康乐道路设计总说明书.doc

西南林学院 本科毕业设计 2011 届 题目 云南省澜沧江新宜三级公路设计 K138 451 414 K140 928 619 教学院系 土木工程学院 专 业 森林工程 学生姓名 康乐 指导教师 刘远才 副教授 评 阅 人 2011 年 6 月 1 日 西南林学院 本科毕业设计 2011 届 题目 云南省澜沧江新宜三级公路设计 K138 451 414 K140 928 619 教学院系 土木工程学院 专 业森林工程 学生姓名 康乐 指导教师 刘远才 副教授 评 阅 人 2011 年 6 月 1 日 云南澜沧江新宜三级公路设计 康乐 西南林学院交通机械与土木工程学院 云南 昆 650224 摘要摘要 本次设计是西南林业大学交通机械与土木工程学院道路设计组 毕业设计 本次毕业设计为新宜新建三级公路 k138 451 414 k140 928 619 段的设计 设计内容包括平面线形的定线 及平面的设计计算 纵断面的设计计算 横断面的设计 路基及路面结 构的设计计算和一些相关构造物的设计计算等 现行公路的技术标准和 规范要求进行设计计算 综合运用所学的基础理论知识及专业知识 以 认真严谨的态度完成本次设计 关键字关键字 平面设计 纵断面设计 横断面设计 路基路面设计 The Third grade Road xinyi Kangle Civil engineering 2011 of Transpotation Mahine and the Forest Engineering school in Southwest Forest College Postal Code 650224 AbstractAbstract This design is Transpotation Mahine and the Civil Engineering school of Southwest Forest College design group graduation road design this design for the newsecondary road xinyi k138 451 414 k140 928 619 of the design Design elements include horizontal alignment of the plane and the design the cross sectional of the design calculations and some of the relevant structures such as the design and calculation under the current technical standards and road design specifications the comprehensive use of the school s basic theory and professional knowledge in the strict attitude seriously completed this design KeyKey WordWord Graphic design Profile design Croos sectional design Deaign subgrade 目录 1 设计总说明 1 1 1 设计依据 1 1 2 设计任务 1 1 3 路线及工程概况 1 1 4 沿线土壤地质情况 2 1 5 沿线材料分布情况 2 1 6 气象资料 2 1 7 主要设计指标 2 2 路线平面设计 4 2 1 平面设计 4 2 1 1 平面设计原则 4 2 1 2 平曲线设计 4 3 路线纵断面设计 7 3 1 纵断面设计的原则 7 3 2 纵坡设计的要求 7 3 3 纵坡设计的步骤 8 3 4 计算实例 9 4 横断面设计 9 4 1 横断面设计的原则 10 4 1 1 行车道宽度的确定 10 4 1 2 路拱的确定 10 4 2 超高的确定及过渡方法 10 4 2 1 超高的确定 10 4 2 2 超高的过渡 11 4 3 加宽计算 12 4 4 超高值的计算 12 4 5 横断面的绘制 12 5 土石方的计算和调配 14 5 1 调配要求 14 5 2 调配方法 14 5 2 1 准备工作 14 5 2 2 横向调运 14 5 2 3 纵向调运 14 5 2 4 计算借方数量 废方数量和总运量 15 5 2 5 复核 15 5 2 6 计算计价土石方 15 6 挡土墙设计 16 6 1 挡土墙的布置 16 6 1 1 挡土墙的布置 16 6 1 2 挡土墙的纵向布置 16 6 1 3 挡土墙的横向布置 17 6 1 4 平面布置 17 6 2 挡土墙的埋置深度 17 6 3 排水设施 17 6 4 重力式挡土墙设计 18 6 4 1 挡土墙计算示例 18 7 水泥混凝土路面设计 25 7 1 路面结构层及其功能 25 7 2 路面结构设计 25 8 路基设计 32 8 1 公路路基设计要求 32 8 1 1 路基横断面布置 32 8 2 2 路基压实标准 32 8 2 3 路基填料 33 参 考 文 献 34 结 束 语 35 致 谢 36 设计图纸和表格 37 西南林业大学 2011 届毕业设计 0 1 设计总说明 1 1 设计依据 设计任务书 公路工程技术标准 JTG B01 2003 公路路线设计规范 JTG D20 2006 公路勘测规范 JTG C10 2007 公路环境保护设计规范 JTJ T 006 2002 公路路基设计规范 JTG D30 2004 