二級(jí)公路兩階段施工圖設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文_第1頁(yè)
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1、摘要為了鞏固我們所學(xué)的知識(shí),并在各方面得到更進(jìn)一步的提高,我們選擇了某地區(qū)新建二級(jí)公路設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì),這是在畢業(yè)之前對(duì)自身學(xué)習(xí)狀況的最后一次檢查。 我所選擇的設(shè)計(jì)路段是從K0+000至K3+054.331段,全長(zhǎng),設(shè)計(jì)車速80km/h,路基寬度為12m。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括的內(nèi)容如下:1、路線設(shè)計(jì):在已知平面圖的情況下,進(jìn)行縱斷面的設(shè)計(jì),要求線路順暢、填挖平衡、經(jīng)濟(jì)合理。2、 路基設(shè)計(jì):包括各個(gè)樁號(hào)的填挖計(jì)算、填挖較大地段的穩(wěn)定分析、整個(gè)線路的土石調(diào)運(yùn)借配等。3、 路面設(shè)計(jì):路基在不同干濕狀態(tài)下,所設(shè)計(jì)的為瀝青路面方案,要求經(jīng)濟(jì)合理,便于施工并滿足各設(shè)計(jì)規(guī)范要求。4、 路基、路面排水工程;高

2、填挖地段的防護(hù)工程以及路基加固工程:這一部分相當(dāng)重要,對(duì)于路基排水,采用了邊溝、截水溝、等排水設(shè)施;對(duì)于路面排水,對(duì)路面進(jìn)行了路拱設(shè)計(jì);對(duì)于特殊路段的防護(hù)和加固主要采用了擋土墻。5、 專題研究:對(duì)此行業(yè)新觀點(diǎn)或者新技術(shù)的綜述。關(guān)鍵詞:路線;路基路面;綜合設(shè)計(jì)Abstract The design is very important to us. Not only because this is our last assignment before graduation, but also it can enhance our ability.In this design, our task i

3、s to design an secondary road. The road, which is m from K0+000 to K. The design speed is 80km/h and the wide of the subgrade is 12m.Our prime contents of the design project includes:(1) Make sure the vertical section in condition on the landform which is known.(2) The design of the subgrade, and th

4、e work involves a lot of items: analyze the stability of brae; the fill or dig height of every peg and so on.(3) The design of pavement, and this contents that the select of the construction about concrete and asphalt pavement in different case.(4) The design of the drainage project, protective proj

5、ect, subgrade reinforced project, and these are very important to the whole work.(5) Investigate the monograph which about a new technique or a new viewpoint in this field.Keywords:way roadbed road surface culvert目 錄一 緒論11.1 概述11.2 選題意義1二 總體設(shè)計(jì)22.1 選線22.2 設(shè)計(jì)要素確定42.2.1 路線方案及主要技術(shù)指標(biāo)確定4三 路線設(shè)計(jì)6 概述63.2 選線的

6、一般原則63.3 選線步驟63.4 平面線形設(shè)計(jì)73.4.1 平面線形設(shè)計(jì)的一般原則73.4.2 線形73.4.3 平曲線要素及逐樁坐標(biāo)計(jì)算83.5 縱斷面設(shè)計(jì)93.5.1 縱斷面設(shè)計(jì)原則93.5.2 縱坡設(shè)計(jì)要求103.5.3 豎曲線設(shè)計(jì)113.6 橫斷面設(shè)計(jì)123.6.1 橫斷面設(shè)計(jì)原則123.6.2 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)123.6.3土石方計(jì)算143.6.4 路基土石方調(diào)配及防護(hù)工程14四 路基設(shè)計(jì)174.1 概述174.2 路基設(shè)計(jì)的一般要求174.3 填料的選擇及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)184.3.1 填料的選擇18五 排水設(shè)計(jì)195.1 路基排水目的和要求195.2 路基排水設(shè)計(jì)一般原則195.3 路基排

7、水系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟205.4 地面排水設(shè)施205.4.1 邊溝205.4.2 截水溝21六 擋土墻設(shè)計(jì)236.1 擋土墻作用236.2 重力式擋土墻驗(yàn)算236.2.1 基本參數(shù)236.2.2 計(jì)算結(jié)果23七 路面設(shè)計(jì)277.1 路面設(shè)計(jì)原則277.1.1 路面類型與結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)277.1.2 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)277.2 路面設(shè)計(jì)步驟277.3 路面設(shè)計(jì)287.3.1 設(shè)計(jì)資料287.3.2 設(shè)計(jì)方案297.3.3 確定土基的回彈模量297.3.4 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)297.3.5 方案的計(jì)算情況30八 交通沿線防護(hù)設(shè)置設(shè)計(jì)338.1 概述338.2 交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)33致謝34參考文獻(xiàn)35一 緒論1.1

8、 概述交通運(yùn)輸事業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。公路運(yùn)輸作為其中最重要的運(yùn)輸方式之一,具有如下特點(diǎn):(1)機(jī)動(dòng)靈活,能迅速集中和分散貨物,做到直達(dá)運(yùn)輸,不需中轉(zhuǎn),可以實(shí)現(xiàn)“庫(kù)庫(kù)”的直接運(yùn)輸,節(jié)約時(shí)間和減少中轉(zhuǎn)費(fèi)用,減少貨損。(2)受交通設(shè)施限制少,是最廣泛的一種運(yùn)輸方式。(3)適用性強(qiáng),服務(wù)面廣,時(shí)間上隨意性強(qiáng)。(4)投資少,資金周轉(zhuǎn)快,社會(huì)效益顯著。由于公路運(yùn)輸?shù)倪@些特點(diǎn),使公路運(yùn)輸事業(yè)得以快速發(fā)展。到上世紀(jì)70年代,經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家大多改變了一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)以鐵路運(yùn)輸為中心的局面,公路運(yùn)輸在各種運(yùn)輸方式中起了主導(dǎo)作用,是我國(guó)綜合運(yùn)輸體系中最為活躍的一種運(yùn)輸方式,并顯示出了廣闊的發(fā)展

