清華大學2013公路工程設(shè)計計算

34/34(4)等級確定《公路工程技術(shù)標準》（ＪTGB01-20０３）對于各等級公路適應(yīng)的交通量規(guī)定如下：一級公路:四車道一級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛25000～550００輛；六車道一級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛450０0~8００00輛；八車道一級公路應(yīng)能適應(yīng)將各種汽車折合成小客車的年平均日交通輛60000~１00０00輛。由以上規(guī)定結(jié)合擬建道路在國家和浙江省的公路網(wǎng)的任務(wù)及功能，參考當?shù)亟?jīng)濟和土地資源情況,決定道路等級為一級公路，設(shè)計速度定為100Km/h.車道數(shù)取雙向四車道。第二章選線和方案比選２。1選線2．１。1道路選線一般原則路線是道路的骨架,它的優(yōu)劣關(guān)系到道路本身功能的發(fā)揮和在路網(wǎng)中是否能起到應(yīng)有的作用.影響路線設(shè)計除自然條件外尚受諸多社會因素的制約，選線要綜合考慮多種因素，妥善處理好各方面的關(guān)系，其基本原則如下：1.多方案選擇：在道路設(shè)計的各個階段,應(yīng)運用各種先進手段對路線方案作深入、細致的研究，在多方案論證、比選的基礎(chǔ)上，選定最優(yōu)路線方案。

２.工程造價與營運、管理、養(yǎng)護費用綜合考慮：路線設(shè)計應(yīng)在保證行車安全、舒適、迅速的前提下,做到工程量小、造價低、營運費用省、效益好，并有利于施工和養(yǎng)護。在工程量增加不大時,應(yīng)盡量采用較高的技術(shù)指標，不要輕易采用極限指標,也不應(yīng)不顧工程大小，片面追求高指標。?

3．處理好選線與農(nóng)業(yè)的關(guān)系:選線應(yīng)注意同農(nóng)田基本建設(shè)相配合,做到少占田地,并應(yīng)盡量不占高產(chǎn)田、經(jīng)濟作物田或穿過經(jīng)濟林園（如橡膠林、茶林、果園）等。

４．路線與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)：通過名勝、風景、古跡地區(qū)的道路,應(yīng)注意保護原有自然狀態(tài)，其人工構(gòu)造物應(yīng)與周圍環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，處理好重要歷史文物遺址.

5．工程地質(zhì)和水文地質(zhì)的影響:選線時應(yīng)對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入勘測調(diào)查，弄清它們對道路工程的影響。對嚴重不良地質(zhì)路段,如滑坡、崩坍、泥石流、巖溶、泥沼等地段和沙漠、多年凍土等特殊地區(qū)，應(yīng)慎重對待,一般情況下應(yīng)設(shè)法繞避。當必須穿過時,應(yīng)選擇合適位置,縮小穿越范圍,并采取必要的工程措施。?

６。選線應(yīng)重視環(huán)境保護：選線應(yīng)重視環(huán)境保護，注意由于道路修筑，汽車運營所產(chǎn)生的影響和污染.

7．對于高速路和一級路，由于其路幅寬，可根據(jù)通過地區(qū)的地形、地物、自然環(huán)境等條件,利用其上下行車道分離的特點，本著因地制宜的原則,合理利用上下行車道分離的形式設(shè)線。2.1。２本次設(shè)計中選線過程本設(shè)計標段處于平原微丘區(qū)，存在一條鐵路線，農(nóng)田水利設(shè)施較多,水系支流較發(fā)達，人員城鎮(zhèn)較密集，對選線要求較大,可供選擇的線路較少,但路線平、縱、橫三方面的線形可以達到較為理想的技術(shù)指標，路線布設(shè)時，主要考慮了如何繞避當?shù)氐拇迓?、地方道路、鐵路、水稻田和水利電力設(shè)施等.選線時，首先在路線的起、終點間，把經(jīng)過的村落、河流、鐵路、水塘、地方道路作為大的控制點;在控制點間,又進一步選擇中間控制點；在中間控制點之間，一般不再設(shè)置轉(zhuǎn)角點。所以本次設(shè)計中所考慮的兩個比選方案,均只設(shè)置了三個交點。這樣安排平面線形,既使路線短捷順直，又避免了過長的直線，同時考慮了轉(zhuǎn)角的適當，避免了路線的迂回量太大。綜合本路段地形的自然和路線特征，本次設(shè)計布線時著重考慮了以下幾點：路線與農(nóng)業(yè)的關(guān)系,盡量避開了水稻田；路線和橋位的關(guān)系，在路線走向確定時，盡量選擇了在界河河岸窄的地方跨河,對于無法避讓的水塘,總體考量后選擇了一處最窄地段跨越,并且盡量使得其與河流邊緣交角接近垂直,使得橋梁跨徑大大減少，減少造價;路線與沿線村落居民點的關(guān)系,路線沿線途徑三個村落，綜合路線整體布設(shè)之后，均從村落邊緣處穿過，位于中間的村落穿越時，綜合考慮過后采用了架橋通過，使得拆遷量達到較少的水平,也減少了對當?shù)厝罕姷纳钌a(chǎn)的影響；路線與地方道路的關(guān)系，選線時候盡量減少了與地方道路的交叉,盡量不改變原有的道路形態(tài)，對于本次設(shè)計中無法避開的地方道路,綜合考慮后采用了上跨式的穿越方式。同時，布線過程中沒有遷就微小地形變化，因為這樣會使線形變差且增加工程造價和運用費用。路線與鐵路的關(guān)系，本次比選方案重點在于是否與鐵路交叉，最終方案選擇了不與鐵路相交的路線，避免了與鐵路相交需要采用的主線上跨式設(shè)計所帶來的天橋布設(shè)的困難。2．1。3本設(shè)計選線方法根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》及其它相關(guān)的要求，參照相應(yīng)的選線原則,在1：2000的地形圖上選出控制點并定出導(dǎo)向線、路線交點,初步確定兩個路線方案。本次設(shè)計標段內(nèi)主要控制點有河流、大型水塘、團結(jié)村等三個村落、鐵路線以及沿線與新建公路相交的地方道路。選線時候盡量避免了路線穿過村莊,同時盡量少了占或者不占水稻田.盡量減少與地方道路的交叉，避免跨越鐵路線,同時盡量避免與途徑的河流大角度相交,縮短橋梁跨徑。選線過程考慮原有的水利設(shè)施，減少對當?shù)鼐用裆a(chǎn)生活的影響。同時也兼顧了線性的要求,基本上做到路線順直，沒有較大的轉(zhuǎn)角，沒有太多的路線迂回。而且平曲線半徑均滿足一級公路的指標要求。本次設(shè)計地區(qū)屬平原微丘多雨地區(qū)，水稻田較多，地基不穩(wěn),選線難免要占田跨塘?；谝陨显瓌t,本公路初步設(shè)計了兩種方案，詳細介紹如下：方案一：設(shè)有三個交點，各元素指標較好,路線平順，填挖方地段較少.但占用稻田較多，需要兩次跨越鐵路,同時要橫穿三處村落，需要大量地基處理工作和考慮進行跨越城鎮(zhèn)鐵路時所需的費用預(yù)算。與方案一相比，方案二占田少,但路線比方案一長200多米,同樣設(shè)有三個交點,且需要填挖方地段較多.另外,在ＪD２與JD3之間，JD３附近兩處地方，需要橫跨兩處較大的池塘,不僅需要復(fù)雜的地基處理，還要做充分的防護工作,但是路線只通過一處城鎮(zhèn),且不需要跨越鐵路.2。2方案比選將方案一和方案二從路線線型指標、水稻田占用、房屋拆遷情況、填挖方量、與鐵路交叉情況、橋梁總長度、總里程數(shù)進行對比，對比情況如下表所示。方案方案一方案二較優(yōu)方案交點數(shù)３3相同各交點圓曲線半徑８00、2000、３00０８00、９0０、２500方案一水稻田占用情況占用較多水稻田占用較少水稻田方案二房屋拆遷情況拆遷少量村民房屋拆遷少量村民房屋相差不大填挖方量填挖方量較少填挖方量較大方案一鐵路交叉情況需兩次跨越鐵路無需跨越鐵路方案二橋梁總長度較長較短方案二總里程數(shù)49０8．