道路勘测设计 计算书

1、深圳大学本科毕业论文(设计题目: 南坪高速公路DE段主线及接线立交施工图设计姓名:萧丽华专业: 交通工程学院: 土木工程学院学号: 2004103018 、2004103042指导教师:王京元职称:副教授2008年 5 月 4日深圳大学本科毕业论文(设计诚信声明本人郑重声明:所呈交的毕业论文(设计,题目南平高速公路DE段接线立交施工图设计是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明。除此之外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明的法律结果。毕业论文(设计作者签名:萧丽华日期: 2

2、008年5月 4 日目 录摘要 (4前言 (1第一章 设计资料与建设规模 (1第二章 路线方案 (3第三章 技术指标验算 (5第四章 道路的平、纵、横设计 (7第一节主线路段平、纵、横设计 (7第二节主线路段与接线立交的连接 (9第三节接线立交路段平、纵、横设计 (10第四节匝道与主线拉坡接线过程 (15第五章 路面结构设计 (18参考文献 (26致谢 (27英文摘要 (28【摘 要】南坪高速公路西起南山前海、东至龙岗坪山,全长约44.5公里,被誉为“深圳二环线”。南坪高速公路主线按双向8车道设计,是深圳市首条全封闭、全立交的快速干道,也是深圳最宽的城市快速干道。该路贯穿南山、宝安、龙岗三区,

3、成功打通了龙华拓展区与外界的交通瓶颈,是解决深圳交通拥堵问题重大举措的重中之重。南坪高速公路主要承担深圳市经济发展第二圈层各主要组团之间的长距离客货运交通,并为相交的南北向主要通道提供在特区外交通转换的功能,以缓解中心城区的交通压力。南坪高速公路是深圳市“一横八纵”干线道路网的重要组成部分,是全市第二圈层主要城镇之间的联系通道,是“净畅宁工程”的核心项目,对完善城市路网结构、实现客货车分流、合理组织过境交通、缓解东西向交通压力,都具有重要意义。【关键词】:南坪高速公路;高速公路设计南坪高速公路DE段主线及接线立交施工图设计前言南坪高速公路DE段主线及接线立交施工图设计,主线路段总长度为4966

4、.234米,是连接水官高速公路和梅观高速公路的快速通道。接线路段总长878.281米,两相交间道路设置喇叭形立交。设计中,总体的原则为:在保证高标准和高经济性的前提下,力求线形舒适、美观以及注意与周边环境的结合。毕业设计的目的是让我们通过实践学习实际工程的设计过程和设计方法。因此在设计中,力求做到全面、完整,以公路路线设计规范为标准,尽可能满足实际设计要求。在设计中,除了学习经验外,在满足标准的前提下,充分发挥创新意识和学习能动性,进行自主设计。设计应是理论与实践的充分结合,本设计中遇到的最主要的问题是:要把课本上的知识系统的整理出来,与实际设计相结合,并且还要学习新的设计绘图软件,解决在软件

5、学习上所遇到的问题。以上几点问题都在指导老师的帮助下和自我学习、整理过程中,得到了良好的解决。为了保证本设计书的完整性,主线与接线立交路段共同采用一份计算书,主要差别在于线形的设计,林倩茹侧重于南坪高速公路DE段主线施工图设计,本计算书第四章第一、二节为主线主要计算过程;萧丽华侧重于南坪高速公路DE段接线立交施工图设计,第四章第三、四节为接线立交主要计算过程。本次设计内容及成果:一、设计计算说明书部分(一任务书;(二中英文摘要;(三计算书;(四参考文献;(五翻译资料;二、图纸部分:(采用计算机绘制,A3图幅(一图纸目录;(二路线平面设计图(比例 1:1000;(三直线、曲线转角表;(四逐桩坐标

6、表(主线100米间距,接线立交50米间距;(五路线纵断面设计图;(六标准横断面设计图;(七一般路基横断面设计图(主线间距100米,比例 1:250;接线立交间距50米;(八路基设计表;(九路基土石方数量计算表;最后,衷心感谢指导老师王京元老师,还有深圳市市政设计研究院的张斌工程师、南昌有色冶金设计研究院的陈昌奇工程师和李伟助理工程师在设计过程中给予的耐心教导、关心与帮助。由于时间的仓促和个人经验的不足,设计中难免有不足之处,希望各位老师不吝赐教,不胜感激。第一章设计资料与建设规模一、交通量资料交通量资料:设计年限内交通量的平均年增长率为 6.5%,路面竣工后第一年日交通量如下表,方向分配系数0

