【《无锡某二级公路AB段公路设计》7500字（论文）】

PAGE无锡某二级公路AB段公路设计摘要根据现有资料、任务书及指导书已知，本次公路设计位于江苏无锡某地区，起点为A点直至B点结束，公路起始桩号为K0+000、K4+352.231，路线总体长度4352.231米。通过查阅已知的各地区相关资料，本次设计路段所在地区属Ⅳ区。本次道路设计将以我国现行的公路设计规范为标准，公路等级设置成为二级，60km/h作为设计速度，全线都采用了单幅双车道，路基宽度为8.5m。在路面设计方面，使用沥青混凝土作为路面材料。本次设计将严格遵守行业规范要求的安全性、经济性、实用性、美观性等原则，对该路段进行合理设计。通过查阅已知的相关资料，参考了所在地区的种种自然条件，本次设计遵循着国家规定的设计规范。主要内容包括：道路平面、道路纵断面以及道路横断面设计、路面设计和路基排水设计、以及小桥涵设计。关键词：江苏无锡地区、二级公路、道路几何设计、路基路面设计目录TOC\o"1-4"\h\u47601绪论 1248002总论 2210342.1设计任务 2217852.2技术标准 2180073道路整体设计 3187353.1平面设计 3119973.1.1平面设计的步骤 375243.1.2公路等级的确定 3298343.1.3选线过程与方案比选 5170483.1.4平面线设计 5273623.1.5逐桩坐标计算 8214623.2纵断面设计 10266123.2.1纵断面设计原则 1085433.2.2竖曲线设计原则 11111963.2.3竖曲线设计 11248203.3横断面设计 1271203.3.1横断面设计原则： 1254763.3.2横断面组成及类型 13156493.3.3平曲线加宽设计 1440183.3.4平曲线超高设计 15258783.4.5土石方计算和调配 16159544路基路面设计 1893044.1路面设计 18254124.1.1基本资料 18166344.1.2交通荷载等级确定 18205064.1.3轴载换算 197414.1.4路面设计方案拟定 22325614.1.5路面结构验算 22278294.2路基设计 25234564.2.1路基排水设计 2531764.2.2路基防护设计 25219295涵洞设计 26108895.1涵洞设计 2640195.1.1确定涵洞孔径d 2650595.2临界水深hk 2741205.3临界流速Vk与临界坡度ik的确定 27225275.5确定涵洞长度 281603结论 2926107参考文献 311绪论公路建设对国民经济的发展起到至关重要的影响，对于农村经济的发展更加不容忽视。虽然目前我国的公路交通运输体系已经相当完善，发达的交通运输网几乎覆盖了全国各地，但是在部分农村乡镇地区依然存在着很多问题和不足之处，落后的交通设施建设严重阻碍我国农村的建设和发展。所以我们依然不能停止对于交通基础的建设和发展，必须要坚持“要致富，先修路”的基本原则，积极地进行农村乡镇等地区的公路建设，带动贫困地区的经济发展。公路建设的意义不仅体现在当代，也为我国未来的发展带来诸多好处。此次道路设计的选址就在江苏无锡某乡村地区，该条道路的建设对当地意义非凡，能够方便居民的出行，促进当地经济的发展，提高居民幸福指数，同时可以完善该地区的交通网建设。但是在进行设计时应当充分考虑当地的自然条件、经济情况，深入了解居民的具体情况，避免对他们的生活以及经济造成很大影响，遵循因地制宜的原则，结合所学的知识和教材上教授的内容，查阅并符合相关规范，保证计算结果准确无误，完全按照国家规定的相关公路设计规范进行本次设计。2总论2.1设计任务1、路线方案的拟定与比选（至少两种方案）；2、公路技术等级的确定；3、确定公路技术标准并进行计算与验证；4、公路线形设计（平面、纵断面、横断面）；5、路基路面设计；6、小桥涵的设计；2.2技术标准3道路整体设计3.1平面设计3.1.1平面设计的步骤首先根据已知的交通量资料确定公路等级，然后以此为依据再结合当地的自然地形地貌等条件进行多方案比选，确定一条最佳路线，之后进行直线段，圆曲线段和缓和曲线段的要素计算，最终结果展示直线、曲线及转角表和逐桩坐标表。