公路沥青路面设计规范 JTG D50 2006 1 2 设计任务 1 收集并熟悉资料 写开题报告 2 纵断面与横断面设计 3 路面设计 4 排水设计 选做 5 其它设计 6 编写设计说明书 1 3 路线及工程概况 本路线为高山峡谷区的一条三级公路 路线设计技术指标为 路基宽度为 7 5 米 双向车道 无中央分隔带 土路肩为 2 0 5 米 行车道为 2 3 250 米 设计速度为 30Km h 路线总长 2477 205 米 起点桩号为 K138 451 414 坐标 2919257 742 514544 2415 地面高程 1504 31m 终点桩号为 k140 928 619 坐标 2921361 869 514878 9674 地面高程 1495 27m 全线 路面为沥青混凝土 设计年限为 15 年 西南林业大学 2011 届毕业设计 1 1 4 沿线土壤地质情况 区内较松散覆盖地层 按成份 成因时代划分 以坡 残坡积层为主 其 岩性主要为碎石土 砂性土 局部表层有细粒或粗粒混合土构成植被土表层 由于澜沧江两岸较陡 阶地不十分发育 土体主要表现为褐色 棕红色 褐黄 色的粘性土地层或粉质粘土地层 适合植被或农作物生长 沿线地形平缓处多 被当地的居民开垦为耕地 1 5 沿线材料分布情况 公路沿线可采少量江砂 石料 粘土料 砂料沿线均有分布 工程用水可 在澜沧江取用 生活用水可在沿线沟谷 溪流等处采运 用水罐车运输 钢筋 沥青 火工材料及主副食品等 均可在大理市采购施工用木材可经林业部门审 批后 在指定地点购买 沿线村庄皆有电力供应 生活用电可就近设变压器解 决 施工用电需施工单位备发电设备解决 1 6 气象资料 测区内气候温和湿润 无明显四季之分 全年平均气温为 12 20 最低 2 7 最高 31 年平均降雨量 500 1400mm 干雨两季分明 雨季 5 10 月份 降雨量占全年的 70 主要集中在 7 8 月份 由于地形高差悬殊 故气温的垂直分带现象明显 雨量由北而南逐渐增加 河谷区气候炎热 雨量 充足 冬季 3000m 以上高山常常积雪 1 7 主要设计指标 西南林业大学 2011 届毕业设计 2 表 1 1 三级公路主要设计指标 公路等级三级公路 设计速度 km h 30 车道数 条 2 路基宽度 m 一般值 7 5 停车视距 m 75 一般值65圆曲线半径 m 最小值30 最大纵坡 8 西南林业大学 2011 届毕业设计 3 2 路线平面设计 道路为带状构造物 它的中线是一条空间曲线 中线在水平面上的投影称 为路线的平面 路线平面的形状及特征为道路的平面线形 而道路的空间位置 成为路线 路线受到各种自然条件 环境 以及社会因素的影响和限制时 路 线要改变方向和发生转折 2 1 平面设计 2 1 1 平面设计原则 1 平面线形应直捷 连续 顺舒 并与地形 地物相适应 与周围环境 相协调 2 除满足汽车行驶力学上的基本要求外 还应满足驾驶员和乘客在视觉 和心理上的要求 3 保持平面线形的均衡与连贯 为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速 度行驶 应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变 4 应避免连续急弯的线形 这种线形给驾驶者造成不便 给乘客的舒适 也带来不良影响 设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线 5 平曲线应有足够的长度 如平曲线太短 汽车在曲线上行驶时间过短 会使驾驶操纵来不及调整 一般都应控制平曲线 包括圆曲线及其两端的缓和 曲线 的最小长度 2 1 2 平曲线设计 1 主点桩号计算 1 1 ZHJDT 1 2 S HYZHL 1 3 Y YHHYL 1 4 S HZYHL 1 5 2QZHZL 西南林业大学 2011 届毕业设计 4 1 6 2JDQZJ 以 JD1 为例进行计算 如下 根据规范 选择 R 160m Ls 25m 回旋线为缓和曲线 m50 12 160240 25 2 25 2402 2 3 2 3 R LL q SS m16 0 1602384 25 16024 25 238424 3 42 3 42 R L R L p SS 48 4 160 25 6479 286479 28 0 R Ls m577 3750 12 2 8 17 tan 16 0160 2 tan qpRT m705 74252160 180 48 4 2 8 17 2 180 2 0 s LRL m11 2 160 2 8 17 sec 16 0 160 2 sec RpRE m45 0 705 74577 3722 LTJ 式中 总切线长 Tm 总曲线长 Lm 外距 s Em 校正数 Jm 主曲线半径 Rm 路线转角 缓和曲线终点处的缓和曲线角 0 西南林业大学 2011 届毕业设计 5 缓和曲线切线增值 qm 设缓和曲线后 主圆曲线的内移值 pm 缓和曲线长度 s Lm 圆曲线长度 y Lm 2 计算曲线五个主点里程桩号 JD1 K138 553 436 T 138617 881 ZH K138 617 881 Ls 138540 859 HY K138 540 859 L Ls 138590 564 HZ K138 590 564 Ls 138565 564 YH K138 565 564 L 2 Ls 138553 211 QZ K138553 211 J 2 138553 436 JD1 K138 553 436 当设计车速为 30km h 时 3s 的行程为 25m 