【正文】 第2章 線路設計 公路平面設計1 設計方案比選根據(jù)公路線路設計方案的特點，公路路線方案比較的綜合評價指標要遵守以下幾條基本原則：全面性原則、科學性原則、可比性原則、可操作性原則、定量與定性分析相結(jié)合原則。具體路段設計可見縱斷面設計圖。，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。本設計的最小半徑為480m，所以不需要做加寬設計。2） 沿河浸水路堤：在K44+780～K44+920與K45+020～K45+080處為沿河岸的路線，設置浸水護坡?lián)跬翂σ员Ｗo路堤免受河水的沖刷。（6） 土方調(diào)配對于借土和棄土應事先同地方商量，妥善處理。具體土石方調(diào)配見SII5《路基土石方數(shù)量調(diào)配表》第3章 邊坡穩(wěn)定性分析 概述路基邊坡的穩(wěn)定涉及巖土性質(zhì)與結(jié)構(gòu)、邊坡高度與坡度、要程質(zhì)量與經(jīng)濟等多種因素。行車道荷載對較高路基邊坡的穩(wěn)定性影響較小，換算高度可以近似分布于路基全寬上，以簡化滑動體的重力計算。本路段主要采用的是粘性土，對于路堤邊坡的防護主要采用種植植被進行坡面防護。路肩擋土墻端部可嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接，與橋臺連接時，為了防止墻后填土從橋臺尾端與擋土墻連接處的空隙中溜出，需在臺尾與擋土墻之間設置隔墻及接頭墻。根據(jù)墻型、墻高及地基與填料的物理力學指標等設計資料，進行擋土墻設計或套用標準圖，確定墻身斷面、基礎形式和埋置深度，布置排水設施等，并繪制擋土墻橫斷面圖。 當擋土墻位于地質(zhì)不良地段，地基土內(nèi)可能出現(xiàn)滑動面時，應進行地基抗滑穩(wěn)定性驗算，將基礎底面埋置在滑動面以下或采用其它措施，以防止擋土墻滑動。 上墻端面強度驗算圖式= =計算第一破裂面傾角:==計算第二破裂面傾角: ＞；故出現(xiàn)第二破裂面驗證假定條件是否成立:所以假設條件成立5．土壓力計算用出現(xiàn)第二破裂面時的公式計算土壓力q=20+(1020)=(墻高在2—10m間的附加荷載按線性內(nèi)插計算) 根據(jù)求得的重新求第一、第二破裂面傾角==　　 =第一破裂面傾角:==第二破裂面傾角: 土壓力系數(shù):=作用于墻背上的土壓力:土壓力對驗算截面的彎矩:== 3．上墻自重及彎矩計算 ＞＞直剪應力:＜=120kPa基頂截面應力驗算1）破裂角假設上墻第一破裂面交于荷載內(nèi)，下墻破裂面亦交于荷載內(nèi)（） 基頂截面應力驗算圖式下墻破裂角:驗證假設條件是否成立=與假設相符合。墻高時，可在墻上部加設一排匯水孔。（3）拱涵：拱涵主要由拱圈、護拱、涵臺、基礎、鋪底、沉降縫及排水設施組成（4） 箱涵： 箱涵主要由鋼筋混凝土涵身、翼墻、基礎、變形縫等組成?；蛘撸捎眯苯徊贾?；洞身斜交斜做（蓋板涵、箱涵）或斜交正做（圓管涵、拱涵）。本設計的涵洞在密實地粘土上采用墊層基礎墊層厚度t=15cm；接縫采用平口接頭縫，在接縫上鋪設15～20cm寬的雙層油毛氈防水。設計縱坡2%既有利于排水又遠小于最大縱坡，%設計合理。由流量公式，涵內(nèi)過水斷面面積為 ?？紤]任意位置都可承受正負彎矩，布置雙層鋼（內(nèi)圈7根外圈8根）（）符合規(guī)范規(guī)定。在K44+385處為了滿足路線坡度要求，與原有公路做分離式立體交叉，交叉角度為90度。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。 路基排水（1）由以上條件結(jié)合本路段具體情況，邊溝布置（）　邊溝布置表位置樁號左側(cè)K42+700～K43+120K43+780～K44+460K44+940～K45+00右側(cè)K42+660～K43+140K43+760～K44+460K44+560～K44+640K44+740～K44+900（2）截水溝的布置（） 截水溝布置表樁號布置位置K42+780～K42+820右側(cè)K42+820～K42+940右側(cè)K43+960～K43+990左側(cè)K43+960～K44+060右側(cè)K44+260～K44+440右側(cè)（3） 排水溝布置 排水溝沿路堤邊沿并結(jié)合當?shù)刈匀凰岛凸喔扔盟?