长安大学公路综合项目工程专业毕业设计方案说明指导书

摘要本论文关键介绍了顺平县至满城县某一标段高速公路设计过程。依据给定资料，经过对原始数据分析,和该路段地质、地形、地物、水文等自然条件,依据《公路工程技术标准》、《公路路线设计规范》等交通部颁发相关技术指标,在老师指导下完成了此次设计任务。该路段所经地域是平原微丘区，依据远景交通量将路线设计成设计速度为100km/h双向四车道高速公路，路线全长7465.739米，路基宽度为26米，共设有4个平曲线，9个竖曲线。路线设计内容包含平面设计、纵断面设计和横断面设计；其后进行了排水设计，采取边沟、排水沟进行排水，确保路基路面稳定性；最终进行了路面结构组合设计等内容。整个设计计算了路线平、纵曲线要素,设计了路基、路面、桥涵等内容,圆满完成了顺平至满城段高速公路综合设计。关键词：平面设计

纵断面设计

横断面设计

排水设计

路面结构设计

ABSTRACTThispapermainlyintroducesthedesignprocessofasectionofShunPingtoManChenghighway.Basedontheinformationgivenbytheanalysisoftherawdata,andthesectionofgeology,topography,terrain,hydrologyandothernaturalconditions,accordingto"HighwayEngineeringTechnicalStandard","RoadDesignStandards"issuedbytheMinistryofCommunicationsandotherrelatedtechnologiesindicators,Ihavefinishedthistaskundertheteacher'sguidance.Theareathatthishighwaypassesthroughbelongstoplainwithmicro-hillarea.Accordingtothetrafficvolumeinthefuture,Idesignthishighwayintodesignspeedof100km/hwithbi-directionalfour-lanehighway,withroutelengthof7465.74meters,embankmentwidthof26meters,fourhorizontalcurves,andnineverticalcurves.Linedesignincludinggraphicdesign,longitudinaldesignandcross-sectionaldesign;ThenIaccomplishedthepavementdrainagedesign,whichusesditchesanddrainsfordrainagetoensurethewaterstabilityofroadbedandpavement;atlast,acompositedesignofpavementstructureandotherdesignsarealsofinished.Thewholedesignhavecalculatedtheplanarandverticalcurveelementsofthisline,besidesroadbed,pavement,bridgesandsoon.CompletethecomprehensivedesignofthesectionofShunPingtoManChenghighwaysuccessfully.Keywords:GraphicdesignLongitudinaldesignCross-sectionaldesignDrainagedesignPavementstructuraldesign目录第一章绪论 41.1公路建设意义 41.2公路沿线自然条件 41.3公路等级及车道数确定 6第二章选线和方案比选 92.1选线 92.2方案比选 10第三章平面设计 123.1平面线形设计原则 123.2各项设计参数确定 133.3平曲线计算 16第四章纵断面设计 204.1纵断面设计原则及要点 204.2各项设计参数确定 234.3竖曲线计算 25第五章横断面设计 275.1标准横断面确定 275.2加宽、超高设计 275.2土石方的计算和调配 30第六章路面设计 326.1基本资料 326.2轴载分析 326.3路面等级确定及路面结构组合 356.4各结构层材料设计参数和设计指标的确定 356.5设计层厚度确定 37第七章排水设计 407.1路基排水设计 407.2路面排水 40第八章桥涵及交叉设计 428.1桥梁及涵洞 428.2路线交叉设计 42第九章边坡防护 449.1防护意义 449.2防护设施 44总结 45致谢 47第一章绪论1.1公路建设意义1完善公路网络保阜高速是国家和省高速路网关键组成部分，是河北省高速公路“五纵六横七条线”中“六横”之一，途经满城、顺平、望全部、唐县、曲阳、阜平，全长147.21公里，估算总投资114.67亿元，路基宽26米，平均设计时速100公里。本项目标实施，提升了整个地域通行能力，缓解周围道路交通压力，大大缩短了沿线各地域到保定市时间，降低交通事故，节省运输费用，从而满足交通运输发展需要，完善地域公路网结构。使公路运输快速灵活，加紧货物周转速度，提升了当地社会机动性。2加紧经济发展保阜高速建成以后，东和保沧高速对接，西和山西省同期建设忻(州)阜(平)高速公路相连，形成河北省又一条东出西联交通大动脉，是连接西北、华北、华东地域关键走廊，是晋煤东运和河北省农副产品西运快速通道，将实现保定及西部内陆地域和东南沿海快速贯通，促进保定西部县域经济发展，加紧老区脱贫致富，对路线沿途各县经济将会起到很大带动作用。3促进旅游发展该高速公路也是山西晋中地域前往京津快捷通道和京津地域去往五台山观光走廊，对河北省建设沿海经济社会发展强省含相关键意义。保阜高速公路是横贯河北省东西大动脉，是冀中连接西北、华东地域关键走廊。它对完善河北高速路网，促进华北、东北以至华东地域经济建设，加紧区域经济一体化，开发沿线旅游资源，全部将发挥关键作用，对国家政治、经济、国防建设全部相关键战略意义。该新建公路对于河北省高速公路网形成，改善路网分布不均衡布局结构，增强路网综合功效含有十分关键作用，同时，其对促进保定地域经济及旅游事业发展等很多方面产生了巨大推进作用。1.2公路沿线自然条件1地理位置保定市在太行山北部东麓，冀中平原西部。北纬38°10′-40°00′，东经113°40′-116°20′之间。北邻北京市和张家口市，东接廊坊市和沧州市，南和石家庄市和衡水市相连，西部和山西省接壤。地处京、津、石三角腹地，市中心北距北京140公里，东距天津145公里，西南距河北省会石家庄125公里，直接可达首全部机场、正定机场及天津、秦皇岛、黄骅等海港。此次设计路线为保阜高速满城至顺平段某一标段，保阜高速是国家和省高速路网关键组成部分，是河北省高速公路“五纵六横七条线”中“六横”之一，路线在东经113°45′44″～115°20′，北纬38°49′35″～38°53′34″，处于保定中部地域，途经满城、顺平、望全部、唐县、曲阳、阜平六县。2气候条件河北省保定市气候属于温带半湿润半干旱大陆性季风气候，四季分明。冬季严寒干燥、雨雪稀少；春季冷暖多变，干旱多风；夏季炎热潮湿，雨量集中；秋季风和日丽，清凉少雨。光照资源丰富，年总辐射量为4854～5981兆焦/平方米，年日照时数2319～3077小时；南北热量差异较大，年平均气温为1.8～14.2℃，极端最高气温43.3℃，极端最低气温-42.9℃，年无霜冻期81～204天。