土木工程路桥二级公路毕业设计

word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑前言本次毕业设计的目的在于培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和技能、解决工程问题的能力，在指导老师的指导下，学习独立大的较系统的全面问题、分析问题的方法，进一步巩固所学的课程，并在探讨学习一些新的专业知识，培养学生独立工作的能力，解决实际问题的能力以及查阅资料（及参考书）与进一步熟悉、应用和理解（标准）（规范手册）的能力。改革开放以来，我国公路建设取得了巨大的成就，到2004年，中国公路通车总里程已经达到了185.6公里，居世界第三位，其中高速公路通车总里程达到了3.42万公里，居世界第二。虽然取得了很大的成就，但我国公路数量任然相对较少，而且等级偏低，多为三四级公路，且路面质量较差，远远不能适应现代化的需要。现在，公路建设从改革开放初期，以量的扩张为主，开始转向质的发展提高阶段，同时，在建设中也遇到了病害与灾害预防工程建设与环境保护的一系列问题。主要研究或者设计内容，需要解决的关键问题及思路有：道路等级的确定、公路类型的选择与验证、路线方案的拟定与比选、路线平纵线性的组合与分析、路面类型的选择与结构设计、道路横断面设计（路基设计）、桥涵水文计算与排水设计、人工构造物（挡土墙、边沟）。第一章：概述1.1地形地貌1.1.1地理夏云乡地处贵州省安顺市平坝县的东面，距贵阳市39公里，离安顺市政府驻地41公里。全镇总面积89.58平方公里，总人口3.34万人，系“黔中粮仓”主产区之一。境内地势平坦，河流纵横，最高海拔1645.6米，最低海拔963米，年平均气温13℃—14℃，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，山长青，水常绿。1.1.2地形地貌贵州位于华南板块内，属于典型的喀斯特地貌，喀斯特地形也称为喀斯特地貌，溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果。我国华南的喀斯特发育区都属于隆升区或强烈隆升区。据测算，湖南部分地区、四川东部、湖北西南、贵州及云南的梯级面高程约为1200米，年均相对上升速度达15毫米以上。这种相对快速的抬升，使该区山岳高耸、峡谷深切、地下水流坡度不断增加，各种水流在较大的落差状态下又加速了喀斯特的发育。1.1.3地质条件本地区地质情况不良，喀斯特岩溶发育广泛，岩性主要为石灰岩、白云岩、泥质页岩。沟谷、凹地地质多为粉性土、粘性土，地表水不发育，汇流面积不大。1.2沿线气候、资源1.1.1气候平坝县位于安顺市东面，海拔高936～1645m，处于副热带东亚大陆的季风区内，属中国亚热带高原季风湿润气候。光、热、水条件较好，气候宜人，全年温差不大，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明。年平均气温在13～14℃之间，最热的七月平均气温22～24℃，最冷的1月平均气温4～7℃。无霜期长达9-10个月，常年雨量充沛，气候湿润，年平均降雨量在1290～1380mm，一年中的大多数雨量集中在夏季，为湿季。光照条件较适宜，降雨日数较多，相对湿度较大，年日照时数在1110～1350小时之间，年雨日一般约190天，年相对湿度高达79%～83%，季风气候显著，年平均风速1.4～3.0米/秒，常向主导风为东北风，夏季西南风．冬季以东北风居多。2.2资源县内自然资源丰富。矿产资源分布广、储量大；能源资源煤、水、电并存，水火互济；旅游资源多姿多彩，不可多得；历史文化神奇奥秘，古掘古朴；生物资源种类繁多，价质高。资源优势明显，透出诱人的开发前景。旅游资源较为丰富。天台山的建筑格调别具一格，邢江河、斯拉河、克仇水库、红枫湖南湖、珍珠泉、多缤洞的自然景观风光秀丽，高峰山、清真寺的宗教文化庄严肃穆，棺材洞、飞虎山的古代文化神奇奥秘，苗族、屯堡的民族风情绚丽多姿。等等这些，构成了平坝独特的旅游风景线。第二章：公路等级论证2.1公路等级论证道路作为一条三维空间的实体，是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的带状构造物。道路等级的确定应根据公路网的规划，从全局出发，按照公路的使用任务、功能和远景交通量综合确定。1.1公路等级确定原则为了满足经济发展、规划交通量、路网建设和功能等要求，公路必须分等级建设。交通部2004年颁布实施的《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）（以下简称《标准》），将公路根据功能和适应的交通量分为了五个等级。高速公路：为专供汽车分向、分车道行驶并全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为25000-55000辆；六车道高速公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为45000-80000辆；八车道高速公路应能适应各种汽车折合成小客车年平均日交通量为60000-100000辆。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各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为15000-30000辆；六车道一级公路应能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为25000-55000辆。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车辆折合成小客车的年平均交通量为5000-15000辆。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车辆折合成小客车的年平均日交通辆为2000-6000辆。四级公路：为供各种车辆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车辆折合成小客车的年平均日交通量为2000辆以下；单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量为400辆以下。全部控制出入的高速公路应符合的条件：必须具有四条或四条以上的车道，必须设置中间带，必须设置禁入栅栏，必须设置立体交叉。根据以上的条件范围,首先可以确定该路应采用二级公路.word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑2.2交通量计算(1)交通量调查资料表2-1表2-1通量调查各种车辆所占比例(%)备注大客车10.1交通量为1985年调查正常交通量:N=1670辆/日中型客车47.3小客车34.6大货车8.0注:1985-1995年平均增长量6.9%11995-2005年平均增长量5.0%21991年道路竣工该年从铁路转移到公路运输的货运为46.5万吨，其中分别以每辆货车载重4.0吨计，实载率为75%；该年从铁路转移到公路运输的客运为155万人次，其中分别以每辆客车装载30名乘客计。(2)交通量计算①换算交通量由《公路工程技术标准》JTGB01-2003规定：交通量的换算采用小客车为标准车型。