山区高速公路毕业设计说明书 土木

摘要本次设计为高速公路综合设计路段，此路段位于烟台境内，根据设计公路的交通量、地形特征以及使用任务和性质，确定公路等级为高速公路。在此基础上，结合沿线自然条件与主要技术指标，进行路线方案论证与比选，最终确定一个最佳方案进行详细技术设计。其主要内容包括路线的平、纵、横设计，路基、路面设计和排水设计以及交通设施设计,并完成施工图设计阶段应完成的各种图、表及设计说明书。本设计严格依据规范的各项指标进行，最后确定本高速公路设计速度为100KM/H，路基宽26M，双向四车道，路线全长3478085M，路面为沥青混凝土面层，厚18CM，全线共设计了2个平曲线、3个竖曲线、1条隧道、6个钢筋混凝土通道。关键词高速公路；平曲线；竖曲线；路基；路面ABSTRACTTHISEXPRESSSECTIONISLOCATEDATTHEEASTOFCHONGQINGPROVINCE，WHICHISHEAVYHIGHLANDAREAACCORDINGTOTHEREQUIREMENTSOFMOUNTAINHIGHWAYDESIGN,THEGRADINGOFEXPRESSISBASEDONTHETRAFFICVOLUME,THEUSEOFTASKANDNATURETHEN,THROUGHCOMBININGNATURALCONDITIONSALONGANDTHEMAINTECHNICALINDICATORS,EVALUATINGANDELECTINGTHEROUTE,THISEXPRESSSECTIONULTIMATELYDETERMINETHEBESTOPTIONFORADETAILEDTECHNICALDESIGNITSMAINCONTENTSINCLUDEPLANEDESIGN,VERTICALCURVEDESIGN,TRANSECTCURVEDESIGN,ROADBEDDESIGN,ROADSURFACEDESIGN,DRAINAGEDESIGNANDTRAFFICFACILITIESDESIGNINADDITION,ALLKINDSOFTHEFIGURES,TABLES,ANDSPECIFICATIONSAREGIVENINDETAILINTHISPAPERAFTERCONDUCTINGTECHNICALFEASIBILITYSTUDIESACCORDTOSPECIFICATION,THEDESIGNINGVELOCITYIS100KM/HTHEWIDTHOFTHEROADBEDIS26METERSWITHFOURTWOWAYLANESTHELENGTHOFTHEROADIS3456247METERSTHEROADSSURFACEISPAVEDBYASPHALTCONCRETETHEREARETWOPLANECURVES,TWOVERTICALCURVES,ATOTALOFTWOBRIDGES,FIVEREINFORCEDCONCRETECHANNELKEYWORDSEXPRESS；PLANECURVE；VERTICALCURVE；ROADBED；PAVEMENT目录摘要IABSTRACTII目录III1绪论111设计要求及任务1111设计要求1112设计任务112沿线地形、地质、气候特征2121气候特征2122地形与土质特征22方案拟定与比选21设计资料222道路技术等级的确定323有关技术标准汇总53路线方案具体比选631路线选线的原则632路线选线的过程733方案对比74路线设计941平面设计9411直线9412圆曲线9413缓和曲线942纵断面设计10421纵断面设计的作用和基本要求10422最大纵坡11423最小纵坡11424坡长限制11425设计示例1243平、纵线形组合设计13431平、纵线形组合的一般设计原则14432平纵组合的一般要求145路基横断面设计1551路基横断面设计15511横断面的组成15512横断面设计要素的确定1652路基边坡设计16521路堤边坡1653路拱横坡及超高17531路拱形式及横坡度17532超高设计与计算1754挡土墙设计206排水设计2061路面表面排水2162沟渠设计21621边沟设计21622排水沟2263涵洞2371路面等级与路面类型选择25711轴载分析25712确定路面等级和面层类型27713结构组合与材料选取2872各层材料的抗压模量与劈裂强度2873土基回弹模量的确定2874设计指标的确定29741设计弯沉值29742各层材料的容许层底拉应力2975设计资料总结3076确定石灰土层厚度3177拉应力验算32771细粒式沥青混凝土层底拉应力验算32772中粒式沥青混凝土层底拉应力验算32773粗粒式沥青混凝土层层底拉应力验算33774水泥稳定碎石层层底拉应力验算33775石灰土层层底拉力验算33776防冻层厚度检验348道路交通安全设施设计3481护栏3482视线诱导设施3483标志与线标35952土压力计算36953墙身及尺寸的确定36954墙身稳定性及基底应力验算41结论43致谢44参考文献45附录461绪论11设计要求及任务111设计要求1根据设计公路的交通量及其使用的任务和性质，确定公路的等级，再结合沿线自然条件与主要技术指标的应用，进行路线方案论证与比选，确定合理的设计方案。2推荐一个最佳方案进行详细技术设计，内容包括路线的平、纵、横设计，路基设计、路面设计、排水设计及其它构筑物设计。3施工组织设计及概（预）算的编制（选作）。