道路畢業(yè)設(shè)計(jì)論文.doc

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武漢理工大學(xué) 內(nèi)蒙古集寧至豐鎮(zhèn)公路設(shè)計(jì) 高等教育自學(xué)考試學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 作 者 齊寶英 專 業(yè) 道路與橋梁工程 年 紀(jì) 38歲 學(xué) 號 091026953001 指導(dǎo)老師 任建新 2011 年 9 月 內(nèi)容摘要：本設(shè)計(jì)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(zhì)、地形、地物、水文等自然條件,依據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 、《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》等交通部頒發(fā)的相關(guān)技術(shù)指標(biāo),在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下完成的。 設(shè)計(jì)內(nèi)業(yè)詳細(xì)資料有：路線設(shè)計(jì)(包括平面設(shè)計(jì)的要求、圓曲線設(shè)計(jì)、路線方案的比選)；路基設(shè)計(jì)，完成三公里橫斷面和路基土石方的計(jì)算及土石方配合設(shè)計(jì)、邊坡設(shè)計(jì)；路面設(shè)計(jì)(包括縱斷面設(shè)計(jì)，橫斷面設(shè)計(jì))，瀝青路面設(shè)計(jì)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪制工程圖，按老師指導(dǎo)和要求完成。整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算了路線的平、縱、橫要素,設(shè)計(jì)了路基、路面等內(nèi)容,由此圓滿完成了內(nèi)蒙古集寧至豐鎮(zhèn)公路設(shè)計(jì) 兩階段初步設(shè)計(jì)。 目錄 第一章 緒 論 4 1.1 引言 4 1.2 DICAD PRO技術(shù) 4 1.3選題的背景 5 1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 5 第二章 路線平面設(shè)計(jì) 7 2.1平面設(shè)計(jì)的要求 7 2.2圓曲線設(shè)計(jì) 7 2.2.1圓曲線半徑的選用原則 7 2.2.2一般規(guī)定 8 2.3 路線方案的比選 8 第三章 縱橫斷面設(shè)計(jì) 10 3.1 縱斷面設(shè)計(jì) 10 3.1.1 概述 10 3.1.2縱坡設(shè)計(jì)的步驟和方法 10 3.1.3 豎曲線的最小半徑和長度 11 3.2橫斷面設(shè)計(jì) 13 3.2.1橫斷面設(shè)計(jì)的原則 13 3.2.2 橫斷面組成及要素的確定 13 3.2.3 土石方的調(diào)配 14 第四章 路基路面及排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 4.1一般路基設(shè)計(jì) 16 4.1.1路基的類型和構(gòu)造 16 4.1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 16 4.1.3路基填土與壓實(shí) 16 4.2路基防護(hù) 17 4.2.1路堤邊坡防護(hù) 17 4.3支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 4.3.1擋土墻的用途 17 4.3.2擋土墻的類型及使用范圍 18 4.3.3本土路段擋土墻設(shè)置 18 4.4排水設(shè)計(jì) 18 4.4.1公路排水設(shè)計(jì)的內(nèi)容 18 4.4.2設(shè)計(jì)依據(jù) 19 4.4.3路基排水設(shè)計(jì) 19 4.4.3.1地表排水設(shè)備的類型 19 4.4.3.2邊溝設(shè)計(jì) 19 4.4.3.3排水溝設(shè)計(jì) 19 4.4.4路面排水設(shè)計(jì) 20 4.4.5涵洞設(shè)計(jì) 20 4.5路面設(shè)計(jì) 21 4.5.1路面設(shè)計(jì)的原則 21 4.5.2 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算書 21 4.5.2.1交通分析 21 4.5.2.2 當(dāng)量換算的計(jì)算 22 4.5.2.3結(jié)構(gòu)組合與材料選取 24 結(jié)語 26 致 謝 27 參考文獻(xiàn) 28 第一章 緒 論 1.1 引言 ５０年來，我國公路建設(shè)已取得巨大成就。對比世界公路發(fā)展趨勢，可認(rèn)為我國公路交通正處于擴(kuò)大規(guī)模、提高質(zhì)量的快速發(fā)展時(shí)期。由于基礎(chǔ)十分薄弱，我國公路建設(shè)總體上還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的需要，與發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平相比還有較大差距。從公路技術(shù)等級看，在全國公路總里程中還有近20萬公里等外公路，等外公路占公路總里程的比重達(dá)到14.4%，西部地區(qū)更高，達(dá)到21.8％，技術(shù)等級構(gòu)成不理想。從行政區(qū)劃分布看，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口分布的不平衡，導(dǎo)致東部地區(qū)公路密度較大，高等級公路的比例也較高，明顯高于全國平均水平，更高于中、西部地區(qū)水平。 　　 因此，為逐步實(shí)現(xiàn)我國交通運(yùn)輸現(xiàn)代化的總體戰(zhàn)略目標(biāo)，根據(jù)國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略，大力扶持西部地區(qū)公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將是我國公路交通發(fā)展的戰(zhàn)略重點(diǎn)。 1.2 DICAD PRO技術(shù) 自1963年美國的工.E.薩瑟蘭德在其博士論文中提出了交互式圖形生成技術(shù)的概念以來，CAD技術(shù)(Computer Aided Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展急速的成長，成為一門實(shí)用的技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它把人從體力、腦力勞動中解放出來，提高了工作效率。