表2-2各汽车代表车型与换算系数汽车代表车型汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0载质量小于2t的货车和19座以下的客车等中型车1.519座以上客车与载质量大于2t小于7t的货车大型车2.0载质量在7-14t的货车拖挂车3.0载质量大于14t的货车注：铁路转移货运以中型货车计，换算系数为1.5；铁路转移客车以大客车计，换算系数为1.5。由《道路勘察设计》中第一章第五节的（1-1）公式得远景设计年平均日交通量：NN(1)n1d o式中：N---远景设计年平均日交通量（辆/日）；dN---起始年平均日交通量（辆/日）；o---年平均增长率(%)；n---预测年限(年)。A、1985年标准正常交通量小客车：1670×34.6%×1.0=578辆/日大客车：1670×10.1%×1.5=254辆/日中型货车：1670×47.3%×1.5=1185辆/日大货车：1670×8.0%×2.0=268辆/日所以正常的交通量为：578+254+1185+268=2285辆/日1995年正常交通量：2285(16.9%)1014166辆/日2005年正常交通量：4166(15.0%)1016463辆/日②铁路转移交通量46.510443650.75货运转移交通量计算：425辆/日15510430365客运转移交通量计算：142辆/日1991年转移交通量为：（425+142）×1.5=851辆/日1995年转移交通量：851×（1+0.069）4-1=1040辆/日2005年转移交通量：1040×（1+0.05）10-1=1614辆/日远景年度交通量统计见表2-3：表2-3远景年度交通量计算表年期正常交通量转移交通量合计19852285--228519954166104052062005646316148077由上表可得该设计公路2005年的远景年度交通量为：N=8077辆/日2.3道路等级的确定根据《公路工程技术标准》JTG-B01-2003-1.0.3款，二级公路所适应的年平均昼夜交通量为5000～15000辆，该路段的远景交通量符合二级路的标准，又由于位于重丘、山岭地区，地形复杂，地质状况难以预料，新建公路的工程耗资巨大，加上贵州经济相对落后，再根据道路的性质，作用以及中华人民共和国交通部颁发的《公路工程技术标准》，道路等级的规定及要求，决定采用二级公路甚为合理。、第三章公路技术标准的计算与验证公路技术标准是指在一定自然环境条件下能保持车辆正常行驶性能所采用的技术指标体系。公路技术标准反映了我国公路建设的技术方针，是法定的技术要求，公路设计时都应当遵守。公路的技术标准是根据路线在公路网中的功能、规划交通量和交通组成、设计速度等因素确定。3.1设计速度设计速度（又称计算行车速度）是指当气候条件良好，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响时，中等驾驶技术的驾驶员能保持安全、顺适行驶的最大行驶速度。根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2004）规定，一级公路作为干线公路时宜采用的设计速度有100㎞/h或80㎞/h两种，考虑贵黄路沿线的地质地形条件，决定采用60km/h作为设计速度。、3.2直线直线是平面线形三要素之一，在道路设计中应用广泛。在两点间直线最短。笔直道路给人以短捷、直达良好印象，在美学上有自身特点，且汽车行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。但直线过长时，特别是在地形有较大起伏地区难于与地形协调，破坏自然景观和线性连续性。过长直线难以使驾驶人员目测车间距离，产生急躁情绪和疲倦，诱发交通事故。因此在道路平面线形设计时，对直线的最大与最小长度应有所限制，使其合理。目前，我国的《标准》和《规范》中均未对直线的最大长度规定具体数值。根据贵遵公路沿线的地形、地物自然景观情况，一般直线之间的最大长度（以米计），应控制在设计速度（以km/h计）的20倍，即1600米。此外，同向曲线与反向曲线间，直线长度不宜过短。据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）：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m计）以不小于设计速度/（以㎞／h计）的6倍为宜；反向曲线之间的最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（以㎞／h计）的2倍为宜。本设计的最大直线长度为580.329m，同向曲线间最小直线长度为82.391m，反向曲线间最小直线长度为244.48m。3.3平曲线半径行驶在曲线上的汽车由于受离心力作用其稳定性受到影响，因此在选择平曲线半径时应尽可能采用较大值。由汽车行驶在曲线上力的平衡得：V2R127(μi)h式中：R—平曲线半径（m）；V—设计速度（㎞／h）；μ—轮胎与路面的横向力系数；i—路面的横向坡度（%）。h《公路工程技术标准》（JTGB01-2004）中给出了圆曲线的最小半径的三个值：“一般值”、“极限值”及“不设超高的最小值”。3.3.1圆曲线最小半径“一般值”的确定《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）给出了设计速度为60km/h的圆曲线最小半径“一般值”为400m。其μ=0.06，i=7%。h3.3.2圆曲线最小半径“极限值”的确定《公路工程技术标准》（JTGB01-2004）给出了设计速度为60km/h的圆曲线最小半径“极限值”为200m。其μ=0.13，i=8%。h3.3.3圆曲线最小半径“不设超高的最小半径值”的确定《公路工程技术标准》（JTGB01-2004）规定：圆曲线半径大于一定值时，可以不设超高，而允许设置等于直线路拱的反超高。同时《标准》给出了设计速度为80km/h时：当ih≤2%时，圆曲线最小半径（不设超高）的为2500m；当i＞2%时圆曲线的不设超高的最h小半径为：3350m。本设计圆曲线的最小半径“一般值”为400m，“极限值”为250m，“不设超高最小半径”为2500m。3.3.4圆曲线最大半径的确定据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）规定圆曲线最大半径不宜超过10000m3.4缓和曲线贵遵公路采用一级公路设计，按规定，当直线与半径小于不设超高的最小半径的圆曲线相衔接处，应设置缓和曲线进行连接。《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）中规定，缓和曲线采用回旋线，回旋线的基本公式为：rlA2式中：r—回旋线上某点的曲线半径（m）；l—回旋线上某点的到原点的曲线长度（m）；A—回旋线参数（m）。条文规定：“回旋线参数及其长度应根据线形设计及对安全、视觉、景观等的要求选用较大的数值”。，足够长度的缓和曲线，能使驾驶员能从容的打方向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上的超高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完成。所以，应规定缓和曲线的最小长度，其主要依据以下三方面确定：1.旅客感觉舒适汽车在缓和曲线上行驶，旅客的感受主要受离心加速度影响，而离心加速度是随缓和曲线的变化而变化的。假定汽车作等速行驶，以V（km/h）表示设计速度，则最小缓和曲线长L度smin)的计算公式为： V3 603L 0.0360.03619.4(m) S(min) R 4002.