多年平均最高气温33℃，多年平均最低气温-3℃，属于季冻区，多年最大冻深为680mm。3水文条件保定地域降水分布不均，全市年降水量为450～750毫米，受地形影响，降水量地域分布差异较大，从东南部到西北部逐步递减。全市平均年降雨量为650毫米，春秋两季降水量均为120～130毫米，各占整年降水量14～16%，夏季为整年降水最多季节，降水量为480～580毫米，占整年降水量61～65%；冬季为整年降水最少季节，降水量为50～60毫米，仅占整年降水量6～7%。潮湿系数（K）为0.7左右，地下水埋深约2.5（m）。4地形地质条件保定市大部分为冲积平原，在西北部地域有小部分山岭区，中部和南东部关键以平原为主。平原区域地势平坦，地面高程起伏改变很小，保阜高速公路沿线地面高程改变率约为千分之一。本设计标段内跨越一条干河沟渠，其它处均为平地，总体地势从西北向东南降低。保定地域处于公路自然区划中Ⅱ4区，中南部平原区土质关键为沉积层土质，表层为粘性土，下层为砂砾，土基强度很好。本设计标段内没有软土、粉性土等不良土基出现。1.3公路等级及车道数确定1公路等级确定（1）近期交通组成及交通量近期交通量组成及交通量见表1-1，估计交通量增加率为8.5%。估计年限为20年。建设年限为两年。车型小客车东风EQ-140解放CA10B黄河JN-162日野KB222交通量900700650600700《公路工程技术标准》（JTGB01—）中要求：确定道路等级时候交通量换算采取小客车为标准车型，各汽车代表车型和车辆折算系数要求见下表（《公路工程技术标准》中表2.0.2）。汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座客车和载质量≤2t货车中型车1.5＞19座客车和载质量＞2t～≤7t货车大型车2.0载质量＞7t～≤14t货车拖挂车3.0载质量＞14t货车折算以后交通量以下表所表示：车型交通量（昼夜）折算系数折算后交通量小客车9001.0900东风EQ-1407002.01400解放CA10B6502.01300黄河JN-1626003.01800日野KB2227003.02100（2）设计交通量计算设计交通量是指拟建道路到估计年限时所能达成年平均日交通量，其值是依据历年交通观察资料估计求得，现在多按年平均增加率计算确定。式中：AADT—设计交通量（pcu/d）；ADT—起始年平均日交通量（pcu/d）；—年平均增加率(%)；n—估计年限。由上式计算得到：AADT=4840×1.8521=6430×5.547=41603（辆）（3）等级确定《公路工程技术标准》（JTGB01—）对于各等级公路适应交通量要求以下：（一）高速公路：四车道高速公路应能适应将多种汽车折算成小客车年平均日交通量为25000～55000辆；六车道高速公路应能适应将多种汽车折算成小客车年平均日交通量为45000～80000辆；八车道高速公路应能适应将多种汽车折算成小客车年平均日交通量为60000～100000辆。（二）四车道一级公路应能适应将多种汽车折合成小客车年平均日交通辆25000～55000辆；六车道一级公路应能适应将多种汽车折合成小客车年平均日交通辆45000～80000辆；八车道一级公路应能适应将多种汽车折合成小客车年平均日交通辆60000～100000辆。由以上要求结合拟建道路在国家和河北省公路网任务及功效，参考当地经济和土地资源情况，决定道路等级为高速公路，设计速度定为100KM/小时。2车道数确定（1）设计小时交通量计算设计小时交通量按下式计算：DDHV=AADT×D×KDDHV-关键方向设计交通量（pcu/d）；AADT-设计交通量（pcu/d）；D-方向不均匀系数，通常取D=0.5～0.6；K-设计交通量系数（%），为选定时位小时交通量和年平均日交通量比值，可依据气候分区参考《公路路线设计规范》中表3.1.6取值。本设计中D取0.55，K取12.计算得到：DDHV=41603×0.55×0.12=2746（辆）（2）一条车道设计通行能力计算：单车道设计通行能力按下式计算：CD=CP×（VCCP=CB×fw×fHV×fPCD-一条车道设计通行能力；CP-一条车道实际通行能力；CB-一条车道基础通行能力；fw-车道宽度修正系数；fHV-交通组成及大型车修正系数；fP-驾驶员条件修正系数。该公路为高速公路，作为主干公路，采取二级服务水平，设计时速为100Km/h，每条车道宽度为3.75m，由《高速公路设计》中表3-2、3-6、3-7、3-8、及2-3和公式3-4计算得到一条车道设计通行能力为：CD=2100×1.00×0.98×0.95×0.67=1310（pcu/d）（3）计算车道数车道数N=DDHV/CD=2.064=2（取整）综上计算：车道数取双向四车道。第二章选线和方案比选2.1选线1道路选线通常标准路线是道路骨架，它优劣关系到道路本身功效发挥和在路网中是否能起到应有作用。影响路线设计除自然条件外尚受很多社会原因制约，选线要综合考虑多个原因，妥善处理好各方面关系，其基础标准以下：1．多方案选择：在道路设计各个阶段，应利用多种优异手段对路线方案作深入、细致研究，在多方案论证、比选基础上，选定最优路线方案。

2．工程造价和营运、管理、养护费用综合考虑：路线设计应在确保行车安全、舒适、快速前提下，做到工程量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽可能采取较高技术指标，不要轻易采取极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。

3．处理好选线和农业关系：选线应注意同农田基础建设相配合，做到少占田地，并应尽可能不占高产田、经济作物田或穿过经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。

4．路线和周围环境、景观相协调：经过名胜、风景、古迹地域道路，应注意保护原有自然状态，其人工结构物应和周围环境、景观相协调，处理好关键历史文物遗址。

5．工程地质和水文地质影响：选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，搞清它们对道路工程影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地域，应慎重对待，通常情况下应设法绕避。当必需穿过时，应选择适宜位置，缩小穿越范围，并采取必需工程方法。

6．选线应重视环境保护：选线应重视环境保护，注意因为道路修筑，汽车运行所产生影响和污染。

