【導讀】本設計為信陽至隨州一級公路的一階段施工圖設計。級為一級公路，設計時速為80Km/h，設計年限為15年。中對整個設計過程的思路、參考依據(jù)、設計路段的地質(zhì)，地物等情況，還有各指標的擬定以及各個部分的計算都做了詳細的說明。平面線形設計包括資料整理，紙上定線，平曲線要素確定；范，確定設計方案。整個設計過程嚴格按照國家有關(guān)規(guī)范進行。

　　

【正文】 6 路基設計 橫斷面設計概述 橫斷面設計應符合公路建設的基本原則和現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標準》規(guī)定的具體要求。路基穿過耕地時，為了節(jié)約用地，如 當?shù)厥戏奖?，可修建石砌邊坡，或修筑擋墻。地面水和地下水嚴重影響路基的強度和穩(wěn)定性，須采取攔截或迅速排至路基外的措施。設計排水設施時，應保證水流排泄暢通，并結(jié)合附近農(nóng)田灌溉，綜合考慮進行設計。 [1] 路 基寬度及組成 ，橫斷面組成主要包括行車道、中間帶、路肩、邊坡、排水設施包括邊溝、排水溝等，根據(jù)需要，在邊坡上設置碎落臺等。 2. 按照《公路工程技術(shù)標準》，本設計設計車速 80km/h，雙向 4 車道的一級公路。行車道寬 4 ，硬路肩寬度： 2 ，土路肩寬度： 2 ，中間帶寬度 3m。路基寬：15+5++3=。 路拱的確定 1. 根據(jù)路面類型和當?shù)刈匀粭l件，本設計路拱坡度采用 ％。 [2] 2. 路肩的設置：本設計硬路肩采用了與路面坡度相同 的 %，為了能迅速排出路面上的降水，土路肩路拱坡度取 ％。 彎道的超高與加寬 彎道的超高 本設計路拱為 %，圓曲線半徑均小于不設超高最小半徑 4000m，所以均設置超高。 《公路工程技術(shù)標 準》規(guī)定： 各級公路圓曲線最大超高值見表 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 22 表 各級公路圓曲線最大超高值 公路等級 高速公路、一級公路 二、三、四級公路 一般地區(qū) （ %） 8 或 10 8 積雪冰凍地區(qū)（ %） 6 根據(jù)表 規(guī)定，本設計曲線上超高橫坡度均取 6% 。 彎道的加寬 《公路工程技術(shù)標準》規(guī)定：平曲線半徑小于 250m 時，應在曲線內(nèi)側(cè)加寬，當半徑大于250m 時，由于加寬值較小，且行車道已具有一定富余寬度，故可不設加寬。 本設計中平曲線的半徑均大于 250m，所以不設加寬。 [1] 路基設計標高 新建公路的路基設計標高為路基邊緣標高，在設置超高地段為設置超高前的路基邊緣標高。設有中央分隔帶的一級公路，其路基設計標高為中央分隔帶的外側(cè)邊緣標高。 路基填土選擇與壓實 1. 填土的選擇 路基的強度與穩(wěn)定性，取決于土的性質(zhì)和當?shù)氐淖匀灰蛩?。并與填土的高度和施工技術(shù)有關(guān)。在填土時應考慮用級配較好的礫類土，砂類土等粗粒土作為填料，填料最大粒徑小于150mm。根據(jù)《路基設計規(guī)范》本設計采用粗粒土作為填料。 2. 路基壓實 一級公路選擇重型擊實方法，下表為重型擊實試驗求得的最大干密度的壓實度。特殊干旱或特殊潮 濕地區(qū)，表內(nèi)壓實數(shù)值可減少 2%－ 3%。 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 23 表 路基壓實表 填挖類別 路床底面以下深度 （ m） 路基壓實度 （ ％ ） 零填方及路塹路床 ≥ 95 填方路基 ≥ 95 ≥ 95 － ≥ 93 ≥ 90 超高 超高的過渡方式 由于本設計的道路等級為一級公路，所以超高的過渡為有中間帶道路的超高過渡。本設計采用的是繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)。 超高過渡段長度的確定 超高緩和段的長度按下式計算： c BiL p??? （ ） 式中： CL —— 超高緩和段長度（ m）； B—— 旋轉(zhuǎn)軸至行車道（設路緣帶時為路緣帶）外側(cè)邊緣的寬度（ m）； i? —— 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，其值根據(jù)設計速度和超高過渡方式確定； 表 最大超高漸變率 設計速度 （ km/h） 超高旋轉(zhuǎn)軸位置 中 線 邊線 80 1/200 1/150 為了行車的舒適，超高過渡段應不小于按上式計算的長度。 本設計中，圓曲線半徑均不大，因此都設置了超高過渡段 ,又因為是 繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)，查《規(guī)范》超高漸變率取 2251?p ， 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 24 本設計采用 ％的路拱橫坡，以 JD1 為例計算 超高過渡段長度。 