一级公路毕业设计论文

1、一级公路毕业设计论文 独 创 性 声 明本人郑重声明所呈交的毕业论文设计是本人在指导老师指导下取得的研究成果除了文中特别加以注释和致谢的地方外论文设计中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文设计中作了明确的说明并表示了谢意学生签名 年月 日授 权 声 明本人完全了解许昌学院有关保留使用本科生毕业论文设计的规定即有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文设计的复印件和磁盘允许毕业论文设计被查阅和借阅本人授权许昌学院可以将毕业论文设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编论文设计本人论文设计中有原创性数据需要保

2、密的部分为如没有请填写无学生签名 年 月 日指导教师签名 年 月 日 摘 要本设计为区一级公路公路路线途经平原重丘区本着安全经济实用美观的原则对该路段进行施工图设计 区一级公路施工图设计是在所在地区的地形地质气候的影响下按照设计规范进行的本次设计的内容有平面线设计纵断面设计横断面设计平面线设计包括纸上选线定线圆曲线缓和曲线参数设定直线设计等纵断面设计包括拉坡竖曲线设计等超高的设定一满足了设计要求的8之内在竖曲线设计时应注意行车视距和视线诱导问题即满足平包纵合成坡度也要满足规范要求横断面设计时使行车更加舒适为确保道路的使用年限在路段上还做了防护和排水设计排水设计包括路基排水和路面排水路面设计又有

3、边沟设计和截水沟设计和路拱排水施工图是工程的重要组成部分可以使道路的实用性和经济性得到更好的保证同时也要求道路的美观性和实用性经济性相结合关键词施工图路基设计平面横断面纵断面abstractworking properly to hope first class highway is to work properly the economic development of hope the region to rise very big functionthis route goes by way of the heavy area of hillock of mountain range b

4、eing in the light of the safety economy practical the principle of the beauty carry on the construction to the roads segment diagram designworking properly to hope the highway construction diagram design is under the influence of the geography geology weather of the place region carrying on accordin

5、g to the design norm ofa contents for design havethe flat surface line design vertical section design cross section design block the soil wall design and the engineering quantity calculations and grounds square dispensationthe flat surface line the design includes the paper select line settle line a

6、 curve the mitigation curve parameter enactment straight line design etcthe vertical section design includes to pull the gradient set extremely highly on satisfying 8 of the design request inside the vertical curve designetc at the vertical curve design at the request of notice to go the car to see

7、to be apart from to induce the problem to satisfy a vertical curve namely with view synthesize the slope also want satisfy the normwhen the cross section design considered the extremely high constitution make go the car more comfortable in order to insure the usage time limit of the road still did t

8、he protection and drain the design on the road segment drain the design to include the roadbed catchment and roads to face the catchment the road faces the design and has the side ditch design and cuts the drain design and the road arch catchmentsthe construction diagram is the importance of the eng

9、ineering to constitute the part can make the function and economy of the road get the better assurance at the same time also request the beauty and function economy of the road to combine togetherkeywords diagram designroad designflat surface designvertical section designcross section design目 录摘 要ia

10、bstractii引言11 依据设计规范22 工程概况3 21 工程简介3 211 工程名称3 212 设计内容3 213 工程特点3 22 设计原则3 221 平面设计3 222 纵断面设计3 223 横断面设计3 224 路面结构设计3 23 路基路面工程43 道路选线定线5 31 选线5 311 选线内容5 312 路线控制点5 313 选线侧重5 314 选线原则5 315 选线方法6 32 定线原则6 33 定线方法6 34 本施工设计中的定线原则64 平面设计7 41 概述7 42 直线7 421 直线的特点7 422 直线长度的限制7 43 圆曲线8 44 缓和曲线8 441 缓

11、和曲线的作用9 442 缓和曲线的最小长度9 45 平曲线要素计算95 纵断面设计13 51 纵坡及坡长设计13 511 概述13 512 最大纵坡13 513 最小纵坡13 514 坡长限制14 515 缓和坡段14 516 平均纵坡14 517 合成坡度15 52 道路平纵组合15 521 平纵组合的设计原则15 522 平曲线与竖曲线的组合15 53 纵断面设计方法及步骤15 531 竖曲线最小半径16 532 纵断面设计要点及计算16 533 纵断面设计步骤17 534 纵断面图的绘制176 道路横断面及路基设计18 61 道路横断面的组成18 611 路幅的构成18 612 路幅布置

12、类型18 62 行车道及路肩路拱18 621 行车道宽度的确定18 622 平曲线加宽及其过渡18 623 路肩18 624 路拱及超高19 63 公路横断面设计20 631 公路横断面设计要求20 632 路基标准横断面20 64 路基边坡设计20 641 边坡坡度设计20 642 边坡稳定性分析20 65 路基土石方计算及调配22 651 土石方数量计算22 652 路基土石方调配227 公路路面结构设计24 8 挡土墙设计29 81 挡土墙作用29 82 重力式挡土墙验算29 9 排水设计32 91 路面表面排水32 911 边沟32 912 截水沟33 913 排水沟33 914 沟渠