，合理布置，既有利于路基排水又要不與當?shù)厮迪嘟Y(jié)合。在一些地線橫向排水好的路堤也可不設邊溝。在路基兩側(cè)設置邊溝，邊溝最大縱坡為3%,%。 路線交叉設計在縱斷面設計時，本路段在K42+676與K42+987處與原有公路平面交叉，由于兩交叉口相距不遠，故對K42+676～K42+987之間的原有路線廢除，與新建公路共用此段。設計資料：雙車道二級公路鋼筋混凝土圓管涵，設計荷載公路Ⅱ級，管徑D=,填土高度為H=，土容重，管節(jié)下砂墊層2m厚,內(nèi)摩擦角176。由公式，得出斷面的流量特征值為 由公式，得出滿流是的斷面的流量特征值為 由，查表可得到充滿度。按上述涵洞凈寬，涵前水深為無壓力式涵洞進水口處最小凈空要求涵洞進水口處凈高hd(m)涵洞類型圓管涵拱涵矩形涵3hd/4hd/4hd/63所以最小凈空要求為，按式H=（），涵洞凈高為取涵洞凈高 臨界水深、臨界流速和臨界坡度由公式（51）得臨界水深由（55）得臨界流速允許流速（6m/s）水力半徑R=［1］,取粗糙系數(shù)n=，由滿寧公式得流速系數(shù)C=臨界坡度 涵底坡度大于臨界坡度 出口流速 設出水口正常水深h0=。在K45+280處與原有自然水系相交，該水系對農(nóng)田灌溉起有重要作用，且流量較大，因此在處設置蓋板涵。在豎曲線底部、天然河溝、排水溝槽、農(nóng)田灌溉渠、低洼地等處，通常需要設置涵洞。沉降縫與伸縮縫為避免因地基不均勻沉降而引起墻身開裂，需根據(jù)地質(zhì)條件的變異和墻高，墻身斷面的變化情況設置沉降縫。 擋土墻的排水設施和沉降縫、伸縮縫的設置擋土墻的排水設施擋土墻應設置排水措施，主要包括地面排水與墻身排水，以疏干墻后土體和防止地面水下滲，防止墻后積水形成靜水壓力，減少寒冷地區(qū)回填土的凍脹壓力，消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力。（3）墻分段長度10m，砌體容重，砌體容許壓應力為，容許拉應力為，容許剪應力為。碎石、礫石和砂類地基，不考慮凍脹影響，但基礎埋深不宜小于1m。墻趾地面有縱坡時，擋土墻的基底宜做成不大于5%的縱坡。若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低，而且基礎可靠時，宜選用路堤墻，并作經(jīng)濟比較后確定墻的位置。查有關資料有粘性土內(nèi)摩擦角=，粘聚力c=20kPa（回填土），土的重度取=17kN/m3，邊坡高度H=本設計分為二級邊坡，8m以上部分坡度1：，8m以下部分1：取1:，由1:m=1：， 邊坡穩(wěn)定性驗算的A與B值表邊坡坡度（1：m）滑動圓弧的圓心Q1Q2Q3Q4Q5ABABABABAB1：11：1：1：1：21：1：1：1：3 表解法計算結(jié)果表項目圓心Q1Q2Q3Q4Q5ABK，=～，所以該邊坡是穩(wěn)定的，設計中的邊坡下部面部分邊坡還大于1： K44+280處路塹邊坡穩(wěn)定性分析此處為路塹邊坡，此處土為中液限粘土，為了方便計算，采用直線滑動面的解析法計算分析?？紤]到一些意外因素，這安全可靠起見，～，作為路基邊坡穩(wěn)定性分析的界限值。（4） 根據(jù)填缺挖余分布情況，結(jié)合路線縱坡和自然條件，本著技術(shù)經(jīng)濟和支農(nóng)的原則，具體擬定調(diào)配方案。 5）壓實度標準分類路面以下深度（m）路床土最小強度（CBR)(%）壓實度（%）高速一級二級三四級高速一級二級三四級填方路基0～865≥96≥95≥94～543≥96≥95≥94零填及挖方路基0～865≥96≥95≥94～543≥96≥95／ 路堤壓實度及路堤填土最小強度要求類別路床頂以下深度（m）壓實度（%）填土最小強度(CBR)(%)高速公路一級公路二級公路三、四級公路高速公路一級公路二級公路三、四級公路上路堤～≥94≥94≥93433下路堤≥93≥92≥90322根據(jù)以上要求，本設計按二級公路壓實度標準要求設計 土石方調(diào)配1土石方計算土石方計算當相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近，則采用公式21 （21）式中：V——體積，即土石方數(shù)量（m3）FF2——分別為相鄰斷面的面積（m2）L——相鄰兩斷面之間的距離（m）若面積相差甚大，且與棱臺更為接近，則采用公式22 （22）式中：。