9、前景。1.2 選題意義綜合運(yùn)用已學(xué)的知識(shí),解決交通工程專業(yè)道橋方向有關(guān)道路工程的技術(shù)問(wèn)題,從而獲得綜合運(yùn)用本專業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的能力,提高分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,并受到科學(xué)研究的初步訓(xùn)練。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步培養(yǎng)調(diào)查研究、檢索和閱讀中外文獻(xiàn)資料、綜合分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、繪圖、撰寫論文和設(shè)計(jì)說(shuō)明書等方面的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)所采用的地形圖是航測(cè)圖片,該地形圖由指導(dǎo)老師提供,我的設(shè)計(jì)任務(wù)為K0+000K段二級(jí)公路設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì),在了解、熟悉和掌握道路及其構(gòu)造物詳細(xì)設(shè)計(jì)程序的基礎(chǔ)上進(jìn)行二級(jí)公路兩階段施工圖設(shè)計(jì)。使學(xué)生應(yīng)用所學(xué)專業(yè)理論,運(yùn)用公路有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及定額,進(jìn)行工

10、程施工圖設(shè)計(jì)和技術(shù)分析;培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的專業(yè)設(shè)計(jì)能力、獨(dú)立解決綜合問(wèn)題的能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。本次大約三公里的道路設(shè)計(jì)結(jié)合了道路勘測(cè)課程設(shè)計(jì)、路基路面課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容。此外畢業(yè)設(shè)計(jì)也是作為大學(xué)生畢業(yè)前的一次重要的演練,為我們將來(lái)順利踏上工作崗位,擔(dān)當(dāng)好自己的職責(zé)具有重要的意義。二 總體設(shè)計(jì)2.1 選線該地區(qū)選線原則及依據(jù):根據(jù)該地區(qū)地形起伏變化情況摸清地形、地質(zhì)和水文條件,選出方向順直,工程量少的路線方案。同時(shí)在符合國(guó)家建設(shè)發(fā)展的需要下,結(jié)合自然條件選定合理路線,使筑路費(fèi)用與使用質(zhì)量得到正確的統(tǒng)一,達(dá)到行車迅速安全,經(jīng)濟(jì)舒適及構(gòu)造物穩(wěn)定耐久,易于養(yǎng)護(hù)的目的,選線必須深入實(shí)際,綜合考慮路線、路基、

11、路面、橋涵等,最后選出合適的路線。并且要注意一下問(wèn)題:(1)注意利用有利條件減少工程量,(2)注意平、縱、橫應(yīng)綜合設(shè)計(jì)。道路等級(jí)的確定:由于每條道路在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用不同,自然條件的復(fù)雜程度不同,行車種類、速度和運(yùn)量的不同,在技術(shù)完善程度方面就有著各種不同的要求。公路等級(jí)應(yīng)根據(jù)使用任務(wù)、功能和適應(yīng)的交通量來(lái)確定,還應(yīng)考慮到公路網(wǎng)的規(guī)劃等因素。公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D202006將公路根據(jù)功能和適用的交通量分為以下五個(gè)等級(jí):(1)高速公路為專供汽車分向、分車道行駛并應(yīng)全部控制出入的多車道公路。四車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量2500055000輛;六車道高速公路應(yīng)能

12、適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量4000080000輛;八車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量60000100000輛。(2)一級(jí)公路為供汽車分向、分車道行駛,并可根據(jù)需要控制出入的多車道公路。四車道一級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量1500030000輛;六車道一級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量2500055000輛。(3)二級(jí)公路為供汽車行駛的雙車道公路。雙車道二級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量500015000輛。(4)三級(jí)公路為主要供汽車行駛的雙車道公路。雙車道三級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小

13、客車的年平均日交通量20006000輛。(5)四級(jí)公路為主要供汽車行駛的雙車道或單車道公路。雙車道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量2000以下。單車道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通量400以下。(1)已知資料 路段初始年交通量(輛/日,交通量年平均增長(zhǎng)率8%)表11 路段初始年交通量車 型黃河JN360小汽車東風(fēng)EQ140日野ZM440交 通 量550450450400(2)我國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:標(biāo)準(zhǔn)車型為小客車各汽車代表車型與標(biāo)準(zhǔn)車型換算系數(shù)如下:表12 各車型換算系數(shù)汽車代表車型車輛折算系數(shù)說(shuō) 明小客車19座的客車和載質(zhì)量2t的貨車中型車19

14、座的客車和載質(zhì)量2t的貨車大型車載質(zhì)量7t14t的貨車拖掛車載質(zhì)量14t的貨車(3)交通量計(jì)算初始年交通量:折合成小型車為:按設(shè)計(jì)年限15年考慮,交通量年增長(zhǎng)率6%,則遠(yuǎn)期交通量可達(dá):交通量處于500015000之間,根據(jù)公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D202006擬定該公路等級(jí)為雙車道二級(jí)公路。地形為重丘區(qū)設(shè)計(jì)車速為80KM/h。2.2 設(shè)計(jì)要素確定 路線方案及主要技術(shù)指標(biāo)確定在本設(shè)計(jì)中,地形復(fù)雜、地區(qū)范圍較廣.由老師給出的要求,該公路為二級(jí)公路雙車道,設(shè)計(jì)車速為80km/h。道路寬度為12米.(1)停車視距:110m.(2)圓曲線最小半徑:一般值:400m,最小值:250m.(3)二級(jí)公路整體式

