土木工程路橋二級公路畢業(yè)設(shè)計說明

PAGE..前言本次畢業(yè)設(shè)計的目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和技能、解決工程問題的能力,在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下,學(xué)習(xí)獨(dú)立大的較系統(tǒng)的全面問題、分析問題的方法,進(jìn)一步鞏固所學(xué)的課程,并在探討學(xué)習(xí)一些新的專業(yè)知識,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的能力,解決實際問題的能力以及查閱資料〔及參考書與進(jìn)一步熟悉、應(yīng)用和理解〔標(biāo)準(zhǔn)〔規(guī)范手冊的能力。改革開放以來,我國公路建設(shè)取得了巨大的成就,到20XX,中國公路通車總里程已經(jīng)達(dá)到了185.6公里,居世界第三位,其中高速公路通車總里程達(dá)到了3.42萬公里,居世界第二。雖然取得了很大的成就,但我國公路數(shù)量任然相對較少,而且等級偏低,多為三四級公路,且路面質(zhì)量較差,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的需要。現(xiàn)在,公路建設(shè)從改革開放初期,以量的擴(kuò)張為主,開始轉(zhuǎn)向質(zhì)的發(fā)展提高階段,同時,在建設(shè)中也遇到了病害與災(zāi)害預(yù)防工程建設(shè)與環(huán)境保護(hù)的一系列問題。主要研究或者設(shè)計內(nèi)容,需要解決的關(guān)鍵問題及思路有：道路等級的確定、公路類型的選擇與驗證、路線方案的擬定與比選、路線平縱線性的組合與分析、路面類型的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計、道路橫斷面設(shè)計〔路基設(shè)計、橋涵水文計算與排水設(shè)計、人工構(gòu)造物〔擋土墻、邊溝。第一章：概述1.1地形地貌地理夏云鄉(xiāng)地處XX省XX市平壩縣的東面,距XX市39公里,離XX市政府駐地41公里。全鎮(zhèn)總面積89.58平方公里,總?cè)丝?.34萬人,系"黔中糧倉"主產(chǎn)區(qū)之一。境內(nèi)地勢平坦,河流縱橫,最高海拔1645.6米,最低海拔963米,年平均氣溫13℃—14地形地貌XX位于華南板塊內(nèi),屬于典型的喀斯特地貌,喀斯特地形也稱為喀斯特地貌,溶洞的形成是石灰?guī)r地區(qū)地下水長期溶蝕的結(jié)果。我國華南的喀斯特發(fā)育區(qū)都屬于隆升區(qū)或強(qiáng)烈隆升區(qū)。據(jù)測算,XX部分地區(qū)、XX東部、XX西南、XX及XX的梯級面高程約為1200米,年均相對上升速度達(dá)15毫米以上。這種相對快速的抬升,使該區(qū)山岳高聳、峽谷深切、地下水流坡度不斷增加,各種水流在較大的落差狀態(tài)下又加速了喀斯特的發(fā)育。地質(zhì)條件本地區(qū)地質(zhì)情況不良,喀斯特巖溶發(fā)育廣泛,巖性主要為石灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)頁巖。溝谷、凹地地質(zhì)多為粉性土、粘性土,地表水不發(fā)育,匯流面積不大。1.2沿線氣候、資源氣候平壩縣位于XX市東面,海拔高936～1645m,處于副熱帶東亞大陸的季風(fēng)區(qū)內(nèi),屬中國亞熱帶高原季風(fēng)濕潤氣候。光、熱、水條件較好,氣候宜人,全年溫差不大,冬無嚴(yán)寒,夏無酷暑,四季分明。年平均氣溫在13～14℃之間,最熱的七月平均氣溫22～24℃,最冷的1月平均氣溫4～7℃。無霜期長達(dá)9-10個月,常年雨量充沛,氣候濕潤,年平均降雨量在1290～1380mm,一年中的大多數(shù)雨量集中在夏季,為濕季。光照條件較適宜,降雨日數(shù)較多,相對濕度較大,年日照時數(shù)在1110～1350小時之間,年雨日一般約190天,年相對濕度高達(dá)79%～83%,季風(fēng)氣候顯著,年平均風(fēng)速1.4～3.0米/秒,常向主導(dǎo)風(fēng)為東北風(fēng),夏季西南風(fēng)．冬季以東北風(fēng)居多。資源縣內(nèi)自然資源豐富。礦產(chǎn)資源分布廣、儲量大；能源資源煤、水、電并存,水火互濟(jì)；旅游資源多姿多彩,不可多得；歷史文化神奇奧秘,古掘古樸；生物資源種類繁多,價質(zhì)高。資源優(yōu)勢明顯,透出誘人的開發(fā)前景。旅游資源較為豐富。天臺山的建筑格調(diào)別具一格,邢江河、斯拉河、克仇水庫、紅楓XX湖、珍珠泉、多繽洞的自然景觀風(fēng)光秀麗,高峰山、清真寺的宗教文化莊嚴(yán)肅穆,棺材洞、飛虎山的古代文化神奇奧秘,苗族、屯堡的民族風(fēng)情絢麗多姿。等等這些,構(gòu)成了平壩獨(dú)特的旅游風(fēng)景線。第二章：公路等級論證2.1公路等級論證道路作為一條三維空間的實體,是由路基、路面、橋梁、涵洞、隧道和沿線設(shè)施所組成的帶狀構(gòu)造物。道路等級的確定應(yīng)根據(jù)公路網(wǎng)的規(guī)劃,從全局出發(fā),按照公路的使用任務(wù)、功能和遠(yuǎn)景交通量綜合確定。公路等級確定原則為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展、規(guī)劃交通量、路網(wǎng)建設(shè)和功能等要求,公路必須分等級建設(shè)。交通部20XX頒布實施的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003〔以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》,將公路根據(jù)功能和適應(yīng)的交通量分為了五個等級?！?高速公路：為專供汽車分向、分車道行駛并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)各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為25000-55000輛；六車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為45000-80000輛；八車道高速公路應(yīng)能適應(yīng)各種汽車折合成小客車年平均日交通量為60000-100000輛?！?一級公路：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。四車道一級公路應(yīng)能適應(yīng)各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為15000-30000輛；六車道一級公路應(yīng)能適應(yīng)各種汽車折合成小客車的年平均日交通量為25000-55000輛。〔3二級公路：為供汽車行駛的雙車道公路。雙車道二級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車輛折合成小客車的年平均交通量為5000-15000輛?！?三級公路：為主要供汽車行駛的雙車道公路。雙車道三級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車輛折合成小客車的年平均日交通輛為2000-6000輛?！?四級公路：為供各種車輛行駛的雙車道或單車道公路。雙車道四級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量為2000輛以下；單車道四級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車輛折合成小客車的年平均日交通量為400輛以下。全部控制出入的高速公路應(yīng)符合的條件：必須具有四條或四條以上的車道,必須設(shè)置中間帶,必須設(shè)置禁入柵欄,必須設(shè)置立體交叉。根據(jù)以上的條件范圍,首先可以確定該路應(yīng)采用二級公路.2.2交通量計算<1>交通量調(diào)查資料表2-1通量調(diào)查車輛類別各種車輛所占比例<%>備注大客車10.1交通量為1985年調(diào)查正常交通量:N=1670輛/日中型客車47.3小客車34.6大貨車8.0注:1985-1995年平均增長量1995-20XX平均增長量1991年道路竣工該年從鐵路轉(zhuǎn)移到公路運(yùn)輸?shù)呢涍\(yùn)為46.5萬噸,其中分別以每輛貨車載重4.0噸計,實載率為75%；該年從鐵路轉(zhuǎn)移到公路運(yùn)輸?shù)目瓦\(yùn)為155萬人次,其中分別以每輛客車裝載30名乘客計。<2>交通量計算①換算交通量由《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTGB01-2003規(guī)定：交通量的換算采用小客車為標(biāo)準(zhǔn)車型。表2-2各汽車代表車型與換算系數(shù)汽車代表車型車輛折算系數(shù)說明小客車1.0載質(zhì)量小于2t的貨車和19座以下的客車等中型車1.519座以上客車與載質(zhì)量大于2t小于7t的貨車大型車2.0載質(zhì)量在7-14t的貨車拖掛車3.0載質(zhì)量大于14t的貨車注：鐵路轉(zhuǎn)移貨運(yùn)以中型貨車計,換算系數(shù)為1.5；鐵路轉(zhuǎn)移客車以大客車計,換算系數(shù)為1.5。由《道路勘察設(shè)計》中第一章第五節(jié)的〔1-1公式得遠(yuǎn)景設(shè)計年平均日交通量：式中：遠(yuǎn)景設(shè)計年平均日交通量〔輛/日；起始年平均日交通量〔輛/日；年平均增長率<%>；預(yù)測年限<年>。