由计算结果可见 圆曲线 缓和 曲线均满足最小长度要求 平曲线的长度满足最小值 50m 的要求 且 JD1 JD2 间的直线长度也满足同向曲线间最小 6V 的长度 平曲线满足要求 具体计算结果见曲线要素表 直线转角一览表及逐桩坐标表 西南林业大学 2011 届毕业设计 6 3 路线纵断面设计 沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面 由于自然因素的影响以 及经济性要求 路线纵断面总是一条有起伏的空间线 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 研究起伏空间线的大小和长度 以便达到行车安全 迅速 运输经济合理及乘 客感觉舒适的目的 3 1 纵断面设计的原则 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 5 平曲线与竖曲线应相互重合 最好使竖曲线的起终点分别放在平曲 线的两个缓和曲线内 即所谓的 平包竖 6 平 纵线形的技术指标大小应均衡 7 合成坡度组合要得当 以利于路面排水和行车安全 8 与周围环境相协调 以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度 并起到引导 视线的作用 3 2 纵坡设计的要求 1 设计必须满足 标准 的各项规范 2 纵坡应具有一定的平顺性 起伏不宜过大和过于频繁 尽量避免采 用极限纵坡值 合理安排缓和坡段 不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度 的短坡 连续上坡或下坡路段 应避免反复设置反坡段 西南林业大学 2011 届毕业设计 7 3 沿线地形 地下管线 地质 水文 气候和排水等综合考虑 4 应尽量做到添挖平衡 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 5 纵坡除应满足最小纵坡要求外 还应满足最小填土高度要求 保证 路基稳定 6 对连接段纵坡 如大 中桥引道及隧道两端接线等 纵坡应和缓 避免产生突变 7 在实地调查基础上 充分考虑通道 农田水利等方面的要求 3 3 纵坡设计的步骤 1 准备工作 在厘米绘图纸上 按比例标注里程桩号和标高 点绘地 面线 里程桩包括 路线起点桩 终点桩 交点桩 公里桩 百米桩 整桩 50m 加桩或 20m 加桩 平曲线控制桩 如直缓或直圆 缓圆 曲中 圆缓 缓直或圆直 公切点等 桥涵或直线控制桩 断链桩等 2 标注控制点 如路线起 终点 越岭垭口 重要桥涵 地质不良地 段的最小填土高度 最大挖深 沿溪线的洪水位 隧道进出口 平面交叉和立 体交叉点 铁路道口 城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的 标高控制点等 3 试坡 在已标出 控制点 的纵断面图上 根据技术指标 选线意 图 结合地面起伏变化 以控制点为依据 穿插与取直 试定出若干直坡线 反复比较各种可能的方案 最后定出既符合技术标准 又满足控制点要求 且 土石方较省的设计线作为初定试坡线 将坡度线延长交出变坡点的初步位置 4 调整 对照技术标准检查设计的最大纵坡 最小纵坡 坡长限制等 是否满足规定 平 纵组合是否适当等 若有问题应进行调整 5 核对 选择有控制意义的重点横断面 如高填深挖 作横断面设计 图 检查是否出现填挖过大 坡脚落空或过远 挡土墙工程过大等情况 若有 问题应调整 6 定坡 经调整核对无误后 逐段把直坡线的坡度值 变坡点桩号和 标高确定下来 坡度值要求取到 0 1 变坡点一般要调整到 10m 的整桩号上 西南林业大学 2011 届毕业设计 8 7 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 8 计算各桩号处的填挖值 根据该桩号处地面标高和设计标高确定 3 4 计算实例 以第一变坡点 K139 121 414 处为例 地面高程 1514 78m mRii662 0230 0 0146 0 21 1 计算竖曲线要素 为凹形 0084 0 0146 0 0230 0 12 ii 曲线长 56 5 0084 0 662 RL 切线长 m L T78 2 2 56 5 2 外距 m01 0 6622 78 2 2 22 R T E 2 计算设计高程 竖曲线起点桩号 634 13911878 2 414 121139 KK 竖曲线起点高程 m739 15140 0146 782 1514 78 竖曲线终点桩号 194 13912478 2 414 121139 KK 竖曲线终点高程 m716 15140 0232 78 1514 78 变坡点高程 m77 151401 0 78 1514 计算结果表明 所选竖曲线的一切皆满足规范要求 竖曲线与平曲线不存在重合部分 不必考虑平 纵线形组合设计 具体计算结果见竖曲线表 西南林业大学 2011 届毕业设计 9 4 横断面设计 道路横断面 是指中线上各点的法向切面 它是由横断面设计线和地面线构 成的 横断面设计线包括行车道 路肩 分隔带 边沟边坡 截水沟等 设施构成的 4 1 横断面设计的原则 1 设计应根据公路等级 行车要求和当地自然条件 并综合考虑施工 养 护和使用等方面的情况 进行精心设计 既要坚实稳定 又要经济合理 2 路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外 还应设置完善 的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物 