最大直线长 846 米 5 缓和曲线长非别为 250 和 220 米 2 2 8 曲线要素及计算 1 平曲线要素的计算公式 3 3 2402R LL q ss 3 42 268824R L R L P S S 切线总长 qPRTh 2 tan 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 曲线总长 sh LRL 外失据RPREh 2 sec 超距 校正值 hhh LTJ 2 控制点里程计算公式 ZH JD T 直缓点 HY ZH Ls 缓圆点 YH HY Ls 圆缓点 HZ YH L 缓直点 QZ HZ 曲中 2 L JD QZ 校验 2 J 2 计算实例 以 JD1 计算为例 29 46 9 369 11 KJDmR1500 JD1 K1 369 9 主点里程桩号 JD1 K1 369 9 1 736 3 42 268824R L R L P S S 125 3 3 2402R LL q ss 323 524125 2 4629 tan 736 1 1500 h T 1029 68 sh LRL 53 925RPREh 2 sec 18 966 hhh LTJ 2 ZH K1 369 9 524 323 K0 845 6 HY K0 845 6 250 K1 095 6 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 QZ K1 875 3 514 81 K1 360 346 YH K1 875 3 250 K1 625 3 HZ K0 845 6 1029 68 K1 875 3 JD1 K1 369 9 JD1 QZ K1 369 9 校验 2 h J 2 32 3 路线纵断面设计路线纵断面设计 2 3 1 纵断面设计原则 要尽量保持填挖平衡 尽量符合平包纵的原则 即竖曲线的起点与终点 应分别落 于平曲线的两个缓和曲线段内 为了能保证车辆能安全顺利行驶 纵坡应具有一定的平 顺性 起伏不宜过于频繁 尽量避免采用极限值 2 3 2 平纵线形设计中应注意避免的组合 1 避免竖曲线的顶 底部插入小半径的平曲线 2 避免将小半径的平曲线起 屹点设在或接近竖曲线顶部或底部 3 避免使竖曲线顶 底部与反向平曲线的拐点重合 4 避免出现驼峰 暗凹 跳跃 断背 折曲等影响驾驶员视线中断的线行 5 避免在长直线上设置陡坡或曲线长短度 半径小的凹形竖曲线 6 避免急转弯与陡坡的不利组合 7 避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合 2 3 32 3 3 竖曲线设计竖曲线设计 1 竖曲线设计过程 1 使用纬地道路软件按 20 米整桩号及曲线主点桩号读取地面高程 2 拉坡 根据技术标准及本段范围内的路况确定纵断面设计线 3 根据规范选取变坡点的竖曲线半径 本设计路段共设计两个变坡点 4079Km 范围内共设两个竖曲线 竖曲线采用圆曲线 形式 查 公路路线设计规范 JTG D20 2006 得主要技术经济指标 高速公路设计车 速为 100Km h 时 凸曲线极限最小半径为 6500m 一般值为 10000m 凹曲线极限最小 半径为 3000m 一般值为 4500m 2 3 42 3 4 竖曲线主要技术指标竖曲线主要技术指标 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 1 全线共两个边坡点 2 本段为异向竖曲线 3 凸 凹曲线半径分别为 20000m 和 12000m 4 最大 最小纵坡分别为 0 8534 和 0 3325 5 最小纵坡长 1081m 2 3 52 3 5 竖曲线要素计算竖曲线要素计算 已知 3325 0 1 i 8534 0 2 i 465 0 3 i 20000 1 R12000 2 R 边坡点 1 桩号为 k1 200 0 高程 35 3196m 边坡点 2 桩号为 k2 730 0 高程 22 2621m 1 交点 1 计算 为凸型011859 0 003325 0 08534 0 211 ii 曲线长m18 237011859 0 20000 111 RL 切线长m59 118 2 18 237 2 1 1 L T 外距m 3516 0 2 1 2 1 1 R T E 竖曲线起点桩号 K1 200 118 59 K1 81 41 竖曲线起点高程 