4完成施工图设计阶段应完成的各种图表及设计说明书112设计任务1设计计算说明书部分1本公路的建设意义；2公路的等级及技术标准的论证；3沿线地形、地质、气候等自然条件对公路设计的影响；4路线方案比选说明；5路线、路基路面等设计说明及计算方法；6专题设计及说明；7对设计的综合评价及心得体会。2图纸部分1路线平面图、纵断面图；2横断面图横断面图任选1KM及标准横断面图；3路面设计图；4路基排水设计图（1KM）；5直线、曲线及转角一览表；6逐桩坐标表；7竖曲线表；8路基设计表；9路基土石方数量计算表。12沿线地形、地质、气候特征121气候特征烟台市地处中纬度，位于山东半岛中部，濒临黄海与渤海之间，气候属暖温带季风型大陆性气候，四季变化和季风进退都比较明显。温度较温和，雨水较充沛。具有冬无严寒，夏无酷暑气候特点。烟台年平均气温116129（19712000年，下同）,地域差异较大，一般表现为，沿海高于内陆。福山、芝罘区、莱州市年平均气温为125129，是境内高温区；莱阳、栖霞均为116，是境内相对低温区；其它县市区年平均气温在120122之间。122地形与土质特征本设计路段地表，路线经过地区为5A区，棕粘性土和砂砾土粗粒岩和可溶岩。其基本特征是路基路面结构组合设计中，应使路基填土高度符合要求，结合当地自然条件，应采取隔温、排水、阻断毛细水上升，以防止冻胀翻浆。利用水温性冻稳性好的材料做路面的基层，在水文土质不良的路段，可设置排水垫层，促进水排出，提高路基路面整体强度2方案的拟定与比选21设计资料1地形图烟台地区地图，比例12000；2交通资料路面竣工后第一年交通组成及数量如下小汽车4300（辆/日）解放CA10B800（辆/日）东风EQ140950（辆/日）黄河JN360450（辆/日）尼桑CK10G450（辆/日）公路工程技术规范中规定交通量换算采用小客车为标准车型确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定。如表21表21各汽车代表车型与车辆折算系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1019座的客车和载质量2T的货车中型车1519座的客车和载质量2T7T的货车大型车20载质量7T14T的货车拖挂车30载质量14T的货车预测年平均增长率83初定设计年限20年22道路技术等级的确定根据远景设计年平均日交通量NDN0（1R）N121式中ND远景设计年平均日交通量（辆/日）N0起始年平均日交通量（辆/日），包括现在交通量和道路建成后从其它道路吸引过来的交通量R年平均增长率（）N远景设计年限表22以小汽车为标准的折算表车型交通量辆/日折算系数折算后的交通量小汽车4300104300解放CA10B800151200东风EQ140950151425黄河JN3604502900尼桑CK10G4502900合计8725则N04300120014259009008725（辆/日）20年后的此路段上的年平均日交通量为N20N0（1R）N18725（176）1938626（辆/日）根据公路工程技术标准规定公路路线设计规范JTGD202006将公路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级（1）高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆；六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量4000080000辆；八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000100000辆。（2）一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量1500030000辆；六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2500055000辆。（3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆。（4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量20006000辆。（5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量2000以下。单车道四级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量400以下。所以四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量2500055000辆。经计算20年后此路段上的年平均日交通量为38626辆，属于四车道所要求的范围内，故该拟建公路选定为双向四车道高速公路。23有关技术标准汇总根据公路工程技术标准设计荷载路面标准轴载BZZ100KN1见表23表23主要技术指标表公路等级高速公路设计速度（KM/H）100路线总长（M）3478085平曲线一般最小半径（M）700平曲线极限最小半径（M）400不设超高最小半径（M）4000缓和曲线最小长度（M）85最大纵坡（）4最小坡长（M）250凸曲线最小半径极限值（M）10000/6500凹曲线最小半径极限值（M）4500/3000竖曲线最小长度（M）85同向曲线段间6V600直线段最小长度（M）反向曲线段间2V2003路线方案具体比选31路线选线的原则道路的选线是一个涉及面广、影响因素多、政策性和技术性都很强的工作。它是由面到片，由片到线，由粗略到细致的过程，是逐步具体化、逐步补充修改和提高的过程。