公路工程專業(yè)畢業(yè)設計--一級公路的一階段施工圖設計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設計為信陽至隨州一級公路的一階段施工圖設計。設計公路等級為一級公路，設計時速為80Km/h，設計年限為15 年。設計說明書中對整個設計過程的思路、參考依據(jù)、設計路段的地質，地物等情況，還有各指標的擬定以及各個部分的計算都做了詳細的說明。該說明書包含文字說明和計算說明兩部分，主要內容為：紙上定線、平面線形設計、縱斷面線形設

2、計、平縱面線形的組合設計、路基橫斷面設計、涵洞設計、擋土墻設計、路面結構設計、施工預算文 件編制、主要參考文獻等。 平面線形設計包括資料整理，紙上定線，平曲線要素確定；縱斷面設計包括地面高程、設計高程、填挖深度和豎曲線要素；確定標準橫斷面，繪出每樁橫斷面圖；最后根據(jù)交通量資料及路面設計規(guī)范，確定設計方案。整個設計過程嚴格按照國家有關規(guī)范進行。 </p><p>　　關鍵詞：道路設計，平縱橫設計，路面設計，構造物設

3、計 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This thesis intends to design a construction plan from Xinyang to Suizhou . It is the first class highway and its design hour volume is 80 Km/h,

4、design life is 15 years. In this instruction, it explains the design's thread, basis of references; the section's geology; the process of working out the target, and the process of counting. The instruction is co

5、nsisted of two parts: the literal interpretation and calculation specification, which include: paper location, the design of flat alignment, pro</p><p>　　KEY WORDS:road design ,vertical and horizontal design

6、s, Pavement design ,structure design </p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 公路建設的背景及意義1</p><p>　　1.1.1 公路建設的背景1</p><p>　　1.1.2 公路建設的意義1</p><p&

7、gt;　　1.2 水文氣候、自然環(huán)境2</p><p>　　1.2.1 水文氣候2</p><p>　　1.2.2  自然條件2</p><p>　　2 公路的等級及技術標準的論證4</p><p>　　2.1 設計參數(shù)4</p><p>　　2.1.1 地形圖：4</p><

8、p>　　2.1.2 交通量4</p><p>　　2.1.3 初定設計年限：4</p><p>　　2.2 公路技術等級確定6</p><p>　　2.2.1 交通量計算6</p><p>　　2.2.2 車道數(shù)和車速的確定6</p><p>　　2.3 各項技術標準7</p><

9、p>　　3 路線方案比選9</p><p>　　3.1確定路線所處地形條件9</p><p>　　3.2 路線方案選擇9</p><p>　　3.2.1 概述9</p><p>　　3.2.2 路線選線的過程9</p><p>　　3.3 方案對比9</p><p><b

10、>　　4 平面設計10</b></p><p>　　4.1 平面線形設計10</p><p>　　4.1.1 直線10</p><p>　　4.1.2 圓曲線10</p><p>　　4.1.3 緩和曲線11</p><p>　　4.2 行車視距12</p><p>

11、;　　4.3 平面視距的保證12</p><p>　　4.4 平曲線設計示例13</p><p>　　4.1.1. 平曲線要素的計算公式：13</p><p>　　4.2.2 曲線幾何元素的計算示例（以JD1為例）14</p><p>　　5 縱斷面線形設計16</p><p><b>　　5.1

12、概述16</b></p><p>　　5.2 公路最大縱坡與最小縱坡16</p><p>　　5.3 坡長限制16</p><p>　　5.4 豎曲線17</p><p>　　5.5 豎曲線要素計算18</p><p>　　5.6 平、縱線形組合設計20</p><p>

13、<b>　　6 路基設計21</b></p><p>　　6.1 橫斷面設計概述21</p><p>　　6.2 路基寬度及組成21</p><p>　　6.3 路拱的確定21</p><p>　　6.4 彎道的超高與加寬21</p><p>　　6.4.1 彎道的超高21</p

14、><p>　　6.4.2 彎道的加寬22</p><p>　　6.5路基設計標高22</p><p>　　6.6路基填土選擇與壓實22</p><p><b>　　6.7 超高23</b></p><p>　　6.7.1 超高的過渡方式23</p><p>　　6.7

15、.2 超高過渡段長度的確定23</p><p>　　6.7.3 超高值的計算24</p><p>　　6.8路基邊坡25</p><p>　　6.9 路塹邊坡26</p><p>　　6.10 路基防護26</p><p>　　6.10.1 路堤邊坡防護26</p><p>　　6.

16、10.2 路塹邊坡防護26</p><p>　　7 路面結構設計28</p><p>　　7.1 路面結構組成28</p><p>　　7.2 路面建筑材料與路面結構設計28</p><p>　　7.2.1 路面建筑材料設計28</p><p>　　7.2.2 路面結構設計28</p><

17、;p>　　7.3 路面設計步驟29</p><p>　　7.4 路面設計29</p><p>　　7.4.1 設計資料29</p><p>　　7.4.2 軸載分析29</p><p>　　7.5 結構組合與材料選取33</p><p>　　7.6 各層材料的抗壓模量與劈裂強度34</p>

18、;<p>　　7.7 土基回彈模量的確定34</p><p>　　7.8 設計指標的確定34</p><p>　　7.8.1 設計彎沉值35</p><p>　　7.8.2 各層材料的容許層底拉應力35</p><p>　　7.9 設計資料總結37</p><p>　　7.10 確定水泥穩(wěn)定碎石

19、層的厚度37</p><p>　　7.11 交工驗收彎沉值及各層底拉應力驗算38</p><p>　　7.11.1計算新建路面各結構層及路基頂面交工驗收彎沉值（綜合影響系數(shù)干燥路基取1.3）38</p><p>　　7.11.2計算新建路面各結構層底面最大拉應力 :(未考慮綜合影響系數(shù))38</p><p>　　7.11.3 驗算防凍

20、厚度38</p><p>　　8 公路排水設施設計39</p><p>　　8.1 路基排水設施39</p><p>　　8.2 路基地下排水40</p><p>　　8.3 路面排水40</p><p>　　8.3.1 路面表面排水方式40</p><p>　　8.3.2 表面排水

