S224颍上至赛涧段道路工程K6~K9初步设计

目录摘要 第二章平面设计道路的平面线形规划，着力分析直线、圆曲线及缓和曲线的协同组合规律，建立科学的平面线形要素体系，平面设计的好坏直接左右路线设计的最终质量，由此可见该阶段在道路设计中不可或缺。2.1方案比选采用《公路工程技术标准》与区域地形图的协同分析,综合考量各类参数后，优选出两条候选路线，由路线一和路线二组成,按项目复杂程度，结合实用性、经济环保等要素进行双方案比较,对比结果见下图。路线一：结合原本的设计道路，在此基础上新建路线，尽量避免跨河流以及障碍物，各项规范满足要求。图2-SEQ图2-\*ARABIC1平面路线图1路线二：与路线一大抵是相同的，缺点是覆盖村庄，必须拆掉房屋。拆迁量大，增加了施工量和预算。图2-2平面路线图2表2-1主要指标表2.主要指标表比较项目单位路线一路线二公路等级级二级二级设计速度km/h6060路线总长Km3024.4873062.225路线增长系数1.3541.343平均每公里交点个数个0.0020.001平曲线最小半径m200200平曲线占路线总长m1612.5141019.337直线最大长度m334.480716.863最大纵坡m-0.878-0.701最短坡长m494.487362.225竖曲线占路线总长m580.393501.471平均每公里纵坡变坡次数个0.0010.002竖曲线最小半径m1400010000征地拆迁一般较多方案优点出行方便贴合原路线方案缺点转折点多造价高方案比较主选路线备选路线通过表格数据的对比，最后认定路线一为主选路线。2.2直线设计直线段使机动车的行驶更加快捷，但是直线段如果过长，则会导致司机产生疲劳驾驶，从而增加了车祸的发生的可能性，同时如果地形的高差较大，直线段也很难适用。本项目采用二级公路，采用60km/h的限速值，最大直线延伸距离334.4795米，满足1200m直线段设计规范上限。2.3圆曲线设计圆曲线是道路平面线形的三大要素之一，达到技术指标要求后，综合评估路线类别、地形特点及环境要求，实现安全性与经济性的合理匹配，筛选适宜的曲线半径。规范要求圆曲线半径最大值应控制在10000m以内。根据《公路路线设计规范》的规定，可见表2.3。表2-2各级别公路圆曲线的最小半径设计速度（km/h）12010080603020极限最小半径（m)6504002501253015一般最小半径（m)100007004002006530不设超高最小半径（m）路拱≤2%5500400025001500350150路拱>2%7500525033501900450200本方案平面设计圆曲线的半径分别为460m、300m、550m、550m、550m满足规范要求。2.4缓和曲线设计缓和曲线是平面线性要素之一，作为路线过渡的条件，缓和曲线实现直线与圆曲线或同向不等径圆曲线的曲率平顺变化。按照现行公路路基设计规范，缓和曲线最小长度随公路等级的变化。可参见表2.4。表2-3各级别公路的缓和曲线最小长度规范设计速度1201008060403020缓和曲线最小长度（m）100857050352520路线设计缓和曲线都是取80m。2.5平曲线要素计算图2-3对称基本形示意图内移值：p切线增长值：

q缓和曲线角：β切线长：T=平曲线长：L=

外距：E=切曲差（也称校正值）：J=圆曲线长：L平曲线要素计算：交点1的数值：交点桩号：K3+316.098，路线角度：左29°54′39.9″，圆曲线半径为460m，缓和曲线半径为80m。切线增长值：

q内移值：

p缓和曲线角：β0=28.6479L切线长：T=平曲线长度：

L=外距：

E=切曲差（也称校正值）：J=2T−L=2×163.019−320.145=5.893m圆曲线长：L直缓点桩号：K3+316.098-T=K3+153.079缓圆点桩号：K3+153.079+Ls圆缓点桩号：K3+233.079+Ly曲中点桩号：K3+393.224-Ly/2=K3+313.152交点1桩号：K3+313.150+（2T-L）/2=K3+316.097计算所得数值和纬地道路软件所得的值相匹配，验算结果正确。交点2的数值：交点桩号：K3+846.923，路线角度：右45°43′26.8″，圆曲线半径为300m，缓和曲线长度为80m。切线增长值：

q=内移值：

p=L缓和曲线角：β0=28.6479LsR切线长：

T=平曲线长度：

L=外距：

E=R+切曲差（也称校正值）：J=2T−L=2×166.841−319.415=14.267m圆曲线长：L直缓点桩号：K3+846.923-T=K3+680.082缓圆点桩号：K3+680.082+Ls圆缓点桩号：K3+760.081+Ly曲中点桩号：K3+919.492-Ly/2=K3+839.790交点2桩号：K3+839.790+（2T-L）/2=K3+846.924与交点1类似，计算所得数值和纬地道路软件所得的值相匹配，验算结果正确。