7．对于高速路和一级路，因为其路幅宽，可依据经过地域地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离特点，本着因地制宜标准，合理利用上下行车道分离形式设线。2此次设计中选线过程保阜高速本设计标段处于平原区，地形对路线约束限制不大，路线平、纵、横三方面线形很轻易达成较高技术指标，路线布设时，关键考虑了怎样绕避当地村落和地方道路和经济作物田和水利电力设施等。选线时，首先在路线起、终点间，把经过村落、河流、学校、经济作物田（桃园、苹果园、温室等）、地方道路作为大控制点；在控制点间，又深入选择中间控制点；在中间控制点之间，通常不再设置转角点。所以此次设计只设置四个交点。这么安排平面线形，既使路线短捷顺直，又避免了过长直线，同时考虑了转角合适，避免了路线迂回量太大。综合平原区自然和路线特征，此次设计布线时着重考虑了以下几点：路线和农业关系，尽可能避开了高产田和经济作物田和温室；路线和桥位关系，在路线走向确定时，尽可能选择了在界河河岸窄地方跨河，而且尽可能使得其和界河交角靠近垂直，使得桥梁跨径大大降低，降低造价；路线和沿线村落居民点关系，路线几乎没有横穿村落，只有在泾阳驿村不得已从村落最窄处穿过，即使得拆迁量少也降低了对当地群众生活生产影响；路线和地方道路关系，选线时候尽可能降低了和地方道路交叉，尽可能不改变原有道路形态，只有两处对已经有道路作了局部改线处理。同时，布线过程中没有迁就微小地形改变，因为这么会使线形变差且增加工程造价和利用费用。3本设计选线方法依据《公路路线设计规范》及其它相关要求，参摄影应选线标准，在1：地形图上选出控制点并定出导向线、路线交点，初步确定两个路线方案。本设计标段内关键控制点有界河、西庄村村落、决堤村村落、泾阳驿村落、和沿线和新建公路相交地方道路。选线时候尽可能避免了路线穿过村庄，同时尽可能少了占或不占经济作物田（假如园桃园温室之类）。尽可能降低和地方道路交叉，同时尽可能和界河大角度相交，缩短桥梁跨径。选线过程考虑原有水利电力设施，降低对当地居民生产生活影响。同时也兼顾了线性要求，基础上做到路线顺直，没有较大转角，没有太多路线迂回。而且平曲线半径全部比较大，满足现代高速公路高指标要求。此次设计初步选定两个路线方案，具体介绍以下：方案一：从本设计标段起点开始（4296974，497632）路线和界河成69度交角抵达西庄村村北一桃园东北处（4297226，499059），在此处设置第一个交点；然后右转35°23′21.8″抵达西庄村东侧一片温室东南处（4296813，499930）设置第二个交点；接着左转36°59′52.1″抵达决堤村村北处（4297312，502363）设置第三个交点；接着右转24°34′14.1″抵达泾阳驿村西侧，泾阳驿县道南侧（4296947，503948）设置第四个交点，和泾阳驿县道成31度交角，最终左转29°5′17.7″一直抵达设计终点（4297236，504947）。方案二：从本设计标段起点开始（4296974，497632）路线和界河成54度交角抵达西庄村北温室南边（4297340，498956），在此次设置第一个交点；然后右转46°45′2.7″抵达西庄村东侧温室之间（4296837，499785），在此设置第二个交点；接着左转40°47′20.1″抵达决堤村村北处（4297279，502426）设置第三个交点；接着右转23°45′21.0″抵达泾阳驿村西侧，泾阳驿县道南侧（4296962，503671）设置第四个交点，和泾阳驿县道成30度交角；最终左转26°22′43.0″一直抵达设计终点（4297236，504947）。2.2方案比选将方案一和方案二从路线线型指标、经济作物田占用、和河及县道交角及桥梁跨径、路线迂回情况、和地方道路交叉情况、总里程数进行对比，对比情况以下表所表示。方案方案一方案二比较交点数44相同各交点圆曲线半径1000、1100、2500、2531900、8971500、1500方案一较方案二指标高经济作物田占用情况占用少许桃园及温室不占用经济作物田地方案二较方案一好房屋拆迁情况拆迁少许村民房屋拆迁少许村民房屋相差不大路线转角及迂回情况转角小，迂回少转角大，迂回大方案一较方案二好和界河交角69度54度方案一较方案二好界河桥梁跨径130米135米方案一较方案二好和县道交角3028方案一较方案二好跨线桥跨径1314相差不大和地方道路交叉情况11处11处情况相同总里程数7465.739米7511.294米方案一较短分析上表，考虑到高速公路线型指标为关键原因，结合桥梁跨径和路线总长对工程造价影响，路线迂回尽可能少标准。考虑关键矛盾，忽略次要矛盾，经过比较后第一个方案要优于第二种方案。所以采取第一个路线方案。两种路线方案均在平面图上画出草图。详见路线平面图。第三章平面设计3.1平面线形设计标准1通常标准1.平面线形设计必需满足《标准》和《规范》要求。2.平面线形应直捷、连续、顺适，并和地形地物相适应，和周围环境相协调。平面线形应直捷、连续、顺适，并和地形地物相适应，宜直则直，宜曲则曲，不片面追求直曲，这是美学、经济和环境保护要求。3.保持平面线形均衡和连续。（1）直线和平曲线组合中尽可能避免以下不良组合：长直线尽头接小半径曲线，短直线接大半径平曲线。（2）平曲线和平曲线组合：相邻平曲线之间设计指标应均衡、连续，避免突变。（3）高、低标准之间要有过渡4.平曲线应有足够长度。2此次平面线形设计过程本设计标段处于平原区，平面线形采取较高技术标准，尽可能避免了采取长直线或小偏角，不过没有为避免长直线而随意转弯。在避让局部障碍物时注意了线形连续、舒顺。同时，平面线形充足利用了地形处理好平、纵线形组合，在平面线形设计时候兼顾到了纵断面设计，比如在跨越界河时候需要足够路面标高来设置桥梁，这里肯定需要设置一竖曲线，所以在平面线形设计时候就使第一个交点直缓点尽可能后移，从而避免了在纵断面设计时候出现竖曲线顶部设置在缓解曲线内或靠近直缓点。从而为纵断面设计打下良好基础。同时相邻曲线组合时优先考虑使用S型反向曲线，从而在两大半径圆曲线间尽可能避免插入短直线这种不良组合。所以此次设计中在平面线形设时，采取了较高技术标准，圆曲线半径均大于规范要求通常值，四个交点圆曲线半径依次是1000、1100、2500、2531米。而且缓解曲线长度也尽可能和圆曲线大致相同，最少满足缓-圆-缓百分比为1:1:1-1:2:1之间，使得线形愈加平顺，利于行车。而且考虑到两平曲线间距离太短而不利于线形平顺，所以，在此次设计中四个反向平曲线中交点1、2和交点3、4分别两两设置成S型反向曲线，从而避免了两大半径曲线中间连接一小段直线不良组合，交点2、3之间直线长度为1220米，大大超出了规范要求值，所以点2、3之间没有设置成S型曲线。同时，平曲线长度也大于规范对于其长度要求通常值。总而言之，此次设计中平面线形设计及组合设计满足高速公路对于平面线形指标要求。3.2各项设计参数确定1直线（1）直线最大长度中国对于直线长度未作出具体要求，当采取长直线线形时，为填补景观单调之缺点，应结合沿线具体情况采取对应方法。在景色有改变地点其直线最大长度（以km计）能够大于20V（V为设计车速，以km/h计），在景色单调地点最好控制在20V以内。（2）曲线间直线最小长度同向曲线间直线最小长度：同向曲线间若插入短直线，轻易把直线和两端曲线组成反弯错觉，甚至把两个曲线看成是一个曲线。这种线形破坏了线形连续性，轻易造成驾驶员操作失误。《公路路线设计规范》要求同向曲线最短直线长度以大于6V为宜。在受到条件限制时不管是高速公路还是低速公路全部宜在同向曲线间插入大半径曲线或将两曲线做成复曲线、卵形曲线或C形曲线。反向曲线间直线最小长度：转向相反两圆曲线之间，考虑到为设置超高和驾驶人员转向操作需要，其间直线最小长度应给予限制。《公路路线设计规范》要求反向曲线间最小直线长度（以m计）以大于行车速度（以km/h计）两倍为宜。2圆曲线（1）圆曲线最小半径中国《公路路线设计规范》对于不一样设计速度公路圆曲线要求了通常最小半径、极限最小半径、不设超高最小半径。具体要求值以下表所表示（《公路路线设计规范》中表7.3.2）设计速度（Km/h）1201008060极限最小半径（m）650400250125通常最小半径（m）1000700400200不设超高最小半径（m）路拱≤2%5500400025001500路拱﹥2%7500525033501900（2）圆曲线半径选择标准：选择曲线半径时，应尽可能依据地形地物等条件，尽可能采取较大半径曲线，必需能确保汽车以一定速度安全行驶。具体要求以下：通常情况下，宜采取极限最小平曲线半径4-8倍或超高为2%-4%圆曲线半径；地形条件受限时，应采取大于或靠近于通常最小半径圆曲线半径；地形条件特殊困难而不得已时，方可采取极限最小半径；应同前后线形要素相协调，使之组成连续、均衡曲线线形，使路线平面线形指标逐步过渡，避免出现突变；应同纵断面线形相配合，必需避免小半径曲线和陡坡相重合，最大半径不宜超出10000米。