河北工程大學(xué)道路畢業(yè)設(shè)計(jì)

河北工程大學(xué)道路畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為西藏加查至桑日公路第十三合同段，道路位于雅魯藏布江流域。路線區(qū)域內(nèi)主要為山嶺區(qū)，地形起伏較大，設(shè)計(jì)車速60km/h。設(shè)計(jì)通過兩個(gè)方案的比選來確定較佳路線，兩個(gè)路線全長大概都在三千五百米左右，所選方案二路線全長3544.654m，雙向兩車道，路基寬10m，路面寬7m。所選瀝青路面設(shè)計(jì)年限12年。

設(shè)計(jì)包括三個(gè)局部，內(nèi)容如下：第一局部公路線形設(shè)計(jì)，在本局部，通過認(rèn)真仔細(xì)的研究，結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮了路線填挖平衡、平曲線的優(yōu)化、平曲線與豎曲線組合原那么等，確保了設(shè)計(jì)線形的優(yōu)化，然后根據(jù)兩個(gè)比選方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對方案進(jìn)行比選，從中確定較合理的方案——第二方案作為推薦方案。第二局部為路基工程設(shè)計(jì)，包括支擋工程設(shè)計(jì)等。第三局部為路面工程設(shè)計(jì)，選擇瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對兩個(gè)方案進(jìn)行比選，選定瀝青混凝土路面為推薦方案,整個(gè)排水系統(tǒng)由邊溝、排水溝組成。相關(guān)的圖紙、表格附后。關(guān)鍵詞：路線平面線形；縱斷面設(shè)計(jì)；橫斷面設(shè)計(jì)；重力式擋土墻；路面設(shè)計(jì)AbstractThedesignisthetenthcontractsectionfromQachastoMulberryDay

inTibet,

andtheroadislocatedintheBrahmaputrariverbasin.Intherouteregion,thereismainlymountainridgearea,andthehypsographyisseries,sothedesignspeedis60km/h.Thebetterrouteisdeterminedthroughcomparingoftwoprograminthedesign.Thelengthbothareprobablyabout3，500meters,andtheselectedprogramis3544.654m,twotwo-waylanes,andthewidenoftheroadbedis10m,7mofthepavement.Asphaltcementconcretepavementisdesignedfortwelveyears.

Thedesignincludesthreeparts,asfollows:Theroadtechnicalroadlineardesign:Inthispart,throughcarefulreview,inlightoftheactualsituation,theauthorconsideringthebalanceofexcavation,theoptimizationofplanecurve,thecombinationofplanecurveandverticalcurve,toensurethatthedesignoflinearoptimization.Thenamorereasonableprogram--thesecondprogramarerecommendedthroughcomparingthetwoprogramaccordingtothetechnicaleconomicindicator.Thesecondpartistheroadbedengineeringdesign,whichincludretainingengineeringdesignandsoon.Partthreeispavementdesign,andtheconcretepavementandasphaltcementconcretepavementbothareconsideredanddesignedcompetelyinthedesign,asphaltconcretepavementisrecommendedfortheprogram,thewholedrainagesystemisformedassideditches,drainageditchandpipeculvert.Relatedtothedrawings,formsattached.Keywords：

Routeplanelineardesign；

Verticalsectiondesign；

Cross-sectiondesign；

gravityretainingwalls；Pavementdesign目錄緒論

1

１

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書

3

1.1

設(shè)計(jì)根本資料

3

道路的性質(zhì)與任務(wù)

3

1.1.2

道路等級

3

1.1.3

沿線自然地理特征

3

1.2

設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)

4

1.2.1

道路類型、等級確實(shí)定

4

1.2.2

道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證

5

1.3

豎曲線標(biāo)準(zhǔn)論證

6

1.3.1

坡長

6

1.3.2

縱坡

6

1.3.3

豎曲線半徑及長度

6

1.3.4

視距長度

7

1.4

橫斷面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證

7

1.4.1

行車道數(shù)目及其寬度

7

1.4.2

路基路面的寬度

7

1.4.3

路拱橫坡和路肩橫坡度

7

1.4.4

凈空高度論證

8

1.4.5

車輛荷載論證

8

2

紙上定線和平縱設(shè)計(jì)

10

2.1

紙上定線

10

2.2

平面線形設(shè)計(jì)

10

2.2.1

方案一

11

2.2.2

方案二

15

2.2.3

坐標(biāo)計(jì)算

16

2.3

路線縱斷面設(shè)計(jì)

18

2.3.1

縱斷面設(shè)計(jì)步驟

18

2.3.2

設(shè)計(jì)計(jì)算公式

19

2.3.3

方案一

19

2.3.4

方案二

23

2.4

平縱組合設(shè)計(jì)

24

2.5

方案比選

24

2.5.1

主要綜合考慮因素

24

2.5.2

各方案主要指標(biāo)

25

2.5.3

方案比選意見

25

3

橫斷面設(shè)計(jì)及路基土石方計(jì)算

27

3.1

橫斷面設(shè)計(jì)

27

3.1.1

路基橫斷面

27

3.1.2

超高及加寬

27

3.2

路基土石方計(jì)算

29

3.2.1

橫斷面面積的計(jì)算

29

3.2.2

土石方數(shù)量的計(jì)算

29

4

支擋工程設(shè)計(jì)

32

4.1

重力式擋土墻的設(shè)計(jì)：

32

4.2

斷面尺寸

33

4.3

墻頂以上填土土壓力的計(jì)算

33

4.3.1

破裂角

33

4.3.2

土壓力

34

4．4

墻身斷面強(qiáng)度驗(yàn)算

34

4.4.1

土壓力及彎矩計(jì)算

34

4.4.2

墻身自重、墻頂填土重及彎矩計(jì)算

37

4.4.3

截面應(yīng)力計(jì)算

37

4．5

根底底面強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算

37

4.5.1

土壓力及彎矩計(jì)算

37

4.5.2

墻身填料，墻身、根底自重及彎矩

40

4.5.3

基底應(yīng)力驗(yàn)算

40

4.5.4

基底穩(wěn)定性驗(yàn)算

41

5

路面工程設(shè)計(jì)

42

5．1

瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)〔方案一〕

42

5.1.1

軸載分析

42

5.1.2

當(dāng)驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力時(shí)

43

5.1.3

結(jié)構(gòu)組合和材料選取

43

5.1.4

各層材料的抗壓模量與劈裂強(qiáng)度

43

5.1.5

土基回彈模量確實(shí)定

44

5.1.6

設(shè)計(jì)指標(biāo)確實(shí)定

44

5.1.7

設(shè)計(jì)資料總結(jié)

44

5.1.8

確定石灰土層厚度

45

5.2

水泥混凝土路面設(shè)計(jì)

47

5.2.1

將各級軸載換算為標(biāo)準(zhǔn)軸載

47

5.2.2

交通分析

48

5.2.3

初擬路面結(jié)構(gòu)

48

5.2.4

路面材料參數(shù)確定

49

5.2.5

普通混凝土面層的相對剛度半徑

49

5.2.6

荷載疲勞應(yīng)力

49

5.2.7

溫度疲勞應(yīng)力

50

5.3

路面方案比選

50

6

路面排水設(shè)計(jì)

51

6.1

路肩排水

51

6.2

中央分隔帶排水

51

6.3

路面內(nèi)部排水

52

7

路基防護(hù)與加固

53

7.1

坡面防護(hù)

53

7.1.1

植物防護(hù)

53

7.1.2

工程防護(hù)

54

7.2

沖刷防護(hù)

54

7.3

軟土地基加固

54

結(jié)束語

56

參考文獻(xiàn)

57

致謝

58

緒論隨著社會的進(jìn)步，人類對于交通的需求迅速增長，形成了由多種運(yùn)輸方式組成的交通運(yùn)輸系統(tǒng)。交通運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)的根底產(chǎn)業(yè)之一，它把國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域和各個(gè)地區(qū)聯(lián)系起來，在生產(chǎn)和消費(fèi)之間起著紐帶作用；是保障全社會蓬勃開展的網(wǎng)狀大動脈，起著命脈作用；也是人類在政治、文化、生活及軍事等方面交往的主要通行方式，起著工具作用。