A、1985年標(biāo)準(zhǔn)正常交通量小客車：1670×34.6%×1.0=578輛/日大客車：1670×10.1%×1.5=254輛/日中型貨車：1670×47.3%×1.5=1185輛/日大貨車：1670×8.0%×2.0=268輛/日所以正常的交通量為：578+254+1185+268=2285輛/日B、1995年正常交通量：C、20XX正常交通量：②鐵路轉(zhuǎn)移交通量貨運(yùn)轉(zhuǎn)移交通量計算：輛/日客運(yùn)轉(zhuǎn)移交通量計算：輛/日1991年轉(zhuǎn)移交通量為：〔425+142×1.5=851輛/日1995年轉(zhuǎn)移交通量：851×〔1+0.0694-1=1040輛/日20XX轉(zhuǎn)移交通量：1040×〔1+0.0510-1=1614輛/日遠(yuǎn)景年度交通量統(tǒng)計見表2-3：表2-3遠(yuǎn)景年度交通量計算表年期 正常交通量 轉(zhuǎn)移交通量 合計 1985 2285 -- 2285 1995 4166 1040 5206 2005 6463 1614 8077 由上表可得該設(shè)計公路20XX的遠(yuǎn)景年度交通量為：N=8077輛/日2.3道路等級的確定根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG-B01-2003-款,二級公路所適應(yīng)的年平均晝夜交通量為5000～15000輛,該路段的遠(yuǎn)景交通量符合二級路的標(biāo)準(zhǔn),又由于位于重丘、山嶺地區(qū),地形復(fù)雜,地質(zhì)狀況難以預(yù)料,新建公路的工程耗資巨大,加上XX經(jīng)濟(jì)相對落后,再根據(jù)道路的性質(zhì),作用以及中華人民XX國交通部頒發(fā)的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》,道路等級的規(guī)定及要求,決定采用二級公路甚為合理。、第三章公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的計算與驗證公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是指在一定自然環(huán)境條件下能保持車輛正常行駛性能所采用的技術(shù)指標(biāo)體系。公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)反映了我國公路建設(shè)的技術(shù)方針,是法定的技術(shù)要求,公路設(shè)計時都應(yīng)當(dāng)遵守。公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)路線在公路網(wǎng)中的功能、規(guī)劃交通量和交通組成、設(shè)計速度等因素確定。3.1設(shè)計速度設(shè)計速度〔又稱計算行車速度是指當(dāng)氣候條件良好,交通密度小,汽車運(yùn)行只受道路本身條件〔幾何要素、路面、附屬設(shè)施等的影響時,中等駕駛技術(shù)的駕駛員能保持安全、順適行駛的最大行駛速度。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2004規(guī)定,一級公路作為干線公路時宜采用的設(shè)計速度有100㎞/h或80㎞/h兩種,考慮貴黃路沿線的地質(zhì)地形條件,決定采用60km/h作為設(shè)計速度。、3.2直線直線是平面線形三要素之一,在道路設(shè)計中應(yīng)用廣泛。在兩點(diǎn)間直線最短。筆直道路給人以短捷、直達(dá)良好印象,在美學(xué)上有自身特點(diǎn),且汽車行駛受力簡單,方向明確,駕駛操作簡易。但直線過長時,特別是在地形有較大起伏地區(qū)難于與地形協(xié)調(diào),破壞自然景觀和線性連續(xù)性。過長直線難以使駕駛?cè)藛T目測車間距離,產(chǎn)生急躁情緒和疲倦,誘發(fā)交通事故。因此在道路平面線形設(shè)計時,對直線的最大與最小長度應(yīng)有所限制,使其合理。目前,我國的《標(biāo)準(zhǔn)》和《規(guī)范》中均未對直線的最大長度規(guī)定具體數(shù)值。根據(jù)貴遵公路沿線的地形、地物自然景觀情況,一般直線之間的最大長度〔以米計,應(yīng)控制在設(shè)計速度〔以km/h計的20倍,即1600米。此外,同向曲線與反向曲線間,直線長度不宜過短。據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》〔JTGD20-2006：設(shè)計速度大于或等于60km/h時,同向圓曲線間最小直線長度〔以m計以不小于設(shè)計速度/〔以㎞／h計的6倍為宜；反向曲線之間的最小直線長度〔以m計以不小于設(shè)計速度〔以㎞／h計的2倍為宜。本設(shè)計的最大直線長度為580.329m,同向曲線間最小直線長度為82.391m,反向曲線間最小直線長度為244.483.3平曲線半徑行駛在曲線上的汽車由于受離心力作用其穩(wěn)定性受到影響,因此在選擇平曲線半徑時應(yīng)盡可能采用較大值。由汽車行駛在曲線上力的平衡得：式中：R—平曲線半徑〔m；V—設(shè)計速度〔㎞／h；μ—輪胎與路面的橫向力系數(shù)；ih—路面的橫向坡度〔%。《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2004中給出了圓曲線的最小半徑的三個值："一般值"、"極限值"及"不設(shè)超高的最小值"。圓曲線最小半徑"一般值"的確定《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003給出了設(shè)計速度為60km/h的圓曲線最小半徑"一般值"為400m。其μ=0.06,ih=7%。圓曲線最小半徑"極限值"的確定《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2004給出了設(shè)計速度為60km/h的圓曲線最小半徑"極限值"為200m。其μ=0.13,ih=8%。圓曲線最小半徑"不設(shè)超高的最小半徑值"的確定《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2004規(guī)定：圓曲線半徑大于一定值時,可以不設(shè)超高,而允許設(shè)置等于直線路拱的反超高。同時《標(biāo)準(zhǔn)》給出了設(shè)計速度為80km/h時：當(dāng)ih≤2%時,圓曲線最小半徑〔不設(shè)超高的為2500m；當(dāng)ih＞2%時圓曲線的不設(shè)超高的最小半徑為：3350m。本設(shè)計圓曲線的最小半徑"一般值"為400m,"極限值"為250m,"不設(shè)超高最小半徑"為圓曲線最大半徑的確定據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》〔JTGD20-2006規(guī)定圓曲線最大半徑不宜超過10000m3.4緩和曲線貴遵公路采用一級公路設(shè)計,按規(guī)定,當(dāng)直線與半徑小于不設(shè)超高的最小半徑的圓曲線相銜接處,應(yīng)設(shè)置緩和曲線進(jìn)行連接?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003中規(guī)定,緩和曲線采用回旋線,回旋線的基本公式為：式中：r—回旋線上某點(diǎn)的曲線半徑〔m；l—回旋線上某點(diǎn)的到原點(diǎn)的曲線長度〔m；A—回旋線參數(shù)〔m。條文規(guī)定："回旋線參數(shù)及其長度應(yīng)根據(jù)線形設(shè)計及對安全、視覺、景觀等的要求選用較大的數(shù)值"。,足夠長度的緩和曲線,能使駕駛員能從容的打方向盤、乘客感覺舒適、線形美觀流暢,圓曲線上的超高和加寬的過渡也能在緩和曲線內(nèi)完成。所以,應(yīng)規(guī)定緩和曲線的最小長度,其主要依據(jù)以下三方面確定：1.旅客感覺舒適汽車在緩和曲線上行駛,旅客的感受主要受離心加速度影響,而離心加速度是隨緩和曲線的變化而變化的。假定汽車作等速行駛,以V〔km/h表示設(shè)計速度,則最小緩和曲線長度的計算公式為：2.超高漸變率適中在緩和曲線上設(shè)置有超高過渡段,超高漸變太大和太小都不好?！兑?guī)范》規(guī)定了適中的超高漸變率,由此導(dǎo)出計算過渡段最小長度的公式：式中：β—旋轉(zhuǎn)軸至行車道〔設(shè)路緣帶時為路緣帶外側(cè)邊緣的寬度〔m；△i—超高坡度與路拱橫坡代數(shù)差〔%；P—超高漸變率。本設(shè)計取β=3.75×2=7.5m,△i=ih-iG-<-iG>=ih=0.08；由《道路勘測設(shè)計》表5-10得V=60km/h==90〔m3.行駛時間不過短緩和曲線上行駛的汽車行駛時間不能過短。一般認(rèn)為汽車在緩和曲線上的行駛時間至少有3s,于是,《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003規(guī)定,當(dāng)設(shè)計速度為60km/h時,緩和曲線最小長度為60m。據(jù)此本設(shè)計緩和曲線最小值為50m3.5平曲線長度1．汽車在道路曲線上行駛時,如果曲線長度過短,對在高速行駛的情況下的汽車是相當(dāng)危險的。同時,過短的曲線,使離心加速度過小,給乘客帶來心理不良反應(yīng)。因此,必須確定平曲線的最小長度,現(xiàn)按下述三方面考慮：汽車駕駛員操作簡單根據(jù)經(jīng)驗,在凸曲線上,至少需要6s行駛時間才能使駕駛員較易行車,則：2、當(dāng)平曲線是由兩段緩和曲線組成的凸曲線時,平曲線最小長度應(yīng)取最小緩和曲線長度的二倍。即使受條件限制,要求汽車在曲線上行駛時間亦不應(yīng)小于3s-4s。據(jù)此,本設(shè)計取"一般值"為"最小值"的二倍,即為360m。使平曲線上滿足離心加速度變化率的要求度。3、轉(zhuǎn)角小于7°時的平曲線長度當(dāng)?shù)缆忿D(zhuǎn)角小于或等于7°時,為了使駕駛員感到這是和7°以上轉(zhuǎn)角同樣程度曲線,在視覺上不產(chǎn)生急彎的錯覺,應(yīng)設(shè)置較長平曲線。由《道路勘測設(shè)計》表3-9查得設(shè)計速度60km/h的平曲線最小長度100m本設(shè)計平曲線長度取300m3.6停車視距停車視距指汽車行駛時,自駕駛員看到前方障礙物時起,至到達(dá)障礙物前安全停止,所需的最短距離。停車視距由三部分組成,見圖3.1：圖3.1停車視距圖示S停=S1+S2+S0式中：S1—司機(jī)反應(yīng)時間所行駛的距離,S1=V行t/3.6〔m；S2—制動距離,S2=V行2/254〔φ±i〔m；S0—安全距離,一般取5～10m。則有：式中：V行—汽車行駛速度〔km/h；t—感覺和反應(yīng)總時間〔s；φ—道路附著系數(shù)；i—縱坡坡度。據(jù)實測資料,設(shè)計上采用感覺時間為1.5s,制動反應(yīng)時間取1.0s是較適當(dāng)?shù)?因此,感覺和反應(yīng)總時間為t=1.5+1.0=2.5s；計算停車視距所采用的φ應(yīng)是能充分保證行車安全的數(shù)值,一般按黑色路面在潮濕狀態(tài)下的φ值計算；行車速度V行：設(shè)計速度為120～80km/h時采用設(shè)計速度的85%。由《道路勘測設(shè)計》表2-5,取φ=0.4,V行=60×85%=51km/h,則在縱坡平坦的路面上,停車視距為：在本設(shè)計中,最大縱坡為-0.05,則：取上述較大則為本設(shè)計停車視距,即為S停=66m。