21、設施40</p><p><b>　　9 橋涵設計41</b></p><p>　　10 路基坡面防護工程42</p><p>　　10.1 概 述42</p><p>　　10.2 設計原則42</p><p>　　10.2.1 坡面防護設計的一般要求42</p>&

22、lt;p>　　10.3 坡面防護設計43</p><p>　　10.3.1 植物防護43</p><p>　　10.3.2 土工合成材料與植草復合防護46</p><p><b>　　結 論48</b></p><p><b>　　致 謝49</b></p><

23、p><b>　　參考文獻50</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　1.1 公路建設的背景及意義</p><p>　　1.1.1 公路建設的背景</p><p>　　多年來信陽和隨州地區(qū)公路交通基礎設施建設與經(jīng)濟發(fā)展的不相適應，交通設施嚴重滯后，對該地

24、區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展帶來一定程度的影響和制約。隨著城市間的合作發(fā)展進程的加快，在本設計地區(qū)原有的交通設施，已經(jīng)不能適應該地區(qū)交通量增長的需要。因此有必要在本區(qū)域修建一條等級較高的公路。</p><p>　　1.1.2 公路建設的意義</p><p>　　1. 發(fā)展交通運輸，完善公路網(wǎng)的需要</p><p>　　本項目的實施，提高通行能力，緩解附近道路的交通壓力，大大縮短了沿

25、線各地區(qū)到兩市的距離，減少交通事故，節(jié)約運輸費用，從而滿足交通運輸發(fā)展的需要，完善地區(qū)公路網(wǎng)結構。使公路運輸快速靈活，加快貨物的周轉速度，利于農產品的運輸。</p><p>　　2. 加快經(jīng)濟的發(fā)展</p><p>　　本公路建成以后，隨著投資環(huán)境的改善，將吸引不少外商來此地區(qū)投資辦廠，同時，為深藏在山區(qū)的各類豐富資源建立方便通道，帶動地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。</p><p&g

26、t;　　3. 促進旅游事業(yè)的發(fā)展 </p><p>　　本公路的建設，將加速實現(xiàn)地區(qū)間旅游資源從線到面的整合，在促進本地旅游資源開發(fā)的同時，促進旅游事業(yè)的發(fā)展。本公路的建設，使之到各名勝景點變得便利，簡捷，更加吸引了不少國內外的旅游者，也使地區(qū)的旅游業(yè)融入更廣闊的市場。</p><p>　　總之，本新建公路對于促進信陽和隨州地區(qū)經(jīng)濟加速發(fā)展，綜合立體運輸網(wǎng)的形成，對改善區(qū)域公路網(wǎng)狀況，緩解

27、區(qū)域交通緊張現(xiàn)象，發(fā)揮本地區(qū)的資源優(yōu)勢，改善投資環(huán)境，促進經(jīng)濟發(fā)展及促進旅游事業(yè)發(fā)展等諸多方面產生巨大推動作用。</p><p>　　1.2 水文氣候、自然環(huán)境</p><p>　　1.2.1 水文氣候</p><p><b>　　1. 氣候特征</b></p><p>　　新建公路位于信陽至隨州段，秦嶺淮河線以南，屬亞

28、熱帶濕潤半濕潤地區(qū)，氣候具有明顯的過渡性特點。境內氣候溫和，冬冷夏炎，四季分明，且雨熱基本同季，季風顯著，降水不均，主要集中在夏季。全區(qū)年平均氣溫在15℃以上，冬季最冷月（１月）平均氣溫在１─２℃之間，南部丘陵地區(qū)略高于沿淮平原；最熱月（7月）平均氣溫在28℃，年極端最高氣溫出現(xiàn)在7月和8月，個別年份在9月。</p><p><b>　　2. 水文特征</b></p><

29、p>　　地處淮河流域，受淮河水系影響較大，境內河流、湖泊較多。</p><p>　　1.2.2  自然條件</p><p><b>　　1.地理位置</b></p><p>　　本地區(qū)位于豫南鄂北,東毗安徽,處于鄂豫皖三省的結合部,承東啟西,連南貫北,區(qū)位條件優(yōu)越,是重要的交通樞紐和商品集散地。地理坐標:東經(jīng)113°4

30、5′00″~115°55′00,″北緯30°23′00″~32°27′00″。</p><p><b>　　2. 地形地貌</b></p><p>　　該地區(qū)處于第二級地貌臺階和第三級地貌臺階的過渡地帶，地表形態(tài)復雜多樣，山地、丘陵、平原、盆地等地貌類型齊全。桐柏山、大洪山立于其間，并有南灣水庫等多個水庫，水系發(fā)達。</p>

31、<p><b>　　3. 土壤植被</b></p><p>　　淮河以南的洪積傾斜平原，淮河北岸的淮濱、息縣、正陽及省境內的唐、白河下段河流兩側等地區(qū)有水稻土的分布。土壤肥力水平不及長江下游的水稻土，但仍是河南的高產土壤之一。</p><p>　　豫西的黃土丘陵的白土階地和緩丘上中部的立黃土、低山丘陵區(qū)位置較高處的紅粘土、太行山及伏牛山東側向潮土過渡地區(qū)的

32、油黃土等，都是褐土類的土屬。這些地區(qū)有些肥力尚好，有些則屬瘠旱薄地，但水土流失嚴重，是需要采取水保措施的主要土類。</p><p>　　該地區(qū)在豫西低山與丘陵的南坡和大別山北坡，或稱坡積侵蝕緩崗坡地，發(fā)育有黃棕壤。是河南亞熱帶林木，特別是茶葉、油桐等經(jīng)濟林木的適宜土壤。但這種低山丘陵風化嚴重，水土流失較厲害。此外在南陽盆地和信陽地區(qū)的低丘崗地上，由黃棕壤或黃褐土經(jīng)耕種熟化而來的黃剛土亞類，是旱地土壤，土質粘重，干

