計算書平原微丘區(qū)二級公路設計

1、目錄 11緒論 31.1 工程概況 31.2 設計任務 31.3 主要設計指標 31.4 主要技術標準 42平面設計 52.1 設計原則 52.2 設計總要求 52.3 平曲線設計 62.4 超高設計 82.5 縱斷面設計 93.1 縱斷面設計的總原則及方法 93.2 縱斷面設計計算 113.3 縱斷面的繪制 124路基橫斷面設計 134.1 橫斷面設計時應收集的資料 134.2 路基橫斷面形狀及高度確定的依據(jù) 134.3 路基橫斷面圖繪制 144.4 土石方數(shù)量計算 144.5 處理工程 145路面設計 155.1 路面結構設計原則 155.2 結構層組合設計原則 155.3 路面設計 15

2、5.4 路面接縫的設計 246擋土墻設計 256.1 擋土墻設計原則 266.2 擋土墻施工方法 266.3 擋土墻計算示例 267涵洞的設計 277.1 涵洞設計的原則 277.2 涵洞洞口加固與防護 287.3 涵長的計算 28參考文獻 30致謝 311緒論1.1 工程概況1.1.1 概述路線起點K0距離河岸約23ml終點K1 +898.731 ,全長1.899km。路線按平原微丘 區(qū)二級公路設計，路基寬10ml設計車速60Km/h,采用水泥混凝土路面，設計基準期 為20年。1.1.2 沿線自然情況設計路段為平原微丘區(qū)，部分地區(qū)縱坡起伏較大，地表植被為稻田、樹林，間有 水塘。沿線所出自然區(qū)

3、劃為IV3區(qū)，屬東南濕熱區(qū)，雨量充沛集中，臺風暴雨多，水 毀、沖刷、滑坡是道路的主要病害，該區(qū)水稻田多，土基濕軟，夏季炎熱。全線地質 條件良好，土壤為砂性土。1.2 設計任務本設計共分五個階段：(1)路線設計：繪制路線平面圖，進行路線縱斷面設計。(2)路基設計：路基橫斷面設計及土石方計算，路基排水設計。(3)路面設計：水泥混凝土路面設計。(4)擋土墻設計：路段進行擋土墻設計。(5)小橋涵設計：完成一座小橋涵設計。1.3主要設計指標(1)公路等級：二級公路(2)設計速度：60km/h(3)采用水泥混凝土路面，設計年限 20年。(4)道路的使用性質和交通量：交通量年平均增長率為5%算知道設計基準期

4、內設計車道標準荷載累計作用次數(shù)為1952M106次，屬于重交通等級。(5)路線設計起始點及設計高程：起點樁號：k0+000設計高程：53.000終點樁號：k1+898.731設計高程：42.8401.4主要技術標準設計速度：60km/h的二級公路設計標準由？規(guī)范？查得，現(xiàn)列表如下規(guī)范標準二級公路設計速度（km/h）60路基寬度（mm10最小值8.5車道寬度（mm3.75路肩寬度（mm右側硬路肩0.75最小值0.25土路肩0.75最小值0.5圓曲線最小半徑（mm200極限值125最大縱坡（）6取小坡k （ mm150最大坡k （ mm3%12004%10005%8006%600豎曲線最小半徑（項

5、凸形2000極限值1400凹形1500極限值1000豎曲線最小長度(mj)50停:車視距(m75會車視距(mm150超車視距(mm3502平面設計2.1 設計原則在路線設計過程中應妥善考慮到遠期與近期，整體與局部的關系。結合地形、地 址、水文、建筑材料等自然條件，同時對平、縱、橫三方面進行終合考慮，協(xié)調一致， 使平面線形與縱面線形的組合滿足汽車動力性能的要求并充分考慮、駕駛員在視覺、 心理方面的要求，保持線形在視覺上的聯(lián)系和心里的協(xié)調，同時注意與公路周圍環(huán)境 的配合，并根據(jù)公路的使用任務、性質合理利用地形。選擇線形在保證平、縱、橫設 計“合理又合法”的原則下作到平面順適、縱坡均衡、橫面合理，逐

