【正文】 highway alignment design pavement roadbed retaining wall 1 第 1章 設(shè)計(jì)任務(wù)和沿線自然條 設(shè)計(jì)任務(wù) 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)就是在教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成公路的設(shè)計(jì)工作，具體內(nèi)容包括原理分析、平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)、公路排水規(guī)劃設(shè)計(jì)及概算、設(shè)計(jì)文件的編制和圖紙繪制。 紙上定線 在地形圖上選擇路線至少 2個(gè)方案并簡(jiǎn)述理由；進(jìn)行路線方案比較并提出推薦方案。 路基穩(wěn)定性驗(yàn)算 高路堤、深路塹需進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算及軟土地基穩(wěn)定性驗(yàn)算并提出加固措施 典型擋土墻設(shè)計(jì)和計(jì)算 完成某段擋土墻設(shè)計(jì)和計(jì)算及全線擋土墻設(shè)計(jì)一覽表及其工程數(shù)量 典型涵洞設(shè)計(jì)和計(jì)算 選擇某典型斷面的涵洞進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算及全線涵洞設(shè)置一覽表 2 交叉口設(shè)計(jì) 如有路線交叉，需繪交叉口平、 縱、橫斷面圖 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算 設(shè)計(jì)瀝青路面和水泥混凝土路面 選定路線工程預(yù)算 計(jì)算工程量和材料用量并完成工程預(yù)算 瀝青路面設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 1）進(jìn)行軸載換算，確定路面設(shè)計(jì)彎沉值； 2）擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案，進(jìn)行方案比較； 3）確定路基路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)參數(shù)； 4）按三層體系簡(jiǎn)化法或設(shè)計(jì)程序確定路面結(jié)構(gòu)層尺寸； 5）按三層體系簡(jiǎn)化法或設(shè)計(jì)程序驗(yàn)算結(jié)構(gòu)層底面拉應(yīng)力和表面剪應(yīng)力； 6）各結(jié)構(gòu)層材料組成設(shè)計(jì)； 7）提出各結(jié)構(gòu)層的施工技術(shù)要求及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)； 8）計(jì)算工程量和材料用量。計(jì)算書交代設(shè)計(jì)中的具體計(jì)算方法和過(guò)程。路基土壤為中液性粘土，地下水位距挖方后地面的最低水位為 米 ,最高水位為 米多年最大道路凍深為 180 厘米。 2 公路的功能 桃江至馬跡塘公路位于平原微丘區(qū)，屬于二級(jí)公路；是連接兩個(gè)重要縣城的一條通道，它的建成將縮短城際間和沿線地區(qū)的運(yùn)輸時(shí)空距離，促進(jìn)各城市之間的經(jīng)貿(mào)往來(lái)，為全縣經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了重要的保障。 路基路面設(shè)計(jì)以就地取材、保證質(zhì)量、節(jié)約投資為設(shè)計(jì)原則，根據(jù)具體的地形，做好路基防護(hù)工程設(shè)計(jì)和路基、路面排水等綜合設(shè)計(jì)。 表 建成初期每日雙向交通量換算 汽車車型 日交通量（輛 /d） 折算系數(shù) 換算交通量 (輛 /d) 東風(fēng) EQ140 1420 2130 黃河 JN150 124 248 黃河 JN253 220 440 東風(fēng) SP9250 350 700 北京 BJ130 1020 1020 日野 KB222 569 1138 桑塔那 20xx 1720 1720 換算日交通量 N0合計(jì) 7396 5 確定公路等級(jí)： 10 )1( ??? nd rNN (11) dN —遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)年平均日交通量（輛 /日）； 0N —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(guò)來(lái)的交通量； r—設(shè)計(jì) 交通量 年平均增長(zhǎng)率（ %）； n—設(shè)計(jì)交通量預(yù)測(cè) 年限 交通量年平均增長(zhǎng)率為 % 10 )1( ??? nd rNN =7396 （ 1+%） 115? =14644 輛 /d， 平均日 交通量在 5000～ 15000之間，所以所選路段為二級(jí)公路 。 高填深挖不多，土石方總量比方案一多，比方案三少。 平曲線計(jì)算 以第一個(gè)平面曲線為例計(jì)算：已知 ? = 1439。 