道路橋梁工程畢業(yè)論文

.33/33摘要本設計根據(jù)給定的資料,通過對原始數(shù)據(jù)的分析,根據(jù)該路段的地質、地形、地物、水文等自然條件,依據(jù)《公路工程技術標準》、《公路路線設計規(guī)范》等交通部頒發(fā)的相關技術指標,在老師的指導和同學的幫助下完成的。設計內(nèi)業(yè)詳細資料有：路線設計,包括紙上定線〔山嶺區(qū)或越嶺線、繪制路線平面圖、路線縱斷面設計；路基設計,完成兩公里橫斷面和路基土石方的計算及路基排水設計；路面設計,水泥混凝土路面設計；小橋涵設計,完成一項涵洞設計；路線交叉設計,完成一項路線平面交叉；設計概算編制,完成全線設計路段的初步設計概算；應用計算機繪制工程圖,按老師指導和要求完成。整個設計計算了路線的平、縱、橫要素,設計了路基、路面、平面交叉、小橋涵的尺寸等內(nèi)容,由此圓滿完成了北翠公路青年農(nóng)場至前進段兩階段初步設計。關鍵詞：路線,路基,路面,涵洞,平面交叉,概算.ABSTRACTDatathatthisdesignaccordingtogivetosettletocomplition,completetheThreexinforestofMulintolianhehighwaystationsegment<1>firstdesignstationsegment<2>therelevanttechniqueindexsignforkind,geographyforsecondclasshighwayroute,fromthisdesignlearningalotofknowledgeconcerninghighways,passinganalysisprimitivedataing,accordingtotheroad'ssegment,characteristicsoftermnature,suchas,groundthing,andhydrologyetc.,Basishighwayengineeringtechniquestandard,highwayroutedesigningthenormalwaitingthetransport,andcompletetodesignunderthehelpthattheteacher'sleadingiswiththeclassmateofconstitutethecircumstance,Thedesigninsideofstagefirststepsinclude:Routedesign,Thepaperupsettlesthelines<mountainrangearea,ormoremountainrangeline>,Drawtherouteplanechart,Proceedrouteverticalsectionofdesign;Roadbeddesign,Completetwokilometercrosssectionsarewiththeroadbedthecalculationofsquaregroundandroadbeddrainthedesign;Roaddesign,Cementconcreteroaddesign;Smallbridgeculvertdesign,Completethedesignofaculvert;Theroutecrossesthedesign,Completearouteflatsurfacetocross;Designbudgetaryestimateestablishment:Completestheentirelinetodesigntheroadsectionthepreliminarydesignbudgetaryestimate;Theapplicationcalculatordrawstheengineeringdiagram,Completeundertheteacher'sleadingrequest.wecomputetherouteeven,vertical,horizontalmainfactor,designedtheflatsurfacetodesigntheroadbed,roadthesizefor,smallbridgeculvert,fromhere,successfullycompletedQingniantoQianjinoftheBeicuihighwayinsectiontwostagespreliminarydesigns.Keywords:Route,roadbed,road,culvert,Routecross,Budgetaryestimate.