6、步實行標準化。2.2 設計總要求2.2.1 設計要點(1)路線起點除必須符合公路網(wǎng)規(guī)劃要求外， 對起終點前后一定長度范圍內必須作出 按路線方按和近期實施的具體設計。(2)視覺良好，路線平、縱、橫各組成部分空間充裕。(3)誘導視線各種設施所構成的視覺系統(tǒng)， 應使駕駛者在是視覺上能預知公路前進方 向和路況變化，并能急時采取安全措施。(4)線形流暢，景觀協(xié)調，行車安全，舒適，使駕駛員在視覺上能預知公路前方和路 況的變化。2.2.2 平面路線布設的原則和具體方法公路平面線形由直線、圓曲線和緩和曲線組成。直線應根據(jù)路線所處的地形、地 物、地貌并綜合考慮駕駛者的視覺、心理狀態(tài)等合理布設。但是直線的最大長度

7、應有 所限制，應結合具體情況采取相應的的技術措施。不論轉角大小均應設置圓曲線，當 不得已而設置小于7度的轉角時則必須設置足夠長的曲線，當圓曲線半徑小于不設超 高最小半徑時，應設超高，并且用超高緩和段連接。緩和曲線長度還應大于超高過渡 段的長度。超高的橫坡度按公路等級、計算行車速度，圓曲線半徑，路面類型，自然 條件和車輛組成等情況確定。一般公路圓曲線應綜合考慮設計原則，本段共設 3個圓 曲線。在舁 廳P交點樁號轉角值半徑緩和曲線長度JD1K0+258.108左 25.22'26"30070JD2K0+621.608右 24.59'46"30070JD3K1+1

8、31.904左 39.53'48"300702. 3平曲線設計對于實地定線來說，平曲線設計的主要工作是曲線要素的計算2.3.1平曲線要素的計算范例(1)平曲線要素的計算公式.2_.2(2)計算示例(以 JD2為例)P= =0.681(m)24R 24 30033Ls Ls370703q= - 2 = - 2 =34.984(m)2 240R22 240 3002(=28.6479 Ls =28.6479 型=6.685(rad)R300aT=(R+P)tg +q=(300+0.681) 0.222=101.633(m) 2L=( : -2 -0)R+2Ls =(24.996-

9、2 6.685) 300+2 70=200.879(m) 180180E=(R+P)sec - -R=(300+0.681) 1.024-300=7.979(m) 2J=2T-L=2 101.633-200.879=2.386(m)交占 八、號交點位置偏角 (.'")曲線要素值（m）切線長度半徑回旋線參數(shù)曲線長度1曲線總長外距T1T2R1 Ry R2A1A2Ls1 Ly Ls2JD0樁K0+000左 0.0'0"N87579.9374E64908.151JD1樁K0+258.108左 25.22'26"102.673102.67330014

10、4.914144.91470.00062.85770.000202.8578.205N87827.2636E64981.9729JD2樁K0+621.608右 24.59'46"101.633101.633300144.914144.91470.00060.88070.000200.887.978N88188.9886E64926.2691JD3樁K1+131.904左 39.5348"144.115144.115300144.914144.91470.000138.89870.000278.89819.872N88681.2099E65069.6609JD4樁K1

11、+898.731左 39.53'48"N89392.1564E64758.24482.4超高設計序號交占八、號特征樁號旋轉軸橫坡1橫坡2橫坡3橫坡4橫坡5橫坡61JD0起點0左側3.01.51.5-1.5-1.53.02JD1Z H155.435左側3.01.51.5-1.5-1.53.03172.935左側3.01.51.51.51.53.04H Y225.435左側6.06.06.06.06.03.05YH288.292左側6.06.06.06.06.03.06340.792左側6.06.06.06.06.03.07H Z358.292左側3.01.51.5-1.5-1.