第三章纵断面设计3.1概要进行纵断面设计时需综合评估车辆机械性能、道路等级划分、两侧地质生态条件与工程造价，评估竖向曲线几何要素的规模参数，以实现行车高效安全、运输成本合理及乘客舒适性提升为目标。3.2纵坡设计（1）坡长控制过短的坡长将引起变坡点数量上升，驾驶过程中易出现反复颠簸，存在较大高程差的坡段间，由此引发视距缩短现象，降低驾驶安全系数与行驶平稳性，按照公路路线设计相关规范标准，设置各级公路的最小坡度，如表3.1所示。表3-1各级别公路的最小坡长规范设计速度（km/h)1201008060403020最小坡长（m）一般值40035025020016013080最小值30025020015012010060同样，长距离陡坡工况下行车安全系数大幅降低，持续的上坡工况容易引起发动机过热，降低其效能，造成行车安全稳定性降低，下坡路段若长时间使用制动，易引发刹车系统过热，影响车辆控制，必须依据不同场景约束最大坡长数值，依据公路路线设计规范的规定最大坡长如表3.2所示。表3-2各级别公路的纵坡长度限制规范纵坡坡度（%）设计速度（km/h)12010080604030203900100011001200———470080090010001100110012005—60070080090090010006——5006007007008007————5005006008————3003004009—————20030010——————200本方案设计中的最大纵坡长度为1070m（规范限值≤1200m），该设计参数满足规范对最大纵坡长度的限制要求。（2）坡度控制道路工程中纵坡设计的极限坡度，作为平面线形设计的核心参数，既制约道路延伸范围与施工水准，又关联交通安全性和全周期经济投入，按专业标准执行，根据规范规定，见表3.3。表3-3各级公路的最大纵坡值设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789为保障道路基层排水效果，减少渗水对路基的破坏，设定0.3%为纵坡的最低限值，本方案设计中纵坡下限值采用0.333%，达到规范要求。（3）合成坡度合成坡度反映的是含超高道路的，纵坡与超高横坡二者合成的综合坡度，其示意图可见图3.1所示。图3-1合成坡度示意图计算公式如下：I=式中：I——合成坡度；i——路线纵坡；iℎ——公路路线设计规范规定的道路最大合成坡度，具体可见下表3-4。表3-4各级别公路合成坡度值表设计速度（km/h）1201008060403020合成坡度值（%）10.010.010.510.010.010.010.03.3竖曲线（1）竖曲线的最小半径和最小长度竖曲线极限最小半径指兼顾行车平顺性与视距要求的最低半径标准，仅在地形受限的情况下才考虑采用，为实现平稳顺畅的车辆通行，设计时半径取值一般为极限最小值的1.5倍至2倍，该参数即竖曲线基础最小值，国内公路采用3秒行车时长作为竖曲线最小长度的控制标准。表3-5竖曲线最小半径以及最小长度设计车速（km/h）1201008060403020凸形竖曲线半径（m）一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线半径（m）一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度（m）一般值250210170120906050极限值100857050352520（2）竖曲线要素的计算竖曲线变坡点相邻两直坡段坡度为i1和i2,两值的代数差为w,即w=i2其为正值时表示为凹形竖曲线，负值时表示为凸形竖曲线。图3-2竖曲线要素图竖曲线长度：L=RW竖曲线切线长：

T竖曲线上的任意点纵距：

h竖曲线外距：

E=式中：1号变坡点：变坡点桩号：K3+840.000，高程：27.802，i1=0.333%，w=i竖曲线长：L=RW=16000×0.01211=193.760(m)竖曲线切线长：

T=竖曲线外距：

E=竖曲线的起点桩号：k3+840.000-96.880=k3+743.120（m）竖曲线的起点高程：27.802-96.880×0.333%=27.479（m）竖曲线的终点桩号：k3+384.000+96.880=k3+936.880（m）竖曲线的终点高程：27.802+96.880×0.878%%=28.653（m）2号变坡点：变坡点桩号：K4+460.000，高程：22.357，i1=−0.878%，w=i竖曲线长：L=Rw=14000×1.359%=竖曲线切线长：

T=竖曲线外距：

E=T2竖曲线起点桩号K4+460.000k4+364.870m竖曲线起点高程22.357m竖曲线终点桩号K4+460.000k4+555.130m竖曲线终点高程m3号变坡点：变坡点桩号：K5+530.000，高程：27.505m，i1=0.481%，w=i竖曲线长：L=RW=1竖曲线切线长：

T=L竖曲线外距：E=T竖曲线起点桩号k5+530.000k5+431.865m竖曲线起点高程m竖曲线终点桩号m竖曲线终点高程27.505m表3-6竖曲线数据表格桩号竖曲线标高（m）凸曲线半径R（m）凹曲线半径R（m）切线长T（m）外距E（m）起点桩号终点桩号K3+00025.005K3+84027.80171600096.892012290.293376939K3+743.108K3+936.892K4+46022.35681400095.153182090.323361717K4+364.847K4+555.153K5+53027.50481900098.150994590.253516256K5+431.849K5+628.151K6+024.48724.7753.4纵断面方案（1）纵断面设计指标依托平面设计方案，完成纵断面设计及计算绘图，设计方案的最终截图结果见图3.3，对纵断面设计控制点数据进行归纳制表3.7。图3-3纵断面方案图表3-7变坡点1纵断面方案的相关控制指标表格变坡点1前坡坡长（m）743.108后坡坡长（m）427.9548前坡坡度（%）0.333后坡坡度（%）-0.878竖曲线半径（m）16000竖曲线长度（m）193.784竖曲线起点位置平面缓和曲线内表3-8变坡点2纵断面方案的相关控制指标表格指标名称指标数值变坡点2前坡坡长（m）427.9548后坡坡长（m）876.6958前坡坡度（%）-0.878后坡坡度（%）0.481竖曲线半径（m）14000竖曲线长度（m）190.3064竖曲线起点位置平面缓和曲线内表3-9变坡点3纵断面方案的相关控制指标表格变坡点3前坡坡长（m）876.6958后坡坡长（m）396.336前坡坡度（%）0.481后坡坡度（%）-0.552竖曲线半径（m）19000竖曲线长度（m）196.302竖曲线起点位置平面缓和曲线内（2）纵断面方案分析检验表格内的数据都满足相关规范要求。观察图3.3可了解到地面线的高程，并且观察到地面的起伏情况。针对地面线起伏不大的道路，纵断面设计需以排水、平顺、经济为核心，重点优化纵坡组合、竖曲线设置及构造物衔接。本方案通过微地形利用和参数精细化，实现了成本节约且提升行车安全性，具备可行性。