选线要先通过总体布局解决基本走向，然后再解决局部路线方案直到具体定线。路线方案是路线设计中最根本的问题。方案是否合理，不但直接关系到高速公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响到路线在公路网中是否起到应有作用，即是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益2。选线的要求，归纳起来，可有下述原则1道路的选线应根据道路的使用任务和性质、综合考虑路线区域国民经济发展状况与远景规划，正确处理好近期与远景的关系，在总体规划的指导下，合理选定方案。2认真领会计划任务书的精神，深入调查当地地形、气候、土壤、地质、水文等自然情况，不遗漏有比较价值的方案。3道路选线布局必须符合国家的方针政策，力争路线短捷及保证行车安全。4道路选线贯彻工程经济与运营经济结合的原则，在不增加工程造价的情况下，尽量提高技术指标，在不降低技术指标的情况下，尽量降低工程造价。5充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从行车的安全、畅通和施工、养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，搞好路线平、纵、横三面的结合，力求平面短捷舒顺，纵面平缓均匀、横面稳定经济。6路线应选择地址稳定、地形良好的地区通过，尽量避免穿过滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、泥沼、排水不良的低洼地等不良地段。7大中桥位应在服从路线总方向的原则下，对路桥综合考虑，不要因桥位而过多地增长路线，桥位应尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上，并注意方便群众。8道路与道路或道路与铁路，应尽量减少交叉的次数，应合理选用交叉类型，以达到行车安全畅通的目的。9道路设计应实行远近结合、分期修建、分段定级的原则，以取得投资及用地的最佳效益。10要考虑施工条件对选定路线的影响。32路线选线的过程丹通高速公路本溪段所处地区多为山区，地面高度变化大，建筑设施分布较少，居民点稀。路线必经之地有几座比较大的山，必须考虑该地的填挖问题。所以，路线平面、纵断面等几何线形的技术标准都比较高。同时在具体指标应用时应注意1合理选用直线长度以直线为主，当必须采用长直线时，应作好平、纵组合设计，以消除长直线的弊端。2直线与半径的关系长直线的尽头不得连接急弯，有时尽管连接的曲线并不小，但不一定与其前面所接的直线相适应。3保证路基稳定路线纵坡设计时应注意路基的最小填土高度；搞好路基的排水设计；横向排水不利时，应保证最小排水纵坡度的要求。最小排水纵坡度一般为05，最小不小于03。本设计道路的等级为高速，路线都是封闭的，经过国道的时候要设立交或者给留出通道，对于高压电线也得注意，尽量不与之交叉。33方案对比在既定的路线走廊带上经过反复的比选，比如与公路、铁路、河流、高压线的交角要大于700，经过的路线线形合理，填挖方量小且对住房的拆迁量降到最小等等，通过这些比选所考虑的因素最后确定了两条线，再经过具体的对比以及考虑各方面的影响因素进行利弊分析，比较分析的结果如下方案一路线起点在A1280591549997,50318106451，终点在B128057490196,50650578687，全线总长3478085M，其间设置JD1280534619945，50444985882，JD2280580832808,5056437661。方案二路线起点在A1280591549997,50318106451，终点在B128057490196,50650578687，全线总长3487008M，其间设置JD1280550559851,50378587261，JD228060275983450506618371，两方案都采用直线，缓和曲线，圆曲线相结合的办法。均符合平曲线设计要求。由于设计路段地处烟台境内，起终两点间多山丘，等高线较密集。沿线有房屋和小路，其间由于山岭众多，高低起伏较大，地形条件极其受限，故可供选线的地区比较单一，方案一与方案二走向基本相似在方案一中需修建一条隧与一座桥梁，隧道的起点为K0970000，终点为K1060000，而方案二中未设有桥梁和隧道，看起来方案二要好于方案一，但方案一比方案二的路线短25342M，从线性来看，方案一线形比较顺畅，略优于方案二，降低了工程难度，从线性的另一方面来看，方案二的从起点到第一交点直线长度过长，容易给驾驶员造成疲劳。从填挖量和经济角度来衡量，方案二挖方量为6758482，填方量为5314943；方案二的挖方量为1079031，填方量为4864124，方案一优于方案二。综上所比较，方案一作为最佳方案，淘汰第二方案。4路线设计41平面设计公路的平面线形，当受到地形、地物的影响而发生转折时，在转折时就需要设置曲线或曲线组合。直线、圆曲线、缓和曲线是平面线形的三要素。道路平面线形设计就是从线形的角度去研究三个要素的选用和相互间的组合等问题。411直线直线是平面线形中的基本线形，在公路和城市道路中是使用最为广泛，它适用于地形平坦、视线目标无障碍处。在设计中，过长和过短的直线都不是好的线形。因此对直线的最大长度和最小长度应加以限制。直线的最大长度应控制在设计速度的20倍速度以内。公路路线设计规范中规定当设计车速大于60KM/H时，同向曲线间的直线最小长度（以KM计）以不小于设计速度的6倍为宜，反向曲线间直线最小长度（以KM计）以不小于设计速度的两倍为宜。