7、.60;车道系数取0.30。表1 交通量组成与交通量车辆类型代表车型交通量(辆/d小客车桑塔纳2000 7300中客车江淮AL6600 850大客车黄海DD680 670轻型货车北京BJ130 1560中型货车东风EQ140 1190重型货车黄河162A950铰接挂车东风SP9250 325二、地理资料南坪高速公路1:500三维电子地形图:地形为丘陵区,主线起点坐标(X=114310.715、Y=24788.182、终点坐标(X=117597.286、Y=28397.790,接线立交起点坐标(X=115073.019、Y=27102.855;主线起点设计高程(H=90m,终点设计高程(H=13

8、0m,接线立交起点设计高程(H=108.449m。三、地质资料参考深圳市地质资料;四、水文资料参考深圳市水文资料;五、设计要求:(一公路等级:高速公路;(二设计内容:具体见“设计内容及成果”项;(三个人重点:主线设计、接线立交设计六、建设规模(一查规范由公路工程技术标准JTG B012003规定,以小客车为折算标准。表2 各汽车代表车型与换算系数汽车代表车型 车辆折算系数小客车 1.0中客车 1.2大客车 2.0轻型货车 1.0中型货车 2.0重型货车 3.0铰接挂车 4.0DC KDAADT ×(二交通量计算 初始年交通量N 0:N 0=7300×1.0+850×

9、;1.2+670×2.0+1560×1.0+1190×2.0+950×3+325×4=17750辆/日 (三确定公路等级由公路路线设计规范 JTG D202006规定:高速公路远景设计年限为20年,则远景设计年限交通量N t :N t = N 0×11(+t r =17750×120%5.61(+=58727辆/日上式中:r 交通量的平均年增长率,已知为6.5%由公路路线设计规范 JTG D202006规定:根据计算的远景年限交通量,采用120km/h 的设计速度, 高速公路的基本通行能力为2200pcu/h/ln .C D

10、 =C (V/C i =2200×0.74=1628 上式中:C 基本通行能力;(V/C i 在理想条件下,第i 级服务水平的最大服务交通量与基本通行能力之比;通行能力计算:AADT =上式中:K 设计小时交通系数,取K =0.125D 方向分配系数,已知为0.60因此,车道数N = =0.27, 取整N =3由远景设计年限交通量N =58727辆/日,本设计决定按双向六车道高速公路标准设置,全封闭一 次建成,交叉口处全部立交,控制出入,设计速度为120km/h 。162860.0125.058727××KDN C D第二章路线方案一、定线道路选线与定线,就是根据

11、道路的使用任务、性质、公路的等级和技术标准,在规划的起、终点之间结合地形、地质、水文及其他沿线条件,综合考虑平、纵、横三方面因素,选定道路中心线的确切位置,然后进行有关设计工作。它包括从路线总体设计、路线方案比较、路线布局到具体设计出道路的平面、纵断面和横断面的全过程。选线与定线是道路路线设计的重要环节。选定出的路线是否合理将直接影响到道路的质量、工程造价以及道路使用条件、安全性和使用年限。由于在路线起、终点间,地形、地质、水文、气候的等自然条件以及社会、经济条件复杂多变,可能的路线方案较多,路线平、纵、横三方面又互相影响和制约,以及路线位置对公路的构造物和其他沿线设施影响很大,使选、定线工作

12、变得十分复杂。为了保证选、定线和勘测设计的质量,提高汽车行驶的舒适性、安全性,降低工程造价,必须各方面综合考虑,由粗到细,由轮廓到具体,逐步深入,分阶段分步骤地加以分析和比较,进行多方案比选后,才能定出最合理的路线。二、平面设计平面线形必须与地形、景观、环境等相协调,同时注意线形的连续与均衡性,并同纵断面、横断面互相配合。公路平面线形由直线、圆曲线和回旋线三种要素组成,同时,各要素的选择应根据公路等级、设计速度,充分考虑沿线自然环境和社会环境,做到该直则直,该曲则曲,设计的平面线形舒顺流畅,采用的指标高低均衡,都应该满足公路路线设计规范的要求。平面线性设计的一般原则:(一平面线性应直截、连续、

13、顺适,并与地形、地质相适应,与周围环境相协调;(二行驶力学上的要求是基本的,视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足;(三保持平面线形的均衡与连贯;(四应避免急弯的线形;(五平曲线应有足够的长度。三、纵断面设计纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素,考虑路基稳定、排水及工程量等要求,对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平面线形的组合关系等进行组合设计,从而设计出纵坡合理、线形平顺圆滑的理想线形,已达到行车安全、快速、舒适、工程费较省的目的。纵断面线形设计的一般规定:(一纵面线形应平顺、圆滑、视觉连续,并与地形相适应,与周围环境相协调;(二纵坡设计应考虑