第四章横断面设计4.1公路横断面组成横断面各结构要素的尺寸设计应综合道路功能、技术等级、时速标准、交通流量、地形条件与用地限制等核心参数统筹考量，兼顾公路功能、通行能力及安全畅通的基本要求，力求节约用地、控制投资，实现公路经济与社会效益的充分释放。图4-1一般路基断面形式图4.2横断面各部分尺寸确定（1）方案中的设计速度为60km/h，所以选用3.5m的车道宽度。车道宽度根据设计速度规定见表4.1。表4-1车道宽度规范设计速度（km/h）1201008060403020车道宽度（m）3.753.753.753.503.503.253.00路线设计规范中规定的基本车道数可见下表4.2。此次公路的等级为二级公路，所以选定车道数为2道。

表4-2各级公路的基本车道数规范公路等级高速、一级公路二级公路三级公路四级公路车道数≥4222（1）由表4-1、表4-2得一侧行车道为3.5m，行车道总体宽度为7m，车道数为2。（2）路肩的组成和作用以及其宽度在公路工程中，路肩一般由硬路肩、土路肩及高速一级公路专属路缘带组成，普通道路的路肩规划，可提升路面富余空间的宽度，促进车流顺畅通行，可改善驾驶员视线聚焦效果，增强行驶舒适体验，同时为公路的其他设施提供设置的场地。本方案设计的公路是二级公路，所以无需中央分隔带和左路肩右侧路肩宽度的选定看参考《路线设计规范2017》上的规定，截取部分表4.3所示。表4-3右侧路肩宽度表公路等级（功能）高速公路一级公路（干线公路）设计速度（km/h)1201008010080右侧硬路肩宽度（m）一般值3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）3.00（2.50）最小值1.501.501.501.501.50土路肩宽度（m)一般值0.750.750.750.750.75最小值0.750.750.750.750.75公路等级（功能）一级公路（集散功能）和二级公路三级公路、四级公路设计速度（km/h)8060403020右侧硬路肩宽度（m）一般值1.500.75———最小值0.750.25土路肩宽度（m)一般值0.750.750.750.500.25（双车道）0.50（单车道）最小值0.500.50基于二级公路等级与行车速度的综合考量，右侧硬路肩设计宽度采用0.75m，土路肩采用0.75m的宽度值。（3）路拱横坡度表4-4路拱的横坡度路面类型路拱坡度%路面类型路拱坡度%沥青混凝土、水泥混凝土1~2碎、（砾）石等粒料路面2.5~3.5其他沥青路面1.5~2.5低级公路3~4半整齐石块2~3查《公路工程技术标准》得沥青混凝土及水泥混凝土路面路拱坡度均为1~2%，故取路拱坡度为2%；直线段的硬路肩应设置向外倾斜的横坡，其坡度值应与行车道相同为2%，路线纵坡平缓，且设置拦水带时，其横坡值宜采用3%～4%；土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%~2%，故取土路肩横向坡度为3%。路拱坡度采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。本方案设计采用沥青混凝土路面，依据表4-4路面横坡为2%，硬路肩斜坡与车道的斜坡相同，土路肩斜坡采用3%的斜坡坡度。4.3平曲线超高设计因本工程圆曲线半径达250m以上，因此无需实施加宽处理。车辆转弯时因运动状态变化而形成离心力，以对抗车辆曲线行驶时形成的离心作用力，为此需对该路段作超高处理，以达到规范标准。下面进行超高的演算：（1）超高值计算由前面平曲线半径计算公式可得超高坡度计算公式：i式中：圆曲线的极限最小半径、最小半径和不设超高的半径最小值的规定见下表4.5所示。

表4-5横向力µ值以及圆曲线半径R值设计车速（km/h）12010080604030μ极限最小半径0.030.140.15一般最小半径0.050.050.060.060.060.05不设超高的半径0.0350.350.350.350.350.35µ与R的拟合公式如下表4-6所示。表4-6µ与R的关系表设计车速（km/h）μ与R的关系120μ=100μ=80μ=60μ=方案设计行车速度为60km/h，所以μ/R=0.06/200,根据上表中选取公式如下：μ