本设计高速公路的最小直线长度为330252M,大于设计车速100KM/H的两倍，最大直线长度为773162M，小于设计速度的20倍速度，符合规范要求。412圆曲线圆曲线是平面线形中最多的线形。圆曲线具有易与地形相适应、可循性好、线形美观、易与测设等优点，使用十分普遍。圆曲线最小半径按规范规定设计车速为100KM/H，最大超高值为6时的圆曲线一般最小半径为700M,极限最小半径为400M。圆曲线最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线最大半径值一般不应超过10000M。本设计路段的圆曲线半径为1000M，符合规范规定。413缓和曲线缓和曲线是在直线和曲线之间或不同半径圆曲线之间，为了缓和汽车的行驶，符合汽车行驶的轨迹，采用曲率不断改变的曲线，缓和曲线的作用是便于驾驶与路线顺畅，行车平稳，使旅客感觉舒适，且增加线形美观。因此，我在设计中，均设置了缓和曲线。由于车辆要在缓和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足够的长度。缓和曲线过短会使驾驶员操作来不及调整，旅客感觉不适。规定缓和曲线的最小长度，主要从下面两方面考虑1旅客感觉舒适汽车在缓和曲线上行驶，其离心加速度随缓和曲线曲率的变化而变化，如果变化过快将会使乘客受到横向的冲击。若考虑旅客感觉舒适度，由经验得以VKM/H表示设计速度，则最小缓和曲线长度LSMIN的计算公式为（41）3MIN0214SSVR式中为离心加速度变化率，我国在制定缓和曲线设计标准时，将离心加速度的变化S率取值控制在0506范围内。3/S本设计中V100KM/H，R1000M，取05，得LSMIN为611M，设计缓和曲线3/MS最小长度为219M，符合标准要求。2行驶时间不过短车辆在缓和曲线上的行驶时间过短会使驾驶员操作不便，甚至造成驾驶操纵的紧张和忙乱。一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少应有3S，于是（42）MIN12SVL对于本设计路段的设计车速100KM/H的3S行程为833M，本设计路段的所有缓和曲线长度均符合要求。综合考虑上述影响缓和曲线长度的各项因素，标准制定了各级公路缓和曲线的最小长度，对于设计速度为100KM/H的公路，缓和曲线最小长度为85M。本设计中最小缓和曲线长度为219M，符合标准要求。42纵断面设计421纵断面设计的作用和基本要求在道路纵断面上，为便于行车安全舒适，对于不同坡度的坡段，在转折处需要设置一段曲线进行缓和，这一段曲线就是竖曲线。它的作用有1缓和纵向变坡处行车动量变化而产生的离心力；2确保公路纵向行车视距；3将竖曲线与平曲线恰当组合，有利于路面排水和改善行车的视线诱导和舒适感。基本要求是纵坡均匀平顺，起伏和缓，坡长和竖曲线长短适当，平面和纵面组合设计协调，以及填挖经济、平衡。422最大纵坡最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的重要控制指标。我国公路工程技术标准规定设计速度为100KM/H时，最大纵坡为4；隧道部分路线纵坡隧道内纵坡不应大于3，紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。本设计中最大纵坡值为3106，隧道纵坡值为1380，均符合标准规定。423最小纵坡在挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，为了保证排水，防止水渗入路基而影响路基的稳定性，应设置不小于03的纵坡。本设计中最小纵坡值0848，符合规范要求。424坡长限制1最小坡长最小坡长通常规定汽车以不小于设计速度行驶915S的行程为宜，公路工程技术标准规定公路最短坡长应按表41选用。表41最小坡长设计速度KM/H1201008060403020一般值40035025020016013080最小坡长M最小值30025020015012010060本设计中最小坡长为530M，大于250M，符合设计要求。2最大坡长公路路线设计规范规定设计车速为100KM/H纵坡坡度为4时的最大坡长为800M。本设计路段共三个变坡点，三个坡的坡度分别为1053，1380，3106，0848对应的坡长分别为530M，1020000M，1030000M，898085M，由于对纵坡坡度小于3不作最大坡长要求，可以视为符合规范规定的最大坡长限制，所以都满足最大坡长要求。425设计示例结合以上原则，对路段进行实际设计，本路段最大纵坡坡度为3106，最小纵坡坡度为0848，共设3个变坡点。1设计标高计算公式坡线标高变坡点标高或坡线标高变坡点标高XIXI式中计算点到变坡点的距离，M；XI坡线的纵坡，；升坡段取正，降坡段取负。2竖曲线要素的计算公式LR（411）T2/L2/R（412）ET2/2RI/4（413）HX2/2R（414）式中R竖曲线半径ML竖曲线的曲线长MT竖曲线的切线长ME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M3计算示例以变坡点1为例，变坡点桩号为K0530，高程为974674M，1053，1I2I1380，竖曲线半径R10000M。