15、斷面形式不用設(shè)計(jì)中間帶,其斷面各部分寬度應(yīng)符合:二級(jí)公路基本要求(4)路肩寬度:表23 路肩寬度表一般值(m)最小值(m)右側(cè)硬路肩寬度土路肩寬度(5)最大縱坡:6%,最小縱坡0.5%。(6)最小坡長(zhǎng):一般值200m,最小值150m(7)豎曲線最小長(zhǎng)度和最小半徑表(80Km/h)如表2-4(8)最大坡長(zhǎng):如表25表24 凸形豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度凸形豎曲線半徑(m)一般值極限值45003000豎曲線最小長(zhǎng)度(m)一般值極限值17070表25 縱坡最大坡長(zhǎng)表縱坡坡度(%)345最大坡長(zhǎng)(m)12001000800連續(xù)上坡(或下坡)時(shí),應(yīng)在不大于上面所規(guī)定的縱坡長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)置緩和坡段。緩和坡段的

16、縱坡應(yīng)不大于3%,其長(zhǎng)度應(yīng)符合縱坡長(zhǎng)度的規(guī)定。在路基設(shè)計(jì)中應(yīng)符合環(huán)境保護(hù)的要求,避免引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。路基工程應(yīng)具有一定的強(qiáng)度,耐久性和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)前應(yīng)做好地質(zhì)工程勘察工作,查明水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件,或許所需的巖土物理力學(xué)參數(shù)。路基設(shè)計(jì)應(yīng)從地基出路、路基填料選擇、路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性、防護(hù)工程、排水系統(tǒng),以及關(guān)鍵部位路基施工技術(shù)等方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。路基設(shè)計(jì)避免高路堤深路塹,當(dāng)路基中心填方高度超過(guò)20m、中心挖方深度超過(guò)30m時(shí),宜結(jié)合路線方案與橋梁。隧道等構(gòu)造物或分離式路基作方案比選。在瀝青路面設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的原則如下:(1)開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)資料調(diào)查和收集,做好交通荷載分析與預(yù)測(cè),按照全

17、壽命周期成本的理念進(jìn)行路面設(shè)計(jì)。(2)調(diào)查掌握沿線路基特點(diǎn),路基干濕類型,在對(duì)不良地質(zhì)路段處理的基礎(chǔ)上,進(jìn)行路基路面綜合設(shè)計(jì)。(3)遵循因地制宜、合理選材、節(jié)約資源與投資的原則,選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、方便施工的路面結(jié)構(gòu)方案。(4)結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件,積極、慎重地推廣新材料、新工藝、新技術(shù),并認(rèn)真鋪筑試驗(yàn)路段,總結(jié)經(jīng)驗(yàn),不斷完善,逐步推廣。(5)符合國(guó)家環(huán)境保護(hù)的有關(guān)規(guī)定,保護(hù)相關(guān)人員的安全和健康,重視材料的再生利用與廢棄料的處理。在路基排水設(shè)計(jì)中的一半規(guī)定:(1)為了保持路基能經(jīng)常處于干燥、堅(jiān)固和穩(wěn)定狀態(tài),必須將影響路基穩(wěn)定的地面水予以攔截,并排除到路基范圍之外,防止漫流、聚積和下滲。對(duì)

18、于影響路基穩(wěn)定的地下水,應(yīng)予以截?cái)?疏干,降低水位,并引導(dǎo)到路基范圍以外。(2)路基施工中應(yīng)校核全線排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否完備和妥善,必要時(shí)予以補(bǔ)充和修改。使全線的溝渠、管道、橋涵構(gòu)成完整的排水體系。(3)路基排水設(shè)施應(yīng)有合適的泄水?dāng)嗝婧涂v坡。高速公路和一級(jí)公路的邊溝不應(yīng)作為農(nóng)業(yè)排灌渠道,其他公路不得已時(shí)可和排灌渠道結(jié)合,但應(yīng)適當(dāng)加大泄水?dāng)嗝?并采取加固措施以防水流危害路基。排水設(shè)施的進(jìn)出水口,應(yīng)視當(dāng)?shù)赝临|(zhì)、水文、地形條件及筑路材料等情況,適當(dāng)加固。(4)路基施工中,必須按設(shè)計(jì)要求首先做好排水工程以及施工場(chǎng)地附近的臨時(shí)排水設(shè)施,然后再做主體工程。在無(wú)條件時(shí),排水工程可與路基同步施工,并使其隨施工進(jìn)

19、度逐步成型。三 路線設(shè)計(jì)3.1 概述路線方案是路線設(shè)計(jì)最根本的問(wèn)題。路線方案是否合理,不僅關(guān)系到道路本身的工程投資和運(yùn)營(yíng)效益,還關(guān)系到道路的使用功能和國(guó)家的路網(wǎng)規(guī)劃、國(guó)家的政策和國(guó)防要求等。因此,路線基本走向的選擇應(yīng)綜合考慮公路的等級(jí)、在路網(wǎng)中的作用、水文、氣象、地質(zhì)、地形等自然條件,結(jié)合鐵路、航空、水運(yùn)、管道的布局和城鎮(zhèn)、工礦企業(yè)、資源狀況等,從所有可能的方案中,通過(guò)調(diào)查、分析、比選,確定一條最優(yōu)路線方案。公路選線和定線,是根據(jù)公路的性質(zhì)、等級(jí)、任務(wù)和標(biāo)準(zhǔn),在路線起終點(diǎn)間綜合地形,地質(zhì),地物及其他沿線條件,綜合平、縱、橫三方面因素在實(shí)地或紙上選定公路中線位置,然后進(jìn)行測(cè)量和有關(guān)設(shè)計(jì)工作。路線