表4-7各级别公路圆曲线的最大超高值公路技术等级高速公路、一级公路二级公路、三级公路、四级公路一般地区（%）8或108积雪冰冻地区（%）6城镇区域（%）4表4-8车道受到限制时的最大超高值设计速度（km/h）8060403020超高值（%）642方案设计为二级公路，行车速度为60km/h，所以车道的最大超高值为4%，路拱横坡度为2%。下面对JD1、JD2进行超高值计算：JD1超高段计算：μ

i对JD2的超高段计算

μ

i综上：JD1上的超高值：R=460m，v=60km/h,iℎJD2上的超高值：R=300m，v=60km/h,iℎ（2）超高过渡段长度计算Lc式中：由JTGD20-2017《公路路线设计规范》要求二级公路无中间带，方案设计为新建二级公路。所以超高过渡采用绕内侧车道边缘旋转。表4-9最大超高渐变率表设计速度（km/h）超高旋转轴中线内边线1201/2501/2001001/2251/175801/2001/150601/1751/125401/1501/100301/1251/75201/1001/50缓和段长度Lc①JD1Lc取值：半径R=460m，路拱横坡度iG=2.0%，Ls=80m；μ=0.因此次设计绕内边线旋转，所以△i=iℎ=0.03，B通过规范可得表7.5.4得p=1/125故Lc=Bˊ△i根据排水的需要，Ls=80m，令Ls=L令p=1/330，

Lc=即Lc=70<80m，则取②JD2Lc取值：半径R=300m，路拱坡度iG=2.0%，Ls=80，iℎ=0.055因此次设计绕内边线旋转，所以△i=iℎ=0.055，p=1/125故Lc=Bˊ△ip根据排水的需要，Ls=80m令Ls=Lc令p=1/330，

Lc=即Lc则超高过渡在缓和曲线前的直线路段开始，路面外侧以适当的超高渐变率逐渐抬高，是横断面在ZH（或HZ）点渐变为向内倾斜的单向横坡（临界断面）。（3）横断面超高值计算本工程方案设计公路为新建公路，所以采用绕内边线旋转的超高过渡方式示意图，超高值计算公式如下表。表4-10绕内边线旋转超高值的相关计算公式超高位置计算公式备注x≤x0x＞x0圆曲线外缘bJiJ+(计算结果均为与设计高之高差，设计高的位置为路基外侧边缘；临界断面距超高缓和段起点为：x0=iGiℎ加宽值bx按加宽计算公式计算。内、外侧边线降低和抬高值是在Lc中线bJiJ+内缘bJiJ−(过渡段外缘bJ(iJ−iG)+[bJiG中线bJib内缘bJiJ−(bJiJ−(图4-2超高过渡方式图此表中：下面进行超高过渡值的计算过程：根据平面设计中路线JD1直缓点是超高过渡段的起点，缓直点是超高过渡段的终点。从直缓点（K3+153.079）到缓圆(K3+233.079)以及圆缓(K3+393.220)点到缓直（K3+473.220）为在过渡段上的超高值计算，缓圆点过渡到曲中点再过渡到圆缓点为圆曲线上的超高值计算。路拱横坡度iG=2.0%，路面宽度B=7m，路肩宽度bJ=1.5m，路肩横坡度iJ=3%，超高横坡度iℎX在过渡段上：K3+170处：bxx=3170-3153.079=16.921m＜x0=33.333m外缘：

ℎ=1.5×(3%-2%)+[1.5×2%+(1.5+7)×0.03]×16.921/70=0.069m中线：

ℎ'=1.5×3%+3.5×2%=0.115m内缘：

ℎ''=1.5×3%-(1.5+0)×2%=0.015桩号K3+190.000bx=0mx=3190-3153.079=36.921m＞x0=33.333m外缘：

ℎ=1.5×(3%-2%)+[1.5×2%+(1.5+7)×0.03]×36.921/70=0.151m中线：

ℎ'=1.5×3%+3.5×(36.921/70)×0.03=0.1004m内缘：

ℎ''=1.5×3%-(1.5+0)×（36.921/70）×0.03=0.021m圆曲线上：HY(K3+233.079)—YH(K3+393.220)b=0m外缘：

ℎ=1.5×3%+（1.5+7）×0.03=0.27m中线：

ℎ'=1.5×3%+3.5×0.03=0.14m内缘：

ℎ''=1.5×3%-（1.5+0）×0.03=0m过渡段上：K3+410处；bx=0mx=3473.220-3410=63.220m＞33.333m外缘：

ℎ=1.5×(3%-2%)+[1.5×2%+(1.5+7)×0.03]×63.220/80=0.240m中线h’c=bJi=1.5×3%+3.5×(63.220/80)×0.03=0.128m内缘

ℎ''=1.5×3%-(1.5+0)×（63.220/80）×0.03=0.009mK3+450处：bx=0mx=3473.220-3450=23.220m＜33.333m外缘：