765米５1０9。975米方案一分析上表，考慮一級公路的線型指標，結(jié)合橋梁總長度、拆遷量、填挖方量和路線總長對工程造價的影響，路線迂回盡量少的原則?？紤]主要矛盾，忽略次要矛盾，經(jīng)過比較后第二種方案要優(yōu)于第一種方案.所以采用第二種路線方案。第三章平面設(shè)計3。1平面線形設(shè)計原則3.1．１一般原則1。平面線形設(shè)計必須滿足《標準》和《規(guī)范》的要求.2。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)。平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形地物相適應(yīng)，宜直則直，宜曲則曲，不片面追求直曲,這是美學、經(jīng)濟和環(huán)保的要求。3．保持平面線形的均衡和連續(xù)。（１)直線與平曲線的組合中盡量避免以下不良組合:長直線盡頭接小半徑曲線，短直線接大半徑的平曲線。(2)平曲線與平曲線的組合：相鄰平曲線之間的設(shè)計指標應(yīng)均衡、連續(xù)，避免突變。(3)高、低標準之間要有過渡4．平曲線應(yīng)有足夠的長度。3。1．2本次平面線形設(shè)計過程本設(shè)計標段處于平原微丘區(qū)，地勢起伏較大,河流水塘眾多，應(yīng)考慮的控制點較多，因而平面線形的設(shè)計應(yīng)綜合考慮路線總體布置而設(shè)計。盡量避免采用最小圓曲線半徑,但是沒有為避免使用一般最小圓曲線而特意增加工程量。在避讓局部障礙物時注意了線形的連續(xù)、舒順.同時，平面線形充分利用了地形處理好平、縱線形的組合，在平面線形設(shè)計時候兼顧到了縱斷面的設(shè)計。本次設(shè)計中在平面線形設(shè)時,均合理使用了《規(guī)范》所規(guī)定的各種指標，圓曲線半徑均大于規(guī)范規(guī)定的一般值,三個交點的圓曲線半徑依次是8０0、9００、２50０米.而且緩和曲線長度也盡量和圓曲線大致相同,至少滿足緩-圓－緩的比例為1:1：1-1:2：1之間，使得線形更加平順,利于行車。同時，平曲線長度也大于規(guī)范對于其長度規(guī)定一般值.總之,本次設(shè)計中的平面線形設(shè)計及組合設(shè)計滿足一級公路對于平面線形指標的要求。3.2各項設(shè)計參數(shù)確定3.2.1直線（1)直線最大長度我國對于直線的長度未作出具體規(guī)定,當采用長的直線線形時，為彌補景觀單調(diào)之缺陷，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)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(shè)計車速，以Km／h計），在景色單調(diào)的地點最好控制在２０V以內(nèi)。（２）曲線間直線最小長度同向曲線間的直線最小長度：同向曲線間若插入短直線，容易把直線和兩端的曲線構(gòu)成反彎的錯覺,甚至把兩個曲線看成是一個曲線。這種線形破壞了線形的連續(xù)性，容易造成駕駛員操作的失誤.《公路路線設(shè)計規(guī)范》規(guī)定同向曲線的最短直線長度以不小于6V為宜。在受到條件限制時無論是一級公路還是低速公路都宜在同向曲線間插入大半徑曲線或?qū)汕€做成復(fù)曲線、卵形曲線或者C形曲線。反向曲線間的直線最小長度：轉(zhuǎn)向相反的兩圓曲線之間，考慮到為設(shè)置超高和駕駛?cè)藛T的轉(zhuǎn)向操作需要，其間直線最小長度應(yīng)予以限制?！豆仿肪€設(shè)計規(guī)范》規(guī)定反向曲線間最小直線長度(以m計）以不小于行車速度（以Km/h計）的兩倍為宜。3.２．2圓曲線（１）圓曲線的最小半徑我國《公路路線設(shè)計規(guī)范》對于不同設(shè)計速度的公路圓曲線規(guī)定了一般最小半徑、極限最小半徑、不設(shè)超高最小半徑.具體規(guī)定值如下表所示（《公路路線設(shè)計規(guī)范》中表7．３．2）設(shè)計速度（Km／ｈ）1２01008060極限最小半徑(m）650400250１25一般最小半徑（ｍ)1000７０0400200不設(shè)超高最小半徑（m）路拱≤2％５500４00025０015００路拱﹥2%７5００52５033501900(２)圓曲線半徑的選用原則：選用曲線半徑時，應(yīng)盡量根據(jù)地形地物等條件,盡量采用較大半徑的曲線，必須能保證汽車以一定的速度安全行駛。具體要求如下：一般情況下,宜采用極限最小平曲線半徑的4-8倍或超高為２％—４％的圓曲線半徑;地形條件受限時,應(yīng)采用大于或接近于一般最小半徑的圓曲線半徑;地形條件特殊困難而不得已時，方可采用極限最小半徑；應(yīng)同前后線形要素相協(xié)調(diào),使之構(gòu)成連續(xù)、均衡的曲線線形，使路線平面線形指標逐漸過渡,避免出現(xiàn)突變；應(yīng)同縱斷面線形相配合，必須避免小半徑曲線與陡坡相重合,最大半徑不宜超過１００00米.本次設(shè)計中設(shè)計速度為100Kｍ／ｈ，由《公路路線設(shè)計規(guī)范》中表7.３。2得本設(shè)計中公路圓曲線極限最小半徑為40０米，一般最小半徑為７00米。3。２．３緩和曲線（1）緩和曲線的有關(guān)規(guī)定：1．直線同半徑小于不設(shè)超高最小半徑的圓曲線徑相連接處，應(yīng)設(shè)置緩和曲線.2．半徑不同的同向圓曲線相連接處,應(yīng)設(shè)置緩和曲線,當符合規(guī)范規(guī)定的特定條件時可不設(shè)緩和曲線.３。各級公路的緩和曲線長度應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的長度值要求。４.回旋線長度應(yīng)隨圓曲線半徑的增大而增大。當圓曲線部分按規(guī)定需要設(shè)置超高時，緩和曲線長度還應(yīng)大于超高過渡段長度。(2）最小長度為使駕駛員能從容地打方向盤、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。從以下幾方面考慮:１.旅客感覺舒適2．超高漸變率適中3．行駛時間不過短《公路路線設(shè)計規(guī)范》中表7．４。3給出了不同設(shè)計速度的緩和曲線最小長度如下表所示設(shè)計速度（Km/ｈ)1２0100８０60緩和曲線最小長度(ｍ）１0０857０6０查照《公路路線設(shè)計規(guī)范》中表7.4.３可得本設(shè)計緩和曲線最小長度的最小值為85米,一般值為１20米。（3）回旋線參數(shù)值A(chǔ)回旋線參數(shù)應(yīng)與圓曲線半徑相協(xié)調(diào)，研究認為：回旋線參數(shù)Ａ和與之相連接的圓曲線之間只要保持，便可得到視覺上協(xié)調(diào)而又舒順的線形.當R在100m左右時,通常?。?Ｒ;如果R<100m，則選擇A＝R或大于R。反之，在圓曲線半徑較大時，可以選擇A在左右，如果Ｒ超過了3000m，即使A小于，在視覺上也是沒有問題的。３。2．４平曲線長度汽車在道路的曲線段上行駛時如果平曲線太短，駕駛員需要急轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向盤，高速行駛時候是不安全的,乘客也會因為離心力太大而感到不舒服.另外駕駛操縱來不及調(diào)整。所以《公路路線設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了平曲線(包括圓曲線及其兩端的緩和曲線）最小長度如下表.設(shè)計速度（Km/ｈ)1２０1０08060403020一般值（m)100０85０７00５00３5025０２0０最小值(m)２０0170１４0１0０7０50４０查照《公路路線設(shè)計規(guī)范》中７．