目錄前言………………………ⅠAbstract…………………Ⅱ1前言……………11.1選題的背景、目的及意義………11.2設計任務…………11.3路線概況……………………11.4公路等級和技術標準……………21.5路線采用的技術經(jīng)濟指標………21.6路線設計起訖點…………………32路線…………………42.1路線方案的說明和比較……………………42.1.1了解資料…………………42.1.2定線的原則與方法………42.1.3定線具體過程……………42.1.4路線方案的比選…………52.2路線平面設計……………………52.2.1確定各平曲線半徑及緩和曲線長度……52.2.2設計確定平曲線的原則…………………62.2.3特殊線形設計方法………72.2.4編制直線及轉角一覽表………………112.2.5平面圖標注………………112.2.6彎道視距的檢查………112.2.7繪圖……………………112.3路線縱斷面設計…………………112.3.1點繪地面線………112.3.2拉坡調(diào)坡定坡………112.3.3確定縱坡度,變坡點的位置……………112.3.4縱斷面圖的詳細設計…………………112.3.5平、豎曲線的組合………122.3.6豎曲線要素的計算………122.3.7平縱線形設計應注意避免的組合………133路基路面及排水…………143.1路基設計……………143.1.1邊坡的確定………………143.1.2路基高度的確定………143.1.3加寬超高設計…………153.1.4排水系統(tǒng)的設計原則…………………173.1.5橫斷面的繪出…………183.2路面設計……………………18設計原則………………19路面結構的確定及材料的選擇………19施工要求………………19路面設計計算書………193.3排水系統(tǒng)的設計原則…………284橋涵涵洞…………………294.1全線采用的涵洞………………294.2涵洞的設計……………………29小橋涵位置確定………29洞口類型的選擇………29涵洞計算…………295路線交叉……………………315.1交叉概述………………………315.1.1交叉口設計的基本要求………………125.1.2交叉口設計的主要內(nèi)容………………315.2交叉口設計類型………………315.3交叉口設計技術指標…………315.4交叉口設計……………………316環(huán)保設計……………………326.1環(huán)保設計方案…………………32結論………………………33參考文獻………………34致謝………………………35.1前言1.1選題的背景、目的及意義本次畢業(yè)設計是在對《公路勘測設計》、《路基工程》、《路面工程》、《橋梁工程》及其它有關專業(yè)課程的學習的基礎上,并在教師的指導下,完成一段公路的兩階段初步設計任務。本次設計的目的和意義是應用學過的專業(yè)知識,根據(jù)自己專業(yè)的服務去向,在老師的指導下獨立的完成一段公路的初步設計任務。通過此次設計可以培養(yǎng)我們的綜合設計能力,進而把學過的知識加以系統(tǒng)的應用和鞏固,使理論與生產(chǎn)實踐相結合。掌握路線設計、路基設計、路面設計、小橋涵設計及初步設計概算設計理論和具體設計方法,并能夠獨立完成全部設計的圖表。為自己走向工作崗位后適應生產(chǎn)實踐的需要打下堅實的基礎。1.2設計任務本次設計任務主要包括：依據(jù)地形圖完成給定的初步設計路線設計：紙上定線〔山嶺區(qū)或越嶺線進行方案比較〔局部進行路線平面設計進行路線縱斷面設計。路基設計：完成2km路基橫斷面設計.土石方計算及路基排水設計,結構設計,邊坡設計。路面設計：水泥混凝土路面設計〔詳細設計。小橋涵設計：結合自身設計,完成一項涵洞設計。路線平面交叉設計：完成一處路線平面交叉設計。初步設計概算：完成初步設計概算01表,02表,03表專項設計：公路幾何線形。1.3路線概況本設計路段為山嶺區(qū),沿線為第四級沖擊和洪積層,表層土壤為粉質低液限粘土,中層為沖積形成的砂礫,圓礫,底層為白堊系砂巖。土壤滲透性較好,地層比較穩(wěn)定。工程名稱：北〔安翠〔巒公路青年農(nóng)場至前進段,路線位于東經(jīng)126o16′38″～127o14′33″,北緯47o35′04″～48o33′56″之間。屬山嶺重丘區(qū),植被為人工林和次生林,沿線所處自然區(qū)劃為Ⅰ區(qū)。①年平均氣溫為3.0oC②降雨量400mm～600mm。③冬季主導風向為西北風④年平均風速3.5m/s⑤多年平均最大凍深2.4米。水文情況：地表排水良好,地下水位埋深小于3米。公路主要病害：凍脹﹑翻漿﹑延流水。1.4公路等級和技術標準確定公路等級：<1-1>—遠景設計年平均日交通量〔輛/日；—起始年平均日交通量〔輛/日,包括現(xiàn)有交通量和道路建成后從其它道路吸引過來的交通量；r—設計交通量年平均增長率〔%；n—設計交通量預測年限 交通量年平均增長率為7.0%,一般能適應各種車輛折合成小客車的年平均晝夜交量,=小型車+1.5中型車+2大型車=3950,=3950〔1+7.0%=10185.21,交通量在5000～15000之間,所以所選路段為二級公路表1.1技術指標選取表計計速度〔km/h行車道寬度〔m路基寬度<m>最大縱坡<%>平曲線最小半徑<m>會車視距橋涵設計載重607106極限125一般200150公路-Ⅱ級1.5路線采用的技術經(jīng)濟指標路線的起點樁號為K125+000.00,終點樁號為K130+850.2,總里程為5.8502公里,在路線設計路段4.9公里上,設置了5個圓管涵洞,7條平曲線,設計速度為60km/h,路基寬度為10m,平曲線最小半徑采用值為300米,最大縱坡度為6%,會車視距為150m,路面寬度為8.5米。該路設計基準期為15年,路面采用水泥混凝土路面,路面結構為面層〔水泥混凝土,基層〔5%水泥水穩(wěn)砂礫,底基層〔水泥、石灰綜合穩(wěn)定土,墊層〔天然砂礫。1.6路線設計起訖點及設計高程起點坐標N-5332750E-22455500起點高程486.02終點坐標N-5337000E-22453000終點高程284.012路線線形設計2.1路線方案的說明和比較2.1.1了解資料首先要熟悉地形圖和所給的原始資料,分析其地貌、高差、河渠、耕地、建筑物等的分布情況。