二级公路路线初步设计

I断面为例进行计算。4.5.2设计参数挡土墙设计高7.46m，墙上填土高度为2.47m，填土边坡坡度为1:1.5，墙背仰斜，坡度1:0.25，墙背填土内摩擦角，填土与墙背间的内摩擦角为，墙背与竖直平面的夹角，墙背填土容重。4.5.3车辆荷载根据《路基设计规范》(JTGD30-2015)，车辆荷载为计算的方便,可简化换算为路基填土的均布土层,并采用全断面布载。1.不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度B（1）假定破裂面交于荷载内不计车辆荷载作用=0计算棱体参数A0、B0:==0.211=35+17.5-14.036=38.464°车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B：由于路肩宽度d=0.75m＜B=5.60m，可确定破裂面交于荷载内侧。（2）破裂面验算0＜1.386＜1.5，易知破裂面交于荷载内侧。换算土层厚度：h0=4.5.4主动土压力计算1.求破裂角（1）假定破裂面交于荷载内，得：=0.32=35+17.5-14.036=38.464°0.779则（2）求主动土压力系数K和K1根据《公路设计手册（路基）》表3-2-1采用第6类公式计算：=（3）主动土压力及作用位置主动土压力为：主动土压力的分量分别为：作用位置：4.5.5挡土墙稳定性验算挡土墙示例图如图4-1所示。图4-1挡土墙示例图取纵向1m作为计算长度挡土墙自重到墙趾的力臂 到墙趾的力臂（2）抗滑稳定性验算其中，为基底倾角：抗滑满足要求。（3）抗倾覆稳定性验算=抗倾覆满足要求（4）基底应力及合力偏心距验算基底的合力偏心距e为：则：基底应力为满足要求。（5）墙身截面强度验算截面强度计算：截面强度计算：挡土墙任意截面的水平弯矩为：式中：M—墙身计算截面的弯矩，kNm；G—墙身计算截面以上所有竖向荷载（包括自重）的总和，kN;P—墙身计算截面以上所有水平向荷载的总和，kN;—墙身计算截面以上所有竖向荷载的合力作用点至计算截面形心轴的距离，m；—墙身计算截面以上所有水平荷载的合力作用点至计算截面的距离，m。最大弯矩为：墙身应力为：满足要求。（6）截面受剪验算：满足要求。因，所以不需要进行抗拉验算。4.5.6挡土墙排水设计挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。排水措施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，不要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，一防止边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔。排水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设0.3m厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。第5章路面结构设计5.1设计资料和设计原则1.设计原则（1（1）.路面设计应根据使用要求及气候、水文、土质等自然条件，密切结合当地实践经验，进行路基路面综合设计。

（2）.在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理取材、方便施工、利于养护、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术经济比较，选择技术先进、经济合理、安全可靠、有利于机械化、工厂化施工的路面结构方案。