20、的選定與公路線形設(shè)計(jì)有密切的關(guān)系,線形設(shè)計(jì)是對(duì)公路路線平、縱、橫設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),平、縱、橫設(shè)計(jì)也是對(duì)其深一步細(xì)化和調(diào)整的依據(jù),故選線定線應(yīng)與幾何設(shè)計(jì)相結(jié)合。3.2 選線的一般原則選線要綜合考慮多種因素,妥善處理好各種因素的關(guān)系,其基本原則如下:(1)在路線設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,應(yīng)運(yùn)用各種先進(jìn)手段對(duì)路線方案做深入、細(xì)致的研究,在多方案論證、比選的基礎(chǔ)上,選定最優(yōu)路線方案。(2)路線設(shè)計(jì)應(yīng)在保證行車安全、舒適、快捷的前提下,做到工程量小、造價(jià)低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用省、效益好,并有利于施工和養(yǎng)護(hù)。在工程量增加不大時(shí),應(yīng)盡量采用較高的技術(shù)指標(biāo),不要輕易采用極限指標(biāo),也不應(yīng)片面追求高指標(biāo)。(3)選線注意同農(nóng)田基本建設(shè)相配合

21、,做到少占田地,并應(yīng)盡量不占高產(chǎn)田、經(jīng)濟(jì)作物田或穿過(guò)經(jīng)濟(jì)林園等。(4)通過(guò)名勝、風(fēng)景、古跡地區(qū)的道路,應(yīng)注意保護(hù)原有自然狀態(tài),其人工構(gòu)造物應(yīng)與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào),處理好重要?dú)v史文物遺址。(5)選線時(shí)應(yīng)對(duì)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行深入勘測(cè)調(diào)查,弄清它們對(duì)道路工程的影響。(6)選線應(yīng)重視環(huán)境保護(hù),注意由于道路修筑、汽車運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的影響和污染等問(wèn)題。3.3 選線步驟一條道路路線的選定是經(jīng)過(guò)由淺入深、由輪廓到局部、由總體到具體、由面到帶進(jìn)而到線的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的,一般要經(jīng)過(guò)以下三個(gè)步驟:(1)首先確定起終點(diǎn)的位置,根據(jù)地形圖上的地形地貌及相關(guān)的設(shè)計(jì)資料確定兩點(diǎn)間路線的基本走向。(2)按地形、地質(zhì)、水文等自然

22、條件選定一些細(xì)部點(diǎn),如沿線房屋、農(nóng)田等地點(diǎn)要重點(diǎn)控制,然后連接控制點(diǎn),初步完成路線布局。(3)本設(shè)計(jì)本著方便城鎮(zhèn)出入,少占田地,盡量避免穿越池塘,盡可能利用老路,路線短,填挖少且平衡的原則,在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下,進(jìn)行平縱橫綜合設(shè)計(jì),以定出道路的中線。3.4 平面線形設(shè)計(jì) 平面線形設(shè)計(jì)的一般原則(1)平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適,并與地形、地物相適應(yīng),與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào);(2)各級(jí)公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)敷設(shè)曲線,并盡量地選用較大的圓曲線半徑。(3)兩同向曲線間應(yīng)設(shè)有足夠長(zhǎng)度的直線,不得以短直線相連。(4)兩反向曲線間夾有直線段時(shí),以設(shè)置不小于最小直線長(zhǎng)度的直線段為宜。(5)曲線線形應(yīng)特別注意技術(shù)指標(biāo)

23、的均衡性與連續(xù)性。(6)應(yīng)避免連續(xù)急轉(zhuǎn)彎的線形。 線形 平曲線要素及逐樁坐標(biāo)計(jì)算取JD1作為算例,具體計(jì)算如下:圖 1-2 圓曲線幾何要素JD1處:取圓曲線半徑R=400m,緩和曲線長(zhǎng)度確定如下:因此曲線的幾何要素為:偏角2559,半徑R400m, =100m切線長(zhǎng)m曲線長(zhǎng)m外矢距m 校正數(shù)m以此方法計(jì)算 、,具體結(jié)果見(jiàn)設(shè)計(jì)圖紙直線、曲線及轉(zhuǎn)角表。圖1-3 中樁坐標(biāo)計(jì)算示意圖直線上中樁坐標(biāo)計(jì)算設(shè)交點(diǎn)坐標(biāo)為JD(XJ,YJ)交點(diǎn)相鄰直線的方位角分別為A1和A2。ZH點(diǎn)坐標(biāo): XZH=XJ+Tcos(A1+180) (1-1)YZH=YJ+Tsin(A1+180) (1-2)HZ點(diǎn)坐標(biāo): XHZ=

24、XJ+TcosA2 (1-3) YHZ=YJ+TsinA2 (1-4)設(shè)直線上加樁里程為L(zhǎng),ZH,HZ表示曲線起終點(diǎn)里程,則直線上任意點(diǎn)坐標(biāo)(L=ZH)X= XJ+(T+ZH-L)cos(A1+180) (1-5)Y= YJ+(T+ZH-L)sin(A1+180 ) (1-6)后直線上任意點(diǎn)坐標(biāo)(LZH)X= XJ+(T+L-ZH)cosA2 (1-7)Y=YJ+(T+L-ZH)sinA2 (1-8)3.5 縱斷面設(shè)計(jì)縱斷面反映了路線縱坡的的變化、路中線位置地面的起伏、設(shè)計(jì)線與原地面線的高差的等情況,它與路線平面、公路橫斷面結(jié)合起來(lái),可以完整的表達(dá)出路線作為空間曲線的立體線形效果。縱斷面設(shè)計(jì)主