各变坡点竖曲线要素计算过程如下001380001053002433，为凸形21ILR100000024332433（M）TL/212165（M）ET2/2R07399设计高程的计算竖曲线起点桩号变坡点桩号T（K0530）12165K040835竖曲线终点桩号变坡点桩号T（K0530）12165K065165竖曲线起点高程97467412165002433971714（M）下面以分别位于变坡点1前后两个桩号K0510和K0550为例，计算设计高程1）桩号K0510处横距X（K0530）（K0510）20M竖距202/20000002HR切线高程97117420002433970687（M）设计高程970687002970689M2）桩号K0550处横距X（K0550）（K0530）20M竖距0022XHR切线高程97117420002433971661M设计高程971661002971681M根据此计算过程，将计算结果填入“竖曲线要素表”，具体数值见附表3。43平、纵线形组合设计平纵线形组合设计的总要求对于设计速度60KM/H的道路，必须注意平、纵的合理组合，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。公路线形最终是以平、纵、横所组合的立体线形反映于驾驶员的视觉中，为保证汽车行驶的安全，应把道路平、纵断面结合作为立体线形来分析研究。431平、纵线形组合的一般设计原则1在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保持视线的连续性。2保持平、纵线形的技术指标大小均衡。它不仅影响到线形的平顺性，而且与工程费用密切相关。3为保证路面排水和行车安全，必须选择适合的合成坡度。4注意和周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度。432平纵组合的一般要求1当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。如图42所示虚线为不设回旋线的情况适当竖曲线位置平曲线直线回旋线不适当圆曲线回旋线直线图42平、竖曲线的组合原则平曲线与竖曲线要一一对应，且平曲线比竖曲线更长，即所谓的“平”包“竖”，这种组合能较好地保持视觉上的连续性。竖曲线的起终点最好分别放在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要放在缓和曲线以外的直线上，也不要放在圆弧段之内。本设计第一个竖曲线即放在平曲线两缓和曲线上。2保持平曲线与竖曲线大小的均衡。根据统计资料表明，如果平曲线的半径小于1000M，竖曲线的半径大约为平曲线的1020倍时，即可以达到均衡。本设计平曲线半径分别为1000M，1000M，竖曲线半径分别为10000M，10000M，9500M。3避免平、竖曲线的不利组合。4若平、竖曲线的半径都很大，则平、竖曲线的位置可以不受上述1的限制。若做不到竖曲线与平曲线较好的配合，且两者的半径都小于某限制时，宁可把平、竖曲线拉开相当距离，使平曲线位于直坡段上或竖曲线位于直线上。本设计中平曲线共计三个交点，竖曲线三个变坡点，第一个竖曲线符合“平包竖”的原则，第二个和第三个竖曲线由于条件限制不能满足“平包竖”的原则。其中第二个竖曲线的起点落在平曲线第三个交点的缓和曲线段上，终点落在圆曲线段上；第三个竖曲线的起点落在平曲线第三个交点的后缓和曲线段上，终点落在直线段上。5路基横断面设计51路基横断面设计511横断面的组成公路横断面的组成应根据公路等级、设计速度、地形、气候、地质等条件来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性。本设计路段的横断面主要由行车道、中央分隔带、路缘带、硬路肩、土路肩、边沟、截水沟等组成3。如图51所示111隔离栅301土台界桩碎落台1075105H8M道路中心线50土土土土土土土中央分隔带土土路缘带23截水沟605号浆砌片石2501066107523752507图51横断面组成512横断面设计要素的确定路基横断面应根据公路等级、技术标准，充分考虑公路所在地的地形、地质、水文、填挖等具体情况选用。路基横断面的典型形式，可归纳为填方路基路堤、挖方路基路堑和填挖结合等三种类型。按公路工程技术标准规定高速公路设计速度为100KM/H时，整体式路基宽度一般值为335M，车道宽度为375M，中间带宽度3M，左、右侧路缘带宽度分别为05M，05M中央分隔带宽度20M，右侧硬路肩25M，土路肩075M。52路基边坡设计边坡设计主要是合理的确定路基边坡坡度。路基边坡坡度可用边坡高度H与边坡宽度B之比值表示，并取H10。521路堤边坡本设计中填方和挖方都采用二级台阶。填方边坡坡度为第一级115，第二级1175；挖方边坡坡度为第一级11，第二级115。53路拱横坡及超高531路拱形式及横坡度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。根据路面类型和当地自然条件，本设计采用20的路拱横坡。路肩的设置则为硬路肩采用与路面坡度相同的20，而土路肩，为了能迅速排出路面上的降水，路拱坡度为304。532超高设计与计算合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性与舒适性。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，外侧须逐渐抬高，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超高缓和段的长度按下式计算（51）CBILP式中超高缓和段长度（M）；CLB旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（M）；旋转轴外侧的超高与路拱坡度的代数差；IP超高渐变率，其值根据计算行车速度和超高过渡方式确定；根据上式计算的超高缓和段长度应取成5M的整倍数，并不小于10M的长度。