12、53.08JD2Z H519.975右側3.01.51.5-1.5-1.53.09537.475右側3.0-1.5-1.5-1.5-1.53.010H Y589.975右側3.0-6.0-6.0-6.0-6.0-6.011YH650.855右側3.0-6.0-6.0-6.0-6.0-6.012703.355右側3.0-1.5-1.5-1.5-1.53.013H Z720.855右側3.01.51.5-1.5-1.53.014JD3Z H987.789左側3.01.51.5-1.5-1.53.0151005.289左側3.01.51.51.51.53.016H Y1057.789左側6.06.0

13、6.06.06.03.017YH1196.687左側6.06.06.06.06.03.0181249.187左側3.01.51.51.51.53.019H Z1266.687左側3.01.51.5-1.5-1.53.020ZD然占 八、1898.731左側3.01.51.5-1.5-1.53.03路線縱斷面設計3.1 縱斷面設計的原則及方法3.1.1 二級公路縱斷面設計的總原則縱斷面的設計標準規(guī)定如下：1. 二級公路的最大坡度為6%長路塹以及橫向排水不暢的路段采用不小于0.3%的縱坡，當采用平坡（0%）或小于0.5%的縱坡時路基邊溝應作縱向排水設計。2. 二級公路最小坡長為 150M3. 坡長

14、限制：縱坡坡度3%最大坡長不大于1200ml縱坡坡度4%最大坡長不大于1000ml縱坡坡度5%最大坡長不大于800ml縱坡坡度6%最大坡長不大于600ml4. 滿足視覺需要罪行豎曲線半徑：凸形豎曲線為 4000、8000m凹形豎曲線為6000ml5. 豎曲線半徑一般最小值2000，凹形豎曲線半徑一般最小值1500m。6. 豎曲線最小長度為50m。3.1.2 縱斷面的設計原則1. 縱面線形與地形相結合,視覺成視覺連續(xù), 平順而圓滑的線形，避免在短距離內出現(xiàn)頻繁起伏。2. 應避免出現(xiàn)能看見近處很遠處而看不見凹處的線形。3. 在積雪或冰凍地區(qū)，應避免采用陡坡。4. 原微丘地形的縱坡應均勻平緩，丘陵地

15、形的縱坡應避免過分遷就地形而起伏過大。5. 計算行車速度60KM/h公路必須注重平縱合理組合，不僅應滿足汽車運動學和力學 要求，而且應充分考慮駕駛員在視覺和心理方面的要求。6. 平縱配合的視覺應在視覺是能自然地誘導駕駛員的視線，保持視覺的連續(xù)性。7. 平縱面線形的技術指標應大小均衡，使線形在視覺心理上保持協(xié)調。8. 平曲線與豎曲線應相互重合，且平曲線略大于豎曲線。9. 平縱面線形組合視覺應注意線形與自然環(huán)境和景觀的配合與協(xié)調。10. 在直線段內不能插入短的豎曲線。3.1.3 平、縱線形設計應避免的組合1 .直線段內不能插入短的豎曲線。2 . 小半徑豎曲線不宜與緩和曲線相互重疊。3 . 避免在長

16、直線上設置陡坡及曲線長度短，半徑小的凹形豎曲線。4 .1.4 縱坡設計的一般要求1.滿足“標準”中有關縱坡的規(guī)定要求。2縱坡應盡量平緩，起伏不宜過大和頻繁，并應盡量避免標準中的極限值，對一般公 路，應注意考慮運輸，農業(yè)機械等方面的要求。3 .應綜合考慮沿線的地形，地質，氣候等情況，并根據(jù)需要采取適當?shù)募夹g措施，并 保證公路的穩(wěn)定和暢通。4 .盡量減少土石方和其它工程數(shù)量，以降低工程數(shù)量3.1.5本路段設計結合以上原則，對路段進行實際設計，本路段最大縱坡坡度為4.99%,最小縱坡坡度為-0.5418%。本路段共設3個變坡點。如下表：編號樁號高程(m)坡長(m)半徑(m)直坡長(m)切線長T(m)