ℎ=1.5×(3%-2%)+[1.5×2%+(1.5+7)×0.03]×23.220/80=0.098m中线：

ℎ'=1.5×3%+3.5×2%=0.115m内缘：

ℎ''=1.5×3%-(1.5+0)×2%=0.015m以上计算数据以和软件中直曲线转表核对检查，确保数据的准确性。因算法相同，剩余的超高计算值不在详细计算。表4-11路基超高及加宽表桩号路基左侧路基右侧路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)路基宽(m)路面宽(m)加宽值(m)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K3+0005.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+0205.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+0405.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+0605.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+0805.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+1005.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+1205.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+1405.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+153.0795.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+1605.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+1805.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+2005.0003.5000.000-2.000-2.0005.0003.5000.000-1.726-3.000K3+2205.0003.5000.000-2.000-2.0005.0003.5000.0001.132-3.000K3+233.0795.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+2405.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+2605.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+2805.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+3005.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+313.1505.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+3205.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+3405.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+3605.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+3805.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+393.2205.0003.5000.000-3.000-3.0005.0003.5000.0003.000-3.000K3+4005.0003.5000.000-2.031-2.0315.0003.5000.0002.031-3.000K3+4205.0003.5000.000-2.000-2.0005.0003.5000.000-0.826-3.000K3+4405.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+4605.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+473.2205.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+4805.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+5005.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000K3+5205.0003.5000.000-2.000-3.0005.0003.5000.000-2.000-3.000表4-12路面数值设计表桩号地面高程(ｍ)设计高程(ｍ)填挖高度(ｍ)路基宽度(ｍ)以下各点与设计高程之高差(ｍ)施工时中桩(ｍ)左侧右侧左侧中桩右侧填挖W1W2V2V1B1B2CA2A1填挖K3+00025.0125.010.000.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.00+02025.0025.070.070.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.07+04024.995-0.12-0.090.00-0.09-0.120.15+06024.9025.200.300.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.30+08024.9525.270.320.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.32+10025.0125.340.320.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.32+12025.0225.400.390.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.39+14025.2225.470.260.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.26+153.07925.3425.510.180.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.18+16025.2925.540.250.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.25+18025.1425.600.460.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.46+20025.0825.670.590.75-0.10-0.090.00-0.07-0.100.59+22025.0325.740.710.75-0.10-0.090.000.050.030.71+233.07925.1925.780.590.75-0.15-0.130.009+24025.2125.800.600.75-0.15-0.130.000+26025.3325.870.540.75-0.15-0.130.004+28025.3925.940.550.75-0.15-0.130.005+30025.4026.000.610.75-0.15-0.130.001+313.15025.3726.050.680.75-0.15-0.130.008+32025.4226.070.650.75-0.15-0.130.005+34025.5226.140.610.75-0.15-0.130.001+36025.4726.200.730.75-0.15-0.130.003+38025.4726.270.800.75-0.15-0.130.000+393.22025.5326.310.790.75-0.15-0.130.009+40025.3426.340.990.75-0.10-0.090.000.090.060.99+42025.5026.400.900.75-0.10-0.090.00-0.04-0.060.90+44025.5126.470.960.75-0.12-0.090.00-0.09-0.120.96+46025.4626.541.070.75-0.12-0.090.00-0.09-0.121.07+473.22025.4526.581.130.75-0.12-0.090.00-0.09-0.121.13+48025.4426.601.160.75-0.12-0.090.00-0.09-0.121.16+50025.4026.671.270.75-0.12-0.090.00-0.09-0.121.27+52025.4626.741.280.75-0.12-0.090.00-0.09-0.121.284.4土石方的计算与调配4.4.1土石方的计算假如两相邻断面间为一棱柱体，则按平均断面法计算，其公式为：V=1式中：当两相邻断面面积相差较大的时候，则按棱台体公式是更为接近，采用公式：式中：，其中。以桩号K4+360~K4+380之间土方数量的计算为示例，其中土石方数据见表4-13。表4-13土石方的相关数据桩号横断面面积(m2)挖方填方K4+3600.170.00K4+3800.000.11挖方量：V=1/2×（0.17+0）×20=1.7m³填方量：V=1/2×0.11×20=1.1m³挖填方总量：1.7+1.1=2.8m³根据情况不同选取不同的公式去计算挖填方总量，即取得土石方数量，填入土石方计算表。4.4.2土石方调配横向调运按下式复核：填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余纵向调运按下式复核：填缺=纵向调运方+借方挖余=纵向调运方+废方总调运量按下式复核：挖方+借方=填方+弃方下面对于K4+260~K4+300段进行计算过程：表4-14土石方调配表桩号横断面填方数量(m3)利用方数量(m3)面积(m²)挖方填方本桩利用填缺挖余K4+2601.448.2718529157K4+2801.476.4914829118K4+3001.442.97952965挖方总量=1.44+1.47+1.44=4.35m²填方总量=8.27+6.49+2.97=17.73m²填方=本桩利用+填缺=29+29+29+157+118+65=427m3挖方=本桩利用+挖余=29+29+29+0+0+0=87m3