为了行车的舒适，超高过渡段应不小于按上式计算的长度。但从利于排除路面降水而考虑，横坡度由2过渡到0路段的超高渐变率不得小于1/330，即超高不该设置的太长。一般情况下，在确定缓和曲线长度时，已经考虑了超高过渡段所需的最短长度，故一般取超高过渡段长度与缓和曲线长度相等。CLSL本设计中，圆曲线半径均不大，因此都设置了超高过渡段。以平曲线交点一为例，计算其超高过渡段长度。平曲线半径R1000M，最大超高值8，V100KM/H，查公路路线设计规范知超高渐变率为，其基本参数如下表所示150/P表52本公路基本参数表土路肩宽度M075硬路肩宽度M3外侧路缘带宽度M05行车道宽度M825内侧路缘带宽度M05路拱横坡度2路肩横坡度3若令LCLS,则CBIPL0071805735000351/175P1/330,满足要求，故该处超高缓和段与缓和曲线长度相等，即在缓和曲线全长范围内连续超高。3超高值的计算有中间带的公路的超高方式有三种绕中央分隔带边缘旋转；绕各自行车道中心旋转；绕中间带中心旋转。本路段采用绕中央分隔带边缘旋转，即将两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立的单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。在超高过程中，内外侧同时从超高缓和段起点开始绕各自旋转轴旋转，外侧逐渐抬高，内侧逐渐降低，直到HY或YH点达到全超高。绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式如表表53绕中央分隔带边缘旋转超高值计算式超高位置计算公式行车道横坡值CXIBB21外侧D0ZYXZCIILD0内侧CXXIBBB21ZCZYXII式中B行车道宽度；内侧路缘带；1B外侧路缘带；2路基加宽值，因为本公路无加宽所以为0；XB路拱横坡度；ZI圆曲线超高横坡度。YI超高计算点位置见图54BCDJGJ21IJCIBJ12图52超高计算点位置图以平曲线一上距离超高缓和段起点距离为50M的点为例，计算外侧超高位置处，点C的超高值0004ZYXZCIIL250142则点C处的超高值为（07582505）00040038MXIBB2154挡土墙设计挡土墙是为了防止土体坍滑而修筑的，主要承受侧向土压力的墙式建筑物，用于支承路堤填土或路堑边坡。路基在下列情况宜修建挡土墙1陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段；2需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段；3增加不良地质路段边坡稳定，以防止产生滑坡；4防止沿河路段水流冲刷；5节约道路用地、减少拆迁或少占农田；6保护重要建筑、生态环境或其他需要特殊保护的地段。衡重式挡土墙的墙辈可视为凸折式的上下墙之间设一衡重台，利用衡重台上填土的重力作用和全墙重心的后移，增加墙身稳定，减小断面尺寸而节约工程数量。因墙面陡直，下墙背仰斜，地面横坡较陡时可降低墙高，同时也可减少基础开挖工程量。衡重式挡土墙可用于山区。又由于本设计路段的路基填方较高，有必要设置挡土墙以降低路基边坡高度，增加路基稳定性，防止滑坡。所以在K0665029K0931456和K1061122K1420531段设置了衡重式挡土墙。6排水设计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，该设计路段地处本溪地区，为东部温润季冻地区，由于深挖路堑多，如果侵入路基的水分过多，土基含水量过大，便会引起土质松软，强度降低，发生边坡坍塌、冻胀、翻浆等病害，从而降低道路的使用性能，大大降低道路的使用年限。为更好的了解排水设计，本设计详细的整体排水规划选择了K0000K1000路段进行设计。61路面表面排水路面表面排水的主要任务是迅速把降落到路面和路肩表面的降水排走，以免造成路面积水而影响行车安全。首先考虑采取的是通过路面和路肩的横向坡度向路基两侧横向排流，在路线有纵坡时，则为沿合成坡度斜向排流。当路基横断面为路堑时，横向排流的表面水汇集于边沟内。当路基横断面为路堤时，可采用让路面表面水以横向漫流形式向路堤坡面分散排放。在汇水量不大，路堤不高，路线纵坡不大，坡面冲刷能力强的情况下，应优先采用横向漫流分散排放的方式5。62沟渠设计621边沟设计设置在挖方路基的外侧以及填土高度较低的路堤坡脚外侧的纵向人工沟渠，称之为边沟。其主要功能在于汇集和排出路基范围内和流向路基的少量地面水。1边沟的断面形式。常用的有梯形、矩形、三角形和流线型等几种形式。本设计，采用梯形边沟，边沟采用浆砌片石防护。2边沟的断面尺寸。参照公路排水设计规范规定公路的边沟深度不得小于04M，本设计中的边沟深度采用06M，底宽取06M。3边沟的纵坡和长度。为了保证边沟能迅速地排水，边沟纵坡一般与路线纵坡一致，平坡路段，边沟宜保持不小于05的纵坡。在工程困难地段宜不得小于03，但边沟口间距宜缩短。4边沟的出水口。边沟水流流向路堤坡脚处，纵坡一般较陡。当边沟底到填土坡脚高差过大时，应结合地形和地质条件采取下列措施设置排水沟将路堑边沟沿出水口处的山坡引向路基范围以外，不直接冲刷填方路基。