黔武二级公路施工图设计B段建设结构设计毕业论文.docx

3、路基设计表S - 23、路基设计表S - 2黔武二级公路施工图设计B段建设结构设计毕业论文目 录摘 要IABSTRACTII第1章绪 论11.1.引言11.2.概述11.2.1.设计任务11.2.2.设计原始资料11.2.3.设计内容21.2.4.设计基本依据21.2.5.设计时间21.3.沿线的自然地理概况21.3.1.自然地理和气象水文21.3.2.材料供应2第2章路 线 平 面 设 计32.1.线形设计综述32.2.平面设计32.2.1.平面技术指标确定32.2.2.平面设计步骤52.2.3.曲线参数和主点桩号计算102.3.纵断面设计122.3.1.纵断面技术指标确定122.3.2.纵坡设计的步骤142.3.3.竖曲线计算152.4.平纵组合设计172.5.横断面设计172.5.1.横断面组成172.5.2.路拱的确定182.5.3.弯道超高和加宽18第3章路基、路面203.1.路基设计综述203.2.路基边坡设计203.2.1.路堤边坡203.2.2.路堑边坡213.3.路基排水设计213.3.1.路基排水综述213.3.2.边沟设计213.4.路面排水设计223.4.1.确定路拱坡度223.4.2.路拱形式的确定223.5.取土、弃土设计方案223.6.路面类型确定223.7.路面设计23第4章挡墙与涵洞304.1.挡土墙设计304.1.1.挡土墙位置选择304.1.2.挡土墙结构设计304.1.3.挡土墙验算314.2.涵洞设计414.2.1.涵洞布设414.2.2.涵洞构造41第5章小桥设计435.1.小桥设计概述435.2.小桥设计435.2.1.小桥设计图表的内容435.2.2.小桥形式及跨径的确定445.2.3.设计步骤445.2.4.小桥孔径计算确定455.2.5.确定桥头路堤及桥面最低标高45第6章施工图预算466.1.施工图预算编制的定义及作用466.2.施工图预算编制的依据及项目466.2.1.预算编制依据466.2.2.预算编制项目466.3.施工图预算编制466.3.1.施工图工程量466.3.2.施工图预算47结 论48致 谢49参考文献502015届土木工程（公路与城市道路）毕业设计第1章 绪 论1.1. 引言根据重庆交通大学土木建筑学院要求，完成对该二级公路进行全线设计。该路段全长3904.855米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为二级公路，设计车速60km/h，设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定。在设计中，是从选线到路线平纵横设计再到路基路面结构设计以及最后的预算这一整个道路设计的全过程。综合性强、覆盖程度高、对专业知识的掌握和运用要求较高，能够很好的考察对专业知识的掌握。通过毕业设计，可以把所学的知识用于实际的工程中，使理论与生产实践相结合，能达到独立进行一般公里设计的要求。本设计任务为：公路等级及主要技术指标的确定，纸上选线及方案比选，线路设计，路基设计，防护工程设计，小桥涵设计以及施工图预算。本设计依据为给定的任务书、地形图资料以及交通部颁布的现行的规范和标准。1.2. 概述1.2.1. 设计任务完成在指定的起、终点之间的二级公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按公路等级二级、设计车速60km/h进行设计。1.2.2. 设计原始资料1地形图：dwg格式电子地形图2交通量：交通量年增长率7%，近期交通量如下：表1.1 交通作用次数表车 型交通量（辆昼夜）车 型交通量（辆昼夜）黄河JN162300长征CZ361350东风EQ140300小汽车5001.2.3. 设计内容路线方案设计；路基路面设计；挡土墙设计；涵洞设计；小桥设计；施工图预算编制。1.2.4. 设计基本依据指导教师规定的技术等级、设计车速、设计交通量，以及路线的起讫点、控制点等的有关规定和要求；国家或部颁的现行有关设计标准、设计规范。1.2.5. 设计时间2015年3月17日2015年6月10日1.3. 沿线的自然地理概况1.3.1. 