第五章路面结构设计5.1路基设计（1）路基宽度路基宽度为行车道路面及其两侧路肩宽度之和，此次设计中，道路等级为二级公路，路基宽度为10m。其中包含行车道为双车道的2×3.5m；硬路肩的0.75m；土路肩的0.75m；（2）路基边坡坡率路基边坡坡率对路基稳定十分重要，确定路基边坡坡率是路基设计的重要任务。公路路基边坡坡率用边坡高度（H）和边坡宽度(b)的比值表示。路基边坡坡率的大小，取决于边坡的土质、地质构造（路堑）以及水文等自然因素和边坡高度。路堤边坡坡率可见表5.1，路堑边坡坡率可见表5.2。表5-1路堤式边坡的坡率表填料类型边坡坡率上部高度（H≤8m）下部高度（H≤12m）细粒土1：1.51：1.75粗粒土1：1.51：1.75细巨粒土1：1.31：1.5表5-2路堑式边坡的坡率表土的类别边坡坡率黏土、粉质黏土、塑性指数大于3的粉土1：1中密以上的中砂、粗砂、砾砂1：1.5卵石土、碎石土、圆砾石、角砾石胶结和密实1：0.75中密1：1依据任务书中的资料以及上述规范要求，上方路堤边坡坡率为1:1.5，下方坡率为1:1.75；上方路堑边坡坡率为1：0.75，下方坡率为1：1。（3）边沟本方案设计的排水沟横断面采用矩形截面，尺寸拟定宽为0.6m，高拟定为0.6m。图5.1边沟示意图5.2交通参数方案的基本资料：道路等级为二级公路，设计车速为60km/h，设计年限为12年，年交通增长率在3%~8%自行选定,设计拟定为6%。表5-3公路设计年限规范公路等级设计使用年限公路等级设计使用年限高速公路、一级公路15三级公路10二级公路12四级公路8下面计算设计车道2轴6轮及以上车辆的年平均日交通量QAADTT=350+190+160+166+320+128+65=1379表5-4车道系数表单向车道数123≥4高速公路—0.70~0.850.45~0.600.40~0.50其他等级公路1.000.50~0.750.50~0.75—由此表可得DDF取0.5，LDF取0.6Q1=1379×0.5×0.5=413.7N可得N=2.547×表5-5沥青混凝土路面的设计交通荷载分级表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累计大型客车和火车交通量（×10≥50.050.0~19.019.0~8.08.0~4.0<4.0由上表可知：Ne=2.547×106本次方案设计公路为二级公路，所以采用水平三计算交通数据情况。表5-6公路TTC指标分类规范（%）TTC分类整体式货车比列半挂式货车比列TTC1<40>50TTC2<40<50TTC340~70>20TTC440~70<20TTC5>70____整体式货车：N=(350+190+160+166+320)/(350+190+160+166+320+128+65)=86%半挂式货车：1-86%=14%根据水平三计算结果，整体式货车所占百分比86%大于70%，可得公路TTC分类标准为TTC5。表5-7不同TTC分类车辆种类分布系数表车辆种类2类3类4类5类6类7类8类9类10类11类TTC16.420.425.20.0TTC222.08.510.60.0TTC317.712.54.410.6TTC428.89.42.00.1TTC510.042.314.80.022.72.00.2因设计方案为二级公路，所以采用水平二和水平三计算方式，以下用水平三计算。按以下公式确定不同类型车辆的轴载换算系数。EALFm此式：表5-82~11类车辆非满载车和满载车比例车型非满载车比列满载车比列2类0.80~0.900.10~0.203类0.85~0.950.05~0.154类0.60~0.700.30~0.405类0.70~0.800.20~0.306类0.50~0.600.40~0.507类0.65~0.750.25~0.358类0.40~0.500.50~0.609类0.55~0.650.35~0.4510类0.50~0.600.40~0.5011类0.60~0.700.30~0.40表5-92~11类车辆当量设计轴载换算系数沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量车型234567891011非满载车1.5满载车12.1路基顶面竖向压应力车型234567891011非满载车1.6满载车12.417.111.712.512.513.320.8沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量2类EALF3类EALF4类EALF5类EALF6类EALF7类EALF8类EALF9类EALF10类EALF11类EALF路基顶面竖向压应变：2类EALF3类EALF4类EALF5类EALF6类EALF7类EALF8类EALF9类EALF10类EALF11类EALF基于确定的车辆当量设计轴载换算系数，结合交通量的调查数据，可确定初始年设计车道日平均当量轴次N1N此式：根据初始年设计车道日平均当量轴次N1、设计使用年限等，按以下公式计算设计车道上的当量设计轴载累计作用次数NN此式：基于规范要求，以沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量为设计指标可知：N=852.634（次/d）得：Ne=1+γ依据规范，以路基顶面竖向压应变为设计指标标准：N=1521.2（次/d）由公式可知：