此次设计中设计速度为100KM/小时，由《公路路线设计规范》中表7.3.2得本设计中公路圆曲线极限最小半径为400米，通常最小半径为700米。3缓解曲线（1）缓解曲线相关要求：1直线同半径小于不设超高最小半径圆曲线径相连接处，应设置缓解曲线。2半径不一样同向圆曲线相连接处，应设置缓解曲线，当符合规范要求特定条件时可不设缓解曲线。3各级公路缓解曲线长度应满足规范要求长度值要求。4回旋线长度应随圆曲线半径增大而增大。当圆曲线部分按要求需要设置超高时，缓解曲线长度还应大于超高过渡段长度。（2）最小长度为使驾驶员能从容地打方向盘、乘客感觉舒适、线形美观流畅，圆曲线上超高和加宽过渡也能在缓解曲线内完成，所以应要求缓解曲线最小长度。从以下几方面考虑：1）旅客感觉舒适2）超高渐变率适中3）行驶时间不过短《公路路线设计规范》中表7.4.3给出了不一样设计速度缓解曲线最小长度以下表所表示设计速度（Km/h）1201008060缓解曲线最小长度（m）100857060查照《公路路线设计规范》中表7.4.3可得本设计缓解曲线最小长度最小值为85米，通常值为120米。（3）回旋线参数值A回旋线参数应和圆曲线半径相协调，研究认为：回旋线参数A和和之相连接圆曲线之间只要保持，便可得到视觉上协调而又舒顺线形。当R在100m左右时，通常取A=R；假如R＜100m，则选择A=R或大于R。反之，在圆曲线半径较大时，能够选择A在R/3左右，假如R超出了3000m,即使A小于R/3，在视觉上也是没有问题。4平曲线长度汽车在道路曲线段上行驶时假如平曲线太短，驾驶员需要急转转向盘，高速行驶时候是不安全，乘客也会因为离心力太大而感到不舒适。另外驾驶操纵来不及调整。所以《公路路线设计规范》要求了平曲线（包含圆曲线及其两端缓解曲线）最小长度以下表。设计速度（Km/h）1201008060403020通常值（m）1000850700500350250200最小值（m）200170140100705040查照《公路路线设计规范》中7.8.1可得本设计中平曲线最小长度通常值为500米，最小值为170米。5本设计中各参数要求值综上叙述：此次设计中（设计速度为100KM/小时）各参数规范要求值以下表所表示。参数规范最小值规范通常值同向圆曲线间直线最小长度600反向圆曲线间直线最小长度200圆曲线最小半径400700缓解曲线最小长度85120平曲线最小长度1708503.3平曲线计算1基础型曲线设计和计算对称基础型曲线计算图式(1)曲线元素计算公式以下：(m)(m)=(m)(m)(m)(m)式中：设缓解曲线后圆曲线内移值(m)；q缓解曲线切线增加值(m)；缓解曲线长度(m)；缓解曲线终点缓解曲线角()；切线长(m)；圆曲线半径(m)；曲线长(m)；转角()；外距(m)；切曲差(m)。(2)主点桩里程计算公式以下：ZH=JD-TZH—第一缓解曲线起点（直缓点）HY=ZH+HY—第一缓解曲线终点（缓圆点）YH=HY+-2YH—第二缓解曲线终点（圆缓点）HZ=YH+HZ—第二缓解曲线起点（缓直点）QZ=HZ-QZ—圆曲线中点JD=QZ+因为此次设计中未采取非对称型基础曲线，所以非对称型基础曲线计算图式及公式不再赘述。2S型曲线设计计算S型曲线计算时，先依据前交点T长和交点间距算出本交点T长，经过导线转角以、依据缓解曲线要求试定和T长来反算半径。对于反算出半径R依据控制切线长T取整，当T为最大控制时，R向小取整；T为最小控制时，R向大取整。取整后再由基础型曲线设计和计算公式来计算各曲线要素和主点桩号。切线T反算半径R计算公式以下：3计算实例以本设计中交点1、2为例计算平曲线要素，计算过程以下：交点1（1）平曲线要素计算=124.352(m)=2.604(m)==7.162(o)=444.804(m)=876.661(m)=52.393(m)=10.973(m)（2）计算主点桩里程JD1K1+448.877-T444.804ZHK1+004.073+Ls250HYK1+254.073+L-2Ls376.661YHK1+621.734+Ls250HZK1+871.734-L/2438.330QZK1+437.904+J/210.973JD1K1+448.877交点2因为交点1、2设置成了S型反向曲线，所以交点2半径应该由切线来反算。（1）计算T长反算R。交点2切线长T2=交点间距（1,2）-交点1切线长T1.=963.698-444.877=518.821利用切线反算半径公式计算得到R=1100。然后利用平曲线计算公式进行曲线要素计算，和交点1类似。在此不再赘述。4本设计中平面设计方法此次设计关键是利用计算机辅助定线。将选定路线起点、终点和四个交点输入纬地三维道路CAD系统后，利用纬地三维道路CAD软件和人工进行平面线动态交互设计，最终由纬地系统进行曲线要素、主点桩里程计算和相关结果图表生成。相关结果详见图表文件部分。第四章纵断面设计4.1纵断面设计标准及关键点1通常标准纵断面设计关键内容是依据道路等级、沿线自然地理条件和结构物控制标高等，确定路线适宜标高、各坡段纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基础要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短合适、平面和纵断面组合设计协调、和填挖经济、平衡。（1）通常要求为：1．设计必需满足《公路工程技术标准》（JTGB01－）各项要求。2．为确保车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应含有一定平顺性。起伏不宜过大和过于频繁。3．尽可能避免采取极限纵坡值，合理安排缓解坡段，不宜连续采取极限长度陡坡夹最短长度缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。4．通常情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽可能使挖方运作就近路段填方，以降低借方和废方，降低造价和节省用地。5．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，确保路基稳定。6．对连接段纵坡，如大、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。7．在实地调查基础上，充足考虑通道、水利等方面要求。（2）组合设计标准1)应在视觉上能自然引导驾驶员视线，并保持视觉连续性。2)注意保持平、纵线形技术指标大小应均衡。3)选择组合适当合成坡度，以利于路面排水和行车安全。4)注意和道路周围环境配合，它能够减轻驾驶员疲惫和担心程度，并可起到引导视线作用。（3）平纵线形组合要求1)平曲线和竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。2)平曲线和竖曲线大小应保持平衡。3)要选择适宜合成坡度。2此次设计纵断面设计难点本设计标段处于平原区，因为平原区地势平坦，沟渠纵横，河道及地方道路众多，同时平原地域经济发达，路网也对应发达，故需要修建结构物较多。而且平原区往往雨量充沛，对土基最小填土高度也要求较高。所以，平原区高速公路在纵断面设计时十分复杂，困难也比较多。