8.1可得本設(shè)計中平曲線的最小長度的一般值為500米，最小值為１70米.3。2。５本設(shè)計中各參數(shù)規(guī)定值綜上敘述：本次設(shè)計中(設(shè)計速度為100Km/h）各參數(shù)的規(guī)范規(guī)定值如下表所示。參數(shù)規(guī)范最小值規(guī)范一般值同向圓曲線間直線最小長度60０反向圓曲線間直線最小長度200圓曲線最小半徑4００700緩和曲線最小長度85１２0平曲線最小長度170850３.3平曲線計算３。3.1基本型曲線設(shè)計與計算對稱基本型曲線計算圖式(1)曲線元素計算公式如下：（m)（ｍ)=（m）(m）(m）(m）式中：-－－——設(shè)緩和曲線后圓曲線內(nèi)移值（m）；ｑ－——-—緩和曲線切線增長值（ｍ）;－—-——緩和曲線長度(ｍ）；—－—緩和曲線終點緩和曲線角（）；－－—－-－切線長(ｍ）;—－—--—圓曲線半徑（ｍ）；-—－－-曲線長(ｍ）；－－--——－轉(zhuǎn)角(）;－——--——外距（m);－—-－—--切曲差(m）。（２）主點樁里程計算公式如下:ZH＝JD—ＴZH—第一緩和曲線起點（直緩點)HY=ＺＨ＋HY—第一緩和曲線終點（緩圓點）YH＝ＨY＋—2YH-第二緩和曲線終點（圓緩點）HZ=ＹH＋ＨZ—第二緩和曲線起點(緩直點）QZ=HZ-QZ—圓曲線中點ＪD=ＱZ+由于本次設(shè)計中未采用非對稱型基本曲線，所以非對稱型基本曲線的計算圖式及公式不再贅述.３．３．2計算實例以本設(shè)計中ＪD1為例計算平曲線要素，計算過程如下：（1)平曲線要素計算＝１２4。８98（m）=3.252(m)==8。９52（o）＝400.７60(m）=779。29７(m)=49。302（m）=22。22３（ｍ）（２)計算主點樁里程ＪD1K1+２23.6３7-T4０0．7６0ZHK0+822.877＋ＬS２5０ＨYK１+072。877+L—2LS529．2９７YHK1＋３52.174+ＬS2５0HZK１+602．17４-389.648QZK１+212．5２６+1１．１1２ＪＤ1Ｋ1+223.６373.3。4本設(shè)計中平面設(shè)計方法本次設(shè)計主要是利用計算機輔助定線。將選定的路線的起點、終點和四個交點輸入緯地三維道路CAＤ系統(tǒng)后,利用緯地三維道路CAD軟件和人工進行平面線的動態(tài)交互設(shè)計，最后由緯地系統(tǒng)進行曲線要素、主點樁里程的計算和相關(guān)成果圖表的生成.相關(guān)成果詳見圖表文件部分。第四章縱斷面設(shè)計4.1縱斷面設(shè)計原則及要點4。1。1一般原則縱斷面設(shè)計的主要內(nèi)容是根據(jù)道路等級、沿線的自然地理條件和構(gòu)造物控制標高等，確定路線合適的標高、各坡段的縱坡度和坡長,并設(shè)計豎曲線.基本要求是縱坡均勻平順、起伏和緩、坡長和豎曲線長短適當、平面與縱斷面組合設(shè)計協(xié)調(diào)、以及填挖經(jīng)濟、平衡。(1）一般要求為:1．設(shè)計必須滿足《公路工程技術(shù)標準》（JTGB01－２003)的各項規(guī)定.2．為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛,縱坡應(yīng)具有一定的平順性.起伏不宜過大和過于頻繁。3。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緩坡.連續(xù)上坡或下坡路段，應(yīng)避免設(shè)置反坡段。4.一般情況下縱坡設(shè)計應(yīng)考慮填挖平衡,盡量使挖方運作就近路段填方，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、水利等方面的要求。(2）組合設(shè)計原則1．應(yīng)在視覺上能自然的引導(dǎo)駕駛員的視線,并保持視覺的連續(xù)性。２.注意保持平、縱線形的技術(shù)指標大小應(yīng)均衡.3.選擇組合得當?shù)暮铣善露?以利于路面排水和行車安全。４.注意與道路周圍環(huán)境的配合,它可以減輕駕駛員的疲勞和緊張程度，并可起到引導(dǎo)視線的作用。(3）平縱線形組合的要求1．平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍長于豎曲線。2．平曲線與豎曲線大小應(yīng)保持平衡。３．要選擇合適的合成坡度。4.1．2本次設(shè)計縱斷面設(shè)計難點本設(shè)計標段處于平原微丘區(qū)，由于地勢起伏大，農(nóng)田水塘分布較廣,河道及地方道路眾多，存在一條鐵路,同時平原地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達，人口密集,路網(wǎng)也相應(yīng)發(fā)達，控制點較多，故需要修建的構(gòu)造物較多；而且本地區(qū)雨量充沛,對土基最小填土高度也要求較高；對于需要穿越的丘陵地段,挖方量較大，對超過20m的挖方地段，需要進行穩(wěn)定性分析;需要架設(shè)橋梁的地段較多，且橋梁跨度較大。所以，本設(shè)計標段在縱斷面設(shè)計時十分復(fù)雜，困難也比較多。國內(nèi)近年來很多一級公路在縱斷設(shè)計上采用了高填路堤方案，特別是在地勢較為平坦的地段，為了滿足農(nóng)村和地方上大量頻繁的地方交通，通道和小河航航道下穿凈高的要求，縱坡始終降不下來，將路堤填土高度大大高于地面，平原、微丘區(qū)的一級公路就宛如一條土堆的“長龍”，在自然地形中顯著凸出,阻隔著人們的視線，破壞地形地物，嚴重影響自然景觀，不能不說是一大遺憾，而且這種遺憾恐怕是永久性的.縱坡變換頻繁，坡長過短,則汽車加速、減速時換檔頻繁,不僅增加了駕駛員的精神負擔，誘發(fā)交通事故,而且還會造成環(huán)境污染.另外由于高填方路堤自身荷載很大，而且其作用在地基上的時間持久,可能會導(dǎo)致地基（尤其是軟土地基)的變形和沉降，使路基失穩(wěn);路基的變形和沉降會導(dǎo)致路面出現(xiàn)反射裂縫,使路面喪失一定的使用性能，降低其服務(wù)水平。4．1．3本次縱斷面設(shè)計要點本次縱斷面設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)是有效減少填挖方量,降低橋梁橋墩高度。因為本公路沿線的河流、水塘、水利設(shè)施與地方道路較多,加之存在一條鐵路,所以本設(shè)計路段公路的控制高程由路堤最小臨界填土高度和結(jié)構(gòu)物（通道、涵洞、橋梁等）標高兩部分進行控制。所以如何合理的確定有關(guān)構(gòu)造物的類型、控制標高和數(shù)量是有效降低填挖方量與橋墩高度的關(guān)鍵技術(shù)。本次設(shè)計中在下面三個方面進行探討了和論證。第一,構(gòu)造物類型的選擇。關(guān)于被交路上跨或下穿的選擇，不僅對縱斷面線形設(shè)計的工程造價有著舉足輕重的作用,還對線形設(shè)計效果及其使用質(zhì)量的優(yōu)劣有著重要影響。分離式立體交叉設(shè)置時,必須充分利用地形有利條件結(jié)合一級公路的填土高度,合理確定被交路上跨或下穿方案.上跨主線的分離式立交橋,往往存在縱坡較大、接線處理難等缺點,所以一般宜采用主線上跨方案。一級公路與地方道路、農(nóng)耕道路及人行通道相交時可以考慮設(shè)置天橋和通道兩種情況，選擇天橋縱斷上不必設(shè)置豎曲線,同時可以降低路基填筑高度,節(jié)約占地；選擇設(shè)置通道時，該處需要設(shè)置豎曲線，路基填筑高度相對的將要提高.僅就天橋與通道相比，天橋造價為通道造價的１。3—2倍,但是天橋可以使路基填高降低,則每公里可以節(jié)約大量土方。通道雖然比天橋造價低,但是由于通道標高低，在降水量大的季節(jié)可能會積水影響交通，需要相應(yīng)的排水設(shè)施，從而增加使用費用。