m 7139 35003325 0 59 1183196 35 竖曲线终点桩号 59 31859 118 200 11 KK 竖曲线终点高程 m3075 3459 118 008534 0 3196 35 2 交点 2 计算 为凹型013184 0 008534 0 00465 0 232 ii 曲线长 m208 158013184 0 12000 222 RL 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 切线长 m205 79 2 2 2 L T 外距 m 1 809105 79 730 22 KK2607 0 2 2 2 2 2 R T E 竖曲线起点桩号 K2 730 79 105 K2 650 895 竖曲线起点高程 m 9371 22 008534 0 105 792621 22 竖曲线终点桩号 m 1 809105 79 730 22 KK 竖曲线终点高程 m6299 22105 7900465 0 2621 22 2 4 横断面设计 2 4 1 横断面设计基本要求 1 路基的结构设计应根据当地自然条件和使用要求 并且结合施工条件进行设计使 路基既符合强度要求和稳定性要求 又要利于施工和经济节约 2 路基断面尺寸和形式应根据已知各项数据资料查取规范确定 3 路基设计应要兼顾到本路段农田基本建设要求 2 4 2 土石方的调配 根据本段设计 本段大体可以分为四段其中共有两处挖方和两处填方路段 由于四 段路况分别为挖方 填方 填方 挖方 所以可以很好地进行填挖的平衡 不过由于本设 计中挖方较多些所以需要借方 2 4 3 路基横断面布置 根据规范查找的高速四车道设计速度 100Km h 时路基全宽为 26 0 米 其中行车道宽 为 2 2 7 5 米 中央分隔带 2 0 米 硬路肩 2 3 0 米 其中包括右侧路缘带 0 5 米 左 侧路缘带 2 0 75 米 土路肩 2 0 75 米 行车道与硬路肩的横坡均为 2 土路肩横坡 为 3 由于本段坡度比较小故不设爬坡车道 2 4 4 超高计算 1 超高的过渡方式 由于本设计的道路等级为高速公路 所以超高的过渡为有中间带道路的超高过渡 有中间带的道路行车道 在直线路段的横断面均为以中间带为脊向两侧倾斜的路拱 路面要由双向倾斜的路拱形式过渡到具有超高的单向倾斜的超高形式 外侧逐渐抬高 在抬高过程中 行车道外侧是绕中间带旋转的 若超高横坡度等于路拱横坡 则直至 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11 页 与内侧横坡相等为止 本设计采用的是绕中央分隔带边缘旋转 2 超高过渡段长度的确定 1 超高缓和段的长度按下式计算 p i Lc B 式中 超高缓和段长度 m c L 旋转轴至行车道 设路缘带时为路缘带 外侧边缘的宽度米 超高坡度与路拱坡度的代数差 i P 超高渐变率 即旋转轴线与行车道 设路缘带时为路缘带 外侧边缘线之间 的相对坡度 为了行车时更舒适 超高过渡段应不小于按上式计算得出的长度 但从利于排除路 面的降水来考虑 横坡度由 2过渡到 0路段的超高渐变率不得小于 1 200 即超高 不应设置的太长 一般情况下 在确定缓和曲线的长度 早已考虑了超高过渡段所需的最短长度 所 以一般取超高过渡段长度与缓和曲线长度相等 本设计中 圆曲线半径的选取均 c L s L 小于不设超高的最小圆曲线半径 故此都设置了超高过渡段 3 资料整理 已知本路段在一般地区设计为高速四车道 设计速度为 100km h R 分别为 1500m 1600m 转角左为 29 46 53 9 转角右为 22 58 40 2 缓和曲线 Ls 分别为 250 m 220 m 路拱横坡度为 2 根据规范 2 查的本设计的路基宽度 再根据路基宽度查规范 4 查得 2 超高为 3 和超高渐变率为 1 225 计算超高过渡段长度 本段平曲线半径 R 为 1500 米 为高速公路该公路设计速度选 取为 100km h 由 R 1500 m 250 m 可查规范得超高值为 3 本段采用绕中央分 s L 隔带边缘旋转 超高渐变率为 1 225 旋转轴边缘至行车道边缘 若有路缘带 至路缘 带边缘 据规范确定路拱横坡为 土路肩坡度为 由此确定缓和段曲 2 g i 3 j i 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页 