25、要包括縱坡和豎曲線的設(shè)計(jì)。在縱斷面設(shè)計(jì)中,首先繪制路線經(jīng)由地帶的縱斷面地面線,依據(jù)平面選線確定的控制點(diǎn)及其高程、填挖平衡經(jīng)濟(jì)點(diǎn)及與周圍景觀的協(xié)調(diào),綜合考慮平、縱、橫三方面試定坡度線,在用橫斷面圖檢查、調(diào)整,確定縱坡值,確定豎曲線半徑,計(jì)算設(shè)計(jì)高程及填挖高度。根據(jù)道路的等級(jí)(二級(jí)公路)、沿線自然條件和構(gòu)造物控制標(biāo)高,確定路線合適的標(biāo)高、各坡段的縱坡度和坡長(zhǎng),并設(shè)計(jì)豎曲線。具體路段設(shè)計(jì)可見(jiàn)縱斷面設(shè)計(jì)圖。 縱斷面設(shè)計(jì)原則有以下四條:(1)縱面線形應(yīng)與地形相適應(yīng),線形設(shè)計(jì)應(yīng)平順、圓滑、視覺(jué)連續(xù),保證行駛安全。(2)縱坡均勻平順、起伏和緩、坡長(zhǎng)和豎曲線長(zhǎng)短適當(dāng)、以及填挖平衡。(3)平面與縱斷面組合設(shè)計(jì)應(yīng)

26、滿足:(4)視覺(jué)上自然地引導(dǎo)駕駛員的視線,并保持視覺(jué)的連續(xù)性。 縱坡設(shè)計(jì)要求(1)設(shè)計(jì)必須滿足各項(xiàng)規(guī)范。(2)縱坡應(yīng)具有一定的平順性,起伏不宜過(guò)大和過(guò)于頻繁。連續(xù)上坡或下坡路段,應(yīng)避免反復(fù)設(shè)置反坡段。(3)沿線地形、地下管線、地質(zhì)、水文、氣候和排水等綜合考慮。(4)應(yīng)盡量做到填挖平衡,使挖方運(yùn)作就近路段填方,以減少借方和廢方,降低造價(jià)和節(jié)省用地。具體規(guī)范規(guī)定如下:(1)最大縱坡是指在縱坡設(shè)計(jì)時(shí)各級(jí)公路允許采用的最大坡度值。它是道路縱斷面設(shè)計(jì)的重要控制指標(biāo)。在地形起伏較大地區(qū),直接影響路線的長(zhǎng)短、使用質(zhì)量、運(yùn)輸成本及造價(jià)。各級(jí)道路允許的最大縱坡是根據(jù)當(dāng)前具有代表性標(biāo)準(zhǔn)車型的汽車動(dòng)力特性、道路等級(jí)

27、、自然條件以及工程、運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)因素,通過(guò)綜合分析,全面考慮,合理確定的。我國(guó)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在規(guī)定最大縱坡時(shí),對(duì)汽車在坡道上行駛情況進(jìn)行了大量調(diào)查、試驗(yàn),并廣泛征求了各有關(guān)方面特別是駕駛?cè)藛T的意見(jiàn),同時(shí)考慮了汽車帶拖掛車以及畜力車通行的情況,結(jié)合交通組成、汽車性能、工程費(fèi)用和營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)等,經(jīng)綜合分析研究后確定了道路的最大縱坡。各級(jí)公路最大縱坡的規(guī)定見(jiàn)表31所示。表31 最大縱坡計(jì)算行車速度1201008060最大縱坡(%)3456(2)坡長(zhǎng)限制最小坡長(zhǎng):最小坡長(zhǎng)的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的,如果坡長(zhǎng)過(guò)短,使道路縱向變坡點(diǎn)增多,汽車行駛在連續(xù)起伏路段產(chǎn)生的超重與失重的變化頻繁,導(dǎo)致乘客感

28、覺(jué)不舒適,車速越高越感突出。縱坡變換頻繁,尤其是過(guò)短的起伏縱坡,使駕駛員頻繁換擋,加劇駕駛勞累。換擋引起能量,油料和時(shí)間的損失,加速齒輪,離合器和輪胎的磨損。為滿足汽車行駛力學(xué)的要求,保證車輛行駛安全性和司乘人員在視覺(jué)和心理兩方面的連續(xù)性,舒適性,公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D202006規(guī)定了各級(jí)公路最小坡長(zhǎng)。見(jiàn)表32:表32 最小坡長(zhǎng)設(shè)計(jì)速度(Km/h)1201008060最小坡長(zhǎng) (m)300250200150(3)豎曲線最小半徑在縱斷面設(shè)計(jì)中,豎曲線的設(shè)計(jì)要受到許多因素的限制,其中有三個(gè)因素決定著豎曲線的最小半徑,即最小半徑須滿足緩和沖擊、行駛時(shí)間不過(guò)短和行駛視距的要求。查公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范

29、JTG D202006得:設(shè)計(jì)車速為80km/h時(shí),凸形豎曲線極限最小半徑為3000m,一般值為4500m;凹形豎曲線極限最小半徑為2000m,一般值為3000m。豎曲線最小長(zhǎng)度為70m。見(jiàn)表33:表33 豎曲線最小半徑與豎曲線長(zhǎng)度設(shè)計(jì)速度(km/h)1201008060403020凸形豎曲線最小半徑(m)一般值17 00010 0004 5002 000700400200極限值11 0006 5003 0001 400450250100凹形豎曲線最小半徑(m)一般值6 0004 5003 0001 500700400200極限值4 0003 0002 0001 000450250100豎曲線