33、時堅硬易于龜裂，通氣性能不良，有機質含量偏少，易旱易澇，是河南低產土壤之一。</p><p>　　綜上所述，河南的土壤大類型有黃棕壤、棕壤、褐土、潮土、砂疆黑土、鹽堿土和水稻土7種。若以質地分類，它們占總耕地的百分比是：粘質47.1、沙質19.9、壤質15.1、沙壤質底層加膠泥14.0、礫質3.9。</p><p><b>　　4. 河流水系</b></p>

34、;<p>　　該地區(qū)處于淮河水系和長江水系兩大主要水系影響范圍。</p><p>　　2 公路的等級及技術標準的論證</p><p><b>　　2.1 設計參數(shù)</b></p><p>　　2.1.1 地形圖：</p><p>　　信陽至隨州地區(qū)， 比例尺：1:2000</p><p&

35、gt;　　2.1.2 交通量 </p><p><b>　　如表2.1</b></p><p>　　表2.1 路面竣工后第一年交通組成及數(shù)量</p><p>　　預測年平均增長率γ：6 %</p><p>　　2.1.3 初定設計年限：</p><p>　　20年，根據(jù)我國常用汽車路面設計參數(shù)查

36、得以上汽車路面設計參數(shù)表2.2</p><p>　　高速公路和具干線功能的一級公路的設計交通量應按 20年預測具集散功能的一級公路以及二三級公路的設計交通量應按 15年預測四級公路可根據(jù)實際情況確定</p><p>　　設計交通量預測的起算年應為該項目可行性研究報告中的計劃通車年。</p><p>　　設計交通量的預測應充分考慮走廊帶范圍內遠期社會 經(jīng)濟的發(fā)展和綜合

37、運輸體系的影響。</p><p>　　公路等級的選用應根據(jù)公路功能路網(wǎng)規(guī)劃交通量并充分考慮項目所在地區(qū)的綜合運輸體系遠期發(fā)展等經(jīng)論證后確定</p><p>　　一條公路可分段選用不同的公路等級或同一公路等級不同的設計速度路基寬度但不同公路等級設計速度路基寬度間的銜接應協(xié)調過渡應順適。</p><p>　　表2.2 我國常用汽車路面設計參數(shù)</p>&l

38、t;p>　　《公路工程技術規(guī)范》中規(guī)定：交通量換算采用小客車為標準車型，各汽車</p><p>　　代表車型和車輛折算系數(shù)規(guī)定見表2.3</p><p>　　表2.3 各汽車代表車型與車輛折算系數(shù)</p><p>　　以小客車為標準折算見表2.4</p><p>　　表2.4 折算后交通量表</p><p>　　

39、2.2 公路技術等級確定 </p><p>　　2.2.1 交通量計算</p><p>　　根據(jù)遠景設計年平均日交通量</p><p>　　Nd=N0×（1+γ）n-1 </p><p>　　式中：Nd—遠景設計年平均日交通量（輛/日）</p><p>　　N

40、0—起始年平均日交通量（輛/日），包括現(xiàn)在交通量和道路建成后從其他道路吸引過來的交通量</p><p>　　r—年平均增長率（%）</p><p><b>　　n—遠景設計年限</b></p><p><b>　　由3中表格可得：</b></p><p>　　N20=N0×（1+r）n-1

41、=8200×(1+6%)20-1=24810（輛/日）</p><p>　　2.2.2 車道數(shù)和車速的確定</p><p>　　1. 設計速度為80km/h時，四車道一級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛20000～30000；</p><p>　　2. 設計速度為80km/h時，六車道一級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛

42、45000～80000；</p><p>　　3. 設計速度為80km/h時，八車道一級公路應能適應將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛60000～100000。[1]</p><p>　　由計算出來的年平均日交通輛為24810（輛/日），所以車道數(shù)為雙向四車道。由于此地區(qū)多山地丘陵，路線經(jīng)過的地區(qū)的地形比較復雜，結合公路的功能、性質并從全局出發(fā)綜合確定該地區(qū)某一級公路A段初步采用設計速

43、度80km/h。</p><p>　　2.3 各項技術標準</p><p>　　公路建設必須貫徹國家環(huán)境保護的政策并符合以下規(guī)定 </p><p>　　1 公路環(huán)境保護應貫徹以防為主以治為輔綜合治理的原則 </p><p>　　2 公路建設應根據(jù)自然條件進行綠化美化路容保護環(huán)境 </p><p>　　3 高速公路一級

44、公路和有特殊要求的公路建設項目應作環(huán)境影響評價 </p><p>　　4 生態(tài)環(huán)境脆弱的地區(qū) 或因工程施工可能造成環(huán)境近期難以恢復的地帶 應作環(huán)境保護設計。</p><p>　　5各級公路路基寬度為車道寬度與路肩寬度之和當設有中間帶加減速車道爬坡車道緊急停車帶錯車道等時應計入這些部分的寬度 。 </p><p>　　6確定路基寬度時中央分隔帶寬度左側路緣帶寬度右側

45、硬路肩寬度土路肩寬度等的一般值和最小值應同類項相加 。</p><p>　　7. 高速公路一級公路的互通式立體交叉服務區(qū)停車區(qū)公共汽車?？空竟芾砼c養(yǎng)護設施等的出入口處應設置加減速車道。</p><p>　　8. 高速公路 一級公路的右側硬路肩寬度小于 2.50m 時 應設置緊急停車帶 緊急停車帶寬度應為 3.50m有效長度不應小于 30m間距不宜大于 500m。</p>&l

46、t;p>　　本設計所選用的各項主要技術標準見表2.5</p><p>　　表2.5 各項技術標準</p><p><b>　　3 路線方案比選</b></p><p>　　3.1確定路線所處地形條件</p><p>　　根據(jù)設計資料可知該公路所在地區(qū)，地面起伏較大，因此確定地形為山嶺重丘區(qū)。</p>

47、<p>　　3.2 路線方案選擇</p><p><b>　　3.2.1 概述</b></p><p>　　路線方案是路線設計最根本的問題。公路選線和定線，是根據(jù)公路的性質、等級、任務和標準，在路線起終點間綜合地形，地質,地物及其他沿線條件，綜合平、縱、橫三方面因素在實地或紙上選定公路中線位置，然后進行測量和有關設計工作。路線的選定與公路線形設計有密切的關系