（3）.路面设计方案应注意环境保护和施工人员的健康和安全，为提高路面工程质量，应进行机械化施工。（1）.随着近几年当地经济发展，未来十几年内本地交通会有大量分流至本次设计道路中，故选取交通量年平均增长率为8%。（1）.随着近几年当地经济发展，未来十几年内本地交通会有大量分流至本次设计道路中，故选取交通量年平均增长率为8%。（2）.可靠度指标参数:公路等级:二级设计基准期:12(年)自然区划:Ⅳ（3）.交通量参数:轴载类型:标准轴载交通量为货车及大型客车平均4000辆/日方向系数：5%车道系数：0.5表5-1车辆分布系数车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类分布系数17.733.13.40非满载与满载车所占比例如表5-2所示：表5-2非满载和满载车所占比例车辆类型2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类非满载比例85906575557045605565满载比例15103525453055404535非满载与满载车当量设计轴载换算系数如表5-3所示：表5-3非满载与满载车当量设计轴载换算系数设计指标车辆类型2类3类4类5类7类8类9类10类11类沥青混合料永久变形非满载沥青混合料永久变形满载6.36.012.1无机结合料疲劳开裂非满载0.67.816.40.737.82.5满载35.5314.2137.672.9553.0713.5204.3426.8985.45.3设计过程当量设计轴载累计作用次数初年设计车道日平均当量轴次沥青混合料层永久变形的初始年设计车道日平均当量轴次=40000.50.5[(0.850.8+0.152.8)0.177+(0.90.4+0.14.1)0.331+(0.650.7+0.354.2）0.034+0+（0.551.3+0.457.9）0.125+（0.71.4+0.36.0）0.044+（0.451.4+0.556.7）0.091+（0.61.5+0.45.1）0.106+（0.552.4+0.457）0.085+（0.651.5+0.3512.1)0.007]=2291.82（次）无机结合料疲劳开裂的初始年设计车道日平均当量轴次=40000.50.5[(0.850.5+0.1535.5)0.177+(0.91.3+0.1314.2)0.331+(0.650.31+0.35137.6）0.034+0+（0.5510.2+0.451505.7）0.125+（0.77.8+0.3533）0.044+（0.4516.4+0.55713.5）0.091+（0.60.7+0.4204.3）0.106+（0.55×37.8+0.45×426.8）×0.085+（0.652.5+0.35985.4)0.007]）=187091.996（次）根据初始年设计车道日平均当量轴次，设计使用年限，求值设计车道上的当量设计车轴载累计作用此时沥青混合料层永久变形的当量设计轴载作用次数=Ne=1.587×107（次）②无机结合料层疲劳开裂的当量设计轴载作用次数=6926.651158187091.996=1.30109（次）判断交通荷载等级设计使用年限内设计车道累计交通量θ（）(次)沥青路面设计交通荷载等级表5-4所示。表5-4设计交通荷载等级极重特重重中等轻设计使用年限内设计车道货车及大型客车累计交通量（106辆）≥50.050-19.019.0-8.08.0-4.04.0≥由此判断此为中等交通。5.4拟定路面结构组合方案5.4.1拟定路面结构方案拟定方案如表5-5所示表5-5拟定路面表结构层编号层位材料类型厚度（mm）模量（MPa）泊松比1上面层细粒沥青混合料4012000.252中面层中粒沥青混合料60135000.253下面层粗粒沥青混合料80135000.254基层无机结合料稳定材料40018000.255底基层粒料材料2004000.356土基500.4回弹模量温度调整系数Ks取1.0。根据调查，该地最热月平均气温为27.7℃，最冷月平均气温为6.9℃，年平均气温为17.5摄氏度，温度调整系数为1.26，基准等效温度为22.8℃顶面竖向压应变温度调整系数为1.10。5.4.2路面结构验算根据调查，该地最热月平均气温为27.7℃，最冷月平均气温为6.9℃，年平均气温为17.5摄氏度，温度调整系数为1.26，基准等效温度为22.8℃顶面竖向压应变温度调整系数为1.10。（1）沥青混合料层永久变形验算沥青混合料层等效温度为：沥青混合料层等效温度为：（℃）按要求对沥青混合料进行分层：①表面层，采用10-20mm为一分层；②第二层沥青混合料，每一层厚度不大于25mm；③第三层沥青混合料，每一层厚度不大于100mm；④第四层及以下沥青混合料作为一层。