中国多年来很多高速公路在纵断设计上采取了高填路堤方案，尤其是在平原地域为了满足农村和地方上大量频繁地方交通，通道和小河航航道下穿净高要求，纵坡一直降不下来，将路堤填土高度大大高于地面，平原、微丘区高速公路就宛如一条土堆“长龙”，在自然地形中显著凸出，阻隔着大家视线，破坏地形地物，严重影响自然景观，不能不说是一大遗憾，而且这种遗憾恐怕是永久性。纵坡变换频繁，坡长过短，则汽车加速、减速时换档频繁，不仅增加了驾驶员精神负担，诱发交通事故，而且还会造成环境污染。另外因为高填方路堤本身荷载很大，而且其作用在地基上时间持久，可能会造成地基(尤其是软土地基)变形和沉降，使路基失稳；路基变形和沉降会造成路面出现反射裂缝，使路面丧失一定使用性能，降低其服务水平。3此次纵断面设计关键点此次纵断面设计关键技术是有效降低填土高度。因为平原区高速公路沿线沟壑、路网、地方道路和农耕道路分布众多，所以平原区高速公路控制高程由路堤最小临界填土高度和结构物(通道、涵洞、桥梁等)标高两部分进行控制。所以怎样合理确实定相关结构物类型、控制标高和数量是有效降低填土高度关键技术。此次设计中在下面三个方面进行探讨了和论证。第一，结构物类型选择。相关被交路上跨或下穿选择，不仅对纵断面线形设计工程造价有着举足轻重作用，还对线形设计效果及其使用质量优劣有着关键影响。分离式立体交叉设置时,必需充足利用地形有利条件结合高速公路填土高度,合理确定被交路上跨或下穿方案。上跨根本分离式立交桥,往往存在纵坡较大、接线处理难等缺点，所以通常宜采取根本上跨方案。高速和地方道路及农耕道路相交时能够考虑设置天桥和通道两种情况，选择天桥纵断上无须设置竖曲线，同时能够降低路基填筑高度，节省占地；选择设置通道时，该处需要设置竖曲线，路基填筑高度相正确将要提升。仅就天桥和通道相比，天桥造价为通道造价1．3-2倍，不过天桥能够使路基填高由4m降至2m，则每公里能够节省土方近7．4万m。通道即使比天桥造价低，不过因为通道标高低，在降水量大季节可能会积水影响交通，需要对应排水设施，从而增加使用费用。通道和天桥选择需作经济、技术比较。假如节省土方费用能满足其它工程处理费用，则应选择设置天桥或根本下穿方案，这种方案选择在降低路基高度同时，增加了视觉舒适性，也就增加了线形安全性，而且少占用农田，降低因为取土而增加环境保护费用，含有良好经济效益和环境效益。当选择通道时，为了在设置大半径竖曲线提升线形视觉舒适性同时，降低路基填筑高度，能够降低通道标高，采取钢筋混凝土通道，必需时辅以配套排水设施；因为降低了结构物标高，该区段纵断起伏不大，也能够合适降低土方量。第二，天桥和通道数量确定。天桥和通道数目是确定合适坡度关键，数目越多则填筑工程量越大，数目太少则影响高速公路两侧居民出行、生物分布。高速公路作为地域交通大动脉,首先应该服务于区中心城市,促进大范围经济发展。在以前提下,应充足考虑沿线乡镇群众生产和生活,保持群众间生活交往,愈加好地促进当地经济深入发展。若高速公路和地方道路相交就设置通道,那么有通道会利用率很低而失去了它应有意义,所以应依据地方道路性质合适取舍或归并。对于因设某一通道而影响整个纵断面,造成填土高度大幅度提升时。要研究改移道路使其从较高路堤下经过可能性,另外还应充足利用跨河桥边孔及排水箱涵作通道,这是综合利用桥涵设施,降低单建通道、降低填土高度有效方法。通道设置间距,要掌握因地制宜标准,通常来说在经济发达、人口稠密地域以每公里设置2-3座通道是适宜。第三，通道净空标准。对于通道净空确实定,设计时一定要实事求是,坚持设计科学性和公证性,不迁就地方政过高要求,以免增加填土高度、增加工程造价。通道路面标高应结合排水考虑,通常应高于原地面,标准上不下挖,便于雨水自排；少数通道依据地势,若能有效地处理自排水问题,也可合适下挖,不能只为了追求降低填土高度,而盲目下挖,尤其在南方多雨和地基潮湿地域更应提起注意,不然通道内易积水,影响使用功效。在确定跨越形式基础上，采取建筑高度低、轻巧跨线桥结构型式，并精细设计纵断面，使交叉净空既满足使用要求又不浪费。第四，平纵面线形组合设计时候平曲线和竖曲线一一对应,变坡点对应于平曲线中点,这是最理想组合。设计中,必需充足考虑纵面线形和平面线形对应关系。不过实际上平原微丘区高速公路往往平曲线半径很大,平曲线长通常在1-2KM，有达3-4KM。要想做到l:l对应关系,不仅增加大量土石方数量,而且也难以满足多种结构物标高要求。实践证实,在纵坡很缓时,纵面数次起伏并不影响驾驶员行驶中视觉上连续性。实际应用时,应灵活掌握,有条件时应尽力做到一一对应,确有困难时,通常以一个长平曲线包3个竖曲线为宜,最多不能超出5个，设计过程中尽可能作到一个长平曲线包住多个竖曲线，因为纵坡平缓坡差不大,并采取大半径竖曲线,线形仍然舒顺流畅,视觉良好。不过应注意平纵面线形技术指标应大小均衡,平曲线内竖曲线半径通常取平曲线半径10-20倍；同时,若一个平曲线内包了多个竖曲线,则多个竖曲线半径、及竖曲线长度也应保持均衡。4此次设计纵断面设计优化方法第一，在结构物类型选择上进行了充足论证比选，在和地方道路相交地方，关键机耕道路设置成了涵洞，而行人道路和小路则设置为天桥。比如在K2+345KM和K5+470KM里程处，这两条道路只有行人通行，所以设置成了天桥。第二，天桥和通道数量确定时候进行了充足优化，在尽可能考虑了当地群众通行情况下能少用则少用，在部署通道时候通常没有轻易增加通道。第三，在通道净空确实定时候完全实事求是进行设计,不追求过高要求,以免增加填土高度、增加工程造价。在纵断面设计过程中，没有一味把通道高程作物必需控制标高，在纵断面设计特殊困难地域，为了避免部分通道高程而影响局部路线纵断面设计，经过充足论证考虑后对原有路面合适下挖，降低路面高程来设置通道。在K1+514KM、K1+968KM、K3+671、KMK6+892KM这四个通道处，采取了降低路面高程做法。第四，在平面和纵断面组合设计过程中努力争取平曲线和竖曲线一一对应,不过没有拘泥于规范，而是依据实际情况灵活处理，在满足视觉连续性情况下在一个平曲线内设置了多个竖曲线，同时尽可能采取半径大竖曲线。使得线形仍然舒顺流畅,视觉良好。比如在交点2和交点3平曲线内分布设置了两个竖曲线。4.2各项设计参数确定1坡度(1)最大坡度最大纵坡是公路纵断面设计中关键控制指标。在地形起伏较大地域，直接影响路线长短、使用质量、运输成本及造价。确定最大纵坡时，不仅考虑汽车动力特征、道路等级、自然条件，还要考虑工程和运行安全和经济等。中国《公路工程技术标准》对各级公路最大纵坡值给出了具体要求。此次设计速度为100KM/小时，查照《公路工程技术标准》中表3.0.16可得本设计最大纵坡为4%。（2）最小纵坡中国《公路工程技术标准》要求在长路堑、低填设边沟路段和其它横向排水不通畅路段，为确保排水通畅，预防积水渗透路基而影响其稳定性，均采取大于0.3%纵坡。在干旱地域，和横向排水良好不产生路面积水路段如直坡段路堤填段，可不受最小纵坡限制。因为高速公路路面排水通常采取集中排水方法，其直坡段或半径大于不设超高最小半径路堤路段最小纵坡仍应大于0.3%。此次设计中最小纵坡限制为0.3%。2坡长（1）最小坡长最短坡长限制关键是从汽车行驶平顺性要求考虑。最小坡长要求汽车以设计速度9-15s行程为宜，高速公路以设计速度9s行程即可。中国《公路工程技术标准》中对各级公路最小坡长作了具体要求。此次设计速度为100KM/小时，查照《公路工程技术标准》中表3.0.17-1可得本设计最小坡长为250。（2）最大坡长查照《公路工程技术标准》中表3.0.17-2可得本设计速度下不一样纵坡值最大坡长限制以下表所表示。纵坡坡度（%）345最大坡长（m）1000800600注，坡度小于3%坡不限制坡长。3竖曲线半径和长度在纵断面设计中，竖曲线设计受众多原因影响和限制，其中有三个限制原因决定着竖曲线最小半径或最小长度：(1)缓解冲击；(2)行驶时间不过短；(3)满足视距要求。