14、填挖平衡,并利用挖方就近作为填方,以减轻对自然地面横坡与环境的影响;(三连续上坡路段的纵坡设计,除上坡方向应符合平均纵坡、不同纵坡最大坡长规定的技术指标外,还应考虑下坡方向的行驶安全。凡个别技术指标接近或达到最大值的路段,应结合前后路段各技术指标设置情况,采用运行速度对连续上坡方向的通行能力与下坡方向的行车安全进行检测;(四路线交叉处前后的纵坡应平缓。四、平纵线形的协调公路立体线形是由公路平面、纵断面及横断面组合而成的。如果平面线形要素与纵断面线形要素的配合不恰当,即使平、纵面线形各自的指标都很高,也不会得到良好的线形。公路线形设计最基本的要求是保证汽车行驶的安全性和舒适性,同时使公路与线形、

15、地物等自然环境相协调。因此,在做平面线形设计时,一定要考虑到纵面线形的问题;同样在做纵面线形设计时,也一定要与平面线形协调配合。平、纵线形组合设计的原则为“相互对应”,且平曲线稍长于竖曲线,即所谓的“平包竖”。五、横断面设计公路横断面设计既受平、纵线形的制约,也对其起控制性作用。应最大降低路堤高度,做好防护、排水、取土、弃土等的设计,减小对沿线生态的影响,防止水土流失,保护环境,使公路融入自然。高速公路、一级公路的横断面设计,应提供足够宽的路侧安全区,让驶出路外的车辆能自行恢复正常行驶,不得以时则应设置护栏。公路横断面设计包括行车道、路肩、分隔带、边坡等设施,高速公路和一级公路上还有变速车道、

16、爬坡车道等。六、本设计路线方案的选择考虑了以下因素:(一平面1.综合考虑地形和周围地物、建筑物的因素,确定平面控制点,从而决定路线走向,使得控制点间的直线和平曲线长度满足规范技术指标。本设计中,主线路线走向由5个控制点确定,包括:主线起点、JD1、JD2、JD3和终点。接线立交由4个控制点确定,包括:立交JD0、JD1、JD2和JD3;匝道:JD1、JD2和JD3。路线尽量避开等高线的山脊地带,使路线沿等高线,便于降低施工难度和工程费用;此外,路线与地形上的地物要保证一定的距离,例如路线要远离高压电线塔至少 1.5m;为了更经济,不提高成本,接线立交选线避开了民乐水库;减少建筑物的拆迁。(二纵

17、断面1.设计路线要与地形相适应,起伏不宜过大也不宜过小,使得路线满足道路允许采用的最大坡度和最小坡度值;2.路线穿越丘陵地带,在纵断面设计上需要考虑到填挖方的土量,尽量利用挖方就近作为填方,使得土石方量合理。必要时可以采用隧道通过部分山体,同时,路线还跨越了水库,也可以采用桥梁构造物。但是,由于接线立交路段较短,考虑到经济成本的问题,如果修桥成本会更高,所以选线时避开了南坑水库;路线边坡顶要离高压电线塔至少要5米。(三设计路线要与周围环境相协调,加强环境保护措施,减少对沿线地区建筑物的破坏和影响居民的生活,完善沿线绿化带和降低噪音。(四充分考虑平、纵、横三方面的相互影响,相互配合,以尽量高的标

18、准,尽可能好的线形,尽量合理的土石方量为标准。第三章 技术指标验算一、直线最大长度直线最大长度为20V (V 是设计速度 L max = 20V = 20×120 = 2400m 二、直线最小长度设计速度大于或等于60km/h 时,同向圆曲线间最小直线长度以不小于设计速度的6倍为宜, 所以 L min = 6V =6×120=720m反向圆曲线间的最小直线长度以不小于设计速度的2倍为宜, 所以 L min = 2V =2×120=240m 三、圆曲线最小半径R =(1272h i V ± , 其中V 设计车速,V =120km/h 横向力系数; i 超高

19、横坡度。值是通过(1行车安全,(2驾驶操纵,(3燃料消耗和轮胎磨损,(4行旅安全,四个方面的考虑,取max = 0.1 。由i max = 0.08 ,得到R min = 08.01.0(1271202+= 1050m , 满足公路路线设计规范 JTG D202006要求。 四、缓和曲线最小长度(一旅客的舒适性L smin = 0.0214× R V S *3 = 0.0214 × 120035.01203×= 88 m其中,为了提高技术标准,采用s = 0.35 ,R=1200 m 。 (二超高渐变率适中 L S =pi ,其中= 4.5 m ,i = 2.4%