3.1.2公路等级的确定计算交通量并确定道路等级已知该地区交通量资料：近期（起始年）交通组成及数量：小型客车：1073辆/日载重汽车：1128辆/日（其中：解放CA-10B型号占35％；东风EQ-140型号占30％；黄河JN-150型号占35％）。兽力车：52辆/日人力车：46辆/日自行车：94辆/日摩托车：86辆/日根据以上已知的设计资料，我们将其折算为小型客车的交通量，查阅相关资料可知折算系数为：载重大型汽车—2.5，载重中型汽车—1.5表3.1交通量表根据下式计算设计交通量：（3.1）折算后的交通量表如下表所示：表3.2折算交通量表可以得出四种车型的折算交通量之和：N0=2766辆/日在本次公路设计中，根据已知资料，规定15年预测年限以此保证公路在设计年限中可以正常使用。交通量计算使用如下公式：Nd=N0×(1+γ)n-1(3.2)计算得Nd=10504辆/日再结合如下的公路等级确定的规范：可以确定本次设计公路等级为二级公路。3.1.3选线过程与方案比选江苏无锡二级公路基本位于平原上，大部分的区域都是地形较平坦的农田平原，有小部分山地丘陵，但该地区河水网络发达。村庄、农田以及河流和池塘等因素都是需要考虑的自然障碍。在实际考察了当地的地形地势自然条件以及调查了当地农田作物等经济情况后，最终确定两个道路设计方案。在选线过程中考虑到了以下原因：田地，山体以及河流在该地区大量存在，所以使用自然展线法确定两种方案较为合适。选线过程通过在图纸上拟定路线，再读取数据并且计算，最终检查两种方案皆符合规定。方案一的路线长度较短，线路基本处于平原区走势平缓，远离山体所以填挖量较小，但是有些路段靠近居民区需要拆除部分民居，并且占用部分耕地，对居民来说有利有弊。方案二的路线较长，需要穿过山体有盘山急弯，开挖量、土石填挖量都较大，并且路线远离居民区并不能起到起初计划的功能，并且路线起伏过大，对行车舒适度和安全性有很大影响。综合考虑以上因素，对比两方案，方案一更经济更安全，因此选择方案一作为最终的设计方案。3.1.4平面线设计进行平曲线设计时，应结合当地地形地貌等实际情况做出合理的规划与设计，同时要和纵断面形成联系，相互配合合理设计，不可以刻意追求路线的弯曲竖直或是计算简单，要保证其功能完全再改善其外观等条件；道路设计的目的是为了车辆运行时保证司机及车上人员的安全与舒适，所以一定要避免指标和计算要素的剧烈变化，在确定道路安全的同时可以适当添加不必要的曲线保证汽车在道路上行驶过程的舒适与美观。1、查阅《标准》可知，二级公路的主要技术指标如下表所示：表3.3道路技术指标汇总表2、测算出路上各点的坐标汇总如下表3.4：表3-4交点坐标表交点桩号坐标X坐标Y起点K0+000.000499982.82140002.831JD1K0+591.536499809.00840568.255JD2K1+301.504499404.09441151.436JD3K1+704.382499384.31641553.828JD4K2+076.175499196.16541874.498JD5K2+452.368499160.46142248.993JD6K3+437.946498344.3842801.601终点K4+352.231497992.443710.83交点间距和方位角计算以及转角的计算（以其中的JD1为例计算）：具体计算结果如下表所示。表3.5路线坐标方位表XY桩号方位角转角A499982.82140002.831K0+000107.08456531499809.00840568.255K0+591.536124.769988517°41′7.52″2499404.09441151.436K1+301.50492.8108679231°57′32.83″3499384.31641553.828K1+704.382120.398980727°35′17.21″4499196.16541874.498K2+076.17595.4430478124°57′21.36″5499160.46142248.993K2+452.368145.893150150°27′0.34″6498344.3842801.601K3+437.946111.159996734°43′59.35″B497992.443710.8K4+352.23122.3299469283°49′48.18″4缓和曲线参数计算曲线要素的计算采用如下图的形式。