3.7縱坡最大縱坡最大縱坡是指在縱坡設(shè)計時,各級道路允許采用的最大坡度值,它是根據(jù)汽車的動力特征、道路等級、自然條件以及工程費(fèi)用和運(yùn)營經(jīng)濟(jì)等因素,通過綜合分析,全面考慮來合理確定的,它是道路縱斷面設(shè)計的重要控制指標(biāo)。由《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2004本設(shè)計取=5%。最小縱坡在挖方路段,設(shè)置邊溝的低填方路段和其他橫向排水不暢的路段,為保證排水,防止?jié)B入路基影響其穩(wěn)定性,應(yīng)設(shè)置不小于0.3%的縱坡,一般情況下以不小于0.5%。。最大坡長長距離的陡坡,特別是當(dāng)縱坡為5%以上時,使汽車上坡困難,下坡影響行車安全。據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》〔JTGD20-2006有以下規(guī)定：。表3.1最大坡長表I<%>6543Sl<m>50070090011003.7.4最小坡長為了保證行車的舒適和安全性,必須限制最小坡長,以減少變坡點(diǎn)數(shù),適應(yīng)快速行車的要求?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003規(guī)定,當(dāng)設(shè)計速度為80km/h時,最小坡長為150m。本設(shè)計取最小坡長為692.873m。平均縱坡平均縱坡ip是指在一定長度路段內(nèi),路線在縱向所克服的高差值與該路段的距離之比,用百分率〔%表示。它是衡量縱面線形質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。=式中：H－相對高差L－路線長度《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003中規(guī)定,相對高差為200～500m時,平均縱不宜大于5.5%,相對高差大于500m時,平均縱坡不應(yīng)大于5%,任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不應(yīng)大于5.5%。本設(shè)計平均縱坡取5.5%。合成縱坡合成縱坡是指在沒有超高的平曲線上,路線縱坡與超高橫坡組成的坡度。其計算公式為：式中：I—合成坡度；i—路線縱坡；ih—超高橫坡坡度。若式中i、ih均取最大值0.06、0.1,則可的出最大合成縱坡坡度值?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003規(guī)定,各級公路在設(shè)有超高的平曲線上超高與縱坡的合成坡度不得超過10%,并且為了保證路面排水,各級公路的最小合成坡度不宜小于0.5%,否則應(yīng)采用綜合排水措施,以保證路面排水暢通。本設(shè)計取I≤10%。3.8豎曲線豎曲線的最小半徑豎曲線的最小半徑分為"一般值"和"極限值"。"極限值"是汽車在縱坡變更處行駛時,為了緩和沖擊和保證視距所需要的最小半徑計算值。該值在受地形等特殊情況約束時方可采用。豎曲線半徑"一般值"是豎曲線最小半徑"極限值"的1.5～2.0倍。1、豎曲線的極限最小半徑和一般值據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003表3-9設(shè)計速度為60km/h的凸形豎曲線最小半徑"極限值"=3000m,一般值=4500m.2、凹形豎曲線的極限最小半徑和一般值據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2003表3-10設(shè)計速度為60km/h的凹形曲線豎曲線最小半徑"極限值"=2000m,一般值=3000m。豎曲線的最小長度為了滿足汽車行駛的視距要求,避免豎曲線過短給駕駛員在縱面上一個很急促折曲感覺,條文中規(guī)定的最小豎曲線長度是按3s設(shè)計速度行程長度來確定,即：本設(shè)計豎曲線最小長度為8800m。3.9路基路面形式路基路面形式1、行車道寬度按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2004一級公路車道寬度3.5m.本設(shè)計二車道,車道寬度b=9.5m。2、路肩寬度與中間帶寬度行車道外緣至路基邊緣之間的帶狀部分稱為路肩。路肩設(shè)于行車道外側(cè),作為路面的橫向支撐,除起保護(hù)作用和臨時停車以及行人通行外,還是側(cè)向單寬的一個組成部分?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01-2004規(guī)定,對于一級路,設(shè)計速度為60km/h硬路肩寬度為0.50m,土路肩寬度為0.75m,中間帶寬度為0m本設(shè)計路肩寬度為d=1.25m。路基寬度路基寬度為行車道寬度和路肩寬度之和,即:B=1.25×2+3.5×2=9.5m第四章路線方案的擬定與比選4.1道路選線的要求與步驟選線的目的,就是在符合國家建設(shè)發(fā)展的需要下,結(jié)合自然條件,選定合理的路線,使筑路費(fèi)用與使用質(zhì)量得到正確的統(tǒng)一,并達(dá)到行車迅速安全、經(jīng)濟(jì)舒適及構(gòu)造物穩(wěn)定耐久且易于養(yǎng)護(hù)的目的。道路選線是整個道路勘測設(shè)計關(guān)鍵,它對道路的使用質(zhì)量和工程造價都有很大影響。選線人員必須認(rèn)真貫徹國家規(guī)定的方針政策,堅持群眾路線,深入實際,調(diào)查研究,反復(fù)比較,正確解決技術(shù)指標(biāo)與在自然條件下實地布線之間的矛盾,綜合考慮路線、路基、路面、橋涵等,最后才能選定出合理的路線。選線的要求,歸納起來,可有以下原則：〔1、道路選線應(yīng)根據(jù)道路選線任務(wù)和性質(zhì)、綜合考慮路線區(qū)域國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況與遠(yuǎn)景規(guī)劃,正確處理好近期與遠(yuǎn)景的關(guān)系,在總體規(guī)劃的指導(dǎo)下,合理選定方案?！?、認(rèn)真領(lǐng)會計劃任務(wù)書的精神,依靠地方領(lǐng)導(dǎo)和當(dāng)?shù)厝罕?深入現(xiàn)場調(diào)查,多跑、多看、多問,多比較,深入調(diào)查當(dāng)?shù)氐匦?、氣候、土壤、地質(zhì),水文等自然情況,不遺漏有比較價值的方案。〔3、道路選線布局必須符合國家的方針政策,力爭路線短捷及保證行車安全。〔4、道路選線貫徹工程經(jīng)濟(jì)與營運(yùn)經(jīng)濟(jì)結(jié)合的原則,在不增加工程造價的前提下,金蓮個提高技術(shù)指標(biāo),在不降低技術(shù)指標(biāo)的情況下,盡量降低工程造價?！?、充分利用有利的地形,地勢,盡量回避不利地帶,正確運(yùn)用技術(shù)指標(biāo),從次年貫徹的安全、暢通和施工養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)方便著眼,對路線與地形的配合加以研究,搞好路線平縱橫三方面的結(jié)合,力求平面短捷舒順、縱面平緩均勻,橫面穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)。〔6、路線應(yīng)選擇地質(zhì)穩(wěn)定,地形條件較好的地區(qū)通過,盡量避免穿過滑坡、崩塌、巖堆、泥石流,沼澤和排水不良的低洼地等不良地段。〔7、大中橋位應(yīng)在服從路線總方向的原則下,對路橋綜合考慮,不要因過分考慮橋位而過多的增長路線,橋位應(yīng)盡量選擇在河道順直、水流穩(wěn)定,地質(zhì)良好的河段上,并注意方便群眾?！?、選線應(yīng)同農(nóng)田基本建設(shè)相配合,做到少占用田地,并盡量不占高產(chǎn)田、經(jīng)濟(jì)作物或經(jīng)濟(jì)園林等?！?、通過名勝,風(fēng)景及古跡地區(qū)的公路,應(yīng)盡量與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。橋梁、隧道及沿線設(shè)施應(yīng)與當(dāng)?shù)刈匀痪坝^相適應(yīng)。〔10、道路與道路或道路鐵路,應(yīng)盡量減少交叉次數(shù),應(yīng)合理選用交叉類型,以達(dá)到行車安全暢通的目的?！?1、道路設(shè)計應(yīng)實行遠(yuǎn)近結(jié)合、分期修建,分段定級的原則,以取得投資及用地的最佳效益。〔12、要考慮施工條件對選定路線的影響。為達(dá)到上述要求,選線工作必須由淺入深,由輪廓到具體,按照測設(shè)程序分階段分步驟進(jìn)行比較分析后,選定最合理的路線。一般按全面布局,逐段安排和具體定線三個步驟進(jìn)行：〔1、全面布局這是在路線總方向確定后,從大面積著手由面到帶進(jìn)行總體的布置的過程。此項工作宜先在1：10000~1：50000地形圖上進(jìn)行路線布局,選定出可能的路線方案,然后進(jìn)行踏勘的資料收集,根據(jù)需要與可能結(jié)合具體條件,通過比選落實必須通過的主要控制點(diǎn),放棄應(yīng)該避讓的控制點(diǎn),逐步縮小路線活動范圍,進(jìn)而定出大體的路線布局,為下一步定線共作奠定基礎(chǔ)?！?、逐段安排在總體路線方案既定的基礎(chǔ)上,以相鄰主要控制點(diǎn)之間分段落,根據(jù)道路標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合其間具體地形通過試坡展線的方法逐段加密細(xì)部控制點(diǎn),進(jìn)一步明確路線走法,這樣就構(gòu)成了路線的雛形。這一步工作關(guān)鍵在于探索與落實路線方案,為實現(xiàn)具體定線提供可能的途徑。這一步工作如果做得仔細(xì),研究得周到,就可以減少以后不必要的改線與返工?！?、具體定線有了上述路線輪廓,即可進(jìn)行具體定線。根據(jù)地形平易與復(fù)雜的程度的不同,可分別采取現(xiàn)場直接插點(diǎn)定線或放坡定點(diǎn)的方法,插出一系列控制點(diǎn),然后從這些點(diǎn)位中穿出通過多數(shù)點(diǎn)的直線段,延伸相鄰直線段所得的交點(diǎn),即為路線的轉(zhuǎn)角點(diǎn),隨后擬定出曲線半徑,至此定線工作基本完成。做好上述工作的關(guān)鍵在于熟悉地形情況,全面考慮前后線型銜接與平縱橫綜合關(guān)系,恰當(dāng)?shù)剡x用合適的技術(shù)指標(biāo),以使得整個線形得以連貫協(xié)調(diào)。4.2路線方案的擬定根據(jù)路線的地形圖,可擬定兩個方案?，F(xiàn)將影響路線方案優(yōu)劣的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)列表如4.1所示,以進(jìn)行方案的比選。