13、加固33 92 路基防护33 结论34 致谢35 参考文献36附录 图表图纸名称及编号37 引言初步设计是进行公路和城市道路设计施工建设的必要环节此环节设计的好坏直接影响着以后整个工程的施工进度和质量它是通过所给的地形图在充分考虑当地的地形地物条件并且结合各种规范而进行的道路的综合设计它一般包括道路的平纵横设计防护设计排水设计路基设计路面设计交通工程设施设计等本次通过设计实例区一级公路初步设计使我们能掌握道路设计过程的一些基本的原则了解道路基本设计的内容和程序等通过此次毕业设计可以使我们在如何进行公路施工图设计方面进行一次全面的系统的训练使我们了解公路施工图设计所包括的工作内容工作程序施工图设

14、计文件所包括的内容及文件的编制办法等为今后从事公路工程设计工作打下良好的基础通过毕业设计既有助于提高我们综合运用知识的能力同时也有助于以后在工作岗位能很快地适应工作环境本次设计中的主要任务是1在进行技术经济分析论证的基础上选定区一级公路的路线设计方案根据道路技术等级和道路技术标准计算确定相关参数2绘制区一级公路路线平纵横断面设计图路基路面结构图3进行该道路曲线要素计算编制相关计算结果表4路基路面设计本毕业设计是严格在各种规范的指导之下进行的内容严谨详细具有一定的参考价值和实用价值 1依据设计规范本段公路进行施工图设计的编制依据和设计规范有1 公路路线设计规范jtgd20-20062 公路沥青路

15、面设计规范jtgd50-20043 公路路基设计规范jtgd3020044 公路路面基层施工技术规范jtj034-20005 国家建筑标准设计给水排水标准图集2002年6 公路沥青路面施工技术规范 jtgf40-2004 7 公路路基施工技术规范jtg f1020068 公路路面基层施工技术规范 jtj034-2000 2工程概况21工程简介211工程名称区某一级公路设计212设计内容k0000k24686范围内的道路平纵横设计路基路面设计排水设计213工程特点 区一级公路 本次设计地形为平原重丘区为了达到高等级公路的规范标准填挖方较大本设计本着多挖少填的原则确保路基的稳定性22 设计原则22

16、1平面设计道路为平原重丘区一级公路设计车速为60kmh道路全长24686044m起点桩号为k000000终点桩号为k2468604本次设计的平面线形中全线共设交点2个平均每公里交点数为123个最小平曲线半径420米最大圆曲线半径为1500m最大直线段的长度为4345m222纵断面设计 在本设计项目中最大纵坡4最小纵坡08最短坡长900最长坡长1568竖曲线半径是6000米223横断面设计此公路为平原重丘区一级公路计算行车速度为60kmh路基宽度为25m其中行车道宽21m两边土路肩各05m硬路肩各35m路拱坡度为2土路肩坡度为3详见道路标准横断面224路面结构设计行车道路面结构为4cm 细粒式沥

17、青混凝土8cm 中粒式沥青混凝土15cm 水泥稳定碎石15cm 水泥稳定碎石30cm 石灰土23 路基路面工程工程路基主要是根据当地的地形地物合理的设计出路基的类型和构造必须严格保证路基的压实压实时采用重型击实标准控制土方要求分层碾压按道路路基施工规范要求进行施工填方路段路堤在路槽以下080cm深度范围内压实度为 9580150cm深度范围内压实度为93挖方路段路堑在030cm深度范围内压实度为 95路面工程主要有沥青路面结构层的设计根据所给的交通资料合理的计算出路面的结构组成3 道路选线定线31 选线311选线内容选线应包括确定路线基本走向路线走廊带路线方案至选定线位的全过程312 路线控制

18、点l路线起终点必须连接的城镇工矿企业以及特定的特大桥特长隧道等的位置应为路线基本走向的控制点2大桥长隧道互通式立体交叉铁路交叉等的位置应为路线走向控制点原则上应服从路线基本走向3中小桥涵中短隧道以及一般构造物的位置应服从路线走向313 选线侧重不同的设计阶段选线工作内容应各有所侧重后一阶段是前一阶段的继续与深化随着勘察设计工作的深入应复查并优化前一阶段的路线方案使路线线位更臻完善314选线原则l应针对路线所经地域的生态环境地形地质的特性与差异按拟定的各控制点由面到带由带到线由浅人深由轮廓到具体进行比较优化与论证同一起终点的路段内有多个可行路线方案时应对各设计方案进行同等深度的比较2影响选择控制