通道和天橋的選擇需作經(jīng)濟、技術(shù)比較.如果節(jié)約的土方費用能滿足其他工程處理的費用,則應(yīng)選擇設(shè)置天橋或主線下穿方案，這種方案的選擇在降低路基高度的同時，增加了視覺舒適性，也就增加了線形的安全性，而且少占用農(nóng)田,減少由于取土而增加的環(huán)保費用，具有良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。當選擇通道時,為了在設(shè)置大半徑豎曲線提高線形視覺舒適性的同時,降低路基填筑高度,可以降低通道標高，采用鋼筋混凝土通道，必要時輔以配套的排水設(shè)施；由于降低了構(gòu)造物標高,該區(qū)段縱斷起伏不大,也可以適當減少土方量。第二,天橋和通道的數(shù)量確定。天橋和通道的數(shù)目是確定適當坡度的關(guān)鍵,數(shù)目越多則填筑工程量越大，數(shù)目太少則影響一級公路兩側(cè)的居民出行、生物的分布。一級公路作為地區(qū)交通主干道，首先應(yīng)該服務(wù)于區(qū)中心城市,促進大范圍的經(jīng)濟發(fā)展。在此前提下，應(yīng)充分考慮沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)群眾的生產(chǎn)和生活，保持群眾間的生活交往，更好地促進當?shù)亟?jīng)濟進一步發(fā)展.若一級公路與地方道路相交就設(shè)置通道,那么有的通道會利用率很低而失去了它應(yīng)有的意義，因而應(yīng)根據(jù)地方道路的性質(zhì)適當取舍或歸并。對于因設(shè)某一通道而影響整個縱斷面，造成填土高度大幅度提高時。要研究改移道路使其從較高路堤下通過的可能性,另外還應(yīng)充分利用跨河橋邊孔及排水箱涵作通道，這是綜合利用橋涵設(shè)施,減少單建通道、降低填土高度的有效措施.通道的設(shè)置間距,要掌握因地制宜的原則,一般來說在經(jīng)濟發(fā)達、人口稠密地區(qū)以每公里設(shè)置2-３座通道是適宜的.第三，通道的凈空標準。對于通道凈空的確定，設(shè)計時一定要實事求是，堅持設(shè)計的科學性和公證性,不遷就地方政過高的要求，以免增加填土高度、增加工程造價。通道路面標高應(yīng)結(jié)合排水考慮,一般應(yīng)高于原地面，原則上不下挖，便于雨水自排；少數(shù)通道根據(jù)地勢，若能有效地解決自排水問題,也可適當下挖，不能只為了追求降低填土高度,而盲目下挖，尤其在南方多雨和地基潮濕地區(qū)更應(yīng)提起注意,否則通道內(nèi)易積水，影響使用功能。在確定跨越形式的基礎(chǔ)上，采用建筑高度低、輕巧的跨線橋結(jié)構(gòu)型式，并精細設(shè)計縱斷面，使交叉凈空既滿足使用要求又不浪費。第四，平縱面線形的組合設(shè)計時候平曲線與豎曲線一一對應(yīng)，變坡點對應(yīng)于平曲線中點，即平包縱，這是最理想的組合。設(shè)計中，必須充分考慮縱面線形與平面線形的對應(yīng)關(guān)系。但是實際上平原微丘區(qū)一級公路往往平曲線半徑很大，平曲線長一般在1—2Km，有的達3—４Ｋm。要想做到l：ｌ的對應(yīng)關(guān)系,不但增加大量的土石方數(shù)量，而且也難以滿足各種構(gòu)造物標高要求.實踐證明，在縱坡很緩時,縱面多次起伏并不影響駕駛員行駛中視覺上的連續(xù)性。實際應(yīng)用時，應(yīng)靈活掌握,有條件時應(yīng)盡力做到一一對應(yīng)，確有困難時，一般以一個長平曲線包３個豎曲線為宜,最多不能超過５個,設(shè)計過程中盡量作到一個長平曲線包住幾個豎曲線，由于縱坡平緩坡差不大,并采用大半徑豎曲線,線形仍然舒順流暢,視覺良好。但是應(yīng)注意平縱面線形的技術(shù)指標應(yīng)大小均衡，平曲線內(nèi)的豎曲線半徑一般取平曲線半徑的10-2０倍；同時,若一個平曲線內(nèi)包了幾個豎曲線,則幾個豎曲線的半徑、及豎曲線長度也應(yīng)保持均衡。4.1。4本次設(shè)計縱斷面設(shè)計優(yōu)化方法第一，在構(gòu)造物類型的選擇上進行了充分的論證比選，在與地方道路相交的地方，主要機耕道路、行人道路和小路均設(shè)置成了通道。比如在K1+5０0和K１＋7８5里程樁之間，與地方道路相交，考慮到無法對地方道路進行改線，且主線上移所需要的挖方量巨大,若下移則使得主線進入河道中，所以無論上移或是下移，道路所需的費用均高于架設(shè)天橋所需的費用，所以主線以上跨式穿越了地方道路。第二,天橋和通道的數(shù)量確定的時候進行了充分的優(yōu)化，在盡量考慮了當?shù)厝罕娡ㄐ械那闆r下能少用則少用,在布置通道的時候一般沒有輕易增加通道。但對于原有的行人道路或農(nóng)耕道路，均以不改變原有路線的原則加設(shè)了通道,力求不影響當?shù)厝罕姷娜粘Ｉ?。第?在通道凈空的確定時候完全實事求是的進行設(shè)計,不追求過高的要求,以免增加填土高度、增加工程造價.第四,圓管涵的設(shè)置。結(jié)合平面圖和縱斷面圖布設(shè)圓管涵，在縱斷面圖上,選取縱斷面設(shè)計線最低點的位置布設(shè)，某些與通道相鄰的地段,可與通道結(jié)合在一起，利用通道的排水設(shè)施達到排水的功能，降低工程造價,比如K3＋82４.530處，即是圓管涵和通道的結(jié)合。第五，在平面和縱斷面組合設(shè)計過程中力爭平曲線與豎曲線一一對應(yīng),但是沒有拘泥于規(guī)范,而是根據(jù)實際情況靈活處理，盡量采用半徑大的豎曲線,使得線形仍然舒順流暢，視覺良好。但是并不一味的最求大半徑的設(shè)計，在使用最小半徑能顯著減少工程量的時候,可以考慮采用一般最小半徑的設(shè)置，比如變坡點3即采用了一般最小豎曲線半徑。4。2各項設(shè)計參數(shù)確定4．2。1坡度（１）最大坡度最大縱坡是公路縱斷面設(shè)計中的重要控制指標.在地形起伏較大的地區(qū)，直接影響路線的長短、使用質(zhì)量、運輸成本及造價。確定最大縱坡時,不僅考慮汽車的動力特性、道路等級、自然條件，還要考慮工程和運營的安全與經(jīng)濟等.我國《公路工程技術(shù)標準》對各級公路最大縱坡值給出了具體的規(guī)定.本次設(shè)計速度為100Km/h，查照《公路工程技術(shù)標準》中表3．0。１6可得本設(shè)計的最大縱坡為4％.（2）最小縱坡我國《公路工程技術(shù)標準》規(guī)定在長路塹、低填設(shè)邊溝路段以及其他橫向排水不通暢的路段,為保證排水通暢，防止積水滲入路基而影響其穩(wěn)定性，均采用不小于０．3％的縱坡。在干旱地區(qū),以及橫向排水良好不產(chǎn)生路面積水的路段如直坡段的路堤填段,可不受最小縱坡限制.由于一級公路的路面排水一般采用集中排水的方式，其直坡段或半徑大于不設(shè)超高最小半徑路堤路段的最小縱坡仍應(yīng)不小于０.3％。本次設(shè)計中最小縱坡限制為0.３％.４。2。2坡長（1)最小坡長最短坡長的限制主要是從汽車行駛平順性的要求考慮的。我國《公路工程技術(shù)標準》中對各級公路的最小坡長作了具體的規(guī)定.本次設(shè)計速度為1０0Ｋm/h，查照《公路工程技術(shù)標準》中表３．0.1７—1可得本設(shè)計的最小坡長為250m。（2）最大坡長查照《公路工程技術(shù)標準》中表3.0.１７—2可得本設(shè)計速度下的不同縱坡值的最大坡長限制如下表所示。縱坡坡度（％)3４５最大坡長(m)1００0800６０0注：坡度小于3％的坡不限制坡長。4.２.３豎曲線半徑和長度在縱斷面設(shè)計中，豎曲線的設(shè)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：(１)緩和沖擊;（2）行駛時間不過短；（３)滿足視距要求。