定線的原則根據(jù)給定的起終點,分析其直線距離和所需的展線長度,選擇合適的中間控制點。在路線各種可能的走向中,初步擬定可行的路線方案,〔如果有可行的局部路線方案,應進行比較確定,然后進行紙上定線。1．在1:10000的小比例尺地形圖上在起,終控制點間研究路線的總體布局,找出中間控制點。根據(jù)相鄰控制點間的地形、地貌、地質、農(nóng)田等分布情況,選擇地勢平緩山坡順直的地帶,擬定路線各種可行方案。2.對于山嶺重丘地形,定線時應以縱坡度為主導；對于平原微丘區(qū)域〔即地形平坦地面自然坡度較小,縱坡度不受控制的地帶,選線以路線平面線形為主導。最終合理確定出公路中線的位置〔定出交點。2.1.3．定線具體過程〔1試坡：定均坡線。在山嶺重丘地帶,根據(jù)等高線間距和所選定的平均縱坡〔視路線高差大小,一般選5%-5.5%按計算得等高線間平均長度a<a=等高距/平均縱坡>進行試坡〔用分規(guī)卡等高線,本設計中a取2cm,將各點連成折線,即均坡線?！?定導向線：分析這條均坡線對地形、地物等艱苦工程和不良地質的避讓情況。如有不合理之處,應選擇出須避讓的中間控制點,調(diào)整平均縱坡,重新試坡。經(jīng)過調(diào)整后得出的折線,稱為導向線?！?平面試線：穿直線：按照"照顧多數(shù),保證重點"的原則綜合考慮平面線形設計的要求,穿線交點,初定路線導線〔初定出交點。敷設曲線：按照路中線計劃通過部位選取且注明各彎道的圓曲線的長度。平面試線中要考慮平﹑縱﹑橫配合,滿足線形設計和《標準》的規(guī)定和要求,綜合分析地形、地物等情況,穿出直線并選定曲線半徑。〔4修正導向線：縱斷面控制：在平面試線的基礎上點繪出粗略縱斷面地形線,〔可用分規(guī)直接在圖紙上量距,確定地面標高,進行初步縱坡設計,并根據(jù)縱坡設計情況修正平面線形。橫斷面較核：根據(jù)初步縱坡設計,計算出路基填挖高度,繪出工程困難地段的路基橫斷面圖〔如地面橫坡陡或工程地質不良地段等,根據(jù)路基橫斷面的情況修平面線形?！?定線：經(jīng)過幾次修正后,最終確定出滿足《標準》要求,平縱線型都比較合適的路線導線,最終定出交點位置〔一般由交點坐標控制。2.1.4路線方案的比選如有路線局部方案,應分別進行定線設計,經(jīng)論證比較定出推薦方案,路線方案比較選擇主要考慮下列因素：〔1路線長度；〔2平、縱面線形指標的高低及配合情況；〔3占地面積；〔4工程數(shù)量〔路基土石工程數(shù)量,橋梁涵洞工程數(shù)量；〔5造價等。2.2路線平面設計根據(jù)路線幾何線形設計要求,確定路線平面線形各要素及其他們之間的配合；線形應與地、地物相適應,與道路所經(jīng)地帶的地形、地物、環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào),而且減少工程數(shù)量,節(jié)省投資。確定各平曲線半徑及緩和曲線長度《公路工程技術標準》JTGB01-2003規(guī)定：當平曲線半徑小于等于250m時應設置加寬；當平曲線半徑大于等于1500m時可以不設置緩和曲線和超高,超高的橫坡度計算由行車速度、半徑大小、結合路面類型、自然條件和車輛組成等情況確定。二級最大超高不應大于8%,在積雪地區(qū)不宜大于6%。當超高橫坡度的計算值小于路拱坡度時,應當設等于路拱坡度的超高值。極限最小半徑：〔規(guī)范值125m一般最小半徑：〔規(guī)范值200m不設超高最小半徑：〔規(guī)范值1500m平曲線極限最小長度按6秒行程設計計算：〔規(guī)范值100m平曲線一般最小長度按3倍極限長度計算：〔規(guī)范值300m緩和曲線最小長度按3秒計算極限長度：〔規(guī)范值50m同向曲線間為了防止出現(xiàn)組合出現(xiàn)斷臂曲線宜在兩同向曲線間設置不小于6V的直線段。反向曲線間為了設置適當長度距離改變行車方向宜在兩同向曲線間設置不小于2V的直線段。表2.1平曲線規(guī)范規(guī)定匯總表序號名稱取值說明1平曲線一般最小半徑200m在一般情況下應盡量使用大于一般最小半徑的曲線半徑〔規(guī)范規(guī)定,原曲線半徑不宜超過10000m,只有在地形條件限制時采用。2平曲線極限半徑125m只有當?shù)匦螚l件特殊困難或受其它條件嚴格限制時方可采用。3不設超高最小半徑1500m。路拱=2%4平曲線一般最小長度300m。9s行程計5平曲線極限最小長度100m6s行程計6同向曲線間最小直線長度6V360m按照實際工程經(jīng)驗在山區(qū)工程可以在一般困難地區(qū)保證4V=240m,在工程十分艱巨困難處可以采用3V=180m。但在采用低值時應避免在直線上設置凹形豎曲線7反向曲線間最小直線長度為2V120m按照實際工程經(jīng)驗山區(qū)公路此指標比較容易滿足。8緩和曲線最小長度50m3秒行程。9最大超高8%越嶺段縱坡較大將最大超高值由8%減小至6%可以減小合成坡度,保證車輛在雨天,冰雪天氣的行車安全。10超高漸變率1/125邊線,線性超高11原曲線加寬第三類線性加寬12會車視距150m兩倍停車視距2.2.2設計確定平曲線的原則1.在條件允許的情況下盡量使用大的曲線半徑〔R<10000m。2.