19、点的因素多且相互关联又相互制约应根据公路功能和使用任务全面权衡分清主次处理好全局与局部的关系并注意由于局部难点的突破而引起的关系转换给全局带来的影响3应对路线所经区域走廊带及其沿线的工程地质和水文地质进行深入调查勘察查清其对公路工程的影响程度遇有滑坡崩塌岩堆泥石流岩溶软土泥沼等不良工程地质的地段应慎重对待视其对路线的影响程度分别对绕避穿等方案进行论证比选当必须穿过时应选择合适的位置缩小穿越范围并采取切实可行的工程措施4应充分利用建设用地严格保护农用耕地5国家文物是不可再生的文化资源路线应尽可能避让不可移动文物6保护生态环境并同当地自然景观相协调7高速公路具干线功能的一级公路同作为路线控制点的城

20、镇相衔接时以接城市环线或以支线连接为宜并与城市发展规划相协调8路线设计是立体线形设计在选线时即应考虑平纵横面的相互间组合与合理配合315选线方法l选线可采用纸上定线或现场定线高速公路一级公路应采用纸上定线并现场核定的方法二级公路三级公路四级公路可采用现场定线有条件或地形条件受限制时可采用纸上定线或纸上移线并现场核定的方法2选线应在广泛搜集与路线方案有关的规划计划统计资料相关部门的各种地形图地质气象等资料的基础上深入调查勘察并运用遥感航测gps数字技术等新技术确保其勘察工作的广度深度和质量以免遗漏有价值的比较方案32定线原则根据交通部公路路线设计规范jtgd302004的有关规定公路布线遵循经济

21、合理的原则尽可能少拆迁少占用农田利用有利地形布线使公路路线与自然景观协调统一并以充分利用旧路改建减少工程投资为目的进行选线33定线方法公路定线质量还在很大程度上取决于采用的定线方法常用有直接定线和纸上定线两种方法在道路的勘测设计中一般是先在地形图上进行纸上定线然后进行实际定线技术标准高的地形地物复杂的路线必须使用纸上定线然后把纸上路线敷设在地面上直接定线省去了纸上定线这一步所以只适用于标准较低的路线在本设计中道路等级为一级且地形地物较为复杂故线路采用纸上定线的方法34 本施工设计中的定线原则本项目是公路新建工程由于地形比较复杂落差较大故为了减少填挖方量达到标准要求优化线形采用了沿等高线的走向布

22、线个别无法避免的地方只好直穿等高线了但尽量使其交角小其中设置了两个转角和 4 平面设计41 概述道路是带状的三维空间结构实体一般由线形路基路面桥梁涵洞隧道和沿线设施等组成不论是公路还是城市道路其路线位置的选定都会受到社会经济自然地理和技术条件等多重因素的制约需要设计者再进行充分调查掌握大量可靠资料的基础上利用现行的技术标准和设计规范结合当地的地形地质和地物等条件设计出一条经济合理而又与自然景观协调的路线来道路平面设计就是在平面图上研究确定路中线几何形状的原理和方法的工作直线是最简单的平面线形然而从道路的起点到终点之间往往不能用一条直线将其连接起来由于受地形地物等因素的制约路线在平面上往往出现很

23、多转折为了保证行车的安全性和平稳性在转折处需要用圆曲线加以连接如果圆曲线半径较小还要进行曲率过渡即加设缓和曲线因此道路的平面线形要素是由直线圆曲线和缓和曲线构成的通常称之为平面线形三要素直线是曲率为零的线形圆曲线是曲率为常数的线形缓和曲线是曲率逐渐变化的线形三要素是道路平面线形最基本的组成在道路上各要素所占比例难以量化规定但只要各组成要素使用合理组合得当均可以得到较为理想的平面线形42 直线421直线的特点作为平面线形要素之一的直线在公路和城市道路中的使用最为广泛当地势平坦地物障碍较小时定线人员往往首先考虑使用直线线形通过这因为两点之间的连接长度以直线最短汽车在直线上行驶时受力简单方向明确驾驶

24、操作容易同时路线测设简单方便基于直线的上述优点在个种线形工程中都有着其独特的地位当然直线线形也有其缺点直线线形灵活性差难以与地形地物等周围的环境相协调过长的直线易使驾驶员感到单调疲倦注意力难以集中直线路段上难以准确目测车辆之间的距离长直线上容易导致高速行车引发交通事故等因此在运用直线线形和确定其长度时需要持谨慎态度尽量不采用过多和过长的直线线形422直线长度的限制 1 直线的最大长度我国地域辽阔各地区的地形条件差异非常大很难统一规定直线的最大长度我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值根据德国和日本的规定直线的最大长度 单位m 为20v v设计速度kmh 虽然地域不同环境不同但一般情况下应尽量

25、地避免追求过长地直线指标本设计最大直线长度为4345m 2 直线的最小长度为了保证行车安全相邻两曲线之间应具有一定地直线长度这个直线长度是指前一曲线的终点 缓直hz或圆直yz 到后一曲线起点 直缓zh或直圆zy 之间的长度对于反向曲线间的最小直线长度规范规定反向曲线间最小直线长度 单位为m 以不小于2v 单位为kmh 为宜即120m本设计最小长度为4345m符合要求43 圆曲线各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线而圆曲线是平曲线中的重要组成部分路线平面线形中常用的单曲线复曲线双交点或多交点曲线虚交点曲线回头曲线等中一般均包含了圆曲线圆曲线具有易与地形相适应可循环好线形美观易于测设等优点

