交通土建论文

题目：

20014届毕业设计（论文）

陕西省商州至陕豫界一级公路施工设

计图

专 业： 交通土建 助学站点：潇湘职业学院 考 籍 号：[1**********]9 姓 名： 邝仁辉 指导教师： 朱文平老师

20014 年 09 月

学 生 姓 名： 邝仁辉 考 籍 号： [1**********]9 站 点： 潇湘职业学院 指 导 教 师： 朱文平老师 完 成 日 期： 2014-09-21

目录

摘要 ........................................................................ 3 第一章 绪论 . .................................................................................................................................. 5 1.1.1 设计标准 . ......................................................... 5 1.1.2 路线走向及工程概况 . .................................................................................................. 5

1.1.3 沿线自然地理概况 . ...................................................................................................... 6 1.1.4 建设条件 . ...................................................................................................................... 8 1.1.5 与周围环境协和自然景观相协调情况 . ...................................................................... 8 1.1.6 路基路面 . .................................................................................................................... 9

1.1.6.1 设计依据 . .......................................................................................................... 9 1.1.6.2 公路横断面的设置情况 . .................................................................................. 9 1.1.7 桥梁、涵洞 . .............................................................................................................. 10

1.1.7.1 桥梁部分 . ........................................................................................................ 10 1.1.7.2 涵洞部分 . ........................................................................................................ 10 1.1.7.3 通道及人行天桥 . ............................................................................................ 11

第2章 平纵横设计 . .................................................................................................................... 12 2.1.1 选线 . .......................................................................................................................... 12

2.1.1.1 丘陵地区路线特点 . ........................................................................................ 12 2.1.1.2 选线原则及依据 . ............................................................................................ 12 2.1.2 道路等级的确定 . ...................................................................................................... 13

2.1.2.1 已知交通量资料 . ............................................................................................ 13 2.1.2.2 折算标准 . ...................................................................................................... 13 2.1.2.3 交通量计算 . .................................................................................................... 13 2.1.3 平面线形设计 . .......................................................................................................... 14

2.1.3.1 设计线形资料 . ................................................................................................ 14 2.1.3.2 路线长、方位角及转角计算 . ........................................................................ 14 2.1.3.3 圆曲线计算 . .................................................................................................. 15 2.1.4 纵断面设计 . .............................................................................................................. 17

2.1.4.1 纵断面设计的原则 . ........................................................................................ 17 2.1.4.2 纵坡设计的一般要求 . .................................................................................... 17 2.1.4.3 曲线设计注意要点 . ........................................................................................ 18 2.1.4.4 竖曲线计算 . .................................................................................................... 18

第3章 路基设计 . ........................................................................................................................ 23

3.1.1 路基横断面布置 . ........................................................................................................ 23 3.1.2 路基边坡及压实 . ........................................................................................................ 23 3.1.3 公路用地宽度 . ............................................................................................................ 24 第4章 路基路面排水设计 . ........................................................................................................ 24

4.1.1 路基排水设计 . .......................................................................................................... 24 4.1.2 路面排水设计 . .......................................................................................................... 24 4.1.3 钢筋混凝土圆管涵设计 . ............................................................................................ 25 4.1.3.1 设计资料 . ................................................................................................................ 25 第5章 挡土墙设计 . .................................................................................................................. 26

5.1.1 土压力及挡土墙自重计算 . ........................................................................................ 26

5.1.1.1 土压力计算 . .................................................................................................... 26 5.1.1.2 挡土墙自重计算 . ............................................................................................ 28 5.1.2 倾覆及抗滑稳定性验算 . ............................................................................................ 29

5.1.2.1 抗滑稳定性验算 . ............................................................................................ 29 5.1.2.2 抗倾覆稳定性验算 . ........................................................................................ 30 5.1.3 地基承载力验算 . ........................................................................................................ 30 5.1.4 墙身强度验算 . ............................................................................................................ 31 第6章 路面设计 . ........................................................................................................................ 33

6.1.1 水泥混凝土路面设计 . .............................................................................................. 33

6.1.1.1 交通分析 . ........................................................................................................ 33

致谢..................................................................................................................................................35 参考文献..........................................................................................................................................36

摘要

随着社会的发展，我国的公路建设取得了巨大的成就。陕西省商州至陕豫界

一级公路是道路是一条三维空间的实体。它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。一 般所说的路线，是指道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影称作路线的平面。沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横切面。路线设计是指确定路线空间 位置和各部分尺寸的工作， 即通常所说的路线平面设计、 路线纵断面设计和横断面设计。 三者是相互关联， 既分别进行，又综合考虑。本设计论文首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、 耕地、 建筑物等的分布情况。然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算， 土方调配，边坡设计，沥青路面设计。

关键词：路基；路面；涵洞；沥青；砼；横断面

ABSTRACT

With the social development of China's highway construction has made great achievements. Shangzhou to Shanxi and Henan, Shanxi Province, circles a highway road is a three-dimensional entity. It is a linear structure of roadbed, road, bridges, culverts, and along the facility. Usually said route, refers to the spatial position of the road centerline. The projection of the line in the horizontal plane referred to the plane of the route. Along the the midline vertical cut further expand the vertical section of the route. The center line of any point of law to the cut surface is the cross-section of the road at that point. Route design is to determine the route spatial location and size of the various parts of the work, that is commonly referred to as the route graphic design, route profile design and cross-sectional design. Three are interrelated, and both were, and considering. The design thesis to be familiar with topographic maps and to the original data, and analysis of the distribution of its topography, the height difference, canals, and arable land, buildings, etc.. Then line selection, program comparison and selection, line, graphic design, profile design, the cross-sectional design, earthwork calculations, of Earthwork, slope design, the design of the asphalt pavement.