17、外距E(m)1K0+26065.9802603000171.2788.731.3122K1+12058.0428608000676.69194.5790.5593K1+52044.8924006000223.0582.3710.5653.2 縱斷面設計計算示例3.2.1 設計標高計算公式3.2.2 豎曲線要素的計算公式3.2.3 豎曲線要素的計算：(示例)3.3 縱斷面圖繪制縱斷面上的設計標高采用路基邊緣標高，按設計資料給定的中樁高度及對應的里 程樁號，點繪出路線縱斷面地面線。按照上述原則和計算結果，進行縱坡及豎曲線設 計。在圖上標明坡度和坡長，豎曲線位置及要素，小橋涵位置、類型、跨徑，水準點

18、 位置及高程。在圖框欄里標出直線、平曲線的平面形式。平曲線左轉為凹型曲線，右轉為凸型曲線 標明平曲線起終點，及圓緩、緩圓、曲中點。路面超高方式的繪制：1 .按比例繪制一條水平基線，代表路中心線，并認為基線路面橫坡度為零2 .繪制兩側路面邊緣線，用實線繪出路線前進方向右側路面邊緣線，用虛線繪出左側路面邊緣線，若路面邊緣線高出路中線，則繪于基線上方，反之，繪于下方。3 .標注路拱橫坡度：向前進的方向右側傾斜的路拱坡度為正，向左傾斜為負。算出超高起點至同坡度起點的長度。連接曲線起點和超高起點至同坡度起點長度的終點，坡度與路拱橫坡度相同。再連接圓曲線起點與超高起點至同坡度起點長度的終點，坡度與超高橫坡

19、度相同。此為由直線進入圓曲線的部分（見曲線超高方式圖） 。同理，可繪出從圓曲線到直線的另一部分。完成上述工作后，在圖上標明地質概況、地面高程、設計高程、里程樁號。4 路基橫斷面設計公路橫斷面設計是根據(jù)行車對公路的要求，結合當?shù)氐牡匦巍⒌刭|、水文等自然條件，來確定橫斷面的形式、各組成部分的位置及尺寸。4.1 橫斷面設計時應收集的資料4.2 路基橫斷面形狀及高度確定的依據(jù)1 .本公路等級屬二級公路（平原微丘區(qū)），采用二級路基標準橫斷面型式，路基寬度10m。2 .本路采用水泥混凝土路面，路拱橫坡度采用1.5%。為保證施工簡便，利于機械化。路肩硬路肩寬度為0.75m,橫坡與路拱同，為1.5%, 土路肩

20、為寬度為0.75m。因土路肩橫坡應比路拱橫坡大1%2%，本設計采用土路肩橫坡 3%。3 .本地區(qū)表層土壤為砂性土，屬平原微丘區(qū)。地表排水比較通暢，不會形成長期地表積水，填挖高度不大。填挖方路基邊坡采用 1： 1.5。4 .填土高度小于1.0m 的矮路堤以及路塹，應設置邊溝，邊溝為漿砌片石邊溝，截面為梯形，底寬為0.6m,深度為0.6m,內外側邊坡坡度均為1:1。邊坡縱坡與路線縱坡一致，邊溝，采用。填方路段采用外運土，在路堤兩側不設取土坑，所以路堤兩側不 設護坡道。4.3 路基橫斷面圖繪制1. 橫斷面圖按1： 200 的比例繪制，點繪出橫斷面地面線。2. 應根據(jù)平縱設計的成果， 在各樁號的地面橫