現(xiàn)代交通運(yùn)輸系統(tǒng)是由鐵路、道路、水運(yùn)、航空及管道五種運(yùn)輸方式組成的。其中，道路運(yùn)輸靈活機(jī)動、中轉(zhuǎn)少、直達(dá)門戶、批量不限、貨物送達(dá)速度快、覆蓋面廣，是其他運(yùn)輸方式所不能比較的，也是最活潑的運(yùn)輸方式。

道路是為國民經(jīng)濟(jì)、社會開展和人民生活效勞的公共根底設(shè)施，道路運(yùn)輸在整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)中也處于根底地位。道路根據(jù)使用任務(wù)、功能和適應(yīng)的交通量分為高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路五個(gè)等級。其中高速公路和一級公路屬于高等級公路。

高等級公路不僅是交通運(yùn)輸現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，同時(shí)也是一個(gè)國家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。審視世界公路開展史，我們不難發(fā)現(xiàn)，以“快速、平安、經(jīng)濟(jì)、舒適”為特征的高等級公路如同汽車一樣，從誕生的那一刻起，就深刻影響著它所效勞的每一個(gè)人和觸及的每一寸土地，其開展不僅僅是經(jīng)濟(jì)的需要，也是人類文明和現(xiàn)代生活的一局部。在中國，高速公路從起步到通車1萬公里用了12年時(shí)間，從1萬公里到突破2萬公里只用了3年時(shí)間?？梢哉f僅僅15年，中國高速公路的開展走過了許多興旺國家一般需要40多年才能完成的開展進(jìn)程，創(chuàng)造了世界矚目的中國速度。今天，高速公路的速度和便利已經(jīng)走進(jìn)了平常百姓的生活，改變了人們的時(shí)空觀念，改善了人們的生活方式。

我國從70年代開始注意電子信息技術(shù)在公路交通領(lǐng)域的研究及應(yīng)用工作，相應(yīng)建立了電子信息技術(shù)、科技情報(bào)信息、交通工程、自動控制等方面的研究機(jī)構(gòu)。迄今為止以取得了以道路橋梁自動化檢測、道路橋梁數(shù)據(jù)庫、高速公路通信監(jiān)控系統(tǒng)、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、交通與氣象數(shù)據(jù)采集自動化系統(tǒng)等為代表的一批成果。

按照交通部已經(jīng)確定的公路水路交通開展2020年以前的具體目標(biāo)和本世紀(jì)中葉的戰(zhàn)略目標(biāo)，到2020年，公路根本形成由國道主干線和國家重點(diǎn)公路組成的骨架公路網(wǎng)，建成東、中部地區(qū)高速公路網(wǎng)和西部地區(qū)八條省際間公路通道，45個(gè)公路主樞紐和96個(gè)國家公路樞紐；到2010年，全國公路總里程到達(dá)200萬公里，其中高速公路3.5萬多公里；到2020年，全國公路總里程到達(dá)250多萬公里，高速公路到達(dá)7萬公里以上。因此，未來10-20年，應(yīng)是我國路橋建設(shè)持續(xù)、穩(wěn)定開展的時(shí)期。

本設(shè)計(jì)為西藏加查至桑日公路第十三合同段，道路位于雅魯藏布江流域，設(shè)計(jì)車速60km/h。設(shè)計(jì)通過兩個(gè)方案的比選來確定較佳路線，兩個(gè)路線全長大概都在三千五百米左右，所選方案路線全長3544.654，雙向雙車道，路基寬10m，路面寬7m。所選瀝青路面設(shè)計(jì)年限12年。平曲線上有3個(gè)交點(diǎn)，豎曲線上有4個(gè)變坡點(diǎn)。

西藏加查至桑日公路第十一合同段地處雅魯藏布江流域，本設(shè)計(jì)來源于實(shí)際工程，是對原有道路的改建。用于道路工程本科教學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)既是原有設(shè)計(jì)的分析，也是在前人根底上的再設(shè)計(jì)，能讓我們在比照中學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。

設(shè)計(jì)通過兩個(gè)方案的比選來確定較佳路線，總體包括五個(gè)局部，內(nèi)容如下：

第一局部根據(jù)設(shè)計(jì)的根本資料和設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行道路技術(shù)指標(biāo)論證，路線技術(shù)設(shè)計(jì)，以及道路豎曲線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證、橫斷面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證。

第二局部為紙上定線、路線平縱設(shè)計(jì)和方案的比選。平面線形設(shè)計(jì)擬定了兩條路線，分別計(jì)算其平曲線要素和豎曲線要素，并繪制平面圖和縱斷面圖。根據(jù)兩個(gè)方案各項(xiàng)平、縱指標(biāo)的綜合比選，確定方案二為本設(shè)計(jì)的推薦方案。

第三局部為橫斷面設(shè)計(jì)和路基土石方計(jì)算。根據(jù)所選方案，確定其路基橫斷面形式，并進(jìn)行超高和加寬設(shè)計(jì)，計(jì)算橫斷面面積和土石方數(shù)量。

第四局部為路基工程設(shè)計(jì)，包括路基的壓實(shí)和支擋工程設(shè)計(jì)。

第五局部為路面設(shè)計(jì)，選擇瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對兩個(gè)方案進(jìn)行比選，選定瀝青混凝土路面為推薦方案。１

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書

1.1

設(shè)計(jì)根本資料

道路的性質(zhì)與任務(wù)

本道路位于湖北省恩施州境內(nèi)，是連接川鄂兩省的主干道之一，它的建設(shè)將改善恩施州的交通條件和投資環(huán)境，大大促進(jìn)恩施州的經(jīng)濟(jì)開展。

1.1.2

道路等級

根據(jù)本路段OD調(diào)查和各交通觀測站歷年觀測資料分析，2007年平均日交通量組成如表1.1所示。年平均增長率為

8%

。

表1.1

交通量組成〔單位：輛/日〕

車

型

相當(dāng)型號

交通量

小型貨車

NJ1062(躍進(jìn)NJ131)

345

中型貨車

解放CA390

750

大型貨車

依仕茲TD50D

405

拖掛車

尼桑CW〔L〕40HD

415

大中型客車

喀什布阡131

278

1.1.3

沿線自然地理特征

1.1.3.1

地形、地貌

本工程位于湖北省恩施州境內(nèi)，受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文、氣象等因素的綜合影響，地形起伏變化很大。路線區(qū)域內(nèi)主要為山嶺區(qū)，沖溝較發(fā)育但規(guī)模較小，沖溝走向多與路線相切割。區(qū)域內(nèi)河流水系較興旺。

1.1.3.2

地層巖性

沿線第四系覆蓋層較薄，大局部地段裸露，風(fēng)化強(qiáng)烈。第四系地層為殘積〔Q4el〕、坡積〔Q4dl〕、亞粘土、粘土，厚度一般小于1米?；鶐r類型分為花崗巖、白云質(zhì)灰?guī)r和少數(shù)花崗片麻巖?；◢弾r及片麻巖風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化深度較大。

1.1.3.3

地質(zhì)構(gòu)造與地震

沿線構(gòu)造構(gòu)造對選線影響較小，可不考慮。地震抗震烈度較低，根據(jù)公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可按VII度設(shè)防。

1.1.3.4

氣象

路線所在地區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)性氣候區(qū)，具有溫度適中、空氣濕潤、雨量較多等氣候特點(diǎn)。本區(qū)氣候四季清楚。晝夜溫差較大。多年平均氣溫9.9℃,最高氣溫38.0℃,極端最低氣溫－19.3℃，年平均降水量960毫米,主要集中在6～9月份。

1.1.3.5

水系與水文地質(zhì)

沿線水系發(fā)育，流量受大氣降雨等因素控制，沿線植被覆蓋面積較大，樹木茂盛，對蓄水補(bǔ)源及調(diào)節(jié)洪水有一定的作用。

路線區(qū)域內(nèi)地下水埋藏較淺，水量較小，基巖裂隙水、地下水位埋深從幾米至幾十米，少見大的儲水構(gòu)造。從環(huán)境地質(zhì)條件分析，地下水對構(gòu)筑物混凝土無腐蝕性。

1.1.3.6

沿線筑路材料、水、電等建設(shè)條件

石料：全線石料豐富，但現(xiàn)有石料運(yùn)輸較困難，大局部必須修建施工便道方可直接汽車運(yùn)輸，在施工組織設(shè)計(jì)階段必須充分考慮。