Keywords : roadbed; pavement; culverts; asphalt; concrete; cross-section

第一章 绪论

1.1.1设计标准

根据本项目工程可行性研究报告和交通部文件，结合陕西高速公路路网规划和经济发展要求，根据本项目交通量发展需要，全线设计速度采用100公里/小时高速公路技术标准。其主要技术指标见表1.1。

表 1.1 主要技术指标表

1.1.2 路线走向及工程概况

起点位于窑家坳，起点桩号为K0+000，终点位于横冲，终点桩号为K2+803.432，全长2.803Km 。

全线采用四车道高速公路标准：计算行车速度采用800公里/小时，路基宽度24.5米，桥涵设计荷载采用公路Ⅰ级。

该段路线全场长2.8公里，全线挖方202353m 3, 填方400551m 3，小桥562米/1座，全线设有配套交通工程及沿线设施。

1.1.3 沿线自然地理概况

1.1.3.1 地理位置

路线大致沿南东-北西向展布，路线起于窑家坳、青草坝、茶园、止于横冲。沿线交通较为方便。测区地形起伏大，海拔高程多在38m ～235m ，高差一般在6m ～40m 左右。路线沿线丘陵连绵起伏，沟谷普遍分布。

1.1.3.2 气象及水文

本项目研究区域属亚热带过渡的季风湿润气候，光热充足，雨量充沛，严寒期短，四季分明，多年平均降雨量1450mm ，且多集中在4～8月。月平均最高气温27.9℃，极端最高气温40度；月平均最低气温4.5度，四季有大风，春秋冬季多偏北风，夏季多地方性大风大雨。

公路沿线经过的河流主要为渌水一级支流潭水。每年3～8月为汛期，雨量集中，暴雨后河水陡涨；每年9月至次年2月为枯水期。因此暴雨季节汇流较快，水力坡降大，流速较大。路线所经区域按全国水文分区为59区。 1.1.3.3 工程地质条件 1）、地形地貌

路线大致沿南东-北西向展布，沿线为丘陵地貌，地势起伏较大，植被发育。地面黄海高程为38～235m ，相对高差一般为6～40m 。山丘平面形态一般呈带状或不规则圆形，剥蚀较强烈，山丘自然边坡103～5°局部地段基岩裸露。冲沟中地势一般较平缓，冲沟宽度一般50～400m ，冲沟遍布农田、水塘，冲沟中地面高程一般为40～65m 。本段水系为渌水及渌水的支流，侧向侵蚀为主，河曲发育；路线所经较大的水系为渌水的支流潭水。路线走向一般与山丘及冲沟走向大角度相交。 2）、地层岩性

冲沟中上覆土层为亚粘土，一般为可硬塑状，厚度2.5～6.0m ；局部地段池

塘中发育流塑～软塑淤泥、淤泥质粘土，软土厚0.5～1.0m ，采用清淤换填处置即可。山坡上上覆土层为硬塑粘土及亚粘土等，厚度一般3.5～6.5m ；局部地段厚达20.0m 以上，下伏基岩泥盆系灰岩与钙质砂岩、泥灰岩等，以灰岩和钙质砂岩为主。灰岩为弱风化，岩石英钟一般完整，坚硬，局部地段灰岩中发育溶沟、溶洞等岩溶现象，充填物为流软塑粘性土。钙质砂岩、泥灰岩等薄中厚层状，岩石一般较破碎，节理裂隙发育，全强风化层厚度一般1.50～5.5m 。挖方地段既有土质边坡，也有石质边陂。边坡上部的强风化砂岩易风化可能会出现碎落、坍塌，工程地质条件较复杂。 3）、地质构造及地震

沿线地质构造较为复杂，醴攸盆地、株洲盆地，盆地走向为北北东；勘察区石回咀北东向构造发育较为明显，该北东向构造发育于元古界板溪群中；另外，勘察区花岗岩发育地段，位于板杉铺旋卷构造中，岩层走向与线路走向一般大角度相交。沿线分布的一系列向斜、背斜等褶皱构造，控制着区内溪流、沟谷的发育方向。勘察区褶皱发育，一般为直立的背、向斜。本段大的褶皱楚东桥短轴背斜等。褶皱轴部走向为北东或北北东向。背斜的核部为泥盆系。本段一般以中小型断层为主。共发育14条断层（F1～14）。，本段较大规模的断层为发育于板杉铺旋卷构造附近的黎家桥逆断层（F2）、石回咀逆断层（F3）、十里长冲逆断层（F9或F13）。其中黎家桥逆断层倾向南东，倾角约50°；石回咀逆断层倾向北西，倾角约60°；十里长冲逆断层倾向南东，倾角约30°路线两次与该断层相交，断层带附近的泥质板岩受挤压痕迹较显著。除这三条规模较大的断层外，其余一般为平移断层。区内发育的断层一般未直接出露，均被第四系覆盖，发育宽度一般不明。

勘察区构造以单斜构造及褶皱为主，未见活动断裂发育的痕迹，新构造运动的痕迹不显著。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），勘察区中硬场的地震动反应谱特征周期为0.35S ，因此，路线所经地段区域稳定性良好。区域地质构造对路基稳定无大的影响。 4）、水文地质条件

勘察区属中亚热带季风湿润气候，四季分明，雨量充沛。历年平均气温17.2～17.6℃；年平均降水量为1367～1432mm ，全年无霜期为275～288天。

所经地域属湘江流域范围，地表水系较发育河水位受季节性降水影响大，河流流向一般由西向东，在株洲渌口流入湘江。

勘察区地下水主要有第四系松散堆积物孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩岩溶水三种类型。孔隙水主要赋存于砂卵石及山间谷地砂性土或碎石土中，主要接受大气降水补给，以渗流形式排泄于湘江及其支流中。基岩裂隙水主要赋存于岩石