根據(jù)以上因素,我國《公路工程技術(shù)標準》中表3．0。18對各級公路的豎曲線最小半徑和最小長度作了具體的規(guī)定.本次設(shè)計速度為100Km/h,查照《公路工程技術(shù)標準》中表3。0。18可得本設(shè)計的豎曲線最小半徑和最小長度如下表所示。凸型曲線凹形曲線最小半徑一般值110００4500極限值65００3０00最小長度一般值21021０極限值８5854。２．4本設(shè)計中各項參數(shù)規(guī)定綜上敘述，本次設(shè)計中縱斷面設(shè)計各項參數(shù)規(guī)定匯總?cè)缦卤恚涸O(shè)計時速（Km/h）最大縱坡（％）最小縱坡(%）最小坡長（m）凸形豎曲線凹形豎曲線豎曲線一般最小長度(m）極限最小半徑(m)一般最小半徑（m）極限最小半徑（m）一般最小半徑(ｍ）100４０。3250650011０0０30004５002１04．3豎曲線計算4。３。１豎曲線要素計算豎曲線要素的計算公式：T=式中:R——豎曲線半徑(m)L——豎曲線的曲線長（m)Ｔ—-豎曲線的切線長（m）E——豎曲線的外距（m)ω——兩相鄰縱坡的代數(shù)差，以小數(shù)計，當ω﹥0時為凹型豎曲線;ω﹤０時為凸型豎曲線.豎曲線計算示意圖4．3.２設(shè)計標高計算設(shè)計標高計算公式豎曲線起點高程=變坡點高程±T切線高程＝豎曲線起點高程+設(shè)計高程=切線高程±ｈ式中：—前段坡線坡度；—后段坡線坡度；x—豎曲線上任意點與豎曲線始點的水平距離(m）；h—豎距.4.3.3計算實例下面以變坡點1為例進行豎曲線計算。變坡點1樁號為K0+6０3．095，高程為172.215m，i１＝2。8％，i2=-2.7%,R＝4500m。則:豎曲線要素：ω=5。5%,為凸形.曲線長=24７.5０切線長T=＝1２3.７5外距=1.70計算設(shè)計高程（以計算樁號為K0+603.095處的設(shè)計高程為例）:豎曲線起點樁號＝變坡點樁號—T＝（K0+703。０95）-１23.75=K0+579.３45豎曲線起點高程＝１72。２1５—123。75×2.8％=１6８．７5（m）豎曲線終點樁號=變坡點樁號＋T=（K0+７03。０９5）+１23．7５=Ｋ０＋８２6．８4５豎曲線終點高程=１７2．２15－12３。7５×（-2.7％）＝17５.56（m）橫距：x=（K0＋70３。095）—（K０+603。0９5)＝１００（m）豎距==１.11切線高程=豎曲線起點高程＋=168。75+1.１1=169。８６設(shè)計高程=切線高程—ｈ=172．215-1.１1＝１７1.10５(ｍ）其它變坡點設(shè)計高程計算與上例類似,不再贅述。4.３。4本設(shè)計中計算方法：本次設(shè)計中縱斷面設(shè)計是利用數(shù)字地面模型進行地面線插值并自動計算出其高程。人工確定出高程控制點后，輸入緯地三維道路ＣＡD系統(tǒng)，由人工和緯地三維道路ＣＡD系統(tǒng)動態(tài)交互進行縱斷面拉坡設(shè)計。最后由設(shè)計系統(tǒng)進行豎曲線要素及主點樁里程計算和相關(guān)成果圖表的生成.相關(guān)成果詳見圖表部分。第五章橫斷面設(shè)計5。１標準橫斷面確定本設(shè)計標段公路為四車道一級公路，設(shè)計速度1０0Km／ｈ。根據(jù)《公路工程技術(shù)標準》（ＪTＧB0１－2003)中各項規(guī)定,標準橫斷面確定如下：采用整體式路基,路基全寬２6米，行車道寬度3.75ｍ,路緣帶寬度0.75m,右側(cè)硬路肩3m(含右側(cè)路緣帶0.７5ｍ）,中央分隔帶2.0ｍ,中間帶寬度３米，土路肩為0。7５m。行車道路拱橫坡為２％，土路肩為3％,路基邊坡為１:1。５.邊溝采用梯形邊溝,深度為0.6m，寬度為0.６m，坡度均為1:1。圖５－1路基標準橫斷面圖5.2加寬、超高設(shè)計5。2．1加寬設(shè)計根據(jù)《公路工程技術(shù)標準》(ＪTGB0１-2０03)中規(guī)定當平曲線的半徑小于或等于2５0m時,應(yīng)對平曲線內(nèi)側(cè)的行車道加寬，相應(yīng)的路基也應(yīng)加寬。本設(shè)計標段內(nèi)內(nèi)所有有圓曲線曲線半徑均大于250m,故不設(shè)加寬.所以關(guān)于加寬設(shè)計在此不再贅述.5。2．2超高設(shè)計本設(shè)計公路時速為1００Km/h時，《公路路線設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的不設(shè)超高的最小半徑為4０0０米,設(shè)計中所有平曲線的圓曲線半徑都小于該值，所以在圓曲線上應(yīng)設(shè)置超高。(１)超高過渡方式本設(shè)計公路為整體式路基的一級公路，設(shè)有中央分隔帶。所以超高過渡方式的設(shè)置采用的是繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)的方法,即將兩側(cè)行車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn),使之各自成為獨立的單向超高斷面,此時中央分隔帶維持原水平狀態(tài).(２)最大超高值和過渡段漸變率確定根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》中表7。5.1規(guī)定，本次設(shè)計中圓曲線最大超高定為8％，超高漸變形式為線性;查照《公路路線設(shè)計規(guī)范》中表７．5.４規(guī)定,過渡段漸變率最大值為1/175,最小值為1／３30.（3）超高緩和段長度的確定超高緩和段的長度按下式計算:式中：——超高緩和段長度(m);—-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;繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)時，其中，B為半幅行車道寬度；為左側(cè)路緣帶寬度；為右側(cè)路緣帶寬度.——旋轉(zhuǎn)軸外側(cè)的超高與路拱坡度的代數(shù)差。P—-超高漸變率確定緩和段長度時應(yīng)考慮以下幾點：１.一般情況下，取（緩和曲線長度)2。若，但只要橫坡從路拱坡度（-２％）過渡到超高橫坡（２％）時,超高漸變率，仍取.否則，有兩種處理方法：＝１\＊GB3①在緩和曲線部分范圍內(nèi)超高根據(jù)不設(shè)超高圓曲線半徑和公式分別計算出超高緩和段長度,然后取兩者中的較大值,作為超高過渡段的長度,并驗算橫坡從路拱坡度（-2％）過渡到（２%)時，超高漸變率是否，如果不滿足，則需采用分段超高的方法.=2＼＊GＢ3②分段超高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行，第一段以保證路面排水的最小超高漸變率從雙向路拱坡度過渡到單向超高橫坡，則其長度為第二段的長度為。3。若,此時應(yīng)修改平面線形，增加的長度。平面線形無法修改時,宜按實際計算的長度取，超高起點應(yīng)從ZH(或HZ點)后退(或前進）長度。本次設(shè)計中利用緯地三維道路CAD系統(tǒng)進行計算，均符合要求，所以在設(shè)計時，沒有人工計算橫斷面超高值。在此不再敘述其計算過程及實例。（4)橫斷面超高值的計算圖5－2超高計算點位置圖表5-1繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計算公式超高位置計算公式x距離處行車道橫坡值備注外側(cè)C結(jié)果為與設(shè)計高之高差;設(shè)計高程為中央分隔帶外側(cè)邊緣的高程;加寬值按加寬計算公式計算；4。當時，為圓曲線上的超高值Ｄ0內(nèi)側(cè)D0Ｃ上表中：本次設(shè)計中利用緯地三維道路CAD系統(tǒng)進行橫斷面繪制,所以在設(shè)計時，沒有人工計算橫斷面超高值。