砂料：區(qū)內(nèi)天然砂料較緊缺，且粗顆粒較多，級配較差。但區(qū)內(nèi)機(jī)制砂加工潛力巨大，工程中可以在適宜部位選用。運(yùn)輸條件一般。

石灰：區(qū)內(nèi)石灰較豐富，但運(yùn)輸條件較差。

粉煤灰：區(qū)內(nèi)粉煤灰供給量較少，粉煤灰化學(xué)成分中SiO2+Al2O3+Fe2O3含量78%以上,燒失量0.6%～12%,滿足工程用料要求。運(yùn)輸條件一般。

水泥：區(qū)內(nèi)有大型水泥廠生產(chǎn)425#、525#普通硅酸鹽水泥，且為國優(yōu)產(chǎn)品，滿足工程要求，年產(chǎn)量100萬噸。運(yùn)輸條件較便利。

水、電：區(qū)內(nèi)河流一般常年有水，可作為工程用水。沿線電網(wǎng)較興旺，根本能滿足工程用電要求。

主要材料來源及供給：鋼材、木材、鋼絞線均可省內(nèi)供給，瀝青可由宜昌等港口進(jìn)口解決。

1.2

設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)[1]

1.2.1

道路類型、等級確實(shí)定

道路的等級論證：

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD20-2006〕規(guī)定：雙車道二級公路一般能滿足各種汽車折合成小客車的年平均晝夜交通量5000輛以上。為連接重要的政治、經(jīng)濟(jì)中心，通往重點(diǎn)的工礦區(qū)、港口、機(jī)場，專供汽車分別高速行駛并局部控制出入的公路。

計(jì)算年平均晝夜交通量為：

=345×1.0+750×1.5+405×2.0+415×3.0+278×2.0

(1.1)

=4081輛/日

規(guī)劃交通量為：

==9515輛/日

(1.2)

根據(jù)計(jì)算的年平均晝夜交通量到達(dá)了9515輛/日，故該公路應(yīng)建設(shè)為二級公路，其遠(yuǎn)景規(guī)劃設(shè)計(jì)年眼為12年。

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003〕規(guī)定：雙車道二級公路一般能適應(yīng)各種汽車折合成小客車的遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年年限晝夜平均交通量為5000～15000輛，所以將本公路設(shè)計(jì)為雙車道二級公路。

1.2.2

道路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證

1.2.2.1

設(shè)計(jì)速度論證

按照《公路路線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD20-2006〕，由于本路段處于山嶺區(qū)，設(shè)計(jì)為二級公路，取其設(shè)計(jì)速度為60km/h。

1.2.2.2

平面線形標(biāo)準(zhǔn)論證

按照《公路路線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD20-2006〕確定平面線形標(biāo)準(zhǔn)，主要包括各種曲線線形、半徑、長度，以及直線長度、超高等規(guī)定的取值范圍。

二級公路的平曲線要素有直線、圓曲線、盤旋線三種。

①

直線長度：

直線的最大長度應(yīng)有限制。當(dāng)采用長直線線形時(shí)，為彌補(bǔ)景觀的單調(diào)缺陷，應(yīng)結(jié)合具體的情況采用相對應(yīng)的措施。直線線形也不宜過短?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003〕規(guī)定：設(shè)計(jì)速度不小于60km/h的公路，最大直線長度以汽車按設(shè)計(jì)速度行駛70s左右的距離控制；一般直線路段的最大長度〔以m計(jì)〕應(yīng)控制在設(shè)計(jì)速度〔以km/h計(jì)〕的20倍為宜；另外，同向曲線間的最小直線長度以不小于行車速度〔以km/h計(jì)〕的6倍為宜，反向曲線間的最小直線長度以不小于行車速度〔以㎞/h計(jì)〕的2倍為宜。

該二級公路的設(shè)計(jì)速度為60km/h，所以最大直線長度為60×70/3.6=1167m，同向曲線間的最小直線長度為6×60=360m，反向曲線間的最小直線長度為2×60=120m。

②

曲線線形：

曲線要素的組合類型主要采用根本型。

根本型按直線—盤旋線—圓曲線—盤旋線—直線的順序組合，盤旋線、圓曲線、盤旋線的長度之比為1：1：1～1：2：1，同時(shí)還應(yīng)滿足根本型曲線的幾何條件：2β＜α。

1.2.2.3

曲線的半徑和長度

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003〕規(guī)定：當(dāng)設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，圓曲線的一般最小半徑為200m，極限最小半徑為125m〔超高i=8%時(shí)〕,不設(shè)超高的最小半徑為1500m〔路拱≤2%時(shí)〕和1900m〔路拱＞2%時(shí)〕；當(dāng)直線與最小半徑小于1000m的圓曲線相連接時(shí)，應(yīng)設(shè)置緩和曲線，緩和曲線的長度一般最小長度為80m，極限最小值為60m。選用圓曲線半徑時(shí)，在與地形等條件相適應(yīng)的前提下，應(yīng)盡可能采用大的半徑，但曲線最大半徑不宜超過10000m。

1.2.2.4

超高和加寬的規(guī)定取值范圍：

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD20-2006〕規(guī)定：在設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，當(dāng)曲線半徑小于不設(shè)超高圓曲線的最小半徑1500m〔路拱≤2%〕和1900m〔路拱＞2%〕時(shí)，應(yīng)在圓曲線上設(shè)超高。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)圓曲線半徑小于250m時(shí)，需要設(shè)置加寬。由于本設(shè)計(jì)的曲線半徑均大于250m，所以在本設(shè)計(jì)中不需要設(shè)計(jì)加寬。

1.3

豎曲線標(biāo)準(zhǔn)論證[5]

1.3.1

坡長

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003〕規(guī)定：最小坡長為250m，不同縱坡的最大坡長也有限制。如下表1.2：

表1.2

縱坡的最大坡長

縱坡〔%〕

3

4

5

6

7

8

9

最大坡長〔m〕

1200

1000

800

600

——

——

——

1.3.2

縱坡

縱坡有最大縱坡和最小縱坡。確定最大縱坡時(shí)，要綜合考慮汽車的動力特性、道路等級和自然條件等各方面的因素?！稑?biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：在設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，最大縱坡為6%。同時(shí)最小縱坡也有一定的限制，在挖方路段、設(shè)置邊溝的低填方路段和其他橫向排水不暢的路段，均應(yīng)采用不小于0.3%的縱坡，一般情況下以不小于0.5%為宜。當(dāng)受到地形條件的限制，必須設(shè)小于0.3%的縱坡時(shí)，其邊溝應(yīng)做橫向排水設(shè)計(jì)。

1.3.3

豎曲線半徑及長度

凸形豎曲線的一般最小半徑為2000m,極限最小半徑為1400m；

凹形豎曲線的一般最小半徑為1500m,極限最小半徑為1000m。

豎曲線的最小長度為50m,豎曲線半徑一般取大于一般最小半徑為宜。

1.3.4

視距長度

為了保證行車平安，司機(jī)應(yīng)能隨時(shí)看到前方一定距離的公路及其障礙物，以便及時(shí)剎車或繞過。汽車在這段時(shí)間里沿公路的行駛距離為平安距離，即行車視距。四車道一級公路在設(shè)計(jì)速度為60km/h時(shí)，視距長度為75m。

1.4

橫斷面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證[5]

1.4.1

行車道數(shù)目及其寬度

二級公路為供汽車分向、分車道行駛，并可根據(jù)需要控制出入的多車道公路。根據(jù)交通量的調(diào)查和效勞水平確實(shí)定，此路確定為雙向單道。二級公路山嶺區(qū)的行車道寬度為2×3.5m，每個(gè)車道寬3.5m。

1.4.2

路基路面的寬度

路基路面的寬度主要取決于車道數(shù)和每個(gè)車道的寬度。公路路基的寬度為行車道和路面寬度之和。當(dāng)設(shè)有中間帶、變速車道、爬坡車道和緊急停車帶時(shí)，尚應(yīng)包括這局部的寬度。

二級公路山嶺區(qū)的路基寬度為10m，其中行車道寬度為2×3.5=7m，硬路肩的寬度一般值為3m，土路肩的寬度一般值為0.75m，同時(shí)在右側(cè)硬路肩寬度內(nèi)設(shè)置右側(cè)路緣帶，其寬度為0.5m，中間帶寬度為3.5m〔分隔帶2m+左側(cè)路緣帶0.75×2=1.5m〕。