的表层裂隙中，接受大气降水补给，水量一般较小；但在节理裂隙发育的岩石中，水量较大。岩溶水分布于灰岩中，大气降水通过溶沟、溶槽、溶蚀裂隙下渗，储存于溶洞、溶沟、溶蚀裂隙等管道。

1.1.4 建设条件

各料场储藏量丰富，与国道、省道、县道相互连接，交通运输方便，材料支距相对较近，材质、规格和数量均能满足本项目工程结构物、路面材料的施工要求。

1.1.5 与周围环境协和自然景观相协调情况

为使高速公路建设与周围景观协调，减少对生态环境和人文景观的破坏，在测设工作中，本着防、治结合的原则采取以下措施：

1）. 路线布设尽量与沿线地物、地形、环境、景观及规划相协调；尽量避开村庄和城镇规划，减少拆迁，少占良田，降低工程建设对环境的不良影响；

2）. 尽量维持既有水利设施，完善因工程建设而改变的排灌系统，确保水系畅通；

3）. 合理设置立交和通道等构造物，减少因公路建设而给沿线群众带来的生产和生活的不便；

4）. 注意桥梁构造物与周围环境、景观的协调，尽量避免采用呆板、单一的结构形式，增加构造物的美感；

5）. 加强高边坡、路基及沿河防护，最大限度地避免水土流失，路基防护突出绿化为主的思想；

6）. 加强景观设计，做好美化，在中央分隔带、护坡道、取土坑等处种植各种适宜生长的灌木、乔木和花卉等，既可隔蔽噪声，又可吸收部分废气、减少尘土，净化环境；

7）. 施工中注意环境保护，合理选择利用施工场地，减少施工期间污水、废料、噪音等污染。竣工后应及时清理河道、沟渠及道路上堆积物，及时清除临时工程及废弃物，恢复原有地貌景观；加强环境保护设计，尽量使公路设计与周围环境和自然景观相适应，使公路融入大自然中。

1.1.6 路基路面

1.1.6.1 设计依据

根据沿线的地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件，依据以下规程、规范及有关指导性意见等进行设计：

《公路工程技术标准》 （JTGB01－2003）

《公路路基设计规范》 （JTGD30－2004）

《公路排水设计规范》 （JTJ018－97）

《公路路基施工技术规范》 （JTJ033－95）

其它有关的规程、规范及设计指导意见。

1.1.6.2 公路横断面的设置情况

1）、公路路基横断面

表 1.2 横断面指标表

2）、高填深挖路段

在施设阶段认真贯彻了交通部要求的尽量控制挖方边坡高度不大于30米，填方边坡不大于20米的环保思想。结合本路段地形起伏大、横坡陡峻的自然特点，通过对路线平面、纵面的优化以及局部路段与桥梁、隧道方案的认真比较，最大限度的减少了高填、深挖路段。填方路基边坡高度小于或等于6.0m 时，边坡按1:1.5设计；当边坡高度大于6.0m 时，大于6.0m 的部分，根据地形变化情况分别采用路肩墙、护脚的形式收缩坡脚。挖方路基边坡设一级或多级平台，各级边坡高度一般为8～10m （土质为8m ，石质为10m ），对于局部岩石边坡，采用一坡到顶；每两级边坡间设1.5m 宽平台，平台外侧设回填种植土槽，进行绿化。

3）、边坡防护

挖方边坡坡比采用1：0.75～1：1.5，植草绿化，最大限度的增加了坡面绿化。

4）、对于斜坡路堤、半填半挖路基及填挖交界处，采用级配较好的砂类土、砾类土、碎石填筑，石质路段过渡段对路床进行加固处理，可减少路基的沉降，确保路基的稳定。

5）、挡土墙

路堤挡墙控制在200米内。减少路基占用农田数量，使道路与周围环境相协调。由于项目处在山岭区，结合以往湖南高速公路的经验，挡墙高度控制在20米内，对于高挡墙，均需进行特殊计算。

1.1.7 桥梁、涵洞

1.1.7.1 桥梁部分

桥梁以简支梁桥为主，标准化、定型化，方便施工。并使特殊桥梁各具特色，桥梁布置贴近自然，充分体现与环境相协调。施设阶段结合详勘资料以及地形、地质和水文、水力情况，对初设桥梁进行了进一步的优化，以确保桥梁安全并经济合理。桥梁采取的荷在等级为公路Ⅰ级，桥面宽为26米，起点K0+547终点K0+577，全长30米。桥梁平面，在直线上。纵断在i=1.03%的纵坡上。上部结构采用3x10普通钢筋混凝土简支梁桥，下部结构为：柱式墩、扩大基础，U 型桥台、扩大基础。

1.1.7.2 涵洞部分

圆管涵预制管节中节长1.0m/节，端管节0.5 m/节。管涵内径1m ，管壁厚10cm ，埋置超过9米适当增加管壁厚度 ，涵基础厚度用2倍管涵壁厚，基础砂砾垫层20㎝，涵身每4～6 m 设一道沉降缝。圆管涵进出水口、八字翼墙未端或锥坡未端，用25cm, 厚7.5号浆砌片石+10cm砂砾垫层。 并在铺砌未端设隔水墙，宽40cm, 深150cm 。涵洞基础埋置深度见设计图纸。