26、使用十分普遍本次公路为一级公路故应该合理的设置缓和曲线 1 圆曲线最小半径的计算圆曲线最小半径包括极限最小半径一般最小半径和不设超高的的最小半径极限最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆能保证其行车的安全的最小允许半径它是圆曲线半径允许采用的极限最小值只有当地形条件特殊困难或受其他条件严格限制时方可采用根据我国规范规定的极限最小半径值本次设计的一级公路极限最小半径为125m一般最小半径是指通常情况下各级公路对按设计速度行驶的车辆能保证其安全性和舒适性行车的推荐采用的最小半径对此我国的规范也做了相应的规定本次设计中在第一个交点处r取420m第二个交点处r取1500m当平曲线半径较大时根据情况

27、可以不设超高即60kmh时速为当圆曲线半径大于1500m时就可以不设置超高对于本次设计中所有交点的半径有一个为1500m故这个交不需设置超高 4 圆曲线最大半径选用圆曲线半径时在地形地物等条件允许时应尽量采用较大曲线半径但是当半径大到一定程度时其几何性质与直线区别不大而且容易给驾驶员造成判断上的失误因此规范规定了圆曲线的最大半径不宜超过10000m44 缓和曲线缓和曲线是道路平面线形要素之一它是设置在直线和圆曲线之间的或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形标准规定除四级公路可以不设缓和曲线外其余各级公路在其半径不小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线441缓和曲线的作用1曲率逐渐变化便于驾

28、驶操作2离心加速度逐渐变化消除了离心力突变2为设置超高和加宽提供过渡段4与圆曲线配合得当美化线形442缓和曲线的最小长度为了车辆在缓和曲线上平稳的完成曲率的过渡与变化保证线形顺适美观同时为在圆曲线上设置的超高和加宽提供过渡段应规定缓和曲线的最小长度通过考虑了离心加速度的变化率驾驶员的操作反应时间超高渐变率和视觉条件我国规范规定了各级公路缓和曲线最小长度值本次设计为一级公路设计速度为60kmh取缓和曲线最小长度150m45 平曲线要素计算1 圆曲线几何要素及公式如下 式中t切线长ml曲线长me外距mr圆曲线半径m转角度设计的线形大致如下图所示图41路线设计图本路线设两个交点 起点为a终点为ba点

29、坐标33805764 33859238坐标3841001236527266坐标362912824800b点坐标3851636456294434第一个交点处方位角a与间坐标增量 4604248 2668082交点间距532142a点方位角计算30091因为0 所以 30091同理计算11666732 8587702-79537因为0 所以2 -79537180 10046374983公路偏角 70372 -2548处因为0 所以路线为右偏70372处因为0所以路线为左偏25482缓和曲线圆曲线要素计算公式在简单的圆曲线和直线连接的两端分别插入一段回旋曲线即构成带有缓和曲线的平曲线其示意图如下图4

30、2按回旋曲线敷设缓和曲线3交点处要素计算综合考虑 处偏角以及 长度 半径取r 420插入圆曲线 取对称基本型设置缓和曲线计算缓和曲线长度按离心加速度变化率计算 1851m按驾驶员放映时间计算 50m按超高渐变率计算 12007175 147按视觉条件计算 4647m综上各项 lsmin 147m 取5的倍数 所以lsmin 150m由223m7492m加入回旋先后各平曲线要素计算切线长37262m曲线长 665592m圆曲线长 365592m外距966m桩号为k0桩号 桩号t k0桩号 桩号ls ko桩号 桩号l2 k0桩号 桩号ly k0桩号 桩号ls k04交点处要素计算综合考虑 处偏角以

31、及 长度 半径取r 1500m插入圆曲线取对称基本型设置缓和曲线计算缓和曲线长度1 按离心加速度变化率计算 5184m2按驾驶员放映时间计算 50m3按视觉条件计算 16667m综上各项 lsmin 16667m 取5的倍数 所以lsmin 170m由0802 m8499m加入回旋先后各平曲线要素计算切线长42431m曲线长 836727m圆曲线长 496727m外距3868m各主要点桩号计算桩号为6217272桩号 桩号 - 1974172桩号 桩号 6217272桩号 桩号 1974172170 3674172桩号 桩号l2 19741728367272 6157807桩号 桩号 3674

32、172496727 8641442桩号 桩号ls 8641442170 0341442终点b桩号 桩号- 46860445 纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面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确定起伏空间线的位置以便达到行车安全迅速运输经济合理以及乘客感觉舒适的目的51 纵坡及坡长设计511概述沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面由于自然因素的影响以及经济性的要求路线纵断面总是一条有起伏的空间线 纵断面设计根据地形地质水文地物综合考虑平面横断面而设设计纵坡连续协调充分利用旧路纵断面是道路纵断面设计的主要成果也是