线长度 取 150m 25 146 225 1 2 3 13 P i C B L 缓和曲 取时 横坡从路拱坡度 2过渡到超高横坡 3250 S L150 C L250 S L 的超高渐变率 240 1 156 2 3 13 330 1 2 计算各桩号处超高值 bj1j2bB1b b22b b1Bbj2 j1b ijig DDgiAAjiCC 图 2 1 超高计算点位置图 图中 B 行车道宽度 内侧路缘带 1 b 外侧路缘带 2 b 硬路肩宽度 1 j b 土路肩宽度 2j b 路拱横坡度 g i 土路肩横坡度 j i 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13 页 超高横坡度 c i 以桩号 K1 020 为例 1 内侧行车道的土路肩外侧 A 点 的超高值为 变化前 0 2475m 3 75 0 2 0 35 775 0 211 jjgj ibibBb 变化后 0 24m 3 75 0 0 2 0 35 775 0 211 jjcj ibibBb 2 内侧行车道的硬路肩外侧 C 点 的超高值为 变化前 225 0 2 0 35 775 0 11 gj ibBb 变化后 225 0 2 0 35 775 0 11 cj ibBb 3 中央分隔带边缘 D 点 的超高值为 由于超高时是绕中央分隔带的边缘旋转 因此该点变化前后的超高值都为 0m 4 外侧行车道的硬路肩外侧 C 点 的超高值为 变化前 225 0 2 0 35 775 0 11 gj ibBb 变化后 11025 0 98 0 0 35 775 0 11 cj ibBb 5 外侧行车道的土路肩外侧 A 点 的超高值为 变化前 2475 0 3 75 0 2 0 35 775 0 211 jjgj ibibBb 变化后 13275 0 3 75 0 98 0 0 35 775 0 211 jjcj ibibBb 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 14 页 表表 2 22 2 下面按照下面按照 2020 米桩号为例进行计算表米桩号为例进行计算表 左侧 A 点左侧 C 点右侧 A 点右侧 C 点 桩号变化前变化后变化前变化后变化前变化后变化前变化后 K1 00 0 2475 0 2447 0 225 0 225 0 2475 0 2475 0 225 0 225 K1 20 0 2475 0 24 0 225 0 225 0 2475 0 1327 0 225 0 1102 K1 40 0 2475 0 24 0 225 0 225 0 2475 0 0144 0 2250 0081 K1 60 0 2475 0 24 0 225 0 225 0 24750 104 0 2250 1265 K1 80 0 2475 0 2675 0 225 0 245 0 2475 0 2225 0 225 0 245 K1 100 0 2475 0 36 0 225 0 3375 0 24750 3155 0 2250 3375 K1 640 0 2475 0 267 0 225 0 225 0 24750 228 0 2250 25 K1 660 0 2475 0 24 0 225 0 225 0 24750 1095 0 2250 132 K1 680 0 2475 0 24 0 225 0 225 0 2475 0 0087 0 2250 0137 K1 700 0 2475 0 24 0 225 0 225 0 2475 0 127 0 225 0 1047 K1 720 0 2475 0 24 0 225 0 225 0 2475 0 2475 0 225 0 2232 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 15 页 3 路基设计 路基是公路的重要组成 它是按照路线的位置和技术要求修建的带状的构造物 承 受着路面上传来的荷载 所以路基必须具有足够的强度和稳定性 在公路设计当中占 着重要的地位 本段全线为新建的高速公路 公路段面形式有一般路堤 路堑 半填 半挖三种形式 1 一般填方路基设计 一般填方路基是根据路基填料的种类 边坡的高度和基底工程地质条件来控制边坡 坡率 并经工程地质勘察及水文地质后确定 本段路基边坡坡率如下 填方路堤边坡 