30、長(zhǎng)度(m)一般值250210170120906050最小值100857050352520 豎曲線設(shè)計(jì)豎曲線是縱斷面上兩個(gè)坡段的轉(zhuǎn)折處,為了便于行車而設(shè)置的一段緩和曲線。設(shè)計(jì)時(shí)充分結(jié)合縱斷面設(shè)計(jì)原則和要求,并依據(jù)規(guī)范的規(guī)定合理的選擇了半徑。該公路全長(zhǎng)m,全線共設(shè)四個(gè)豎曲線。其中兩個(gè)凹形豎曲線,兩個(gè)凸形豎曲線。 豎曲線諸要素的計(jì)算:以變坡點(diǎn)1為例計(jì)算如下:K0+350,高程為,i1=,i2=-0.0067857%,= i2-i1=-0.0067857%-=2.56%,為凸形。取豎曲線半徑R=2000m。曲線長(zhǎng)=20002.56%=m切線長(zhǎng)=32m外距=m變坡點(diǎn)2、34按照同樣方法計(jì)算,具體結(jié)果見(jiàn)縱

31、坡、豎曲線表。3.6 橫斷面設(shè)計(jì)公路是一帶狀結(jié)構(gòu)物,垂直于路中心線方向上剖面叫橫斷面,這個(gè)剖面的圖形叫橫斷面圖,它反映了路基的形狀和尺寸,橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下要求:橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)符合公路建設(shè)的基本原則和現(xiàn)行公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D202006規(guī)定的具體要求。設(shè)計(jì)前要充分了解工程地質(zhì)和水文等自然條件,并確定公路等級(jí)、行車要求、自然條件結(jié)合施工方法,做出正確合理的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)要兼顧當(dāng)?shù)鼗窘ㄔO(shè)的需要,盡可能與之間配合,不能任意減、并農(nóng)田排灌溝渠,當(dāng)灌溉溝渠必須沿路基通過(guò)時(shí),如流量較小,縱坡適宜,可考慮與路基邊溝合并,但邊溝斷面應(yīng)適當(dāng)加大。路基穿過(guò)耕地時(shí),為了節(jié)約用地,如當(dāng)?shù)厥戏奖?,可修建石砌邊?/p>

32、,或修筑直立的加筋土擋墻。地面水和地下水嚴(yán)重影響路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,須采取攔截或迅速排至路基外的措施。設(shè)計(jì)排水設(shè)施時(shí),應(yīng)保證水流排泄暢通,并結(jié)合附近農(nóng)田灌溉,綜合考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)。 橫斷面設(shè)計(jì)原則(1)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、行車要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件,并綜合考慮施工、養(yǎng)護(hù)和使用等方面的情況,進(jìn)行精心設(shè)計(jì),既要堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定,又要經(jīng)濟(jì)合理。(2)路基設(shè)計(jì)除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度外,還應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施和必要的防護(hù)加固工程以及其他結(jié)構(gòu)物,采用經(jīng)濟(jì)有效的病害防治措施。(3)還應(yīng)結(jié)合路線和路面進(jìn)行設(shè)計(jì)。選線時(shí),應(yīng)盡量繞避一些難以處理的地質(zhì)不良地段。(4)沿河及受到水浸水淹的路段,應(yīng)注意路基不被洪水淹沒(méi)或

33、沖毀。(5)當(dāng)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高受限制,路基處于潮濕、過(guò)濕狀態(tài)和水溫狀況不良時(shí),就應(yīng)采用水穩(wěn)性好的材料填筑路堤或進(jìn)行壓實(shí),使路面具有一定防凍總厚度,設(shè)置隔離層及其他排水設(shè)施等。(6)路基設(shè)計(jì)還應(yīng)兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)及環(huán)境保護(hù)等的需要。 各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)(1)查規(guī)范,得各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)路基寬度設(shè)計(jì)年限15年,各種車輛折合成小客車的交通量合計(jì)為,公路等級(jí)為二級(jí),車道數(shù)擬定雙車道。二級(jí)公路車速為80km/h,雙車道的路基寬度一般值為12m,該設(shè)計(jì)取值12m,取設(shè)計(jì)車道寬度為2,路拱坡度瀝青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均為12%,故取路拱坡度為2%;路肩橫向坡度一般應(yīng)較路面橫向坡度大1%2%,故取路肩橫向坡度為4%,

34、路拱坡度采用雙向坡面,由路中央向兩側(cè)傾斜。路基邊坡坡度由公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD30-2004得知,當(dāng)H150cm)3215五 排水設(shè)計(jì)5.1 路基排水目的和要求路基路面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性同水的關(guān)系十分密切。路基路面的病害有多種,形成病害的因素也很多,但水的作用是主要因素之一,因此路基路面設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)中,必須十分重視路基路面排水工程。公路排水設(shè)施是公路工程必不可少的重要組成部分,在施工期可以提高施工效率,保障施工人員及設(shè)備的安全;在運(yùn)營(yíng)期,可以減少公路的返修率,減低維護(hù)費(fèi)用,提高汽車運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性,提高行車速度,保證正常的通車時(shí)間,減少交通事故。路基設(shè)計(jì)時(shí),必須將影響路基穩(wěn)定性的地面水排