4.3方案的比選表4.1貴黃二級公路夏云鄉(xiāng)政府至關(guān)口段方案指標(biāo)比較表指標(biāo)單位方案一方案二路線長度M2593.3772568.637平曲線個63最小半徑M80300相應(yīng)個數(shù)個11線形優(yōu)劣較好好豎曲線個42最大縱坡%5.2131.786平順性較好好平縱配合較好好拆遷房屋間00工程量比較結(jié)果方案一優(yōu)于方案二〔推薦方案一由表中比較可見,方案一優(yōu)于方案二,因此最終選擇方案一為設(shè)計方案。第五章平面設(shè)計路線平面設(shè)計中考慮到以下幾點(diǎn)：〔1、盡量使平面線形直捷、連續(xù),順適并與地形地物相適應(yīng),與周圍景觀相協(xié)調(diào)；〔2、保持平面線形的均衡與連貫；〔3、避免連續(xù)急彎的線形；〔4、平曲線應(yīng)有足夠的長度；〔5、必須滿足汽車行駛力學(xué)上的基本要求,同時兼顧視覺和心理上的要求；〔6、盡量避免小偏角的曲線；〔7、反向曲線間所夾的直線最小長度以不小于行車速度的1倍為宜；〔8、同向曲線間所夾的直線最小長度以不小于行車速度的2倍為宜。本設(shè)計在保證行車安全、舒適,迅速的前提下,盡量使工程數(shù)量小、造價低、運(yùn)費(fèi)省,效益好并有利于施工和養(yǎng)護(hù)。在工程數(shù)量增加不大的情況下,盡量采用了較高的技術(shù)指標(biāo)。另外,在避讓局部障礙物時注意了線形的連續(xù)和舒適。5.1平面幾何要素圓曲線幾何要素計算公式如圖5.1所示：圖5.1圓曲線幾何要素計算示意圖基本樁號計算公式各交點(diǎn)曲線要素及基本樁號計算根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》及《公路路線設(shè)計規(guī)范》對平面設(shè)計指標(biāo)的規(guī)定,在滿足規(guī)定的前提下,綜合考慮地形條件,經(jīng)過多次的試線后,最終選定線形如圖所示。現(xiàn)將幾何要素以及樁號計算詳列如下：對JD1中的平曲線1：交點(diǎn)間距JD1-QD=296.116m；JD2-JD1=134.456,偏角α=,JD1的樁號為K0+296.116,半徑取R=230m,則有：確定緩和曲線長度Ls對應(yīng)的二級公路設(shè)計速度V=60取Ls=43.478m,〔《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：V=60knm/h時,緩和曲線最小長度為50m。曲線總長度154.558m,大于平曲線最小長度100m的規(guī)定,故滿足要求。五個基本要素樁間關(guān)系：JD1K0+296.116->T78.462ZHK0+217.653+>Ls43.478HYK0+261.132+><L-Ls>111.08HZK0+372.211->Ls43.478YHK0+328.733->QUOTE12<L-2Ls>67.602QZK0+294.932所以,由QZ點(diǎn)樁號推算出的JD1樁號為〔K0+294.932+2.366/2=K0+296.116,與原來的JD1樁號相同,說明計算無誤。……同理可計算出方案一、方案二各平曲線要素,分別如附圖<直線曲線及轉(zhuǎn)角表>所示。各點(diǎn)樁號的確定在整個的設(shè)計過程中就主要用到了基本型曲線,在兩公里的路長中,充分考慮了當(dāng)?shù)氐牡匦?地物和地貌,相對各種相比較而得出的。在地形平面圖上初步確定出路線的輪廓,再根據(jù)地形的平坦與復(fù)雜程度,具體在紙上放坡定點(diǎn),插出一系列控制點(diǎn),然后從這些控制點(diǎn)中穿出通過多數(shù)點(diǎn)的直線段,延伸相鄰直線的交點(diǎn),既為路線的各個轉(zhuǎn)角點(diǎn)〔既樁號,并且測量出各個轉(zhuǎn)角點(diǎn)的度數(shù),再根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JTGB01—2004》的規(guī)定,初擬出曲線半徑值和緩和曲線長度,代入平曲線幾何元素中試算,最終結(jié)合平、縱、橫三者的協(xié)調(diào)制約關(guān)系,確定出使整個線形連貫順直協(xié)調(diào)且符合技術(shù)指標(biāo)的各個樁號及幾何元素。各個樁號及幾何元素的計算結(jié)果見直線、曲線及轉(zhuǎn)角表。5.2豎曲線設(shè)計沿著道路中線豎直剖切然后展開既為路線縱斷面,由于自然因素的影響以及經(jīng)濟(jì)性要求,路線縱斷面總是一條有起伏的空間線,縱斷面設(shè)計的主要任務(wù)就是根據(jù)汽車的動力特性,道路等級,當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項l件以及工程經(jīng)濟(jì)性等研究起伏空間線的大小和長度,以便達(dá)到行車安全,迅速,運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理及乘客感覺舒適的目的?？v斷面設(shè)計的原則〔1縱面線形應(yīng)與地形相適應(yīng),線形設(shè)計應(yīng)平順、圓滑、視覺連續(xù),保證行駛安全?！?縱坡均勻平順、起伏和緩、坡長和豎曲線長短適當(dāng)、以及填挖平衡?！?平面與縱斷面組合設(shè)計應(yīng)滿足：〔4視覺上自然地引導(dǎo)駕駛員的視線,并保持視覺的連續(xù)性?！?平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合,最好使豎曲線的起終點(diǎn)分別放在平曲線的兩個緩和曲線內(nèi),即所謂的"平包豎"〔6平、縱線形的技術(shù)指標(biāo)大小應(yīng)均衡?！?合成坡度組合要得當(dāng),以利于路面排水和行車安全。〔8與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào),以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度,并起到引導(dǎo)視線的作用?？v坡設(shè)計的要求〔1設(shè)計必須滿足《標(biāo)準(zhǔn)》的各項規(guī)范〔2縱坡應(yīng)具有一定的平順性,起伏不宜過大和過于頻繁。盡量避免采用極限縱坡值,合理安排緩和坡段,不宜連續(xù)采用極限長度的陡坡夾最短長度的短坡。連續(xù)上坡或下坡路段,應(yīng)避免反復(fù)設(shè)置反坡段?！?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)盡量做到添挖平衡,使挖方運(yùn)作就近路段填方,以減少借方和廢方,降低造價和節(jié)省用地。〔5縱坡除應(yīng)滿足最小縱坡要求外,還應(yīng)滿足最小填土高度要求,保證路基穩(wěn)定。〔6對連接段縱坡,如大、中橋引道及隧道兩端接線等,縱坡應(yīng)和緩、避免產(chǎn)生突變。〔7在實地調(diào)查基礎(chǔ)上,充分考慮通道、農(nóng)田水利等方面的要求?？v坡設(shè)計的步驟〔1準(zhǔn)備工作：在厘米繪圖紙上,按比例標(biāo)注里程樁號和標(biāo)高,點(diǎn)繪地面線。里程樁包括：路線起點(diǎn)樁、終點(diǎn)樁、交點(diǎn)樁、公里樁、百米樁、整樁〔50m加樁或20m加樁、平曲線控制樁〔如直緩或直圓、緩圓、曲中、圓緩、緩直或圓直、公切點(diǎn)等,橋涵或直線控制樁、斷鏈樁等?！?標(biāo)注控制點(diǎn)：如路線起、終點(diǎn),越嶺埡口,重要橋涵,地質(zhì)不良地段的最小填土高度,最大挖深,沿溪線的洪水位,隧道進(jìn)出口,平面交叉和立體交叉點(diǎn),鐵路道口,城鎮(zhèn)規(guī)劃控制標(biāo)高以及受其他因素限制路線必須通過的標(biāo)高控制點(diǎn)等?！?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)、選線意圖,結(jié)合地面起伏變化,以控制點(diǎn)為依據(jù),穿插與取直,試定出若干直坡線。反復(fù)比較各種可能的方案,最后定出既符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),又滿足控制點(diǎn)要求,且土石方較省的設(shè)計線作為初定試坡線,將坡度線延長交出變坡點(diǎn)的初步位置。〔4調(diào)整：對照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查設(shè)計的最大縱坡、最小縱坡、坡長限制等是否滿足規(guī)定,平、縱組合是否適當(dāng)?shù)?若有問題應(yīng)進(jìn)行調(diào)整?！?核對：選擇有控制意義的重點(diǎn)橫斷面,如高填深挖,作橫斷面設(shè)計圖,檢查是否出現(xiàn)填挖過大、坡腳落空或過遠(yuǎn)、擋土墻工程過大等情況,若有問題應(yīng)調(diào)整。〔6定坡：經(jīng)調(diào)整核對無誤后,逐段把直坡線的坡度值、變坡點(diǎn)樁號和標(biāo)高確定下來。坡度值要求取到0.1％,變坡點(diǎn)一般要調(diào)整到10m的整樁號上。〔7設(shè)置豎曲線：根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平縱組合均衡等確定豎曲線半徑,計算豎曲線要素?！?計算各樁號處的填挖值：根據(jù)該樁號處地面標(biāo)高和設(shè)計標(biāo)高確定。為了提高行車的平順性,相鄰變坡點(diǎn)之間的距離應(yīng)不小于兩豎曲線間的切線長,以便插入適當(dāng)?shù)呢Q曲線。豎曲線有凹形豎曲線和凸形豎曲線兩種。豎曲線要素計算：已知：,,豎曲線長度：切線長度：外距：變坡點(diǎn)樁號：K0+300變坡點(diǎn)標(biāo)高：豎曲線起點(diǎn)樁號：設(shè)計標(biāo)高：②豎曲線終點(diǎn)樁號：設(shè)計標(biāo)高：同理可計算出方案一、方案二各豎曲線要素,分別如下表所示。