JD6處：圓曲線半徑 R1=600，超高坡度 1i =6%，由超高公式： Lc＇ = 1402020%)2%6()( ????? (m) 此平曲線 LS =300m ，《標準》給定若 LS ＞計算出的 Lc ，但只要超高漸變 P≥ 1/330, 仍取 Lc=LS ， 故先令 Lc = LS =300m，則 18 6113 0 %)2%6()(1 ???????? c iLBp 3301 ﹤ 1p =1861 故符合條件，該 處超高緩和段與緩和曲線長度相等，即在緩和曲線 全長范圍內(nèi)連續(xù)超高。 超高值的計算 有中間帶的公路的超高方式有三種：繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)；繞各自行車道中心旋 轉(zhuǎn)；繞中間帶中心旋轉(zhuǎn)。 繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計算公式如表 。 表 繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)超高值計算式 超高位置 計算公式 行車道橫坡值 外側(cè) C xibBb )( 21 ?? GC hGx ixL iii ??? D 0 內(nèi)側(cè) D 0 GC Ghx ixL iii ??? C xx ibbBb )( 21 ???? 式中： B—— 行車道寬度； 1b —— 內(nèi)側(cè)路緣帶； 2b —— 外側(cè)路緣帶； xb —— 路基加寬值，因為本公路無加寬所以為 0； zi —— 路拱橫坡度； 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 25 yi —— 圓曲線超高橫坡度。 超高計算點位置見圖 b bbbBi C i Dj GJ2 J121i jCi GDb J1 J2bB1bb 2圖 超高計算點位置圖 以平曲線 6距離超高緩和段起點距離為 90m 的點為例，計算外側(cè)，內(nèi)側(cè)超高位置處，點 C的超高值 ： 外側(cè)：Gc hGx ixL iii ???= 則外側(cè) C點處的超高值為： xibBb )( 21 ?? ＝（ ++） = 內(nèi)側(cè)：Gc Ghx ixL iii ???= ???? 則內(nèi)側(cè) C點處的超高值為： xx ibbBb )( 21 ???? = －（ ++0+） = － 路基邊坡 路基防護應根據(jù)公路功能結(jié)合當?shù)貧夂蛩牡刭|(zhì)等情況 采取相應防護措施保證路基穩(wěn)定 1 路基防護應采取工程防護與植物防護相結(jié)合的防護措施并與景觀相協(xié)調(diào) 2 深挖高填路基邊坡路段必須查明工程地質(zhì)情況針對其工程特性進行路基防護設計對存在穩(wěn)定性隱患的邊坡應進行穩(wěn)定性分析采用加固防護措施 3 沿河路段必須查明河流特性及其演變規(guī)律采取防止沖刷路基的防護措施 凡侵占改移河道的地段必須做出專門防護設計 路堤邊坡形式和坡率可參照表 采用。 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 26 表 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 上部坡度 下部坡度 粘性土、砂性土、粉性土 20 8 12 － 1： 1： 礫石土、粗砂、中砂 12 － － 1： － － 碎石、卵石 20 8 8 － 1： 1： 不易風化的石塊 20 12 12 － 1： 1： 根據(jù)沿線的工程地質(zhì)及水文狀況，本設計地區(qū)又屬粘性土，采用 1: 的路堤邊坡。 路塹邊坡 本設計 段挖方邊坡為巖質(zhì)邊坡，較為穩(wěn)定，故 路塹采用坡度 1： 。 在坡底 修建 的碎落臺，起到一定的攔擋上邊坡剝落下墜的小石（土）塊 作用 。 路基防護 路基的防護的方法，一般可分為坡面防護和沖刷防護兩類。坡面防護主要有植物防護和工程防護兩類。對于土路堤的坡面鋪砌防護工程，最好待填土沉實或夯實后施工，并根據(jù)填料的性質(zhì)及分層情況決定防護方式。鋪砌的坡面應預先整平，坑洼處應填平夯實。沖刷防護有間接和直接防護兩類。對于沖刷防護，一般在水流流速不大及水流破壞作用較弱地段，可在沿河路基邊坡設砌石護坡、石籠和混凝土預制板等。 路堤邊坡防護 較高路堤在設置擋土墻后，只需植草防護即可。路基填土較高但無須設置擋墻邊坡以及填土不高的路堤 均采用方格網(wǎng)植草護坡。 路塹邊坡防護 主要采用植草皮、拱形漿砌片石骨架植草等措施。