超高渐变率适中在缓和曲线上设置有超高过渡段，超高渐变太大和太小都不好。《规范》规定了适中的超高渐变率，由此导出计算过渡段最小长度的公式：βL is(min) p式中：β—旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）；△i—超高坡度与路拱横坡代数差（%）；P—超高渐变率。本设计取β=3.75×2=7.5m，△i=i-i-(-i)=i=0.08；由《道路勘测设计》表5-10得h G G hV=60km/h时，P=1/150。则，7.50.0815011501smin)==90（m）3.行驶时间不过短缓和曲线上行驶的汽车行驶时间不能过短。一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少有3s，于是， V 60L50(m)s(min)1.21.2《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定，当设计速度为60km/h时，缓和曲线最小长度为60m。据此本设计缓和曲线最小值为50m3.5平曲线长度1．汽车在道路曲线上行驶时，如果曲线长度过短，对在高速行驶的情况下的汽车是相当危险的。同时，过短的曲线，使离心加速度过小，给乘客带来心理不良反应。因此，必须确定平曲线的最小长度，现按下述三方面考虑：汽车驾驶员操作简单根据经验，在凸曲线上，至少需要6s行驶时间才能使驾驶员较易行车，则： V 60L Vt66100(m)(min) 3.6 3.6当平曲线是由两段缓和曲线组成的凸曲线时，平曲线最小长度应取最小缓和曲线长度的二倍。即使受条件限制，要求汽车在曲线上行驶时间亦不应小于3s-4s。据此，本设计取“一般值”为“最小值”的二倍，即为360m。使平曲线上满足离心加速度变化率的要求度。转角小于7°时的平曲线长度当道路转角小于或等于7°时，为了使驾驶员感到这是和7°以上转角同样程度曲线，在视觉上不产生急弯的错觉，应设置较长平曲线。由《道路勘测设计》表3-9查得设计速度60km/h的平曲线最小长度100m本设计平曲线长度取300m3.6停车视距停车视距指汽车行驶时，自驾驶员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离。停车视距由三部分组成，见图3.1：图3.1停车视距图示S=S+S+S停 1 2 0式中：S—司机反应时间所行驶的距离，S=Vt/3.6（m）；1 行S—制动距离，S=V2/254（θ±i）（m）；2 行S—安全距离，一般取5～10m。0则有： V V2 S行t 行 S 停 3.6 254(i) 0式中：V行—汽车行驶速度（km/h）；t—感觉和反应总时间（s）；θ—道路附着系数；i—纵坡坡度。据实测资料，设计上采用感觉时间为1.5s，制动反应时间取1.0s是较适当的，因此，感觉和反应总时间为t=1.5+1.0=2.5s；计算停车视距所采用的θ应是能充分保证行车安全的数值，一般按黑色路面在潮湿状态下的θ值计算；行车速度V行：设计速度为120～80km/h时采用设计速度的85%。由《道路勘测设计》表2-5，取θ=0.4，V=60×85%=51km/h，则在纵坡平坦的路面上，行停车视距为：在本设计中，最大纵坡为-0.05，则： 51 51S2.5566(m)停3.6 2540.4取上述较大则为本设计停车视距，即为S停=66m。3.7纵坡3.7.1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，它是根据汽车的动力特征、道路等级、自然条件以及工程费用和运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑来合理确定的，它是道路纵断面设计的重要控制指标。由《公路工程技术标准》（JTGiB01-2004）本设计取max=5%。3.7.2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，为保证排水，防止渗入路基影响其稳定性，应设置不小于0.3%的纵坡，一般情况下以不小于0.5%。。3.7.3最大坡长长距离的陡坡，特别是当纵坡为5%以上时，使汽车上坡困难，下坡影响行车安全。据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）有以下规定：。表3.1最大坡长表I(%)I(%)6543Sl(m)50070090011003.7.4最小坡长为了保证行车的舒适和安全性，必须限制最小坡长，以减少变坡点数，适应快速行车的要求。《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定，当设计速度为80km/h时，最小坡长为150m。本设计取最小坡长为692.873m。3.7.5平均纵坡平均纵坡i是指在一定长度路段内，路线在纵向所克服的高差值与该路段的距离之比，p用百分率（%）表示。它是衡量纵面线形质量的一个重要指标。iHp=L式中：H－相对高差L－路线长度《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）中规定，相对高差为200～500m时，平均纵不宜大于5.5%，相对高差大于500m时，平均纵坡不应大于5%，任意连续3km路段的平均纵坡不应大于5.5%。本设计平均纵坡取5.5%。3.7.6合成纵坡合成纵坡是指在没有超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡组成的坡度。其计算公式为：Ii2i2h式中：I—合成坡度；i—路线纵坡；i—超高横坡坡度。h若式中i、i均取最大值0.06、0.1，则可的出最大合成纵坡坡度值。h《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定，各级公路在设有超高的平曲线上超高与纵坡的合成坡度不得超过10%，并且为了保证路面排水，各级公路的最小合成坡度不宜小于0.5%，否则应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。本设计取I≤10%。3.8竖曲线3.8.1竖曲线的最小半径竖曲线的最小半径分为“一般值”和“极限值”。“极限值”是汽车在纵坡变更处行驶时，为了缓和冲击和保证视距所需要的最小半径计算值。该值在受地形等特殊情况约束时方可采用。竖曲线半径“一般值”是竖曲线最小半径“极限值”的1.5～2.0倍。竖曲线的极限最小半径和一般值据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）表3-9设计速度为60km/h的凸形竖曲线最 R R小半径“极限值”min=3000m,一般值min=4500m.凹形竖曲线的极限最小半径和一般值据《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）表3-10设计速度为60km/h的凹形曲线竖 R R曲线最小半径“极限值” min=2000m，一般值min=3000m。3.8.2竖曲线的最小长度为了满足汽车行驶的视距要求，避免竖曲线过短给驾驶员在纵面上一个很急促折曲感觉，条文中规定的最小竖曲线长度是按3s设计速度行程长度来确定，即：3V360L50(m)min3.63.6本设计竖曲线最小长度为8800m。3.9路基路面形式3.9.1路基路面形式行车道宽度按《公路工程技术标准》（JTGB01-2004）一级公路车道宽度3.5m.