依据以上原因，中国《公路工程技术标准》中表3.0.18对各级公路竖曲线最小半径和最小长度作了具体要求。此次设计速度为100KM/小时，查照《公路工程技术标准》中表3.0.18可得本设计竖曲线最小半径和最小长度以下表所表示。凸型曲线凹形曲线最小半径通常值110004500极限值65003000最小长度通常值210210极限值85854本设计中各项参数要求综上叙述，此次设计中纵断面设计各项参数要求汇总以下表：设计时速（km/h）最大纵坡（%）最小纵坡（%）最小坡长（m）凸形竖曲线凹形竖曲线竖曲线通常最小长度(m)极限最小半径（m）通常最小半径（m）极限最小半径（m）通常最小半径(m)10040.3250650011000300045002104.3竖曲线计算1竖曲线要素计算竖曲线要素计算公式：T=L式中：R——竖曲线半径(m)L——竖曲线曲线长(m)T——竖曲线切线长(m)E——竖曲线外距(m)ω——两相邻纵坡代数差，以小数计,当ω﹥0时为凹型竖曲线；ω﹤0时为凸型竖曲线。竖曲线计算示意图2设计标高计算设计标高计算公式竖曲线起点高程=变坡点高程±T切线高程=竖曲线起点高程+设计高程=切线高程±h式中：—前段坡线坡度；—后段坡线坡度；x—竖曲线上任意点和竖曲线始点水平距离(m)；h—竖距。3计算实例下面以变坡点1为例进行竖曲线计算。变坡点1桩号为K0+755，高程为46.1m，i1=0.940%，i2=-1.049%，R=11000m。则：竖曲线要素：ω=-2.034%，为凸形。曲线长=218.889切线长T=L2外距=0.54计算设计高程（以计算桩号为K0+655处设计高程为例）：竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T=（K0+755）－109.44=K0+645.56竖曲线起点高程＝46.10－109.44×0.94%＝45.07（m）竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T=（K0+755）+109.44=K0+864.44竖曲线终点高程＝46.10－109.44×1.049%＝44.95（m）横距：x=（K0+755.00）－（K0+655.00）=100(m)竖距==0.91切线高程=竖曲线起点高程+=45.07+0.94=46.01设计高程=切线高程—h=45.1(m)其它变坡点设计高程计算和上例类似，不再赘述。4本设计中计算方法：此次设计中纵断面设计是利用数字地面模型进行地面线插值并自动计算出其高程。人工确定出高程控制点后，输入纬地三维道路CAD系统，由人工和纬地三维道路CAD系统动态交互进行纵断面拉坡设计。最终由设计系统进行竖曲线要素及主点桩里程计算和相关结果图表生成。相关结果详见图表部分。第五章横断面设计5.1标准横断面确定1标准横断面确定本设计标段公路为四车道高速公路，设计速度100km/h。依据《公路工程技术标准》（JTGB01-）中各项要求，标准横断面确定以下：采取整体式路基，路基全宽26米，行车道宽度3.75m，路缘带宽度0.75m，右侧硬路肩3m(含右侧路缘带0.75m)，中央分隔带2.0m，中间带宽度3米，土路肩为0.75m。行车道路拱横坡为2%，土路肩为3%，路基边坡为1:1.5。边沟采取梯形边沟，深度为0.6m，宽度为0.6m，坡度均为1:1。路基标准横断面图图5-1所表示图5-1路基标准横断面图5.2加宽、超高设计1加宽设计依据《公路工程技术标准》（JTGB01-）中要求当平曲线半径小于或等于250m时，应对平曲线内侧行车道加宽，对应路基也应加宽。本设计标段内内全部有圆曲线曲线半径均大于250m，故不设加宽。所以相关加宽设计在此不再赘述。2超高设计本设计公路时速为100km/h时，《公路路线设计规范》要求不设超高最小半径为4000米，设计中全部平曲线圆曲线半径全部小于该值，所以在圆曲线上应设置超高。(1)超高过渡方法本设计公路为整体式路基高速公路，设有中央分隔带。所以超高过渡方法设置采取是绕中央分隔带边缘旋转方法，立即两侧行车道分别绕中央分隔带边缘旋转，使之各自成为独立单向超高断面，此时中央分隔带维持原水平状态。（2）最大超高值和过渡段渐变率确定依据《公路路线设计规范》中表7.5.1要求，此次设计中圆曲线最大超高定为8%，超高渐变形式为线性；查照《公路路线设计规范》中表7.5.4要求，过渡段渐变率最大值为1/175，最小值为1/330。（3超高缓解段部署因为本设计中交点1、2和交点3、4设置成S型反向曲线。所以在缓解段部署时候有两种情况：对于交点1、3前缓解段和交点2、4后缓解段是从ZH点或HZ点开始渐变；对于交点1、3后缓解段和交点2、4前缓解段是从反向曲线公切点开始渐变。这么就是从交点1曲线全超高过分到交点2曲线全超高，交点3、4也是这种方法。这么部署方法在路面上只出现一个零坡面，对排水和路容全部有利。（4）超高缓解段长度确实定超高缓解段长度按下式计算：式中：——超高缓解段长度（m）；——旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘宽度；绕中央分隔带边缘旋转时，其中，B为半幅行车道宽度；为左侧路缘带宽度；为右侧路缘带宽度。——旋转轴外侧超高和路拱坡度代数差。P——超高渐变率确定缓解段长度时应考虑以下几点：1）通常情况下，取（缓解曲线长度）2）若，但只要横坡从路拱坡度（-2%）过渡到超高横坡（2%）时，超高渐变率,仍取。不然，有两种处理方法：=1\*GB3①在缓解曲线部分范围内超高依据不设超高圆曲线半径和公式分别计算出超高缓解段长度，然后取二者中较大值，作为超高过渡段长度，并验算横坡从路拱坡度（-2%）过渡到（2%）时，超高渐变率是否,假如不满足，则需采取分段超高方法。=2\*GB3②分段超高超高过渡在缓解曲线全长范围内按两种超高渐变率分段进行，第一段以确保路面排水最小超高渐变率1/330从双向路拱坡度过渡到单向超高横坡，则其长度为第二段长度为。3）若，此时应修改平面线形，增加长度。平面线形无法修改时，宜按实际计算长度取，超高起点应从ZH(或HZ点)后退（或前进）长度。（5）本设计中超高缓解段长度计算因为利用纬地三维道路CAD系统进行超高设计时候不满足实际情况。所以人工进行计算，参考以上方法，下面对本设计中4个交点超高缓解段长度逐一计算：1）从ZH或HZ点渐变（交点1、3前缓，交点2、4后缓）交点1前缓解曲线上超高缓解段：ih=4%=6%假如全段过渡，经计算：P=1/463很显然小于1/330。考虑部分缓解段过渡，算得缓解曲线上不设超高最小半径对应长度为：L1=62.5，假如从这一点开始渐变到缓圆点，则P=1/347,小于1/330。所以设置分段超高过渡，经计算：LＣ１=118.8米，则LC2=250-118.8=131.2米交点2后缓解曲线超高缓解段长度计算和这类似，计算后得到结果以下：交点2后缓解曲线上超高缓解段：ih=4%=6%LＣ１=118.8米则LC2=300-118.8=181.2米交点3前缓解曲线上超高缓解段：ih=2%=4%部分缓解段过渡，算得缓解曲线上不设超高最小半径对应长度为：L1=250，假如从这一点开始渐变到缓圆点，则P=1/416,小于1/330。所以从不设超高最小半径对应点开始以P=1/330过渡到全超高，LＣ=118.8米。交点4后缓解曲线超高缓解段长度计算和这类似。交点4后缓解曲线上超高缓解段：ih=2%，=4%，LＣ=118.8米，L1=285米。从不设超高最小半径对应点开始以P=1/330超高过渡到全超高。2）从反向曲线公切点开始渐变（交点1、3后缓，交点2、4前缓）交点1后缓解曲线上超高缓解段：因为是从零坡面渐变，所以横坡代数差是=ih=4%，从公切点开始以P=1/330，渐变到ih=2%，以后一直渐变到圆缓点全超高,算得：LC1=59米。