Ne=1+γt5.3初拟路面结构组合及各结构层厚度表5.10初拟路面结构层位材料名称级配类型类型厚度（mm）（mm）1细粒式沥青砼AC-13C402中粒式沥青砼AC-20C603粗粒式沥青砼AC-25C804水泥稳定碎石CCR3605低剂量水稳碎石LCCR200表5-10基层和底基层材料的适用交通荷载等级和层位类型材料类型适用交通荷载等级和层位无机结合料稳定类水泥稳定级配碎石或砾石、水泥粉煤灰稳定级配碎石或砾石、石灰粉煤灰稳定级配碎石或砾石各交通荷载等级的基层和底基层水泥稳定未筛分碎石或砾石、石灰粉煤灰稳定未筛分碎石或砾石、石灰稳定未筛分碎石或砾石轻交通荷载等级的基层、各交通荷载等级的底基层水泥稳定土、石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土轻交通荷载等级的基层、各交通荷载等级的底基层粒料类级配碎石重及重以下交通荷载等级的基层、各交通荷载等级的底基层级配砾石、未筛分碎石、天然砂砾、填隙碎石中等和轻交通荷载等级的基层、各交通荷载等级的底基层沥青结合料类密级配沥青碎石、半开级配沥青碎石、开级配沥青碎石极重、特重和重交通荷载等级的基层沥青贯入碎石重及重以下交通荷载等级的基层水泥混凝土水泥混凝土或贫混凝土极重、特重交通荷载等级的基层表5-11基层和底基层厚度材料种类集料公称最大粒径（mm）厚度（mm),不小于密级配沥青碎石半开级配沥青碎石开级配沥青碎石19.05026.58031.510037.5120级配贯入碎石—40贫混凝土31.5120无机结合料稳定类19.0，26.5，31.5，37.515053.0180级配碎石级配砾石未筛分碎石、天然砂砾26.5，31.5，37.510053.0120填隙碎石37.57553.010063.0120表5-12面层材料的交通荷载等级和层位材料类型适用交通荷载等级和层位连续级配沥青混合料各交通荷载等级的表面层、中面层和下面层沥青玛蹄脂碎石混合料极重、特重和重交通荷载等级的表面层、对抗滑有特殊要求的表面层厂拌热再生沥青混合料各交通荷载等级的表面层、中面层和下面层上拌下贯沥青碎石中等、轻交通荷载等级的面层沥青表面处治中等、轻交通荷载等级的表面层表5-13不同粒径沥青混合料层厚沥青混合料类型以下集料公称最大粒径沥青混合料的层厚(mm),不小于4.759.513.216.019.026.5连续级配沥青混合料152535405075沥青玛蹄脂碎石一30405060一开级配沥青混合料一202530一一表5-14无机结合料稳定类基层(粒料类底基层)路面厚度范围(mm)交通荷载等级极重、特重重中等轻面层250～150250~150200～100150~20基层(无机结合料稳定类)600～350550～300500～250450～150底基层(粒料类)200～150表5-15无机结合料稳定类基层(无机结合料稳定类底基层)路面厚度范围(mm)交通荷载等级极重、特重重中等轻面层250～120250～100200～100150～20基层(无机结合料稳定类)500～250450~200400～150500~200底基层(无机结合料稳定类)200～150一表5-16粒料类基层(粒料类底基层)路面厚度范围(mm)交通荷载等级重中等轻面层350~200300～150200～100基层(粒料类)450~350400～300350～250底基层(粒料类)200～150表5-17沥青结合料类基层(粒料底基层)路面厚度范围(mm)交通荷载等级重中等轻面层150~120120～10080～40基层(沥青结合料类)250~200220～180200～120底基层(粒料类)400~300400～300350～250表5-18沥青结合料类基层(无机结合料稳定类底基层)路面厚度范围(mm)交通荷载等级极重、特重重中等轻面层120～100120～100100~8080～40基层(沥青结合料类)180～120150～100150～100100~80底基层(无机结合料稳定类)600～300600～300550～250450～200表5-19沥青结合料类基层(粒料+无机结合料底基层)路面厚度范围(mm)交通荷载等级极重、特重重中等轻面层120~100120～100100~8080～40基层(沥青结合料类)240~160180～120160～100100～80底基层(粒料类)200～150200～150200～150200～150底基层(无机结合料类)400~200400～200350～200250～150表5-20不同结构组合路面的设计指标基层类型底基层类型设计指标“无机结合料稳定类粒料类无机结合料稳定层层底拉应力、沥青混合料层永久变形量无机结合料稳定类沥青结合料类粒料类沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量、路基顶面竖向压应变无机结合料稳定类沥青混合料层永久变形量、无机结合料稳定层层底拉应力粒料类粒料类沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量、路基顶面竖向压应变无机结合料稳定类沥青混合料层层底拉应变、沥青混合料层永久变形量、无机结合料稳定层层底拉应力水泥混凝土°一沥青混合料层永久变形量表5-21粒料回弹模量取值范围(MPa)材料类型和层位最佳含水率和与压实度要求相应的干密度条件下经湿度调整后级配碎石基层200～400300~700级配碎石底基层180～250190～440级配砾石基层150～300250～600级配砾石底基层150～220160～380未筛分碎石层180～220200～400天然砂砾层105～135130～2405.4路面结构层材料设计参数按照公式确定路基顶面回弹模量设计值。（1）路基顶面回弹模量以《公路路基设计规范》为依据，低液限黏土的标准回弹模量设计值取70MPa,以0.95作为回弹模量的Ks湿度调整值，干湿与冻融循环作用折减系数Kη取0.8，经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为53.2Mpa,满足规范要求。=0.95×0.8×70=53.2新建公路路基回弹模量设计值E0确定，并应满足式的要求。（2）水泥土底基层模量由试验结果，经湿度校正后，试验得出水泥土底基层模量为1000Mpa。(3)水泥稳定碎石基层模量和弯拉强度根据试验结果得,结合结构层模量调整系数0.5,水泥稳定碎石结构层最终模量取10000MPa,弯拉强度为试验结果为1.5Mpa。(4)沥青面层模量根据试验测定结果,20℃、10Hz时,AC-13模量为10000MPa,AC-16模量为10000MPa。(5)泊松比路基泊松比取0.40,级配碎石底基层泊松比取0.25,沥青混合料面层和水泥稳定碎石基层泊松比取0.25。表5-22泊松比取值规范材料类别路基粒料无机结合料密级配沥青混合料开级配沥青混合料、半开级配沥青混合料泊松比0.400.30表5-23目标可靠度和目标可靠指标公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路目标可靠度（%）9590858070目标可靠指标β1.651.281.040.840.52表5-24无机结合料稳定类材料的弯拉强度和弹性模量取值范围(MPa)材料弯拉强度弹性模量水泥稳定粒料、水泥粉煤灰稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料1.5~2.018000~280000.9~1.514000～20000水泥稳定土、水泥粉煤灰稳定土石灰粉煤灰稳定土0.6~1.05000~7000石灰土0.3~0.73000~5000