在此不再敘述其計算過程及實例.５．2土石方的計算和調(diào)配５.２．1路基土石方量計算由于本設(shè)計路段采用平均斷面法進行計算,即任意兩相鄰填方斷面可以假定為一棱柱，其體積的計算公式如下:式中：計算實例：在本設(shè)計中任取兩個橫斷面,K2＋８40,K2+8６０。計算其間土石方量.K2+840的斷面挖方面積為97。2５平米，填方面積為87。16平米;K2+８6０的斷面挖方面積為206.7平米，填方面積為17．32平米。則由計算公式可得：V挖=（97．25+２06.７）×20÷2=303９.５(立方米)Ｖ填=（8７.16+１7.32）×20÷２=１044.8（立方米）其它樁號斷面之間的土石方量計算類似上例，在此不再贅述。本次設(shè)計時利用緯地三維道路CＡＤ系統(tǒng)進行土石方量計算.具體土石方量見圖表部分的土石方量計算表。5.2.2土石方調(diào)配由于本設(shè)計中有填方地段也有挖方地段，采取就近取材的原則,可以調(diào)用挖方地段產(chǎn)生的挖土對填方路段進行使用,不滿足的部分可以從外界調(diào)運，同時邊溝、排水溝、積水池挖土也可用于填方使用。第六章路面設(shè)計６.1基本資料6．1。1自然地理條件本次設(shè)計的一級公路在《公路自然區(qū)劃》中屬于IV5區(qū),沿線土質(zhì)為黏性土。氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L氣候,年度總的光熱水條件優(yōu)越,但時空分布不均勻，平均氣溫為17。5℃，1月氣溫最低，７、8月份氣溫最高,有記錄的最低氣溫為－9。6℃，最高氣溫為41。2℃。年降雨量較為充沛,水系較為發(fā)達，季節(jié)降雨量分布呈單峰型,為春雨多、梅雨量大，夏秋冬雨量少，年總降雨量平均為1512．9mm，多數(shù)年份降水量均在正負20％距平范圍內(nèi)振蕩，百年一遇洪水位（38。78米)以上。該地碎石集料豐富，有優(yōu)質(zhì)水泥和瀝青供應(yīng)。6．1。2近期交通組成及交通量近期交通量組成及交通量見下表,預(yù)測交通量增長率為5%。設(shè)計年限為２0年。建設(shè)年限為2年。車輛分類車輛型號交通量（pcu/d)小型車菲亞特650E２５0０中型車解放CA390200０大型車黃河JN１62８０0拖掛車黃河ＪN３6０600建成后的預(yù)計初始交通量經(jīng)計算后得到下表。車輛分類車輛型號交通量(pｃu／d)小型車菲亞特6５0E2756.２5中型車解放ＣA3902205大型車黃河JN162８8２拖掛車黃河JＮ36066１．56。２軸載分析６．2．１運營第一年內(nèi)軸載當量換算。我國路面設(shè)計以BZＺ—１00為標準軸載，標準軸載P=１00ＫN.(1）以彎沉值和瀝青層層拉應(yīng)力為設(shè)計指標時,軸載換算采用如下的計算公式：式中：N—-標準軸載的當量軸次(次/d)；——被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次／ｄ）；-—標準軸載(KN）;--被換算車型的各級軸載(KN)；——被換算車型的軸數(shù)系數(shù)；——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；——被換算車型的軸載級別。當軸間距大于3ｍ時,應(yīng)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)。軸載當量換算結(jié)果如下表車型(KＮ）C1Ｃ2nｉ菲亞特650E前軸33。0016.4２7５6.２51４１。9169３38后軸７2。0０1１660。2５9967７解放CA39０前軸3５．0０16.4220５1４6.6５0842后軸70。１５1１471。659９29４黃河JＮ1６２前軸59。5０16.4882589。9257591后軸115.001１1619。９5９６25黃河ＪN3６0前軸50.０01６。4661.5２０7.6０095２3后軸110。00２。2122０2.98078８=６041(2)以半剛性基層層底拉應(yīng)力為設(shè)計指標時，軸載換算公式為：——軸數(shù)系數(shù)。——輪組系數(shù),雙輪組為1.0,單輪組為18．5，四輪組為0.09；對于軸間距小于３m的雙軸及多軸的軸數(shù)系數(shù)按下式計算:軸載當量換算結(jié)果如下表車型（KN)C１Ｃ2ni菲亞特6５0E前軸3３。00118.52756。２57。171365后軸72。001119９.0575解放CA39０前軸35。0011８.52２059。185９6３后軸70。151１129。309４黃河JN１62前軸５9。5０118。5８82２56。316２后軸115。00112698．０5８黃河ＪN360前軸50。0011８．5661.547。8０３7１后軸11０.003１4２５３。9５２=7６016.2.2設(shè)計年限內(nèi)累計當量軸載次數(shù)計算。設(shè)計年限內(nèi)累計當量標準軸載次數(shù)用下式計算式中:—設(shè)計年限內(nèi)一個車道沿一個方向通過的累計標準當量軸次（次);—設(shè)計年限（年）;-路面竣工后第一年雙向日平均當量軸次（次／日）；—設(shè)計年限內(nèi)交通量的平均年增長率（％)應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)查，預(yù)測交通量增長,經(jīng)分析確定；-車道系數(shù)。根據(jù)公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范,一級公路瀝青路面的設(shè)計年限為2０年，雙向四車道的車道系數(shù)η?。?。4～0.5，取0．５.交通量平均增長率為5％.(1)計算彎沉值及瀝青層層底拉應(yīng)力時：Ne=３。65×（次)。（2）計算半剛性材料結(jié)構(gòu)層層底拉應(yīng)力時：Ne＝４.59×(次）。6。3路面等級確定及路面結(jié)構(gòu)組合6。3。1確定路面等級和面層類型交通量設(shè)計年限內(nèi)累計標準軸次Ｎe＝4．5９×次，由《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》可知該路路面設(shè)計交通等級為特重交通等級，一級公路路面等級采用高級路面，面層類型采用瀝青路面。6。3.2路面結(jié)構(gòu)組合及材料選用根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》規(guī)定以及本地區(qū)的路用材料,由于本設(shè)計標段屬于多雨地區(qū),公路自然區(qū)劃屬于ＩＶ５區(qū),年降雨量較大，加上設(shè)計交通等級為特重交通等級，結(jié)合此地區(qū)屬于浙江省金華市管轄，需要達到快速通行和安全行使的功能，因此上面層采用了SMA-13作為材料，而中面層和下面層則采用常用的AC－20和AC-25，而基層則采用了水泥穩(wěn)定碎石作為基層，水泥穩(wěn)定碎石作為半剛性基層,具有材料組成簡單，施工方便，強度高,水穩(wěn)性好的特性,適用于高等級公路；同時考慮到力學特性和材料獲取方便，底基層也采用了相同的材料，即水泥穩(wěn)定碎石.為達到已有工程經(jīng)驗和典型結(jié)構(gòu)擬定組合方案如下:4cm瀝青瑪蹄脂碎石(SMA—１３)+６cm中粒式瀝青混凝土（AC-20）+８cm粗粒式瀝青混凝土（AC-25）+20cm水泥穩(wěn)定碎石基層+？cm水泥穩(wěn)定碎石底基層。并以水泥穩(wěn)定碎石底基層為設(shè)計層.６.4各結(jié)構(gòu)層材料設(shè)計參數(shù)和設(shè)計指標的確定6.４.1土基回彈模量的確定(查表法)(1)確定臨界高度由《路基路面工程》表1—９得：黏性土路基臨街高度參考值路槽底至水位Ｈ1H2H3地下水（m)１.71．