表5.1豎曲線要素表〔方案一〔m序號變坡點(diǎn)樁號變坡點(diǎn)高程RTE豎曲線起點(diǎn)樁號豎曲線起點(diǎn)高程豎曲線終點(diǎn)樁號豎曲線終點(diǎn)高程1K0+3409032100115.53.176K0+224.5908.775K0+455.5909.932K0+810931.230001503.75K0+660922.2K1+055.303925.53K1+610899.27000170.8672.085K1+439.133906.035K1+438.409900.707表5.2豎曲線要素表〔方案二〔m序號變坡點(diǎn)樁號變坡點(diǎn)高程RTE豎曲線起點(diǎn)樁號豎曲線起點(diǎn)高程豎曲線終點(diǎn)樁號豎曲線終點(diǎn)高程1K1+072.0941256.4298800134.2591.024K0+937.8351258.129K1+206.3531258.8272K1+875.7641270.77929000170.570.502K1+705.1941267.773K21271.817第六章詳細(xì)測量與詳細(xì)設(shè)計〔施工圖設(shè)計本設(shè)計結(jié)合任務(wù),在導(dǎo)師的指導(dǎo)下,選定方案一其中一段路線<K0+000K1+000>進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。由于是教學(xué)設(shè)計,沒有條件現(xiàn)場勘測,初步設(shè)計中的道路平面詳細(xì)設(shè)計、縱斷面詳細(xì)設(shè)計不再更改,本階段主要對其余部分作詳細(xì)設(shè)計。6.1橫斷面詳細(xì)設(shè)計橫斷面的組成對于該設(shè)計路段的橫斷面主要是由行車道、路肩、邊溝、排水溝、截水溝和等組成。本設(shè)計路段為山嶺重丘區(qū)二級公路,車速定為60km/h,按照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01－2004,表,將路基寬度選定為9.5米,其中行車道寬度為2×3.5m,硬路肩寬為2×0.75m,土路肩為2×0.5米6.1.2路拱的確定為了路面排水順暢和保證行車安全、平穩(wěn)。坡度過小則排水不暢,且不利于行駛安全。所以路拱坡度應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)。根據(jù)路面類型和當(dāng)?shù)刈匀粭l件,本設(shè)計采用2.0％的路拱橫坡,土路肩、硬路肩采用了與路面坡度相同的2.0%。路拱形式采用直線形,以路中線為為基點(diǎn),設(shè)置雙向路拱橫坡,主要是為便于機(jī)械化施工、排水和養(yǎng)護(hù)。彎道的超高與加寬為了滿足路線的線形要求,平、縱、橫三方面的協(xié)調(diào),同時也為了滿足行車的舒適性、安全性,要做好路線彎道的超高與加寬設(shè)計?！豆饭こ碳夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)》〔JTGB01－2004可知：在路拱≦2.0%時,半徑小于1500米時,要設(shè)超高。當(dāng)半徑小于等于250米時,要設(shè)加寬?！稑?biāo)準(zhǔn)》規(guī)定,當(dāng)超高橫坡度的計算值小于路拱坡度時,設(shè)置等于路拱坡度的超高值或不設(shè)超高。所以,可不設(shè)超高。陡坡路堤的穩(wěn)定性檢驗地面橫坡陡于1：2.5,除應(yīng)保證路堤邊坡的穩(wěn)定外,還要預(yù)防路堤沿地面陡坡下滑。下滑的情況,一般有兩種：路堤沿基底接觸面滑動。路堤連同基底下的山坡覆蓋層沿基巖層面下滑。解決方法,或者原地面挖臺階,臺階寬度不應(yīng)小于2米,或采取改善基底條件或設(shè)置支擋結(jié)構(gòu)物等防滑措施。由逐樁橫斷圖經(jīng)過計算,該設(shè)計的橫坡均緩于1：2.5,故不需要進(jìn)行陡坡路堤設(shè)計,6.2路基邊坡設(shè)計邊坡設(shè)計主要是合理的確定路基邊坡坡度。路基邊坡坡度可用邊坡高度H與邊坡寬度b之比值表示,并取H=1.0。路基的邊坡,尤其是陡坡地段的路堤邊坡及深路塹的挖方邊坡,不僅數(shù)量大,施工難度高,而且是決定路基穩(wěn)定性的關(guān)鍵,如果地質(zhì)與水文條件較差,往往病害嚴(yán)重,甚至因水毀壞,所以合理的確定邊坡坡度,對于路基的穩(wěn)定性至關(guān)重要,同時要做好路基的排水、養(yǎng)護(hù)和加固設(shè)計工作。路基邊坡的坡度,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、土石種類及結(jié)構(gòu)邊坡高度、施工方法、氣候條件、基底的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件進(jìn)行合理選定。路堤邊坡沿線山體穩(wěn)定,無不良地質(zhì)狀況,故路堤邊坡坡度,可參照下表,結(jié)合當(dāng)?shù)匾殉傻膶嵺`經(jīng)驗采用。表6.1路堤邊坡坡度填料類型邊坡最大高度〔m坡度全部高度上部高度下部高度全部高度上部高度下部高度粘性土、砂性土、粉性土201212－1：1.51：1.7礫石土、粗砂、中砂12－－1：1.5－－碎石、卵石2088－1：1.51：1.7不易風(fēng)化的石塊201212－1：1.31：1.5根據(jù)沿線的工程地質(zhì)及水文狀況,本設(shè)計路堤邊坡坡度采用1：1.5。路塹邊坡路塹邊坡的穩(wěn)定性主要與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)地貌、水文條件和排水條件有關(guān)。為了防止邊坡不穩(wěn)定而發(fā)生塌方等病害,在設(shè)計之前,首先用對山坡的自然穩(wěn)定性做正確的判斷。整體巖層,風(fēng)化較輕,邊坡的穩(wěn)定性一般穩(wěn)定性較好；巖質(zhì)山坡上,如風(fēng)化嚴(yán)重,有與路線平行的臺階的地形,可能出現(xiàn)山坡滑坍；巖質(zhì)的山坡上有與路線平行的裂縫,可能出現(xiàn)山坡不穩(wěn)的現(xiàn)象；圓圈狀的山坳容易發(fā)生滑坡,小的山坳容易發(fā)生塌方。當(dāng)?shù)刭|(zhì)水文條件良好、土質(zhì)均勻或巖層無不利層理時,路塹邊坡坡度可參考第五章的范圍,結(jié)合以建成公路實踐經(jīng)驗采用。本設(shè)計采用的路塹邊坡為1：0.75。第七章排水設(shè)計路基施工和養(yǎng)護(hù)均需一定的水分,但是路基和路面周圍的水應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的控制,為排出路基、路面內(nèi)的地面水和地表水,保證路面和路基的穩(wěn)定,防止路面積水影響行車安全,應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施。本設(shè)計為二級公路,路基路面排水應(yīng)綜合設(shè)計使各種排水設(shè)施形成一個功能齊全,排水性能強(qiáng)的完整排水系統(tǒng)。排水設(shè)計要因地制宜,全面規(guī)劃、綜合治理、經(jīng)濟(jì)實用,充分利用有利地形和自然水系。各種路基排水溝渠的設(shè)置和連接應(yīng)盡量不占或少占農(nóng)田,并與當(dāng)?shù)剞r(nóng)田水利設(shè)施相配合,必要時可適當(dāng)加大涵管孔徑或增設(shè)涵管等以利于農(nóng)田灌溉。排水溝渠應(yīng)選擇地形,地質(zhì)較好的地段通過,以節(jié)約加固工程投資。排水溝渠的出水口應(yīng)盡可能引至天然河溝,不應(yīng)使水流直接流入農(nóng)田,損害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。排水構(gòu)造物的設(shè)計應(yīng)貫徹就地取材的原則,要迅速排出有害水,保證公路運(yùn)輸暢通。本詳細(xì)設(shè)計的整體排水規(guī)劃選擇了K0+000～K1+000路段進(jìn)行設(shè)計。7.1排水設(shè)計的原則路基排水的原則主要有功能性原則；滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)的原則；協(xié)調(diào)性原則；環(huán)境保護(hù)原則和維修方便等原則．具體的如下面?zhèn)€條：〔1路基排水設(shè)計,首先應(yīng)進(jìn)行總體規(guī)劃和綜合設(shè)計,將針對某一水源和滿足某個要求而設(shè)置的各項排水設(shè)施組成統(tǒng)一完整的綜合排水系統(tǒng)。〔2路基排水系統(tǒng)的布置,應(yīng)與道路的平縱面和橫斷面相聯(lián)系,并結(jié)合沿線的的地形、地質(zhì)等條件,因勢利導(dǎo)、因地制宜布置適當(dāng)?shù)呐潘O(shè)施,完善對進(jìn)出口的處理,完善對進(jìn)出口的處理,使各項設(shè)施銜接配合,形成排水網(wǎng)絡(luò),把有害水及時排除掉。〔3排水系統(tǒng)的規(guī)劃要與地表、地下排水相互協(xié)調(diào),路基、路面排水綜合考慮,排水溝渠與沿線的天然水系及橋涵等泄水結(jié)構(gòu)物密切配合?！?道路排水還應(yīng)與當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)田水利等建設(shè)規(guī)劃結(jié)合起來考慮?！?地表排水設(shè)計與坡面防護(hù)工程要協(xié)調(diào)配合〔6路表面水常含有有害物質(zhì),不得直接排入飲用水水源,也不宜直接排入養(yǎng)殖池、農(nóng)田等,必要時應(yīng)進(jìn)行凈化處理。7.2排水設(shè)計的具體步驟<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,截水溝宜大體沿等高線布置,與地面水流方向接近垂直。路塹上側(cè)有棄土堆時,棄土堆應(yīng)連續(xù)而不中斷,并在其上方設(shè)置截水溝。下坡一側(cè)的棄土堆,應(yīng)每隔50-100m設(shè)不小于1m寬的缺口,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地、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)接應(yīng)順暢。<6>選定橋涵的位置,使這些溝管同橋涵連成一個完整的排水系統(tǒng)。對穿過路基的河溝,二般均應(yīng)設(shè)橋涵,不要輕易改溝并涵。考慮到路基排水或農(nóng)田排灌的需要,也可增設(shè)涵洞.7.3溝渠設(shè)計邊溝設(shè)計設(shè)置在挖方路基的外側(cè)以及填土高度較低的路堤坡腳外側(cè)的縱向人工溝渠,稱之為邊溝。其主要功能在于匯集和排出路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。邊溝的排水量不大時,一般不需要進(jìn)行水文、水利計算。依據(jù)沿線具體條件,選定標(biāo)準(zhǔn)橫斷面形式,邊溝緊靠路基,通常不允許其他排水溝渠的水匯入,也不能與其他人工溝渠和并使用。1邊溝的斷面形式常用的有梯形、矩形、三角形和流線型等幾種形式。