同理可很JD2處最大橫凈距h2=，JD3處最大橫凈距h3=，JD4處最大橫凈距為h4=，經(jīng)過檢查，全線在各曲線的橫凈距都滿足要求，沒有要清除的障礙物。豎曲線計算以第一個豎曲線為例計算， 第一個豎曲線圖（4） 根據(jù)設計得知變坡點樁號為K42+，坡度=+%，=－％，豎曲線半徑R＝10200ｍ。（2）縱坡設計要求《標準》的各項規(guī)范。，所經(jīng)地段填挖較少；方案缺點1. 線型不順適2. 房屋拆遷多3. 經(jīng)過居民區(qū)多，占用耕地較方案一多較方案三少方案比較參考方案推薦方案參考方案所以，綜合以上各種因素，考慮平面線型順暢、行車安全舒適、減少占用農(nóng)田降低工程成本，本設計選擇方案二為主方案，方案一、方案三為參考方案。 主要技術(shù)指標確定道路等級1) 交通組成： 本路建成初期每日雙向混合交通量組成及交通量汽車車型日交通量（輛/d）東風EQ1401420黃河JN150124黃河JN253220東風SP9250350北京BJ1301020日野KB222569桑塔那20001720預計年平均交通量增長率為5％；2） 交通量的計算。雙車道，停車視距110m，最大設計洪水頻率為1/100。畢業(yè)設計文件包括設計說明書和計算書。首先要對設計任務書提供的各種資料加以理解和必要的記憶，明確對設計的影響，在頭腦中對工程要求、自然條件、材料供應情況和施工條件等，構(gòu)成一幅明晰的畫面；再查找各種規(guī)范數(shù)據(jù)，對資料進行分析、概括和系統(tǒng)地整理，從中抽取、確定有關設計數(shù)據(jù)。路基設計的基本內(nèi)容，就是確定路基邊坡的形狀和坡度。答辯匯報清楚，表達能力較強，回答問題較準確，同意通過畢業(yè)設計答辯。由于受地形的影響，設置了一座彎橋，使工程造價大大增加，但線形順暢有利于行車安全與舒適。體現(xiàn)了該生具有較好的查閱文獻、搜集資料、綜合運用知識的能力；具備較高的設計、計算、分析與計算機應用能力。 本畢業(yè)設計分為三個階段：畢業(yè)實習、畢業(yè)設計成果撰寫、畢業(yè)設計答辯。每20m取一斷面7路基穩(wěn)定性驗算 高路堤、深路塹需進行邊坡穩(wěn)定性驗算及軟土地基穩(wěn)定性驗算并提出加固措施8典型擋土墻設計和計算完成某段擋土墻設計和計算及全線擋土墻設計一覽表及其工程數(shù)量9典型涵洞設計和計算選擇某典型斷面的涵洞進行設計和計算及全線涵洞設置一覽表10交叉口設計如有路線交叉，需繪交叉口平、縱、橫斷面圖11路面結(jié)構(gòu)設計及計算設計瀝青路面和水泥混凝土路面兩者比選12選定路線工程預算計算工程量和材料用量并完成工程預算：1）進行軸載換算，確定路面設計彎沉值；2）擬定路面結(jié)構(gòu)組合方案，進行方案比較；3）確定路基路面結(jié)構(gòu)層設計參數(shù)；4）按三層體系簡化法或設計程序確定路面結(jié)構(gòu)層尺寸；5）按三層體系簡化法或設計程序驗算結(jié)構(gòu)層底面拉應力和表面剪應力；6）各結(jié)構(gòu)層材料組成設計；7）提出各結(jié)構(gòu)層的施工技術(shù)要求及質(zhì)量標準；8）計算工程量和材料用量。 。它是對學生所學知識的綜合訓練，也是對知識轉(zhuǎn)化為能力的實際測試；對培養(yǎng)學生綜合應用所學知識和技能去分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，全面提高畢業(yè)生的素質(zhì)，使之能較快地適應工程實踐的需要起著極其重要的作用。B06022007）五、相關資料1) 路線所經(jīng)地區(qū)1：2000航測地形圖（詳見電子地形圖附件1）；2) 路線為益陽市桃江至馬跡塘之間的某段公路；3) 路基土壤為中液限粘土，多年最大道路凍深為180cm；4) 有關當?shù)氐牡刭|(zhì)、水文、氣象查閱相關文獻資料；5) 沿線地方材料有碎石、礫石、砂、石灰、粉煤灰等，其他瀝青、水泥、礦粉等需外購；6) 土基回彈模量和路面材料回彈模量及材料強度試驗資料如下：土基回彈模量：用D=30cm剛性承載板測得彎沉值（已考慮影響量）：P(Mpa)（）287295120165瀝青路面材料抗壓回彈模量：材料名稱20℃