自然地理和气象水文测区位于重庆西南地区，为中山丘陵盆地地貌类型，属于亚热带湿润季风气候，雨量充沛，多年平均降雨量10851142mm。经勘察，沿线土质为紫色粘性土，其下岩层为花岗岩，地下水位距地表约2m。1.3.2. 材料供应沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石，沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应。第2章 路 线 平 面 设 计根据任务书，本设计高速公路，设计车速为60km/h。2.1. 线形设计综述选线基本原则：路线的基本走向必须与公路的主客观条件相适应。要避免少拆迁、少占地，减少填挖方数量以降低和节约公路造价的问题；正确掌握和运用技术标准；选线应重视水文地质问题。不良地质地貌对公路的稳定影响极大，在选线时应尽量绕避。如遇水田、河塘、陡崖、断裂带等特殊地段应尽量避开；重视环境保护，尽量减少施工对自然环境和生态平衡的破坏。本次设计公路为新建二级公路，设计时速为60km/h，路线起终点及其高程与地面高程一致，均为不填不挖。整体地形为丘陵地形，有较密集的居民分布点和大片耕地。后半段有一条河沟，为考虑水流通过以及农田灌溉，于是设置小桥跨越。平面线形设计首先要选取平面控制点，再通过控制点连线以确定交点坐标，即所谓的“以点定线，以线交点”的原则。本次设计的地形上重要的控制点有两处：一是在设计段内有一个养猪场和水泥厂，路线不能侵占厂区的地；二是桥梁位置作为路线的控制点。此外，设计中还有一个人工水渠，路线设计中不能距离水渠太近，以免坡脚冲刷。路线经过的居民旧区，不作为控制点。2.2. 平面设计2.2.1. 平面技术指标确定（1） 直线直线是平面线形中的基本线形。直线以最短的距离连接两目的地，具有线形短捷、缩短里程和汽车行车方向明确、视距良好、行车快速、驾驶操作简单的特点。但从行车的安全和线形美观来看，直线过长线形呆板，会使司机行车单调引起疲劳，容易使司机超速行驶，难以准确目测车间间距，以及夜间对向行车产生眩光等原因，直接影响行车安全。另外，在山区、丘陵区，过长的直线难以与地形及周围环境相协调，会严重破坏自然景观，容易造成大挖大填，经济性差。关于直线的最大最小长度应该有所限制，从理论上求解是非常困难的，主要是根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来决定。根据国外资料介绍，对于设计车速大于或者等于60km/h的公路，最大直线长度为以汽车按设计车速行驶70s左右的距离控制；一般直线路段的最大长度（以m计）应控制在设计车速（以km计）的20倍为宜。本路段设计车速为60km/h，根据公路工程技术标准JTG B01-2014对直线长度作了如下限制： 同向曲线间最小长度：6V=660=360m 反向曲线间最小长度：2V=260=120m在定直线过程中，直线的最大、最小值限制以不超出上值为宜。（2）圆曲线圆曲线是平面线形中常用的线形要素，各级道路不论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线能较好地适应地形变化，易与地物、地形、景观等协调配合。圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。圆曲线半径选择时主要考虑设计车速。设计中，设计时速为60km/h，按照规范规定，其极限最小半径为125m，一般最小半径为200m。一般还要考虑不设超高的最小半径，设计时速为60km/h时不设超高的最小半径为1500m（路拱2.0%）、1900m（路拱）。同时，半径不能大于10000m。在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设加宽的大半径曲线，因为不设超高的半径较大，对于线形渐变率较小，利于行车舒适性和安全性。但是在设计中，并不能满足设置不设超高的最小半径的要求。圆曲线能较好地适应地形的变化，并可获得圆滑的线形，使用范围较广且灵活。圆曲线在适应地形的条件下，应尽量选用较大的半径。在定半径时宜遵循以下原则：一般情况下以采用极限最小半径的4-8倍或超高为2-4%的圆曲线半径为宜。