边沟的水可由排水沟引向天然沟渠6。06M碎落台06M11路面06M图61边沟示意图622排水沟排水沟主要是用于排除来自边沟、截水沟、或其他水源的水流，并将其引至路基范围以外的指定地点，排水沟的设置，必须结合地形等条件，因势利导，离路基尽可能远些，平面上力求短捷平顺，以直线为宜，必须转向，尽可能采用大半径，徐缓改变方向；距路基一般不宜小于3M4M；纵面上控制最大最小纵坡，以13为宜8。63涵洞圆管涵具有就地取材，造价低，易施工，结构坚固寿命长，自重及超载潜力大的优点，所以大部分形式均采用钢筋混凝土圆管涵形式。本设计所取标准跨径分别为15M。本设计中涵洞的位置以及孔径见表61所示表61涵洞一览表序号涵洞位置结构类型交角（）洞底标高1K0310429钢筋混凝圆管涵909549562K0498495钢筋混凝圆管涵909565593K0687341钢筋混凝圆管涵689671004K1250759钢筋混凝圆管涵909401295K2525429钢筋混凝圆管涵909643906K2884845钢筋混凝圆管涵90973437下面以K2022处钢筋混凝土圆管涵为例，具体介绍一下有关尺寸40沥青麻刀塞缝2603015094853250306401305754515157020440151904图63圆管涵设计图7路面设计沥青路面结构设计包括原材料选择、设计参数的测试、路面结构组合与厚度计算等内容。路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件密切结合实际情况，进行路面的总体设计。在满足交通量和使用要求的情况下应遵循因地制宜、方便使用的原则。结合当地条件，尽量作到经济合理、安全可靠。71路面等级与路面类型选择沥青路面等级、面层类型的选用应根据公路等级与使用要求、设计年限内标准轴载的累计当量轴载等因素，按下面的表与下面的计算来确定。711轴载分析路面设计以双轮组单轴载BZZ100KN为标准轴载。表71各种车型的轴载情况表车型前轴重（KN）后轴重（KN）后轴数轮组数后轴距CM交通量次/日解放CA10B194060851双800东风EQ140237069201双950黄河JN3605021102双450尼桑CK10G3925761双4501设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。1）轴载换算轴载换算采用如下的计算公式（71）35421PNCNIKI计算结果如下表72表72换算结果表（弯沉）车型PI（KN）1C2IN次/日43512IPCN次/日前轴19401648004解放CA10B后轴60851180092前轴237016495012东风EQ140后轴692011950191前轴50164450381黄河JN360后轴2110114501047前轴392516445051尼桑CK10G后轴76214505463541PNCNIKI2312注轴载小于25KN的轴载作用不计。2）累计当量轴次根据设计规范，一级公路沥青路面设计年限取15年，四车道的车道系数是0304，取035，76累计当量轴次NE（72）1365TNR7774265次2验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次1）轴载换算验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为（73）N812KIIPCN计算结果如下表73表73轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）车型PI（KN）1C2IN次/日812IPCN次/日前轴19401185980004解放CA10B后轴60851198018前轴23701185800015东风EQ140后轴69201180042前轴59501185570166黄河JN162后轴11500115701744前轴378011855504长征XD250后轴2726021550170N812KIIPCN2144注轴载小于50KN的轴载作用不计。2）累计当量轴次参数取值同上，设计年限是15年，车道系数是035，76累计当量轴次NE（74）RT11365N7209353（次）712确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴载次NE77710次，由公路沥青路面设计规范，6该路交通等级为中等交通，一级公路路面等级为高级路面，而曾类型为沥青混凝土。713结构组合与材料选取路面结构面层根据公路自然区划的特点，公路等级与使用要求，交通量及其交通组成，并考虑结构层的功能与受力特点以及经济发展和投资环境等因素，面层采用沥青混凝土（20CM），基层采用水泥稳定砂砾（假设值），底基层采用级配砂砾（25）。规范规定，一级公路的面层由23层组成，由规范，采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（4CM），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土（6CM），下面层采用密级配沥青碎石（10CM）。72各层材料的抗压模量与劈裂强度查公路沥青路面设计规范附录E“材料设计参数”，E1“沥青混合料设计参数”，及E2“基层材料设计参数”，得到各层材料的抗压强大和劈裂强度，各值均取规范给定的中值。