CAD技術(shù)在公路勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的公路設(shè)計(jì)方式及理論產(chǎn)生了重大變革，促進(jìn)了交通土建行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，成為道路勘測設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志之一。 互動式道路及立交CAD系統(tǒng)專業(yè)加強(qiáng)版－DICAD PRO摒棄華而不實(shí)的方法和功能，更注重實(shí)用功能的研究與開發(fā)。 1、加強(qiáng)輔助成圖功能，變速車道、收費(fèi)廣場、橋梁涵洞等自動成圖，高質(zhì)量、高效益。 2、增加輔助橋梁功能，保證路線與橋梁設(shè)計(jì)整體進(jìn)行，提高整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)效率。 3、強(qiáng)化智能更新功能，平、縱、橫面圖及端部高程圖數(shù)據(jù)自動刷新，變更設(shè)計(jì)不再煩惱。 4、豐富自動成表功能，增加EXCEI表格形式，改善圖表效果且利于后續(xù)處理！ 5、提高設(shè)計(jì)效率，使道路及立交的設(shè)計(jì)效率至少增強(qiáng)一倍，使用更便捷、效益更高。 6、方便學(xué)習(xí)掌握，DICAD PRO更具可學(xué)習(xí)性、易懂性，適合所有設(shè)計(jì)人員使用。 1.3選題的背景 此次設(shè)計(jì)的道路是郊區(qū)公路，從資金上講它與市政府、路政局、區(qū)縣政府的建設(shè)資金以及融資有很大關(guān)系，沒有多元化投資公路建設(shè)的良好環(huán)境就沒有郊區(qū)公路建設(shè)跨越式的發(fā)展。另外在政策上要制定可操作性強(qiáng)的各種優(yōu)惠政策。調(diào)動各級政府和社會各階層修路的積極性。從管理上要充分發(fā)揮各分局的技術(shù)和行業(yè)管理優(yōu)勢，保障公路建設(shè)按規(guī)范科學(xué)的進(jìn)行，達(dá)到遠(yuǎn)期與近期相結(jié)合，城區(qū)與郊區(qū)相結(jié)合，國道、市道、縣道相結(jié)合，高速公路與一般公路相結(jié)合，達(dá)到公路資源配置合理，充分利用，協(xié)調(diào)統(tǒng)一的目的。 為了加快縣級、鄉(xiāng)級農(nóng)村公路建設(shè)應(yīng)大力推廣多元化投資的建路新模式。必須有好的規(guī)劃性的道路設(shè)計(jì)。發(fā)揮養(yǎng)路費(fèi)的資金優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢、行業(yè)管理優(yōu)勢來吸引更多的投資。加快郊區(qū)公路建設(shè)是刻不容緩的問題，特別是較偏僻的一些區(qū)縣更需要加快步伐，由于其基礎(chǔ)設(shè)施相對滯后，經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較緩慢，而快速順暢的交通對于拉動地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化戰(zhàn)略將起到巨大作用，同時(shí)也為各個(gè)遠(yuǎn)郊衛(wèi)星城更好地服務(wù)于市區(qū)創(chuàng)造良好的條件。 1.4畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 道路是一條三維空間的實(shí)體。它是由路基、路面、橋梁、涵洞、和沿線設(shè)施所組成的線形構(gòu)造物。一般所說的路線，是指道路中線的空間位置。路線在水平面上的投影稱作路線的平面。沿中線豎直剖切再行展開則是路線的縱斷面。中線上任意一點(diǎn)的法向切面是道路在該點(diǎn)的橫切面。路線設(shè)計(jì)是指確定路線空間位置和各部分尺寸的工作，即通常所說的路線平面設(shè)計(jì)、路線縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)。三者是相互關(guān)聯(lián)，既分別進(jìn)行，又綜合考慮。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市一條以集寧為起點(diǎn)，途徑郊區(qū)新街村村十九組，新街村二十一組，新街村十八組，新街村二十三組，新街村十七組，新街村八組，新街村二組，最后到達(dá)風(fēng)鎮(zhèn)一組磚瓦廠，途中除了這些村落外還有大片的農(nóng)作物和塘，以及河流和港，它是一條郊區(qū)公路。 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：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。然后進(jìn)行選線，方案比選，路線平面設(shè)計(jì)，縱斷面設(shè)計(jì)，橫斷面設(shè)計(jì)，土石方計(jì)算，土方調(diào)配，邊坡設(shè)計(jì)，瀝青路面設(shè)計(jì)。 要完成這些任務(wù)必須要借助輔助軟件DICAD Pro ，在此軟件里輸入道路的基本信息，然后處理得出的成果。最后，把這整個(gè)過程整理好以論文的形式表現(xiàn)出來。 第二章 路線平面設(shè)計(jì) 2.1平面設(shè)計(jì)的要求 圓曲線半徑，緩和曲線長度是路線平面設(shè)計(jì)中要解決的基本問題。實(shí)踐證明，直線長度過長或過短、曲線與直線、曲線與曲線配置的不適當(dāng)也會導(dǎo)致行車事故，降低通行能力，造成行駛時(shí)間和運(yùn)營費(fèi)用的損失以及破壞與自然景觀的協(xié)調(diào)。一般來說，平面設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求： 1.平面設(shè)計(jì)必須滿足《標(biāo)準(zhǔn)》和《規(guī)范》的要求 2.平面線形應(yīng)直捷、連續(xù)、順適，并與地形地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào) 3. 行駛力學(xué)上的要求是基本的，視覺和心理上的要求應(yīng)盡量滿足 4. 保持平面線形的均衡和連貫 5.應(yīng)避免連續(xù)急轉(zhuǎn)的線形 本方案路線的全場3312.977m。設(shè)有三個(gè)彎道。為了避免給給駕駛者造成不便，設(shè)計(jì)時(shí)在曲線間插入了足夠長的直線和回旋線。 6.平曲線應(yīng)有足夠的長度 本次設(shè)計(jì)的道路是二級公路，地形為平原微丘，查規(guī)范得出：平曲線的最小長度為140m。而所采用的最小平曲線的長度（包括圓曲線和兩端的緩和曲線）的最小長度為232.056m，滿足要求。 7.曲線間直線最小長度的要求 (1）《規(guī)范》推薦同向曲線間的最短直線長度以不小于6v為宜。 二級公路的計(jì)算行車速度為60km/h，因而同向曲線間的最短直線長度為360m。所采用的同向曲線間的直線長度為393.222m，滿足要求。 (2）《規(guī)范》規(guī)定反向曲線間的最短直線長度（以m計(jì)）以不小于行車速度（以km/h計(jì)）的兩倍為宜。 按要求本次設(shè)計(jì)的反向曲線的最短直線長度為120m，所采用的最小長度為520.904m，滿足要求。 2.2圓曲線設(shè)計(jì) 2.2.1圓曲線半徑的選用原則 1.圓曲線半徑的確定，必須能夠保證汽車以一定的車速安全行駛。選用曲線半徑時(shí)，應(yīng)充分注意地質(zhì)，水文條件，使曲線既能更好的吻合地形，減少工程。 2.在確定圓曲線半徑時(shí)，應(yīng)注意: (1)一般情況下，宜采用極限最小平曲線的4~8倍； (2) 地形條件受限制時(shí)，應(yīng)采用大于或接近于一般最小半徑的圓曲線半徑； (3)前后線形要素相協(xié)調(diào)，構(gòu)成連續(xù)、均衡的曲線線形，是平面線形指標(biāo)逐漸過渡，避免出現(xiàn)突變； (4)應(yīng)同縱斷面線形相配合，必須避免小半徑曲線和陡坡相重合。 3.為保證行駛的舒適性和安全性，平曲線應(yīng)有足夠的長度，圓曲線的長度也宜有3s的行程。不能滿足時(shí)，應(yīng)考慮增大圓曲線半徑或減少緩和曲線的長度；條件受限時(shí)，可將緩和曲線在曲率相等處直接相連。 2.2.2一般規(guī)定 1. 圓曲線的最小半徑 我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范》中所規(guī)定的圓曲線最小半徑如表2-1所示。 表2-1 各級公路最小平曲線半徑 設(shè)計(jì)速度（km/h） 120 100 80 60 40 30 20 一般值（m） 1000 700 400 200 100 65 30 極限值（m） 650 400 250 125 60 30 15 本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)速度為60km/h，查表2-1得知：最小平曲線的最小半徑的一般值為200m，極限值為125m，本方案的設(shè)有三個(gè)彎道，即有三段圓曲線，半徑依次為：1304.6m，483.651m，330.712m。比較最小的平曲線的半徑為330.712m，大于最小半徑的一般值200m。因此，滿足要求。 2. 圓曲線的最大半徑 選用圓曲線半徑時(shí)，與地形等條件相適應(yīng)得前提下應(yīng)盡量采用大半徑。但半徑大到一定程度其幾何性質(zhì)和行車條件與直線無太大區(qū)別，容易給駕駛?cè)藛T造成判斷上的錯(cuò)誤反而帶來不良后果。所以，《規(guī)范》規(guī)定圓曲線最大半徑不宜超過10000m。 2.3 路線方案的比選 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(biāo)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(jià)等。 根據(jù)地形圖，通過DICAD中的平面導(dǎo)線法和導(dǎo)線模式法等可以畫出平曲線圖如下： 圖2-1 路線平面圖 由于各方面條件的限制，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)只做了兩條路線的比選，不做定量的比較，做定性的比選，兩個(gè)方案的前一段是一樣的走向，分析如下：從起點(diǎn)出發(fā)，必經(jīng)的是與道路相垂直分布的兩塊地和兩處住宅樓，此處的住宅必定要拆遷，根據(jù)后面的選線來定具體的拆遷位置。接著是一半是田，一半是住宅樓，考慮到造價(jià)，應(yīng)選擇從田里經(jīng)過，考慮到后面的曲線的半徑的要求，選擇了通過住宅樓。 以下是兩個(gè)方案的不同選線的分析： 方案一：分析其地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情況，得出圖上有兩個(gè)港：同心港和穿心港?？紤]到要盡量不穿過這兩條港，橋的造價(jià)比較高。選擇沿著港的方向分布，可以不要穿過穿心港，由于同心港的走向是與道路的大體走向垂直的，所以回避不了，考慮到拆遷的問題，選擇在中間的區(qū)域通過，接著本次設(shè)計(jì)要求道路的全過程要求有兩個(gè)或兩個(gè)以上的彎道，又結(jié)合地形圖的分布，在新街村二組的地方設(shè)置一個(gè)彎道。最后再與終點(diǎn)相連。該方案的路線總長度為3.31km。 方案二：此方案是從盡量減少拆遷的角度考慮的，分析地貌、高差、河渠、 耕地、建筑物等的分布情況，知地形圖上的的分布以田和村莊為主，但是需要考慮到其他因素，比如地形圖里的穿心港要盡量的避免，如果只考慮要減少拆遷的話，那么就會兩次通過穿心港。在這個(gè)問題上要使減少拆遷和盡量避免穿心港這兩個(gè)因素相結(jié)合，盡量做的最好。而其他的走向的選擇跟一方案考慮相似，比如，和道路的大致走向垂直的住宅樓是必須要拆的，無法回避的。該方案的路線總長度為3.28km。 兩方案的比較： 方案一：總長度比方案二長一點(diǎn)。在起終點(diǎn)之間平均圓曲線半徑比方案二大，路線順適。有三個(gè)彎道，由于這條路線途中是沿著河流的方向走的。避免了穿過穿心港。減少橋梁的個(gè)數(shù)，路線聯(lián)系好，可將沿線的鄉(xiāng)鎮(zhèn)連接起來，有利于促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但穿越鄉(xiāng)村多，行車干擾大，安全隱患多。 方案二：總長度比方案二短一點(diǎn)。在起終點(diǎn)之間平均圓曲線半徑比方案一稍小，路線順適。同樣有三個(gè)彎道，這條路線途中穿過了穿心港和同心港，因而橋多，造價(jià)高。沿線聯(lián)系鄉(xiāng)鎮(zhèn)少，服務(wù)性差。但是路位多遠(yuǎn)離村鎮(zhèn)，行車速度快，干擾少。 所以，綜合以上各種因素，本設(shè)計(jì)選擇第一方案為主方案，第二方案為參考方案。 第三章 縱橫斷面設(shè)計(jì) 3.1 縱斷面設(shè)計(jì) 3.1.1 概述 沿著道路中線豎直剖切然后展開即為路線縱斷面?？v斷面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)汽車的動力特性、道路等級、當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩項(xiàng)l件以及工程經(jīng)濟(jì)性等，研究起伏空間線幾何構(gòu)成的大小及長度，以便達(dá)到行車安全迅速、運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)合理及旅客感覺舒適的目的。 圖3-1 路線縱斷面圖 圖3-1為路線縱斷面示意圖?？v斷面圖是道路縱斷面設(shè)計(jì)的主要成果，也是道路設(shè)計(jì)的重要技術(shù)文件之一，把道路的縱斷面圖與平面圖結(jié)合起來，就能準(zhǔn)確地定出道路的空間位置。 縱斷面圖上有兩條主要的線：一條是地面線，它是根據(jù)中線上各樁號的高層而點(diǎn)繪的一條不規(guī)則的折線，反映了沿著中線地面的起伏變化的情況；另一條是設(shè)計(jì)線，它是經(jīng)過技術(shù)上，經(jīng)濟(jì)上以及美學(xué)上等多方面比較后定出的一條具有規(guī)則形狀的幾何線，反映了道路路線的起伏變化情況?？