涵洞施工注意事项：

1）、涵洞设计中基本采用标准斜交角。施工中可根据实际地形、地质情况，选拔非标准交角，合理调整涵位，或者对涵洞进出口型式作必要的调整，但应注

意进出口与路基排水系统及原沟渠的协调处理。

2）、为使涵台与盖板连接起到支撑作用，涵台顶面作成椅背与盖板顶面齐平抵紧。也可采用栓钉连接的方式，此时台帽应预埋与盖板锚栓孔位置相对应的锚栓钢筋。

3）、对于钢筋混凝土明板涵，在台帽上设置三角垫层，以使涵面形成1.5%的横坡。

4）、台帽或涵台顶面，应铺设厚度不小于1cm 的油毛毡垫层。

5）、管节必须在混凝土达到设计强度的70％以后，才能脱模、堆放和运输。脱模时应在管壁上注明适用的填土高度。

6）、涵洞顶上及涵身两侧在不小于两倍孔径范围的填土须分层对称夯实，相对密度达到95%。

7）、施工过程中，当洞顶覆土厚度小于0.8m 时，严禁任何重型机械和车辆通过。

8）、与涵台结合部分的涵洞基础，必须戳毛并预留钢筋，使涵台与基础结合更好。

1.1.7.3 通道及人行天桥

本项目通道及人行天桥的设置，共分以下几种类型：

机耕通道兼排水 净宽 5.0m 净 高 3.5m 主要供行人车通行及排水 机耕通道 净宽 4.0m 净 高 3.0m 主要供拖拉机通行 人行天桥 净宽 4.0m 桥下净高 5.0m 主要供行人通行

凡下穿高速公路的乡村路、机耕道、人行道，从洞口翼墙外向两端各20m 范围改造为水泥砼路面结构（即设计文件中的通道路面结构图）。

根据地方公路等级、与主线交叉的具体情况，通过实地勘测，广泛收集地方意见，结合当地路网规划，在初步设计的基础上，对本标段的通道及人行天桥的布置进行了合理增减、改移、归并，本标段共布设通道6处，设置天桥2处。

第2章 平纵横设计

2.1.1 选线

2.1.1.1 丘陵地区路线特点

山丘连绵，岗坳交错，地势起伏较大，植被发育，山形迂回曲折，领低脊宽山坡较缓，丘谷相对高差不大。路线受地形的限制。

2.1.1.2 选线原则及依据

在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的，认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。

1）路线的布设结合沿线地形、地物、地质等自然条件，路网布局、互通式立交设置，严格遵照《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003）及《公路路线设计规范》JTG D20-2006，合理布设路线方案。

2）合理利用地形，正确运用标准，在选用线形要素和技术标准时，进行全面研究分析论证；在造价增加不多的情况下，尽量选用较高的技术标准，以提高公路的使用质量。

3）注意立体线形设计，使线形顺适、连续、技术指标均衡，平、纵、横相互配合协调，保证行车安全、舒适，并能满足驾驶员视觉、心理方面的要求。

4）本路段经过农田密区，农村道路较多，村庄及高压电网密布，路线布设应满足地方道路规划要求，尽量避开村庄、农田保护区及不良地质地段，少拆高压电网，降低造价。

5）路线的布设应与周围的自然环境相协调，并做好道路的景观设计。

2.1.2 道路等级的确定

2.1.2.1 已知交通量资料

表2.1 路段初始年交通量(辆/日, 交通量年平均增长率6.85%)

2.1.2.2 折算标准

由《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）规定：高速公路以小客车为折算标准。如下：

表2.2 各汽车代表车型与换算系数

2.1.2.3 交通量计算

根据表2.1和表2.2计算初始年交通量为：

N 0=436×1.0+486×1.0+636×2.0+436×1.5+486×3.0+686×3.0+536×

2.0=7436辆/日

2.2.4 确定公路等级计算

查《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003）1.0.4该公路远景设计年限为20年，远景设计年限交通量N 按《道路勘测设计》P13公式（1-1）[10]计算： N= N 0×(1+k ) n -1 （2.1）

由公式（2.1）得：N= N0×（1+k）

日

由远景设计年限交通量N=26185.2辆/日，查《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）拟定该公路为高速公路四车道，设计车速为100km/h。 20-1=7436×（1+6.85%）20-1=26185.2辆/

2.1.3 平面线形设计

2.1.3.1 设计线形资料

图2.1 平面线形示意图

由图计算出起点、交点重点坐标如下：

A （3088413.886 ，487565.9468）

JD2（B ） （3088065.2475 ，488925.3297）

B （3087591.7227，490243.2721） 2.1.3.2 路线长、方位角及转角计算

（一）、路线长、方位角

（1）、AB 段

D AB =(x 1-x 2) 2+(y 1-y 2) 2 AB间距离公式：（2.2）

由式（2.2）计算得：

D AB =(308806565. 2475-3088413. 886) 2+(488925. 3297-487565. 9468) 2=1403. 378m βAB =arctg 488925. 3297-487565. 9468=75 37′56″ 3088065. 2475-3088413. 886则方位角为：

θAB =80°31′7″°+180°-360=104。 23′4″

（2）、同理BC 段为：

DBC =1400.428m βBC =70°14′14″

θBC =109°45′46″

（二）、转角计算

α1=θBC -θAB =109°45′46″-104 23′4″=5°22′44″（右）

2.1.3.3 圆曲线计算

（1）

ABC段即JD2

已知α=522′44″，圆曲线半径R=5000m,缓和曲线长L S =200m.

平曲线图大致如下: °

其中：α—路线转角 L—曲线长（m ） T—切线长（m ）

E —外矩（m ） J—校正数（m ） R—曲线半径（m ）

图2.2 JD2平曲线图

根据《道路勘测设计》公式（3-13），公式（3-14），公式（3-15），公式（3-16），公式（3-17），公式（3-18），公式（3-19）[10]： L L s q=s - （2.3） 2240R 2

L L s p= s - （2.4） 324R 2384R 243

（2.5） β0=28. 6479L S /R

切线长：T =(R +p ) ⨯tg

曲线长：L =(α1-2β0) α12+q （2.6） π

180R +2L S （2.7）

圆曲线长：L Y =(α1-2β0)

外 距：E =(R +p )sec

超 π180R (2.8) α12-R （2.9） 距

(2.10)

3:J =2T -L 由公式（2.3）计算得：q=L s /2-L s /240R 2=99.999m

由公式（2.4）计算得： p= L S /24R -L S /2384R 3 =0.249

由公式（2.5）计算得：β0=28. 6479L S /R =1.150

由公式（2.6）计算得：

5 22' 44"