5.5湿度、温度条件表5-25基准路面结构温度调整系数和等效温度地名省（自治区、直辖市）最热月平均气温（℃）最冷月平均气温（℃）年平均气温（℃）温度调整系数基准等效温度（℃）沥青混合料层层底拉应变、无机结合料稳定层层底拉应力路基顶面竖向压应变合肥安徽28.52.916.31.371.2222.6即温度调整系数取1.22，基准等效温度为23表5-26季节性冻土地区调整系数k冻区重冻区中冻区轻冻区其他地区冻结指数F(℃·d)≥20002000～800800～50≤50k。0.60~0.700.70～0.800.80~1.001.00季节性冻土地区调整系数：0.85.6路面结构层具体数值计算5.6.1等效温度及温度调整系数的计算（1）温度调整系数当沥青路面面层由两层或者两层以上的非同类材料层组成时，则需要按下列式子换算，以此来优化路面的结构。ℎEi*把数据代进式中可知：ha=h1+h2=40+60=100mmEa∗=Hb=120+200=320Eb∗=所以λEλ那么要得到路面温度调整系数，则要按照下面的公式计算：K此式：沥青混合料层疲劳开裂：AABB无机结合料层：AABB路基顶面竖向压应变:AABB（2）等效温度：T此式：5.6.2沥青混合料层疲劳开裂验算部分形式下采用沥青混合料层层底拉应变来计算沥青混合料层的疲劳开裂使用周期公式如下：此式：此式：5.6.3无机结合料稳定层疲劳开裂验算之所以用层底拉应力来计算和控制它的使用周期，是因为无机结合料稳定类粒料拥有着一些特定的半钢性材料性质，计算公式示意如下：此式：K此式：5.6.4沥青混合料永久变形量验算依据我国公路路基设计规范，可知沥青混合料在标准情况下所进行的车辙实验获得的永久变形量，按下列式子去计算：此式：此式：

5.6.5应用HPDS2017软件验算沥青路面结构设计计算（1）本方案设计公路为二级公路,基本所需内容在本章5.2交通参数已详细阐述。在此提及满载车所占的比例：首先根据交通参数可得公路为TTC5类型，与满载车所占的比例相乘所得比例。图5-1交通参数输入窗口（2）路面设计类型为新建路面设计，在平面设计中详细阐述。路面结构的层数为4层，分别为面层2层，基层1层，底基层2层。路基顶面回弹模量为53.2Mpa，在路面结构层材料设计参数中详细说明。图5-2路面参数输入（3）路面设计参数输入本次拟定为无机结合料稳定类基层(无机结合料稳定类底基层)，厚度范围取值在本章表5-28说明。由交通参数中的参数得交通荷载等级为轻，因此拟定的厚度在此区间。面层：上面层取的是密级配沥青混合料细粒式沥青混凝土AC-13，厚度取的是40mm,下面层取的是密级配沥青混合料中粒式沥青混凝土AC-16，厚度取的是60mm。基层：基层取的是水泥稳定碎石，厚度取的是300mm。底基层：底基层取的是水泥土，厚度取的是180mm。图5-3沥青路面结构的参数输入窗口（4）路面结构验算公共参数输入窗口基准等效温度为23；季节性冻土地区调整系数：0.8，在5.5章节以详细说明。图5-4结构验算公共参数输入窗口

（5）路面结构设计验算结果图5-5路面结构验算1图5-6路面结构验算2图5-7路面结构验算3图5-8路面结构验算4图5-9路面结构验算5

第六章挡土墙设计6.1挡土墙设计说明挡土墙在道路工程里是抵抗土体侧压力、防止填方或挖方边坡失稳的关键结构物，其设计要全面考虑地质条件、水文环境、道路等级、施工可行性以及经济性，保障结构稳定安全且实现使用目的。6.2挡土墙设计（1）挡土墙的荷载组合施加于挡土墙的作用（或荷载）按性质划分，可分为永久作用(荷载)、可变作用(荷载)和偶然作用(荷载)这三种形式，见下表6.1。表6-1形式表组合作用（或荷载）名称Ⅰ挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其他永久荷载组合Ⅱ组合Ⅰ与基本可变荷载相结合Ⅲ组合Ⅱ与其他可变荷载、偶然荷载相结合挡土墙按构件承载能力的极限状态设计时，挡土墙采用下列表达式：γR(式中：表6-2结构重要系数墙高（m)公路等级高速公路、一级公路二级及二级以下公路≤5.01.00.95＞5.01.051.0表6-3承载力极限状态作用分项系数情况荷载增大对挡土墙结构起有利作用时荷载增大对挡土墙结构起不利作用时组合Ⅰ，ⅡⅢⅠ，ⅡⅢ垂直恒载γ0.91.2恒载或车辆荷的

主动土压力γ10.951.41.3被动土压力γ0.30.5水浮力γ0.951.1静水压力γ0.951.05动水压力γ0.951.2地震力γ挡土墙设计验算6.3.1抗滑稳定性验算为保证挡土墙抗滑稳定