48、。</p><p>　　3.2.2 路線選線的過程</p><p><b>　　本設計選線過程：</b></p><p>　　1. 首先確定起終點的位置A,B，根據(jù)地形圖上的地形地貌及相關的設計資料確定兩點間路線的基本走向。</p><p>　　2. 按地形、地質、水文等自然條件選定一些細部點，本設計路線將沿線河流、埡口

49、、谷地等地點作為重點控制，然后連接控制點，初步完成路線布局。</p><p>　　3. 本初步設計路線必經(jīng)之地地形多變化，需綜合考慮排水等問題。在滿足技術標準的前提下,進行平縱橫綜合設計,最終以定出道路的中線。</p><p><b>　　3.3 方案對比</b></p><p>　　本設計地區(qū)前半段為沿河線，且右岸較狹窄，不易布線；之后需翻過

50、唯一的埡口，再經(jīng)過較明顯的谷地走廊帶，到達終點，路線帶較為單一，故不作比選方案。</p><p><b>　　4 平面設計</b></p><p>　　4.1 平面線形設計</p><p>　　本設計根據(jù)地形圖上路線的起訖點，定出了6個中間控制點（即7條導向線），公路平面線形由直線，平曲線組合而成，平曲線又分為圓曲線和回旋線兩種。因此，直線，圓

51、曲線，緩和曲線是平面線形的主要組成要素。</p><p><b>　　4.1.1 直線</b></p><p>　　1. 直線的最大長度</p><p>　　當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調之缺陷，應結合沿線具體情況采取相應的措施。在景色有變化的地點其直線的最大長度（以km計）可以大于20V（V為設計車速，以km/h計），在景色單調的地點最

52、好控制在20V以內。</p><p>　　本設計最大直線長度779.66m,小于20V=1600m，滿足要求。</p><p>　　2. 直線的最小長度</p><p>　　本設計公路有7個交點，相鄰兩個交點之間的曲線均為反向曲線；其中，JD1 與JD2 、JD2 與JD3 、JD3 與JD4 、JD5 與JD6 之間均為S型曲線連接；JD4 與JD5之間為反向曲線

53、連接，反向曲線間直線最小長度（以km計）以不小于設計速度的兩倍為宜。[2]</p><p>　　計算JD4 與JD5間直線長度L=JD5－JD4－（T1+T2）== 525.838m</p><p>　　因為 2V=160m ＜ L，滿足規(guī)范要求。</p><p><b>　　4.1.2 圓曲線</b></p><p>

54、;　　1. 圓曲線的最小半徑</p><p>　　本設計圓曲線最小半徑考慮一般最小半徑、極限最小半徑、不設超高最小半徑</p><p>　　查規(guī)范可知,公路圓曲線最小半徑如表4.1所示: </p><p>　　表4.1 圓曲線半徑 (m)</p><p>　　本設計路段的最小圓曲線半徑為311m，符合規(guī)范規(guī)定。</p><

55、;p>　　2. 圓曲線的最大半徑</p><p>　　圓曲線半徑不可大于10000米。本設計路段的最大圓曲線半徑為1058.376m，符合規(guī)范規(guī)定。[2]</p><p>　　3. 平曲線的最小長度</p><p>　　本設計平曲線長度分別為607.373m、317.993m、738.671m、564.061m、570.696m、1053.954m，平曲線最小

56、長度一般值為400m,極限值為140m ,滿足規(guī)范要求。[2]</p><p>　　4.1.3 緩和曲線</p><p>　　緩和曲線的最小長度一般應滿足以下幾方面：</p><p><b>　　1.旅客感覺舒適</b></p><p>　　若考慮旅客感覺舒適度，由經(jīng)驗得：以V(km/h)表示設計速度，則最小緩和曲線長度

57、Ls(min)的計算公式為：</p><p>　　式中為離心加速度變化率，我國在制定緩和曲線設計標準時，將離心加速度的變化率取值控制在0.5～0.6范圍內。</p><p>　　本設計中V=80km/h，半徑最小值為311m，取=0.55，得Ls(min)為64.06m，設計緩和曲線最小長度為100m，符合按旅客舒適度考慮的最小緩和曲線長度。</p><p>　　2

58、. 超高漸變率適中</p><p>　　《規(guī)范》規(guī)定了適中的超高漸變率，由以下公式計算</p><p>　　= </p><p>　　B-旋轉軸至行車道（設路緣帶時為路緣帶）外側邊緣的寬度（m）</p><p>　　-超高坡度與路拱坡度代數(shù)差（%）</p><p&g

59、t;<b>　　P-超高漸變率</b></p><p>　　3. 行駛時間不過短</p><p>　　汽車在緩和曲線上的行駛時間至少應有3s，于是</p><p>　　設計車速80km/h的3秒行程為66.67m，本設計路段的所有緩和曲線長度均符合要求。</p><p>　　結合該地區(qū)的地理環(huán)境、地質情況等，本設計路線選

60、用基本型：直線－緩和曲線－圓曲線－緩和曲線－直線的順序組合。為使線形協(xié)調,緩和曲線－圓曲線－緩和曲線的長度之比宜為1∶1∶1～1∶2∶1?！　?lt;/p><p><b>　　4.2 行車視距</b></p><p>　　行車視距是否充分，直接關系著行車的安全與速度，它是公路使用質量的重要指標之一。行車視距可分為：停車視距、會車視距、超車視距?！兑?guī)范》規(guī)定，一級公路設計視

61、距應滿足停車視距的要求，對向行駛的雙車道公路要有一定比例的路段保證超車視距。</p><p>　　4.3 平面視距的保證</p><p>　　汽車在彎道上行駛時，彎道內側行車視線可能被樹木、建筑物、路塹邊坡或其他障礙物所遮擋，因此，在路線設計時必須檢查平曲線上的視線是否能得到保證，對平曲線內側高路塹地段應進行視距的檢查與計算，如有遮擋時，則必須清除視距區(qū)段內側適當橫凈距內的障礙物。當視野內

62、有稀疏的成行樹木，單棵樹木或灌木，對視線的妨礙不大并可引導行車或能構成行車空間時，則可予以保留。</p><p>　　4.4 平曲線設計示例</p><p>　　圖4.1 按回旋線敷設緩和曲線</p><p>　　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，平曲線要素的計算范例，如圖4.1所示：</p><p>　　4.1.1.