将沥青混合料分为以下如表5-6所示：表5-6沥青路面分层厚度分层序号分层厚度（mm）110215315420520620780分层综合修正系数：zi10-42+8.1810-2-14.5=8.1810-72+(-1.50)10-3+0.9010-41802+8.1810-2180-14.5=-4.1510-71802-1.510-3180+0.9=0.66计算各分层的永久变形量和沥青混合料层总的变形量：10-82.931.800.48(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)=0.38+1.172+2.5+1.93+1.63+5.08=13.86(mm)沥青层容许永久变形为15(mm)，13.86(mm)＜20(mm)，拟定路面结构满足要求。沥青永久变形计算结果如表5-7：表5-7沥青永久变形量表分层编号分层厚度（mm）竖向压应力（MPa）修正系数永久变形（mm）1100.701.870.382150.703.821.173150.703.821.174200.685.252.55200.665.251.936200.605.251.637800.575.495.08合计18013.86沥青混合料层疲劳开裂验算沥青混合料层的疲劳寿命根据路面结构分析得到的沥青混合料层底拉应变，根据规范给出公式如下：15.96-2.9β-13.971.582.72其中β为目标可靠指标，二级公路目标可靠度为1.04.目标可靠度和目标可靠指标信息如表5-8：表5-8公路等级高速一级二级三级四级目标可靠度（%）9590858070目标可靠指标1.651.281.040.840.52ka——季节性冻土地区调整系数，取1.0；kb——疲劳加载模式系数；；Ea——沥青混合料20℃时的动态压缩模量（MPa）kb=364.05；——温度调整系数；沥青混合料层疲劳开裂：无机结合料稳定层疲劳开裂：路基顶面竖向压应变：——面层与基层当量模量之比：——面层与基层当量厚度之比：。=0.785.8642x1013次＞1.4246x107次。满足规范要求。无机结合料层疲劳开裂验算现场综合修正系数表5-9新建路面结构或改建工程既有路面结构层改建工程加铺层材料类型无机结合料稳定材料无机结合料稳定土无机结合料稳定材料无机结合料稳定土C114.035.018.521.0C2-0.0076-0.0156-0.01-0.0125C3-1.47-0.83-1.32-0.82；根据工程所在地区，温度调整系数为1.26，根据初拟路面结构路面参数计算：1.03；无机结合料稳定层疲劳破坏模型参数表5-10材料类型ab无机结合料稳定粒料13.2412.52无机结合料稳定土12.1812.79对于无机结合稳定粒料，疲劳开裂参数a=13.24，b=12.52。弯拉强度为2.0(MPa)根据参数可求1010次＞1.16109次满足规范要求。路基顶面竖向压应变验算路基顶面容许竖向压应变按《公路沥青路面设计规范2017版》=1.25104-0.1x1.04（1.261.4246107）-0.21=294.82满足规范要求。设计路面结构的验收弯沉值路基顶面验收弯沉值根据规范，确定路基顶面和路基验收弯沉值，采用落锤式弯沉仪，荷载盘半径为150mm，荷载为50KN，路基标准状态下回弹模量取50MPa，回弹模量温度调整系数Ks取1.0，则平衡状态下回弹模量取50MPa。求得路基顶面验收弯沉值为：（mm）根据弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值为35.2mm贯入强度验算公路所在地区平均气温大于0℃月份为12月，对应贯入强度验算的设计车道累计设计轴载作用次数次所在地区月平均气温大于0℃月平均气温为22.8℃，路面结构系数沥青混合料综合贯入强度：——第i层沥青混合料的贯入强度，普通沥青混合料一般为0.4——0.7MPa，取0.7，0.6，0.5.——第i层沥青混合料的权重，为三层时，由上至下取0.35，0.42，0.23.（MPa）=0.025(MPa)所以拟定路面结构和材料贯入强度满足要求。结果汇总表表5-11验算内容计算值对比值是否满足沥青层车辙（mm）13.8620是疲劳开裂对应累计当量轴次5.4910101.16109是沥青贯入强度（MPa）0.6120.025是所选路面结构和材料均满足各项要求。5.确定路面结构细粒沥青混合料4cm中粒沥青混合料6cm粗粒沥青混合料8cm无机结合料稳定材料40cm粒料材料20cm土基第6章道路排水设计1.排水设计要因地制宜、全面规划、合理布局、综合整治、讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性，并做到路基排水有利于农田灌溉。