本设计二车道，车道宽度b=9.5m。路肩宽度与中间带宽度行车道外缘至路基边缘之间的带状部分称为路肩。路肩设于行车道外侧，作为路面的横向支撑，除起保护作用和临时停车以及行人通行外，还是侧向单宽的一个组成部分。《公路工程技术标准》（JTGB01-2004）规定，对于一级路，设计速度为60km/h硬路肩宽度为0.50m，土路肩宽度为0.75m，中间带宽度为0m本设计路肩宽度为d=1.25m。3.9.2路基宽度路基宽度为行车道宽度和路肩宽度之和，即:B=1.25×2+3.5×2=9.5m第四章路线方案的拟定与比选4.1道路选线的要求与步骤选线的目的，就是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件，选定合理的路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，并达到行车迅速安全、经济舒适及构造物稳定耐久且易于养护的目的。道路选线是整个道路勘测设计关键，它对道路的使用质量和工程造价都有很大影响。选线人员必须认真贯彻国家规定的方针政策，坚持群众路线，深入实际，调查研究，反复比较，正确解决技术指标与在自然条件下实地布线之间的矛盾，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后才能选定出合理的路线。选线的要求，归纳起来，可有以下原则：、道路选线应根据道路选线任务和性质、综合考虑路线区域国民经济发展情况与远景规划，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。、认真领会计划任务书的精神，依靠地方领导和当地群众，深入现场调查，多跑、多看、多问，多比较，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。、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。、道路选线贯彻工程经济与营运经济结合的原则，在不增加工程造价的前提下，金莲个提高技术指标，在不降低技术指标的情况下，尽量降低工程造价。、充分利用有利的地形，地势，尽量回避不利地带，正确运用技术指标，从次年贯彻的安全、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，搞好路线平纵横三方面的结合，力求平面短捷舒顺、纵面平缓均匀，横面稳定经济。、路线应选择地质稳定，地形条件较好的地区通过，尽量避免穿过滑坡、崩塌、岩堆、泥石流，沼泽和排水不良的低洼地等不良地段。、大中桥位应在服从路线总方向的原则下，对路桥综合考虑，不要因过分考虑桥位而过多的增长路线，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。、选线应同农田基本建设相配合，做到少占用田地，并尽量不占高产田、经济作物或经济园林等。、通过名胜，风景及古迹地区的公路，应尽量与周围环境相协调。桥梁、隧道及沿线设施应与当地自然景观相适应。、道路与道路或道路铁路，应尽量减少交叉次数，应合理选用交叉类型，以达到行车安全畅通的目的。、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。、要考虑施工条件对选定路线的影响。为达到上述要求，选线工作必须由浅入深，由轮廓到具体，按照测设程序分阶段分步骤进行比较分析后，选定最合理的路线。一般按全面布局，逐段安排和具体定线三个步骤进行：、全面布局这是在路线总方向确定后，从大面积着手由面到带进行总体的布置的过程。此项工作宜先在1：10000~1：50000地形图上进行路线布局，选定出可能的路线方案，然后进行踏勘的资料收集，根据需要与可能结合具体条件，通过比选落实必须通过的主要控制点，放弃应该避让的控制点，逐步缩小路线活动范围，进而定出大体的路线布局，为下一步定线共作奠定基础。、逐段安排在总体路线方案既定的基础上，以相邻主要控制点之间分段落，根据道路标准，结合其间具体地形通过试坡展线的方法逐段加密细部控制点，进一步明确路线走法，这样就构成了路线的雏形。这一步工作关键在于探索与落实路线方案，为实现具体定线提供可能的途径。这一步工作如果做得仔细，研究得周到，就可以减少以后不必要的改线与返工。、具体定线有了上述路线轮廓，即可进行具体定线。根据地形平易与复杂的程度的不同，可分别采取现场直接插点定线或放坡定点的方法，插出一系列控制点，然后从这些点位中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线段所得的交点，即为路线的转角点，随后拟定出曲线半径，至此定线工作基本完成。做好上述工作的关键在于熟悉地形情况，全面考虑前后线型衔接与平纵横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，以使得整个线形得以连贯协调。路线方案的拟定根据路线的地形图，可拟定两个方案。现将影响路线方案优劣的主要经济技术指标列表如4.1所示，以进行方案的比选。方案的比选表4.1贵黄二级公路夏云乡政府至关口段方案指标比较表指标指标单位方案一方案二路线长度M2593.3772568.637平曲线个63最小半径M80300相应个数个11线形优劣较好好竖曲线个42最大纵坡%5.2131.786平顺性较好好平纵配合较好好拆迁房屋间00由表中比较可见，方案一优于方案二，因此最终选择方案一为设计方案。第五章平面设计路线平面设计中考虑到以下几点：、尽量使平面线形直捷、连续，顺适并与地形地物相适应，与周围景观相协调；、保持平面线形的均衡与连贯；、避免连续急弯的线形；、平曲线应有足够的长度；、必须满足汽车行驶力学上的基本要求，同时兼顾视觉和心理上的要求；、尽量避免小偏角的曲线；、反向曲线间所夹的直线最小长度以不小于行车速度的1倍为宜；、同向曲线间所夹的直线最小长度以不小于行车速度的2倍为宜。本设计在保证行车安全、舒适，迅速的前提下，尽量使工程数量小、造价低、运费省，效益好并有利于施工和养护。在工程数量增加不大的情况下，尽量采用了较高的技术指标。另外，在避让局部障碍物时注意了线形的连续和舒适。5.1平面几何要素5.1.1圆曲线几何要素计算公式如图5.1所示：图5.1图5.1圆曲线几何要素计算示意图 L L3 q=S- S2240R2 L2 L4 P=S- S24R2384R3Lβ=28.6479SRT=R+ptanα+q2L=α-2βπR+2L 180? SE=R+psecα-R2 J=2T-L 5.1.2基本桩号计算公式J2TLZHJDTYHZHLSHZHYLLSYHHZLS1QZYHL 2C 5.1.3各交点曲线要素及基本桩号计算根据《公路工程技术标准》及《公路路线设计规范》对平面设计指标的规定，在满足规定的前提下，综合考虑地形条件，经过多次的试线后，最终选定线形如图所示。现将几何要素以及桩号计算详列如下：①对JD1中的平曲线1：交点间距JD1-QD=296.116m；JD2-JD1=134.456,偏角α=27040'17''，JD1的桩号为K0+296.116，半径取R=230m，则有：确定缓和曲线长度Ls对应的二级公路设计速度V=60km/hV3 603R 230 Ls0.0360.036 33.80(m) V 60 Ls 50(m) 1.2 1.2 β 70.08 Ls i 70(m) p 1/125 取Ls=43.478m，（《公路工程技术标准》规定：V=60knm/h时，缓和曲线最小长度为50m。 