21、斷面上， 逐樁號標注其填挖高度， 路基 寬度和超高值。3. 按土壤地質資料，表出各路段的覆蓋層厚度，所用邊坡坡度。4. 計算填挖面積，并分別標于橫斷面上。4.4 土石方數(shù)量計算用積距法結合幾何圖形法算得路基填挖方數(shù)量， 填挖方分別計算， 填方扣除路面結構層厚度，挖方不扣除。得到每個樁號斷面的填挖土石方量。根據(jù)兩樁號里程差及斷面面積，按平均斷面法算得兩樁號間的土石方數(shù)量。填挖部分分別計算，算得后填入路基土石方數(shù)量計算表計算經濟運距， 進行土石方員運縱向調配。 應盡可能在本樁位內移挖做填， 以減少廢方和借方。運用經濟運距，綜合考慮施工方法，運輸條件和地形情況等因素。調配土石方應考慮橋涵位置，一般不

22、做跨溝調配?？紤]地形情況，不宜往上坡方向調運。運用以上原則，在做完填挖方數(shù)量、本樁利用、填缺、挖余后，進行縱向調配。把每公里合計、填挖方數(shù)量、利用方、棄方數(shù)量填入每公里路基土石方數(shù)量計算表 。4 5 處理工程開挖路塹的棄土可用來適當加寬路基， 減少棄方。 防止棄方堆置不當而影響路塹穩(wěn)定或造成水土流失，危害農田水利。棄土堆設置在附近低地或路塹下坡一側， 地面平坦或深路塹時， 宜設置在路塹兩側。棄土堆應堆成規(guī)則形狀，一般為梯形斷面。其邊坡不應陡于1： 1.5 ，頂面應有不小于2%勺橫坡，其高度不宜大于3my在上坡方向的棄土堆，應連續(xù)而不中斷，在棄土堆前 設置截水溝，在下坡方向的棄土堆，應每隔50

23、100m設不小于1米的缺口，以利于排 水。路基基底處理時，為保證路基有足夠的強度，當工作區(qū)深度大于路基填土高度時，行車荷載的作用不僅作用于路堤，而且作用于天然地基上部土層，因此，天然地基上部土層和路堤應同時滿足路基工作區(qū)的要求，均應充分壓實。5 路面設計5 1 路面結構設計原則5.1.1 結構層厚度設計原則結構層造價：面層比較貴，而基層相對比較便宜，因此面層厚度一般比較薄，而下面各層比較厚。各結構層擴散應力的效果。一般基層厚度不大于 40cm如果大于40cmi增加基層 厚度對減小路表面彎沉和減小面層底面拉應力的作用已不明顯。壓實機具的能力：基層一層壓實厚度為 15-20cm,在安排各層厚度時，

24、應盡量使其 與壓實機具所能達到的厚度相適應。5.1.2 材料的選擇原則路面結構的組合應因地制宜地選擇適應經濟的組成材料，既能經受行車荷載和自然因素的作用，又能充分發(fā)揮結構層材料最大效能。5. 2結構層組合設計原則根據(jù)路面內荷載應力隨深度遞減的規(guī)律安排結構層次，個相鄰結構曾之間剛度不能相差太大。基層與相鄰面層的回彈模量比在 0.08-0.4范圍內。要注意個相鄰結構間的相互影響。要考慮由于個種自然條件帶來的不利影響。5.3路面設計車型前軸重(KN后軸重(KN)后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距父通里(次/日)二菱T653B29.348.01雙輪組-200黃河JN16358.6114.01雙輪組-300江淮HF

25、15045.1101.51雙輪組-200解放920031.378.03雙輪組>3m200湘江HQP4023.173.22雙輪組>3m300東風EQ15526.556.72雙輪組>3m300公路技術等級二級公路安全等級三級設計基準期（a）20目標口靠度（%）85目標口靠指標1.04變異水平等級中水泥混凝土路面結構設計以100KN的單軸-雙輪組荷載作為標準軸載。不同軸-輪型和165.1軸載的作用次數(shù)，按式（3 .0 4-1）換算為標準軸載的作用次數(shù)。 PNs =i Nis y 1006i =2.22父103?435.26i =1.07父10"22 5.380.225 =