缓和曲线计算示意图相关要素计算公式如下:切线增值：（3.3）内移值：（3.4）缓和曲线角：（3.5）切线长：（3.6）平曲线长度：（3.7）外距：（3.8）校正值：（3.9）5路线曲线要素计算表3.6曲线要素表交点Lsqpβ0TLEJ17034.9840.68026°41′4.23″81.761162.6014.2970.92227034.9641.019710°1′36.34″92.528181.5589.0993.49837034.9641.019710°1′36.34″84.317166.3016.9892.33447034.9641.019710°1′36.34″79.448157.1135.8831.78457034.9641.019710°1′36.34″129.664246.10422.20913.22567034.9641.019710°1′36.34″97.831191.24210.6214.4213.1.5逐桩坐标计算1、主点坐标计算（3.10）（3.11）2、中桩坐标计算（3.12）（3.13）（3.14）逐桩坐标计算结果如下：桩号XY桩号XYK0+000499982.82140002.831K0+550499820.503540529.28835K0+020499976.945240021.9484K0+560499816.872640539.522K0+040499971.069440041.0658K0+570499812.908440550.06706K0+060499965.193640060.1832K0+579.775499809.91940559.53276K0+080499959.317840079.3006K0+591.075499805.173240571.69138K0+100499953.44240098.418K0+602.376499800.010240576.44222K0+120499947.566240117.5354K0+610499795.510840582.63065K0+140499941.690440136.65279K0+620499790.816240591.45968K0+160499935.814640155.77019K0+630499785.79340600.10602K0+180499929.938840174.88759K0+640499780.509840608.59613K0+200499924.06340194.00499K0+650499775.031540616.96181K0+220499918.187240213.12239K0+660499769.420140625.23892K0+240499912.311440232.23979K0+672.376499762.380840635.41776K0+260499906.435640251.35719K0+680499758.558440640.92357K0+280499900.559840270.47459K0+700499747.152840657.35253K0+300499894.68440289.59199K0+720499735.47140673.78149K0+320499888.808240308.70939K0+740499724.341440690.21044K0+340499882.932440327.82679K0+760499712.935840706.6394K0+360499877.056640346.94419K0+780499701.530140723.06836K0+380499871.180840366.06159K0+800499690.124440739.49732K0+400499865.30540385.17898K0+820499678.718740755.92628K0+420499859.429240404.29638K0+840499667.313140772.35524K0+440499853.553440423.41378K0+860499655.907440788.78419K0+460499847.677640442.53118K0+880499644.501740805.21315