v斷面設(shè)計(jì)線是由直線和豎曲線組成。直線（即均勻坡度線）有上坡和下坡，是用高差和水平長度表示的。 在直線的坡度轉(zhuǎn)折處為平順過渡要設(shè)置豎曲線，按坡度轉(zhuǎn)折形式的不同，豎曲線有凸有凹，其大小用半徑和水平長度表示。 3.1.2縱坡設(shè)計(jì)的步驟和方法 1、準(zhǔn)備工作 縱坡設(shè)計(jì)（俗稱拉坡）之前應(yīng)在方格坐標(biāo)紙上，按比例標(biāo)注里程樁號和標(biāo)高，點(diǎn)繪地面線，填寫有關(guān)內(nèi)容。同時(shí)應(yīng)收集和熟悉有關(guān)資料，并領(lǐng)會設(shè)計(jì)意圖和要求。 2、標(biāo)高控制點(diǎn) 控制點(diǎn)是指影響縱坡設(shè)計(jì)的標(biāo)高控制點(diǎn)。如路線起、終點(diǎn)，越嶺埡口，重要橋涵，地質(zhì)不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪線的洪水位，隧道進(jìn)出口，平面交叉和立體交叉點(diǎn)，鐵路道口，城鎮(zhèn)規(guī)劃控制用地范圍與標(biāo)高以及受其他因素限制路線必須通過的標(biāo)高控制點(diǎn)等。山區(qū)道路還有根據(jù)路基填挖平衡關(guān)系控制路中心填挖值的標(biāo)高點(diǎn)，成為“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”。平原區(qū)道路一般無經(jīng)濟(jì)點(diǎn)問題。 3、試坡 在已標(biāo)出“控制點(diǎn)”、“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”的縱斷面圖上，根據(jù)技術(shù)指標(biāo)、選線意圖，結(jié)合地面起伏變化，本著以“控制點(diǎn)”為依據(jù)，照顧多數(shù)“經(jīng)濟(jì)點(diǎn)”的原則，在這些點(diǎn)位之間進(jìn)行穿插與取直，試定出若干直坡線段。對各種可能的坡度線方案反復(fù)比較，最后定出既符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，又滿足控制點(diǎn)要求，且土石方較省的設(shè)計(jì)線作為初定坡度線，將前后坡度線延長交會出變坡點(diǎn)的初步位置。 4、調(diào)整 將所定坡度與選線時(shí)坡度的安排比較，二者應(yīng)基本符合，若有較大差異時(shí)應(yīng)全面分析，權(quán)衡利弊，決定取舍。然后對照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查設(shè)計(jì)的縱坡是否合理，若有問題應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整方法是對初定坡度線平抬、平降、延伸、縮短或改變坡度值等。 5、核對 選擇有控制意義的重點(diǎn)橫斷面，如高填深挖、地面橫坡較陡路基。擋土墻、重要橋涵以及其他重要控制點(diǎn)等，在縱斷面圖上直接讀出對應(yīng)樁號的填、挖高度，用“模板”在橫斷面圖上“戴帽子”，檢查是否填挖過大、坡腳落空或過遠(yuǎn)、擋土墻工程過大、橋梁過高或過低、涵洞過長等情況，若有問題應(yīng)及時(shí)調(diào)整縱坡、在橫坡陡峻地段核對更顯重要。 6、定坡 經(jīng)調(diào)整核對無誤后，逐段把直線的坡度值、變坡點(diǎn)樁號和標(biāo)高確定下來。坡度值可用三角板推平行線法確定，要求取值到千分之一，即0.1％。變坡點(diǎn)一般要調(diào)整到10米的整樁號上，相鄰變坡點(diǎn)樁號之差為坡長。變坡點(diǎn)標(biāo)高由縱坡度和坡長依次推算而得。 7、設(shè)置豎曲線 根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平縱組合均衡等要求確定豎曲線半徑，計(jì)算豎曲線要素。 3.1.3 豎曲線的最小半徑和長度 縱斷面上兩個(gè)坡段的轉(zhuǎn)折處，為了便于行車用一段曲線來緩和，稱為豎曲線。 豎曲線的形式可采用拋物線和圓曲線，在使用范圍上二者幾乎沒有差別，但在設(shè)計(jì)和計(jì)算上，拋物線比圓曲線更為方便。本次設(shè)計(jì)中采用的是二次拋物線。 1.凸形豎曲線的最小半徑和最小長度 在縱斷面設(shè)計(jì)中豎曲線的設(shè)計(jì)要受眾多因素的限制，其中有三個(gè)限制因素決定著豎曲線的最小半徑或長度。分別為：緩和沖擊、行駛時(shí)間不過短、滿足視距的要求。根據(jù)以上三個(gè)限制因素，可計(jì)算出個(gè)設(shè)計(jì)速度時(shí)的凸形豎曲線最小半徑和最小長度。如表3.1所示《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最小半徑為極限最小半徑的1.5~2.0倍，在條件許可時(shí)應(yīng)盡量采用大于一般最小半徑的豎曲線為宜。豎曲線最小長度相當(dāng)于各級公路設(shè)計(jì)速度的3S行程。 表3.1 凸形豎曲線最小半徑和最小長度 設(shè)計(jì)速度（km/h） 停車視距 S(m) 緩和沖擊 (v,km/h) 視距要求(m) 《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定值（m） 豎曲線半徑 豎曲線長度 一般值 極限值 一般值 極限值 120 210 4000w 11025w 17000 11000 250 100 100 160 2778w 6400w 10000 6500 210 85 80 110 1778w 3025w 4500 3000 170 70 60 75 1000w 1406w 2000 1400 120 50 40 40 444w 400w 700 450 90 35 30 30 250w 225w 400 250 60 25 20 20 111w 100w 200 100 50 20 2.凹形豎曲線的最小半徑和最小長度 凹形豎曲線的最小長度，應(yīng)滿足兩種視距的要求：一是保證夜間行車安全，前燈照明應(yīng)有足夠的距離；二是保證跨線橋下行車有足夠的視距。根據(jù)影響豎曲線 最小半徑的三個(gè)限制因素，可計(jì)算出凹形豎曲線最小半徑，如表3.2所示。 表3.2 凹形豎曲線最小半徑 設(shè)計(jì)速度 （km/h） 停車視距S(m) 緩和沖擊 (v,km/h) 夜間行車照明（m） 視距要求(m) 《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定值（m） 極限值 一般值 120 210 4000w 3527w 1683w 4000 6000 100 160 2778w 2590w 951w 3000 4500 80 110 1778w 1666w 449w 2000 3000 60 75 1000w 1036w 209w 1000 1500 40 40 444w 445w 59w 450 700 30 30 250w 293w 33w 250 400 20 20 111w 157w 15w 100 200 《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的一般最小半徑為極限最小半徑的1.5~2.0倍凹形豎曲線的最小長度同凸形豎曲線。 