当地形条件不受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径为宜。选择半径时应结合前后线形综合考虑，以形成连续的线形。并要考虑平曲线与纵坡的关系，避免小半径与大纵坡重合即形成陡坡急弯。弯道半径的选择，应按技术标准根据实地的地形、地物、人工构造物及其它条件的要求，按合理的曲线位置用外距、切线长等控制条件反算。小偏角的弯道容易使司机产生错觉，应尽量避免。一般情况下转角不小于7为宜。当同向曲线间插入短直线时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉是整个组织线形缺乏连续性，形成“断背曲线”。因此在设计时应予以尽量避免。（3）缓和曲线在直线和圆曲线间或半径不同的圆曲线间设置曲率半径连续变化的曲线即为缓和曲线。其作用是线形缓和、行车缓和及超高加宽缓和。当平曲线半径小于不设超高的最小半径事应设置缓和曲线。缓和曲线可采用回旋曲线、三次抛物线，高次抛物线等线型。因回旋曲线与汽车由直线进入圆曲线的轨迹完全符合，在我国，公路路线设计标准规定采用回旋曲线。公路工程技术标准JTG B01-2014规定山岭重丘区二级路（设计车速=60km/h）最小缓和曲线长度不小于50m。2.2.2. 平面设计步骤（1）选线的目的和任务道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地形、地质、地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，在实地或纸上选定道路中线平面的位置。道路选线的主要任务是：确定道路的走向和总体布局；具体确定道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上或实地选线，把路线的平面位置确定下来。（2）选线原则 路线的基本走向必须与公路的主客观条件相适应。主观条件是指设计任务书（或其它文件）规定中的路线总方向，等级及其在公路网中的地位和作用。客观存在条件是指公路所在地区原有交通布局，城镇、工矿企业、资源状况，土地开发利用和规划的情况以及地形、地质、气象、水文等自然条件。根据1：2000带状地形图，路线的走向所要解决的问题是在保证公路线形等级标准的同时如何避免少拆迁、少占地，减少填挖方数量以降低和节约公路造价的问题。 正确掌握和运用技术标准。根据任务要求，本次毕业设计应采用最新的公路工程技术标准JTG B01-2014，因此，在进行纸上定线时，首先应吃透规范。在定线过程中，如工程量增加不大，应尽量采用较高的技术指标。 注意与农业配合，选取线时要处理好公路与农业的关系。注意与农田基本建设的配合，做到少占耕地，并应量不占高产田，经济农作物田或穿过经济园林等。并注意与修路造田、农田水利灌溉、土地规划等相结合。 重视环境保护，尽量减少施工对自然环境和生态平衡的破坏。 选线时应综合考虑路与桥的关系。在选线时，个别特殊大桥桥位，一般作为路线总方向的控制点，大中桥位原则上服从路线的总方向。（3）选线步骤根据指导老师意见，公路起终点（指导老师给定起终点）位置、高程不变，选线时以这两个控制点为依据进行全面布置、逐段安排、具体定线。用“以点定线、以线交点”的办法大致定出平面交点，然后反复试线最后确定出交点。 方案的确定根据所给定的起终点这两个控制点，仔细阅读平面图，从起点到终点必须经过一条河沟，因此跨河位置的选择成了控制因素之一。由于所经地区为丘陵地区，通过的垭口位置选择也成了重要控制因素。在选定控制点后，根据平面线形要求在满足技术要求的前提下确定交点。在设计中，定线是一项比较重要的工作，是整个路线的基础，对路线的好坏起关键性的作用，不同地点，考虑的因素也不同，如有些以平曲线设计为主，有些则以经济性为准。 交点位置,交点间距,转角的确定:方案设计中,在做好导向线,确定交点后。按照图纸的坐标，逐点测量出各点的大地坐标，然后计算交点的间距，路线的转角，其计算程序如下：路线的方位角：根据公式 = arctg =arctg 式(2.1)则路线的方位角为：第一象限： 第二象限：=180- 第三象限：=180+ 第四象限：=360- 式(2.2)路线的转角等于后一方位角减去前一方位角，即 =2 -1 （是“+”为右转，是“-”为左转） 式(2.3)交点间距： D= 式(2.4) 平曲线设计及敷设缓和曲线长度的确定二级公路其最短缓和曲线长为50米。