33、道路设计的重要技术文件之一见纵断面设计图在纵断面图上有两条主要的线一条是地面线它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线反映了沿着中线地面的起伏变化情况另一条是设计线它是经过技术上经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线反映了道路路线的起伏变化情况纵断面设计线是由直线和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全它们的一些临界值的确定和必要的限制是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线按坡度转折形式的不同竖曲线有凹有凸其大小用半径和水平长度表示512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

34、计的重要控制指标本次设计一级公路设计速度为60kmh最大纵坡取4本设计最大坡度为4符合设计要求513最小纵坡挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡在长路堑以及其他横向排水不利地段为了防止积水渗入路基而影响其稳定性各级公路均应设置不小于03的最小纵坡一般情况不小于05当必须设计平坡或纵坡小于03的路段时边沟应作纵向排水设计本设计最小坡度为08符合要求514坡长限制1最小坡长限制最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的60kmh时规定最小为150m2最长坡长限制所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶时当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离规范规定的最

35、大坡长如表51所示本次设计中设计坡度4时坡长为900m设计坡度为08时坡长为1528m均符合设计要求设计速度 kmh 1xxxxxxxxxx03020坡度39001xxxxxxxxxx047008009001xxxxxxxxxx0120056007008009009001000650060070070080075005006008300300400920030010200表51 各级公路最长坡长515缓和坡段当连续纵坡大于坡长限制时应在不大于表51所规定长度处设缓和坡段用以恢复在陡坡上降低的速度和保证安全标准规定缓和坡段的纵坡度应不大于3其长度应不小于该级公路相应的最短坡长在必须设置缓和坡段而

36、地形又困难的地段可将缓和坡段设置于半径较小的平曲线上但应适当增加缓和坡段的长度此时缓和坡段的长度应予增加所增加的长度为该平曲线的半径值516平均纵坡平均纵坡是指由若干坡段组成的路段所克服的高差与路现长度之比是衡量线形质量的重要指标目的是为了合理运用最大纵坡坡长及缓和坡长的规定以保证车辆安全顺利地行驶的限制性指标本公路的相对高差小于200m顾可以不考虑平均纵坡517合成坡度合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度其方向即为流水线方向合成坡度的计算公式为 式中 i合成坡度超高横坡或路拱横坡路线设计纵坡坡度一级公路最大允许合成坡度值的规定为小于105本次设计中最大合成坡度为641

37、05符合设计要求各级公路最小合成纵坡不宜小于05当合成纵坡小于05时应采用综合排水措施以保证路面排水畅通52 道路平纵组合521平纵组合的设计原则1应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线并保证视觉的连续性2注意保持平纵线形的技术指标大小应均衡3选择组合得当的合成坡度以利于路面排水和行车安全4注意与道路周围的环境的配合522平曲线与竖曲线的组合1平曲线与竖曲线应相互重合且平曲线应稍长于竖曲线最好是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2平曲线与竖曲线的大小应保持均衡3暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合53 纵断面设计方法及步骤纵断面上两个坡段的转折处为了便于行车的方便用一

38、段曲线来缓和称为竖曲线竖曲线的形式可采用抛物线型或圆曲线型由于在纵断面上只计水平距离和垂直高度斜线不计角度而计坡度因此竖曲线的切线长与曲线长是其在水平面上的投影切线支距是竖直的高程差相邻两坡度线的交角用坡度差表示531竖曲线最小半径设计车速为时凸形竖曲线极限最小半径为1400m一般值为2000m凹形竖曲线极限最小半径为1000m一般值为1500m竖曲线最小长度为50m见表52表52 竖曲线最小半径与竖曲线长度设计速度 kmh 1xxxxxxxxxx03020凸形竖曲线最小半径 m 一般值17 00010 0004 5002 000700400200极限值11 0006 5003 0001 40

39、0450250100凹形竖曲线最小半径 m 一般值6 0004 5003 0001 500700400200极限值4 0003 0002 0001 000450250100竖曲线长度 m 一般值25021xxxxxxxxxx050最小值1xxxxxxxxxx2520本设计中竖曲线为凸型半径为6000m符合要求总之无论是凸形竖曲线还是凹形竖曲线都要受到以上三种因素的限制在进行设计时必须明确那一种限制因素最为不利这样才能最为有效的控制532纵断面设计要点及计算1纵坡极限值的运用一般来讲纵坡缓一些为好但为了路面和边沟排水最小纵坡不应低于03052最短坡长坡长是指纵断面上两变坡点之间的距离坡长不宜过短