土質(zhì)挖方路段，邊坡高度小于 米采用方格網(wǎng)植草皮防護。當挖方高于 米時，設置了擋土墻時采用植草護坡，沒設置擋土墻的 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 27 采用方格網(wǎng)植草皮防護。 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 28 7 路面結(jié)構(gòu)設計 路面結(jié)構(gòu)組成 路面結(jié)構(gòu)一般由面層、基層、墊層組成。 1. 面層 面層位于整個路面結(jié)構(gòu)的最上層。直接承受行車荷載的垂直力、水平力，同時受到降雨和氣溫變化的不利影響更大，是直接反 應路面使用性能的結(jié)構(gòu)層次。應具有較高的結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性，并且耐磨，表面應具有良好的抗滑性和平整度。 2. 基層 基層主要承受面層傳遞的車輪荷載垂直力的作用，并將它擴散到墊層或土基，基層還可能承受面層滲水以及地下水的侵蝕。故需選擇強度較高，剛度較大，并有足夠水穩(wěn)性的材料。 3. 墊層 墊層介于土基與基層之間，并非所有的路面結(jié)構(gòu)都需要設置墊層，只有在土基處于不良狀態(tài)，如潮濕地帶，軟濕土基，北方地區(qū)的凍脹土基等。修筑墊層的材料強度不一定要高，但水穩(wěn)定性和隔溫性能要好，常用的材料有：砂、礫石、爐渣、水泥或石灰 穩(wěn)定土等。 路面建筑材料與路面結(jié)構(gòu)設計 路面建筑材料設計 路面建筑材料設計往往是路面設計中不受重視的一塊內(nèi)容，原因在于設計僅僅依據(jù)設計規(guī)范或當?shù)亟?jīng)驗確定路面結(jié)構(gòu)層次，指定各層次材料的標準規(guī)范名稱。本次畢業(yè)設計運用了所學的工程技術(shù)與材料科學知識，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。 路面結(jié)構(gòu)設計 路面結(jié)構(gòu)設計就是對擬定的路面結(jié)構(gòu)方案和選定建筑材料，運用規(guī)范建議的設計理論和方法對結(jié)構(gòu)進行力學驗算。 現(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，應綜合考慮當?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 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 29 行設計。 路面設計步驟 本設計路面采用瀝青混凝土， 瀝青路面結(jié)構(gòu)設計有以下四步 : 1. 根據(jù)設計任務書的要求 :進行交通量分析，確定路面等級和面層類型，計算設計年限內(nèi)一個車道的累計當量軸次和設計彎沉值。 2. 按路基土類與干濕類型 ，確定各路段土基回彈模量。 3. 確定各結(jié)構(gòu)層材料設計參數(shù)，抗壓回彈模量、抗拉強度等。 4. 根據(jù)設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，應驗算拉應力是否滿足容許拉應力的要求。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、提高極限抗拉強度，再重新計算。 路面設計 設計資料 本設計為雙向四車道一級公路，路面設計年限為 15 年，預測該路竣工后第一年的交通組成如下： 路面竣工后第一年交通組成及數(shù)量 車型名稱 小汽車 解放 CA10B 黃河JN150 日野 KB222 太脫拉 138 扶桑FV102N 交通量（輛 /日） 1200 1200 800 800 400 400 在使用期內(nèi)交通量年平均增長率為 %。本路段位于 信陽與隨州交界 地區(qū)，屬于 Ⅳ 2區(qū)，土質(zhì)為黏性土。 軸載分析 路面設計以雙輪組單軸載 100KN 作為標準軸載，以 BZZ100表示。標準 軸載的計算參數(shù)按表 確定。 長 安 大 學 公 路 學 院 本 科 生 畢 業(yè) 設 計 30 表 標準軸載計算參數(shù) 標 準 軸 載 BZZ100 標準軸載 P(KN) 100 輪胎接地壓強 p(MPa) 單輪傳壓面當量圓直徑 d(cm) 兩輪中心距 (cm) 1．以設計彎沉值為指標及驗算瀝青層層底拉應力中的累計當量軸次。 (1）軸載換算 軸載換算采用如下的計算公式： 1 1 )( ppnccN iiki??? 式中： N—— 標準軸載的當量軸次（次 /d）； in —— 被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次