本方案的設(shè)計(jì)速度為60km/h,有五處設(shè)有豎曲線，其中有三個(gè)是凹形豎曲線。依次為：樁號K0+145.000，半徑R=9000m，曲線長L=188.684m；樁號K1+475.000，半徑R=14600m，曲線長L=177.678m；樁號K2+910.000，半徑R=4200m，曲線長L=71.414m；對照表3.1,發(fā)現(xiàn)選取的豎曲線滿足規(guī)范的要求。另外的兩個(gè)的豎曲線是凹形的，依次為：樁號K0+785.000，半徑R=9400m，曲線長L=136.778m；樁號K2+380.000，半徑R=6400m，曲線長L=99.576m；同理，對照表3.2發(fā)現(xiàn)選取的豎曲線也滿足規(guī)范的要求。 3.2橫斷面設(shè)計(jì) 道路的橫斷面，是指中線上各點(diǎn)的法向切面，它是由橫斷面設(shè)計(jì)線和地面線所構(gòu)成的。其中橫斷面設(shè)計(jì)線包括行車道、路肩、分隔帶、邊溝邊坡、截水溝、護(hù)坡道以及取土坑、棄土堆、環(huán)境保護(hù)等設(shè)施。城市道路的橫斷面組成中，還包括機(jī)動車道、人行道、綠帶、分車帶等。高速公路和一級公路上還有變速車道、爬坡車道等。而橫斷面中的地面線是表征地面起伏變化的那條線，它是通過現(xiàn)場實(shí)測或由大比例尺地形圖、航測像片、數(shù)字地面模型等途徑獲得的。路線設(shè)計(jì)中所討論的橫斷面設(shè)計(jì)只限于與行車直接相關(guān)的那一部分，即各組成部分的寬度、橫向坡度等問題，所以有時(shí)也將路線橫斷面設(shè)計(jì)稱作“路幅設(shè)計(jì)”。 3.2.1橫斷面設(shè)計(jì)的原則 1.設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級、行車要求和當(dāng)?shù)刈匀粭l件，并綜合考慮施工、養(yǎng)護(hù)和實(shí)用等方面的情況，進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，既要堅(jiān)實(shí)穩(wěn)定，又要經(jīng)濟(jì)合理。 2.路基設(shè)計(jì)除選擇合適的路基橫斷面形式和邊坡坡度等外，還應(yīng)設(shè)置完善的排水設(shè)施和必要的防護(hù)加固工程以及其他結(jié)構(gòu)物，采用經(jīng)濟(jì)有效的病害防治措施。 3.還應(yīng)結(jié)合路線和路面進(jìn)行設(shè)計(jì)。選線時(shí)，應(yīng)盡量繞避一些難以處理的地質(zhì)不良地段。對于地形陡峭、有高填深挖的邊坡，應(yīng)與移改路線位置及設(shè)置防護(hù)工程等進(jìn)行比較，以減少工程數(shù)量，確保路基穩(wěn)定。 4.沿河及受水浸水淹路段，應(yīng)注意路基不被洪水淹沒或沖毀。 5.當(dāng)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高受限制，路基出于潮濕、過濕狀態(tài)和水溫狀態(tài)不良時(shí)，就應(yīng)采用水穩(wěn)性好的材料填筑路堤或進(jìn)行換填并壓實(shí)，使路面具有一定防凍總厚度，設(shè)置隔離層及其他排水設(shè)施等。 6.路基設(shè)計(jì)還應(yīng)兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)田基本建設(shè)及環(huán)境保護(hù)等的需要 3.2.2 橫斷面組成及要素的確定 1.橫斷面的組成 公路橫斷面的組成應(yīng)根據(jù)公路等級、設(shè)計(jì)速度、地形、氣候、地質(zhì)等條件來確定，以保證公路的交通安全、通行能力、路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。高等級的公路和低等級公路的橫斷面的組成不同。本次設(shè)計(jì)的道路是二級公路，二級公路的橫斷面組成主要包括：行車道、路肩、邊坡、排水設(shè)施等。在某些路段，可能要增加錯(cuò)車道和緊急停車帶（見圖3-2），在邊坡上可能有護(hù)坡道、碎落臺等。 圖3-2 二級公路的橫斷面組成 2.橫斷面要素的確定 橫斷面要素的確定主要是確定組成公路路幅的各部分的幾何尺寸，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般是根據(jù)公路等級和交通量的大小，參考《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中各級公路路基橫斷面來確定，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)氐亟煌ㄒ?guī)劃和有關(guān)要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 各級公路的路基寬度一般規(guī)定如表3.3所示 表3.3 各級公路路基寬度 公路等級 二、三、四級公路 計(jì)算行車度 （km/h） 80 60 40 30 20 車道數(shù) 2 2 2 2 2或1 路基寬度（m） 一般值 12.00 10.00 8.50 7.50 6.5(雙) 4.50(單) 最小值 10.00 8.5 - - - 本次設(shè)計(jì)的是二級公路設(shè)計(jì)速度是60km/h，根據(jù)上表查的車道數(shù)為2，路基寬度取為10km/h。 3.2.3 土石方的調(diào)配 路基土石方數(shù)量計(jì)算表的調(diào)配較簡便，即按填、挖方分段，以下 為土石方調(diào)配說明及方法 ： 1. 在土石方數(shù)量計(jì)算，基核完畢后，即可進(jìn)行調(diào)配，但須先將有關(guān)橋涵位置，縱坡與深溝等等注在備注欄，供調(diào)配時(shí)參考。 2。計(jì)算本樁利用，填缺與挖余。然后按土石分別進(jìn)行閉合核算，核算式為： 填方＝本樁利用+填缺 挖方＝本樁利用+挖余 以樁號A4+50.000到A05+00.000為例，本樁的挖方數(shù)量的土為為83.45，本樁利用方數(shù)量的土為72.39，本樁挖余方數(shù)量的土為11.06。根據(jù)核算式：挖方＝本樁利用+挖余校核得：72.39+11.06=83.45 3.根據(jù)填缺與挖余的分布情況，可以大致看出調(diào)運(yùn)的方向及數(shù)量，調(diào)配前先確定一個(gè)最遠(yuǎn)調(diào)運(yùn)距離，這個(gè)距離可根據(jù)前述不同的施工方法和各種運(yùn)輸方式的經(jīng)濟(jì)運(yùn)距來確定，調(diào)配時(shí)的計(jì)價(jià)運(yùn)距就是調(diào)運(yùn)挖方重心的距離減去免費(fèi)運(yùn)距后的運(yùn)距，調(diào)方重心可根據(jù)土石方分布情況估定。調(diào)運(yùn)后，填方如有不足部分可采用借方，未調(diào)用的挖余方按廢方處理。 