L L3 43.478 43.4783qss 21.733 2240R 2 2402302 L2 L4 43.4782 43.4784ps s 0.34224R2384R32423023842303 L 43.47828.0479s28.04795.30 R 230 27040'17''T(Rp)tanq(2300.342)tan21.73378.462 2 2 3.14L(2)2L(27040'17''25.30)243.478154.558 180R s 180230 27040'17''E(Rp)secR(2300.342)sec2307.225 2 2J2TL278.462154.5582.366 曲线总长度154.558m，大于平曲线最小长度100m的规定，故满足要求。五个基本要素桩间关系：JD1K0+296.116-)T78.462ZHK0+217.653+)Ls43.478HYK0+261.132+)(L-Ls)111.08HZK0+372.211-)Ls43.478YHK0+328.733-)(L-2Ls)67.602QZK0+294.932所以，由QZ点桩号推算出的JD1桩号为（K0+294.932）+2.366/2=K0+296.116，与原来的JD1桩号相同，说明计算无误。„„同理可计算出方案一、方案二各平曲线要素，分别如附图(直线曲线及转角表)所示。5.1.4各点桩号的确定在整个的设计过程中就主要用到了基本型曲线，在两公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准JTGB01—2004》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。5.2竖曲线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。5.2.1纵断面设计的原则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。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。平面与纵断面组合设计应满足：视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。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”平、纵线形的技术指标大小应均衡。合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。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。2.2纵坡设计的要求设计必须满足《标准》的各项规范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。沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。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。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。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。在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。5.2.3纵坡设计的步骤准备工作：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。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。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。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。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。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。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。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。为了提高行车的平顺性，相邻变坡点之间的距离应不小于两竖曲线间的切线长，以便插入适当的竖曲线。竖曲线有凹形竖曲线和凸形竖曲线两种。竖曲线要素计算：已知：i14.5%，i22.019%，R凹1800m竖曲线长度：LRR(i2i1)1800(2.019%4.5%)117.342mL117.342T58.67m 切线长度： 2 2 T2 58.672E0.956外距：2R21800变坡点桩号：K0+300变坡点标高：12703004.5%1256.5m竖曲线起点桩号：K030058.67K0241.33设计标高：1256.558.674.5%1259.14m②竖曲线终点桩号：K030058.67K0258.67设计标高：1256.558.672.019%1257.685m同理可计算出方案一、方案二各竖曲线要素，分别如下表所示。表5.1竖曲线要素表（方案一）（m）序号序号变坡点桩号变坡点高程RTE竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线终点桩号竖曲线终点高程1K0+3409032100115.53.176K0+224.5908.775K0+455.5909.932K0+810931.230001503.75K0+660922.2K1+055.303925.533K1+610899.27000170.8672.085K1+439.133906.035K1+438.409900.707表5.2竖曲线要素表（方案二）（m）序序号变坡点桩号变坡点高程RTE竖曲线起点桩号竖曲线起点高程竖曲线终点桩号竖曲线终点高程1K1+072.0941256.4298800134.2591.024K0+937.8351258.129K1+206.3531258.8272K1+875.7641270.77929000170.570.502K1+705.1941267.773K2+046.3341271.817第六章详细测量与详细设计（施工图设计）本设计结合任务，在导师的指导下，选定方案一其中一段路线(K0+000---K1+000)进行详细设计。由于是教学设计，没有条件现场勘测，初步设计中的道路平面详细设计、纵断面详细设计不再更改，本阶段主要对其余部分作详细设计。6.1横断面详细设计1.1横断面的组成对于该设计路段的横断面主要是由行车道、路肩、边沟、排水沟、截水沟和等组成。本设计路段为山岭重丘区二级公路，车速定为60km/h，按照《公路工程技术标准》（JTGB01－2004），表3.0.11,将路基宽度选定为9.5米，其中行车道宽度为2×3.5m，硬路肩宽为2×0.75m，土路肩为2×0.5米6.1.2路拱的确定为了路面排水顺畅和保证行车安全、平稳。坡度过小则排水不畅，且不利于行驶安全。所以路拱坡度应限制在一定的范围内。根据路面类型和当地自然条件，本设计采用2.0％的路拱横坡，土路肩、硬路肩采用了与路面坡度相同的2.0%。路拱形式采用直线形，以路中线为为基点，设置双向路拱横坡，主要是为便于机械化施工、排水和养护。