坡率采用 1 1 5 坡脚设有 2 米宽的护坡道 2 半填 半挖路基设计 为了减少半填 半挖路基的横向 纵向不均匀沉降 挖方路基部分在路槽下超挖 80cm 后回填非冻胀性填料 路基纵向超挖处理渐变长度为 10m 填方路基部分 当地 面横坡陡于 1 5 时 地表开挖反向台阶 台阶宽度 1 2m 同时为保证路基稳定 在 填挖交界处设置横向渗沟 并与挖方路段纵向渗沟相联接 本段半填半挖桩号为 K0 280 K0 300 K0 320 K0 420 等不多的路段 3 挖方路基设计 挖方路基边坡设计 路堑边坡坡度主要根据岩体力学性质 岩层产状与路线关系和 开挖高度确定 适合植草的土质边坡 本段边坡坡率采用 1 1 0 并植草防护 石质边坡 按照其边坡风化程度 边坡坡率 美化要求 并配合光面爆破 选用植草防护 网格 防护 挡墙防护 SNS 金属网防护 纤维网防护等 挖方边坡高于 4 0 米有碎落的岩质 边坡 坡脚设置 1 3 米矮挡墙防护 本段挖方较填方较少 且都小于 8 米 故本段不需 考虑较高坡防护 4 陡坡路堤设计 陡坡路堤设计结合地质条件 地形 边坡高度等综合设计 当地面横坡陡于 1 5 时 对基底采取挖台阶处理 台阶宽度 1 2m 阶面向内设置倾斜 2 4 横坡 还要对路 堤进行稳定性分析验算 本段有超过 50 的路段是填方路段且填土高度小于 18 米 故 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 16 页 本段不需考虑高填路堤的设计 3 1 路基高度的确定 路基的填挖高度是指在路线纵断面设计时应综合考虑路线的纵坡要求 路基稳定性 和工程经济等因素来确定的 从路基的稳定性和强度要求出发 路基上部土层应处于 干燥或中湿状态 路基高度应根据公路沿线具体条件 临界高度并结合排水及防护等 来确定路基的最小填土的高度 路基填挖段的面积是指断面图中原有地面线与路基设 计线所包围的面积 高于地面线的是填方 低于地面线的为挖方 3 2 边坡坡度的确定 路基的边坡对路基的稳定性是十分重要的 确定路基边坡坡度属于路基设计的重要 任务 它的大小取决于边坡岩石的性质 土质及水文地质等自然条件和边坡的高度 1 路堤边坡 一般路堤边坡的坡度可根据填料的种类和边坡的高度按照规范选定 如果路堤边 坡坡度时 需要单独设计 在本段设计当中填土高度小于 10 米故不考虑特殊设计 且 路堤边坡都为 1 1 5 2 路堑边坡 路堑边坡应根据边坡土质中土的密实程度 边坡的高度 地面水和地下水的情况 等因素来选 定 岩石路堑边坡 一般根据地质的构造和岩石特性对照有关相似已完成的工程的成功经验选定边 坡 在本段设计当中 路基挖方都小于 8 米 故本段不考虑特殊的路堑处理 本段路堑边坡为 1 1 3 3 不良地质的处理 3 3 1 处理标准与方法 由省交通厅组织 省高建局和省交通勘测设计院就马鞍山至芜湖线软土设计的技术 标准和处理方案进行讨论 研究 根据地层特性 软土厚度 垂直分布特点 路基填 土高度 路基桥涵的稳定与沉降 最终确定本项目软土处理标准 路基工后沉降标准为 20 厘米 桥头工后沉降标准为 10 厘米 涵洞路段工后沉降标准为 20 厘米 桥头粉喷桩处理段落为每侧 15 米 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 17 页 圆管涵粉喷桩处理段落为每侧 5 米 暗板涵和箱涵的粉喷桩处理段落为共处理 15 米 软土处理需要严格控制施工顺序和填筑速率 以保证路基的稳定 采用的砂砾和石渣垫层厚度为 50 厘米 3 3 2 软土地基的处理方法 结合本项目沿线软土分布范围 软土分布深度和软土特点 确定以下软土处理方法 1 路基高度小于 3 米或软土厚度小于 5 米的区段采用路基下设置 50 砂砾利用路堤 自重或超载预压进行地基处理 2 桥头及桥涵基础采用粉喷桩处理方法 3 对控制沉降为主的一般软土路基路段采用塑料排水板处理方法 4 个别桥头路段和泥炭土路段采用碎石桩处理 3 3 3 不良地段及处理方法 由于本段路属于中湿地形且全年气温偏高且平均冻深小于 10cm 所以本段不考虑冻 胀翻浆的处理 但低洼塔头和水塘较多 本段有几处不良路段 分别属于软基础 和 几处池塘的填挖处理 分别在 K0 260 至 K0 320 K3 640 至 K3 670 K3 740 至 K3 760 低洼塔头地处理 土如果在水中长期浸泡的话 