T =(R +p ) ⨯tg +q =(5000+0. 249) ⨯tg +99. 999=334. 864(m ) 2224α

由公式（2.7）计算得：L =(α-2β0)

由公式（2.8）计算得：L Y =(α1-2β0)

由公式（2.9）计算得：E =(R +p ) sec π180R +2L S =669.353(m) π180R =269.353(m) α

2-R =5.846(m)

由公式（2.10）计算得：J 2=2T -L =2⨯334. 846-669. 353=0.339(m)

特殊点桩号校核：

A K0+000.000

+LAB +1403.378

JD2 K1+403.378

－T －334.864

ZH K1+068.515

+ LS +200

HY K1+268.515

+ LY +269.353

YH K1+537.868

+ LS +200

HZ K1+737.868

- L/2 -669.353/2

QZ K1+403.192

+J2/2 +0.339/2

JD2 K1+403.378

校核无误。

2.1.4 纵断面设计

纵断面设计中，本着保护自然环境的设计理念，尽量使路线顺应自然地形的起伏；充分考虑与地方道路在纵面的交叉关系，处理好上跨或下穿的关系；尽量控制路基填土高度，以减小拆迁占地；变坡点位置及标高、坡率和坡长、在满足平纵组合的情况下优化组合，竖曲线半径尽量采用较大值。

2.1.4.1 纵断面设计的原则

（1） 纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。

（2） 纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。

（3） 平面与纵断面组合设计应满足：

（4） 视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。

（5） 平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”。

（6） 平、纵线形的技术指标大小应均衡。

（7） 合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。

（8） 与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。

2.1.4.2 纵坡设计的一般要求

①纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》（JTGBO1-2003）的有关规定，一般不轻易使用极限值。

②纵坡应力求平缓，避免连续陡坡，过长陡坡和反坡。

③纵断面线形应连续，平顺，均衡，并重视平纵面线形的组合。

2.1.4.3 曲线设计注意要点

竖曲线设计计算从行车安全，舒适和视觉良好的要求来看，要求纵断面线形注意有以下几点：

在短距离内应避免线形起伏，易使纵断面线形发生中断，视觉不良；

避免“凹陷”路段，若线形发生凹陷出现隐蔽路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全；

在较大的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓些；

纵断面线形设计应注意与平面线形的关系，汽车专用公路应设计平、纵面配合良好协调的立体线形；

纵坡设计应结合沿线自然条件综合考虑，为利于路面和边沟排水，一般情况下最小纵坡以不小于0.3%为宜，保证排水要求。考虑设计洪水位保证路线的最低标高，以免遭受洪水冲刷，而确保路基的稳定；

纵坡设计应争取填、挖平衡，尽量利用挖方作就近填方，以减少借方和废方，接生土石方量，降低工程造价；

纵坡设计时，还应结合当地实际情况找准控制点，适当照顾当地民间运输工具，农业机械、农田水利等方面的要求。

2.1.4.4 竖曲线计算

1) 变坡点JD 2，其的桩号K0+480

根据设计得知：i 1=-2.

08%,i 2=1. 03%,ω2=i 2-i 1=3. 11%

图2.3 JD2竖曲线图

拟定R 2=11560.00，查《道路勘测设计》[10]得：

竖曲线长度：L =R ω （2.11）

切线长:T = （2.12）

竖曲线外距：E =

T 22R

（2.13）

由公式（2.10）计算得：L 2=R 2ω2=11560⨯3. 11%=360m 由公式（2.11）计算得：T 2=L 2

=180m

T 22

由公式（2.12）计算得： E 2==1.4m

2R 22) 、竖曲线内桩号的设计高程计算

已知变坡点JD 2的高程H 2=56m， 则K0+480的设计高程H=56+1.4=57.4m。 查《道路勘测设计》[10]计算公式如下：

x i 2

右半部分：H i =H 1+L i i 2- （2.14）

2R 1x i 2

左半部分： （2.15） H i =H 2+L i i 1-

2R 2

其中：x i —曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。

L i —直线上点到相邻变坡点的距离

表2.3 JD2曲线内整桩设计高程

2、1）变坡点JD3 其的桩号K1+450

根据设计得知：i 1=1. 03%,i 2=0. 32%,ω3=i 2-i 1=-0. 71%

图2.4 JD3竖曲线图

拟定R 3=78770，则同理：

由公式（2.10）计算得：L 3=R 3ω3=78770⨯0. 71%=560m 由公式（2.11）计算得：T 3=L 3

=280m

T 32

由公式（2.12）计算得：E 3==0.498m

2R 32) 、竖曲线内桩号的设计高程计算

已知变坡点JD 3的高程H 3=66.0m，

则K1+450的设计高程H=66-0.498=65.502m。 由公式（2.13）（2.14）即下式计算：

x i 2

右半部分：H i =H 3+L i i 2-

2R 3x i 2

左半部分：H i =H 3+L i i 1-

2R 3

其中：x i —曲线上任意点到曲线起点（左半曲线）或终点（右半曲线）的水平距离。

L i —直线上点到相邻变坡点的距离

表2.4 JD3曲线内整桩设计高程

第3章 路基设计

3.1.1 路基横断面布置

由横断面设计查《公路工程技术标准》（JTGB01—2003）部分可知，路基宽

度为24.5m ，其中路面跨度为16.00m ，中间带宽度为2m ，其中中央分隔带宽度为2.0m ，左侧路缘带宽度为0.5×2=1.00m，硬路肩看度为2.5×2=6.0m，土路肩宽度为0.75×2=1.5m。；路面横坡为2%，土路肩横坡为3%。