抗压模量MP层位结构层材料名称厚度CM2015劈裂强度（MP）1细粒式密级配沥青混凝土414002000142中粒式密级配沥青混凝土61200160013粗粒式密级配沥青混凝土109001200084水泥稳定碎石待定16001600056级配碎石25550550022573土基回弹模量的确定查公路自然区划标准，查得该路段处于II5A,区，路基路面结构组合设计中，应使路基填土高度符合要求，结合当地自然条件，应采取隔温、排水、阻断毛细水上升，以防止冻胀翻浆。利用水温性冻稳性好的材料做路面的基层，在水文土质不良的路段，可设置排水垫层，促进水排出，提高路基路面整体强度地下水位距地面（12M），填土高度（18M），近十年平均冻结指数为F为640（。D），查表查得路基临界高度参考值H115M17M,而H12183H1，属干燥类型。查“路基干湿状态的分界稠度建议值”表，得路基的平均稠度为C110，取C110，最后查“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值”表10，中等交通43MPA40MPA,所以土路基不需进行特殊处理。0E74设计指标的确定741设计弯沉值路面设计弯沉值根据公式600NEACASAB计算。该公路为一级公路，公路等DL20级系数AC为10；面层是沥青混凝土，面层类型系数AS取10；半刚性基层底基层总厚度大于20CM，基层类型系数取10。设计弯沉值为BA（75）026DECSBLN2512001MM742各层材料的容许层底拉应力（76）RSPK式中路面结构层材料的容许拉应力，MPA；R沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度，对沥青混凝土系指15时的劈SP裂强度；抗拉强度结构系数，其中为沥青混合料级配SKSKCEAAN209A的系数，细、中粒式沥青混凝土为10，粗粒式沥青混凝土11；为公CA路等级系数。细粒式密级配沥青混凝土009/10295CESANK/09220746514/2950475MPASPRK中粒式密级配沥青混凝土009/10295CESANK/09220746510/295034MPASPRK粗粒式密级配沥青混凝土009/10295CESANK/09220746508/295027MPASPRK/水泥稳定碎石200CESANK/350101/742653005/200025MPASPRK石灰土258CESANK/450101/7426500225/2580093MPASPRK75设计资料总结初拟路面结构的设计资料汇总表如表74所示表74路基路面材料数据表抗压模量（MPA）层次材料名称厚度HCM20C15容许拉应力RMPA1细粒式沥青混凝土41400200004752中粒式沥青混凝土6120016000343粗粒式沥青混凝土1090012000274水泥稳定碎石15160016000255石灰土2555055000936土路基404076确定石灰土层厚度利用弹性三层连续体系的诺谟图求解已求得设计弯沉值LD2512001MM综合修正系数F163（77）3603802PELS1633603807451055将五层体系简化成上层为细粒式沥青混凝土，中层为中粒式沥青混凝土以及土基组成的三层体系，由1403765HE2/E11200/1400085743/1200003620/E查“三层体系表面弯沉系数诺谟图”得63L132则K20511KFAPLD150321650724有查得574即H5571065612CM代入公式（78）4221/EHINI得61264242424210/510/6H10/910/解得H212CM6313205142412LK路表实际弯沉值为L（79）S615803149EPL61580314272321001MM2429001MM符合要求。77拉应力验算771细粒式沥青混凝土层底拉应力验算H4CMH610222542CM9016290165E2/E11600/2000084375H002639420E16H651042查诺谟图“三层体系上层底面拉应力系数诺谟图”（上层中层层间连续）发现R应力系数已不能从图中查到，,所以第一层底部弯拉应力01M2（符合）该层拉应力验算通过。120PM772中粒式沥青混凝土层底拉应力验算H46101CM41602H102225507CM990125E3/E21200/1600075104865H003647630E2H65107查图得，所以第一层底部弯拉应力符合10M2120PM773粗粒式沥青混凝土层层底拉应力验算H46102098CM412046H22252963CM95197E4/E31600/1200133H6108200262784E3H6510329查图得，所以第一层底部弯拉应力符合。01M20120PM774水泥稳定碎石层层底拉应力验算因水泥稳定碎石层下有水泥稳定砂砾层，故将水泥稳定砂砾作为中层，以上作为上层H4610224114CM16021602386E5/E4550/1600034540078234750E3H5H6102查“三层体系上层底面拉应力系数诺谟图”（上层中层层间连续）_1R得018M131M062_12ARAMMPPP250036380721故水泥稳定碎石层层底面拉应力验算通过。775石灰土层层底拉力验算H461022515CM416024160483034H45E1600078234750E43H5H2查“三层体系中层底面拉应力系数诺谟图”（上层中层层间连续）_2R得30_081N80N0704211201800592MPA008MPA1R所以石灰土层层底拉力验算通过776防冻层厚度检验根据规范知在季节性冰冻地区的中湿、潮湿路段，路面