一般情況下使用極限半徑的4～8倍或超高為2～4%的原曲線半徑值,即390～1500m為宜。3.從現(xiàn)行設計要求方面考慮,曲線長度按最小值5～8倍。4.地形受限時曲線半徑應該盡量大于一般最小半徑。5.從視覺連續(xù)性角度,緩和曲線長度與平曲線半徑間應有如下關系。6.為使線形連續(xù)協(xié)調(diào)宜將回旋線與原曲線長度比例定位1：1：1,當曲線半徑較大,平曲線較長時也可以為1：2：1。7..盡量保證全線指標均衡。根據(jù)設計資料,本次設計段路為二級路,設計速度為60公里/小時,設計年限15年,全線共設7條平曲線,其中包含基本型、非對稱基本型、和S形曲線等多種曲線。2.2.3特殊線形設計方法1、基本型：按直線－回旋線－圓曲線－回旋線－直線的順序組合,為了使線形連續(xù)協(xié)調(diào),宜將回旋線－圓曲線－回旋線的長度比設計成1:1:1；當半徑較大,平曲線較長時,也可以將回旋線－圓曲線－回旋線的長度比設計成1:2:1等組合形式。計算例如對于交點<JDK126+346.124>,α=28o22′14″,Ls=200m,R=1400m曲線內(nèi)移值PP==1.19m總切線長Tq=－=99.982mT=<R+P>tg+q=454.155m曲線總長Lh=R+Ls=893.222m外距EE=<R+P>sec－R=45.26m校正值JJ=2T-L=15.09m計算出個主點里程樁號JDK126+346.124－T454.155ZHK125+891.969+Ls200HYK126+091.969+Lh–2LS493.222YHK126+585.191+LS200HZK126+785.191－Lh/2466.611QZK126+338.580+J/27.545JDK126+346.124校正后的交點與原來的交點相符。2、基本型非對稱平曲線例如<JDK125+503.387>m,m,m,。mmmm前切線長:m后切線長：m曲線長：m主點里程樁號需要計算公式如下：ZH=JD-Th1=K=K125+302.044HY=ZH+Ls1=K125+302.044+100=K125+402.044HZ=ZH+Lh=K125+302.044+388.079=K125+690.123YH=HZ-Ls2=K125+690.123-200=K125+570.123式中：ZH—第一緩和曲線起點〔直緩點HY—第一緩和曲線終點〔緩圓點YH—第二緩和曲線終點〔圓緩點HZ--第二緩和曲線起點〔緩直點3、S型曲線：兩個反向圓曲線用回旋線連接的組合,兩圓曲線的半徑之比不宜過大,比值宜≤1：2,兩個回旋線參數(shù)A1與A2之比應小于2.0,有條件時以小于1.5為宜。當回旋線間不得以插入直線時,其直線的長度應符合以下公式：△L≤〔A1+A2/40。S型曲線計算算例例如組成S型交點樁號為K127+546.847,偏角為左21°05'41″交點樁號為K127+775.440,偏角為右25°40'08″交點間距mmm設計曲線2的半徑和緩和曲線長mmmm擬m在1到1/3之間由上兩式解得mmmmm各項驗算滿足要求<1>ZH=JD-Th1=K125+891.969HY=ZH+Ls1=K126+091.969YH=HZ-Ls1=K126+585.191HZ=ZH+Lh=K126+785.191<2>ZH=JD-Th2=K126+785.191HY=ZH+Ls2=K126+885.212YH=HZ-Ls2=K126+995.699HZ=ZH+Lh=K127+095.699式中：ZH—第一緩和曲線起點〔直緩點HY—第一緩和曲線終點〔緩圓點YH—第二緩和曲線終點〔圓緩點HZ--第二緩和曲線起點〔緩直點根據(jù)路線幾何線形設計要求,確定路線平面線形各要素及其他們之間的配合；線形應與地形.地物相適應,與道路所經(jīng)地帶的地形.地物.環(huán)境.景觀相協(xié)調(diào),而且減少工程數(shù)量,節(jié)省投資。在以上工作完成后,即可以繪制等高線根據(jù)中樁地面高程以及橫斷面數(shù)據(jù)利用內(nèi)差繪制等高線。2.2.4編制直線及轉角一覽表根據(jù)所得數(shù)據(jù)填寫直線轉角一覽表2.2.5平面圖標注路線起終點里程、交點位置及編號、公里樁、百米樁、水準點地物、人工構造物、曲線主點樁號、曲線要素表、坐標網(wǎng)格等。2.2.6彎道視距的檢查對于曲線內(nèi)側受建筑物、樹木、路塹邊坡等限制較嚴的彎道應進行視距檢查,對于需要進行工程處理來保持視距的彎道繪出視距包絡圖。2.2.7繪圖根據(jù)路基橫斷面設計圖確定出公路用地范圍,并據(jù)此繪出公路用地圖,比例尺：縱向1:2000,橫向1:1000,圖上標出百米樁左右兩側的用地范圍,連結細實線,并注上占地寬度,各曲線要素點要標出。單曲線內(nèi)中樁坐標計算2.3路線縱斷面設計點繪地面線根據(jù)各里程樁號及對應的地面高程,點繪出路線地面線。拉坡調(diào)坡定坡確定設計高程時,應根據(jù)《公路路線設計規(guī)范》規(guī)定公路的最大縱坡、限制坡長、縱坡折減、合成坡度等,并結合路線起終點、橋隧、交叉口、越嶺線埡口、沿溪線水位等控制點和經(jīng)濟點的高程,確定出公路路線縱斷面設計線。該設計線必須滿足技術標準,又盡可能照顧平縱面線形的協(xié)調(diào)。同時還是最經(jīng)濟的設計。