关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素：最小缓和曲线长度： ls50米超高缓和段长度按Lc=计算，式中： 式(2.5)Lc-超高缓和段长度B-路面宽度，取10.0米Ic-最大超高横坡（%）Ig-路拱横坡 （%）-超高渐变率 且一般应满足LsLc当Lc50时,Ls=Lc。另外，对控制条件较严的路段进行验算，看是否满足要求，确有把握后才把R和Ls定下来，在进行曲线验算时特别要注意抓住主要矛盾，确定好控制条件。一般同向、反向曲线较近时，或桥头引线段宜用切线长为控制条件：小偏角宜用曲线长控制；大偏角及弯道内侧有地形、地物限制时，宜用外距控制；陡坡急弯段宜用合成纵坡控制；当线位在曲线上时，宜用曲线上任意点控制。设计时应综合考虑以上因素，最终确定缓和曲线的长度。(2)平曲线设计平曲线的设计有多种组合型式，如：简单型、基本型、型、型、凸型、卵型及复曲线等，常用型式有简单型、基本型及型。其计算公式各有不同，下面就基本型曲线计算公式分列如下：基本型曲线： T=(R+p)tg+q (m) L=(-2)R+2ls =R+ Ls (m) E=(R+P)sec-R (m) J=2T-L q=ls/2+Ls3/(240R2) P=ls2/(24R)-Ls4/(2384R3) 0= 式(2.6)二级公路的极限最小半径为125米，一般最小半径为200米，设计时，应尽量采用大半径圆曲线。平曲线设计最主要的是确定圆曲线的半径，园曲线的半径确定具有多种控制条件，本路段共有三种情况：a.直接选定（放坡定线时以Ls:Ly:Ls=1:1:11:2:1为佳）；b.外距控制；c.切线长控制（在反向曲线处采用）。本设计有六个平曲线，均为基本型曲线。桩位的敷设：（利用切线支距法）桩号的敷设的计算方法如下：在回旋曲线上， 式（2.7）在圆曲线上, 式(2.8)其中： -圆曲线上任意点m到缓和曲线终点的弧长（m） -和曲线上的任意点到ZH或HZ点的长度（m）曲线主点桩号计算：ZH=JD-T HY=ZH+lh YH=HY+Ly HZ=YH+lh QZ=HZ-L/2 式(2.9) JD2=JD1+LAB-J1 式(2.10) 其中：lh-缓和段长度（m） Ly-圆曲线长（m） J-校正值(J=2T-L) T-总切线长（m） LAB-JD1到JD2间的距离（m）用此方法可以定出各交点对应的主点位置，圆曲线用圆规在地形图上画出，而缓和曲线则用曲线板画，从而定出路中线。平面设计成果如下图：图2.1 平面设计图（旋转后图纸）两交点半径取值见前述，缓和曲线长度满足前述长度标注即可。现将各技术指标取值列于下表：表2.1 平曲线交点技术指标取值表JDR（m）Ls（m）直线长（m）起点60.141524206.4(Y)300100126.782331310.6(Z)400100122.143362431.4(Y)35090282.404201103.4(Z)62085414.785183326.1(Z)800100492.466440120.5(Y)300100392.86终点2.2.3. 曲线参数和主点桩号计算确定各交点的参数后即可计算该交点的曲线要素以及主点桩号。在设计时，将起点桩号定为K0+000。曲线要素和主点桩号计算过程如下：基本型曲线：图2.2按回旋曲线敷设缓和曲线JD1 曲线要素和主点桩号计算曲线要素计算：主点桩号计算： 2.3. 纵断面设计2.3.1. 纵断面技术指标确定1.纵坡纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。二級公路对纵坡的最大值和最小值都有所规定。当设计车速为60 km/h最大纵坡6%，而最小纵坡则从排水的角度考虑，为了能将挖方路段和低填方路段的边沟水及时排出，因此纵坡最小取值0.3%。对于纵坡的设计，一般不用为了放缓纵坡而刻意选择较小的纵坡坡度，这样容易造成大填大挖。也不用为了迁就地形而不考虑纵坡的影响，这样纵坡会起伏不断，行车舒适性大大降低。