1.4.3

路拱橫坡和路肩橫坡度

為了排除路面的積水，將路面做成中間高兩邊低的拱起形狀，即路拱。路拱橫坡度的大小與當(dāng)?shù)刈匀粭l件有關(guān)?！稑?biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：瀝青混凝土路面路拱橫坡度取為1%～2%，本設(shè)計(jì)取路拱橫坡度為2%。路肩應(yīng)設(shè)置一定的橫坡度以有利于排水，一般情況下，硬路肩的橫坡可與路拱橫坡相同，土路肩橫坡比路拱橫坡大1%～2%。對設(shè)有超高的平曲線路段，其土路肩橫坡應(yīng)按設(shè)置超高的要求而定。本設(shè)計(jì)取土路肩的橫坡為3%。

1.4.4

凈空高度論證

一般載重車的高度規(guī)定不超過3.5m，外加1.5m的充裕高度，凈空高度為5m?，F(xiàn)代集裝箱的設(shè)計(jì)高度有所增加，加之大型設(shè)備運(yùn)輸，考慮道路面積雪和路面維護(hù)過程中的路面不斷加厚，一條公路應(yīng)采用同一凈高。

1.4.5

車輛荷載論證

《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：根據(jù)一級公路的橋涵結(jié)構(gòu)采用公路—Ⅰ級汽車荷載。汽車荷載由車道荷載和車輛荷載組成。車道荷載由均布荷載和集中荷載組成。橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車道荷載；橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺和擋土墻壓力等的計(jì)算采用車輛荷載。車道荷載和車輛荷載的作用不能疊加。車輛荷載的布置圖如圖1.1，其主要技術(shù)指標(biāo)規(guī)定如表1.3：

a、

立面〔單位：米〕

b、

平面〔單位：米〕圖1.1

公路—Ⅰ級車輛荷載布置

表1.3

公路—Ⅰ級車輛荷載主要技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)

目

單位

技術(shù)指標(biāo)

車輛重力標(biāo)準(zhǔn)值

KN

550

前軸重力標(biāo)準(zhǔn)值

KN

30

中軸重力標(biāo)準(zhǔn)值

KN

2×120

后軸重力標(biāo)準(zhǔn)值

KN

2×140

軸距

m

3+1.4+7+1.4

輪距

m

1.8

前輪著地寬度及長度

m

0.3×0.2

中、后輪著地寬度及長度

m

0.6×0.2

車輛外形尺寸〔長×寬〕

m

15×2.52

紙上定線和平縱設(shè)計(jì)[4]

2.1

紙上定線

公路選線是公路設(shè)計(jì)的骨架，它的優(yōu)劣關(guān)系道公路本身功能的發(fā)揮和在路網(wǎng)中能否起到應(yīng)有的作用，因此定線需綜合考慮多種因素。

山嶺區(qū)由于地形起伏較大，路線受地形的限制較大，且地物較多，因此應(yīng)注意：

①

在符合路線總方向的前提下，在各必須避讓的障礙物中穿行；

②

盡可能的采用較高技術(shù)指標(biāo)〔平面線形〕；

③

縱斷面線形應(yīng)綜合考慮橋涵、通道、交叉和排水等構(gòu)造物，合理確定路基設(shè)計(jì)高度，以防止起伏頻繁，也不能過緩；

④

路線盡可能選擇高地或微丘地形通過并與橋涵、通道等配合，建立有效的地面排水系統(tǒng)；

⑤

土石方量、填挖方量盡量少些，且將路線靠近筑路原料產(chǎn)地。

根據(jù)要求定導(dǎo)向線，然后修正導(dǎo)向線，作平面試線定出二次導(dǎo)向線，最后選定路線線位。

2.2

平面線形設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)計(jì)算公式[1]:

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6)

(2.7)

方案一

所選的主要測點(diǎn)如下：

①

設(shè)計(jì)思路：將各交點(diǎn)的平曲線設(shè)計(jì)位根本型

JD1:α=10.3°(右)，R=1000m,

Ls=80m

JD2:α=11.3°(右)，R=900m,

Ls=80m

JD3:α=17.5°(左)，R=600m,

Ls=80m

②

計(jì)算結(jié)果：

a、

起點(diǎn)樁號：K0+000.000,JD1處樁號為K0+703.89

計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)：

故滿足設(shè)置根本型曲線的幾何條件；

盤旋線長與圓曲線長之比為：

五個(gè)根本樁號計(jì)算如下：

JD1

K0+703.89

-)

T

130.15

ZH

K0+573.74

+)

Ls

80

HY

K0+653.74

+)

L－2Ls

99.68

YH

K0+753.42

+)

Ls

80

HZ

K0+833.42

-)

L/2

129.84

QZ

K0+703.58

+)

J/2

0.31

JD1

K0+703.89

說明以上計(jì)算無誤。b、

JD1與JD2之間的直線距離為：

JD2處的樁號為：

JD1處的樁號+兩交點(diǎn)間的直線距離-JD1的校正值

=〔K0+703.895〕+1045.139-0.62=K1+748.41

計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)：

故滿足設(shè)置根本型曲線的幾何條件；

盤旋線長與圓曲線長之比為:

五個(gè)根本樁號計(jì)算如下：

JD2

K1+748.41

-)

T

129.07

ZH

K1+619.34

+)

Ls

80

HY

K1+699.34

+)

L-2Ls

97.41

YH

K1+786.75

+)

Ls

80

HZ

K1+876.75

-)

L/2

128.71

QZ

K1+748.04

+)

J/2

0.365

JD2

K1+748.41

說明以上計(jì)算無誤。c、

JD3的樁號=703.895+1045.139+1062.938-0.73-0.62=K2+810.622

計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)：

故滿足設(shè)置根本型曲線的幾何條件；

盤旋線長與圓曲線長之比為:

五個(gè)根本樁號計(jì)算如下：

JD3

K2+810.61

-)

T

132.41

ZH

K2+678.21

+)

Ls

80

HY

K2+758.21

+)L-2Ls

103.17

YH

K2+861.38

+)

Ls

80

HZ

K2+941.38

-)

L/2

131.585

QZ

K2+809.75

+)

J/2

0.825

JD3

K2+810.62

說明以上計(jì)算無誤。交點(diǎn)3后的直線長度為569.3

終點(diǎn)樁號為K3+510.69

方案二

所選的主要測點(diǎn)如下：

①

設(shè)計(jì)思路：將各交點(diǎn)的平曲線設(shè)計(jì)位根本型

JD1:α=21°0′48″(左)，R=600m,

Ls=110m

JD2:α=33°21′28.3″〔右)，R=450m,

Ls=100m

JD3:α=20°29′13.6″(右)，R=600m,

Ls=110m

②

計(jì)算結(jié)果：表2.1

曲線要素表

交

點(diǎn)

號

交點(diǎn)樁號

轉(zhuǎn)角值

﹝°﹞

曲

線

要

素

值

(m)

半

徑

緩和曲線長度

緩和

曲線

參數(shù)

切線

長度

曲線

長度

外

距

校正值

JD0

K0+000

JD1

K0+939.331

600

110

256.9

166.42

330.05

11.09

10.05

JD2

K1+607.896

450

100

212.13

185.08

361.99

20.73

61.99

JD3

K2+731.345

600

110

244.95

158.54

314.54

10.42

14.54

JD4

K3+544.653

表2.2

曲線主點(diǎn)樁號

交

點(diǎn)

號

曲

線

主

點(diǎn)

樁

號

第一緩和曲線

起點(diǎn)

第一緩和曲線終點(diǎn)或圓曲線起點(diǎn)

曲線中點(diǎn)

第二緩和曲線起

點(diǎn)或圓曲線終點(diǎn)

第二緩和曲線

終點(diǎn)

JD0

JD1

K0+772.915

K0+882.915

K0+937.941

K0+992.966

K1+102.966

JD2

K1+422.813

K1+522.813

K1+603.809

K1+684.805

K1+784.805

JD3

K2+572.804

K2+672.804

K2+730.074

K2+787.344

K2+887.344

表2.3

交點(diǎn)間直線長度

交點(diǎn)號

直線長度及方向

直線段長(m)

交點(diǎn)間距(m)