確定縱坡度,變坡點的位置高程縱斷面設計線不宜太碎,應保證最小坡長要求,變坡點位置應選擇在整10m樁號上,變坡點高程精確到小數(shù)點后三位,中樁精度小數(shù)點后三位。坡度值為"0.00%"。縱斷面圖的詳細設計選取各變坡點處豎曲線半徑：計算各豎曲線要素。根據(jù)設計資料繪制出路線中樁點的地面線,并寫出縱斷面設計圖的地質土壤情況,地面標高里程樁號、橋涵位置、孔徑、結構類型、水準點的高程和位置坡度、填挖高度、與公路交叉的位置?？v坡設計應考慮汽車的性能。有利于安全.提高車速.減少大氣污染。應當避免出現(xiàn)小于0.3%的不利于排水的縱坡度。平、豎曲線的組合1.平、豎曲線應相互重合,且平曲線應稍長于豎曲線。2.平、豎曲線大小應保持均衡。3.暗、明彎與凸、凹豎曲線的組合合理。4.有些平、豎曲線應避免組合。豎曲線要素的計算〔2-12〔2-13〔2-14〔2-15注：R—豎曲線半徑T—豎曲線切線長E—外距—前段坡線坡度—后段坡線坡度當ω﹥0時為凹型豎曲線；ω﹤0時為凸型豎曲線。例：變坡點樁號變坡點高程RωLTEK25+456450.96325008.23205.75102.90.002豎曲線起點高程=變坡點高程±T注：起點位于上坡段取負；起點位于下坡段取正切線高程=豎曲線起點高程+設計高程=切線高程±h填挖高度=設計點高程-地面高程注：凹型豎曲線取正；凸型豎曲線取負；—計算點到豎曲線起點距離—坡線的中縱坡度；上坡取正；下坡取負；h—豎曲線上任意點的距離2.3.7平縱線形設計應注意避免的組合1.應避免在凸型曲線的頂部和凹型豎曲線的底部插入小半徑平曲線。2.應避免在凸型豎曲線的頂部和凹型豎曲線的底部與反向平曲線變曲點重合。3.在長直線段或長平曲線內(nèi)要盡量設成直坡線避免設置凸凹看不見的線形。4.平曲線長直線段內(nèi)不要插入短的豎曲線。5.應避免在長直線上設置長坡凹型豎曲線路段這種路段易產(chǎn)生視覺的錯覺造成超速行駛。3路基路面及排水路基是公路的重要組成部分,它是按照路線位置和一定技術要求修筑的帶狀構造物,承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d,必須具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性,中期設計在公路設計中占有重要的地位。3.1路基設計根據(jù)《公路工程技術標準》JTGB01-2003規(guī)定一級公路,山嶺區(qū)的有關技術標準路基參數(shù)表表3.1路基寬度<m>路基邊坡坡度路面寬度<m>右側硬路肩寬度<m>土路肩寬度<m>邊溝坡度10.001：1.58.50.750.751：1.5路基橫斷面由路面寬度、路拱橫坡度、路肩、路基寬度、路基邊溝、截水溝、取土坑、棄土坑、公路用地等組成。路拱橫坡度取2%,土路肩為3%,路基邊坡為1:1.5,在設計邊溝的深度為0.6m,寬度為0.6m,外側邊坡坡度均為1:1.5。3.1.1邊坡的確定路基邊坡坡度對路基穩(wěn)定性十分重要,確定路基邊坡坡度是路基設計的重要任務。其大小取決于邊坡的土質,巖石的性質及水文地質條件等自然因素和邊坡的高度。一般路基的邊坡坡度可根據(jù)多年實踐經(jīng)驗和設計規(guī)范推薦的數(shù)值采用。1.路堤邊坡一般路堤的邊坡度可根據(jù)填料種類和邊坡高度按規(guī)定坡度選用,路堤邊坡坡度超高時,單獨設計,陡坡上路基填方可采用砌石。2.路塹邊坡土質路塹邊坡應根據(jù)邊坡高度,土的密實程度,地下水和地面水的情況,土的成因和生成時代等因素選定。巖石路塹邊坡,一般根據(jù)地質構造與巖石特性對照相似工程的成功經(jīng)驗選頂邊坡坡率。3.1.2路基高度的確定路基的填挖高度,是在路線縱斷面設計時綜合考慮路線縱坡要求,路基穩(wěn)定性和工程經(jīng)濟等因素確定。從路基的強度和穩(wěn)定性要求出發(fā),路基上部土層應處于干燥或中濕狀態(tài),路基高度應根據(jù)臨界高度并結合公路沿線具體條件和排水及防護措施確定路基的最小填土高度。路基橫斷面設計是在橫斷面測量所得的數(shù)據(jù)點繪到橫斷面上,按縱斷面設計確定的填高度和平曲線上的超高,加寬值逐樁繪出路基橫斷面設計圖,并計算的填挖中樁高度,填方面積和挖方面積分別標注于橫斷面圖上。填、挖方面積的計算方法填挖面積的計算方法包括積距法、幾何圖形法、混合法、求積儀法,本設計采用積距法。圖3-1橫斷面計算圖如圖每隔1cm量出高度累計相加由于比例尺為1:200結果乘以4得到填挖方面最后把結果減去<填方>或加上<挖方>路面結構層面積即得該斷面的填挖方面積,對于半填半挖路段,填挖面積應該分別寫出。3.1.3加寬超高設計1.加寬當半徑小于等于250m時,為了保證車的安全,曲線段上的正常寬度應做適當?shù)募訉?半徑大于250時不加寬。2.超高二級公路設計時速為60km/h時,當平曲線半徑小于1500m時為讓汽車在曲線上行駛時能夠獲得一個指向曲線圓心的橫向分力,以克服離心力對行車的影響應設置超高。本設計中超高的設置方法采用的是繞邊線旋轉的方法,超高的形成過程包括提肩階段、雙坡階段和旋轉階段。3.超高值的計算路基設計調(diào)和一般是指路肩邊緣的高程,在超高設置段路基及中線的填、挖高度內(nèi)改變,因此在該段應對超高值進行計算。下面是計算各超高緩和段上各斷面的超高值,公式摘錄如下：表3.2繞路面內(nèi)邊線旋轉超高值計算公式超高位置計算公式備注1.