同理得：交点2前缓解曲线上超高缓解段LC1=59米。交点3后缓解曲线上超高缓解段：=ih=2%，从公切点开始以P=1/330过渡，渐变到ih=2%，以后为全超高，算得：LC=59米。同理得：交点4前缓解曲线上超高缓解段LC=59米。（4）横断面超高值计算图5-2超高计算点位置图表5-1绕中央分隔带边缘旋转超高值计算公式超高位置计算公式x距离处行车道横坡值备注外侧C结果为和设计高之高差；设计高程为中央分隔带外侧边缘高程；加宽值按加宽计算公式计算；4．当初，为圆曲线上超高值D0内侧D0C上表中：此次设计中利用纬地三维道路CAD系统进行横断面绘制，所以在设计时，没有些人工计算横断面超高值。在此不再叙述其计算过程及实例。5.2土石方计算和调配1路基土石方量计算因为本设计路段只有填方，能够采取平均断面法进行计算，即任意两相邻填方断面能够假定为一棱柱，，其体积计算公式以下：式中：计算实例：在本设计中任取两个横断面，K0+100,K0+120。计算其间土石方量。K0+100断面填方面积为56.86平米，挖方面积为1.57平米；K0+120断面填方面积为61.58平米，挖方面积为1.53平米。则由计算公式可得：V挖=（1.57+1.53）÷2×20=15.5（立方米）V填=（56.86+61.58）÷2×20=672.66（立方米）其它桩号断面之间土石方量计算类似上例，在此不再赘述。此次设计时利用纬地三维道路CAD系统进行土石方量计算。具体土石方量见图表部分土石方量计算表。2土石方调配因为本设计中全部为填方，所以填土只有从外面调运过来，边沟、排水沟、积水池挖土也可用于填方使用。第六章路面设计6.1基础资料1.自然地理条件新建高速公路地处=2\*ROMANII4区，沿线土质为粘质土。路基最小填方高度为1.5m，最不利季节地下水位距路床2.2m。年降雨量为650mm，潮湿系数（K）为0.7左右。最高气温33℃，最低气温-3℃，多年最大冻深为680mm。该地碎石集料丰富，有优质水泥供给，并有大量石灰、粉煤灰提供。2.近期交通组成及交通量近期交通量组成及交通量见下表，估计交通量增加率为8.5%。设计年限为。建设年限为两年。车型交通量（昼夜）小客车900东风EQ-140700解放CA10B650黄河JN-162600日野KB2227006.2轴载分析1.运行第十二个月内轴载当量换算。中国路面设计以BZZ-100为标准轴载，标准轴载P=100KN。（1）以弯沉值和沥青层层拉应力为设计指标时，轴载换算采取以下计算公式：式中：N——标准轴载当量轴次（次/d）；——被换算车型各级轴载作用次数（次/d）；——标准轴载（KN）；——被换算车型各级轴载（KN）；——被换算车型轴数系数；——被换算车型轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为6.4，四轮组为0.38；——被换算车型轴载等级。当轴间距大于3m时，应按单独一个轴载计算,此时轴系数为1；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴轴数系数计算，轴数系数按=1+1.2（m-1）计算；其中m——轴数。轴载当量换算结果以下表车型(KN)C1C2Ni小客车前轴16.5016.410602.后轴23.0016.411.35015849黄河JN-162前轴59.5016.4706472.2081473后轴115.0111296.702376解放CA10B前轴19.4016.47653.后轴60.851188.14444941日野KB222前轴50.2016.4824263.1287819后轴104.3011989.6097224东风EQ-140前轴23.7016.482410.05223171后轴69.2011166.10730143303.885927（2）以半刚性基层层底拉应力为设计指标时,轴载换算公式为：——轴数系数。——轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09；对于轴间距小于3m双轴及多轴轴数系数按下式计算：轴载当量换算结果以下表车型(KN)C1C2Ni小客车前轴16.50118.510600.01077331后轴23.00118.50.黄河JN-162前轴59.50118.5706205.1691954后轴115.0112159.670141解放CA10B前轴19.40118.57650.后轴60.851114.3795765日野KB222前轴50.20118.582461.47926649后轴104.30111153.989027东风EQ-140前轴23.70118.58240.后轴69.201143.328730763638.3604082.设计年限内累计当量轴载次数计算。设计年限内累计当量标准轴载次数用下式计算式中：—设计年限内一个车道沿一个方向经过累计标准当量轴次（次）；—设计年限（年）；—路面完工后第十二个月双向日平均当量轴次（次/日）；—设计年限内交通量平均年增加率（%）应依据实际情况调查，估计交通量增加，经分析确定；—车道系数。依据公路沥青路面设计规范，高速公路沥青路面设计年限为，双向四车道车道系数η取0.4～0.5，取0.45。交通量平均增加率为8.5%。（1）计算弯沉值及沥青层层底拉应力时：Ne=1.53×107（2）计算半刚性材料结构层层底拉应力时：Ne=1.61×107(次)。6.3路面等级确定及路面结构组合1.确定路面等级和面层类型交通量设计年限内累计标准轴次Ne=1.61×107次，由《公路沥青路面设计规范》可知该路交通等级为重交通，高速公路路面等级采取高级路面，面层类型采取2.路面结构组合及材料选择依据《公路沥青路面设计规范》要求和当地域路用材料，结合已经有工程经验和经典结构确定组合方案以下：4cm沥青玛蹄脂碎石（SMA-13）+6cm中粒式沥青混凝土（AC-20）+8cm粗粒式沥青混凝土（AC-25）+水泥稳定碎石基层（厚度待定）+20cm水泥稳定碎石底基层。以水泥稳定碎石基层为设计层。6.4各结构层材料设计参数和设计指标确实定1.土基回弹模量确实定（查表法）（1）确定临界高度由《路基路面工程》表1-9得：H1=2.5、H2=2.0、H3=1.3。（2）确定土平均稠度。由《公路沥青路面设计规范》表5.1.4-1土基干湿状态稠度提议值确定路基土平均稠度：中湿状态WC=1.05，干燥状态WC=1.15。（3）预估土基回弹模量依据《公路沥青路面设计规范》中附录F查出土基回弹模量：中湿状态E0＝40MPa，干燥状态E0＝45.5MPa。2.各层材料设计参数确定（1）沥青混合料设计参数参考《公路沥青路面设计规范》中附录E选择以下表：沥青混合材料抗压回弹模量劈裂强度(MPa)15℃20℃沥青玛蹄脂碎石180014001.6中粒式沥青混凝土180012001.0粗粒式沥青混凝土120010000.8（2）基层材料设计参数参考《公路沥青路面设计规范》中附录E选择以下表：基层底基层材料抗压回弹模量劈裂强度(MPa)水泥稳定碎石基层15000.5水泥稳定碎石底基层15000.53.设计指标确定（1）设计弯沉值该公路为高速公路，公路等级系数取1.0，面层为沥青混凝土，面层类型系数取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20㎝，基层类型系数取1.0。