20、 ,p =1/250 得到L s min = 27 m (三行驶时间不过短 L smin =2.1V= 100 m (四符合视觉条件的要求为使线形舒畅协调,应满足, L s = R / 9 : R 则 L s min = 1200/ 9 =133 m 。综上,取L s min = 133 m ,满足规范,在设计中采用的缓和曲线值L s > L smin 。 五、最小视距要求高速公路中考虑停车视距,包括: (一反应距离 S 1 =t V 6.3= 5.26.385.0120× = 71 m (二制动距离 S 2 =26.3(21V gf = 26.385.0120(29.08.9

21、21×××= 141 m 停车视距D = S 1+ S 2 = 212 m , 公路路线设计规范 JTG D202006取值D = 210 m ,满足要求。六、主要技术指标汇总表3 设计中采用的技术指标单位 规范值 取用值 设计速度 km/h 120 120 圆曲线一般最小半径 m 1000 1200 回旋线最小长度m 100 250 停车视距 m 210 210 路基宽度 m 34.5 34.5 最大纵坡 % 3 2.427 最小坡长 m 300 920 最大坡长 m 900 1770 凸形竖曲线最小半径 m 17000 21000 凹形竖曲线最小半径m 600

22、0 39000 公路净空m55第四章 道路的平、纵、横设计本设计采用纬地道路辅助设计软件( HintCAD 5.8 ,纬地软件是建立在CAD 基础上、依据现行公路工程技术标准和公路路线设计规范的道路绘图设计软件,通过平面动态可视化设计与绘图的实时拖动技术,利用三维电子地形图,建立三维数模并直接获得准确的纵、横断地面线数据,进而进行平、纵、横系统化设计,使用户直接在计算机上动态交互式完成公路路线的平、纵、横设计、绘图、出表等过程。第一节 主线路段平、纵、横设计一、主线路段平、纵设计表4 导线点资料编号导线距离(m 方向角(° 偏转角(°夹角(°转向 001 0.00

23、0 0.000 002 916.557 65.168 -32.746 147.254 左 003 1322.232 32.422 23.226 156.774 右 004 1771.437 55.648 -44.115135.885左 主 线 路 段005956.00811.534表5 平曲线要素转点2 3 4 圆曲线半径R 1200 1200 1300 第一缓和曲线长 L S1 300 250 300 第二缓和曲线长 L S2 250 300 300 第一切线长T 1 501.644 374.431 677.849 第二切线长T 2 479.923 394.756 677.849 外距E 5

24、3.4806 27.7824 105.7737 圆曲线L y 410.836 211.451 700.929 曲线总长960.836761.4511300.929表6 主点桩号N o 1 2 3 4 5 JD K0+000K0+916.557 K2+238.789 K4+010.226 K4+966.234ZH K0+414.914 K1+864.357 K3+332.377 HY K0+714.914 K2+114.357 K3+632.377 QZ K0+920.332 K2+220.083 K3+982.841 YH K1+125.750 K2+325.808 K4+333.306 HZ

25、K1+375.750K2+625.808K4+633.306二、主线路基横断面布置本高速公路主线采用双向六车道,由横断面设计(查公路路线设计规范(JTG D202006可知,路基宽度为34.5m,各组成部分尺寸如下:1.车道宽度为3.75m,行车道总宽度为3.75×3×2=22.5m;2.中间带宽度为4.5m,其中中央分隔带宽度为3m,左侧路缘带宽度为0.75×2=1.5m;3.硬路肩宽度为3m(含右侧路缘带0.5m,总宽度为6m;4.土路肩宽度为0.75m,总宽度为1.5m;5.路面横坡为2%。 图1 主线路基横断面布置图第二节 主线路段与接线立交的连接一、主线

26、与接线立交匝道的连接 图2 主线出口变速车道设计本设计中,高速公路主线路段与接线路段通过喇叭形立交相接,上图为主线出口减速车道设计,为适应车辆变速行驶的需求,从公路正线驶入匝道时设置了变速车道和渐变段,变速车道设置为单车道,由公路路线设计规范 JTG D202006规定,渐变段长度为100m,变速车道长度为145m。二、主线与接线立交在纵断面的设置 图3 上穿立交与主线纵面设置接线路段的上穿式立交路段与主线纵面上的设置,必须满足净空高度+道路结构厚度(5m+2.5m的距离要求,在路线定线时就要考虑主线与接线立交的高程,使得两条道路在高程上不会相距太远,同时又要保证净空高度+道路结构厚度的满足。

27、由公路路线设计规范 JTG D202006规定,高速公路的净空高度为5m。第三节 接线立交路段平、纵、横设计一、接线立交路段平、纵设计各匝道的功能和作用:A 匝道为接线路段连接主线的右转弯入口匝道B 匝道为主线连接接线路段的右转弯出口匝道C 匝道为接线路段连接主线的左转弯入口匝道D 匝道为主线连接接线路段的左转弯出口匝道表7 导线点资料编号 导线距离(m 方向角(° 偏转角(°夹角(°转向 001 0.000 0.000 002 313.380 127.778 -41.625 138.375 左 003 350.415 86.153 52.346127.654右