表 構(gòu)造物控制標(biāo)高 樁號(hào) 構(gòu)造物 處理方法 控制標(biāo)高 K42+676 原 有公路 與原有公路平交 與原有路面齊平 K42+987 原有公路 與原有公路平交 與原有路面齊平 K43+660 原有公路 立交 高出原有路面 5m以上 K44+485 原有公路 立交 高出原有路面 5m以上 K45+385 原有公路 立交 高出原有路面 5m以上 （ 1）縱斷面設(shè)計(jì)原則 ，線形設(shè)計(jì)應(yīng)平順、圓滑、視覺(jué)連續(xù)，保證行駛安全。 ，起伏不宜過(guò)大和過(guò)于頻繁。 （ 3）豎曲線設(shè)計(jì) 豎曲線是縱斷面上兩個(gè)坡段的轉(zhuǎn)折處，為了便于行車而設(shè)置的一段緩和曲線。 （ 5）計(jì)算豎曲線要素 %%% ??????? ii? （為負(fù)說(shuō)明是凸形曲線） 曲線視距要求， mL 1 1%6 8 0 2 53 0 2 5m i n ???? ? 1 1 1 16000 % ?? ? ? ?豎 曲 線 長(zhǎng) 度 ： m mRL 7 6%6 8 0 2 0 0 ???? ? 切線長(zhǎng)： mLT ?? 外距： 0 2 0 02 22 ???? R （ 6）計(jì)算設(shè)計(jì)高程 豎曲線起點(diǎn)樁號(hào)＝ )( ???? KK 12 豎曲線起點(diǎn)高程 = %= 豎曲線上縱距 y 的計(jì)算 :RxxixiRxyyy qp 22 2112 ?????? （此處是凸形曲線，設(shè)計(jì)高程為切線 1 的高程減去標(biāo)高改進(jìn)差 切線高程 =曲線起點(diǎn)高程 + ix?? ） 在樁號(hào) K42+440 處的 高程計(jì)算 橫距 x=(K42+440)(K42+)= 豎距 h= mRx 02 22 ??? 切線高程 =+ %= 設(shè)計(jì)高程 == 同理可計(jì)算其它各樁號(hào)的高程 各樁號(hào)設(shè)計(jì)高程計(jì)算見表 表 豎曲線縱距計(jì)算表 樁號(hào) X（ m） 標(biāo)高改進(jìn) y= Rx 2/2 切線 1高程（ m） 設(shè)計(jì)高 程（ m） K42+ K42+440 K42+460 K42+480 K42+500 K42+520 K42+540 K42+560 K42+580 K42+600 K42+610 K42+620 K42+640 K42+660 K42+680 K42+700 13 K42+720 K42+740 K42+760 K42+780 K42+ 豎曲線詳細(xì)見 SI5《縱坡、豎曲線表》與 SII2《路基設(shè)計(jì)表》 橫斷面設(shè)計(jì) 橫斷面組成及其設(shè)計(jì) 根據(jù)規(guī)劃交通量 Ne=14644 輛 /d，擬定為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)時(shí)速采用 80Km/h，在保證必要的通行能力和交通安全與暢通的前提下，盡量做到用地省、投資少，使道路發(fā)揮其最大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。 超高設(shè)計(jì) （ 1）超高確定 設(shè)置超高是為了抵消車輛在曲線路段上行駛時(shí)所產(chǎn)生的離心力，而將路面做 成外側(cè)高于內(nèi)側(cè)的單向橫坡的形式。?????????????xibhLxibLxiibBhmibiBhjjcjjchGjjjG外外中 當(dāng) 039。0?????內(nèi)內(nèi)內(nèi)土?xí)r，當(dāng)hhiLxiBhxx hcG 由以上的計(jì)算和公式得超高計(jì)算結(jié)果 表 超高計(jì)算 樁號(hào) x（ m） 內(nèi)側(cè) 土路肩 w3 內(nèi)側(cè) 硬路面 w2 中線w1 外側(cè)路面w2 外側(cè) 硬路肩 w3 備注 K42+ K42+220 K42+240 K42+260 K42+280 K42+300 K42+ 臨界斷面 K42+320 K42+340 K42+360 K42+380 K42+400 K42+～K42+ 圓曲線 起點(diǎn) K42+640 K42+660 16 K42+680 K42+700 K42+ 臨界斷面 K42+720 K42+740 K42+760 K42+780 K42+800 K42+820 K42+ 超高詳細(xì)情況見 SII2《路基設(shè)計(jì)表》與 SII3《加寬、超高表》 視距 檢查 ①縱曲線在設(shè)計(jì)時(shí)曲線長(zhǎng)度都符合視距要求 ②對(duì)于二級(jí)公路按《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定視距不得小于停車視距的兩倍 最大橫凈距的計(jì)算 二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度為 80Km/h 的停車視距為 110m，即取視距長(zhǎng)度 mS 220? 取曲線半徑最小的第一個(gè)平曲線為例計(jì)算 R=480m 圓曲線長(zhǎng) SmL ?? 39。 本設(shè)計(jì)是在丘陵山區(qū)公路，主要采用填挖結(jié)合的路基橫斷面設(shè)計(jì)。 