一般情況,土質(zhì)邊坡宜采用梯形；石質(zhì)邊溝宜采用矩形,以減少溝頂寬度；易于積雪或積沙路段,邊溝宜采用流線型,單個采用機(jī)械化施工、且用地條件許可時宜采用三角形。國防公路,為了利用車輛橫越邊溝,宜采用三角形邊溝結(jié)合本設(shè)計的情況,采用用梯形邊溝,邊溝采用漿砌片石防護(hù)。2邊溝的斷面尺寸《公路排水設(shè)計規(guī)范》規(guī)定二級公路的邊溝的深度不得小于0.4米,本設(shè)計中的邊溝深度采用0.6米,底寬取0.6米。本段設(shè)計采用邊溝的邊坡為內(nèi)側(cè)1：1,在挖方路段外側(cè)邊坡與挖方邊坡相同,即1：1,在較低填方路段外側(cè)邊坡坡度與填方路段的邊坡相同,即為1：1.5。3邊溝的縱坡和長度為了保證邊溝能迅速地排水,邊溝縱坡一般與路線縱坡一致〔出水口附近除外,平坡路段,邊溝宜保持不小于0.5%的縱坡。在工程困難地段宜不得小于0.3%,但邊溝口間距宜縮短。在邊溝出水口附近以及排水困難路段,如回頭曲線和路基超高較大的平曲線等處,邊溝應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計。為防止邊溝水流漫溢或沖刷,通常規(guī)定單向排水長度每300～500米即應(yīng)設(shè)排水溝,將水引至低洼處,必要時添設(shè)涵洞,將水引入路基另一側(cè)。4邊溝的出水口邊溝水流流向路堤坡腳處,縱坡一般較陡。當(dāng)邊溝底到填土坡腳高差過大時,應(yīng)結(jié)合地形和地質(zhì)條件采取下列措施：設(shè)置排水溝將路塹邊溝沿出水口處的山坡引向路基范圍以外,不直接沖刷填方路基。自邊溝與填方毗鄰處設(shè)跌水或急流槽,將水流直接引到填方坡腳之外,以免沖刷,影響路基穩(wěn)定性。當(dāng)邊溝水流流向橋涵進(jìn)水口時,為避免邊溝流水沖刷,應(yīng)作如下處理：在涵洞進(jìn)口處設(shè)置窨井,或根據(jù)地形需要,在進(jìn)口前設(shè)置急流槽與跌水等構(gòu)造物。當(dāng)邊溝水流向橋涵進(jìn)水口時,為避免沖刷,應(yīng)在涵洞進(jìn)水口前或橋頭翼前設(shè)置急流槽或跌水構(gòu)造物將水引走。截水溝設(shè)計當(dāng)山坡填方路段可能遭到上方流水的破壞時,必須設(shè)置截水溝以攔截山坡水流保護(hù)路堤。降水量較少或坡面堅硬及邊坡較低以致影響不大時的地段可以不設(shè)截水溝。反之則必須設(shè)兩道或多道截水溝。1截水溝的斷面形式截水溝的斷面形式一般為梯形,本設(shè)計邊坡采用1：1,寬度采用0.6米,深度0.6米。2截水溝離開路基的距離截水溝離開挖方路基的距離應(yīng)視土質(zhì)而定,以不影響邊坡穩(wěn)定性為原則。對于一般土層,距離d≥5米,地質(zhì)不良地段,酌情增大。對于有軟弱地段,其距離因挖方邊坡高度H而異,一般為d≥5+H米,但應(yīng)不小于10米,截水溝挖出的土,可在截水溝之下側(cè)做成土臺。臺頂應(yīng)筑成2%傾向截水溝的橫坡,土臺坡腳離路基挖方坡頂應(yīng)有適當(dāng)距離。山坡路堤上方的截水溝,離開路堤坡腳至少2米,并用開挖截水溝的土在路堤與截水溝之間,修成傾斜2%的土臺。3截水溝的出水口截水溝內(nèi)的水流一般應(yīng)避免排入邊溝。通常應(yīng)盡量利用地形,將截水溝中的水流排入截水溝所在山坡一側(cè)的自然溝中,或直接引到橋涵進(jìn)口處,以免在山坡上任其自流,造成沖刷。截水溝的出水口,應(yīng)與其它排水設(shè)施平順地銜接,必要時宜設(shè)跌水或急流槽。排水溝排水溝主要用于排除來自邊溝,截水溝或其它水源的水流,并將其引至路基范圍以外的指定地點(diǎn)。排水溝的斷面形式一般為梯形,底寬不應(yīng)小于0.5m,深度按流量確定,但不宜小于0.5m。邊坡坡度視土質(zhì)而定,一般土層可用1：1.5。溝底縱坡以1%～3%為宜,縱坡大于3%,需進(jìn)行加固,大于7%時,應(yīng)設(shè)置跌水或急流槽。排水溝的長度應(yīng)根據(jù)實際需要確定,通常宜在500m以內(nèi)。排水溝距路基的距離一般不小于3～4m。跌水與急流槽用于陡坡地段〔通常坡度大于15%,斷面形式為矩形,用砌塊石加固,具體設(shè)置視實際情況而定。溝渠加固溝渠加固措施應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)、縱坡和流速等條件,因地制宜,就地取材,簡便易行,經(jīng)濟(jì)實用。本設(shè)計中考慮到地下水埋深較淺,且為冰凍地區(qū),故采用漿砌片石對邊溝、排水溝和截水溝進(jìn)行加固。第八章小橋涵設(shè)計8.1概述小橋涵既是用來跨越河流,溝壑和承受車輛及人群荷載的承重構(gòu)造物,同時又是在河流上負(fù)擔(dān)著泄洪運(yùn)沙,保證道路暢通無阻,安全行車的建筑物。因此,在公路橋涵設(shè)計中,除了進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力設(shè)計外,必須首先按滿足泄水要求進(jìn)行總體設(shè)計。8.2涵洞設(shè)計8.2.1從平面圖上勾畫匯水面積,采用割補(bǔ)法計算各部匯水面積,經(jīng)比較得出K0+400處的匯水面積最大,故選此位置作為涵洞設(shè)計斷面。1、洪峰流量Qs的計算按徑流成因簡化公式計算,其中地貌系數(shù)φ=0.07,設(shè)計洪水頻率P=1/50,徑流厚度h=38mm,滯蓄徑流厚度z=10mm〔流量折減系數(shù)β,降雨不均勻折減系數(shù)γ,水庫影響折減系數(shù)δ均取為1.0,則：2、涵型選擇參照《公路小橋涵設(shè)計手冊》確定采用鋼筋混凝土蓋板涵。結(jié)合Qs=3.00m3/s,套用標(biāo)準(zhǔn)取標(biāo)準(zhǔn)跨徑1.03、涵前水深進(jìn)水口涵洞凈高△=0.1m,β=0.87,則求涵洞進(jìn)口附近臨界斷面的水深hk、過涵流量Q、流速v。根據(jù)《橋涵水文》第九章知識,得：涵前總水頭：其中對于無壓力式涵洞,壓縮系數(shù)ε=1.0,對于蓋板涵,流速系數(shù)Φ=0.95,涵洞過水面積Ak=1.0×1.0=1m2故所選擇的涵洞尺寸合理。此外,結(jié)合地形,溝底縱坡取為1%。4、涵長計算L=L1+L2=6.75+7.25=14.00〔m其中涵底標(biāo)高依據(jù)路中線標(biāo)高與涵洞凈高加涵頂高度之差確定。8.2.21、進(jìn)水洞口河床的處理涵洞受水流沖刷而引起的破壞,大部分是由于涵洞進(jìn)出水口處理不當(dāng)導(dǎo)致的,并且由出水口引起的涵洞病害比進(jìn)水口嚴(yán)重,因此做好涵洞進(jìn)出水口溝床的處理對保證行車暢通以及下游農(nóng)田免遭水害有著重要的作用。由于天然河溝的縱坡大約為10/1000,開挖后,除了巖石地質(zhì)外,河溝的溝底和邊坡以及路基邊溝,均需要鋪砌加固,設(shè)置底坡小于5%的緩坡涵洞,由于涵前溝底縱坡較大,水流在進(jìn)口處會產(chǎn)生水躍現(xiàn)象,因此應(yīng)該在進(jìn)水口處設(shè)置一段緩坡,其長度大約為1倍涵洞的孔徑。2、出水口河床的處理涵洞出口處的流速,一般都大于河溝的天然流速,經(jīng)常對出水口處的溝底、路基邊坡和下游的農(nóng)田造成沖刷,因此應(yīng)該根據(jù)不同的情況對出水口河床進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。第九章路基防護(hù)工程設(shè)計路基防護(hù)應(yīng)按照設(shè)計施工與養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的原則,根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、工程地質(zhì)和材料等情況,選用適當(dāng)?shù)墓こ填愋突虿捎镁C合措施,以保證路基的穩(wěn)固。路堤和路塹邊坡的坡面暴露在大氣中,常常受到自然因素的反復(fù)干濕、凍融、沖刷和吹蝕作用。對于易受自然因素作用而破壞的土質(zhì)或巖質(zhì)邊坡,在路基基身施工完畢以后,應(yīng)及時進(jìn)行坡面護(hù)理。9.1植物防護(hù)植物防護(hù)是一種經(jīng)濟(jì)有效的防護(hù)措施,特別是在氣候潮濕、草皮易于生長的地區(qū),但采用時必須注意保證其成活。對于巖質(zhì)邊坡,這種方法一般不適用。在不利于生長的邊坡上,若要采用植物防護(hù),則可在其上先鋪一層厚約10－20cm的粘性土,而后再鋪草皮。本設(shè)計段填方和挖方小于2.5米時采用植草防護(hù)。尺寸及布置見路基防護(hù)圖。9.2砌石護(hù)坡對于較陡的土質(zhì)邊坡〔1：0.75－1:1和易風(fēng)化和破碎的巖石邊坡,可采用砌石護(hù)坡,砌石有干砌和漿砌片石兩種,前者適用于邊坡坡度較緩或經(jīng)常有地下水滲出坡面的情況。干砌片石厚度一般不小于0.2－0.3m。當(dāng)干砌片石不適宜或效果不好時,采用漿砌片石。漿砌片石護(hù)坡的厚度,視邊坡高度和陡度而異,一般為0.2－0.4m。為防止不均勻收縮和沉陷引起過的內(nèi)應(yīng)力,每隔10－20m設(shè)一道伸縮縫,縫隙寬2cm,縫內(nèi)填塞瀝青麻筋或瀝青木板。隔2－3m交錯設(shè)置孔徑0.1m的泄孔。對于土質(zhì)邊坡,為防止淤塞,護(hù)坡背后應(yīng)設(shè)置反濾層,或僅在泄水孔后面0.5m×0.5m的范圍內(nèi)設(shè)置。本設(shè)計路塹挖深大于2.5m時,2.5m以下均采用漿砌片石防護(hù)。綜合考慮在本設(shè)計中的地下水埋深較淺等實際情況,采用植物防護(hù)和漿砌片石兩種形式。填方和挖方小于2.5米時采用植草防護(hù)。挖深大于2.5米的路塹,上部2.5米采用鋪草皮,下部采用漿砌片石防護(hù)。當(dāng)挖深超過6.0米,即挖到巖石層,因該地區(qū)的巖石風(fēng)化不是很嚴(yán)重,地下水可以靠巖石裂隙排到邊溝,故不需設(shè)置護(hù)面墻。在本設(shè)計中,采用鋪草皮和漿砌片石兩種防護(hù)型式。第十章路面結(jié)構(gòu)設(shè)計10.1路面設(shè)計的原則路面結(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占公路造價的很大部分,最大時可達(dá)50％以上。因此,做好路面設(shè)計是至關(guān)重要的。路面設(shè)計內(nèi)容應(yīng)包括路面類型與結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、路面建筑材料設(shè)計、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計和經(jīng)濟(jì)評價。