40、一般以不小于计算行车速度9s的行程为宜3纵坡的设计本设计地形为山岭重丘地形所以其纵坡应均匀平缓注意保证最小纵坡的要求4竖曲线半径的选用竖曲线半径应以较大为宜当受到限制时可采用一般最小值特殊困难方可采用极限最小值在xoy坐标系中如图51所示设变坡点相邻两纵坡坡度分别为他们的代数差用表示即 当为时表示为凹形竖曲线为时为凸形竖曲线本设计中的竖曲线要素计算如下 图51竖曲线要素示意图曲线长l rw 2862m切线长t l2 1431m外距e t22r 1706m533纵断面设计步骤1根据所给的平面图结合当地的地形地物的实际情况设计出一条既符合规范的又省土石方的设计线2结合坡长限制和半径限制合理的定出竖

41、曲线半径3计算出有关的竖曲线要素值4绘制纵断面图并注明各要素值534纵断面图的绘制纵断面图在cad图里面包括上下两部分内容上部分在本图里面主要包括地面线和设计线以及纵断面各要素的数据下部分主要包括填挖高度里程桩号地面高程设计高程坡长坡度说明平曲线说明6 道路横断面及路基设计道路的横断面是指中线各点的法向切面它是由横断面设计线和地面线所构成的其中横断面设计线包括行车道路肩边沟边坡护坡道分隔带截水沟以及取土坑弃土坑环境保护设施横断面中的地面线是表征地脉那起伏变化的那条线路线设计中所涉及的横断面设计只限于与行车道直接有关的那一部分即各组成部分的宽度横向坡度等问题61 道路横断面的组成611路幅的构成

42、路幅是指公路路基顶面两路肩外侧边缘之间的部分道路的分隔方式有两种一种是用分隔带分隔整体式断面一种是将上下行车道分别放在不同的平面上加以分隔分离式断面本设计为整体式断面612路幅布置类型路幅布置类型包括单幅双车道双幅多车道单车道三种设计时根据设计要求合理采用路幅形式本设计为双幅四车道62 行车道及路肩路拱621行车道宽度的确定行车道是道路上供各种车辆行驶部分的总称它包括快车道和慢车道在一般公路和城市道路上还有非机动车道行车道的宽度要根据车辆总宽、设计交通量、交通组成和汽车行驶速度确定本次设计单车道宽35m622平曲线加宽及其过渡加宽值的计算汽车行驶在曲线上各轮迹半径不同其中以后内轮轨迹半径最小且

43、偏向曲线内侧故曲线内侧应增加路面宽度以确保曲线上行车的顺适与安全 四级公路和山岭重丘区的三级公路采用第一类加宽值其余的各级公路采用第三类加宽值对不经常通行集装箱运输半挂车的公路可采用第二类加宽值对于r250m的圆曲线由于其加宽值比较小可以不加宽对于本次工程来说半径都大于250m不设置加宽故不需计算加宽623路肩各级公路都要设置路肩路肩对于一条道路来说有很重要的作用从构造上来说路肩分为土路肩和硬路肩硬路肩是经过了铺装的路肩为了使路肩能汇集路面积水在路肩边缘应设置路缘石土路肩是指不经过任何铺装的路肩它其保护路面和路基的作用并能提供侧向余宽路肩的最小宽度为05m本设计路肩为10m宽的土路肩和7m的硬

44、路肩624路拱及超高1路拱及路肩的横坡度 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称路拱其倾斜大小以百分率表示对于不同类型的路面由于其表面的平整度和透水性不同再考虑当地的自然条件选用不同的路拱坡度 土路肩的排水性远低于路面其横坡度较路面宜增大1020硬路肩视具体情况材料宽度可与路面同一横坡也可稍大于路面 本设计中采用的是沥青混凝土路面路拱坡度采用22超高 为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式这就是曲线上的超高合理地设置超高可以全部或部分地抵消离心力提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性 超高横坡度由直线段的双坡路拱过渡到与圆曲线半径相适应的

45、单向横坡的路段称作超高缓和段或超高过渡段高横坡度的计算确定 超高横坡度可由平曲线最小半径公式 得出 对此我国现行的公路工程技术标准中规定凡半径小于不设超高的最小半径的平曲线均应设置超高超高的横坡度按设计速度半径大小结合路面类型自然条件和车辆组成等情况确定高速公路一级公路的超高横坡度不应大于10其他各级公路不应大于8 在本设计中由上面的计算得知当圆曲线半径大于1500m时可以不设置超高超高的过度超高的过渡分为无中间带道路和有中间带道路的过渡本设计采用的有中间带道路的超高过渡方式本设计为绕中线旋转先将外侧车道绕路中线旋转待达到与内侧车道构成单向横坡度后整个断面绕中线旋转直至超高横坡度超高值计算见附