纵观本设计整个路段的地形图，除了最后路线段穿过耕地，地势平坦，视线良好，其余路段都比较陡。路线经过两处地势较低的田地，中间又有地势较高的山地，因此这两段填方较高，路线起点标高较高，以4.5%的坡下坡，经过一个小山丘后，就是标高较低的水田。因此以0.6%缓下坡做缓和坡段，为了减小填方高度，然后就接着以5.4%的坡下坡。紧接着又是较高的山地，为了减少挖方所以选用5.7%的坡上坡，接下来就是较为平缓的下坡，考虑到其中要经过一段小河沟，采取架设小桥经过，于是选择1.4%的缓坡下坡。路线后段是地面高程较高的山地，所以选择5.2%的陡坡上坡，由于上坡段长度较长，所以中间加入3%的缓和坡段，最后路段是比较平坦的田地路段，整体采用0.816%的缓坡，均匀提高路线标高以达到终点标高。（3）最大坡长由前面设置的纵坡可推知边坡点的位置，也可知晓纵坡长度。根据确定的变坡点位置，即可推知纵坡长度。由于设计中各纵坡坡度均较小，因此，坡长可取较大值。根据公路路线设计规范（JTG D20-2006）规定，设计车速为60 km/h最大坡长如下表：表2.2 设计车速为60 km/h高速公路的纵坡长度取值表纵坡坡度(%)3456纵坡长度(m)12001000800600而设计中总共有八个纵坡，分别是4.5%、0.6%、5.4%、5.7%、1.4%、5.2%、3.0%、0.816%，坡长分别取值为240m、500m、410m、340m、600m、420m、440m、954.86m。（4）最小坡长据公路路线设计规范（JTG D20-2006），设计车速60km/h时最小坡长150m，显然，八个纵坡坡长取值满足规范规定的最小纵坡长度。2.竖曲线为保证行车安全、舒适以及视距的需要，而在变坡处设置的纵向曲线，即为竖曲线。（1）竖曲线最小半径由前面可知，在整个路线中，共有两个变坡点，因此需设置两条纵向竖曲线。竖曲线参数一般对其半径取值有所规定。原则上是竖曲线半径越大越好使得线形变化率小，利于行车。例如，对于凹形竖曲线，半径取值较大时，能有效的减小汽车行驶过程中的超重现象，同时，对于增加行车视距也有很大的帮助。在选择竖曲线半径时，尽量将切线取较大值。根据规范，对于二级公路，凸曲线半径大于9000m，凹曲线半径大于6000m时，竖曲线线形较好，凹形竖曲线超重不致过大，而凸形竖曲线的失重现象也将减小。拿SJD1来说，因为前坡为陡坡，后坡为缓坡，坡度差距较大，选择竖曲线时，在满足坡长限制的同时尽可能选择大半径，值得注意的是SJD1位于平曲线上，在选取半径值时，不仅要考虑本身竖曲线的线形指标，还要考虑平纵组合设计，使其满足“平包竖、竖包圆”的原则。由此，从这两方面综合考虑，SJD1处竖曲线半径取值6000m。将所取的半径值与规范规定做比较。公路路线设计规范（JTG D20-2006）规定在设计速度为60km/h时，凹形竖曲线半径的一般值为1500m；极限值为1000m。设计中采用6000m，远远大于规范规定的最小半径值，所以该半径取值是满足规范并且合理可行的。2.3.2. 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。（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。纵坡拉坡设计见下图：图2.2 纵坡设计根据设计规范、标准和前面两个小节得出的结论，将竖曲线设计参数列于下表：表2.3 纵坡技术取值表SJD纵坡（%）R（m）T（m）坡长（m）起点-4.524016000117-0.650026000144-5.4410320001115.734043000106.5-1.4600540001325.242069000993.04407900098.270.816954.86终点由上表可知，设计路段的坡长以及纵坡坡度均满足规范要求。起点高程为地面高程836.08m，终点高程为地面高程854.68m，起终点高差为18.6m，平均坡度为0.476%。2.3.3. 竖曲线计算竖曲线基本要素计算公式： 图2.3 竖曲线要素示意图 （3.1） （3.2） （3.3） （3.4） （3.5）式中：R竖曲线半径（m）；T切线长度 （m）；L竖曲线长度（m）；E竖曲线变坡点的外距（m）；x竖曲线上任意一点P距竖曲线起点或终点的水平距离；y竖曲线上任意一点P距竖曲线起点或终点的纵距（m）。