3.1.2 路基边坡及压实

1）、路基边坡

当路堤边坡高度H ≤6.0m 时，其边坡坡度采用1∶1.5；当路堤边坡高度H ＞6.0m 时，其上部6.0m 高度范围内边坡坡度采用1∶1.5，在6m 变坡处设1m 平台，平台设3%横坡。 2）、路基压实标准

路基压实采用重型压实标准，压实度应符合《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）表4.0.4的要求

表3.1路基压实度

由于路线地处水网地区，设计中应加强挖淤排水及清除表土的严格要求。路基基底为耕地或土质松散时，应在填前进行压实，路基设计时，可考虑了清理场地后进行填筑压实，厚度按20cm 计列压实下沉所填增加的土方量。

3.1.3 公路用地宽度

根据路基不止形式，填土高度及边坡形式计算路基用地范围，按规范要求的公路用地宽度界限为公路路堤两侧排水沟外边缘以外不小于1m 范围内的土地；在有条件的地段，高速公路、一级公路不小于3m ，此处设置为3m 。

第4章 路基路面排水设计

4.1.1 路基排水设计

路基地表排水可采用边沟、截水沟、排水沟、跃水井和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位0～2m 以上。

边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1:1～1:1.5,一级公路的边沟的深度不应小于0.6m ，边沟纵坡宜与路线纵坡一致并不宜小于0.5%，边沟可采用浆砌片石，水泥混凝土预制块防护，一级公路当采用M7.5的砂浆强度，边沟长度不宜超过500m ，截水沟横断面可采用梯形，边坡视土质而定，一般采用1:10～1:1.5，深度及宽度不宜小于0.5m ，沟底纵坡不宜小于0.5%，水流通过陡坡地段时可设置跌水等或急流槽，应采用浆砌片石或水拧混凝土 预制块砌筑，边墙应高出设计水位0.2m 以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2～0.4m ，混凝土为0.1～0.3m ，跃水的台阶高度可采用0.3～0.6m ，台面坡度应为2%～3%，急流槽以纵坡不宜陡于1:1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m 。

4.1.2 路面排水设计

本公路的路面排水主要是采用路肩排水措施，组要由拦水带、急流槽和路肩排水沟组成以及中央分隔带排水设施组成。

1）、 路肩排水设施的纵坡应与路面的纵坡一致，当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方边坡应进行防护。

路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置排水带，并通过急流槽将水排出路基。

拦水带可采用水泥混凝土预制块或沥青混凝土筑成，拦水带高出路肩12cm, 顶宽8～10cm 。急流槽的设置距按路肩排水的容许容量计算确定以20m ～50m 为宜，急流槽可设置在凹形曲线底部及构造物附近，并考虑到地形、边坡状态及其它排水设施的联接。

2）、中央分隔带排水

中央分隔带排水设施由纵向排水沟（明沟、暗沟）、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。

在设置超高路段，路面水由中央分隔带排水设施排出，在干旱少雨地区，采用凸形中央分隔带，可设开口明槽，雨水流向下半幅路面排出，开口明槽可采用封闭式，横断面尺寸为高×宽=15cm×20cm ，间距宜为3～5m 。

中央分隔带纵向排水沟（管）与横向排水管联接时可采用集水井的形式，横向排水管直径一般采用20～60cm 水泥混凝土管成塑料排水管，管底纵坡不应小于1%，出口应采取防护措施。

设置超高段的中央分隔带的排水沟可设雨水井，雨水井的设置间距应根据流量计算确定，一般为10～30m 。

矩形雨水井尺寸采用长×宽×深=60cm×40cm ×60cm ，边墙采用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑。

相邻雨水井间用直径20～40cm 的水泥混凝土管纵向联接，管底最小纵坡不应小于0。3%，雨水井回击雨水可直接排入桥涵或通过横向排水管排出。

多雨地区的中央分隔带，表面不作封闭时，可设地下排水渗沟，排水渗沟两侧可用沥青砂、沥青土工布或粘土封闭，排水渗沟顶与路床顶面齐平，渗沟宜采用直径5cm ～8cm 的硬塑料管将水引致路基边坡以外。

4.1.3 钢筋混凝土圆管涵设计

4.1.3.1 设计资料

桩号：K 1+890.00 公路一级 车道数=4 砼标号=25号 砼抗压强度(Ra)=14.5Mpa 砼弹性模量(Eh)= 28500.0Mpa 钢筋等级=1级 钢筋直径(DG)=10mm 钢筋抗拉强度(Rg)=240.0Mpa 钢筋弹性模量(Eg)= 210000.0Mpa 土容重(Rt)=18.0KN/立米 土的内摩擦角=35度 管节内径(d)=100.0cm 外径(D)= 130cm 管璧厚度(DT)=15cm 管壁内外径的平均半径R=57.5 管顶填土高度(H)=5.01m 其圆管涵的设计可采用公路-Ⅰ级汽车荷载，钢筋直径为10mm ，钢筋数量为16根。

第5章 挡土墙设计

5.1.1 土压力及挡土墙自重计算

5.1.1.1 土压力计算

挡土墙的荷载取组合Ⅱ，结构重要性系数取1.0，承载能力极限状态作用分项系数如下：

挡土墙结构重力 分项系数 γG =1.20

恒载或车辆荷载、人群荷载的主动土压力γQ 1=1.40 1）. 按墙高确定的附加荷载强度进行换算均布土层厚度 h 0：

挡土墙设计, 换算均布土层厚度h 0(m ) 可直接由挡土墙高度确定的附加荷载强度计算:

h 0=

q

γ

（3-1）

式中:γ-墙后填土的容重(kN/m3);

q -附加荷载强度(kPa ), 按表3-1取值.