采用经济有效的病害防治措 施 3 还应结合路线和路面进行设计 选线时 应尽量绕避一些难以处理的地 质不良地段 对于地形陡峭 有高填深挖的边坡 应与移改路线位置及设置防护 工程等进行比较 以减少工程数量 保证路基稳定 4 沿河及受水浸水淹路段 应注意路基不被洪水淹没或冲毁 5 当路基设计标高受限制 路基处于潮湿 过湿状态和水温状况不良时 就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实 使路面具有一定防冻总厚 度 设置隔离层及其他排水设施等 6 路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要 4 1 1 行车道宽度的确定 此公路的等级是三级 则由 公路工程技术标准 JTG B01 2003 规定 三级公路路面宽 6 5m 路基宽 7 5m 4 1 2 路拱的确定 路拱是为了利于路面横向排水 将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形 根 据 公路沥青路面设计规范 JTG D50 2006 规定 沥青混凝土路面的路拱横 坡度 1 2 土路肩的排水性远低于路面 所以其横坡度取用 3 西南林业大学 2011 届毕业设计 10 4 2 超高的确定及过渡方法 4 2 1 超高的确定 超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力 而将路面做成外 侧高于内侧的单向横坡的形式 超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应 的全超高 而在缓和曲线上则是逐渐变化的超高 因此 从直线上的双向横坡渐 变到圆曲线上的单向横坡的路段 称作超高缓和段或超高过渡段 超高值的计算公式 ih u V2 127R i 超高横坡度 u 横向力系数 V 行车速度 km h R 圆曲线半径 m 根据规范规定 三级公路一般地区圆曲线部分最大超高值不大于 8 4 2 2 超高的过渡 此设计公路是无中间分隔带的 在直线路段的横断面均以中线为脊向两侧倾 斜的路拱 在曲线路段路面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 外侧须逐渐抬高 在抬高过程中 若超高横坡度等于路拱坡度 则行 车道外侧绕中线旋转 直至与内侧横坡度相等为止 当超高坡度大于路拱坡度时 先将外侧车道绕外边缘旋转 与此同时 内侧车道随中线的降低而相应降低 待 达到单向横坡后 整个断面仍绕外侧车道边缘旋转 直至超高横坡度 新建公路超高的方式采用绕内边线旋转 计算公式如下 1 圆曲线上 路基外缘抬高值 4 1 j jjh b ibb i c h 路基中线抬高值 4 2 2 j jh B b ii c h 路基内缘抬高值 4 3 j jjwh b ibbi c h 2 过渡段上 路基外缘抬高值 4 4 jjGj Gjh c x biib ibB i L cx h 路基中线抬高值 西南林业大学 2011 届毕业设计 11 4 5 0 2 xxi B ibh Gjjcx 4 6 0 xxi L x ibh H c jjcx 路基内缘抬高值 4 7 0 xxibbibh Gxjjjcx 4 8 0 xxi L x bbibh H c xjjjcx BJ 路肩宽度 iG 路拱坡度 iJ 路肩坡度 ih 超高横坡度 Lc 超高缓和段长度 X0 与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离 X 超高缓和段中任一点至起点的距离 hc 路肩外缘最大抬高值 h 路中线最大抬高值 h 路基内缘最大降低值 hc x X 距离处路基外缘抬高值 h x X 距离处路中线抬高值 h c x X 距离处路基内缘降低值 b 路基加宽值 bx X 距离处路基内缘降低值 4 3 加宽计算 依据 公路路线设计规范 设计速度为 30 h 的三级公路采用第一类的加 宽值 对于 R 250m 的圆曲线 加宽的过度段采用比例过度法 计算结果见平 曲线上路面加宽表 西南林业大学 2011 届毕业设计 12 4 4 超高值的计算 请见路基超高加宽表 4 5 横断面的绘制 道路横断面的布置及几何尺寸 应能满足交通 环境 用地经济 城市面貌等要 求 并应保证路基的稳定性 本次横断面设计选择了全路线来绘制 其路基土石方 数量见土石方数量计算表 路基设计的主要计算值见路基设计表 西南林业大学 2011 届毕业设计 13 5 土石方的计算和调配 5 1 调配要求 1 土石方调配应按先横向后纵向的次序进行 2 纵向调运的最远距离一般应小于经济运距 按费用经济计算的纵向调运 的最大限度距离叫经济运距 3 土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响 一般 情况下 不跨越深沟和少做上坡调运 4 借方 弃土方应与借土还田 整地建田相结合 尽量少占田地 减少对 农业的影响 对于取土和弃土地点应事先同地方商量 5 不同性质的土石应分别调配 回头曲线路段的土石调运 要优先考虑上下线的竖向调运 5 2 调配方法 土石方调配方法有多种 如累积曲线法 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 一般采用分段调用 表格调配法的方法步骤如下 5 2 1 准备工作 调配前先要对土石方计算惊醒复核 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 