例：变坡点1： (1) 竖曲线要素计算：里程和桩号K0+240.000 i1=-4.5% i2= -0.6% 取半径R=6000mw= i2i1=-0.6%（-4.5%）=3.9% (凹形)曲线长L=Rw=60003.9%=234m切线长 外距 (2) 设计高程计算：竖曲线起点桩号=(K0+240.000)117=K0+123竖曲线起点高程=826.00+1174.5%）=831.27m竖曲线终点桩号=( K0+240.000) +117= K0+357竖曲线终点高程=826.00- 1170.6%=825.30m 2.4. 平纵组合设计设计速度大于或等于60km/h的公路，应注重路线平、纵组合设计，不仅要满足汽车运动学和力学要求，而且还应充分考虑驾驶者在视觉上和心理上的要求，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。道路平面线形和纵面线形的组合设计，就是要得到一个既满足汽车行驶安全、舒适的要求，能使工程造价及运营费用经济、能再司机视觉和心理状态方面引起良好反映，同时使道路与沿线周围环境和景观相协调的道路立体线形，从而达到安全、舒适、快速和经济的目的。设计中SJD1位于平曲线上，因此要考虑平纵组合设计。在组合时，避免将线形组合成单调、呆板的设计。SJD1处竖曲线为凹形竖曲线，因此，在设计时要保持两者的均衡。而且，在选择竖曲线半径时也考虑过“平包竖、竖包圆”即竖曲线要在平曲线内，圆曲线要在竖曲线内。而竖曲线要满足该项设计原则，主要是由竖曲线半径和变坡点位置决定。由前述可知，变坡点位置已经大致确定，选择竖曲线半径时尽量选择较大值，使竖曲线起终点位于平曲线的缓和段上。并且两者组合时，不仅考虑前面所说的“平包竖、竖包圆”，还要使平竖曲线保持均衡，可以获得视觉舒适、诱导效果良好的空间曲线。2.5. 横断面设计2.5.1. 横断面组成本设计路基横断面由行车道、路肩（右侧硬路肩、土路肩）等部分组成。本设计为二级公路，设计速度60km/h，双向二车道，按照公路工程技术标准路基宽度10m，其中行车带宽度23.5m，硬路肩宽为20.75m，土路肩为20.75米。2.5.2. 路拱的确定路拱是为了迅速排除路面上的雨水，将路面做成中间向两边倾斜的拱形。虽然路拱对排水有利，但不利于行车。因此在选择路拱大小与形状时，应该在保证在排水的情况下，兼顾到行车的要求，对于不同的路面类型和行车道宽度，结合当地的自然条件，将于强度等采用不同的路拱坡度。本设计中，公路等级为二公路、路面采用沥青混凝土以及沿线自然地理概况中的资料显示，该地区降雨量较为充沛，属于中等强度降雨区这些因素。规范规定沥青混凝土路面路拱横坡为1%2%，而位于中等降雨强度时，路拱宜采用高值，因此将路拱坡度定为2%。路肩的设置则为硬路肩采用了与路面坡度相同的2.0%，而土路肩，为了能迅速排出路面上的降水，规范规定其横坡度一般较路拱横坡增加1%2%。本路线土路肩只增加1%可以满足迅速排水需要，则路拱坡度为3.0。路拱形式采用直线形，以路中线为基点，设置双向路拱横坡，主要是为便于机械化施工、排水和养护。2.5.3. 弯道超高和加宽在平曲线范围内，为抵消车辆在曲线路段行使时产生的离心力，应设置超高，提高行车的安全性和舒适性。为适应行车要求，圆曲线上必须设置超高，以消除离心力引起的行车不适。超高缓和段上各断面处的路基外缘和内缘与路基设计标高之差hc叫超高值。计算超高值后即可根据路基设计标高计算标高计算路基内外边缘的设计标高。这些高程是弯道施工的依据。本设计为绕行车道内边缘旋转。表2.4 绕边线旋转超高值计算公式超高位置计 算 公 式注圆曲线上外缘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说明：1.计算结果均为与设计标高（路基边缘）之高差;2.临界段面距缓和段起点长度为 ; （4.2）3.按直线比例加宽 ; （4.3）说明：1.计算结果均为与设计标高（路基边缘）之高差;2.临界段面距缓和段起点长度为 ; （4.2）3.按直线比例加宽 ; （4.3）51第3章 路基、路面3.1. 