10.1.1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,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,應(yīng)注意路面的功能和結(jié)構(gòu)承載力等是通過設(shè)計、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)。10.1.2路面建筑材料設(shè)計往往是路面設(shè)計中不受重視的一塊內(nèi)容,原因在于設(shè)計僅僅依據(jù)設(shè)計規(guī)范或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定路面結(jié)構(gòu)層次,指定各層次材料的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范名稱。本次畢業(yè)設(shè)計運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)的工程技術(shù)與材料科學(xué)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(jié)構(gòu)層次的功能等,論證合理地選擇了材料類型和建議配比。10.1.3路面結(jié)構(gòu)設(shè)計就是對擬訂的路面結(jié)構(gòu)方案和選定建筑材料,運(yùn)用規(guī)范建議的設(shè)計理論和方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)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,學(xué)生應(yīng)綜合考慮當(dāng)?shù)氐沫h(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(jìn)行設(shè)計。10.2路面設(shè)計步驟本設(shè)計路面采用瀝青混凝土,瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計有以下四步：〔1根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求,進(jìn)行交通量分析,確定路面等級和面層類型,計算設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次和設(shè)計彎沉值?！?按路基土類與干濕類型,將路基劃分為若干路段<在一般情況下路段長不宜小于500m,若為大規(guī)模機(jī)械化施工,不宜小于lkm>,確定各路段土基回彈模量〔3可參考規(guī)范推薦結(jié)構(gòu)<見規(guī)范附錄A>,擬定幾種可能的路面結(jié)組合與厚度方案,根據(jù)選用的材料進(jìn)行配合比試驗及測定各結(jié)構(gòu)層材料的抗壓回彈模量、抗拉強(qiáng)度,確定各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計參數(shù)?！?根據(jù)設(shè)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(yīng)驗算拉應(yīng)力是否滿足容許拉應(yīng)力的要求。如不滿足要求,或調(diào)整路面結(jié)構(gòu)層厚度,或變更路面結(jié)構(gòu)組合,或調(diào)整材料配合比、提高極限抗拉強(qiáng)度,再重新計算。上述計算應(yīng)采用多層彈性體系理論編制的專用設(shè)計程序〔我校采用APDS程序進(jìn)行。對于季節(jié)性冰凍地區(qū)的高級和次高級路面,尚應(yīng)驗算防凍厚度是否符合要求。進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定采用的路面結(jié)構(gòu)方案。設(shè)計時,應(yīng)先擬定某一層作為設(shè)計層,擬定面層和其他各層的厚度。當(dāng)采用半剛性基層、底基層結(jié)構(gòu)時,可任選一層為設(shè)計層,當(dāng)采用半剛性基層、粒料類材料為底基層時,應(yīng)擬定面層、底基層厚度,以半剛性基層為設(shè)計層才能得到合理的結(jié)構(gòu)；當(dāng)采用柔性基層、底基層的瀝青路面時,宜擬定面層、底基層的厚度,求算基層厚度,當(dāng)求得基層厚度太厚時,可考慮選用瀝青碎石或乳化瀝青碎石做上基層,以減薄路面總厚度,增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。對高速公路、一級公路、二級公路的瀝青混凝土面層和半剛性基層、底基層應(yīng)進(jìn)行拉應(yīng)力的驗算。10.3路面類型的選擇確定路面結(jié)構(gòu)設(shè)計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),同時設(shè)計路面結(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?因此路面應(yīng)起碼具備三個方面的使用要求：平整、抗滑、承載能力。設(shè)計路段內(nèi)無不良地質(zhì)概況,沿線砂石材料豐富；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)。故本設(shè)計采用瀝青混凝土路面。10.4路面等級與類型規(guī)范規(guī)定：二級公路一般采用瀝青混凝土路面,根據(jù)設(shè)計年限內(nèi)累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)多少選用高級路面和次高級路面,高級路面一般適用于設(shè)計年限內(nèi)累計標(biāo)準(zhǔn)軸次大于400萬次的二級公路,設(shè)計年限為15年；次高級路面適用于設(shè)計年限內(nèi)累計標(biāo)準(zhǔn)軸次大于200萬次的二級公路,設(shè)計年限為12年。10.4.1路面設(shè)計以雙輪組單軸載100KN為標(biāo)準(zhǔn)軸載,以BZZ－100表示。標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(shù)如下表10.1所示。表10.1標(biāo)準(zhǔn)軸載計算參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ－100標(biāo)準(zhǔn)軸載BZZ－100標(biāo)準(zhǔn)軸載P<KN>100單輪傳壓面當(dāng)量圓直徑d〔cm21.3輪胎接地壓強(qiáng)P<Mpa0.7兩輪中心距〔cm1.5d當(dāng)以設(shè)計彎沉值為設(shè)計指標(biāo)及瀝青層層底拉應(yīng)力驗算時,凡是軸載大于25KN的各級軸載〔包括車輛的前、后軸P1的作用次數(shù)n1,均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N。式中N——標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次n1——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)〔次/日P——標(biāo)準(zhǔn)軸載P1——換算車型的各級軸載C1——軸數(shù)系數(shù),C1=1+1.2<m－1>,m是軸數(shù)。當(dāng)軸間距大于3米時,按單獨(dú)的一個軸載計算；當(dāng)軸間距小于3米時,應(yīng)考慮軸數(shù)系數(shù)。C2——輪組系數(shù),單輪組為6.4,雙輪組為1,四輪組為0.38.由已知交通量資料,可得路面設(shè)計所需的交通個參數(shù),如下表:表10.2路面設(shè)計交通參數(shù)表車型前軸重后軸重后軸數(shù)后軸輪組數(shù)后軸距交通量三菱FR41530.051.01雙輪組─250五十鈴NPR23.544.01雙輪組─140江淮HF140A18.941.81雙輪組─100江淮HF15045.1101.51雙輪組─200東風(fēng)KM34024.567.81雙輪組─350東風(fēng)SP9135B20.172.62雙輪組＞３米120五十鈴EXR1860.0100.03雙輪組＞３米11010.4.2設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次Ne式中Ne——設(shè)計年限內(nèi)一個車道的累計當(dāng)量軸次t——設(shè)計年限Nt——設(shè)計竣工后第一年雙向日平均當(dāng)量軸次——設(shè)計年限內(nèi)的交通量平均增長率——車道系數(shù)由已知材料,可知t=12年,＝5.1%,道路為雙車道無分隔形式,由《瀝青混凝土路面設(shè)計規(guī)范》,可知在0.6與0.7之間,本設(shè)計取0.6,則用程序計算一個車道的累計當(dāng)量軸次：Ne＝321.1萬次當(dāng)進(jìn)行半剛性基層層底拉應(yīng)力驗算時,凡是軸載大于50KN底各級軸載〔包括車輛底前、后軸P1的作用次數(shù)n1均應(yīng)按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)軸載P的當(dāng)量作用次數(shù)N式中——軸數(shù)系數(shù),當(dāng)軸間距大于3米時,按單獨(dú)的一個軸載計算,則C1=1m,當(dāng)軸間距小于3m時,按雙軸或多軸計算,C1=1+2×<m-1>m——軸數(shù)——輪組系數(shù),單輪組為18.5,雙輪組為1,四輪組為0.09所以,程序計算的Ne＝247.5萬次。10.5瀝青面層設(shè)為了給汽車提供安全、舒適、快速的行車條件,瀝青路面應(yīng)具有堅實、平整、抗滑和耐久的品質(zhì),同時,還應(yīng)具有高溫抗車轍、低溫抗開裂,抗水損害及雨水滲入基層的功能。10.5.1已知該路段冬季最低氣溫為-38.3℃10.5.2各種瀝青面層的粗集料、細(xì)集料、填料應(yīng)符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。10.5.3瀝青面層由雙層瀝青混合料組成,上面層為中粒式瀝青混凝土,用來防止雨水下滲。下面層采用粗粒式瀝青混凝土。10.6基層、底基層及墊層10.6.1基層、底基層基層、底基層應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性,在冰凍地區(qū)應(yīng)具有一定的抗凍性。擬選用石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石為基層。