計(jì)算方位角

JD0～JD1

772.92

939.331

340°17′0.0″

JD1～JD2

319.85

671.3455

319°16′12.1″

JD2～JD3

788

1131.624

352°37′40.3″

JD3～JD4

657.31

815.8507

13°6′53.9″

坐標(biāo)計(jì)算

坐標(biāo)計(jì)算是高等級公路定線中的重要工作，也是紙上定線的最后一步，在上述紙上定線的根底上，計(jì)算出逐樁坐標(biāo)。

本次設(shè)計(jì)均以相對坐標(biāo)計(jì)算。這樣方便在圖中定出曲線位置，此方法為切線支矩法。以每20米一個(gè)點(diǎn)來求其坐標(biāo)：

在緩和曲線上各點(diǎn)的坐標(biāo)按下試計(jì)算：

其中：以直緩點(diǎn)ZH或緩直點(diǎn)HZ為坐標(biāo)原點(diǎn)，以切線為x軸，過原點(diǎn)的半徑為y軸，利用緩和曲線和圓曲線上各點(diǎn)坐標(biāo)〔x,y〕測設(shè)曲線，為該點(diǎn)到ZH點(diǎn)或HZ點(diǎn)的距離〔曲線長〕。

在圓曲線上，各點(diǎn)坐標(biāo)可按下式計(jì)算：

其中：，為該點(diǎn)到Y(jié)H點(diǎn)或HY點(diǎn)的距離〔曲線長〕。

曲線1處

=

其他各曲線用同樣的方法計(jì)算

下表為計(jì)算出各點(diǎn)的坐標(biāo)。

表2.4逐樁坐標(biāo)

樁

號

坐

標(biāo)

樁

號

坐

標(biāo)

N(X)

E(Y)

N(X)

E(Y)

K0+20

19.99

0.02

K0+20

19.986

0.02

K0+40

39.6

0.13

K0+40

39.56

0.15

K0+60

56.96

0.45

K0+60

56.63

0.5

K0+80

67.2

1.06

K0+80

65.78

1.185

K0+100

100.18

2.08

K0+100

99.96

2.3

K0+120

120.02

3.48

K0+120

120

3.86

K0+149.84

129.94

4.32

K0+148.750

128.6

4.67

樁

號

坐

標(biāo)

樁

號

坐

標(biāo)

N(X)

E(Y)

N(X)

E(Y)

K0+20

20

0.27

K0+100

99.89

3.44

K0+40

39.23

0.22

K0+120

119.76

5.77

K0+60

54.94

0.75

K0+151.585

131.26

7.42.3

路線縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)道路等級、沿線的自然條件和構(gòu)造物的控制標(biāo)高確定路線的標(biāo)高、各坡段的縱坡和坡長，并設(shè)計(jì)豎曲線。根本要求縱坡均勻、平順、起伏緩和，坡長和豎曲線長度適當(dāng)，平面與縱斷面組合設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)，以及填挖經(jīng)濟(jì)、平衡。

縱斷面設(shè)計(jì)步驟

縱斷面設(shè)計(jì)的一般步驟是:

(1)準(zhǔn)備工作：在設(shè)計(jì)紙上標(biāo)注里程和樁號，點(diǎn)繪地面線，填寫有關(guān)內(nèi)容；

(2)標(biāo)注控制點(diǎn)：如路線的起、終點(diǎn)，不良路段的最小填土高度、最大挖深等縱坡設(shè)計(jì)的標(biāo)高控制點(diǎn)；

(3)試坡：在已標(biāo)出控制點(diǎn)的縱斷面圖上，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)，選線繪圖，結(jié)合地面起伏的變化，在這些點(diǎn)位置之間進(jìn)行穿插取值。當(dāng)同一個(gè)分向的兩個(gè)坡度值較大時(shí)，應(yīng)在兩坡之間插入一段緩和坡，緩和坡的坡度應(yīng)不大于3%，最小坡長為150m，某一坡度的坡長應(yīng)不超高該坡度的限制坡長。變坡點(diǎn)宜落在平曲線相應(yīng)的圓曲線或是長直線上；

(4)調(diào)整：對照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查設(shè)計(jì)的最大縱坡、最小縱坡、坡長限制是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，平縱組合是否得當(dāng)，如有問題即進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整的方法是對初定的坡度線平抬、平降、延伸、縮短或更改坡度值；

(5)定坡：經(jīng)調(diào)整后，逐段把直線段的坡度值、邊坡樁號和標(biāo)高確定下來，坡度值取到0.01%，變坡點(diǎn)他調(diào)整到10m的整樁號；

(6)設(shè)置豎曲線：根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平縱組合等確定豎曲線的半徑，計(jì)算豎曲線要素。

2.3.2

設(shè)計(jì)計(jì)算公式

豎曲線長度:

L=Rω

(2.8)

豎曲線切線長:

T=L/2=Rω/2

(2.9)

豎曲線上任一點(diǎn)的豎距:

h=x2/2R

(2.10)

豎曲線外距E:

E=T2/2R

(2.11)

方案一

變坡點(diǎn)1：

樁號：K0+700,高程：3510m，ω=-4%，凸型，R=4000m

變坡點(diǎn)2：

樁號：K1+310,高程：3496m，ω=+4%，凹型，R=4000m

變坡點(diǎn)3：

樁號：K2+130,高程：3500m，ω=-4.1%，凸型，R=4000m

變坡點(diǎn)4：

樁號：K2+800,高程：3494m，ω=4.4%，凹型，R=4000m

〔1〕K0+700處的豎曲線計(jì)算：

①

計(jì)算豎曲線要素：

那么ω=-4%，為凸型豎曲線。

取R=4000m，那么L=Rω=4000×0.04=160m

T=L/2=160/2=80m

E=T2/2R=802/8000=0.8m

②

求豎曲線起、終點(diǎn)樁號：

a、

起點(diǎn)樁號：K0+700-80=K0+620

b、

終點(diǎn)樁號：K0+700+80=K0+780

③

求各樁號處的設(shè)計(jì)標(biāo)高：

a、

K0+620〔豎曲線起點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3510-80×0.017=3508.64m

b、

K0+640處：

橫距：x640-620=20m

豎距：h=x2/2R=202/8000=0.05m

切線高程：3508.64-20×0.017=3508.98m

設(shè)計(jì)高程：3508.98+0.05=3508.93m

c、

K0+620～K0+760處設(shè)計(jì)高程的計(jì)算方法同K0+620處，其結(jié)果如表2.5；

d、

K0+780〔豎曲線終點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3510-80×0.023=3508.16m

表2.5

K0+800處的豎曲線計(jì)算表

樁

號

橫距x(m)

豎距h(m)

切線高程〔m〕

設(shè)計(jì)高程〔m〕

K0+620(起點(diǎn))

0

0.00

3508.64

3508.64

K0+640

20

0.05

3508.98

3508.93

K0+660

40

0.2

3509.32

3509.12

K0+680

60

0.45

3509.66

3509.21

K0+700〔中點(diǎn)〕

80

0.8

3510

3509.2

K0+720

60

0.45

3509.54

3509.09

K0+740

40

0.2

3509.08

3508.88

K0+760

20

0.05

3508.62

3508.47

K0+780〔終點(diǎn)〕

0

0.00

3508.16

3508.16〔2〕K1+310處的豎曲線計(jì)算：

①計(jì)算豎曲線要素：

那么ω=4%，為凹型豎曲線。

取R=4000m，那么

L=Rω=4000×0.04=160m

T=L/2=160/2=80m

E=T2/2R=802/8000=0.8m

②求豎曲線起、終點(diǎn)樁號：

a、起點(diǎn)樁號：K1+310-80=K1+230

b、終點(diǎn)樁號：K1+310+80=K1+390

③求各樁號處的設(shè)計(jì)標(biāo)高：

a、

K1+230〔豎曲線起點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3496+80×0.023=3497.84m

b、

K1+250處：

橫距：x=250-230=20m

豎距：h=x2/2R=2028000=0.05m

切線高程：3497.8420×0.023=3496.92m

設(shè)計(jì)高程：3496.92+0.2=3497.12m

c、

K1+230～K1+370處設(shè)計(jì)高程的計(jì)算方法同K1+230處，其結(jié)果如表2.7；

d、

K1+390〔豎曲線終點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3496+80×0.017=3497.36m

表2.6

K1+600處的豎曲線計(jì)算表

樁

號

橫距x(m)

豎距h(m)