30.9地表長期積水(m）1．0０.6０.３（２）擬定土的平均稠度.由《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》表5．１．4—１土基干濕狀態(tài)的稠度建議值確定路基土的平均稠度：中濕狀態(tài)WC=０．9４，干燥狀態(tài)ＷＣ=1.03。（3）預(yù)估土基回彈模量根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中附錄F查出土基回彈模量:中濕狀態(tài)E0=35MPa,干燥狀態(tài)E０=45MPa。6。4．2各層材料的設(shè)計參數(shù)確定(1)瀝青混合料的設(shè)計參數(shù)參考《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中附錄Ｅ選取如下表：瀝青混合材料抗壓回彈模量劈裂強度(MPa）２0℃15℃瀝青瑪蹄脂碎石（SMA-13)140０20０0１．6中粒式瀝青混凝土（ＡC—20）１2０0180０１。0粗粒式瀝青混凝土(AＣ-25）1０00１200０.8（２)基層材料的設(shè)計參數(shù)參照《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》中附錄E選取如下表：基層底基層材料抗壓回彈模量劈裂強度（MPa)20℃15℃水泥穩(wěn)定碎石基層1500３６000．5水泥穩(wěn)定碎石底基層15０03６000.56。4。３設(shè)計指標確定（1）設(shè)計彎沉值本公路為一級公路，公路等級系數(shù)取1.0，面層為瀝青混凝土，面層類型系數(shù)取１.0，半剛性基層，底基層總厚度大于２0㎝，基層類型系數(shù)?。保?。由ld＝600Ne－0。２AｃAsAB上式中：設(shè)計彎沉值（０.0１ｍm）；—設(shè)計年限內(nèi)一個車道累計當量標準軸載通行次數(shù);-公路等級系數(shù),高速公路、一級公路為1.0;—面層類型系數(shù)，瀝青混凝土面層為１。0;-路面結(jié)構(gòu)類型系數(shù)，半剛性基層為１。0.計算得設(shè)計彎沉值為：ｌd=６０0×(１。61×-0。2×1×1×1=18。44（0.01ｍm)（2）結(jié)構(gòu)層拉應(yīng)力結(jié)構(gòu)層彎拉應(yīng)力設(shè)計控制指標容許拉應(yīng)力：其中KS為抗拉強度結(jié)構(gòu)系數(shù)，ＫS求解如下:瀝青混合料面層無機結(jié)合料穩(wěn)定集料則計算得各結(jié)構(gòu)層允許拉應(yīng)力如下表:結(jié)構(gòu)層材料的極限抗拉強度KS各層容許拉應(yīng)力（MPa）瀝青瑪蹄脂碎石(SMA-1３）1.64.149０0。3856中粒式瀝青混凝土(ＡＣ－20）１。04．149０0.２41０粗粒式瀝青混凝土（AC－2５）０。84.1490０。19２8水泥穩(wěn)定碎石基層0．5２。376４０.２1０4水泥穩(wěn)定碎石底基層0.52．３７640.2１04６．５設(shè)計層厚度確定6。5.1中濕狀態(tài)該結(jié)構(gòu)為半剛性基層,瀝青路面的基層類型系數(shù)為１。0，設(shè)計彎沉值為18．44。利用設(shè)計程序計算滿足設(shè)計彎沉指標和層底拉應(yīng)力要求的水泥穩(wěn)定碎石基層的厚度結(jié)果如下:新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公路等級:一級公路新建路面的層數(shù):５標準軸載:BZZ—1０0路面設(shè)計彎沉值：18.44(０。01ｍm）路面設(shè)計層層位:5設(shè)計層最小厚度：150(mm)層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度（mｍ）２0℃平均抗壓模量(MPa）1５℃平均抗壓模量（MPａ）容許應(yīng)力（MPａ）1細粒式瀝青瑪蹄脂碎石（SＭA-1３)4０1400200０0.３８562中粒式瀝青混凝土（AＣ－2０)60120018000．２４103粗粒式瀝青混凝土（AC—２5）８0100012000。19２84水泥穩(wěn)定碎石２00150036000。2１０4５水泥穩(wěn)定碎石?1500360００。2104６新建路基3５按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度：ＬD=18.44（0。01ｍm）H（5）=1５０mmＬS=1。９(0.０1ｍm）由于設(shè)計層厚度H(5）=Hmiｎ時LS≤LD，故彎沉計算已滿足要求.H(5)=15０mm（僅考慮彎沉)按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度:H(５）=15０ｍm（第1層底面拉應(yīng)力計算滿足要求）H(5）=15０mm(第2層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H（5）=1５0mm（第3層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H（5）=150ｍm（第４層底面拉應(yīng)力計算滿足要求）H（５)=20０mmσ（5）＝。2３1ＭPａH(5)=2５0mmσ(5）＝．19７MPａH(５）=2３1mm(第5層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)路面設(shè)計層厚度:H（5)＝１50mm（僅考慮彎沉）H（5)=231mm（同時考慮彎沉和拉應(yīng)力）通過對設(shè)計層厚度取整,H（4)＝2４0mm。最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:—－—－--—--－-—－-—-－--－——-——－－－－-—-—－-－－細粒式瀝青瑪蹄脂碎石(ＳＭA—１３）40mm—--——－——-—－——-－—--——－--———－——－--—--－————中粒式瀝青混凝土（AＣ－2０)６0mｍ--—————--—--－－-—--—－－-－－—————－—－——--粗粒式瀝青混凝土(AC—25）8０mm—-—--—－－-———-－————--－-——－－－-－——－--－-———-水泥穩(wěn)定碎石２00ｍm———－——--—-－—－—--—--—－-－－————－—－－—－－－水泥穩(wěn)定碎石2４0ｍm--——--—－-————-—-——-—-－-—--－－－—－－－-新建路基6.5.2干燥狀態(tài)該結(jié)構(gòu)為半剛性基層，瀝青路面的基層類型系數(shù)為1。0,設(shè)計彎沉值為1８。４4cｍ。利用設(shè)計程序計算滿足設(shè)計彎沉指標和層底拉應(yīng)力要求的水泥穩(wěn)定碎石基層的厚度結(jié)果如下:新建路面結(jié)構(gòu)厚度計算公路等級:一級公路新建路面的層數(shù):5標準軸載：BZZ-１０0路面設(shè)計彎沉值：18。44(０．01mm)路面設(shè)計層層位：5設(shè)計層最小厚度：15０（ｍm）層位結(jié)構(gòu)層材料名稱厚度(mm)2０℃平均抗壓模量(MPa）15℃平均抗壓模量（MPａ)容許應(yīng)力(MPa)1細粒式瀝青瑪蹄脂碎石（SMA—13）４01４00２0000.38562中粒式瀝青混凝土(AC-20）6０1２0０180０0。2４10３粗粒式瀝青混凝土(AC—25）８０1０00１200０。1928４水泥穩(wěn)定碎石20015０03６000．2１045水泥穩(wěn)定碎石？1５0０36000．21０46新建路基４５按設(shè)計彎沉值計算設(shè)計層厚度：LD=18。