63、平曲線要素的計算公式：</p><p>　　(m) 　 </p><p>　　(m)　　 </p><p>　　(m) </p><p>　　=

64、 　　 </p><p>　　(m) </p><p>　　(m) </p><p>　　(m) </p><p

65、>　　(m) </p><p>　　式中：q-----緩和曲線切線增值(m)； </p><p>　　-----緩和曲線長度(m)；</p><p>　　-----設緩和曲線后圓曲線內移值(m)</p><p>　　------緩和曲線終點緩和曲線角()；</p

66、><p>　　------切線長(m)； </p><p>　　------圓曲線半徑(m)；</p><p>　　-----曲線長(m)； </p><p>　　-------轉角()；</p><p>　　-------外距(m)； </p>

67、;<p>　　-------超距(m)。</p><p><b>　　主點里程：</b></p><p>　　ZH=JD- HY=ZH+</p><p>　　YH=HY+-2 HZ=YH+</p><p>

68、;　　QZ=HZ- JD=QZ+</p><p>　　4.2.2 曲線幾何元素的計算示例（以JD1為例）</p><p>　?。?）平曲線計算要素</p><p><b>　?。╩）</b></p><p><b>　?。╩） </b><

69、/p><p><b>　?。╩）</b></p><p><b>　?。╩）</b></p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　?。?）曲線主點樁號 </p><p>　　JD1= K0+357.265</p><p

70、>　　ZH1= JD1-1= K0+357.265-329.257= K0+028.009</p><p>　　HY1=ZH1+ Ls1= K0+028.009+160=K0+188.009</p><p>　　YH1=HY1+L1-2 Ls1= K0+188.009+607.33-2160= K0+475.382</p><p>　　HZ1=YH1+ Ls1

71、= K0+475.382+160= K0+635.382</p><p>　　QZ1=HZ1-L1/2= K0+635.382-607.373/2= K0+331.695</p><p><b>　　5 縱斷面線形設計</b></p><p><b>　　5.1 概述</b></p><p>　　縱

72、斷面設計主要包括縱坡和豎曲線的設計。在縱斷面設計中，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及其高程、填挖平衡經(jīng)濟點及與周圍景觀的協(xié)調，綜合考慮平、縱、橫三方面試定坡度線，在用橫斷面圖檢查、調整，確定縱坡值，確定豎曲線半徑，計算設計高程及填挖高度。</p><p>　　5.2 公路最大縱坡與最小縱坡</p><p><b>　　1. 最大縱坡</b>

73、;</p><p>　　各級道路允許的最大縱坡是根據(jù)汽車的動力特征、道路等級、自然條件以及工程、運營經(jīng)濟等因素，通過綜合分析，全面考慮，合理確定的。最大縱坡見5.1表如下:</p><p><b>　　表5.1最大縱坡</b></p><p>　　設計速度為120 （Km/h）、100（Km/h）、 80（Km/h）的一級公路，受地形條件或其他

74、特殊情況限制時，經(jīng)技術經(jīng)濟論證，最大縱坡可增加1%。</p><p>　　根據(jù)我國《公路工程技術標準》規(guī)定，本設計中最大縱坡值為4.06％，符合標準規(guī)定。[1]</p><p><b>　　2. 最小縱坡</b></p><p>　　本設計路在長路塹、低填以及其它橫向排水不通暢地段，為保證排水要求，防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，均設置不小于0

75、.3%的最小縱坡。本設計中最小縱坡值0.3%,符合規(guī)范要求。在必須設計平坡或縱坡小于0.3%時，邊溝做了縱向排水設計。</p><p><b>　　5.3 坡長限制</b></p><p><b>　　1．最小坡長</b></p><p>　　《公路工程技術標準》規(guī)定公路最短坡長應按表5.2選用。</p>&

76、lt;p><b>　　表5.2最小坡長</b></p><p>　　本設計最小坡長280m.滿足規(guī)范要求。</p><p><b>　　2. 最大坡長</b></p><p>　　最大坡長規(guī)定如表5.3：[2]</p><p><b>　　表5.3 最大坡長</b><

77、;/p><p>　　本設計路段共7個變坡點，8個坡的坡度分別為0.3%、4.06%、-1.88 %、0.9818%、-0.6508 %、0.7138 %、-.911 %、0.9909 %，對應的坡長分別為1200m、280m、510m、520m、1350m、400m、430m、496.255m，均滿足要求。</p><p><b>　　5.4 豎曲線</b></p&

78、gt;<p>　　1. 豎曲線最小半徑</p><p>　　在縱斷面設計中，豎曲線的設計受眾多因素的影響和限制，其中有三個限制因素決定著豎曲線最小半徑或最小長度：</p><p><b>　　(1) 緩和沖擊</b></p><p>　　(2) 時間行程不過短</p><p>　　(3) 滿足視距要求<

79、;/p><p>　　另外本設計還考慮到豎曲線要滿足視距要求?！兑?guī)范》中規(guī)定了最小半徑和滿足視距要求的最小豎曲線半徑如表5.4、如表5.5</p><p>　　表5.5豎曲線最小豎曲線半徑</p><p>　　表5.5滿足視距要求的最小豎曲線半徑</p><p>　　本設計綜合考慮各種因素，根據(jù)規(guī)范初步確定了8條縱坡，7個變坡點。其中，1、3、5、

80、7為凹曲線，2、4、6為凸曲線。凸曲線半徑R2= 5629.6633m、R4=15000m、R6=13000m，凹曲線半徑R1=6000m、R3=10000m、R5=20000m、R7=15000m。7條豎曲線均能滿足一般值要求，3、4、5、6、7均能滿足視距要求；1、2處需做輔助設施以滿足視距要求，保證行車安全。</p><p>　　2. 豎曲線最小長度</p><p>　　《公路工程技