K0+480499841.801840461.64858K0+900499633.096140821.64211K0+500499835.92640480.76598K0+920499621.690440838.07107K0+509.775499833.057940490.11068K0+940499610.284740854.50003K0+520499830.041740499.8966K0+960499598.87940870.92899K0+530499827.02240509.53688K1+980499587.473440887.35795K0+540499823.864840519.31298K1+000499576.067740903.7869表3.7逐桩坐标表3.2纵断面设计3.2.1纵断面设计原则1、在纵断面的设计过程中，应当综合考虑当地的地形条件，保证能适应当地地形，使设计的坡度平缓且平顺，让车辆行驶安全平稳。2、综合考虑农田水利情况，在水文条件差的地方，应考虑填土高度造成的影响。3、结合平面设计作整体分析，二者组合要相对合理。4、控制纵坡长短距离，避免过大的起伏。5、保持填挖方相对平衡，有效减少借土弃土量。3.2.2竖曲线设计原则1、必须严肃认真地阅读相关规范，并且以此为前提，保证设计结果能够符合国家的相关规定。2、地基的稳定性至关重要，综合各种自然和气象条件分析其稳定性，一定确保满足要求。3、不可改变道路的起点设计高程和终点设计高程。4、充分考虑隧道的要求、排水要求以及横向交通的要求等。3.2.3竖曲线设计根据《标准》可知，竖曲线相关规定汇总如下表3.8：表3.8竖曲线设计标准表3.2.4变坡点计算:1、竖曲线要素计算：变坡点桩号K0+765.485曲线长：L=-149.03切线长：T=-74.515外距：E=0.3972、设计高程计算：竖曲线起点桩号K0+765.485竖曲线起点高程=-149.03+74.515×0.396%=36.639m桩号K0+840处：横距：竖距：切线高程：=37.500m设计高程：=37.103m其余各点竖曲线参数如下表：表3.9变坡点参数表变坡点桩号X1H1切线高程设计高程RLTE变坡点1起点桩号K0+765.4857000-149.03-74.5150.3966K0+78014.5150.015036.807036.7919K0+80034.5150.085137.038036.9529K0+82054.5150.212337.269037.0567K0+84074.5150.396637.500037.1034K0+86094.5150.638137.731037.0929K0+880114.5150.936737.962037.0253K0+900134.5151.292438.193036.9005终点桩号K0+914.515变坡点2起点桩号K2+867.8857000132.2366.1150.3122K2+8746.1150.002717.684417.6871K2+89426.1150.048717.489617.5383K2+91446.1150.151917.294817.4467K2+93466.1150.312217.100017.4122K2+95486.1150.529716.905217.4349K2+974106.1150.804316.710417.5147K2+994126.1151.136116.515617.6517终点桩号K3+000.1153.3横断面设计3.3.1横断面设计原则：1、在综合考虑各种情形的前提下，根据当地的政策要求行车规范、自然地理条件以及确定的公路等级，采用合理且先进的技术方法进行设计，保证其稳定耐用经济合理方便养护。2、在河流段进行相应的防护工程；在农田部分需要保护种植环境。3、横断面的形式要合理选择，边坡坡度也必须合适，还要考虑排水、防护等，确保其结构的合理性以及防治灾害的有效性。4、一般情况参照典型横断面，特殊情况单独计算。3.3.2横断面组成及类型本次道路设计全线采用单幅双车道的形式，外侧为路肩及边坡。查阅资料可知二级公路设计速度为60km/h时则路肩宽度应取0.75m，车道宽度应取3.5m。典型横断面示意图1、路肩的作用（1）能够提供对路面结构的支撑力。