路基设计综述路基施工和养护均需一定的水分，但是路基和路面周围的水应当严格的控制。本路段位于重庆西南地区，为中山丘陵盆地地貌类型，属于亚热带湿润季风气候，雨量充沛，多年平均降雨量10851142mm。为为排出路基、路面内的地面水和地表水，保证路面和路基的稳定，防止路面积水影响行车安全，应设置完善的排水设施。排水设计要因地制宜，全面规划、综合治理、经济实用，充分利用有利地形和自然水系。各种路基排水沟渠的设置和连接应尽量不占或少占农田，并与当地农田水利设施相配合，必要时可适当加大涵管孔径或增设涵管等以利于农田灌溉。排水沟渠应选择地形，地质较好的地段通过，以节约加固工程投资。排水沟渠的出水口应尽可能引至天然河沟，不应使水流直接流入农田，损害农业生产。排水构造物的设计应贯彻就地取材的原则，要迅速排出有害水，保证公路运输畅通。3.2. 路基边坡设计路基边坡设计主要是合理地确定边坡坡度。路基边坡坡度表示边坡高度与边坡宽度的比值。路基边坡坡度合理的确定，影响着土石方数量、施工的难易程度同时，不同的坡度对于路基的稳定性有着非常重要的影响。同时，不仅要确定合理的边坡坡度，还要做好排水、养护和加固工作。路基边坡坡度的确定，应根据当地的自然条件、土石种类及结构边坡高度、施工方法、气候条件、基底的工程地质及水文地质条件进行合理选定。3.2.1. 路堤边坡沿线山体稳定，无不良地质状况，故路堤边坡坡度。同时路堤填料大部分来自于隧道出渣，填料质量较好，因此其边坡高度选择范围较大，坡度参照表3.1：表3.1 路堤边坡坡度表填料类型边坡最大高度（m）坡度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度粘性土、砂性土、粉性土2012121：1.51：1.7砾石土、粗砂、中砂121：1.5碎石、卵石20881：1.51：1.7不易风化的石块2012121：1.31：1.5根据沿线的工程地质及水文状况，本设计采用的边坡为：1:1.5。在路堤较大时将边坡分台阶，一般以8m为一个台阶，相邻两级台阶间设置护坡道，护坡道宽度1.5m。第一级台阶边坡1:1.5，第二级边坡坡度较第一级平缓，采用1:1.75。3.2.2. 路堑边坡路堑边坡一般相邻两级台阶中上一级台阶坡度较下一级台阶平缓。在本设计中，路堑边坡一级边坡坡度采用1:0.5，二级边坡坡度采用1:0.75。在边沟和边坡之间设置一道碎落台，宽度为1.5m，起到拦挡边坡剥落下坠的小石（土）块。3.3. 路基排水设计3.3.1. 路基排水综述路基的强度和稳定性与水的关系十分密切。路基排水主要是沟渠排水。本路段填挖较为平衡，因此在挖方路段设置边沟，以便迅速排水。需要设置涵洞的地方，其具体设置设计详见4.2节涵洞设计。3.3.2. 边沟设计设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤坡脚外侧，走向与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水的人工沟渠，叫做边沟。因为边沟不用进行水文计算，因此，为了保证其内坡稳定，一般选用标准断面。（1）边沟坡度和长度边沟坡度一般和路线纵坡一致，但是当路线纵坡较小不能满足排水要求的时候才进行特殊设计。在2.3节纵断面设计中可知，本路段均满足最小排水的纵坡要求，因此不用对边沟进行特殊设计，其纵坡与路线纵坡一致即可。路线位于中等降雨强度等级，因此边沟长度不宜过长。同时要将排水系统综合起来考虑，在设计时需要将水引至低洼处，必要时添设涵洞，将水引入路基另一侧，因此涵洞的设置也会影响边沟长度。具体设计时边沟长度为两个涵洞间距离，详见4.2节涵洞设计。（2）边沟的断面形式及尺寸根据综述里的经验要求，边沟的断面形式一般选用标准断面。本路段填挖大致均衡，矮填方较多，而挖方路段其挖方高度均不大，即边沟设置区域均为土质地质。因此选用标准矩形断面作为边沟的断面形式。矩形断面的底部宽度与深度为0.4m0.6m。考虑本路段降雨强度，因此边沟深度采用0.6m，宽度采用0.4m。3.4. 路面排水设计3.4.1. 确定路拱坡度根据2.5.2小节路拱的确定路拱横坡为2%，土路肩横坡为3%。3.4.2. 