5 2 2 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 5 2 3 纵向调运 确定经济运距 根据填缺 挖余情况结合调运条件拟定调配方案 确定调运方向和调运起 西南林业大学 2011 届毕业设计 14 讫点 并用箭头表示 计算调运数量和运距 调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见区免费 运距 5 2 4 计算借方数量 废方数量和总运量 借方数量 填缺 纵向调入本桩的数量 废方数量 挖余 纵向调出本桩的数量 总运量 纵向调运量 废方调运量 借方调运量 5 2 5 复核 1 横向调运复核 填方 本桩利用 填缺 挖方 本桩利用 挖余 2 纵向调运复核 填缺 纵向调运方 借方 挖余 纵向调运方 废方 3 总调运量复核 挖方 借方 填方 借方 以上复核一般是按逐页小计进行的 最后应按每公里合计复核 5 2 6 计算计价土石方 计价土石方 挖方数量 借方数量 西南林业大学 2011 届毕业设计 15 6 挡土墙设计 6 1 挡土墙的布置 挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物 按 照墙的设置位置 挡土墙可分为路肩墙 路堤墙和山坡墙等类型 6 1 1 挡土墙的布置 路堑挡土墙大多设在边沟旁 山坡挡土墙应设在基础可靠处 墙的高度应 保证墙后墙顶以上边坡的稳定 当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近 基础情况相似时 应优先 选用路肩墙 按路基宽布置挡土墙位置 因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚 大 量减少填方和占地 若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低 而且基础 可靠时 宜选用路堤墙 并作经济比较后确定墙的位置 沿河堤设置挡土墙时 应结合河流情况来布置 注意设墙后仍保持水流顺 畅 不致挤压河道而引起局部冲刷 6 1 2 挡土墙的纵向布置 挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行 布置后绘成挡土墙正面图 布置的内容有 确定挡土墙的起讫点和墙长 选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方 式 路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中 或采用锥坡与路堤衔接 与桥台连接 时 为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出 需在台尾与 挡土墙之间设置隔墙及接头墙 路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门 翼墙的设置做到平顺衔接 与路 堑边坡衔接时 一般将墙高逐渐降低至 2m 以下 使边坡坡脚不致伸入边沟内 有时也可以横向端墙连接 按地基及地形情况进行分段 确定伸缩缝与沉降缝的位置 布置各段挡土墙的基础 墙趾地面有纵坡时 挡土墙的基底宜做成不大 于 5 的纵坡 但地基为岩石时 为减少开挖 可沿纵向做成台阶 台阶尺寸视 纵坡大小而定 但其高宽比不宜大于 1 2 西南林业大学 2011 届毕业设计 16 布置泻水孔的位置 包括数量 间隔和尺寸等 6 1 3 挡土墙的横向布置 横向布置 选择在墙高最大处 墙身断面或基础形式有变异处以及其它必 须桩号处的横断面图上进行 根据墙型 墙高及地基与填料的物理力学指标等 设计资料 进行挡土墙设计或套用标准图 确定墙身断面 基础形式和埋置深 度 布置排水设施等 并绘制挡土墙横断面图 6 1 4 平面布置 对于个别复杂的挡土墙 如高 长的沿河曲线挡土墙 应作平面布置 绘 制平面图 标明挡土墙还应绘出河道及水流方向 防护与加固工程等 6 2 挡土墙的埋置深度 1 当冻结深度小于或等于 1m 时 基底应在冻结线以下不小于 0 25m 并应符合基础最小埋置深度不小于 1m 的要求 2 当冻结深度超过 1m 时 基底最小埋置深度不小于 1 25m 还应将基 底至冻结线以下 0 25m 深度范围的地基土换填为弱冻胀材料 3 受水流冲刷时 应按路基设计洪水频率计算冲刷深度 基底应置于局 部冲刷线以下不小于 1m 4 路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于 0 5m 5 在风化层不厚的硬质岩石地基上 基底一般应置于基岩表面风化层以 下 在软质岩石地基上 基底最小埋置深度不小于 1m 6 3 排水设施 挡土墙应设置排水措施 以疏干墙后土体和防止地面水下渗 防止墙后积 水形成静水压力 减少寒冷地区回填土的冻胀压力 消除粘性土填料浸水后的 膨胀压力 排水措施主要包括 设置地面排水沟 引排地面水 夯实回填土顶面和地 面松土 防止雨水及地面水下渗 不要时可加设铺砌 对路堑挡土墙墙趾前的 边沟应予以铺砌加固 以防止边沟水渗入基础 设置墙身泄水孔 排除墙后水 浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔 墙高时 可在墙上部加设 西南林业大学 2011 届毕业设计 17 一排泄水孔 排水孔的出口应高出墙前地面 0 3m 若为路堑墙 应高出边沟水 位 0 3m 若为浸水挡土墙 应高出常水位 0 3m 为防止水分渗入地基 