（2）协助车辆紧急停靠。（3）增加行车宽度，保障了安全和舒适性。（4）紧急车辆的通行道路。（5）可以用作非机动车道及人行道。（6）可供地下埋线。（7）养护作业时可以利用。路基横断面规范标准项目规范要求实际数值公路等级二级公路二级公路设计速度6060车道数量11单侧车道宽度3.503.50硬路肩宽度一般值0.750.75最小值0.5土路肩宽度一般值0.750.75最小值0.52、路拱横坡无锡地区降水丰富，需要一定的路拱坡度使路线形成中间高两边低的形状方便排水，但不利于行车安全，因此需要全面考虑多种因素确定合理的路拱坡度。根据规范，在使用沥青混凝土作为路面材料时，一般取值为1~2%，而路肩相对要大1~2%，因此取路拱坡度iG取2%，路肩坡度iJ取3%。3.3.3平曲线加宽设计路线设计过程中部分曲线的加宽设计必不可少，原因是为了确保不同的车辆都能平稳顺利地在路线上行驶，不会因为车轮轮轨半径的差别而造成司机行驶感觉的差异。本次路线设计中，圆曲线半径除了JD1（300m）以外，均小于250m，故而除了JD1以外，剩余的均要设置加宽。本次路线设计中，JD2~JD6所在的圆曲线半径均为200m，所以加宽值取0.6m。其中加宽过渡段内任意点的加宽值计算公式：(3.15)JD2加宽过渡段的计算：在桩号为K1+220处，在桩号为K1+350处，JD3加宽过渡段的计算：在桩号为K1+630处，在桩号为K1+730处，3.3.4平曲线超高设计超高设计是为了消除车辆在转弯时受到的离心力的影响，我们知道，车辆在弯道行驶相当于在做圆周运动，不可避免会产生离心力，为我们要做的就是通过设计抵消或减小这个力，从而使行车更舒适安全，尤其对于车身较高的货车来说至关重要。根据教材上横断面设计超高部分的内容，我们得知本次路线设计，无中间带的道路的超高方式常常采用绕内边线旋转或者绕中线旋转；因为本次道路设计是新建公路，因此，选择了绕内线旋转的方式。在超高横坡度（超高值）ih的选择中，各交点均取4%。超高的计算公式如下超高位置计算公式备注圆曲线上外缘hc1.计算结果均为与设计高之高差2.临界断面距缓和段起点：3、x距离处的加宽值：中线hc′内缘hc″过渡段上外缘hcx中线hcx′内缘hcx″以JD2为例计算：在桩号为K1+220处，超高计算表交点号桩号Lcbxhchc′hc″hcxhcx′hcx″JD2K1+208.977700.60.19250.0925-0.03150.04930.03350.0278JD3K1+620.065700.60.19250.0925-0.03150.04930.03350.0278JD4K1+996.728700.60.19250.0925-0.03150.04930.03350.0278JD5K2+322.7057700.60.19250.0925-0.03150.04930.03350.0278JD6K3+340.116700.60.19250.0925-0.03150.04930.03350.02783.4.5土石方计算和调配1、调配原则（1）土石方运输费用应取最小方案。（2）统筹全场调配，避免局部影响全局，顾此失彼。（3）对调运的路线以及使用的机械深入了解，发挥最大功效。（4）应当避免土方重复开挖。（5）土石方调配前应当先与有关部门协商，尽量避免环境破坏和经济损失。2、调配方法本设计将使用土石方计算表调配法，简洁清晰符合要求。1、调配前应标注好各种可能的影响因素方便参考，在数量计算与复合完成后，再进行土石方调配。2、整体掌握填挖方情况，充分发挥横向平衡的作用，合理利用与调配。3、熟知施工调配方法与运输工具，统筹全局，使经济支出最小化。4、结合无锡地区的农村情况，在技术经济支农的前提下，做出具体调配方案的拟定。5、若有填却或挖余应和该地区相关部门取得联系并妥善处理。6、土石方调配后按下式复核检查：填方=纵向调运+横向调运+借方挖方=纵向调运+横向调运+弃方挖方+借方=填方+弃方3、土石方数量计算(3.16)采用此公式计算精度相对较高，具体计算结果见路基土石方工程数量表。4路基路面设计4.1路面设计4.1.1基本资料江苏无锡某地区新建二级公路，采用60km/h为设计车速；交通量资料包括：近期2轴6轮及以上车辆的交通量为1128（395+338+395）辆/日，预测交通量年平均增长率为各种机动车γ=10.0%,非机动车6.0%。