26、2.2410 P 5.4式中：Ns100KN的單軸-雙輪組標準軸載的作用次數(shù)；Pi單軸-單輪、單軸-雙輪組、雙軸-雙輪組或三軸-雙輪組軸型i級軸載的總重（KN）; n軸型和軸載級位數(shù)；Ni 各類軸型i級軸載的作用次數(shù)； &i 軸-輪型系數(shù)，單軸-雙輪組時，如=1;單軸-單輪時，按式（5.2）計算；雙 軸 -雙輪組時，按式（5.3）計算；三軸-雙輪組時，按式（5.4）計算。2696交通等級重中等輕標準軸載累計作用次數(shù) Ne （104）>2000100 20003 100<3，通等級重，路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低中前層厚度（mm）>260&g

27、t;250>240270240260230250220交通等級中等輕公路等級二級三、四級三、四級三、四級變異水平等級高中高中高中面層厚度（mm）240210230200220200<230<220交通等級重中等輕水泥混凝土的彎拉強度標準值（MPa）5.05.04.54.0鋼纖維混凝土的彎拉強度標準值（MPa）6.06.05.55.0公路自然區(qū)劃H、VmIV、VIVU最大溫度梯度（C/m）888390 9586 9293986.023995水泥混凝土路面結構設計以行車荷載和溫度梯度綜合作用產生的疲勞斷裂 作為設計的極限狀態(tài)，具表達式采用式（5.16）。ZBpr +，r） M f

28、r 5.16式中：Yr可靠度系數(shù)甲r行車荷載疲勞應力（MPa）ot r溫度梯度疲勞應力（M Pa）,計算方法見符錄B.2;fr水泥混凝土彎拉強度標準值（MPa）5.4 路面接縫的設計5.4.1 縱縫5.4.2 橫縫5.4.3 拉桿5.4.4 傳力桿6 擋土墻設計6.1 擋土墻設計原則由于部分路段填挖方較大，為防止路基發(fā)生坍塌，要設置擋土墻以加強穩(wěn)定，經分析填方路段采用重力式擋土墻, 挖方路段采用仰斜式擋土墻。6.2 擋土墻施工方法擋土墻施工方法： 重力式擋土墻一般采用明挖基礎， 對巖石地基， 應清除表面風化層，墻址前應有足夠的襟邊寬度。砌筑時，應將石料表面清掃干凈并用水保持濕潤，砌筑時外面線應

29、順直整齊，內面線可大致順試，漿砌石底面應臥漿鋪砌。選用漿砌片石，片石分層砌筑應長短相間的與里層砌塊咬接成一體6.3 擋土墻計算示例7 涵洞的設計7.1 涵洞設計的原則1. 涵洞 7.2 涵洞洞口加固與防護7.3 涵長的計算全段共設 5 段，為圓管涵。如下圖所示：以 K0+540.00 為例：圓管涵結構計算1. 設計資料 :荷載等級 =3 汽車 -20 級 , 掛車 -100 車道數(shù) =2砼標號 =20號 砼抗壓強度(Ra)=11.0MPa 砼彈性模量 (Eh)= 26000.0MPa鋼筋等級 =1 級 鋼筋直徑 (DG)= 8mm 鋼筋抗拉強度(Rg)=240.0MPa鋼筋彈性模量(Eg)= 210000.0MPa 土容重 (Rt)=18.0KN/ 立米 土的內摩擦角=35度管節(jié)內徑 (d)= 75.0cm 外徑 (D)= 91.0cm 管璧厚度 (DT)= 8.0cm管壁內外徑的平均半徑(R)= 41.5 管頂填土高度(H)= 2.57m2. 外力 ( 荷載 ) 計算 :填土產生的垂直壓力(TZ)= 46.24KN/ 平米 管節(jié)自重產生的垂直壓力 (GZ)=2.00KN/ 平米車輛荷載產生的垂直壓力 :(1) 汽車輛荷載產生的垂直壓力 (Pq)= 12.42KN/ 平米 汽車輪重 (Gq)=240