下排泄 水孔进水口的底部应铺设 30cm 厚的粘土隔水层 泄水孔的进水口部分应设置粗 粒料及滤层 以免孔道阻塞 6 4 重力式挡土墙设计 重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定 一般多用片 块 石砌筑 在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建 重力式挡土墙圬工量 大 但其型式简单 施工方便 可就地取材 适应性强 故被广泛采用 6 4 1 挡土墙计算示例 挡土墙计算示例 K138 868 899 左挡土墙 资料 填料及土层的内摩擦角 30 填料重力密度 18 kNm M5 3 砂浆砌 C30 片石墙身 23 kNm 基底与地基间的摩擦系数 0 4 圬 1 3 f 工之间的摩擦系数 0 5 地基土内摩擦系数 0 6 地基承载力 1 f 2 f 600 kPa 墙身几何尺寸及墙后填土边坡 尺寸如下 西南林业大学 2011 届毕业设计 18 m m m m m m a44b 1 0 h6 0 1 B3 0 4 B 1 8H m 1 10 0 5 0 60 m m 5 0 2 H 1 h0 5d 0 4tg m5 7 c 1 墙身截面应力验算 1 求破裂面 假设破裂面交于荷载内 由 m m m a44b 0 5d m m1 0 h 1 8H 求 2 22 2 011 0110 haHaH tghaHHdbhab A 4 42 1 4 1 5 8 82 42 1 0 4 84 842 0 19 西南林业大学 2011 届毕业设计 19 30 3021 8066 80 2 90 Atgtgctgtgtg 2 333 1 7322 333 2 3330 19 0 618 31 300 110 8 0 4 84 1 0 61811 234HtgHah tg 4 5bd 11 23412bdc 所以 假设破裂面交于荷载内是正确的 2 计算土压力及其力矩 3 44 0 618 1 50 0 6180 4 batg h tgtg 1 0 5 0 49 0 6180 4 d h tgtg 4131 8 1 50 496 01hHhh cos cos 31 30030 0 522 sin 2 sin 31 30021 8012 30 Ktgtg 304 1 22 111 222 41 502 1 6 01 1 1 1 1 2 09 282 88 hh ha K HHH 22 11 11 18 80 522 2 09628 404 22 EH KKkN cos 628 404cos 21 80115 503 18 x EEkN sin 628 404sin 21 80115 376 44 y EEkN 1 2 1 1440 2 311 3 23 3KH HhhhhHaH Zy m 2 2 84 8 1 50 6 01 3 6 01 2 8 33 82 09 2 689 m 2 0 68 0 42 689 0 42 72 xy ZBZ tg 西南林业大学 2011 届毕业设计 20 3 墙身自重计算 墙身重量 11121 11 8 0 64 2 23 22 WVH BB 441 6kN 力臂 m 22 0 60 6 4 24 2 1 425 3 0 64 2 w Z 2 墙体稳定性验算 1 求破裂角 假设破裂面交于荷载内 由 m m m m a44b 0 5d 1 0 h m80 50 69 1H 2 22 2 0 00 haHaH tghaHHdbhab A 0 335 4 42 1 40 5 9 1 9 12 42 1 0 4 9 1 1 9 142 30 3021 8066 80 2 90 Atgtgctgtgtg 2 333 1 7322 333 2 3330 335 0 517 27 339 m 0 9 1 0 4 9 14 1 0 51710 93HtgHah tg 4 5bd 10 9312bdc 所以 假设破裂面交于荷载内是正确的 2 计算土压力及其力矩 3 44 0 517 2 11 0 5170 4 batg h tgtg 1 0 5 0 55 0 5170 4 d h tgtg 西南林业大学 2011 届毕业设计 21 4131 82 11 0 555 34hHhh cos cos 27 33930 0 5170 4 0 523 sin 2 sin 27 33921 8012 30 Ktgtg 304 1 22 222 42 112 1 5 34 1 1 1 1 1 91 29 12 9 19 1 hh ha K HHH 22 1 11 18 9 10 523 1 91744 49 22 EH KKkN cos 744 49cos 21 8015 596 14 x EEkN sin 565 98sin 21 8015 445 97 y EEkN 1 2 440 2 3 3 23 3KH HhhhhHaH Zy m 2 2 9 1 9 1 2 11 5 34 3 5 342 9 1 33 9 11 91 3 11 3 5 253 11 0 44 0m xy ZBZ tg 3 墙身自重计算 公式如下 体积 V m 19 2 3 2 1 2111 BBHV 2 1 0 5 1 1 5 254 2 2 V 23 4V 重量 W kN 1 W19 2 23441 6 2 4 2 2396 6W 538 2W 力臂 Z m 1 425 W 22 0 0 60 6 4 24 2 3 0 64 2 X 西南林业大学 2011 届毕业设计 22 1 0 4 1 4251 825 