35、除和攔截在路基用地范圍以外,并防止地面漫流、滯積或下滲。對(duì)影響路基穩(wěn)定性的地下水,則應(yīng)予以隔斷、疏干、降低,并引到路基范圍以外適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)。5.2 路基排水設(shè)計(jì)一般原則(1)排水設(shè)施要因地制宜、全面規(guī)劃、合理布局、綜合治理、講究實(shí)效、注意經(jīng)濟(jì),并充分利用有利地形和自然水系。一般情況下地面和地下設(shè)置的排水溝渠,宜短不宜長(zhǎng),以使水流不過(guò)于集中,做到及時(shí)疏散,就近分流。(2)各種路基排水溝渠的設(shè)置,應(yīng)注意與農(nóng)田水利相配合,必要時(shí)可適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)涵管或加大涵管孔徑,以防農(nóng)業(yè)用水影響路基穩(wěn)定。路基邊溝一般應(yīng)用作農(nóng)田灌溉渠道,兩者必須合并使用時(shí),邊溝的斷面應(yīng)加大,并予以加固,以防水流危害路基。(3)設(shè)計(jì)前查明水

36、源和地質(zhì)條件,重點(diǎn)路段要進(jìn)行排水系統(tǒng)的全面規(guī)劃,考慮排水與橋涵布置相配合,地下與地面排水相配合,平面布置與豎向布置相配合,做到路基路面綜合設(shè)計(jì)和分期修建。對(duì)于排水困難和地質(zhì)不良的路段,還應(yīng)與路基防護(hù)加固相配合,并進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。(4)路基排水要注意防止附近山坡的水土流失,盡量不破壞天然水系,不輕易合并自然溝渠和改變水流性質(zhì),盡量選擇有利地質(zhì)條件布設(shè)人工溝渠,對(duì)于土質(zhì)松軟和縱坡較陡地段的排水溝渠,應(yīng)注意必要的防護(hù)與加固。(5)路基排水要結(jié)合當(dāng)?shù)厮臈l件和道路等級(jí)等具體情況,注意就地取材,以防為主,既要穩(wěn)固使用,又必須講究經(jīng)濟(jì)效益。(6)為了減少水對(duì)路面的破壞作用,應(yīng)盡量阻止水進(jìn)入路面結(jié)構(gòu),并提供良

37、好的排水措施,以便迅速排除路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的水,也可建筑具有能承受荷載和雨水共同作用的路面結(jié)構(gòu)。5.3 路基排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟路基排水系統(tǒng)的布置,一般利用路線平面圖按下列步驟進(jìn)行:(1)在路線平面圖上繪出必要的路塹坡頂線和路堤坡腳線,標(biāo)明路側(cè)棄土堆和取土坑的位置等。(2)在路基的上側(cè)山坡上可設(shè)置截水溝等攔截地表徑流。為提高截流效果,截水溝大體沿等高線布置,與地面水流方向接近垂直。路塹上側(cè)有棄土堆時(shí),棄土堆應(yīng)連續(xù)而不中斷,并在其上上設(shè)置截水溝。下坡一側(cè)的棄土堆,應(yīng)每隔50100m設(shè)不小于1m的缺口,以利排水。(3)路基兩側(cè)按需要設(shè)置邊溝或利用取土坑,必要時(shí)采用路肩排水系統(tǒng)和中央分隔帶排水系統(tǒng),匯集并排除

38、道路表面的水。(4)根據(jù)沿線地下水的情況,設(shè)置必要的地下排水設(shè)施。(5)將攔截或匯集的水流,用排水溝管引排到指定的低洼、河溝或橋涵等處。排水溝應(yīng)力求短捷遠(yuǎn)離路基,與其他水溝的聯(lián)結(jié)應(yīng)順暢。(6)選定橋涵的位置,使這些溝管同橋涵連成一個(gè)完整的排水系統(tǒng)。對(duì)穿過(guò)路基的河溝,一般均應(yīng)設(shè)橋涵,不要輕易改溝并涵??紤]到路基排水或農(nóng)田灌溉的需要,也可增設(shè)涵洞。路基綜合排水系統(tǒng)設(shè)計(jì),除在一般的路線平縱面圖上分別表明排水設(shè)施的名稱(類型)、地點(diǎn)、中心里程樁號(hào)、溝底縱坡、跨徑或?qū)挾取㈤L(zhǎng)度、流向、進(jìn)出口、擋水結(jié)構(gòu)等有關(guān)事項(xiàng)外,特殊復(fù)雜的排水地段應(yīng)繪制細(xì)部設(shè)計(jì)圖。5.4 地面排水設(shè)施 邊溝設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)或低路

39、堤的坡郊外側(cè),多與路中線平行,用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。平坦地面填方路段的路旁取土坑,常與路基排水設(shè)計(jì)綜合考慮,使之起到邊溝的排水作用。溝設(shè)置在挖方路基路肩外側(cè)及低填方路基坡腳外側(cè),與路中線平行的路肩外緣均應(yīng)設(shè)置的縱向人工溝渠,稱之為邊溝。其主要功能是匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水,以保證路基穩(wěn)定。邊溝排水量不大,一般不需要進(jìn)行水文水力計(jì)算,依沿線具體條件,直接選用標(biāo)準(zhǔn)橫斷面即可。邊溝由于緊靠路基,通常不允許其他排水溝渠的水流進(jìn)入,亦不能與其他人工溝渠合并使用。邊溝不宜過(guò)長(zhǎng),應(yīng)盡量使溝內(nèi)水流就近排至路旁自然水溝或低洼地帶,必要時(shí)增設(shè)涵洞,將邊溝水引入路基另一側(cè)

40、排出。邊溝的縱坡(出水口附近除外)一般與路線縱坡一致。平坡路段,邊溝仍應(yīng)保持0.3%0.5%的最小縱坡。邊溝的縱坡一般與路線的縱坡一致。邊溝的橫斷面形式采用矩形,矩形邊溝的溝底為,高,邊溝采用漿砌片石,砌筑用的砂漿強(qiáng)度采用M7.5。邊溝常用形式如圖:圖51 邊溝橫斷面圖(單位m) 截水溝截水溝一般設(shè)置在挖方路基邊坡頂以外或山坡路堤的上方的適當(dāng)位置,用以攔截路基上方流向路基的地面水,減輕邊溝的水流負(fù)擔(dān),保護(hù)挖方邊坡和填方坡腳不受水流沖刷和損害的人工溝渠,稱為截水溝(又稱天溝)。截水溝的橫斷面形式,一般為梯形,邊坡坡度一般采用1:1.5,溝底寬度為,截水溝的位置應(yīng)盡量與地面水流方向垂直,以提高截水