81、術標準》規(guī)定了一級公路不同設計速度下的豎曲線最小長度，見表5.6[1]</p><p>　　表5.6 豎曲線最小長度 (m)</p><p>　　本次設計的豎曲線長度分別為382.713m, 514.1772m，435.133m滿足規(guī)范要求。</p><p>　　5.5 豎曲線要素計算</p><p>　　1. 設計標高計算公式</p&

82、gt;<p>　　坡線標高=變坡點標高+或坡線標高=變坡點標高-</p><p>　　式中：——計算點到變坡點的距離，m；</p><p>　　i——坡線的縱坡，%；升坡段取正，降坡段取負。</p><p>　　2. 豎曲線要素的計算公式：</p><p><b>　　(5.1)</b></p>

83、<p><b>　　(5.2)</b></p><p><b>　　(5.3)</b></p><p><b>　　(5.4)</b></p><p>　　式中：R——豎曲線半徑(m) </p><p>　　L——豎曲線的曲線長(m) </p>&l

84、t;p>　　T——豎曲線的切線長(m)</p><p>　　E——豎曲線的外距(m)</p><p>　　ω——兩相鄰縱坡的代數(shù)差，以小數(shù)計</p><p>　　h——豎曲線上任意點到切線的縱距</p><p>　　x——豎曲線上任意點與豎曲線始點的水平距離(m)</p><p><b>　　以變坡點1

85、為例:</b></p><p>　　圖5.1 豎曲線要素示意圖</p><p>　　變坡點1樁號為K1+200，高程為85.119m， i1=0.3%， i2=4.06% R1=6000m</p><p>　　1. 變坡點豎曲線要素計算</p><p>　　ω1= i2 -i1 =4.06%－0.3%=3.76% ， 因為ω1&

86、gt;0 ，所以為凹曲線</p><p>　　故：豎曲線長度 L1=R1×ω1=6000×3.76% =225.6m>200m</p><p>　　切線長度 T1=L/2=225.6/2=112.8m</p><p>　　外距 E1=T1²/2R1=112.8²/（2×6000）=1.0

87、6m</p><p>　　曲線頂點設計高程=85.119+1.06=86.179m</p><p>　　2. 設計高程的計算</p><p>　　豎曲線起點樁號=變坡點樁號-T1=（K1+200）－112.8=K1+087.2</p><p>　　豎曲線起點高程＝85.119－112.8×0. 3%＝84.781（m）</p&

88、gt;<p>　　豎曲線終點樁號=變坡點樁號+ T1=（K1+200）+112.8= k1+312.8</p><p>　　豎曲線終點高程＝85.119+112.8×4.06%＝89.699（m）</p><p>　　下面以樁號K1+250.00處為例：</p><p>　　橫距：x= （K1+250.00）－（K1+200）=50 (m)&

89、lt;/p><p>　　豎距：h=x 2/2R=502/2/6000=0.208(m)</p><p>　　切線上高程=85.119+50×4.06%=87.149（m）</p><p>　　設計高程=87.149+0.208=87.357 (m)</p><p>　　5.6 平、縱線形組合設計</p><p>

90、　　平縱線形組合設計的總要求：對于設計速度≥60km/h的道路，豎曲線的起終點都分別放在平曲線的兩個緩和曲線內，即所謂的“平”包“豎”。如圖5.2所示：</p><p>　　圖5.2　平、豎曲線的組合原則</p><p>　　本設計中平曲線共設6個交點，豎曲線7個變坡點。豎曲線1和2在平曲線3內，豎曲線3在平曲線4內，豎曲線4在直線段，豎曲線5和豎曲線6在平曲線6內，豎曲線7在直線段，做到

91、了“平”包“豎”。該設計地區(qū)位于山嶺重丘區(qū)，路線經(jīng)過地區(qū)河流、埡口、山坡等,以它們作為縱面設計的控制點來進行拉坡。</p><p><b>　　6 路基設計</b></p><p>　　6.1 橫斷面設計概述</p><p>　　橫斷面設計應符合公路建設的基本原則和現(xiàn)行《公路工程技術標準》規(guī)定的具體要求。路基穿過耕地時，為了節(jié)約用地，如當?shù)厥?/p>

92、方便，可修建石砌邊坡，或修筑擋墻。地面水和地下水嚴重影響路基的強度和穩(wěn)定性，須采取攔截或迅速排至路基外的措施。設計排水設施時，應保證水流排泄暢通，并結合附近農田灌溉，綜合考慮進行設計。[1]</p><p>　　6.2 路基寬度及組成</p><p>　　1.本設計采用整體式，橫斷面組成主要包括行車道、中間帶、路肩、邊坡、排水設施包括邊溝、排水溝等，根據(jù)需要，在邊坡上設置碎落臺等。<

93、/p><p>　　2. 按照《公路工程技術標準》，本設計設計車速80km/h，雙向4車道的一級公路。行車道寬4×3.75m，硬路肩寬度：2×2.5m，土路肩寬度：2×0.75m，中間帶寬度3m。路基寬：15+5+1.5+3=24.5m。</p><p><b>　　6.3 路拱的確定</b></p><p>　　1.