强度会大大的降低将达不到强度要求 路线通过这些地段时最经济 最合理的处理方法是换填土层法 换填土法就是将湿软部分的土 全部挖出 换填强度比较大的砂 碎砾石 素土或 灰土等 砂垫层厚度一般在 0 6 至 1 0 米之间 如果太厚的话施工时会很困难 太薄了 效果不明显 砂料要以中粗砂最好要求有良好的级配 颗粒不均匀系数要小于 5 所含 泥土量不宜超过 3 至 5 垫砂层的作用可以提高路基的承载力 降低沉降量 缩短软 土层的排水固结的时间 防止冻胀 翻浆 沉陷等病害 消除冻胀土的涨缩作用 3 4 路基防护工程 3 4 1 路基防护的目的 路基的修建 改变了路段的自然状态 在不利的水温条件下和车辆荷载的长期作用下 路 基可能会产生变形和被破 坏 保证路基的强度和稳定性的因素 不仅与路基位置 横断面尺寸 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 18 页 和岩土组成等方面密切相关外 还与路基的防护加固有着不可割舍的联系 随着交通量的急剧增长 防护工程对保证路基稳固 防止路基病害 美化路容 改善环境 保证公路使用品质 提高经济 效益 有重要的意义 3 4 2 路基防护与加固 1 坡面防护 坡面防护主要是为了保护容易受到自然因素影响而使强度 整体稳定性降低进而导 致的路基边坡破坏 坡面防护不仅可以达到美化路容还能协调自然环境的目的 2 冲刷防护 冲刷防护目的主要用于防止水流对路基的冲刷和淘刷 冲刷防护分为直接防护和间接防 护两种 直接防护类型有铺石 抛石 植物 防护 石笼等 间接防护主要指设置控导与河 道整治构造物 必要时要疏浚 改变河道 以改变水流方向 避免水流的直接作用 3 支挡建筑物 支挡物是用来防止路基变形 支撑路基或山体的位移 保证路基的稳定性 包括挡 土墙 路基边坡支撑及其他具有承重作用的构筑物和堤岸支撑 3 4 3 坡面防护 坡面防护保证路基边坡表面免受日照 降水 风力等自然力的破坏 通过将坡面隔 离或封闭 避免或减缓与大气的直接接触 阻止岩土的进一步风化 防止地面水流对边坡的冲刷和 淘空 进而提高边坡的稳定性 1 植物防护 植物防护适用于路基坡高不大且比较平缓的土质边坡 是一种比较简易的防护设施 不同的植被还可起到防眩 诱导交通 吸尘和隔声的作用 同时协调环境 美化路容 2 种草 选择适应本段路地土壤和气候条件 易生长 根系发达 茎叶低矮的草种 3 植树 植树主要植在堤岸边的河滩上 目的是用以降低流速 促使泥沙淤积 已达到阻止 水直接冲刷路堤 植树树种应以根系发达 枝叶茂盛 生长迅速为主 如防冲刷时宜选用柳 树 杨或不怕水淹的 灌木 3 53 5 路基附属设施路基附属设施 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 19 页 本段的附属设施有 护坡道 碎落台 错车道 借土场 设置护坡道目的是加宽边坡横向距离 减少边坡坡度 本段护坡道宽为 2 0m 本段 碎落台宽为 1 50m 本段每隔 500m 设有错车道且长度为 35m 本段在分别在 K0 900 K1 260 K1 720 有三处借土场 4 路面设计 4 1 沥青路面的设计原则 20 世纪 50 年代以来 沥青路面的数量迅猛增长 成为我国 高等级公路的主要形式 其设计原则如下 1 开展现场的资料收集和调查工作 做好交通荷载的分析及预测 按照全设计周期 成本理念来进行路面设计 2 调查并掌握路基沿线的特点 并且查明土质 路基的类型 在对不良地质路段处 理的基础上 还要进行路基路面综合设计 3 遵循综合选材 因地制宜 节约资料的原则 选择经济合理 安全可靠 技术先 进 方便施工的路面结构方案 4 结合各项条件 积极 慎重地推广新材料 新结构 新工艺 新技术 并认真进 行铺筑试验路段 总结经验 不断完善 逐步推广 5 不仅要符合国家环境保护的有关规定 并且还要保护相关人员的安全和健康 还 要重视材料的再生利用与废弃料的处理 沥青路面设计内容包括交通量实测 材料选择 分析与预测 设计参数的测试与确 定 路面厚度计算与结构组合设计 路面排水系统设计等 4 2 沥青路面设计计算 表 4 1 竣工后第一年的交通车辆系数表 车型前轴重 KN 后轴重 KN 后轴数后轴轮组数后轴距 m 交通量 次日 解放 CA 10 B 19 060 85120700 黄河 JN 15049 0101 6120440 