表3-1附加荷载强度q

(资料来源: 邓学钧:《路基路面工程》，人民交通出版社，2005.8, 第140页)

由公式4.1计算有: 2）. 求破裂角θ

h 0=

q

γ

=

10

=0.556(m) 18

ψ=ϕ+α+δ=40︒+27︒+17. 5︒=84︒30'

ab +2h 。(b +d ) -H (H +2a +2h 。) tg α

(H +a )(H +a +2h 。)

4⨯6+2⨯0. 556(6+0. 75) -10. 2⨯(10. 2+2⨯4+2⨯0. 556) ⨯0. 5=

(10. 2+4)(10. 2+4+2⨯0. 556)

=-0. 308A =

θ=-t a ψn

t a n =-tg 84︒

=0. 416

所以:θ=22︒36'

α-墙背的倾角() ，δ-墙背与填料间的摩擦角() ；仰斜时取负值，俯斜时取正值；

E -主动土压力(kN ) ；K -主动土压力系数；γ-墙后填土容重(kN /N 3) ；

ϕ-土的内摩擦角() ；H -挡土墙高度(m ) ；Z y -主动土压力作用点位置。

人群荷载做最不利荷载布置，布置方式为连续均布荷载，布置宽度为24m 。 假设破裂面交于荷载内. 挡墙的总高度：H=10.2m，挡墙的基地水平总宽度：B=6.4m 验算破裂面是否交于荷载内：

堤顶破裂面距墙踵:(H +a ) tg θ=(10. 2+4) ⨯0. 416=5. 907(m ) 菏载内边缘距墙踵:-Htg α+b +d =-10. 2⨯0. 5+6+0. 75=1. 65(m )

菏载外边缘距踵:-Htg α+b +d +b 。=-10. 2⨯0. 5+6+0. 75+24. 5=26. 15(m ) 因:1.65

cos (θ+ϕ)K =(tan θ+tan α)sin θ+ψ=

sin 22.6︒+84.5︒cos (22.6︒+40︒)

(tan 22.6

︒

+tan 27︒)

=0.441

2h 02⨯0.556

=1+=1.124 H 9

4）. 求主动土压力及作用点位置

11

E =γH 2KK 1=⨯18⨯10.22⨯0.441⨯1.124=464.139(kN )

22K 1=1+

E x =E cos (α+δ)=464.139⨯cos (27︒+17.5︒)=331.047(kN ) E y =E sin (α+δ)=464.139⨯sin (27︒+17.5︒)=325.319(kN )

Z y =

H h 010.20.556+=+=3.565(m ) 33K 133⨯1.124

Z x

=B 2-Z y tan α=6.4-3.565⨯0.5=4.62(m )

5.1.1.2挡土墙自重计算

挡土墙可以分成五部分分别求挡土墙自重。如图5-2

图5-2

1

G 1=⨯0.45⨯9γa =42.525(kN )

2

G 2=0.6⨯9γa =113.4(kN )

1

G 3=⨯4.5⨯9γa =425.25(kN )

2

G 4=0.5⨯6.4γa =67.2(kN )

1

G 5=⨯0.7⨯6.4γa =47.04(kN )

2

G =G 1+G 2+G 3+G 4+G 5=42.525+113.4+425.25+67.2+47.04=695.415(kN )

相对于墙趾点，G 1的力臂

x 1=0.7(m )

相对于墙趾点，G 2的力臂相对于墙趾点，G 3的力臂相对于墙趾点，G 4的力臂相对于墙趾点，G 5的力臂

Z G =

x 2=1.15(m )x 3=2.95(m )x 4=3.2(m )

x 5=4.267(m )

G 1x 1+G 2x 2+G 3x 3+G 4x 4+G 5x 5

=2.632(m )

G

5.1.2 倾覆及抗滑稳定性验算

5.1.2.1 抗滑稳定性验算

《路基路面工程》由P144公式(6-45) [11]

验算重力式挡土墙沿基底的倾斜滑动稳定性采用以下计算公式

[γG G +γQ 1E sin(α+δ+α0)]μ+γG G tan α0≥γQ 1E cos(α+δ+α0) （5-1）

式中: G —挡土墙重力；E —主动土压力；μ—基底摩擦系数；α0—基底倾斜角，α—墙背倾斜角，δ—墙背与填土间的摩擦角

采用倾斜基底增强抗滑动稳定性, 基底摩擦系数μ=0.4, 挡墙每延米体积

V =33.115m 3, 挡土墙自重 G =V ⨯γ=33.115⨯21=695.415(kN )，由公式3.11计

算如下 ：

γQ 1E cos(α+δ+α0) =1.4⨯464.139⨯cos(27+17.5+6) ＝413.32(kN )

[γG G +γQ 1E sin(α+δ+α0)]μ+γG G tan α0

⎤=⎡⎣1.2⨯695.415+1.4⨯464.139⨯sin (27+17.5+6)⎦+1.2⨯695.415⨯tan 6则

=1423.6(kN )>413.32(kN )

抗滑稳定性验算通过。

5.1.2.2 抗倾覆稳定性验算

《路基路面工程》由P145公式(6-46)

[11]

验算重力式挡土墙沿基底的倾覆稳定性采用以下计算公式

γG GZ G +γQ 1(E y Z x -E x Z y )>0 （5-2）

式中: G —挡土墙重力；E x ,

E y

—主动土压力的水平和垂直分力(kN)；Z G —G

对墙趾O 点的力臂(m)；Z x —E x 对墙趾O 点的力臂(m)；力臂(m)。

相对于墙趾点，墙身重力的力臂相对于墙趾点，

Z y

—

E y

对墙趾O 点的

Z G =2.632(m )

E y

的力臂

Z y =3.565(m )Z x =4.62(m )

相对于墙趾点，E x 的力臂

γG GZ G +γQ 1(E y Z x -E x Z y )

=1.2⨯695.415⨯2.632+1.4⨯(325.319⨯4.62-331.047⨯3.565) =2648.307(kN )>0则抗倾覆稳定性验算通过。

5.1.3 地基承载力验算

《路基路面工程》由P145公式(6-47)