46、表63公路横断面设计路面横断面的形式是随着道路的等级的不同而有所可选择不同的形式通常分为槽式横断面和全铺式横断面对于槽式横断面它与全铺式横断面的最大一个不同点是槽式横断面中路面结构层是等厚的而全铺式中是非等厚的本次设计所采用的是槽式横断面631公路横断面设计要求横断面设计必须结合地形地质水文等条件本着节约用地的原则选用合理的断面形式以满足行车顺适工程经济路基稳定且便于施工和养护的要求632路基标准横断面在具体设计每个横断面之前先确定路基的标准横断面或称典型横断面在标准横断面图中一般要包括路堤路堑半堤半堑砌石路基等断面中的边坡坡率边沟尺寸挡墙断面等必须按现行公路路基设计规范的规定处理对于高填深挖

47、特殊地质浸水路堤等应单独设计路基标准横断面见路基标准横断面图64路基边坡设计641边坡坡度设计路基边坡的坡度应根据当地的自然条件岩土性质填挖类型边坡高度和施工方法等进行合理选定本设计沿线无不良地质状况路堤路堑均为砂性土故采用路堤的边坡为路堤上部坡度h 115下部坡度1175h路堑边坡为115642边坡稳定性分析该工程填挖深度在8m以下的按一般路基设计采用规定的坡度值可不做稳定性分析计算路基挖方深度超高8m的须做路基边坡稳定分析计算路基边坡稳定的力学计算基本方法是分析失稳滑动体沿滑动面上的下滑力t与抗滑力r按静力平衡原理取两者的比值为稳定系数k即k rt工程上规定采用作为路基边坡稳定性分析的界限

48、值本设计中路堤路堑均为砂性土砂类土路基边坡渗水性强黏性差边坡稳定主要靠其内摩擦力支持失稳土体的滑动面近似直线形态桩号k1800处填挖高度为102m路基左侧边坡高度h1 12m右侧高度h2 8m取h 12m进行边坡稳定性验算内摩擦角 35土的容重r 19knm3黏结力c 147kpa坡度为115图61边坡示意图按静力平衡可得65 路基土石方计算及调配651土石方数量计算平均断面法若相邻两断面均为填方或均为挖方且面积大小相近则可假定两断面之间为一棱柱体其体积的计算公式为其中 v-体积即土石方数量 m3 f1f2 -分别为相邻两断面的面积 m2 l-相邻断面之间的距离 m 652路基土石方调配 土石

49、方调配的目的是为确定填方用土的来源挖方弃土的去向以及计价土石方的数量和运量等通过调配合理地解决路段土石方平衡与利用问题使从路堑挖出的土石方在经济合理的调运条件下移挖作填达到填方有所取挖方有所用避免不必要的路外借土和弃土以减少占用耕地和降低公路造价 1土石方调配方法 土石方调配方法有多种如累积曲线法调配图法及土石方计算表调配法等目前生产上多采用土石方计算表调配法该法不需绘制累积曲线与调配图直接可在土石方表上进行调配其优点是方法简捷调配清晰精度符合要求具体调配步骤是 土石方调配是在土石方数量计算与复核完毕的基础上进行的调配前应将可能影响运输调配的桥涵位置陡坡大沟等注在表旁供调配时参考弄清各桩号间路

50、基填挖方情况并作横向平衡明确利用填缺与挖余数量 在作纵向调配前应根据施工方法及可能采取的运输方式定出合理的经济运距供土石方调配时参考 根据填缺挖余分布的情况结合路线纵坡和自然条件本着技术经济和支农的原则具体拟定调配方案方法是逐桩逐段地将毗邻路段的挖余就近纵向调运到填缺内加以利用并把具体调运方向和数量用箭头标明在纵向利用调配栏中 经过纵向调配如果仍有填缺或挖余则应会同当地政府协商确定借土或弃土地点然后将借土或弃土的数量和运距分别填注到借方或弃方栏内土石方调配后应按下式进行复核检查 横向调配纵向调配借方填方 横向调配纵向调配弃方挖方 挖方借方 填方弃方 检查一般是逐页进行复核的如有跨页调配须将其数

51、量考虑在内通过复核可以发现调配与计算过程有无错误经过核证无误后即可分别计算计价土石方数量运量和运距等为编制施工预算提供土石方工程数量7 公路路面结构设计我国在路面设计时以双轮组单轴载100kn为标准轴载以bzz100表示在本次设计中采用的标准轴载为100kn表 7-1 标准轴载计算参数标准轴载bzz-100标准轴载bzz-100标准轴载p kn 100轮胎传压面当量圆直径213轮胎接地压强p mpa 07两轮中间距15d1当以设计弯沉值作为设计指标及沥青层层底拉应力验算1 凡轴载大于25kn的各级轴载pi的作用次数均应按下式换算成标准轴载p的当量作用次数n 式中 n标准轴载的当量轴次次日 被换

52、算车辆的各级轴载作用次数次日 p标准轴载kn被换算车辆的各级轴载kn k被换算车辆的类型数 轴数系数12m1m是轴数当轴间距大于3m时按单独的一个轴载计算当轴载间距小于3m时应考虑轴数系数 轮组系数单轮组为64双轮组为1四轮组为038由已知交通量数据资料可得路面设计所需的交通量2 累计当量轴次根据设计规范一级公路沥青路面的设计年限为15年本设计的一级公路为有分隔带的四车道公路故车道系数取值045预计交通增长率前五年为10累计当量轴次 所以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可得2累计当量轴次参数值取同上累计当量轴次所以结构组合和材料选取由