41、效能和縮短溝的長(zhǎng)度。截水溝應(yīng)保證水流暢通,必要時(shí)配以急流槽或涵洞等泄水結(jié)構(gòu)物將水流引入指定地點(diǎn)。截水溝水流不應(yīng)引入邊溝,長(zhǎng)度以200500m為宜。圖52 路堤截水溝圖(單位m)六 擋土墻設(shè)計(jì)6.1 擋土墻作用把防止路基或山體因重力作用而坍塌,主要起支撐作用的支擋結(jié)構(gòu)物稱為加固工程。本設(shè)計(jì)中的加固工程主要采用重力式擋土墻的形式。擋土墻是用來(lái)支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體的穩(wěn)定的建筑物。按照墻的設(shè)置位置,擋土墻可分為路肩墻、路堤墻和山坡墻等類型。本設(shè)計(jì)為二級(jí)公路,路基寬12m,根據(jù)該路段的原地面橫坡、地質(zhì)及材料來(lái)源情況,擬在該路段左側(cè)設(shè)置擋土墻以保證其路基穩(wěn)定。6.2 重力式擋土墻驗(yàn)算 基本

42、參數(shù)墻面高度(m):墻頂寬度(m):基地內(nèi)傾坡度:=0.2 污工砌體容重(kN/m3):=23路堤填土高度(m):a=3 路堤填土坡度:路基寬度(m):填料容重(kN/m3):R=18 填料內(nèi)摩擦角(度):=35 外摩擦角(度):基底摩擦系數(shù):=0.4 基底容許承載力:0(kPa)=300擋土墻分段長(zhǎng)度(m):=10 計(jì)算結(jié)果(1)求破裂角假設(shè)破裂面交與荷載內(nèi),采用相應(yīng)的公式計(jì)算:擋墻的總高度:H= 擋墻的基地水平總寬度:B=66.536=-0.01=0.622則=arcot驗(yàn)算破裂面是否交于荷載的內(nèi):堤頂破裂面至墻踵:(H+a)tan=荷載內(nèi)緣至墻踵:b-Htan+d=荷載外緣至墻踵:b-H

43、tan+d+b0=故破裂面交于荷載的內(nèi),與原假設(shè)相符,所選用公式正確。則計(jì)算圖示為:圖61擋土墻計(jì)算圖示(2)求主動(dòng)土壓力系數(shù)K和K1=0.346=0.573m=3.021m=1.823(3)求主動(dòng)土壓力及作用點(diǎn)位置=2KN=N=1N=m=m(4)抗滑穩(wěn)定性檢算擋土墻體積V=2.483因?yàn)閗c 1.3,則抗滑穩(wěn)定性檢算通過(guò)。(5)抗傾覆穩(wěn)定性檢算=因?yàn)閗0 1.5,則抗傾覆穩(wěn)定性檢算通過(guò)。(6)基底應(yīng)力檢算B=m=0.12m因?yàn)閑B/6=133.069kPa=Pa因?yàn)閙ax 0,則基地應(yīng)力檢算通過(guò) 重力式擋墻設(shè)計(jì)如上圖所示七 路面設(shè)計(jì)7.1 路面設(shè)計(jì)原則路面結(jié)構(gòu)是直接為行車服務(wù)的結(jié)構(gòu),不僅受各

44、類汽車荷載的作用,且直接暴露于自然環(huán)境中,經(jīng)受各種自然因素的作用。路面工程的工程造價(jià)占公路造價(jià)的很大部分,最大時(shí)可達(dá)50以上。因此,做好路面設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。 路面類型與結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)路面類型選擇應(yīng)在充分調(diào)查與勘察道路所在地區(qū)自然環(huán)境條件、使用要求、材料供應(yīng)、施工和養(yǎng)護(hù)工藝等,并在路面類型選擇的基礎(chǔ)上考慮路基支承條件確定結(jié)構(gòu)方案。由于路面工程量大,基墊層材料應(yīng)盡可能采用當(dāng)?shù)夭牧?,并注意使用各類廢棄物。必要時(shí),應(yīng)考慮采用新型路面結(jié)構(gòu)形式、新材料、新施工工藝。同時(shí),應(yīng)注意路面的功能和結(jié)構(gòu)承載力等是通過(guò)設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等共同保證的,可采用壽命周期費(fèi)用分析技術(shù)合理確定路面類型和結(jié)構(gòu)。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是提供在特定的使用期限內(nèi)同所處環(huán)境相適應(yīng)并能承受與其交通荷載適用的路面結(jié)構(gòu),同時(shí)設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu),便于改變道路行駛條件,提高服務(wù)水平,滿足汽車運(yùn)輸?shù)囊?,因此路面?yīng)起碼具備三個(gè)方面的使用要求:平整、抗滑、承載能力。設(shè)計(jì)路段內(nèi)無(wú)不良地質(zhì)概況,沿線有小型石灰廠和水泥廠,砂石材料豐富;水泥與瀝青均需外運(yùn)??紤]到與水泥路面相比,瀝青混凝土路面表面平整、無(wú)接縫、行車舒適,便于機(jī)械化施工,能加快施工進(jìn)度;當(dāng)破壞后,瀝青混凝土路面易于修補(bǔ)。故本

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