W Z 0 5 250 5 2 1 1 2 30 30 5 1 1 X 2 5 252 302 95 W Z 4 墙体稳定性验算 1 抗滑稳定性验算 倾斜基底有 得 1107 0 0 tg 32 6 0 f WE EW K i i i i C 2 1 00 2 1 00 sin cos sin cos 538 2 cos6 32744 49 sin 21 80 156 32 0 5 744 49 cos 21 80156 32 538 2 sin6 32 1 371 3 抗滑满足要求 2 抗倾覆稳定性验算 2 1 0 1090 89445 97 4 0 1 551 5 596 14 3 11 iWiyx i xy WZE Z K E Z 抗倾覆满足要求 3 合力偏心距和基底应力验算 y yxxyWi i i N EW ZEZEZW B Z B e 2 1 22 5 251090 89445 97 4 0596 14 3 11 2538 2445 97 1 58 5 25 0 8751 58 66 B e 所以 基底应力重分布 确定基底最大应力 0 西南林业大学 2011 届毕业设计 23 2 1 0 2 2 538 2445 97 575 54600 33 1 14 iy i N WE kPakPa Z 地基承载力满足要求 该重力式路堤挡土墙各项验算均满足要求 西南林业大学 2011 届毕业设计 24 7 水泥混凝土路面设计 7 1 路面结构层及其功能 1 面层 面层是路面结构最上面的一个层次 它直接承受行车荷载的垂直力 水平力和震动冲击力的作用 并受到大气降水 气温和湿度变化等自然因 素的直接影响 因此要求较高的强度 抗变形能力 较好的温度稳定性 水稳定性 良好的平整度和表面抗滑性 同时应具有较好的耐磨性和抗渗 水性 2 基层 基层是面层的下卧层 它主要承受由面层传递的行车荷载垂直力 并 将它扩散和分布到垫层和土基上 基层是路面结构中的主要承重层 因此 要求具有足够的强度和刚度 并具有良好的扩散应力的能力 还要求足够 的水稳定性和较好的平整度 3 垫层 垫层位于基层和土基之间 直接与土基接触 它的功能是改善土基的湿度 和温度状况 保证面层和基层的强度 刚度和稳定性不受土基的影响 同时垫 层还起到将基层传下的车辆荷载应力进一步加以扩散 从而减小土基顶面压应 力和竖向变形的作用 另外它也能阻止路基土挤入基层 在地下水位较高的路 基上 可能发生冻胀的路基 土质不良或冻深较大的路基上通常都应设置垫层 7 2 路面结构设计 设计交通资料见表 7 1 表 7 1 设计交通资料 小 汽 车 650 辆 日 解放 CA140 280 辆 日 西南林业大学 2011 届毕业设计 25 东风 EQ140 274 辆 日 预测年平均增长率 5 0 设计年限 15 年 根据相关设计资料 确定公路等级为三级 双车道公路 其交通组成见表 7 2 表 7 2 起始年交通组成 车 型前轴重 kN后轴重 kN后轴数后轴轮组 数 后轴距交通量 次 日 解放 CA140 24 570 401 双轮组 280 东风 EQ140 23 7069 201 双轮组 274 1 轴载分析 路面设计以双轮组单轴载 100kN 为标准轴载 1 以设计弯沉为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 轴载换算 轴载换算采用如下计算公式 35 4 1 21 P P nCCN i i k i 预测通车第一年交通量 280 1 5 294140CAN 274 1 5 288140EQN 表 7 3 预测交通组成 车 型前轴重 kN后轴重 kN后轴数后轴轮组 数 后轴距交通量 次 日 解放 CA140 24 570 401 双轮组 294 西南林业大学 2011 届毕业设计 26 东风 EQ140 23 7069 201 双轮组 288 计算结果如表 7 4 表 7 4 轴载换算结果 弯沉 车型 Pi kNC1C2 ni 次 日 C1 C2 ni Pi p 4 35 次 日 解放 CA15 后轴 70 381129463 87 东风 EQ140 后轴 69 201128858 06 121 93 注 轴载小于 25kN 的轴载作用不计 累计当量轴次 根据设计规范 沥青路面的设计年限为 15 年 双车道无分隔带的车道 系数是 0 6 0 7 取 0 7 累计当量轴次 1 36511NNe t 7 093 121 53651 51 15 次722396 2 验算半刚性基层层底拉应力中累计当量轴次 轴载换算 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为 8 1 2 1 P P nCCN i i k i 计算结果见表 7 5 西南林业大学 2011 届毕业设计 27 表 7 5 轴载换算结果 半刚性基层层底弯拉应力 车型 PiC 1C 2 ni 次 日 C 1 C 2 ni Pi p 8 次 日 解放 CA140 后轴 70 401129417 74 东风 EQ140 后轴 69 201128815 14 32 88 注 轴载小于 50kN 的轴载作用不计 累计当量轴次 1 36511NeN t 7 088 32 53651 51 15 次181278 2 结构组合与材料选取 根据规范 路面结构面层采用沥青混凝土 取 10cm 基层采用水泥碎 石 取 20cm 底基层采用石灰土 厚度待定 面层采用三面层式沥青面层 表层采用细粒式密级配沥青混凝土 AC 13 厚度取 3cm 面层采用中粒式密集 配混凝土 AC 16 厚度采 4 厘米 