4.在計(jì)算符合要求后，將調(diào)運(yùn)方用箭頭標(biāo)在調(diào)配欄中，同時(shí)將數(shù)量分別填入“遠(yuǎn)運(yùn)利用” 、“借方”或“廢方”欄里。 5.調(diào)配完成后，應(yīng)分頁進(jìn)行閉合核算，核算式如下： 遠(yuǎn)運(yùn)利用+借方＝填缺 遠(yuǎn)運(yùn)利用+廢方＝挖余 6。 每公里合計(jì)，總的閉合核算式除上述核算式外，還需按下式進(jìn)行核算： 挖方+借方＝填方+廢方 7. 調(diào)配一般在本公里范圍內(nèi)進(jìn)行，必要時(shí)亦可跨公里調(diào)配但須將數(shù)量及方向分別注明，以免混淆， 8. 按頁及公里分別核算無誤后，即可計(jì)算運(yùn)量，并合計(jì)公里運(yùn)量，運(yùn)量的計(jì)算式為： 運(yùn)量＝遠(yuǎn)運(yùn)數(shù)量運(yùn)距(立方米公里) 第四章 路基路面及排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 公路路基是路面的基礎(chǔ)，它是按照路線位置和一定技術(shù)要求修筑的帶狀構(gòu)造五，承受由路面?zhèn)鱽淼暮奢d，必須具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。 4.1一般路基設(shè)計(jì) 4.1.1路基的類型和構(gòu)造 （1）路堤 路基設(shè)計(jì)標(biāo)高高于天然地面標(biāo)高時(shí)，需要進(jìn)行填筑，這種路基形式稱為路堤。按填土高度的不同，劃分為高路堤、矮路堤和一般路堤。路基邊坡坡度取1:1.5和1:1.75，在路基的兩側(cè)設(shè)置邊溝。高路堤的填方數(shù)量大，占地多，為使路基穩(wěn)定和橫斷面經(jīng)濟(jì)合理，可以在適當(dāng)位置設(shè)置擋土墻。為防止流水侵蝕和坡面沖刷，高路堤的邊坡采取適當(dāng)?shù)钠旅娣雷o(hù)和加固措施。 （2）路塹 路基設(shè)計(jì)標(biāo)高低于天然地面標(biāo)高時(shí)，需要進(jìn)行挖掘，這種路基形式稱為路塹。挖方邊坡根據(jù)高度和巖土層情況設(shè)置成直線或者折線，一般坡度取1:0.5和1:0.75.挖方邊坡的坡腳設(shè)置邊溝，以匯集和排除路基范圍內(nèi)的地表徑流，路塹的上方設(shè)置截水溝，以攔截和排除流向路基的地表徑流。 （3）半挖半填路基 半挖半填路基兼有路堤和路塹的特點(diǎn)，上述對路堤路塹的要求均應(yīng)滿足。 4.1.2設(shè)計(jì)依據(jù) 《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 4.1.3路基填土與壓實(shí) （1）填土的選擇 路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，取決于土的性質(zhì)和當(dāng)?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?xí)r應(yīng)綜合考慮，據(jù)《路基設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，二級公路的路基填料最小強(qiáng)度和最大粒徑如下表： 項(xiàng)目分類 路面底面以下深度（cm) 填料最小強(qiáng)度（CBR）（%） 填料最大粒徑（cm) 填 方 路 基 上路床 0~30 6 10 下路床 30~80 4 10 上路提 80~150 3 15 下路提 150以下 2 15 零填及路 路床 0~30 6 10 (2) 不同土質(zhì)填筑路堤 如透水性較小的土層，位于透水性較大的土層下面，則透水性較小的土層表面應(yīng)自填方軸線向兩邊做成不小于4%的坡度。如透水性較大的土層位于透水性較小的土層下面，則透水性較大的土層表面應(yīng)做成平臺。為防止雨水沖刷，可覆蓋透水性較小的土層。允許使用取土場內(nèi)上述各種土的天然混合物。水的土與不透水的土，不能非成層使用，以免在填方內(nèi)形成水蘘。 （3） 路基壓實(shí)與壓實(shí)度 造成路面嚴(yán)重破壞，處理好路基，是設(shè)計(jì)的重大環(huán)節(jié)。公路是一條帶狀的承受動靜兩種荷載的特殊人工建筑物，由于它分布較廣，使用要求較高，因而對地基提出較高要求。 本設(shè)計(jì)所經(jīng)過的路段除不良地段外，其他地段的地基承載力很好，地質(zhì)也良好。對于有淤泥層的地段，由于深度都在3m以內(nèi)，一般通過清淤泥換填法進(jìn)行處理。填料采用碎石土，石渣等，其上鋪0.5m的沙礫墊層土工格柵。 對于地質(zhì)條件差且在路基范圍內(nèi)有少量地下水滲出的土質(zhì)地段，邊坡采用護(hù)面墻進(jìn)行防護(hù)。 4.2路基防護(hù) 路基防護(hù)是確保道路全天候使用，使路基不致因地表流和氣候變化而失穩(wěn)的必要工程措施，是路基設(shè)計(jì)的主要項(xiàng)目之一。 路基的防護(hù)的方法，一般可分為坡面防護(hù)和沖刷防護(hù)兩類。坡面防護(hù)主要有植物防護(hù)和工程防護(hù)兩類。對于路堤的坡面鋪砌防護(hù)工程，最好待填土沉實(shí)或夯實(shí)后施工，并根據(jù)填料的性質(zhì)及分層情況決定防護(hù)方式。鋪砌的坡面應(yīng)預(yù)先平整，坑洼處應(yīng)填平夯實(shí)。沖刷防護(hù)有間接和直接防護(hù)兩類。對于沖刷防護(hù)，一般水流流速不大于及水流破壞作用較弱地方，可在沿河路基邊坡設(shè)砌石護(hù)坡、石籠和混凝土預(yù)制板等。 4.2.1路堤邊坡防護(hù) 路堤高度小于3米邊坡均直接撒草種防護(hù)；路堤高度大于3米均采用方格網(wǎng)植草護(hù)坡，具體尺寸見圖紙《路堤方格網(wǎng)植草防護(hù)圖》。 （2）路塹邊坡防護(hù) 路塹高度小于3米邊坡均直接撒草種防護(hù)；路塹高度大于3米均采用人字形骨架植草防護(hù)。 4.3支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.3.1擋土墻的用途 擋土墻是用來支撐天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。在公路工程中廣泛應(yīng)用于支擋路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等。 4.3.2擋土墻的類型及使用范圍 擋土墻類型分類方法較多，一般以擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分類為主，常見的擋土墻形式有：重力式、衡重式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式。按照墻的設(shè)置位置，擋土墻可分為路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻。 路肩墻或路堤墻設(shè)置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基邊坡或基底滑動，確保路基穩(wěn)定，同時(shí)可以收縮填土坡腳，減少填方數(shù)量，減少拆遷和占地面積，以及保護(hù)臨近線路已有的重要建筑物。 