6.1.3弯道的超高与加宽为了满足路线的线形要求，平、纵、横三方面的协调，同时也为了满足行车的舒适性、安全性，要做好路线弯道的超高与加宽设计。《公路工程技术标准》（JTGB01－2004）可知：在路拱≦2.0%时，半径小于1500米时，要设超高。当半径小于等于250米时，要设加宽。《标准》规定，当超高横坡度的计算值小于路拱坡度时，设置等于路拱坡度的超高值或不设超高。所以，可不设超高。6.1.4陡坡路堤的稳定性检验地面横坡陡于1：2.5，除应保证路堤边坡的稳定外，还要预防路堤沿地面陡坡下滑。下滑的情况，一般有两种：路堤沿基底接触面滑动。路堤连同基底下的山坡覆盖层沿基岩层面下滑。解决方法，或者原地面挖台阶，台阶宽度不应小于2米，或采取改善基底条件或设置支挡结构物等防滑措施。由逐桩横断图经过计算，该设计的横坡均缓于1：2.5，故不需要进行陡坡路堤设计，6.2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H=1.0。路基的边坡，尤其是陡坡地段的路堤边坡及深路堑的挖方边坡，不仅数量大，施工难度高，而且是决定路基稳定性的关键，如果地质与水文条件较差，往往病害严重，甚至因水毁坏，所以合理的确定边坡坡度，对于路基的稳定性至关重要，同时要做好路基的排水、养护和加固设计工作。路基边坡的坡度，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。6.2.1路堤边坡沿线山体稳定，无不良地质状况，故路堤边坡坡度，可参照下表，结合当地已成的实践经验采用。表6.1路堤边坡坡度填料类型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201212－1：1.51：1.7砾石土、粗砂、中砂12－－1：1.5－－碎石、卵石2088－1：1.51：1.7不易风化的石块201212－1：1.31：1.5word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑根据沿线的工程地质及水文状况，本设计路堤边坡坡度采用1：1.5。6.2.2路堑边坡路堑边坡的稳定性主要与当地的地质地貌、水文条件和排水条件有关。为了防止边坡不稳定而发生塌方等病害，在设计之前，首先用对山坡的自然稳定性做正确的判断。整体岩层，风化较轻，边坡的稳定性一般稳定性较好；岩质山坡上，如风化严重，有与路线平行的台阶的地形，可能出现山坡滑坍；岩质的山坡上有与路线平行的裂缝，可能出现山坡不稳的现象；圆圈状的山坳容易发生滑坡，小的山坳容易发生塌方。当地质水文条件良好、土质均匀或岩层无不利层理时，路堑边坡坡度可参考第五章的范围，结合以建成公路实践经验采用。本设计采用的路堑边坡为1：0.75。第七章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，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。本设计为二级公路，路基路面排水应综合设计使各种排水设施形成一个功能齐全，排水性能强的完整排水系统。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。本详细设计的整体排水规划选择了K0+000～K1+000路段进行设计。7.1排水设计的原则路基排水的原则主要有功能性原则；满足设计标准和目标的原则；协调性原则；环境保护原则和维修方便等原则．具体的如下面个条：路基排水设计，首先应进行总体规划和综合设计，将针对某一水源和满足某个要求而设置的各项排水设施组成统一完整的综合排水系统。路基排水系统的布置，应与道路的平纵面和横断面相联系，并结合沿线的的地形、地质等条件，因势利导、因地制宜布置适当的排水设施，完善对进出口的处理，完善对进出口的处理，使各项设施衔接配合，形成排水网络，把有害水及时排除掉。排水系统的规划要与地表、地下排水相互协调，路基、路面排水综合考虑，排水沟渠与沿线的天然水系及桥涵等泄水结构物密切配合。道路排水还应与当地的农田水利等建设规划结合起来考虑。地表排水设计与坡面防护工程要协调配合路表面水常含有有害物质，不得直接排入饮用水水源，也不宜直接排入养殖池、农田等，必要时应进行净化处理。7.2排水设计的具体步骤(1)在路线平面图上绘出必要的路堑坡顶线和路堤坡脚线，标明路侧弃土堆和取土坑的位置等。(2)在路基的上侧山坡上可设置截水沟等拦截地表径流。为提高截流效果，截水沟宜大体沿等高线布置，与地面水流方向接近垂直。路堑上侧有弃土堆时，弃土堆应连续而不中断，并在其上方设置截水沟。下坡一侧的弃土堆，应每隔50-100m设不小于1m宽的缺口，以利排水。(3)路基两侧按需要设置边沟或利用取土坑，必要时采用路肩排水系统和中央分隔带排水系统，汇集并排除道路表面的水。(4)根据沿线地下水的情况，设置必要的地下排水设施。(5)将拦截或汇集的水流，用排水沟管引排到指定的低地、河沟或桥涵等处。排水沟应力求短捷、远离路基，与其他水沟的联接应顺畅。(6)选定桥涵的位置，使这些沟管同桥涵连成一个完整的排水系统。对穿过路基的河沟，二般均应设桥涵，不要轻易改沟并涵。考虑到路基排水或农田排灌的需要，也可增设涵洞.7.3沟渠设计7.3.1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。边沟的排水量不大时，一般不需要进行水文、水利计算。依据沿线具体条件，选定标准横断面形式，边沟紧靠路基，通常不允许其他排水沟渠的水汇入，也不能与其他人工沟渠和并使用。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。一般情况，土质边坡宜采用梯形；石质边沟宜采用矩形，以减少沟顶宽度；易于积雪或积沙路段，边沟宜采用流线型，单个采用机械化施工、且用地条件许可时宜采用三角形。国防公路，为了利用车辆横越边沟，宜采用三角形边沟结合本设计的情况，采用用梯形边沟，边沟采用浆砌片石防护。边沟的断面尺寸《公路排水设计规范》规定二级公路的边沟的深度不得小于0.4米，本设计中的边沟深度采用0.6米，底宽取0.6米。本段设计采用边沟的边坡为内侧1：1，在挖方路段外侧边坡与挖方边坡相同，即1：1，在较低填方路段外侧边坡坡度与填方路段的边坡相同，即为1：1.5。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（出水口附近除外），平坡路段，边沟宜保持不小于0.5%的纵坡。在工程困难地段宜不得小于0.3%，但边沟口间距宜缩短。在边沟出水口附近以及排水困难路段，如回头曲线和路基超高较大的平曲线等处，边沟应进行特殊设计。为防止边沟水流漫溢或冲刷，通常规定单向排水长度每300～500米即应设排水沟，将水引至低洼处，必要时添设涵洞，将水引入路基另一侧。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。自边沟与填方毗邻处设跌水或急流槽，将水流直接引到填方坡脚之外，以免冲刷，影响路基稳定性。当边沟水流流向桥涵进水口时，为避免边沟流水冲刷，应作如下处理：在涵洞进口处设置窨井，或根据地形需要，在进口前设置急流槽与跌水等构造物。当边沟水流向桥涵进水口时，为避免冲刷，应在涵洞进水口前或桥头翼前设置急流槽或跌水构造物将水引走。7.3.2截水沟设计当山坡填方路段可能遭到上方流水的破坏时，必须设置截水沟以拦截山坡水流保护路堤。降水量较少或坡面坚硬及边坡较低以致影响不大时的地段可以不设截水沟。