下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土 AC 25 厚度取 5cm 3 各层材料的抗压模量与劈裂强度 查表得各层材料的抗压模量和劈裂强度 20 的抗压模量为 细粒式密 级配沥青混凝土为 1400 Mpa 中粒式密级配沥青混凝土为 1200 Mpa 粗粒式密 西南林业大学 2011 届毕业设计 28 级配沥青混凝土为 800 Mpa 水泥碎石为 1500 Mpa 石灰土为 550 Mpa 各层 劈裂强度为 细粒式密级配沥青混凝土为 1 4 Mpa 中粒式密级配沥青混凝土 为 1 0 Mpa 粗粒式沥青混凝土为 0 8MPa 水泥碎石为 0 5 Mpa 石灰土为 0 225 Mpa 4 土基回弹模量的确定 土体主要表现为褐色 棕红色 褐黄色的粘性土地层或粉质粘土地层 该路段处于 粘性土的粘度中湿状态 3 V 粘度选用 1 0 根据三级 自然区划土基回弹模量为 33MPa 0 951 1 c w 5 设计指标的确定 以设计弯沉值作为设计指标 并进行结构层底拉应力验算 1 设计弯沉值 该公路为三级公路 公路等级系数取 1 2 面层是沥青混凝土 面层类 型系数取 1 0 半刚性基层 底基层总厚度大于 20cm 基层类型系数取 1 0 设计弯沉值为 mm AAANl bsced 01 0 18 490 10 12 1672239600 600 2 0 2 0 2 各层材料的容许层底拉应力 sspR k 细粒式密级配沥青混凝土 44 12 1 6722390 109 0 09 0 22 0 22 0 cess ANAk Mpaks spR 972 044 1 4 1 中粒式密级配沥青混凝土 44 12 1 6722390 109 0 09 0 22 0 22 0 cess ANAk Mpaks spR 694 0 44 1 0 1 粗粒式密级配沥青混凝土 44 12 1 6722390 109 0 09 0 22 0 22 0 cess ANAk 西南林业大学 2011 届毕业设计 29 Mpaks spR 556 0 44 1 8 0 水泥碎石 10 1 2 1 18127835 0 35 0 11 0 11 0 ces ANk Mpaks spR 455 0 10 1 5 0 石灰土 42 1 2 1 18287845 0 45 0 11 0 11 0 ces ANk Mpaks spR 158 0 42 1 225 0 6 设计资料总结 设计弯沉值为 40 39 0 01mm 相关设计资料如表 9 6 表 7 6 设计资料汇总表 材 料 名 称 h cm 20 模量 Mpa 劈裂强度 Mpa 容许拉应力 Mpa 细粒式密级配沥青 混凝土 314001 40 496 中粒式密级配沥青 混凝土 412001 00 296 粗粒式密级配沥青 混凝土 58000 80 237 水泥碎石 2015000 50 233 石灰土 5500 2250 816 土基 33 7 确定石灰土层厚度 查图法 将五层体系简化成上层为沥青表面处治 中层为沥青碎石 石灰土 天然 砂砾以及土基组成的三层体系 由 1 3 0 28 10 65 h 00 1 800 800 12 EE048 0 800 5 38 20 EE 西南林业大学 2011 届毕业设计 30 查表得 则 8 5 01 1 1 k 584 0 08 5 64 0 01 1 65 107 02 0408 0 800 2 1 1 2 Fakp lE k a 又查表得 即 代入当量厚度换算公式3 4 HcmH 8 4565 103 4 45 8 10 4 24 2 3 800 200 20 800 600 h 解得cmh 8 27 3 可采用石灰土厚 28cm 验算石灰土层层底拉应力 抗拉强度结构系数 42 1 2 118127845 0 45 0 11 0 11 0 CESANK 容许拉应力 158 0 42 1 225 0 S SP R K 由于石灰土层下有天然砂砾层 故天然砂砾层作为中层 以上作为上层 97 4128 600 800 10 600 800 3 44 h 94 3 60 10 97 41 h33 0 600 200 34 EE 193 0 200 5 38 40 EE878 1 65 10 20 4 h 01 1 15 0 1 m 91 0 2 m Rr 097 0 91 001 115 07 0 所以石灰土层层底拉应力验算通过 西南林业大学 2011 届毕业设计 31 8 路基设计 8 1 公路路基设计要求 车 道 3 25 土 路 肩 0 5 车 道 3 25 土 路 肩 0 5 路基宽度 7 5 路肩 0 5 行车道 3 25 行车道 3 25 路肩 0 5 图 8 1 路基横断面图 8 1 1 路基横断面布置 公路车速为 30Km h 两车道的路宽度一般值为 7 5m 取设计车道宽度为 3 25m 得总车道宽基度为 3 25 2 7 5m 三级公路车速为 30Km h 的左右侧 土路肩宽度为 0 5m 8 2 2 路基压实标准 路基压实采用重型压实标准 压实度应符合 公路工程技术标准 JTG B01 2003 的要求 路基压实度 表 8 1 西南林业大学 2011 届毕业设计 32 填挖类别路床顶面以下深度 m 路基压实度 三级公路 零填即挖方 0 0 30 0 0 80 94 填方 0 0 80 0 80 1 50 1 50 94 93 90 8 2 3 路基填料 沿线筑路用土石料 方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填