切線高程〔m〕

設(shè)計(jì)高程〔m〕

K1+230(起點(diǎn))

0

0.00

3497.84

3497.84

K1+250

20

0.05

3497.38

3497.43

K1+270

40

0.2

3496.92

3497.12

K1+290

60

0.45

3496.46

3496.91

K1+310〔中點(diǎn)〕

80

0.8

3496

3496.8

K1+330

60

0.45

3496.34

3496.79

K1+350

40

0.2

3496.68

3496.88

K1+370

20

0.05

3497.02

3497.07

K1+390〔終點(diǎn)〕

0

0.00

3497.36

3497.36〔3〕K2+130處的豎曲線計(jì)算：

①計(jì)算豎曲線要素：

那么ω=-4.1%，為凸型豎曲線。

取R=4000m，那么L=Rω4000×0.041=164m

T=L/2=164/2=82m

E=T2/2R=822/8000=0.84m

②求豎曲線起、終點(diǎn)樁號：

a、起點(diǎn)樁號：K2+130-82=K2+48

b、終點(diǎn)樁號：K2+130+82=K2+212

③求各樁號處的設(shè)計(jì)標(biāo)高：

a、

K2+48〔豎曲線起點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3500-82×0.017=3498.61m

b、

K2+68處：

橫距：x=20m

豎距：h=x2/2R=202/8000=0.05m

切線高程：3498.61-20×0.017=3498.95m

設(shè)計(jì)高程：3498.95-0.05=3498.9m

c、

K2+68～K2+192處設(shè)計(jì)高程的計(jì)算方法同K2+68處，其結(jié)果如表2.9；

d、

K2+212〔豎曲線終點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3500-82×0.024=3498.03m表2.7

K2+500處的豎曲線計(jì)算表

樁

號

橫距x(m)

豎距h(m)

切線高程〔m〕

設(shè)計(jì)高程〔m〕

K2+48(起點(diǎn))

0

0.00

3498.61

3498.61

K2+280

20

0.05

3498.95

3498.9

K2+300

40

0.2

93499.29

3499.09

K2+320

60

0.45

3499.63

3499.18

K2+500〔中點(diǎn)〕

82

0.84

3500

3499.16

K2+520

60

0.45

3499．47

3499.03

K2+540

40

0.2

3498.99

3498.79

K2+560

20

0.05

3498.51

3498.46

K2+727.5〔終點(diǎn)〕

0

0.00

3498.03

3498.03

〔4〕K2+800處的豎曲線計(jì)算：

①計(jì)算豎曲線要素：

那么ω=4.4%，為凹型豎曲線。

取R=4000m，那么

L=Rω=4000×0.044=176m

T=L/2=176/2=88m

E=T2/2R=882/8000=0.97m

②求豎曲線起、終點(diǎn)樁號：

a、起點(diǎn)樁號：K2+800-88=K2+712

b、終點(diǎn)樁號：K2+800+88=K2+888

③求各樁號處的設(shè)計(jì)標(biāo)高：

a、

K2+712〔豎曲線起點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3494+88×0.024=3496.11m

b、

K2+732處：

橫距：x=732-712=20m

豎距：h=x2/2R=2028000=0.05m

切線高程：3496.11+20×0.024=3495.63m

設(shè)計(jì)高程：3496.92+0.2=5.68m

c、

K2+732～K2+868處設(shè)計(jì)高程的計(jì)算方法同K2+732處，其結(jié)果如表2.7；

d、

K2+888〔豎曲線終點(diǎn)〕處：

設(shè)計(jì)高程：3494-88×0.02=3495.76m

表2.8

K1+600處的豎曲線計(jì)算表

樁

號

橫距x(m)

豎距h(m)

切線高程〔m〕

設(shè)計(jì)高程〔m〕

K1+230(起點(diǎn))

0

0.00

3496.11

3496.11

K1+250

20

0.05

3495.63

3495.68

K1+270

40

0.2

3495.15

3495.35

K1+290

60

0.45

3494.67

3495.12

K1+310〔中點(diǎn)〕

88

0.97

3494

3494.97

K1+330

60

0.45

3494.56

3495.01

K1+350

40

0.2

3494.96

3495.16

K1+370

20

0.05

3495.36

3495.41

K1+390〔終點(diǎn)〕

0

0.00

3495.76

3495.76

方案二

變坡點(diǎn)1：

樁號：K0+9400,高程3512.03m，i1=+0.79%,i2=-2.12%,ω=-2.91%，

凸型，R=6000m

變坡點(diǎn)2：

樁號：K1+900,高程：984.09m，i2=-2.12%,i3=+1.33%,ω=3.45%，

凹型，R=7000m

變坡點(diǎn)3：

樁號：K2+650,高程：940.10m，i3=+1.33%,i4=+2.98%,ω=1.65%，

凹型，R=6000m

現(xiàn)將方案二的豎曲線要素列于下表2.12：表2.9

豎曲線表

序

號

樁

號

豎

曲

線

標(biāo)高〔m〕

凸曲線半徑R〔m〕

凹曲線半徑R〔m〕

切線長T〔m〕

外距E

〔m〕

起點(diǎn)樁號

終點(diǎn)樁號

0

K0+000

3504.62

1

K0+940

3512.03

6000

87.095

0.6321

K0+852.905

K1+027.095

2

K2+120

3487.07

7000

120.51

1.04

K1+999.493

K2+240.507

3

K2+730

3495.17

6000

49.54

0.205

K2+680.463

K2+779.537

4

K3+560

3519.9

2.4

平縱組合設(shè)計(jì)[12]

從獲得良好行車條件的目的出發(fā)，協(xié)調(diào)平、縱、橫三方面的線形使之成為連續(xù)圓滑、順適美觀的空間曲線，滿足駕駛員和乘客視覺和心理上的要求，并有良好的排水條件。

《公路路線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD20-2006〕中關(guān)于平面線形配合規(guī)定：設(shè)計(jì)速度超過60km/h的公路，必須注意平縱面的合理組合，盡量做到線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、平安舒適。由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)速度為60km/h，平縱組合設(shè)計(jì)應(yīng)遵循一下原那么：

①

平曲線和豎曲線的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)大小均衡，使得線形順滑優(yōu)美，行車舒適平安；

②平、豎重合時(shí)，應(yīng)滿足平包豎原那么；

③最理想的平、豎頂點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系是頂點(diǎn)重合，假設(shè)錯(cuò)開不能超過平曲線長度的1/4；

④選擇組合得當(dāng)?shù)暮铣善露?，以利于行車平安和路面排水?/p>

⑤注意與道路周圍的環(huán)境相配合。

2.5

方案比選

路線方案是路線設(shè)計(jì)中最根本的問題。方案是否合理，不但關(guān)系到公路本身的工程投資和運(yùn)輸效率，更重要的是影響到路線在路線網(wǎng)中是否起到應(yīng)有的作用，即是否滿足國家的政治、經(jīng)濟(jì)、國防的要求和長遠(yuǎn)利益。

主要綜合考慮因素

方案比選應(yīng)綜合考慮以下因素：

(1)路線在政治、經(jīng)濟(jì)、國防上的意義，國家或地方建設(shè)對路線使用的任務(wù)、性質(zhì)的要求，改革開放、綜合利用等重要方針的表達(dá)；

(2)路線在鐵路、公路、水運(yùn)、航空等綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的作用，與沿線工礦、城鎮(zhèn)等規(guī)劃的關(guān)系，以及與沿線農(nóng)田水利等建設(shè)的配合情況；

(3)沿線地形、地質(zhì)、水文、氣象、地震等自然條件的影響，決定了工程難易和運(yùn)營質(zhì)量，對選擇路線走向有直接影響；

(4)設(shè)計(jì)道路主要技術(shù)指標(biāo)和施工條件的影響；

(5)與沿線旅游景點(diǎn)、歷史文物、風(fēng)景名勝的聯(lián)系等。

2.5.2

各方案主要指標(biāo)

〔1〕方案一：

路線全長3510.69m,全線設(shè)有3個(gè)平曲線交點(diǎn)〔不包括起點(diǎn)和終點(diǎn)〕，平均每公里1.17個(gè)；4個(gè)豎曲線變坡點(diǎn)，平均每公里0.88個(gè)；平曲線最小半徑為600m，平曲線總長為〔259.68+211.905+263.17〕=734.755m，占路線總長的21.30%；豎曲線最小半徑為4000m〔凹型〕、4000m〔凸型〕，豎曲線全長〔160+160+164+176〕=660m，占路線總長的19.13%，最大縱坡為2.4%，最小縱坡為1.7%?！?〕方案二：