反之则必须设两道或多道截水沟。截水沟的断面形式截水沟的断面形式一般为梯形，本设计边坡采用1：1，宽度采用0.6米，深度0.6米。截水沟离开路基的距离截水沟离开挖方路基的距离应视土质而定，以不影响边坡稳定性为原则。对于一般土层，距离d≥5米，地质不良地段，酌情增大。对于有软弱地段，其距离因挖方边坡高度H而异，一般为d≥5+H米，但应不小于10米，截水沟挖出的土，可在截水沟之下侧做成土台。台顶应筑成2%倾向截水沟的横坡，土台坡脚离路基挖方坡顶应有适当距离。山坡路堤上方的截水沟，离开路堤坡脚至少2米，并用开挖截水沟的土在路堤与截水沟之间，修成倾斜2%的土台。截水沟的出水口截水沟内的水流一般应避免排入边沟。通常应尽量利用地形，将截水沟中的水流排入截水沟所在山坡一侧的自然沟中，或直接引到桥涵进口处，以免在山坡上任其自流，造成冲刷。截水沟的出水口，应与其它排水设施平顺地衔接，必要时宜设跌水或急流槽。7.3.3排水沟排水沟主要用于排除来自边沟，截水沟或其它水源的水流，并将其引至路基范围以外的指定地点。排水沟的断面形式一般为梯形，底宽不应小于0.5m，深度按流量确定，但不宜小于0.5m。边坡坡度视土质而定，一般土层可用1：1.5。沟底纵坡以1%～3%为宜，纵坡大于3%，需进行加固，大于7%时，应设置跌水或急流槽。排水沟的长度应根据实际需要确定，通常宜在500m以内。排水沟距路基的距离一般不小于3～4m。7.3.4跌水与急流槽用于陡坡地段（通常坡度大于15%），断面形式为矩形，用砌块石加固，具体设置视实际情况而定。7.3.5沟渠加固沟渠加固措施应结合地形、地质、纵坡和流速等条件，因地制宜，就地取材，简便易行，经济实用。本设计中考虑到地下水埋深较浅，且为冰冻地区，故采用浆砌片石对边沟、排水沟和截水沟进行加固。word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑第八章小桥涵设计8.1概述小桥涵既是用来跨越河流，沟壑和承受车辆及人群荷载的承重构造物，同时又是在河流上负担着泄洪运沙，保证道路畅通无阻，安全行车的建筑物。因此，在公路桥涵设计中，除了进行结构承载力设计外，必须首先按满足泄水要求进行总体设计。8.2涵洞设计8.2.1拟定涵洞位置从平面图上勾画汇水面积，采用割补法计算各部汇水面积，经比较得出K0+400处的汇水面积最大，故选此位置作为涵洞设计断面。洪峰流量Q的计算s按径流成因简化公式Qθ(hz)Aβγδ(m3/s)计算，其中地貌系数θ=0.07，设计洪水频率P=1/50，流厚度h=38mm，滞蓄径流厚度z=10mm（流量折减系数β，降雨不均匀折减系数γ，水库影响折减系数δ均取为1.0），则： 3 4Q0.07(3810)20.2051113.00(m3/s)s涵型选择参照《公路小桥涵设计手册》确定采用钢筋混凝土盖板涵。结合Q=3.00m3/s，套用标s准取标准跨径1.0×1.0m，其各项水力计算验算如下。涵前水深进水口涵洞净高△=0.1m，β=0.87，则h1.50.1Hd 1.75(m)β 0.87求涵洞进口附近临界断面的水深h、过涵流量Q、流速v。根据《桥涵水文》第九章知识，k得：涵前总水头：HHH1.75(m) 0 2g 2θ2 20.852h()H()1.751.03(m)k 12θ2 0 120.852QεθA2g(Hh) k 0 k其中对于无压力式涵洞，压缩系数ε=1.0，对于盖板涵，流速系数Φ=0.95，涵洞过水面积A=1.0×1.0=1m2，则有kQ1.00.95129.8(1.751.03)Q3.00(m3/s)故1%。涵长计算B(Ha)mc L1 6.75(m) 1 1imB(Hb)mcL7.25(m) 2 1imL=L+L=6.75+7.25=14.00（m） 1 2其中涵底标高依据路中线标高与涵洞净高加涵顶高度之差确定。8.2.2河床处理进水洞口河床的处理涵洞受水流冲刷而引起的破坏，大部分是由于涵洞进出水口处理不当导致的，并且由出水口引起的涵洞病害比进水口严重，因此做好涵洞进出水口沟床的处理对保证行车畅通以及下游农田免遭水害有着重要的作用。由于天然河沟的纵坡大约为10/1000，开挖后，除了岩石地质外，河沟的沟底和边坡以及路基边沟，均需要铺砌加固，设置底坡小于5%的缓坡涵洞，由于涵前沟底纵坡较大，水流在进口处会产生水跃现象，因此应该在进水口处设置一段缓坡，其长度大约为1倍涵洞的孔径。出水口河床的处理涵洞出口处的流速，一般都大于河沟的天然流速，经常对出水口处的沟底、路基边坡和下游的农田造成冲刷，因此应该根据不同的情况对出水口河床进行适当的处理。第九章路基防护工程设计路基防护应按照设计施工与养护相结合的原则，根据当地气候环境、工程地质和材料等情况，选用适当的工程类型或采用综合措施，以保证路基的稳固。路堤和路堑边坡的坡面暴露在大气中，常常受到自然因素的反复干湿、冻融、冲刷和吹蚀作用。对于易受自然因素作用而破坏的土质或岩质边坡，在路基基身施工完毕以后，应及时进行坡面护理。9.1植物防护植物防护是一种经济有效的防护措施，特别是在气候潮湿、草皮易于生长的地区，但采用时必须注意保证其成活。对于岩质边坡，这种方法一般不适用。在不利于生长的边坡上，若要采用植物防护，则可在其上先铺一层厚约10－20cm的粘性土，而后再铺草皮。本设计段填方和挖方小于2.5米时采用植草防护。尺寸及布置见路基防护图。9.2砌石护坡对于较陡的土质边坡（1：0.75－1:1）和易风化和破碎的岩石边坡，可采用砌石护坡，砌石有干砌和浆砌片石两种，前者适用于边坡坡度较缓或经常有地下水渗出坡面的情况。干砌片石厚度一般不小于0.2－0.3m。当干砌片石不适宜或效果不好时，采用浆砌片石。浆砌片石护坡的厚度，视边坡高度和陡度而异，一般为0.2－0.4m。为防止不均匀收缩和沉陷引起过的内应力，每隔10－20m设一道伸缩缝，缝隙宽2cm，缝内填塞沥青麻筋或沥青木板。隔2－3m交错设置孔径0.1m的泄孔。对于土质边坡，为防止淤塞，护坡背后应设置反滤层，或仅在泄水孔后面0.5m×0.5m的范围内设置。本设计路堑挖深大于2.5m时，2.5m以下均采用浆砌片石防护。综合考虑在本设计中的地下水埋深较浅等实际情况，采用植物防护和浆砌片石两种形式。填方和挖方小于2.5米时采用植草防护。挖深大于2.5米的路堑，上部2.5米采用铺草皮，下部采用浆砌片石防护。当挖深超过6.0米，即挖到岩石层，因该地区的岩石风化不是很严重，地下水可以靠岩石裂隙排到边沟，故不需设置护面墙。在本设计中，采用铺草皮和浆砌片石两种防护型式。word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑第十章路面结构设计10.1路面设计的原则路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占公路造价的很大部分，最大时可达50％以上。因此，做好路面设计是至关重要的。路面设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面建筑材料设计、路面结构设计和经济评价。10.1.1路面类型与结构方案设计路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。必要时，应考虑采用新型路面结构形式、新材料、新施工工艺。同时，应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构。10.1.2路面建筑材料设计路面建筑材料设计往往是路面设计中不受重视的一块内容，原因在于设计仅仅依据设计规范或当地经验确定路面结构层次，指定各层次材料的标准规范名称。