路拱形式的确定综合考虑机械化施工、排水和养护，本设计采用直线型路拱，即采用双向坡面，即路拱两侧是倾斜直线，拱顶在路面的中心线上3.5. 取土、弃土设计方案路线经过地段均为耕地，土源稀少，原则上挖方就近调运填方。挖方不足够的地方，由于填方均不高，所以采用就近取土。3.6. 路面类型确定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。根据公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)和公路沥青路面设计规范(JTG D502006)，主线道路路面设计为沥青混凝土路面。3.7. 路面设计1.轴载分析根据设计任务里面给定的交通量进行轴载分析。表3.2 预测交通量组成车型前轴重(kN)后轴重(kN)轴数系数轮组系数交通量(次日-1)黄河JN16259.5115.011300长征CZ36147.690.72.21350东风EQ140-69.211300小汽车500路面设计以双轮组单轴载100kN为标准轴载。二级公路沥青路面设计年限为12年，二车道的车道系数是0.60.7，取0.7，交通量年平均增长率7%。以设计弯沉为指标及验算沥青层底拉应力，各级轴载换算采用规范规定算式计算（小于25kN的轴载不计）。2.干燥路段设计弯沉值和容许拉应力计算表3.2 预测交通量组成序号车型名称前轴重(kN)后轴重(kN)后轴数后轴轮组数交通量1黄河JN16259.51151双轮组3002长征CZ36147.690.72双轮组3503东风EQ14023.769.21双轮组300设计年限 12 车道系数0.7交通量平均年增长率 7 一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh= 665 ,属中等交通等级当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1408 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 6435263 属中等交通等级当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时 :路面营运第一年双向日平均当量轴次 : 1519 设计年限内一个车道上的累计当量轴次 : 6942589 属中等交通等级路面设计交通等级为中等交通等级公路等级 二级公路公路等级系数 1.1 面层类型系数 1 路面结构类型系数 1 路面设计弯沉值 : 28.7 (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 .54 2 中粒式沥青混凝土 1 .39 3 水泥稳定碎石 .5 .28 4 水泥稳定碎石 .5 .28 新建路面结构厚度计算 新建路面的层数 : 4 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 28.7 (0.01mm) 路面设计层层位 : 3 设计层最小厚度 : 160 (mm)表3.3 路面结构表层位结构层材料名称厚度(mm)20平均抗压模量(MPa)标准差(MPa)15平均抗压模量(MPa)1细粒式沥青混凝土401400020002中粒式沥青混凝土601200018003水泥稳定碎石2001500015004水泥稳定碎石180150001500新建路基回弹模量 36 按设计弯沉值计算设计层厚度 : LD= 28.7 (0.01mm) H( 3 )= 160 mm LS= 31.9 (0.01mm) H( 3 )= 210 mm LS= 27.5 (0.01mm) H( 3 )= 196 mm(仅考虑弯沉) 按容许拉应力计算设计层厚度 : H( 3 )= 196 mm(第 1 层底面拉应力计算满足要求) H( 3 )= 196 mm(第 2 层底面拉应力计算满足要求) H( 3 )= 196 mm(第 3 层底面拉应力计算满足要求) H( 3 )= 196 mm(第 4 层底面拉应力计算满足要求) 路面设计层厚度 : H( 3 )= 196 mm(仅考虑弯沉) H( 3 )= 196 mm(同时考虑弯沉和拉应力) 通过对设计层厚