[11]

作用于基底的合力偏心距e 计算公式

B B GZ G +E y Z x -E x Z y

e =-Z n =-

22G +E y （5-3）

基底边缘最大、最小压应力计算公式

P max,min =

N 1⎛6e ⎫

1±⎪ B ⎝B ⎭

（5-4）

式中:Z n —作用于基底的合力的法向分力N 对O 点的力臂(m)

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离

Z n =

GZ G +E y Z x -E x Z y

G +E y

=

695.42⨯2.632+325.32⨯4.3-331.047⨯3.565

=2.15(m )

695.42+325.32

作用于基底的合力偏心距验算满足:

B B 6.4e =2-Z n =1.05

266

因为： e

N 1=(G γG +γQ 1E y -1.1W )cos α+γQ 1E x sin α=1612.813(kN )

P max,min =

P min =3.938(kPa ) N 1⎛6e ⎫

1±= ⎪{P max =496.966(kPa ) B ⎝B ⎭

地基承载应力抗力值

f =f k +k 1γ1(b -3)+k 2γ2(h -0.5)

式中:f k —地基承载应力标准值；k 1, k 2—承载力修正系数；γ1—基底下持力层

(kN /m )；γ

上土的天然重度

3

2

(kN /m )；

—基础底面以下各土层的加权平均重度

3

b —基础底面宽度小于3m 时取3m ，大于6m 时取6m ；h —基础底面的埋置深度(

f =f k +k 1γ1(b -3)+k 2γ2(h -0.5)=1053.12(kPa )

m )

P max

P =max =250.452

2则基地应力检算通过。

5.1.4 墙身强度验算

《路基路面工程》由P155公式(6-55)

[11]

[极限状态法]:

结构重要性系数 γ0 = 1.0，按每延米墙长验算截面上的轴向力组合设计值：

N j = γ0 γG N G +γQ 1N Q 1+∑γQi ψCi N Qi ⎪=1053.228(kN)

⎝

⎭

⎛⎫

⎛e ⎫1-256 0⎪

⎝B 2⎭=0.756 轴心力偏心影响系数αk =2⎛e 0⎫1+12 ⎪

⎝B 2⎭墙构件的计算截面每延米面积 A = 27.675(m²) 材料抗压极限强度 R k =1600(kPa ) 圬工材料的抗力分项系数 γk =2.31

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数：

2H 2⨯9

==2.813， B 26.4

8

αs =0.002，βs =ψk =

强度计算:

1

=1.004

1+αs βs βs -3⎡⎣1+16e 0/B ⎤⎦

N j =1053.228(kN )≤αk AR k /γk =14492(kN ) 强度验算满足要求 稳定计算:

N j =1053.228(kN )≤αk ψk AR k /γk =14550(kN ) 显然稳定验算满足 由于基底不受剪力作用，故不做剪应力验算。

第6章 路面设计

6.1.1 水泥混凝土路面设计

6.1.1.1 交通分析

表6.1交通组成表

1）轴载分析

路面设计双轮组单轴载100KN

以设计弯沉值为指标及验算面层层底拉力中的累计当量轴次。 ①按《路基路面工程》P456公式（16-1）[11]轴载换算：

⎛P ⎫

N s =∑δi N i i ⎪

⎝100⎭i =1

n

16

（6.1）

式中 ： N s ——100KN 的单轴—双轮组标准轴载的作用次数；

P i —单轴—单轮、单轴—双轮组、双轴—双轮组或三轴—双轮组轴型i 级轴载的总重KN ；

N i —各类轴型i 级轴载的作用次数； n —轴型和轴载级位数；

δi —轴—轮型系数，单轴—双轮组时，δi =1；单轴—单轮时，按

δi =2. 22⨯103P i -0. 43计算；双轴—双轮组时，按式δi =1. 07⨯10-5P i -0. 22；三轴

—双轮组时，按式δi =2. 24⨯10-8P i

-0. 22

计算。

表6.2轴载换算结果如表所示

致 谢

毕业设计是对我们大学三年的综合运用，整合我们所学的的各科知识，使之更为系统化。目的在于让 我们整体、系统地把握本专业的特点及知识体系，对大学 四年所学的专业知识进行复习与融会贯通，理论 联系实际。同时能够较好的培养我们发现问题、解决问题的能力，提高理性思维。

这个环节中自己得到了较强的锻炼，并且能培养我们的综合能力。 本论文是在长沙交通土建朱文平老师的精心指导下完成的，在短短的 3 个月里，朱老师对工作兢 兢业业， 、严谨治学、刻苦钻研的精神一直感染着我。他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习 中的榜样，更激励我去为以后的事业奋斗。老师们平易近人，在这段时间里，他循循善诱的教导和不拘一 格的思路给予我无尽的启迪。

在此次毕业设计过程中我也学到了许多了关于道路路线设计方面的知识，粗 浅的了解了道路设计的全过程， 对以后的工作和学习都有巨大的帮忙。 心中的感激是很难用言语还概括的， 唯有用今后的加倍努力来报道恩师的教诲。 转瞬即逝的大学岁月在我的心中留下了太多的记忆。感谢母校在四年内所给予我的一切，我相 信这些都会成为我以后的财富。感谢，大学四年所有我的任教老师教授我的专业知识，为我以后的工作打 下了坚实的基础。在即将毕业离校之际，我要感谢所有在生活上给予我关心和帮助以及在学业上的切磋和 指点的师长。

设计者： 邝仁辉

长沙理工大学 2014年 09月

参考文献

[1] 交通部.(JTJ D20-2006),公路路线设计规范[s].北京：人民交通出版社，

2006.

[2] 交通部.(JTG B01-2003),公路工程技术标准[s].北京：人民交通出版社，2003.

[3] 交通部.(JTJ D30-2004),公路路基设计规范[s]. 北京：人民交通出版社，2004.

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