28、接 线 立 交004214.486138.499表8 导线点资料编号 导线距离(m 方向角(° 偏转角(°夹角(°转向 001 0.000 0.000 002 201.921 138.103 97.54582.455右 A 匝 道003145.550235.648表9 导线点资料编号 导线距离(m 方向角(° 偏转角(°夹角(°转向 001 0.000 0.000 002 195.004 135.635 -81.78598.215左 B 匝 道003215.57853.85表10 导线点资料编号 导线距离(m 方向角(° 偏

29、转角(°夹角(°转向 001 0.000 0.000 002 667.632 138.499 150.507 29.493 右 003 7.135 289.006 -233.35853.358右C 匝 道00478.02355.648表11 导线点资料编号 导线距离(m 方向角(° 偏转角(°夹角(°转向 001 0.000 0.000 002 705.624 138.499 150.507 29.493 右 003 11.052 289.006 -53.322126.678左D 匝 道004235.207235.684表12 接线立交路段平曲

30、线要素转点2 3 圆曲线半径R 500.000 248.511 第一段缓和曲线L s1 60.000 50.000 第二段缓和曲线L s2 60.000 50.000 第一段切线长T 1 220.168 147.336 第二段切线长T 2 220.168 147.336 外距E 35.225 28.859 圆曲线长L y 303.248 177.044 曲线总长423.248277.044表13 A 匝道平曲线要素转点1 圆曲线半径R 150.000 第一段缓和曲线L s1 60.000 第二段缓和曲线L s2 60.000 第一段切线长T 1 201.921 第二段切线长T 2 201.92

31、1 外距E 78.951 圆曲线长L y 194.837 曲线总长314.837表14 B 匝道平曲线要素转点1 圆曲线半径R 190.000 第一段缓和曲线L s1 60.000 第二段缓和曲线L s2 60.000 第一段切线长T 1 195.004 第二段切线长T 2 195.004 外距E 62.316 圆曲线长L y 210.888 曲线总长330.888表15 C匝道平曲线要素转点 1 2圆曲线半径R140.000 67.000第一段缓和曲线L s150.000 0.000第二段缓和曲线L s250.000 50.000第一段切线长T1559.678 134.786第二段切线长T2

32、559.678 158.890外距E412.918 83.656圆曲线长L y317.757 122.552曲线总长 417.757 172.552表16 D匝道平曲线要素转点 1 2圆曲线半径R150.000 233.000第一段缓和曲线L s150.000 50.000第二段缓和曲线L s250.000 50.000第一段切线长T1597.485. 142.409第二段切线长T2597.485 142.409外距E442.009 28.288圆曲线长L y344.025 167.199曲线总长 444.025 267.199表17 接线立交路段主点桩号NO 1 2 3 4JD K0+0.0

33、00 K0+313.380 K0+663.795 K0+878.281 ZH K0+093.212 K0+516.459HY K0+153.212 K0+566.459QZ K0+304.836 K0+654.981YH K0+456.459 K0+743.504HZ K0+516.459 K0+793.504表18 A匝道主点桩号NO 1 2 3K0+347.471 JD K0+0.000K0+201.921 ZH K0+0.000HY K0+0.060QZ K0+157.418YH K0+254.837HZ K0+314.837表19 B匝道主点桩号NO 1 2 3JD K0+0.000

34、K0+195.004 K0+410.582ZH K0+0.000HY K0+0.060QZ K0+165.444YH K0+270.888HZ K0+330.888表20 C匝道主点桩号NO 1 2 3 4JD K0+0.000 K0+667.632 K0+660.497 K0+738.520ZH K0+107.954HY K0+157.954 K0+525.711QZ K0+316.832 K0+586.987YH K0+475.711 K0+648.263HZ K0+525.711 K0+698.263表21 D匝道主点桩号NO 1 2 3 4JD K0+0.000 K0+705.624

35、K0+694.573 K0+929.780ZH K0+108.138 K0+552.164HY K0+158.138 K0+602.164QZ K0+330.551 K0+685.763YH K0+502.164 K0+769.363HZ K0+552.164 K0+819.363二、接线立交路段横断面布置此次立交设计中采用双向四车道,由横断面设计(查公路路线设计规范(JTG D202006可知,路基宽度为23m,各组成部分尺寸如下:1.车道宽度为3.5m,行车道总宽度为3.5×2×2=14m;2.中间带宽度为3m,其中中央分隔带宽度为2m,左侧路缘带宽度为0.5×