計算結果均為與設計高之高差；2.臨界端面距超高緩和段的起點：全超高階段外緣中線內(nèi)緣超高過度段外緣中線內(nèi)緣3.1.4排水系統(tǒng)的設計原則1.一般規(guī)定<1>二級公路路基路面排水應進行綜合設計,使各種排水設施形成一個功能齊全,排水能力強的完整排水系統(tǒng)。<2>路基排水設計應與農(nóng)田水利建設規(guī)劃相配合,防止沖毀農(nóng)田或危害農(nóng)田水利設施,當路基占用灌溉溝渠時,應予恢復,并采取必要的防滲措施。<3>公路穿過村鎮(zhèn)居民區(qū)時,排水設計應與現(xiàn)有供、排水設施及建設規(guī)劃相協(xié)調(diào)。<4>排水困難地段可通過提高路基或采取降低地下水位、設置隔離層等措施,使路基處于干燥、中濕狀態(tài)。2.地質情況本段處在干燥或中濕狀態(tài),路基排水基本順暢,但也出現(xiàn)挖方及矮路堤,在大部分地區(qū)及挖方路段需設置邊溝,并且兩側100米左右的路段由于是填方向挖方過渡,填土高度較小,屬于矮路堤都必須設置邊溝。當排水量大時應進行流量計算,在小半徑曲線設置超高的地段,邊溝宜加深。邊溝縱坡應與路線縱坡一致,但本路線全線地面起伏很大,且橫斷面高差很大,在許多路段無法滿足此項要求。在路基兩側設置邊溝,一般情況下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤應設置邊溝,邊溝最大縱坡為3%,最小縱坡為0.3%。在一些地線橫向排水好的路堤也可不設邊溝。全線橫向排水基本良好,路基受地下水影響小,不需全線設置邊溝,路線左側高,右側低,右側需設邊溝的地段少一些?？v向排水全部按設置3m護坡道的情況選擇,挖方路段選路基邊坡坡腳以外2米。邊溝出口必須設在橫向排水良好或涵洞的地段使邊溝匯集來的水能順暢的排向路基范圍以外,以保持路基處在干燥或中濕狀態(tài)。各種排水設施的設計應盡量少占農(nóng)田,并與水利規(guī)劃和土地使用相配合進行綜合規(guī)劃,排水口應盡可能引接至天然河溝,以減少橋涵工程,不宜直接注入農(nóng)田。應采取就地取材,因地制宜的原則。在路基兩側設置邊溝,一般情況下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤應設置邊溝,邊溝采用梯形,邊溝的底寬為0.6m,深度為0.6m,內(nèi)側邊坡采用1:1.5,外側邊坡為1：1.5。邊溝最大縱坡為3.0%,最小縱坡為0.3%。在一些地線橫向排水好的路堤也可不設邊溝。紙上定線在地形圖上示出排水溝渠的平面位置。涵洞與路正交,縱坡度最大為2%,涵管直徑為1.50m。3.1.5橫斷面的繪出橫斷面設計一般比例為1:200,在橫斷面圖上,按縱斷面設計確定的填挖高度和平面設計的超高,根據(jù)標準規(guī)定的路基寬度,繪出其路基橫斷面設計圖,并標出填挖的高度路基寬度,計算出填方面積<At>,挖方面積<Aw>,并分別標注于圖上.。3.2路面路面是道路主要組成部分,它的好壞會直接影響行車速度,安全和運輸成本。路面要求有強度和剛度,穩(wěn)定度,表面平整度,和抗滑性,本段設計為水泥混凝土路面。3.2.1設計原則根據(jù)交通量,因地制宜,合理選材,方便施工的原則設計。3.2.2路面結構的確定及材料的選擇根據(jù)公路等級和交通量,確定路面等級為高級。路面類型選用普通水泥混凝土路面,路面結構：面層〔普通水泥混凝土厚度為23cm；基層〔5%水泥穩(wěn)定砂礫厚度為18cm；底基層<石灰、粉煤灰綜合穩(wěn)定土>厚度為18cm；墊層〔天然砂礫路基為中濕類型要加鋪砂墊層厚度為15cm?；鶎討哂凶銐虻膹姸群头€(wěn)定性,表面平整,在荷載重復作用后的累計變形不大。3.2.3施工要求對材料的要求:粗集料,應質地堅硬、耐久、符合規(guī)定級配,最大粒徑不應超過40cm；細集料應清潔,細度模數(shù)在2.5以上。施工準備的要求:混凝土配合比設計、基層的檢查與整修、基層的寬度、路拱與標高、表面平整度和壓實度均應檢查其是否符合要求。養(yǎng)生的要求：潮濕養(yǎng)生,每天均勻撒水數(shù)次,至少延續(xù)14天。3.2.4路面設計計算書1.交通分析：本設計擬建為山嶺區(qū)二級公路,設計基準期為15年。設計速度為60Km/h,根據(jù)所給的設計資料可知,交通量年平均增長率為7.0%。設計初年交通量：中型車680輛/日,中型車中各種車型所占比例為：解放CA10B—43%〔43%×680=292.4輛/日,東風EQ140—32%〔32%×680=217.6輛/日,解放CA390—25%〔25%×680=170輛/日；大型車350輛/日,大型車中各種車型所占比例為：黃河JN150—30%〔30%×350=105輛/日,沃爾沃N8648—37%〔37%×350=129.5輛/日,黃河JN162—33%〔33%×350=115.5輛/日根據(jù)《規(guī)范》查得—我國常用汽車路面參數(shù),列下表所示：軸載換算：以水泥混凝土路面結構設計以100KN的單軸-雙輪組荷載作為標準軸載。