路線全長3544.654m,全線設(shè)有3個(gè)平曲線交點(diǎn)〔不包括起點(diǎn)和終點(diǎn)〕，平均每公里1.18個(gè)；3個(gè)豎曲線變坡點(diǎn)，平均每公里1.18個(gè)；平曲線最小半徑為450m，平曲線總長為〔330.05+361.99+314.54〕=1006.58m，占路線總長的28.40%；豎曲線最小半徑為6000m〔凹型〕、6000m〔凸型〕，豎曲線全長〔174.19+241.01+99.07〕=514.27m，占路線總長的14.51%，最大縱坡為2.98%，最小縱坡為0.79%。

方案比選意見

從以上各方案主要指標(biāo)的總結(jié)中可以看到：兩個(gè)方案均能滿足使用任務(wù)和性質(zhì)要求，線形均較順暢，穿越地區(qū)相同，總里程相差不大。

但結(jié)合兩方案的平面圖和縱斷面圖來看：方案二平面線形稍好于方案一，但所經(jīng)過的地區(qū)地形起伏較大，造成大填大挖現(xiàn)象，而且沿途結(jié)構(gòu)物較多，工程造價(jià)相應(yīng)增大，并且給施工帶來較大難度，還給運(yùn)營和工程維護(hù)帶來較多的問題。方案一在占用農(nóng)田方面略多于方案二，但考慮到方案二的高填深挖肯定會造成公路用地的急劇增加，所以兩個(gè)方案在占地方面相差不明顯。但從對環(huán)境影響的角度分析，顯然方案一的高填深挖對環(huán)境的破壞更大。

現(xiàn)將兩方案的各項(xiàng)比較因素列表如下：表2.10

方案比較

比

選

項(xiàng)

目

方案二

方案一

平面線形

較優(yōu)

豎曲線形

較優(yōu)

平豎結(jié)合

較優(yōu)

地形起伏

較優(yōu)

填挖結(jié)合

較優(yōu)

沿線結(jié)構(gòu)物

較優(yōu)

架橋次數(shù)

較優(yōu)

占用農(nóng)田

較優(yōu)

對環(huán)境的影響

較優(yōu)

施工難易

較優(yōu)

顯然，綜合來看，方案二要優(yōu)于方案一，故本設(shè)計(jì)選擇方案二為推薦方案。

3

橫斷面設(shè)計(jì)及路基土石方計(jì)算[2]

3.1

橫斷面設(shè)計(jì)

橫斷面的組成應(yīng)根據(jù)公路等級、交通組成和當(dāng)?shù)氐牡匦蔚茸匀粭l件而定，在保證行車平安的同時(shí)，應(yīng)做到組成合理，節(jié)約用地，工程經(jīng)濟(jì)。

路基路面的寬度主要取決于車道數(shù)和每個(gè)車道的寬度。公路路基的寬度為行車道和路面寬度之和。當(dāng)設(shè)有中間帶、變速車道、爬坡車道和緊急停車帶時(shí)，尚應(yīng)包括這局部的寬度。二級公路山嶺區(qū)的路基寬度一般為10m,最小值為8.5m，其中行車道寬度為2×3.5m=7m，硬路肩的寬度一般值為0.75m，土路肩的寬度一般值為0.75m，同時(shí)在右側(cè)硬路肩寬度內(nèi)設(shè)置右側(cè)路緣帶，其寬度為0.75m。

路基橫斷面

路基采用10m，路面寬7m，行車道寬2×3.5m=7m，硬路肩寬0.75m，土路肩寬0.75m，路拱橫坡度為2%，土路肩橫坡度為3%。填方邊坡采用重力式擋土墻防護(hù)。

這里取K0+800～K0+900的路段進(jìn)行設(shè)計(jì)，其余路段橫斷面本書省略。詳見“路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖”和“路基橫斷面圖”。

3.1.2

超高及加寬

此二級公路平曲線半徑均大于250m，不需要加寬，這里只需要進(jìn)行超高計(jì)算。為了抵消車輛在曲線路段上行駛時(shí)產(chǎn)生的離心力，將路面做成外側(cè)高內(nèi)側(cè)低的單向橫坡形式。當(dāng)汽車在圓曲線上等速行駛時(shí)產(chǎn)生的離心力是常數(shù)，而在盤旋線上行駛時(shí)那么因盤旋線曲率的變化，離心力也在變化。因此，超高橫坡度在圓曲線上應(yīng)是與圓曲線相適應(yīng)的全超高，在緩和段上應(yīng)是逐漸變化的超高。

為了行車的舒適、道路的美觀和排水的流暢，必須設(shè)置一定長度的超高緩和段，超高的過渡那么是在超高緩和段上進(jìn)行的。雙車道公路最小超高過渡段長度的計(jì)算公式為[1]：

(3.1)

其中：

—旋轉(zhuǎn)軸至行車道外側(cè)邊緣的寬度；

i—超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差；

—超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸線至行車道外側(cè)邊緣線之間的相對坡度。

超高緩和段長度一般與緩和曲線長度相等。本設(shè)計(jì)超高緩和段長度最小值為：

取超高緩和段長度與緩和曲線等長。

為保證路面排水的通暢，超高過渡段中的雙坡階段〔本例中即為橫坡度介于0～2%的坡段〕的超高漸變率不得小于1/330，設(shè)計(jì)中必須驗(yàn)算。當(dāng)該路段超高漸變率小于1/330時(shí)，將超高過渡在緩和曲線全長范圍內(nèi)按兩種超高漸變率分段進(jìn)行〔第一段從緩和曲線起點(diǎn)由雙向路拱坡以超高漸變率1/330過渡到單向路拱橫坡，第二段由單向路拱橫坡過渡到緩和曲線終點(diǎn)處的超高橫坡〕。

本設(shè)計(jì)的曲線半徑均小于不設(shè)超高的最小半徑1500m,所以彎道上均需進(jìn)行超高設(shè)計(jì)。

本設(shè)計(jì)采用繞中線旋轉(zhuǎn)，路基超高按規(guī)定取值，最小為2%〔與路拱橫坡度相等〕。計(jì)算公式為[1]：

表3.1

繞中線旋轉(zhuǎn)超高值計(jì)算公式

超高位置

計(jì)算公式

注

圓曲線上

外緣

1.

計(jì)算結(jié)果均為與設(shè)計(jì)高之差；

2.

臨界斷面距過渡段起點(diǎn)：

3.

x距離處的加寬值：

中線

內(nèi)緣

過渡段上

外緣

內(nèi)緣

B——路面寬度；

bJ——路肩寬度；

iG——路拱坡度；

iJ——路肩坡度；

ih——超高橫坡度；

X——超高過渡段中任一點(diǎn)至起點(diǎn)的距離。

計(jì)算結(jié)果詳見《路基設(shè)計(jì)表》。

3.2

路基土石方計(jì)算

路基土石方是公路的一項(xiàng)主要工程量，路基土石方數(shù)量的多少是評價(jià)公路測設(shè)質(zhì)量的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。

橫斷面面積的計(jì)算

本設(shè)計(jì)的橫斷面的面積采用幾何圖形法，將橫斷面分成假設(shè)干個(gè)規(guī)那么的幾何圖形，如三角形、矩形或梯形，然后分別計(jì)算其面積，即可得出總面積。

計(jì)算橫斷面面積時(shí)，除應(yīng)將填方面積和挖方面積分別計(jì)算外，還應(yīng)區(qū)分其類別，如土石成分及施工難易分級等，分別估算數(shù)量，以利于土石方的調(diào)配，并編制工程概預(yù)算表。

計(jì)算挖方面積時(shí)，邊溝在一定條件下是個(gè)定值，故邊溝面積可單獨(dú)算出直接加在挖方面積內(nèi)，不必連同挖方面積一起卡積距。

橫斷面面積取值到0.01m2，計(jì)算后填寫在橫斷面圖上，作為計(jì)算土石方數(shù)量的依據(jù)。

3.2.2

土石方數(shù)量的計(jì)算

假定兩橫斷面之間為一棱柱體，其體積計(jì)算公式為[1]：

(3.2)