石灰穩(wěn)定土為底基層,厚度根據(jù)計算得到。10.6.2墊層墊層的作用有抗凍、排水、防止污染等,本設(shè)計處在東北地區(qū),屬于季節(jié)性冰凍地區(qū),易發(fā)生凍脹、翻漿等現(xiàn)象,為了排出路面路基中滯留的自由水,確保路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,避免凍害發(fā)生,在底基層下設(shè)置墊層。因為當(dāng)?shù)厣[豐富,墊層采用天然砂礫。10.6.3路基該地區(qū)自然區(qū)劃為Ⅱ2區(qū),土質(zhì)為CL.M,地下水埋深1.5－3.0m,路基臨界高度H1=2.7m,H2=2.0m。由于該地區(qū)屬于山嶺重丘區(qū),地勢起伏較大,填挖方高度變化也就較大,故分中濕和潮濕兩種狀態(tài)進(jìn)行驗算。根據(jù)自然區(qū)劃及土質(zhì)類型查表,得土基的回彈模量如下表10.3所示：表10.3各段稠度和土基回彈模量E0〔MPa值干濕類型稠度建議值E0中濕ωC1＞ωC≥ωC2為1.10＞ωC≥0.9528潮濕ωC2＞ωC≥ωC3為0.95＞ωC≥0.8022.5干燥ωC＞ωC1為ωC≥1.103210.7路面的結(jié)構(gòu)厚度由程序計算得到不同狀態(tài)〔中濕狀態(tài),潮濕狀態(tài)路基的結(jié)構(gòu)層次及厚度。具體參見所下列表10.4、表10.5所示。表10.4路面設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)〔中濕層位材料名稱厚度〔cm20℃15℃極限強(qiáng)度①中粒式瀝青混凝土4120018001.0②粗粒式瀝青混凝土6100014000.8③石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石18.0140014000.5④石灰穩(wěn)定土07007000.2⑤天然砂礫202002000⑥土基**29.5****表10.5路面設(shè)計的結(jié)構(gòu)參數(shù)〔潮濕層位材料名稱厚度〔cm20℃15℃極限強(qiáng)度①中粒式瀝青混凝土4120018001.0②粗粒式瀝青混凝土6100014000.8③石灰水泥綜合穩(wěn)定碎石18.0140014000.5④石灰穩(wěn)定土07007000.2⑤天然砂礫252002000⑥土基**29.5****10.7.1路面設(shè)計彎沉值的計算路面設(shè)計彎沉值是表征路面整體剛度大小的指標(biāo),是路面設(shè)計計算的主要依據(jù)。路面設(shè)計彎沉值根據(jù)公路等級、設(shè)計年限內(nèi)累計當(dāng)量標(biāo)準(zhǔn)軸次、面層和基層類型按下式確定：ld＝600×Ne-0.2×Ac×As×Ab式中l(wèi)d——設(shè)計彎沉值Ne——設(shè)計年限內(nèi)的累計當(dāng)連標(biāo)準(zhǔn)軸載作用次數(shù)Ac——公路等級系數(shù),二級公路為1.1As——面層類型系數(shù),瀝青混凝土面層為1.0Ab——基層類型系數(shù),半剛性基層為1.0所以,ld＝600×Ne-0.2×Ac×As×Ab＝600×3211000-0.2×1.1×1.0×1.0＝33〔0.01mm10.7.2容許拉應(yīng)力的計算在計算層底拉應(yīng)力時,結(jié)構(gòu)層底面計算點(diǎn)的拉應(yīng)力,應(yīng)小于等于該層材料的容許拉應(yīng)力,即：σm≤σr容許拉應(yīng)力按下式計算：式中——路面結(jié)構(gòu)層的容許拉應(yīng)力——瀝青混凝土和半剛性基層的劈裂強(qiáng)度〔MPa。對瀝青混凝土是指15℃時的劈裂強(qiáng)度,對二灰穩(wěn)定類材料為齡期為180天的劈裂強(qiáng)度。KS——抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)對瀝青混凝土面層：KS＝0.09×Aa×Ne0.22/Ac對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料類：KS＝0.35Ne0.11/Ac對無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土類：KS＝0.45Ne0.11/Ac式中Aa——瀝青混凝土繼配類型系數(shù),細(xì)、中粒式瀝青混凝土為1.0,粗粒式瀝青混凝土為1.1。Ac——公路等級系數(shù),見公式。10.7.3路面厚度計算路面厚度是根據(jù)多層彈性理論層間接觸條件為完全連續(xù)體系時,在雙圓垂直均布荷載作用下,輪隙中心處實測路表彎沉值ls等于設(shè)計彎沉值ld的原則進(jìn)行計算,即ls＝ld。標(biāo)準(zhǔn)車型的輪胎的接地壓強(qiáng)為0.70Mpa,當(dāng)量圓直徑為10.65。土基回彈模量為28.0,各層材料的設(shè)計參數(shù)見路面結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)表。由已知數(shù)據(jù),擬定基層為設(shè)計層,擬定面層為10cm,基層為18cm,墊層厚度視干濕類型不同而改變。利用專用設(shè)計程序計算底基層厚度,計算結(jié)果為：中濕狀態(tài)：25.6cm,取26cm。潮濕狀態(tài)：28.8cm,取29cm。然后利用設(shè)計程序求出路表實際彎沉值,見下表10.6所示：表10.6路表實際彎沉路基干濕狀態(tài)路表實際彎沉值<1/100mm>中濕狀態(tài)32.8潮濕狀態(tài)32.8因為：ld＝33<1/100mm>,所以,結(jié)構(gòu)厚度滿足設(shè)計要求。10.7.4設(shè)計與驗算結(jié)果驗算層底拉應(yīng)力根據(jù)多層彈性理論,層間接觸條件為完全連續(xù)體系,雙圓荷載作用下計算層底最大拉應(yīng)力σm。驗算瀝青混凝土面層及半剛性材料底基層,底基層的層底拉應(yīng)力時,以單圓的內(nèi)側(cè)邊緣點(diǎn)及雙圓間隙中心點(diǎn),單圓半徑的二分之一點(diǎn),單圓的內(nèi)側(cè)邊緣點(diǎn)及雙圓間隙中心點(diǎn),并取最大值作為層底拉應(yīng)力。計算的結(jié)果見表所示：表10.7路面設(shè)計結(jié)果匯總1<中濕>設(shè)計彎沉值〔1/100mm33.0按彎沉指標(biāo)設(shè)計的設(shè)計層厚度〔cm25.6滿足第1層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm25.6滿足第2層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm25.6滿足第3層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm25.6滿足第4層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm25.6表10.8路面驗算結(jié)果匯總1<中濕>當(dāng)設(shè)計層厚度取26.0cm時的指標(biāo)值表面實際彎沉值為：32.81/100mmd＝33.0第1層底拉應(yīng)力為：-0.26MPaσr＝0.45第2層底拉應(yīng)力為：-0.08MPaσr＝0.33第3層底拉應(yīng)力為：0.19MPaσr＝0.31第4層底拉應(yīng)力為：0.04MPaσr＝0.10表10.9路面設(shè)計結(jié)果匯總2<潮濕>設(shè)計彎沉值〔1/100mm33.0按彎沉指標(biāo)設(shè)計的設(shè)計層厚度〔cm28.8滿足第1層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm28.8滿足第2層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm28.8滿足第3層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm28.8滿足第4層拉應(yīng)力指標(biāo)的設(shè)計層厚度〔cm28.8表10.10路面驗算結(jié)果匯總2<潮濕>當(dāng)設(shè)計層厚度取29cm時的指標(biāo)值表面實際彎沉值為：32.81/100mmd＝33.0第1層底拉應(yīng)力為：-0.26MPaσr＝0.45第2層底拉應(yīng)力為：-0.08MPaσr＝0.33第3層底拉應(yīng)力為：0.18MPaσr＝0.31第4層底拉應(yīng)力為：0.04MPaσr＝0.10第十一章?lián)跬翂υO(shè)計11.1概述為了滿足《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《公路路線設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)的要求,本路段出現(xiàn)了較高填方,為了收縮坡腳,減小路基填挖工程量,考慮設(shè)置擋土墻。其中k0+220～k0+280段出現(xiàn)了較高填方,經(jīng)過與陡坡填方方案的比較,結(jié)果表明擋土墻更為經(jīng)濟(jì)實用,因此在此處設(shè)置擋土墻。由于重力式擋土墻構(gòu)造簡單,取材容易,施工簡易,故本設(shè)計采用重力式擋土墻。下面就填方最高的k0+240斷面進(jìn)行設(shè)計。11.2設(shè)計資料設(shè)計荷載本設(shè)計采用設(shè)計荷載為:汽車—20,掛車—100。填土材料參數(shù)墻背填料采用路線開挖的碎石土,容重γ=19KN/m3,計算內(nèi)摩擦角Ф=35°,墻背摩擦角δ=Φ2=17.5°地基地基為泥頁巖,容許承載力[σ]=600KPa,地基摩擦系數(shù)μ=0.5〔由《路基工程》知軟質(zhì)頁巖石f=0.4～0.6。墻身材料墻體用7.5號砂漿砌筑30號片石,砌體容重γk=23KN/m3,砌體容許壓應(yīng)力[σ0]=800KPa,容許拉應(yīng)力[σL]=80KPa,容許剪應(yīng)力[τ]=80Kpa,[Kc]=1.3,[K0]=1.5。11.3擋土墻斷面尺寸設(shè)計及驗算重力式擋土墻驗算[執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：公路]原始條件:墻身尺寸:墻身高:8.760<m>墻頂寬:1.750<m>面坡傾斜坡度:1:0.250背坡傾斜坡度:1:-0.200采用1個擴(kuò)展墻址臺階:墻趾臺階b1:0.500<m>墻趾臺階h1:1.000<m>墻趾臺階與墻面坡坡度相同墻底傾斜坡率:0.200:1物理參數(shù):圬工砌體容重:23.000<kN/m3>圬工之間摩擦系數(shù):0.400