軸載換算表表3.3車型軸型<KN><次/日>〔次/日解放CA-10B后軸60.851292.40.10330.1033前軸19.4620.29292.40東風EQ-140后軸69.21217.60.60170.6017前軸23.7569.13217.60解放CA-390后軸70.1511700.58460.5846前軸35481.29170—黃河JN-150后軸101.61105135.36135.8429前軸49416.461050.4829沃爾沃N8648后軸1201129.52394.25112397.8492前軸55396.28129.53.5981黃河JN-162后軸1151115.51080.80521091.7238前軸59.5383.10115.510.9186二級公路的設計基準期為15年,安全等級為三級。取臨界荷位處的車輛輪跡橫向分布系數(shù)為0.58。交通量年平均增長率為7.0%。計算得到設計基準期內(nèi)臨界荷載處標準軸載的累計作用次數(shù)：屬重交通。2．分別以干燥、中濕和二種狀態(tài)擬定路面結構：⑴．干燥狀態(tài)下路面結構：面層：普通水泥混凝土初估板厚23cm基層：5%水泥穩(wěn)定沙礫18cm底墊層：石灰粉煤灰穩(wěn)定土18cm確定土基回彈模量E0：干燥路段土基的回彈模量為40.2Mpa。計算荷載疲勞應力：<3-1><3-2>式中：—標準軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力〔Mpar—混凝土板的相對剛度半徑〔m<3-3>h—混凝土板厚〔mEc—水泥混凝土的彎拉彈性模量〔Mpa取31000MpaEt—基層頂面的當量回彈模量〔Mpa<3-4>Ex—基層和底基層或墊層的當量回彈模量〔Mpa<3-5>hx—基層和底基層或墊層的當量厚度〔m<3-6>Dx—基層和底基層或墊層的當量彎曲剛度〔Mpa<3-7>E0—路床頂面的回彈模量〔Mpa取40.2Mpah1、h2—基層和底基層或墊層的厚度〔mE1、E2—基層和底基層或墊層的回彈模量〔Mpa取1300Mpa,600Mpa<3-8>則：式中：Kr—考慮接縫傳荷能力的應力折減系數(shù),采用縱縫設拉桿平縫時取0.87Kf—疲勞應力系數(shù)Kc—偏載,動載影響系數(shù),二級路取1.2②．計算在臨界荷位處的溫度疲勞應力：<3-9>式中：Kt—考慮溫度應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)—最大溫度梯度是混凝土板的翹曲應力〔Mpa<3-10>—混凝土線膨脹系數(shù)〔1×10-5/℃—最大溫度梯度〔℃/m取88℃/m—水泥混凝土彎拉彈性模量〔Mpa取31000Mpa—與l/r和h有關的系數(shù),查表得0.59<3-11>式中：—水泥混凝土抗彎拉強度標準值〔Mpa取5Mpaa、b、c—為回歸系數(shù)a=0.828,b=0.041,c=1.323<3-12>所以,③．檢驗初擬路面結構：二級公路的安全等級為三級,相應于三級安全等級的變異水平等級為中級,目標可靠度為85%。再椐查得的目標可靠度和變異水平等級,查表確定可靠度系數(shù)。<3-13>式中：—可靠度系數(shù),取1.13滿足上式。所以,初擬路面結構合適。④．路面防凍厚度計算：粘性土干燥路段不驗算防凍厚度。⑵中濕狀態(tài)下路面結構：面層：普通水泥混凝土初估板厚23cm基層：5%水泥穩(wěn)定沙礫18cm底基層：石灰粉煤灰穩(wěn)定土18cm墊層：天然砂礫15cm確定土基回彈模量E0：中濕路段的土基回彈模量為35.2Mpa。①．底基層和墊層同時存在時,應將底基層和墊層換算成具有當量回彈模量和當量厚度的單層,然后再與基層一起計算基層頂面的當量回彈模量：Ex—底基層和墊層的當量回彈模量〔Mpa<3-14>hx—底基層和墊層的當量厚度〔m<3-15>Dx—底基層和墊層的當量彎曲剛度〔Mpa<3-16>式中：h1、h2—底基層和墊層的厚度〔mE1、E2—底基層和墊層的回彈模量〔Mpa取600Mpa,150Mpa<3-17>②．計算荷載疲勞應力：<3-18><3-19>式中：—標準軸載在四邊自由板的臨界荷位處產(chǎn)生的荷載應力〔Mpar—混凝土板的相對剛度半徑〔m<3-20>h—混凝土板厚〔mEc—水泥混凝土的彎拉彈性模量〔Mpa取31000MpaEt—基層頂面的當量回彈模量〔Mpa<3-21>Ex—基層和底基層或墊層的當量回彈模量〔Mpa<3-22>hx—基層和底基層或墊層的當量厚度〔m<3-23>Dx—基層和底基層或墊層的當量彎曲剛度〔Mpa<3-24>E0—路床頂面的回彈模量〔Mpa取35.2Mpah1、h2—基層和底基層或墊層的厚度〔mE1、E2—基層和底基層或墊層的回彈模量〔Mpa取1300Mpa,438Mpa<3-25>則：式中：Kr—考慮接縫荷載能力的應力排減系數(shù),采用縱縫拉桿取0.87Kf—疲勞應力系數(shù)Kc—偏載,動載影響系數(shù),二級路取1.2③．計算在臨界荷位處的溫度疲勞應力：<3-26>式中：Kt—考慮溫度應力累計疲勞作用的疲勞應力系數(shù)—最大溫度梯度是混凝土板的翹曲應力〔Mpa<3-27>式中：—混凝土線膨脹系數(shù)〔1×10-5/℃—最大溫度梯度〔℃/m取88℃/m—混凝土抗彈性模量〔Mpa取31000Mpa—與l/r和h有關的系數(shù),取0.58<3-28>式中：—水泥混凝土抗彎拉強度標準值〔Mpa取5Mpaa、b、c—為回歸系數(shù)a=0.828,b=0.041,c=1.323<3-29>所以,④．