本设计使用单幅两车道形式，所采用的车道系数为0.7，方向系数为0.55,。该地区施工一般缺乏砂石料，因为其埋藏较深不易开采。路面的设计使用年限为12年。表4.1车道系数4.1.2交通荷载等级确定确定本次道路设计交通荷载等级时，划分沥青路面交通荷载等级的依据，应当为设计使用年限内，累计大型客车和货车交通量的总和。3.389669×106＜4.0×106故本次设计路线为轻交通道路：车流量小，车速低。4.1.3轴载换算根据已知资料，涉及三种型号的整体式货车，占比40%~70%。进行分析后确定该次设计公路为TTC4类，相对应的车辆类型分布系数如下。表4.2不同TTC分类车辆类型分布系数表4.2公路TTC分类标准（%）并且解放CA-10B、东风EQ-140和黄河JN-150均为单后轴双轮组车型，为2类和3类车，表4.42类~11类车辆费满载车与满载车比例所占比例车型非满载车比例（%）满载车比例（%）2类85153类9010当量设计轴载换算系数表4.52类~11类车辆当量设计轴载换算系数EALFm=EALFml×PERml+EALFmh×PERmh(4.1)EALFm当量设计轴载换算系数21.130.77N1=AADTT×DDF×LDF×∑(VCDFm×EALFm)=1128×0.55×0.7×（1.1×28.8+0.77×43.9）=28438次Ne=N1=7805.264×28438=221966097.632次=2.2197×108次EALFm=EALFml×PERml+EALFmh×PERmhEALFm当量设计轴载换算系数25.75332.59N1=AADTT×DDF×LDF×∑(VCDFm×EALFm)=1128×0.55×0.7×（5.75×28.8+32.59×43.9）=693242次Ne=N1=7805.264×693242=5410936825.888次=5.41094×109次EALFm=EALFml×PERml+EALFmh×PERmhEALFm当量设计轴载换算系数20.94530.92N1=AADTT×DDF×LDF×∑(VCDFm×EALFm)=1128×0.55×0.7×（0.945×28.8+0.92×43.9）=29359次Ne=N1=7805.264×29359=229154745.776次=2.29155×108次4.1.4路面设计方案拟定表4.6初步拟定方案结构层编号层位材料类型厚度（mm）泊松比1上面层AC-10(70号道路石油沥青)400.252下面层AC25（90号道路石油沥青）800.253基层水泥稳定级配碎石4000.254底基层水泥稳定级配碎石1500.25本次设计沥青面层分成上下两层，将总厚度设置为120mm，使用悬浮－密实结构的沥青混合料。根据教材交通等级为轻交通则基层选择水泥稳定级配碎石，底基层选择水泥稳定级配碎石。二级公路的目标可靠度指标β为1.04。江苏无锡地区的沥青混合料与无机结合料的路面结构温度调整系数为1.35，路基顶面的温度调整系数为1.20。4.1.5路面结构验算沥青混合料层疲劳开裂验算沥青混合料层疲劳开裂寿命(4.2)(4.3)②无机结合料稳定层疲劳开裂验算(4.4)(4.5)③沥青混合料层永久变形量验算(4.6)(4.7)(4.8)(4.9)(4.10)④路基顶面竖向压应变验算路基顶面容许竖向压应变计算模型(4.11)⑤沥青面层低温开裂指数验算(4.12)4.2路基设计4.2.1路基排水设计在进行路基排水设计的时候，在设计原则方面需要遵循因地制宜、就地取材的原则；系统地进行排水规划，合理地进行管线布局，与当地的自然环境相互协调。应该做到规划的合理性，因势利导，综合治理；同时必须注意保护自然生态的平衡，尽量减少占用农田；路基排水的设计尽可能经济实用；防重于治，防治结合。4.2.2路基防护设计路基坡面防护可以保护路基免受自然因素的影响从而强化路基边坡的耐久和稳定；同时也具有美化的功能。植物防护（“生命”防护）和工程防护（无机物防护）是平时常见的两种坡面防护措施，结合江苏无锡地区的自然气候条件，本次设计更适合采用植物防护，由于该地区降水充沛，气象条件适合植物茁壮生长，能更好地强化植物对于坡面防护的功能，同时又能起到美化环境净化空气等良好作用。而且根据当地的地形条件，植物防护施工简单，效果优良。

5涵洞设计5.