其中：、:分別為相鄰兩橫斷面的面積〔m2〕；

：相鄰斷面之間的距離〔m〕。

樁號K0+300-K0+320：挖方量，V=0.5×(162.70+193.76)×20=3564.64m3

填方量為零

樁號K0+320-K0+340:挖方量，V=0.5×(193.76+221.16)×20=4149.22m3

填方量為零

樁號K0+340-K0+360：挖方量，V=0.5×(221.16+240.91)×20=4620.71m3

填方量為零

樁號K0+360-K0+380：挖方量，V=0.5×(240.91+252.12)×20=4930.36m3

填方量為零

樁號K0+380-K0+400，挖，填土方量的計(jì)算如上式〔3.2〕表3.2

路基土石方數(shù)量計(jì)算

樁號

橫斷面面積(m2)

距離(m)

挖方數(shù)量(m3)

填方數(shù)量(m3)

挖方

填方

K0+300

162.7

K0+320

193.76

20

3564.64

K0+340

221.16

20

4149.22

K0+360

240.91

20

4620.71

K0+380

252.13

20

4930.36

K0+400

250.77

20

5028.97

K0+420

249.5

20

5002.67

K0+440

234.15

20

4836.49

K0+460

210.27

20

4444.21

K0+480

187.96

20

3982.26

K0+500

183.59

20

3715.5

K0+520

206.45

20

3900.38

K0+540

213.02

20

4194.65

K0+560

203.07

20

4160.92

K0+580

185.59

20

3886.66

K0+600

171.49

20

3570.86

K0+620

152.46

20

3239.53

K0+640

142.57

20

2950.27

K0+660

129.32

20

2718.9

K0+680

113.47

20

2427.9

K0+700

107.41

20

2208.78

K0+720

100.8

20

2082.14

K0+740

92.43

20

1932.33

K0+760

91.467

20

1838.97

K0+772.915

97.976

12.915

1223.33

K0+780

102.87

7.085

711.49

K0+800

76.509

20

1793.77

4

支擋工程設(shè)計(jì)

擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。按照墻的形式，擋土墻可以分為重力式擋土墻，加筋擋土墻，錨定式擋土墻，薄壁式擋土墻等形式。

重力式擋土墻依靠自重承受土壓力、結(jié)構(gòu)簡單、施工簡單，由于墻身重，對地基承載力的要求也比較高。墻身一般用漿砌片石或塊石砌筑，因?yàn)樵摰貐^(qū)位于山區(qū)，取材方便，應(yīng)選用重力式擋土墻。下面是重力式擋土墻的設(shè)計(jì)過程及驗(yàn)算：

4.1

重力式擋土墻的設(shè)計(jì)：

重力式仰斜式路堤擋土墻〔如圖3-1〕，墻高H=6m，填土高a=1.8m。填土邊坡為1：0.25.填土內(nèi)摩擦角，填土容重,基底摩擦系數(shù)，地基容許承載力，，2.5號砂漿砌25號片石墻身。

圬工容重

墻身分段長度為20m，設(shè)計(jì)荷載公路二級。

圖3.1重力式擋土墻

4.2

斷面尺寸

選擇的斷面尺寸如下：

4.3

墻頂以上填土土壓力的計(jì)算

破裂角

假設(shè)第一破裂角交于路堤邊坡上：

圖4.2重力式擋土墻示意圖

驗(yàn)證假定條件是否成立：

4.3.2

土壓力

4．4

墻身斷面強(qiáng)度驗(yàn)算

4.4.1

土壓力及彎矩計(jì)算

4.4.1.1

破裂角

驗(yàn)證假定條件是否成立：

4.4.1.2

土壓力

換算均布土層厚度

由《公路路基設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGD30-2004〕可知，當(dāng)墻高H

根據(jù)求得的

重新計(jì)算破裂角。

=-

=0.613

土壓力系數(shù)

K=

=0.085

4.4.1.3

土壓力對驗(yàn)算斷面產(chǎn)生的彎矩

墻頂填土：

=1.34+6

=2.8m

汽車荷載：

=2.25m

對驗(yàn)算截面的彎矩：

=1.3

=-98.59KN?M

4.4.2

墻身自重、墻頂填土重及彎矩計(jì)算

對驗(yàn)算截面的彎矩：

截面應(yīng)力計(jì)算

偏心距：

應(yīng)力驗(yàn)算：

=285.84<600

8.79>-60

斷面尺寸符合要求

4．5

根底底面強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算

4.5.1

土壓力及彎矩計(jì)算

4.5.1.1

破裂角：

=

=0.27

==0.6

驗(yàn)證假定條件是否成立:

=

=1.63<10m

假定條件成立

4.5.1.2

土壓力

=

=0.287

根據(jù)計(jì)算所得

重新計(jì)算破裂角：

==0.61

土壓力系數(shù)：

=

=0.085

.3

土壓力對驗(yàn)算截面產(chǎn)生的彎矩

對墻趾點(diǎn)的彎矩：

=

=-139.07KN?

M

4.5.2

墻身填料，墻身、根底自重及彎矩

對墻趾點(diǎn)的彎矩：

4.5.3

基底應(yīng)力驗(yàn)算

4.5.3.1

偏心距驗(yàn)算

=

=234.81KN

=-139.07+11.38+345.8+20.976+9.47

=248.556KN?M

4.5.3.2

應(yīng)力驗(yàn)算

圬工容許應(yīng)力。

=-12.7

4.5.4

基底穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.5.4.1

滑動穩(wěn)定性

=

=3.15>1.30

=2.67>1.3

4.5.4.2

傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

=

=2.52>1.50

通過驗(yàn)算，所選截面尺寸符合要求。

5

路面工程設(shè)計(jì)

5．1

瀝青混凝土路面設(shè)計(jì)〔方案一〕

軸載分析

路面設(shè)計(jì)以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載

當(dāng)以設(shè)計(jì)彎沉值為指標(biāo)及驗(yàn)算瀝青層層底拉應(yīng)力時(shí)，各級軸載換算采用如下公式計(jì)算：N=

。計(jì)算結(jié)果如下表：

表5.1

軸載換算結(jié)果匯總表〔以彎沉為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)〕

車型

〔〕

躍進(jìn)NJ131

后軸

38.2

1

1

345

5.25

解放CA390

前軸

35

6.4

1

750

49.88

后軸

70.15

1

1

750

160.43

依仕茲TD50D

前軸

46.55

6.4

1

405

93.13

后軸

96.40

1

1

405

345.29

尼桑CW〔L〕40HD

前軸

50

6.4

1

415

130.24

后軸

93.8

1

2.2

415

691.12

喀神布阡131

后軸

50.25

1

1

278

13.93

合計(jì)

N=

1489.27

注：小于25KN的軸載不計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，二級公路瀝青路面的設(shè)計(jì)年限取12年，二車道的車道系數(shù)是0.45到0.65，取η=0.6，γ=8%。

那么累計(jì)當(dāng)量軸次為

當(dāng)驗(yàn)算半剛性基層層底拉應(yīng)力時(shí)

各級軸載計(jì)算見下表

表5.2

軸載換算表〔半剛性基層層底拉應(yīng)力驗(yàn)算〕

車型

〔〕

解放CA390

后軸

70.15

1

1

750

43.98

依仕茲TD50D

后軸

96.40

1

1

405

302.04

尼桑CW〔L〕40HD

前軸

50

18.5

1

415

29.99

后軸

93.80

1

3

415

746.09

喀什布阡131

后軸

50.25

1

1

278

1.13

合計(jì)

1123.23

注：軸載小于50KN的軸載不記

累計(jì)當(dāng)量軸次為

(次)

結(jié)構(gòu)組合和材料選取

由上面的計(jì)算得到設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次約為500萬次左右。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)推薦結(jié)構(gòu)，路面結(jié)構(gòu)面層采用瀝青混泥土〔取12cm〕，基層采用水泥穩(wěn)定集料〔取20cm〕，底基層采用石灰土〔厚度待定〕。

查標(biāo)準(zhǔn)中的第四節(jié)瀝青路面的4.2高級路面中的表4.2.1“瀝青混合料類型選擇〔方孔篩〕”，二級公路采用二層式瀝青面層，外表層采用細(xì)粒式密級配瀝青混泥土〔厚度5cm〕，下面層采用粗粒式密級配混泥土〔厚度6cm