由ld=600Ne-0.2AcAsAB上式中：设计弯沉值（0.01mm）;-设计年限内一个车道累计当量标准轴载通行次数；-公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0；-面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；-路面结构类型系数，半刚性基层为1.0。计算得设计弯沉值为：ld=600×（1.61×107=21.72(0.01mm)（2）结构层拉应力结构层弯拉应力设计控制指标许可拉应力：σR=σsp/KS其中KS为抗拉强度结构系数，KS求解以下：KS=0.09Ne0.22/Ac=3.4653沥青混合料面层KS=0.35Ne0.11/Ac=2.3170无机结合料稳定集料KS=0.45Ne0.11/Ac=2.3170无机结合料稳定集料则计算得各结构层许可拉应力以下表：结构层材料极限抗拉强度KS各层许可拉应力（MPa）沥青玛蹄脂碎石1.63.46530.4617中粒式沥青混凝土1.03.46530.2890粗粒式沥青混凝土0.83.46530.2272水泥稳定碎石基层0.52.31700.2158水泥稳定碎石底基层0.52.31700.21586.5设计层厚度确定1中湿状态该结构为半刚性基层，沥青路面基层类型系数为1.0，设计弯沉值为21.72。利用设计程序计算满足设计弯沉指标和层底拉应力要求水泥稳定碎石基层厚度结果以下：新建路面结构厚度计算公路等级:高速公路新建路面层数:5标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:21.72(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:150(mm)层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量(MPa)15℃平均抗压模量(MPa)许可应力(MPa)1沥青玛蹄脂碎石40140018000.46172中粒式沥青混凝土60120018000.28903粗粒式沥青混凝土80100012000.22724水泥稳定碎石?150015000.21585水泥稳定碎石200150015000.21586新建路基40按设计弯沉值计算设计层厚度:Ld=21.72(0.01mm)H(4)=160mmLS=23.7(0.01mm)H(4)=180mmLS=21.1(0.01mm)H(4)=185mm(仅考虑弯沉)按许可拉应力计算设计层厚度:H(4)=185mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=185mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(4)=185mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(4)=185mm(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:H(4)=185mm(仅考虑弯沉)H(4)=185mm(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400mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.经过对设计层厚度取整,H(4)=190mm。最终得到路面结构设计结果以下:沥青玛蹄脂碎石40mm中粒式沥青混凝土60mm粗粒式沥青混凝土80mm水泥稳定碎石190mm水泥稳定碎石200mm新建路基2干燥状态该结构为半刚性基层，沥青路面基层类型系数为1.0，设计弯沉值为21.72cm。利用设计程序计算满足设计弯沉指标和层底拉应力要求水泥稳定碎石基层厚度结果以下：新建路面结构厚度计算公路等级:高速公路新建路面层数:5标准轴载:BZZ-100路面设计弯沉值:21.72(0.01mm)路面设计层层位:4设计层最小厚度:150(mm)层位结构层材料名称厚度（mm）20℃平均抗压模量(MPa)15℃平均抗压模量(MPa)许可应力(MPa)1沥青玛蹄脂碎石40140018000.46172中粒式沥青混凝土60120018000.28903粗粒式沥青混凝土80100012000.22724水泥稳定碎石?150015000.21585水泥稳定碎石200150015000.21586新建路基45.5按设计弯沉值计算设计层厚度:Ld=21.72(0.01mm)H(4)=150mmLS=23.5(0.01mm)H(4)=170mmLS=20.9(0.01mm)H(4)=176mm(仅考虑弯沉)按许可拉应力计算设计层厚度:H(4)=176mm(第1层底面拉应力计算满足要求)H(4)=176mm(第2层底面拉应力计算满足要求)H(4)=176mm(第3层底面拉应力计算满足要求)H(4)=176mm(第4层底面拉应力计算满足要求)H(4)=176mm(第5层底面拉应力计算满足要求)路面设计层厚度:180H(4)=176mm(仅考虑弯沉)H(4)=176mm(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400mm验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.经过对设计层厚度取整,H(4)=180mm。最终得到路面结构设计结果以下:沥青玛蹄脂碎石40mm中粒式沥青混凝土60mm粗粒式沥青混凝土80mm水泥稳定碎石180mm水泥稳定碎石200mm新建路基第七章排水设计7.1路基排水设计此次设计公路所处地平均年降雨量为650毫米，春秋两季降水量均为120～130毫米，各占整年降水量14～16%，夏季为整年降水最多季节，降水量为480～580毫米，占整年降水量61～65%。能够看出此地雨量比较丰富，而且夏季雨水比较集中。所以必需对路基进行排水设计。本设计标段内路基全部为填方路堤，因为地面十分平坦，降落在路界内雨水和边坡上流下雨水无法自己排出路界范围，所以在边坡坡脚外侧设置边沟来。因为沿线只有一条天然河道，边沟里水无法排到自然水系中，所以线形依据地形和边沟汇水点设置排水沟来将边沟水引出去。由排水沟引出水不能直接排放到农田或道路两边，所以设置蒸发池来蒸发掉雨水。因为本设计标段内路面在横向几乎没有高差，即路基两侧水基础没有交流，所以在设计过程中没有专门部署过水涵洞，只是在没有降低路面高程通道内在地方道路两侧设置了小型边沟使得少许水穿过路基到另一侧。在本设计中路基排水设施有边沟、排水沟、蒸发池三种。1边沟此次设计中边沟是用来聚集和排除路基范围内和流向路基少许地面水。设置于路基坡脚外侧，和路中线大致平行。此次设计中边沟最小纵坡为0.3%,考虑到纵坡较小，所以边沟出水口距离通常为150—200米。边沟断面形式为梯形，沟深为0.6米，底宽为0.6米，沟顶宽度为1.8米。边沟内侧坡度为1:1。边沟用M7.5混凝土现场浇筑而成。2排水沟排水沟关键用来将边沟水引到自然河道或蒸发池里。此次设计中边沟断面形式采取梯形，沟底宽度为0.8米，沟深为0.8米，沟顶宽度为2.4米，沟内侧坡度为1:1。排水沟也用M7.5混凝土现场浇筑而成。排水沟长度通常为30米左右。3蒸发池蒸发池用来储集排水沟从边沟引来水，本设计中，蒸发池通常离路基边沟30米远。蒸发池设置成边长为8或10米正方形。蒸发池深度为4米。7.2路面排水1路面表面排水本设计所在地域雨量比较丰富，而且在夏季雨水比较集中，加之本设计标段全部为填方路堤，路基高度较大。假如让路面表面水以横向漫流方法向路堤边坡分散排放，路面表面水在进入边坡坡面时流速过大，有可能对路堤坡面进行冲刷，对边坡稳定不利。所以本设计中在路堤高度大路段采取集中排水方法。在汇水量不大，路堤高度较小路段采取