94、根據(jù)路面類型和當?shù)刈匀粭l件，本設計路拱坡度采用2.0％。[2]</p><p>　　2. 路肩的設置：本設計硬路肩采用了與路面坡度相同的2.0%，為了能迅速排出路面上的降水，土路肩路拱坡度取3.0％。</p><p>　　6.4 彎道的超高與加寬</p><p>　　6.4.1 彎道的超高</p><p>　　本設計路拱為2.0%，圓曲線半徑

95、均小于不設超高最小半徑4000m，所以均設置超高。</p><p>　　《公路工程技術標準》規(guī)定：各級公路圓曲線最大超高值見表6.1</p><p>　　表6.1 各級公路圓曲線最大超高值</p><p>　　根據(jù)表6.1規(guī)定，本設計曲線上超高橫坡度均取6% 。</p><p>　　6.4.2 彎道的加寬</p><p&g

96、t;　　《公路工程技術標準》規(guī)定：平曲線半徑小于250m時，應在曲線內側加寬，當半徑大于250m時，由于加寬值較小，且行車道已具有一定富余寬度，故可不設加寬。</p><p>　　本設計中平曲線的半徑均大于250m，所以不設加寬。[1]</p><p><b>　　6.5路基設計標高</b></p><p>　　新建公路的路基設計標高為路基邊緣

97、標高，在設置超高地段為設置超高前的路基邊緣標高。設有中央分隔帶的一級公路，其路基設計標高為中央分隔帶的外側邊緣標高。</p><p>　　6.6路基填土選擇與壓實</p><p><b>　　1. 填土的選擇</b></p><p>　　路基的強度與穩(wěn)定性，取決于土的性質和當?shù)氐淖匀灰蛩?。并與填土的高度和施工技術有關。在填土時應考慮用級配較好的

98、礫類土，砂類土等粗粒土作為填料，填料最大粒徑小于150mm。根據(jù)《路基設計規(guī)范》本設計采用粗粒土作為填料。</p><p><b>　　2. 路基壓實</b></p><p>　　一級公路選擇重型擊實方法，下表為重型擊實試驗求得的最大干密度的壓實度。特殊干旱或特殊潮濕地區(qū)，表內壓實數(shù)值可減少2%－3%。</p><p>　　表7.1 路基壓實表

99、</p><p><b>　　6.7 超高</b></p><p>　　6.7.1 超高的過渡方式</p><p>　　由于本設計的道路等級為一級公路，所以超高的過渡為有中間帶道路的超高過渡。本設計采用的是繞中央分隔帶邊緣旋轉。</p><p>　　6.7.2 超高過渡段長度的確定 </p><p&g

100、t;　　超高緩和段的長度按下式計算： 　　?。?.1）</p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　——超高緩和段長度（m）； </p><p>　　B——旋轉軸至行車道（設路緣帶時為路緣帶）外側邊緣的寬度（m）；</p><p>　　——旋轉軸外側的超高與路拱坡度的代數(shù)差；</

101、p><p>　　P ——超高漸變率，其值根據(jù)設計速度和超高過渡方式確定；</p><p>　　表7.2 最大超高漸變率</p><p>　　為了行車的舒適，超高過渡段應不小于按上式計算的長度。本設計中，圓曲線半徑均不大，因此都設置了超高過渡段,又因為是繞中央分隔帶邊緣旋轉，查《規(guī)范》超高漸變率取，本設計采用2.0％的路拱橫坡，以JD1為例計算超高過渡段長度。</p

102、><p>　　JD6處：圓曲線半徑R1=600，超高坡度=6%，由超高公式：</p><p>　　Lc＇= (m)</p><p>　　此平曲線LS =300m ，《標準》給定若LS ＞計算出的Lc ，但只要超高漸變P≥1/330, 仍取Lc=LS ， 故先令Lc = LS =300m，則</p><p>　　﹤= 故符合條件，該處超高緩

103、和段與緩和曲線長度相等，即在緩和曲線</p><p>　　全長范圍內連續(xù)超高。</p><p>　　6.7.3 超高值的計算</p><p>　　有中間帶的公路的超高方式有三種：繞中央分隔帶邊緣旋轉；繞各自行車道中心旋轉；繞中間帶中心旋轉。</p><p>　　繞中央分隔帶邊緣旋轉超高值計算公式如表7.3。</p><p&

104、gt;　　表7.3 繞中央分隔帶邊緣旋轉超高值計算式</p><p>　　式中：　　　 B——行車道寬度；</p><p><b>　　——內側路緣帶；</b></p><p><b>　　——外側路緣帶；</b></p><p>　　——路基加寬值，因為本公路無加寬所以為0；</p>

105、<p><b>　　——路拱橫坡度；</b></p><p>　　——圓曲線超高橫坡度。</p><p>　　超高計算點位置見圖6.1</p><p>　　圖7.1超高計算點位置圖</p><p>　　以平曲線6距離超高緩和段起點距離為90m的點為例，計算外側，內側超高位置處，點C的超高值：</p>

106、;<p><b>　　外側：=0.004</b></p><p>　　則外側C點處的超高值為：　＝（0.5+7.5+0.75）×0.004=0.035</p><p><b>　　內側：=</b></p><p>　　則內側C點處的超高值為：</p><p>　　= －（0.

107、5+7.5+0+0.75）×0.032= －0.28</p><p><b>　　6.8路基邊坡</b></p><p>　　路基防護應根據(jù)公路功能結合當?shù)貧夂蛩牡刭|等情況采取相應防護措施保證路基穩(wěn)定 </p><p>　　1 路基防護應采取工程防護與植物防護相結合的防護措施并與景觀相協(xié)調 </p><p&g

108、t;　　2 深挖高填路基邊坡路段必須查明工程地質情況針對其工程特性進行路基防護設計對存在穩(wěn)定性隱患的邊坡應進行穩(wěn)定性分析采用加固防護措施 </p><p>　　3 沿河路段必須查明河流特性及其演變規(guī)律采取防止沖刷路基的防護措施 凡侵占改移河道的地段必須做出專門防護設計</p><p>　　路堤邊坡形式和坡率可參照表7.4采用。</p><p>　　表7.4

109、 路堤邊坡坡度</p><p>　　根據(jù)沿線的工程地質及水文狀況，本設計地區(qū)又屬粘性土，采用1:1.5的路堤邊坡。</p><p><b>　　6.9 路塹邊坡</b></p><p>　　本設計段挖方邊坡為巖質邊坡，較為穩(wěn)定，故路塹采用坡度1：0.5。在坡底修建1.5m的碎落臺，起到一定的攔擋上邊坡剝落下墜的小石（土）塊作用。</p&g