36、;2=1m;3.硬路肩宽度为2.5m(含右侧路缘带0.5m,总宽度为5m;4.土路肩宽度为0.5m,总宽度为1m;5.路面横坡为2%。 图4 接线立交路段横断面布置图三、接线立交匝道横断面布置此次立交匝道设计中采用单向单车道,由横断面设计(查公路路线设计规范(JTG D202006可知,路基宽度为8.5m,各组成部分尺寸如下:1.车道宽度为3.5m;2.路缘带宽度为0.5m;3.左侧硬路肩(含路缘带宽度为1m;4.右侧硬路肩(含路缘带宽度:设供紧急停车用硬路肩为2.5m;5.土路肩宽度为0.75m; 图5 接线立交匝道横断面布置图第四节 匝道与主线拉坡接线过程主线横坡度为2%,主线接线段纵坡度

37、为0.512%;接主线路段的横坡度为2%,纵坡度为1.769%;匝道横坡为2%。计算过程:A匝道(计算过程如A匝道,B匝道接线过程同理A匝道(A为接线路段连接主线的右转弯入口匝道:由接线路段逐桩表可得A匝道起点对应的接线路段桩号为K0+815.598m、高程为108.352m 。根据接线路段的横坡2%可得A匝道的起点高程为108.042m。为了保证A匝道与接线路段纵坡接线的沿顺性,由A匝道的起点起根据接线路段的坡度1.769%顺行30米,此点称为控制点1,可得控制点1的高程为108.573m。由主线逐桩表可得A匝道终点对应主线的桩号为K0+3162.698m、高程为103.647m。根据主线横

38、坡2%可得A匝道终点高程为103.107m。为了保证A匝道与主线纵坡接线的沿顺性,根据主线纵坡0.512%顺行30米到达A匝道的终点,距离A匝道终点30米处的点称为控制点2,可得控制点2的高程为103.261m 。主线宽度为14.25m;匝道宽度为7.75m。表 22A匝道起点对应的接线路段的高程(m 108.352108.352-0.027.75=108.197A匝道起点高程(m108.197-0.02×7.75=108.042控制点1的高程(m108.042+0.01769×30=108.573A匝道终点对应的主线点高程(m 103.647103.647-0.02

39、15;14.25=103.362A匝道终点高程(m103.362-0.02×7.75=103.107控制点2的高程(m103.107+0.02×7.75=103.262表 23桩号 高程(mA匝道起点 K0+68.347 108.352控制点1(离A匝道起点30米 K0+98.347 108.573控制点2(离A匝道终点30米 K0+219.234103.262A匝道终点 K0+249.234103.107B匝道B匝道(B为主线连接接线路段的右转弯出口匝道:由接线路段逐桩表可得B匝道起点对应的接线路段桩号为K0+824.708m、高程为108.549m。根据接线路段的横坡2

40、%可得B匝道的起点高程为108.239m。为了保证B匝道与接线路段纵坡接线的沿顺性,由B匝道的起点起根据接线路段的坡度1.769%顺行30米,此点称为控制点1,可得控制点1的高程为108.770m。由主线逐桩表可得B匝道终点对应主线的桩号为K0+824.708m、高程为104.288m。根据主线横坡2%可得B匝道终点高程为103.788m。为了保证B匝道与主线纵坡接线的沿顺性,根据主线纵坡0.512%顺行30米到达B匝道的终点,距离B匝道终点30米处的点称为控制点2,可得控制点2的高程为103.634m。表 24桩号 高程(mB匝道起点 K0+66.568 108.239控制点1(离B匝道起点

41、30米 K0+96.568 108.770控制点2(离B匝道终点30米 K0+248.759103.634B匝道终点 K0+278.759103.788C匝道C匝道(C为接线路段连接主线的左转弯入口匝道:C匝道起点为接线路段终点,根据接线路段的纵坡值可得其高程为110.497m。C匝道与主线相交时存在两个可能的最不利点,不利点1的高程为103.349m,不利点2的高程为 103.372m。因为接线路段为上坡段,所以本立交采用上跨式喇叭形立交,由接线路段纵坡0.512%,可得不利点1对应C 匝道上该点的高程为111.798m,满足净空+道路结构厚度(5m+2.5m的要求。因为C匝道在此相交段为上