4） 路基的壓實(shí) （ 1）壓實(shí)的意義 : 分層壓實(shí)致密的路基能防止水分干濕作用引起的自然沉陷和行車荷載反復(fù)作用產(chǎn)生的壓密變形，從而確保路面的使用品質(zhì)和使用壽命。本設(shè)計(jì)直接由緯地系統(tǒng)自動(dòng)生成土石方表格。 （ 2） 弄清各樁號(hào)間路基填挖方情況并作橫向平衡，明確利用、填缺與挖余數(shù)量。 （ 5） 經(jīng)過(guò)縱向調(diào)配，如果 仍有填缺或挖余，則應(yīng)會(huì)同當(dāng)?shù)卣畢f(xié)商確定借土或棄土地點(diǎn)，然后將借土或棄土的數(shù)量和運(yùn)距分別填注到借方或廢方欄內(nèi)。地質(zhì)與水文條件復(fù)雜、高填深挖或特殊需求的路基，應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性的分析計(jì)算，據(jù)此選定合理的邊坡坡度及相應(yīng)的工程技術(shù)措施。換算時(shí)可按荷載的最不利布置條件，取單位長(zhǎng)度路段，計(jì)算式如下 ?BLNQh ?0 （ 32） 式中： h0—— 行車荷載換算高度（ m） N—— 橫向分布的車輛數(shù) ，雙車道 N=2，單車道 N=1。 邊坡穩(wěn)定性分析 樁號(hào) K45+300 處路堤坡高為 ，為本段路最大路堤高度； 樁號(hào) K44+280 處的路 塹右邊坡 高 米，為本路段的 較 大 挖 方路段 ；對(duì)這兩處邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。 所以得 2022 ????? Hca ? ， ant an ??? ??f 由此可得路塹邊坡的最小穩(wěn)定系數(shù)為 ?? c s c)(2c o t)2(m i n ?????? afafaK 3 2 )1 0 3 (1 0 6 )5 3 0 ( ????????? = 所以該處路塹邊坡穩(wěn)定 邊坡防護(hù)與加固 根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、水文、地形、地質(zhì)條件及筑路材料分布情況，本設(shè)計(jì)主要采取植物防護(hù)與護(hù)面墻相結(jié)合，防治路基病害，保證路基穩(wěn)定 ， 并與周圍環(huán)境景觀相協(xié)調(diào)。山坡?lián)跬翂?yīng)設(shè)在基礎(chǔ)可靠處，墻的高度應(yīng)保證墻后墻頂以上邊坡的穩(wěn)定。 a. 擋土墻的縱向布置 擋土墻縱向布置在墻趾縱斷面圖上進(jìn)行，布置后繪成擋土墻正面圖。 Ⅱ .按地基及地形情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫與沉降縫的位置。 Ⅳ .布置 瀉水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。 擋土墻的基礎(chǔ)埋置深度 對(duì)于土質(zhì)地區(qū)，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)符合下列要求 ： 無(wú)沖刷時(shí)，應(yīng)在天然地面以下至少 1m；有沖刷時(shí)，應(yīng)在沖刷線以下至少 1m；受凍脹影響時(shí)，應(yīng)在凍結(jié)線以下不少于 。當(dāng)風(fēng)化層較厚難以全部清除時(shí)，可根據(jù)地基的風(fēng)化程度及其容許承載力將基底埋入風(fēng)化層中。 擋土墻基本情況如下表 所示 表 擋土墻情況匯總 樁號(hào)范圍 墻高 (m) 類型 備注 左側(cè) K42+640～ K42+680 自動(dòng)變化 重力式仰斜式路肩墻 K43+940～ K44+000 重力式路塹墻 K44+520～ K44+600 自動(dòng)變化 重力式衡重式路堤墻 填土高度 2m K44+780～ K44+920 自動(dòng)變化 浸水路堤墻 K45+020～ K45+080 自動(dòng)變化 右側(cè) K42+820～ K42+840 14 加筋土擋土墻 中間設(shè) 2m 的錯(cuò)臺(tái) K42+840～ K42+920 18 K42+920～ K42+940 16 K44+260～ K44+330 15 K44+420～ K44+450 8 仰斜式路塹擋土墻 K44+980～ K45+010 8 仰斜式路塹擋土墻 橋頭 K42+190、 K42+6K43+660、 K43+7K44+480、 K44+520 — 橋頭擋墻 25 路堤擋土墻計(jì)算及驗(yàn)算 取樁號(hào) K44+540 處衡重式重力路堤擋墻為例計(jì)算 圖 計(jì)算圖示 單位 :m 1 設(shè)計(jì)資料 （ 1)墻后填土為粘土，容重 318KN/m? ? ，內(nèi)摩擦角 28o?? ， ? 。 2 斷面尺寸 130. 4( ) 0. 4( 8 0. 8 ) 3。 （ 3）墻分段長(zhǎng)度 10m，砌體容重 323kN/m? ? ，砌體容許壓應(yīng)力為 ? ?0 300kPa? ? ，容許拉應(yīng)力為 ? ?1 180kPa? ? ，容許剪應(yīng)力為 ? ? 120kPa? ? 。 當(dāng)擋土墻位于地質(zhì)不良地段，地 基土內(nèi)可能出現(xiàn)