檢驗初擬路面結構：二級公路的安全等級為三級,相應于三級安全等級的變異水平等級為中級,目標可靠度為85%。再椐查得的目標可靠度和變異水平等級,查表確定可靠度系數(shù)。<3-30>式中：—可靠度系數(shù),取1.13滿足上式。所以,初擬路面結構合適。⑤．路面防凍厚度計算：對于季節(jié)性冰凍地區(qū)應驗算路面總厚度〔水泥混凝土路面厚度+路面其它結構層厚度是否滿足最小防凍厚度的要求。若不滿足,則應增加防凍層補足或增加墊層厚度使路面總厚度達到最小防凍厚度的要求。已知當?shù)啬昶骄鶅錾?gt;2米,粘性土中濕路面最小防凍厚度為70cm中濕地段：23+18+18+15=74>70cm,滿足要求。3.3排水系統(tǒng)的設計原則各種排水設施的設計應盡量少占農(nóng)田,并與水利規(guī)劃和土地使用相配合進行綜合規(guī)劃,排水口應盡可能引接至天然河溝,以減少橋涵工程,不宜直接注入農(nóng)田。應采取就地取材,因地制宜的原則。在路基兩側設置邊溝,一般情況下挖方路基和填土高度小于1.0m的路堤應設置邊溝,邊溝采用梯形,邊溝的底寬為0.6m,深度為0.8m,內(nèi)側邊坡采用1:1.5,邊溝縱坡一般與路線縱坡一致。平坡路段,邊溝宜保持不小于0.5%的縱坡。特殊情況容許采用0.3%但邊溝口間距宜減小。一些地面橫向排水好的路堤也可不設邊溝。紙上定線在地形圖上示出排水溝渠的平面位置。涵洞與路正交,縱坡度根據(jù)具體情況而定,涵管為鋼筋混泥土,常為2.0m管節(jié)和0.5m管節(jié)。本設計涵管直徑為1.50m。4小橋涵設計4.1全線采用的涵洞公路跨越河流以及排除路基內(nèi)側邊溝水流時,常常需要修建各種橫向排水構造物,最常見的是小橋涵。本條公路位于山區(qū),溝壑交錯,因此應設置較多的橋涵。小橋涵的設計與布置是否合理,對于整條公路的造價和使用質量都有很大的影響。本設計中共有涵洞5座,涵洞的形式采用1-Φ1.5鋼筋混凝土圓管涵：平均1000m/座。4.2涵洞設計小橋涵位置確定合理地選擇小橋涵位置,是小橋涵設計的重要步驟,它直接關系到路基的穩(wěn)定,排水的順暢和修建工程量的大小。一般來說,小橋涵位置應服從路線的走向并達到排水順利,路基穩(wěn)定,工程造價低,只有在特殊情況下在不降低路線標準的前提下,局部調(diào)整路線,使之從較好的橋涵位置通過。此外設置小橋涵應遵循以下原則：逢溝設橋或涵,注意與農(nóng)田相結合；適應路線平縱并與路基排水系統(tǒng)相協(xié)調(diào)；考慮水力條件,進出口要平順,避免發(fā)生斜流現(xiàn)象全面綜合比較,力求橋涵主體及附屬工程的全部工程量最小,降低工程造價。洞口類型的選擇八字墻：適用于平坦順直,縱斷面變化不大的河溝。這種洞口形式的水力條件好,工程量小,施工簡單,經(jīng)濟。一字墻：適用于邊坡規(guī)則的人工渠道,這種洞形式工程量小,在窄而深,河道縱斷面變化不大時采用。根據(jù)路段的要求,形式所選用的涵洞為八字墻型式。涵洞計算1、匯水面積的計算涵洞的匯水面積：為地形圖上山脊線連線在地形圖上的投影：路線中以K126+650處橋涵為例此處匯水面積：在地形圖上畫出山脊線的連線,并求出匯水面積為：主河溝長度：主河溝平均坡度：I=20.70‰按推理公式計算涵洞流量：〔4-1式中：——規(guī)定頻率為p時的洪峰流量<m3/s>根據(jù)公路等級——頻率為p的雨力,即t為1小時的降雨強度,時,mm——指數(shù)參數(shù)〔mm/h北方地區(qū)〔4-2式中：——系數(shù),查表——指數(shù),查表——暴雨遞減指數(shù),查表——匯流時間〔h北方地區(qū)<4-3>式中：——系數(shù),查表——指數(shù),查表hm3/s用經(jīng)驗公式計算涵洞流量：<4-4>式中：——頻率為的雨力,即為1小時的降雨強度；——匯水面積C——系數(shù)在此取0.075m3/s根據(jù)m3/s,設計時采用管徑1.5m的鋼筋混凝土圓管涵。2、正交涵洞長度的計算公式：<4-5><4-6><4-7>式中：——路基寬度〔m、——由中心至上、下游路基邊緣寬度,當路基無加寬時均為0.5B<m>、——進出口帽石頂面至涵底鋪砌層頂面高度〔m——帽石頂面的寬度〔m——路基邊緣設計標高與涵底中心標高之差〔m——路基邊坡坡度〔1:m——涵底坡度〔以小數(shù)表示、——涵洞上下游長度計算示例：K16+650路基寬度為10m,涵洞處路基標高為418.86m,涵洞洞底中心標高為414.90m,帽石頂面至涵底鋪砌層頂面高度為0.3m,帽石頂面的寬度為0.4m,邊坡采用一種邊坡為1:1.5涵底縱坡為3.0%,計算正交涵洞長。已知：m,,m,mmm所以涵長為16.5m5路線交叉5.1交叉概述5.1.1交叉口設計的基本要求一是保證車輛與行人在交叉口能以最短的時間順利通過,使交叉口的通行能適應各條道路的行車要求。二是正確設交叉口立面,保證轉彎車輛的行車穩(wěn)定,同時符合排水的要求。5.1.2交叉口設計的主要內(nèi)容〔1正確選擇交叉口的形式,確定各組成部分的幾何尺寸?！?進行交通組織,即合理布置各種交通設施?！?驗算交叉口行車視距,保證安全通視?！?交叉口立面設計,布置雨水口和排水管道。5.2交叉口設計類型平面交叉口的形式取決于道路網(wǎng)的規(guī)劃和周圍建筑的情況,以及交通量,交通性質,交通組織。常見的形式有"十"字形,"T"字形及其演變而來的X