42、坡路段,不利点2对应C匝道上该点的高程同样满足净空+道路结构厚度(5m+2.5m的要求。C匝道上高程为111.798m的点称为控制点1。由主线逐桩表可得C匝道终点对应主线的桩号位K0+3064.663、高程为102.144m,根据主线横坡2%可得C匝道终点高程为101.704m, 为了保证C匝道与主线纵坡接线的沿顺性,根据主线纵坡0.512%顺行30米到达C匝道的终点,距离C匝道终点30米处的点称为控制点2,可得控制点2的高程为101.547m。表 25C匝道起点高程(m 110.497控制点1的高程(m 111.798>103.349+5+2.5=108.549C匝道终点对应主线点高程

43、(m 102.144C匝道终点高程(m102.144-14.25×0.02=101.859 101.859-7.75×0.02=101.704控制点2的高程(m 101.704-30×0.00512=101.547表 26桩号 高程(mC匝道起点 K0+000 110.497控制点1 K0+73.542 111.798控制点2 K0+611.377101.547C匝道终点 K0+641.377101.704D匝道D匝道(D为主线连接接线路段的左转弯出口匝道:D匝道起点为接线路段终点,根据接线路段的纵坡值可得其高程为110.497m。D匝道与主线相交时存在两个可能的

44、最不利点,不利点1的高程为103.444m,不利点2的高程为 103.467m。因为接线路段为上坡段,所以本立交采用上跨式喇叭形立交,由接线路段纵坡0.512%, 可得不利点1对应D 匝道上该点的高程为111.840m,满足净空+道路结构厚度(5m+2.5m的要求。因为D匝道在此相交段为上坡路段,不利点2对应D匝道上该点的高程同样满足净空+道路结构厚度(5m+2.5m的要求。D匝道上高程为111.840m的点称为控制点1。由主线逐桩表可得D匝道终点对应主线的桩号为K0+2898.808、高程为101.294m,根据主线横坡2%可得D匝道终点高程为100.854m, 为了保证D匝道与主线纵坡接线

45、的沿顺性,根据主线纵坡0.512%顺行30米到达D匝道的终点,距离D匝道终点30米处的点称为控制点2,可得控制点2的高程为101.011m。表 27D匝道起点高程(m 110.497控制点1的高程(m 111.840>103.444+5+2.5=108.644D匝道终点对应主线点高程(m 101.294101.294-14.25×0.02=101.009 D匝道终点高程(m101.009-7.75×0.02=100.854控制点2的高程(m 100.854+30×0.00512=101.011表 28桩号高程(mD匝道起点K0+000 110.495控制点1

46、 K0+74.796 111.840控制点2 K0+711.479101.011D匝道终点K0+741.479100.854第五章 路面结构设计沥青混凝土路面设计一、交通量及轴载换算表29 基本资料车型 前轴重(kN 后轴重(kN 后轴数后轮轮 组数后轮距交通量 (次/日江淮 AL6600 17.0 26.5 1 2 0 850 黄海DD68049.0 91.5 12 0 670 北京BJ130 13.4 27.412 01560东风EQ140 23.6 69.3 1 2 0 1190 黄河 162A 62.28 116.22 1 2 0950东风 SP9250 50.7 113.3 324

47、325(一以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,路面设计以双轮组单轴载100kN 为标准轴载。轴载换算采用如下的公式:35.4211(PP n C C N i i ki = 计算结果如下表30所示。累计当量轴次:根据公路沥青路面设计规范,高速公路沥青路面的设计年限取15年,六车道的车道系数是0.30.4, 取0.3.累计当量轴次:次139973163.01.5286065.03651065.01(36511(151=×××+=××+=N N te 注:轴载小于25kN 的轴载作用不计。(二 验算半刚性基层层底拉应力中的累计当

48、量轴次 验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为:=ki i i PP n C C N 1821('' 计算结果如表31所示。累计当量轴次,参数取值同上,设计年限是15年,车道系数取0.3。 累计当量轴次:次175455653.01.6626065.03651065.01(36511('151=×××+=××+=N N te 注:轴载小于50kN 的轴载作用不计。二、结构层及土基回弹模量的确定(一由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150万次左右。根据公路沥青路面设计规范的推荐,可查出设计路面结构面层

49、采用沥青混凝土 17cm,其中表面层采用细粒式密级配沥青混凝土,厚度4cm,中面层采用中粒式密级配沥青混凝土,厚度 5cm,下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土厚度8cm。根据分析和经验,基层与面层的模量比应不小于 0.3,土基与基层或底基层的模量比宜为0.08-0.4。根据经验,假定土基的弹性模量为35MPa,选用水泥石灰砂砾土20cm作为底基层,选用水泥稳定砂砾为基层,厚度待定。(二各层材料的抗压模量与劈裂强度根据公路沥青路面设计规范,得到各层材料的抗压模量与劈裂强度。1.抗压模量取20o C的模量,各值均取规范给定范围的中值,因此得到20o C的抗压模量:细粒式密级配沥青混凝土:1400MP