53、上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为200万次左右根据表72并考虑公路沿线的实际情况面层宜选择沥青混凝土路面结构面层采用沥青混凝土12cm基层采用两层水泥稳定碎石各15cm底基层采用级石灰土厚度待定本公路为一级公路查规范可以得到路面基层采用两层结构表面层采用细粒式密级配沥青混凝土厚度为4cm下面层采用中粒式密级配沥青混凝土厚度为8cm 表72 面层类型的选择公路等级路面等级面层类型设计年限设计年限内累计标准轴次万次车道高速公路一级公路高级沥青混凝土15 400二级公路高级沥青混凝土12200400高级次热拌沥青碎石沥青贯入10100200三级公路次高级乳化沥青碎石沥青表处81

54、0100四级公路中级填隙碎石半整齐石块路面5 10低级粒料改善土3各层材料的抗压模量与劈裂强度查沥青混合料设计参数值表和基层材料设计参数表得到各层材料的抗压模量和劈裂强度抗压模量取20的模量各值均取规范给定范围的中值因此得到20的抗压模量细粒式密级配沥青混凝土1400mpa中粒式密级配沥青混凝土1200mpa水泥碎石为1500mpa石灰土为550mpa各材料的劈裂强度细粒式密级配沥青混凝土14mpa中粒式密级配沥青混凝土10mpa水泥碎石为05mpa石灰土为025mpa设计弯沉值表73路面设计系数名称公路等级系数面层类型系数基层类型系数系数111路面设计弯沉值根据公式计算该公路作为一级公路公路

55、等级系数为ac10面层是沥青混凝土面层类型系数为as10半刚性基层底基层总后度大于20cm基层类型系数为ab10设计弯沉值为设计资料总结设计弯沉值为224001mm相关资料汇总如表74所示 表74 设计资料汇总表材料名称h cm 20模量劈裂强度容许拉应力细粒式沥青混凝土4140014041中粒式沥青混凝土812001003水泥稳定碎石基泥稳定碎石基灰土待定550025009土基38-用hpds2006路面结构层计算软件计算新建路面结构厚度计算新建路面结构厚度计算 公 路 等 级 一级公路 新建路面的层数 5 标 准 轴 载 bzz-100

56、路面设计弯沉值 224 001mm 路面设计层层位 4 设计层最小厚度 150 mm 各层的厚度如下表表75 各层厚度表层位结构层材料名称厚度 cm 抗压模量 mpa 20 抗压模量 mpa 15 容许应力 mpa 1细粒式沥青混凝土4140020000412中粒式沥青混凝土812001600033水泥稳定碎石1xxxxxxxxxx244水泥稳定碎石1xxxxxxxxxx245石灰土255505500096土基36按设计弯沉值计算设计层厚度 224 001mm h 4 150 mm 232 001mm h 4 200 mm 208 001mm h 4 166 mm 仅考虑弯沉 按容许拉应力计算

57、设计层厚度 h 4 166 mm 第 1 层底面拉应力计算满足要求 h 4 166 mm 第 2 层底面拉应力计算满足要求 h 4 166 mm 第 3 层底面拉应力计算满足要求 h 4 166 mm 第 4 层底面拉应力计算满足要求 h 4 166 mm 第 5 层底面拉应力计算满足要求 路面设计层厚度 h 4 166 mm 仅考虑弯沉 h 4 166 mm 同时考虑弯沉和拉应力 验算路面防冻厚度 路面最小防冻厚度500 mm 验算结果表明 路面总厚度满足防冻要求8挡土墙设计81 挡土墙作用把防止路基或山体因重力作用而坍塌主要起支撑作用的支挡结构物称为加固工程本设计中的加固工程主要采用重力式

58、挡土墙的形式挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体的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本设计为二级公路路基宽10m根据该路段的原地面横坡地质及材料来源情况拟在k1000到k1200路段设置路堤墙以保证其路基稳定82 重力式挡土墙验算82 1以k1200处的挡土墙进行验算基本参数墙面高度 m h1 7 墙背坡度 - n 025 墙面坡度m 025墙顶宽度 m 15 墙趾宽度 m 03 墙趾高度 m 05基地内倾坡度 02 污工砌体容重 knm3 19路堤填土高度 m a 3 路堤填土坡度 15路基宽度 m 24 土路基宽度 m d 05填料容重 knm3 r 19 填料内摩擦角 度 35 外摩擦角 度 175基底摩擦系数 035 基底容许承载力 kpa 380挡土墙分段长度 m 101计算结果1 求破裂角假设破裂面交与荷载内采用相应的公式计算挡墙的总高度h 8642m 挡墙的基地水平总宽度b 5711m 6653