2.设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地面排水与地下排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。

3.路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护和加固工程。

4.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，有必须讲究经济效益。为了减少对路面的破坏作用，应提高路面结构的抗水害能力，尽量阻止水进入路面结构，提供良好的排水措施，迅速排除路面结构内的积水。6.1

路基排水设计一般原则1.排水设计要因地制宜、全面规划、合理布局、综合整治、讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性，并做到路基排水有利于农田灌溉。

2.设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地面排水与地下排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。

3.路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护和加固工程。

4.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，有必须讲究经济效益。为了减少对路面的破坏作用，应提高路面结构的抗水害能力，尽量阻止水进入路面结构，提供良好的排水措施，迅速排除路面结构内的积水。6.2路基排水设计1.边沟设计挖方路段及填土高度小于边沟深度的填方路段，应在挖方边坡或填方边坡坡脚外设置边沟，以汇集和排除由路面、路肩和边坡坡面上流人的表面水。如图6-1所示。图6-1边沟示意图2.截水沟截水沟又称天沟，一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方的适当地点，用以拦截并排除路基上方流向路基的地面径流，减轻边沟的水流负担，保证挖方边坡和填方坡脚不受水流冲刷。3.

排水沟设计

排水沟起联接各种排水设施，将水引排到附近自然水道或桥涵，从而形成完善的排水系统的作用，采用对称梯形边沟，边沟的内边坡坡度为1:1，沟底宽为0.6m，沟深为0.6m。6.3路面排水设计为了防止因雨水对道路路面造成的侵害，以及道路积水对行车安全带来的隐患，本路线设计了路面排水设计，主要采用的方式为路面横坡度设计，通过在行车道和路肩上设置横向坡度，使表面水流向路基边缘。达到排水效果路线纵坡平缓，汇水量不大，路堤较低且边坡坡面不会受到冲刷的情况下，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。结论本条二级公路路线设计的主要目的是为了带动玉环和温岭之间地区的经济发展及城市建设，建设二级公路不仅可以改善该地区道路环境，而且可以带动该地区的经济发展，同时可以提高两地经济水平，改善贫富差距过大等一系列经济财政问题，新建公路是该地区发展建设的基础，是该地区经济发展的保障，通过对该地区车流量的考察，以及周边城镇未来发展的规划，决定初步设计为二级公路。1.平面线形设计平面线形设计是公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准在路线起终点之间，根据路线所在区域的地形图，地质，地物及其他的水文地理条件，综合平纵横三方面因素进行路线的选线。然后进行相关的设计工作，本设计选线共有两个方案，方案一线路总长4724.6245m，方案二线路总长4624.059m。通过对比确定方案一位最终方案。2.纵断面设计纵断面是道路纵断面设计的主要内容，纵断面设计是经过技术上，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纵断面设计包括车道最大和最小坡度设计，最大和最小坡长设计，竖曲线设计时要考虑平纵组合类型和它的设计方法。3.横断面设计横断面组成应根据公路等级，设计速度，地形，地质等调剂来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性，横断面设计一般根据公路等级和交通量大小，各级公路横断面来确定，同时结合当地交通规划和有关要求进行适当的调整。致谢在此次毕业设计中，我要衷心的感谢董老师以及教研室其他老师的辅导。在本次毕业设计中，遇到不少麻烦，但是有老师们的悉心指导，问题在不断减少，知识在一次次的数据修改中不断完善。十分感谢老师们的严格要求，我相信，在这种高要求的环境下，我个人会得到更好的进步，我也相信，这次设计的经历对我以后的工作和生活也会有很大的借鉴意义。同时，我还要感谢同学们，在设计过程中我们互相探讨问题，互相激励，互相促进。毕业设计是对四年专业知识的一次综合应用、扩充和深化，也是对我们理论运用于实际设计的一次锻炼。这次毕业设计，使我熟悉了道路设计的全过程，掌握了道路设计的步骤，巩固和充实了所学的专业理论和专业知识。不仅如此，毕业设计也是我们迈向工作环境前的一次很好的自我审视的机会，我们可以借此提高自己，培养自我调节自我管理能力。道路桥梁与渡河工程这门专业本就是极其细致的，设计时我们便被告诫一定要细致入微，即将步入工作中，我们更应该在工作中做到严谨，绝不能有半点马虎。参考文献

[1]李远福，杨少伟.线路勘测设计[M].北京：高等教育出版社2014.[2]周晓波.土木工程施工中节能环保技术探析[J].居舍,2017.[4]孙家驷.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，2015.[5]张志清，周亦唐