４4(０.01mm)H（5）=1５0mｍＬＳ＝１。7（0。01mｍ)由于設(shè)計層厚度Ｈ（5)=Ｈｍin時LS＜=LD,故彎沉計算已滿足要求.Ｈ(5）=15０mｍ（僅考慮彎沉）按容許拉應(yīng)力計算設(shè)計層厚度：H（5）=150mｍ(第１層底面拉應(yīng)力計算滿足要求）H（5）=150mm（第2層底面拉應(yīng)力計算滿足要求）Ｈ（5)=150mｍ(第3層底面拉應(yīng)力計算滿足要求）H(5)=１50ｍm（第4層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)H（5)=200mmσ（5）=.22MPaＨ（5）＝250mmσ(5）=.188MPaＨ（5)＝215mm（第5層底面拉應(yīng)力計算滿足要求)路面設(shè)計層厚度:H（5）=150mm（僅考慮彎沉）H(5）=２15ｍm(同時考慮彎沉和拉應(yīng)力)通過對設(shè)計層厚度取整,Ｈ（4）=３90mｍ。最后得到路面結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果如下:－———————-－--—－——－—－-—-－———－-——－—－—--－————-—-細粒式瀝青瑪蹄脂碎石(ＳMA－１３）40mm－－——-－-－－-—－－———－－－—-－—－——-——－—－－--—-—中粒式瀝青混凝土（AC—20)60ｍm——-—-－—-－-——-—－--－-－－-－--－-—－－—————－-—－—-－——粗粒式瀝青混凝土（AＣ－25)80ｍm－-—--———－—-－-－———－－————－-－－－-——水泥穩(wěn)定碎石２00mm—－-——-——－-—－—-——－—-———－—-———--－--－—－————-水泥穩(wěn)定碎石220mm-—--———-—-－—--—-————-——--—-——－——－—－--——-－新建路基第七章排水設(shè)計7.1路基排水設(shè)計年降雨量較為充沛，水系較為發(fā)達，季節(jié)降雨量分布呈單峰型，為春雨多、梅雨量大，夏秋冬雨量少，年總降雨量平均為1５1２。9mm，多數(shù)年份降水量均在正負20％距平范圍內(nèi)振蕩，百年一遇洪水位(38.78米)以上?？梢钥闯龃说赜炅勘容^豐富，而且春季雨水比較集中。所以必須對路基進行排水設(shè)計.本設(shè)計標段內(nèi)路基存在填方路基和挖方路基,由于地勢起伏較大,丘陵較多，設(shè)計標段內(nèi)匯水面積較大，容易侵入路基，對路基穩(wěn)定性造成影響。所以在設(shè)計標段內(nèi)，架設(shè)了圓管涵用以排水，同時根據(jù)地勢設(shè)置截水溝，并配合邊溝和排水溝的使用,防止坡面地表流水直接流入路基.由于沿線的天然河道較小，邊溝里的水無法利用河道排到自然水系中，所以應(yīng)根據(jù)地形和邊溝匯水點設(shè)置排水溝來將邊溝的水引出去.由排水溝引出的水不能直接排放到農(nóng)田或者道路兩邊，并且由于地區(qū)潮濕多雨地區(qū),設(shè)置蒸發(fā)池的效果并不理想，所以采用散排或者引入大型水塘的方式排水.在本設(shè)計中路基排水設(shè)施有邊溝、排水溝、截水溝、跌水和急流槽四種.7。１.１邊溝本次設(shè)計中邊溝是用來匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。設(shè)置于路基坡腳外側(cè)，與路中線大致平行。本次設(shè)計中邊溝的最小縱坡為0.3%,考慮到縱坡較小,所以邊溝的出水口距離一般為15０—200米.邊溝斷面形式為梯形,溝深為0.６米，底寬為0．6米,溝頂寬度為1。8米。邊溝內(nèi)側(cè)坡度為1:1。邊溝用M7．５漿砌片石現(xiàn)場制成。7.1。2排水溝排水溝主要用來將邊溝的水引到自然河道或者池塘里。本次設(shè)計中邊溝斷面形式采用梯形,溝底寬度為0.8米，溝深為0。8米，溝頂寬度為2.４米，溝內(nèi)側(cè)坡度為１:1.排水溝用M7。５漿砌片石現(xiàn)場制成。排水溝長度一般為30米左右。7．1.3截水溝指的是為攔截山坡上流向路基的水,在路塹坡頂以外設(shè)置的水溝。截水溝斷面形式為梯形，溝深為０．６米，底寬為0.6米,溝頂寬度為1。8米.截水溝內(nèi)側(cè)坡度為１:1.截水溝溝用Ｍ7．5漿砌片石現(xiàn)場制成。由于設(shè)計標段的匯水面積很大,因此截水溝設(shè)置時，應(yīng)于挖方坡口５m以上設(shè)置截水溝。且長度一般不宜超過500m。7.1。4跌水和急流槽跌水指的是在陡坡或深溝地段設(shè)置的溝底為階梯形，水流呈瀑布跌落式通過的溝槽.急流槽指的是在陡坡或深溝地段設(shè)置的坡度較陡、水流不離開槽底的溝槽.用于當截水溝受地形限制時，將水流平穩(wěn)引至下游渠道。7。2路面排水目前，在我國排除路面降水的方式共有兩種：一是分散漫流式，即通過路面和路肩橫坡向路基兩側(cè)橫向或斜向結(jié)和邊坡坡面漫流排至路基邊溝;二是集中截流式，即在硬路肩外側(cè)邊緣處設(shè)置攔水帶,將路面表面降水匯集到由攔水帶與硬路肩鋪面組成的淺三角形過水斷面內(nèi)，通過間隔一定距離設(shè)置的泄水口和坡面急流槽集中排放到路基邊溝內(nèi)。建議一般情況下，高等級公路宜優(yōu)先采用則采用集中截流式.路面排水（含路肩排水）設(shè)施主要由路面橫坡、攔水帶（或邊溝)、泄水口和急流槽組成。路面橫坡一般采用2％的單向坡，硬路肩與行車道的橫坡相同.攔水帶的設(shè)置是為了防止路面漫流沖刷路堤邊坡,在路肩外側(cè)邊緣處設(shè)置，攔截路面水流以形成側(cè)溝，通過泄水口、急流槽將側(cè)溝內(nèi)的水排入路基外的排水溝.在本公路設(shè)計中,路線縱坡一般在３％以下，走勢平緩，故不用設(shè)攔水帶泄水口的間距應(yīng)根據(jù)流量計算,以保證降雨時路面積水迅速排走，匯水不能進入行車道為設(shè)計原則，一般為２0m～３0m.泄水口長度一般為2m～4m7。2.１路面表面排水集中排水方式需要在硬路肩外側(cè)緣放置攔水帶,將路面表面水匯集在攔水帶與路肩鋪面組成的淺三角形過水斷面內(nèi),然后通過相隔一定間距設(shè)置的泄水口和激流槽集中排放到坡腳外側(cè)的邊溝內(nèi).本設(shè)計中，攔水帶采用水泥混凝土預(yù)制塊。具體尺寸如下圖a所示。攔水帶的泄水口的形式設(shè)置為開口式,一般路段為對稱喇叭口，縱坡路段設(shè)置成不對稱的喇叭口式,并在硬路肩邊緣的外側(cè)設(shè)置逐漸變寬的低凹區(qū).泄水口的各項尺寸（開口長度,低凹區(qū)寬度及下凹深度等）具體尺寸如下圖b所示:圖a攔水帶尺寸圖b攔水帶泄水口尺寸7.2．2中央分隔帶排水本設(shè)計中，中央分隔帶的寬度為２米，而且表面未采用鋪面封閉，表面上不設(shè)置排水設(shè)施。所以對于一般路段，降落在分隔帶上的表面水下滲，由分隔帶內(nèi)的地下排水設(shè)施排除。中央分隔帶內(nèi)設(shè)置縱向的排水滲溝,隔一定的間距設(shè)置橫向排水管將排水滲溝內(nèi)的水排出路界范圍。滲溝周圍包裹反慮織物（土工布)，以免滲入水攜帶的細粒將滲溝堵塞，滲溝上的回填土料與路面結(jié)構(gòu)的交界面鋪設(shè)雙層瀝青的土工布隔滲層,排水管采用直徑為１５厘米的塑料管,示意圖如下所示.對于超高路段，在分隔帶內(nèi)設(shè)置淺碟形混凝土淺溝,并隔一定間隔設(shè)置集水井,集水井內(nèi)的水通過橫向排水管排出。一般路段中央分隔帶下設(shè)排水滲溝示意圖1—中央分隔帶;２-路面；3—路床頂面;4－隔滲層；5－反慮織物;6-滲溝；7-橫向排水管第八章橋涵及交叉設(shè)計8。1橋梁及涵洞８。１。1橋梁本設(shè)計標段內(nèi)需要跨越多條天然溝渠池塘和地方道路建筑,需要建設(shè)橋梁。具體樁號和跨徑如下表所示：橋梁位置跨徑分布（ｍ)總長(m)起始