50、a中粒式密级配沥青混凝土:1200MPa粗粒式密级配沥青混凝土:1000MPa水泥稳定砂砾:1500MPa水泥石灰砂砾:1000MPa2.各层材料的劈裂强度:细粒式密级配沥青混凝土:1.4MPa 中粒式密级配沥青混凝土:1.0MPa 粗粒式密级配沥青混凝土:0.8MPa 水泥稳定砂砾:0.5MPa 水泥石灰砂砾:0.35MPa三、路面结构厚度的计算计算设计弯沉值:对于高速公路,规范要求以设计弯沉值作为设计指标,并进行结构层底拉应力验算。该公路为高速公路,在标准温度20oC 标准轴载作用下,公路等级系数A c 取 1.0,面层是沥青混凝土,面层类型系数A s 取1.0,半刚性的基层,且总厚度大于

51、20cm ,基层类型系数A d 取1.0。 设计弯沉值为:01.0(33.220.10.10.1139973166006002.02.0mm A A A N l d s c ed =××××=49.07.035(65.10200033.22(63.1(2000(63.136.038.036.0038.0=×××=p E L F d 理论弯沉值01.0(57.4549.033.221mm F l L s = 又:21112K K E p L =279.41065.107.02140057.45231121=×

52、5;××=p E L K K h/= 0.376 H/=? =20/E E 0.029 =12/E E 0.857 查表得:2.6= K 1=1.36507.036.12.6279.42=×=K查表得:H/=5cm H 25.5365.105=×=由2h H =+=5324.2K KkE E h ,得 53.25= 5+ 4.2120010008×+4.2412001500×h +4.21200100020× cm h 5.204=所以,路面结构为表 32cm细粒式 4cm中粒式 5cm粗粒式 8cm水泥稳定砂砾 20.5c

53、m水泥石灰砂砾 20 图6 路面结构设计(单位:cm上式中:l路面设计弯沉值;dF弯沉综合修正系数;L1理论弯沉值;p标准车型的轮胎接地强度,MPa;当量圆半径,cm;E0土基回弹模量,MPa;E1路面第一层回弹模量,MPa;E2路面第二层回弹模量,MPa;h路面第一层厚度,cm;H 路面第二层厚度,cm ;E k 换算前,路面第k 层回弹模量,MPa ; h k 换算前,路面第k 层回厚度,cm 。四、设计指标的确定各层材料的容许层底拉应力 S sp R K /=sp 结构层材料的极限抗拉强度,Mpa, 我国设计规范采用极限劈裂强度。s K 抗拉强度系数,c ea S A N A K /09

54、.022.0=,其中a A 值,细粒式和中粒式取1.0,粗粒式取1.1,公路等级系数c A ,高速公路值均取1.0。细粒式密级配沥青混凝土:c ea S A N A K /09.022.0=36.30.1/139973160.109.022.0=××S sp R K /=1.4/3.36=0.417 MPa中粒式密级配沥青混凝土:c ea S A N A K /09.022.0=36.30.1/139973160.109.022.0=××S sp R K /=1.0/3.36=0.298 MPa粗粒式密级配沥青混凝土:c ea S A N A K /09

55、.022.0=70.30.1/139973161.109.022.0=××S sp R K /=0.8/3.70=0.216 MPa水泥稳定砂砾14.20.1/1399731635.0/35.011.011.0=×=c e S A N KS sp R K /=0.5/2.14=0.234 MPa水泥石灰砂砾14.20.1/1399731635.0/35.011.011.0=×=c e S A N KS sp R K /=0.35/2.14=0.164 MPa五、层底拉应力验算验算中细粒式、中粒式、粗粒式在C °15下的弹性模量分别为:1E =2

56、000,18002=E ,14003=E ,12004=E ,10005=E1.细粒式沥青层:,41cm h = 38.065.10/4/1=h9.01200/1800/12=E E ,019.01800/35/20=E E查图的0,为压应力,满足要求。 2.中粒式沥青层:cm h 87.8200018005442=×+=, 83.065.10/87.8/2=h 7.02000/1400/12=E E 025.01400/35/20=E E查图的0,为压应力,满足要求。 3.粗粒式沥青层:cm h 19.162000140082000180054443=×+×+=, 52.165.10/19.16/3=h 75.02000/1500/12=E E , 023.01500/35/20=E E ,查图的=0.07, p 1m 0,为压应力,满足要求。 4.水泥稳定砂砾cm h 26.35200015005.2019.1644=×+= 31.365.10/26.35/4=h , 88.165.10/20/=H 5.02000/1000/12=E E , 035.01000/35/20=E E查图的=0.1, 25.11=m ,12=m ,263.00875.0125.1