本次毕业设计运用了大学期间所学的工程技术与材料科学知识，合理考虑了道路所在地的自然环境、材料所在路面结构层次的功能等，论证合理地选择了材料类型和建议配比。10.1.3路面结构设计路面结构设计就是对拟订的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论和方法对结构进行力学验算。现阶段公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，学生应综合考虑当地的环境、降水、材料、交通量等各方面因素后选定路面的类型，然后进行设计。10.2路面设计步骤本设计路面采用沥青混凝土，沥青路面结构设计有以下四步：根据设计任务书的要求，进行交通量分析，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。按路基土类与干湿类型，将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长不宜小于500m，若为大规模机械化施工，不宜小于lkm)，确定各路段土基回弹模量可参考规范推荐结构(见规范附录A)，拟定几种可能的路面结组合与厚度方案，根据选用的材料进行配合比试验及测定各结构层材料的抗压回弹模量、抗拉强度，确定各结构层材料设计参数。根据设计弯沉值计算路面厚度。对高速公路、一级公路、二级公路沥青混凝土面层和半刚性材料的基层、底基层，应验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。如不满足要求，或调整路面结构层厚度，或变更路面结构组合，或调整材料配合比、提高极限抗拉强度，再重新计算。上述计算应采用多层弹性体系理论编制的专用设计程序（我校采用APDS程序）进行。对于季节性冰冻地区的高级和次高级路面，尚应验算防冻厚度是否符合要求。进行技术经济比较，确定采用的路面结构方案。设计时，应先拟定某一层作为设计层，拟定面层和其他各层的厚度。当采用半刚性基层、底基层结构时，可任选一层为设计层，当采用半刚性基层、粒料类材料为底基层时，应拟定面层、底基层厚度，以半刚性基层为设计层才能得到合理的结构；当采用柔性基层、底基层的沥青路面时，宜拟定面层、底基层的厚度，求算基层厚度，当求得基层厚度太厚时，可考虑选用沥青碎石或乳化沥青碎石做上基层，以减薄路面总厚度，增加结构强度和稳定性。对高速公路、一级公路、二级公路的沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层应进行拉应力的验算。10.3路面类型的选择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。设计路段内无不良地质概况，沿线砂石材料丰富；水泥与沥青均需外运。考虑到与水泥路面相比，沥青混凝土路面表面平整、无接缝、行车舒适，便于机械化施工，能加快施工进度；当破坏后，沥青混凝土路面易于修补。故本设计采用沥青混凝土路面。10.4路面等级与类型规范规定：二级公路一般采用沥青混凝土路面，根据设计年限内累计当量标准轴载作用次数多少选用高级路面和次高级路面，高级路面一般适用于设计年限内累计标准轴次大于400万次的二级公路,设计年限为15年；次高级路面适用于设计年限内累计标准轴次大于200万次的二级公路，设计年限为12年。10.4.1标准轴载及轴载换算路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载,以BZZ－100表示。标准轴载计算参数如下表10.1所示。表10.1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单轮传压面当量圆直径d（cm）21.3轮胎接地压强P(Mpa） 0.7 两轮中心距（cm） 1.5d当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时，凡是轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）P1的作用次数n1，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。NCCn(PP)4.351 2 1 1 2式中N——标准轴载的当量轴次n——被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）1P——标准轴载P——换算车型的各级轴载1C——轴数系数，C=1+1.2(m－1),m是轴数。当轴间距大于3米时,按单独的 1 1一个轴载计算；当轴间距小于3米时,应考虑轴数系数。C——轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38.2由已知交通量资料，可得路面设计所需的交通个参数，如下表:表10.2路面设计交通参数表word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑word文档可自由复制编辑车车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距交通量三菱FR41530.051.01双轮组─250五十铃NPR23.544.01双轮组─140江淮HF140A18.941.81双轮组─100江淮HF15045.1101.51双轮组─200东风KM34024.567.81双轮组─350东风SP9135B20.172.62双轮组＞３米120五十铃EXR1860.0100.03双轮组＞３米11010.4.2累计当量轴次设计年限内一个车道的累计当量轴次Ne(1)21365NN 2e 式中N——设计年限内一个车道的累计当量轴次et——设计年限N——设计竣工后第一年双向日平均当量轴次t——设计年限内的交通量平均增长率——车道系数由已知材料，可知t=12年，＝5.1%,道路为双车道无分隔形式，由《沥青混凝土路面设计规范》，可知在0.6与0.7之间，本设计取0.6，则用程序计算一个车道的累计当量轴次：N＝321.1万次当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡是轴载大于50KN底各级轴载（包括车辆底e前、后轴）P的作用次数n均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N' 1 1NCCn（P/P)8.0 1 2 1 1 2式中C——轴数系数，当轴间距大于3米时,按单独的一个轴载计算,则C=1m,当轴1 1间距小于3m时,按双轴或多轴计算,C=1+2×(m-1)1m——轴数C——轮组系数,单轮组为18.5,双轮组为1,四轮组为0.092所以，程序计算的Ne＝247.5万次。10.5沥青面层设为了给汽车提供安全、舒适、快速的行车条件，沥青路面应具有坚实、平整、抗滑和耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂，抗水损害及雨水渗入基层的功能。10.5.1选择沥青已知该路段冬季最低气温为-38.3℃，属寒区，且路面为沥青混凝土，所以根据《规范》确定沥青为A－100。10.5.2集料的技术要求各种沥青面层的粗集料、细集料、填料应符合《公路沥青路面施工技术规范》的有关规定。10.5.3沥青混凝土沥青面层由双层沥青混合料组成，上面层为中粒式沥青混凝土，用来防止雨水下渗。下面层采用粗粒式沥青混凝土。10.6基层、底基层及垫层10.6.1基层、底基层