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 20 页 日野 KB 22250 2104 3120300 黄河 JN36050 0110220500 东风 EQ 14023 769 3120900 黄河 JN16259 5115 0120400 切贝尔 D35024 048 0120400 表 4 2 准轴载计算参数表 标准轴载BZZ 100 标准轴载 P KN 100单轮传压面当量圆直径 cm 21 30 轮胎接地 压强 MP 0 7两轮中心距 cm 1 5d 计算累计标准轴载作用次数 Ne 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 按下式换算 标准的轴载作用 次数 4 1 35 4 2 1 1 p p nccN i i k i 式中 N 标准轴载当量轴次 次 日 被换算车辆的各级轴载作用次数 次 日 i n P 标准轴载 KN 被换算车辆的各级轴载 KN i p k 被换算车辆的类型数 轴载系数 m 是轴数 当轴间距离大于 3m 时 按单独的一 1 c 1 2 11 1 mc 个轴载计算 当轴间距离小于 3m 时 应考虑轴数系数 轮组系数 单轮组为 6 4 双轮组为 1 四轮组为 0 38 2 c 表 4 3 轴载换算结果 弯沉 表 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 21 页 车型 kN i p 1 c 2 c 次 日 i n 35 4 21 P P ncc i i 前轴19 416 47003 57解放 CA 10B 后轴60 851170080 65 前轴49 0016 4440126 47黄河 JN 150 后轴101 611440471 45 前轴50 2016 430095 80日野 KB 222 后轴104 3011300360 3 前轴50 016 4500156 91黄河 JN360 后轴1102 215001665 14 前轴23 716 490010 98东风 EQ 140 后轴69 311900182 57 前轴59 016 4400267 50黄河 JN162 后轴115 011400734 67 前轴24 0016 44005 15切贝尔 D350 后轴48 001140016 42 3039 34 35 4 2 1 1 p p nccN i i k i 根据设计规范 高速公路沥青路面的设计年限为 15 年 四车道的车道系数是 0 5 8 0 累计当量轴次 t 11365 e NN 4 2 累计当量轴数计算 根据设计规范 高速公路沥青路面的设计年限为 15 年 四车道的车道系数是 0 5 8 0 累计当量轴次 t 11365 e NN 2 1 次 7 10 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 轴载的作用次数 按下式换算成标准轴载的作 用次数 验算半刚性基底层底拉应力公式 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 22 页 8 1 21 k i i i p p nccN 4 3 式中 轴数系数 m 是轴数 当轴间距离大于 3m 时 按单独 1 c 1 21 1 mc 的一个轴载计算 当轴间距离小于 3m 时 应考虑轴数系数 轮组系数 单轮组为 18 5 双轮组为 1 四轮组为 0 09 2 c 表 4 4 轴载换算结果 半刚性基层层底拉应力 表 车型 kN i p 1 c 2 c 次 日 i n 35 4 2 1 P P ncc i i 前轴19 416 47000 026 解放 CA 10B 后轴60 851170013 15 前轴49 0016 444027 1黄河 JN 150 后轴101 611440499 5 前轴50 2016 430022 38日野 KB 222 后轴104 3011300420 14 前轴50 016 450036 1黄河 JN360 后轴1102 215002357 9 前轴23 716 49000 1657东风 EQ 140后轴69 31190047 87 前轴59 016 4400116 24黄河 JN162后轴115 0114001223 6 前轴24 0016 44000 08切贝尔 D350 后轴48 00114001 12 4765 37