110、t;<p><b>　　6.10 路基防護</b></p><p>　　路基的防護的方法，一般可分為坡面防護和沖刷防護兩類。坡面防護主要有植物防護和工程防護兩類。對于土路堤的坡面鋪砌防護工程，最好待填土沉實或夯實后施工，并根據(jù)填料的性質及分層情況決定防護方式。鋪砌的坡面應預先整平，坑洼處應填平夯實。沖刷防護有間接和直接防護兩類。對于沖刷防護，一般在水流流速不大及水流破壞作用較弱

111、地段，可在沿河路基邊坡設砌石護坡、石籠和混凝土預制板等。</p><p>　　6.10.1 路堤邊坡防護</p><p>　　較高路堤在設置擋土墻后，只需植草防護即可。路基填土較高但無須設置擋墻邊坡以及填土不高的路堤均采用方格網(wǎng)植草護坡。</p><p>　　6.10.2 路塹邊坡防護</p><p>　　主要采用植草皮、拱形漿砌片石骨架植草

112、等措施。土質挖方路段，邊坡高度小于4.5米采用方格網(wǎng)植草皮防護。當挖方高于4.5米時，設置了擋土墻時采用植草護坡，沒設置擋土墻的采用方格網(wǎng)植草皮防護。</p><p><b>　　7 路面結構設計</b></p><p>　　7.1 路面結構組成</p><p>　　路面結構一般由面層、基層、墊層組成。</p><p>

113、<b>　　1. 面層</b></p><p>　　面層位于整個路面結構的最上層。直接承受行車荷載的垂直力、水平力，同時受到降雨和氣溫變化的不利影響更大，是直接反應路面使用性能的結構層次。應具有較高的結構強度、剛度、穩(wěn)定性，并且耐磨，表面應具有良好的抗滑性和平整度。</p><p><b>　　2. 基層</b></p><p

114、>　　基層主要承受面層傳遞的車輪荷載垂直力的作用，并將它擴散到墊層或土基，基層還可能承受面層滲水以及地下水的侵蝕。故需選擇強度較高，剛度較大，并有足夠水穩(wěn)性的材料。</p><p><b>　　3. 墊層</b></p><p>　　墊層介于土基與基層之間，并非所有的路面結構都需要設置墊層，只有在土基處于不良狀態(tài)，如潮濕地帶，軟濕土基，北方地區(qū)的凍脹土基等。修筑

115、墊層的材料強度不一定要高，但水穩(wěn)定性和隔溫性能要好，常用的材料有：砂、礫石、爐渣、水泥或石灰穩(wěn)定土等。</p><p>　　7.2 路面建筑材料與路面結構設計</p><p>　　7.2.1 路面建筑材料設計</p><p>　　路面建筑材料設計往往是路面設計中不受重視的一塊內容，原因在于設計僅僅依據(jù)設計規(guī)范或當?shù)亟?jīng)驗確定路面結構層次，指定各層次材料的標準規(guī)范名稱。

116、本次畢業(yè)設計運用了所學的工程技術與材料科學知識，合理考慮了道路所在地的自然環(huán)境、材料所在路面結構層次的功能等，論證合理地選擇了材料類型和建議配比。</p><p>　　7.2.2 路面結構設計</p><p>　　路面結構設計就是對擬定的路面結構方案和選定建筑材料，運用規(guī)范建議的設計理論和方法對結構進行力學驗算?，F(xiàn)階段公路路面使用的路面類型主要有瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面，應綜合考慮當

117、地的環(huán)境、降水、材料、交通量等各方面因素后選定路面的類型，然后進行設計。</p><p>　　7.3 路面設計步驟</p><p>　　本設計路面采用瀝青混凝土，瀝青路面結構設計有以下四步:</p><p>　　1. 根據(jù)設計任務書的要求:進行交通量分析，確定路面等級和面層類型，計算設計年限內一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值。</p><p&g

118、t;　　2. 按路基土類與干濕類型，確定各路段土基回彈模量。</p><p>　　3. 確定各結構層材料設計參數(shù)，抗壓回彈模量、抗拉強度等。</p><p>　　4. 根據(jù)設計彎沉值計算路面厚度:對高速公路、一級公路、二級公路瀝青混凝土面層和半剛性材料的基層、底基層，應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求。如不滿足要求，或調整路面結構層厚度，或變更路面結構組合，或調整材料配合比、提高極限抗拉

119、強度，再重新計算。</p><p><b>　　7.4 路面設計</b></p><p>　　7.4.1 設計資料</p><p>　　本設計為雙向四車道一級公路，路面設計年限為15年，預測該路竣工后第一年的交通組成如下：</p><p>　　路面竣工后第一年交通組成及數(shù)量</p><p>　　在

120、使用期內交通量年平均增長率為6.0%。本路段位于信陽與隨州交界地區(qū)，屬于Ⅳ2區(qū)，土質為黏性土。</p><p>　　7.4.2 軸載分析</p><p>　　路面設計以雙輪組單軸載100KN作為標準軸載，以BZZ-100表示。標準軸載的計算參數(shù)按表8.1確定。</p><p>　　表 8.1 標準軸載計算參數(shù)</p><p>　　1．以設計

121、彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次。</p><p><b>　　(1）軸載換算</b></p><p>　　軸載換算采用如下的計算公式：</p><p>　　式中：N——標準軸載的當量軸次（次/d）；</p><p>　　——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/d）；</p><p&g

122、t;　　——標準軸載（KN）；</p><p>　　——被換算車型的各級軸載（KN）；</p><p>　　——被換算車型的軸數(shù)系數(shù)；</p><p>　　——被換算車型的輪組系數(shù)，雙輪組為1.0，單輪組為6.4，四輪組為0.38；</p><p>　　——被換算車型的軸載級別。</p><p>　　當軸間距大于3m時

123、，應按單獨的一個軸載計算,此時的軸系數(shù)為1；當軸間距小于3m時，按雙軸或多軸的軸數(shù)系數(shù)計算，軸數(shù)系數(shù)按=1+1.2（m-1）計算； 其中m——軸數(shù) 。</p><p>　　以解放CA10B和扶桑FV102N計算為例：</p><p><b>　　解放CA10B：</b></p><p>　　后軸=1 ， =6.4 =1200</p>