路塹擋土墻設(shè)置在嵌坡底部，主要用于支撐開挖后不能自行穩(wěn)定的邊坡，同時(shí)可減少挖方數(shù)量，降低邊坡高度。 4.3.3本土路段擋土墻設(shè)置 在路段K0+960~K1+100右側(cè)，為收縮坡腳、加強(qiáng)路基的穩(wěn)定性，設(shè)置擋土墻長140m,高2~4m,具體布置及構(gòu)造見《擋土墻布置圖》和《擋土墻構(gòu)造圖》。 （1）擋土墻排水設(shè)施 擋土墻的排水處理是否得當(dāng)，對巖石或土坡的穩(wěn)定性影響很大，直接影響到擋土墻的安全與使用效果。擋土墻的排水設(shè)施通常由地面排水和墻身排水組成。地面排水，主要是防止地表水滲入墻背填料或地基。因此，可設(shè)置地面排水溝以截留地表水。夯實(shí)回填土頂面和地表松土，以減少雨水和地面水下滲，必要時(shí)應(yīng)加設(shè)鋪砌，采取封閉處理。為防止地表水滲入地基，可夯實(shí)填前回填土及加固邊溝等。墻身排水，主要是為了迅速排出墻后積水。通常是在非干砌的擋土墻墻身的適當(dāng)高度處設(shè)置一排或數(shù)排泄水孔。設(shè)計(jì)中采用1010m的方形孔，間距為2m。最下一排泄水孔的底部距地面30cm。 沉降縫和伸縮縫：為防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂應(yīng)根據(jù)地基地質(zhì)條件及墻高、墻身斷面的變化情況，設(shè)置沉降縫。為了減少圬工砌體因硬化收縮和溫度變化作用而產(chǎn)生裂縫，須設(shè)置伸縮縫。 通常，把沉降縫和伸縮縫結(jié)合在一起，統(tǒng)稱為變形縫。設(shè)計(jì)中，沿墻身10m設(shè)置一道變形縫，縫寬20mm，縫內(nèi)沿墻內(nèi)、外、頂三邊填塞瀝青麻筋，塞入深度不應(yīng)小于15cm。 （2） 擋土墻施工注意事項(xiàng) ①施工前應(yīng)做好地面排水工作，保持基坑干燥； ②基坑開挖后若發(fā)現(xiàn)地基與設(shè)計(jì)情況有出入，應(yīng)按實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計(jì)； ③墻址部分的基坑，在基礎(chǔ)施工完后應(yīng)及時(shí)回填夯實(shí)，并做成不小于4%外傾斜坡，以免積水下滲，影響墻身的穩(wěn)定。 ④漿砌擋土墻的砂漿水灰比必須符合要求，灰漿應(yīng)填塞飽滿，漿砌擋土墻應(yīng)錯(cuò)縫砌筑，填縫必須緊密，不得做成水平通縫，墻址臺階轉(zhuǎn)折處，不得做成豎直通縫； ⑤墻體應(yīng)達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，方可回填墻后填料； ⑥回填前，應(yīng)確定填料的最佳含水量和最大干密度，根據(jù)碾壓機(jī)具和填料性質(zhì)，分層填筑壓實(shí)，壓實(shí)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求； ⑦ 墻后回填必須均勻攤鋪平整，并設(shè)不小于3%的橫坡，利于排水。墻背1.0m范圍內(nèi)，不得有大型機(jī)械行駛或作業(yè)，防止碰壞墻體，并用小型壓實(shí)機(jī)碾壓，分層厚度不得超過0.2m； ⑧墻后地面坡度陡于1:5時(shí)，應(yīng)先處理填土基底（如鏟除草皮，開挖臺階等）再填土，以免順原地面滑動。 4.4排水設(shè)計(jì) 4.4.1公路排水設(shè)計(jì)的內(nèi)容 公路排水設(shè)計(jì)可劃分為四部分： （1） 橫向穿越路界排水—由涵洞、橋梁引排穿越路界的溪流，河道中的水； （2） 路界表面排水—指公路用地范圍內(nèi)的表面排水，包括路面排水、中間帶排水、坡面排水和由相鄰地帶或交叉道路流入路界內(nèi)的排水等； （3） 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部排水—通過裂縫、接縫或面層空隙下滲到路面結(jié)構(gòu)（面層、基層和墊層）內(nèi)部，或者由地下水或道路兩側(cè)滯水侵入路面內(nèi)部的水分的排除或疏干； （4） 地下排水—危機(jī)路基穩(wěn)定或影響路基強(qiáng)度的含水層地下水的排除或疏干。 4.4.2設(shè)計(jì)依據(jù) 《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》 《公路排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》 4.4.3路基排水設(shè)計(jì) 4.4.3.1地表排水設(shè)備的類型 （1）邊溝：設(shè)置在挖方路基的路肩外側(cè)，或低路堤的坡腳外側(cè)，用以匯集和排除路基范圍內(nèi)和流向路基的少量地面水。 （2）排水溝：用來引出路基附近低洼處積水的人工溝渠。 4.4.3.2邊溝設(shè)計(jì) 挖方路基及填土高度低于路基設(shè)計(jì)要求的臨界高度的路堤，在路肩外緣均應(yīng)設(shè)計(jì)縱向人工溝渠，稱之為邊溝，其主要功能在于排泄路基用地范圍內(nèi)地面水。邊溝內(nèi)側(cè)邊坡坡度按土質(zhì)類別采用1:1.0~1:1.5；梯形邊溝的底寬和深度不應(yīng)小于0.4m。邊溝的縱坡度應(yīng)盡量與路線縱坡保持一致。當(dāng)路線縱坡坡度小于溝底所必需的最小縱坡坡度時(shí)，邊溝應(yīng)采用溝底最小縱坡坡度，并縮短邊溝出水口的間距。 邊溝出水口的間距，一般等地區(qū)不宜超過500m，多雨地區(qū)不宜超過300m。邊溝出水口的排放應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件及橋涵水道位置，引排到路基范圍外，使之不沖刷路堤坡腳。 Q=16.67ΨqF 式中Q—設(shè)計(jì)流量m3/s; q----設(shè)計(jì)重視期和降雨歷時(shí)內(nèi)的平均降雨強(qiáng)度，mm/min； Ψ----徑流系數(shù)； F-----匯水面積，km2. 4.4.3.3排水溝設(shè)計(jì) 排水溝主要用于排泄來自邊溝、截水溝或其他水源的水流，以形成整個(gè)排水系統(tǒng)。排水溝的平面布置，取決于排水要求與當(dāng)?shù)氐匦?。排水溝的布置，必須結(jié)合地形自然條件，因勢利導(dǎo)，平面上力求短捷平順，以直線為宜，必須轉(zhuǎn)向時(shí)，盡量采用較大半徑（10~20m以上），徐緩改變方向，保證水流舒暢；縱面上控制最大和最小縱坡，以1%~3%為宜，縱坡大于3%，需要加固，大于7%，則應(yīng)改用急流槽。 （1） 排水溝斷面形式： 排水溝一般為梯形斷面，其大小應(yīng)根據(jù)流量確定，深度與寬度不小0.5米。排水溝邊坡視土質(zhì)而異，一般在1：1.1：1.5。 排水溝溝底縱坡不小于0.5%，在特殊情況下允許減小到0.2%。 （2）排水溝的平面線形： 排水溝應(yīng)盡量采用直線，如必須轉(zhuǎn)彎時(shí)，其半徑不小于10-20m，排水溝的長度根據(jù)實(shí)際需要而定，通常在500米以內(nèi)。 （3） 排水溝與水道的銜接 排水溝采用梯形斷面，h=0.5,b=0.5,邊坡率m=1。水文水利計(jì)算同邊溝，在此不另行計(jì)算。 4.4.4路面排水設(shè)計(jì) 路面排水由路面橫坡、路肩縱坡、攔水帶或路肩矩形邊溝，路肩排水溝、泄水口和急流槽等組成。路面排水設(shè)施的設(shè)計(jì)，按暴雨強(qiáng)度采用當(dāng)?shù)厝我膺B續(xù)30min的最大徑流厚度（mm）。路面排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期規(guī)定；高速公路3-5年，一級公路2-3年，二級公路1-2年。 當(dāng)路基橫斷面為路塹時(shí)，橫向排流的表面水匯集于邊溝內(nèi)。當(dāng)路基橫斷面為路堤時(shí)，可以采用兩種方式排除路面表面水； 可以讓路面表面水以橫向漫流形式向堤坡面分散排放，也可以在路肩外側(cè)設(shè)置攔水帶，將路面表面水匯集在攔水帶同路肩鋪面（或者路肩和部分路面鋪面）組成的淺三角形過水?dāng)嗝鎯?nèi)，然后隔一定距離設(shè)計(jì)的泄水口和急流槽集中排放在路堤坡腳外。 當(dāng)硬路肩匯水量較大時(shí)，或硬路肩寬度狹窄等，使得流水?dāng)嗝娌蛔銜r(shí)，可在土路肩上設(shè)置路肩排水溝。路肩排水溝采用“U”形水泥混凝土預(yù)制構(gòu)件砌筑。溝底縱坡同路肩縱坡，并且不小于0.3%。 4.4.5涵洞設(shè)計(jì) 涵洞是為了排泄地面水流而設(shè)計(jì)的橫穿路基的小型排水構(gòu)造物。 1、涵洞分類及各種構(gòu)造形式涵洞的適用性和優(yōu)缺點(diǎn) 按結(jié)構(gòu)形式不同可分為管涵、蓋板涵、箱涵。 （1） 管涵： ①適用于有足夠填土高度的小跨徑暗涵。 ②對基礎(chǔ)的適應(yīng)性及受力性能較好、不需要墩臺，圬工數(shù)量少，造價(jià)低。 （2） 蓋板涵：①適用于在軟土地基時(shí)設(shè)置。 ② 結(jié)構(gòu)較簡單，跨徑較小時(shí)用石蓋板，跨徑較大時(shí)用鋼筋混凝土蓋板。 （3）拱涵： ①適用于在跨越深溝或高路堤時(shí)設(shè)置。山區(qū)石料資源豐富，可用石拱涵。 ②跨徑較大，承載潛力較大。但自重引起的橫載也較大，施工工序較繁多。 （4）箱涵： ①適用在軟土地基時(shí)設(shè)置。 ②整體性強(qiáng)。但用鋼量多，造價(jià)高，施工較困難。 2、涵洞選用的原則 涵洞應(yīng)根據(jù)所在公路的使用任務(wù)、性質(zhì)和將來的發(fā)展需要，按照適用、經(jīng)濟(jì)、安全和美觀的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)，公路涵洞設(shè)計(jì)應(yīng)適當(dāng)考慮農(nóng)田排灌的需要。適當(dāng)考慮各方面的綜合價(jià)值。 涵洞主要是為了排泄地面水流而設(shè)置的橫穿路基的小型排水構(gòu)造物，其布置應(yīng)結(jié)合地形、地物、地質(zhì)等條件沿路合理布置，用來排水的涵洞應(yīng)盡量與水流方向一致，與路線方向垂直，避免布置不當(dāng)引起的壅水、渦流、下游沖刷過大等現(xiàn)象。 4.5路面設(shè)計(jì) 路面設(shè)計(jì)應(yīng)包括路面結(jié)構(gòu)層原材料的選擇、混合料配合比設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)的測試于確定,路面結(jié)構(gòu)層組合與厚度計(jì)算,路面結(jié)構(gòu)方案的比選等內(nèi)容,以及路面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和路肩加固等的設(shè)計(jì). 路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)除包括行車道部分的路面外、對高速公路、一般公路還應(yīng)包括路緣帶、硬路肩、加、減速車道、爬坡車道、緊急停車帶、匝道、收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)的路面設(shè)計(jì). 4.5.1路面設(shè)計(jì)的原則 1.路面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用要求及氣候、水文、土質(zhì)等自然條件,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)踐經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行路面綜合設(shè)計(jì). 2.在滿足交通量和使用要求的前提下,遵循因地制宜、合理選材、方便施工、利于養(yǎng)護(hù)、節(jié)約投資的原則,進(jìn)行路面設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,選擇技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、有利于機(jī)械化、工廠化施工的路面結(jié)構(gòu)方案. 3.結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件,推廣成熟的科研成果,對新材料、新工藝、新技術(shù)應(yīng)在路面設(shè)計(jì)方案中慎重的運(yùn)用. 4.路面設(shè)計(jì)方案應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)和施工人員的健康和安全. 5.為提高路面工程質(zhì)量,應(yīng)推行機(jī)械化施工. 6.高速公路、一級公路不宜分期修建. 4.5.2 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算書 4.5.2.1交通分析 某高速公路，其中某段經(jīng)調(diào)查路基為粉質(zhì)中液限粘土，地下水位1.1m，路基填土高度0.5m。近期混合交通量為3012輛/日 ，交通組成和代表車型的技術(shù)參數(shù)分別如表1、表2所示，交通量年平均增長率8%。該路沿線可開采砂礫、碎石，并有石灰、水泥、粉煤灰、瀝青供應(yīng)。土基模量可查表進(jìn)行取值，也可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取不低于25MPa，泊松比可取0.35。 請?jiān)O(shè)計(jì)合適的半剛性瀝青路面結(jié)構(gòu)。 表4.1 某路段混合交通組成 車型分類 一類車 二類車 三類車 四類車 五類車 六類車 代表車型 桑塔納 五十鈴 解放CA10B 黃河JN150 黃河JN162 交通SH361 比重（%） 24.57 42.30 22.04 9.01 1.89 0.18 表4.2 代表車型的技術(shù)參數(shù) 序 號 汽 車 型 號 總重（kN） 載重 （KN） 前軸重 （KN） 后軸重 （KN） 后 軸 數(shù) 輪組數(shù) 軸距 （cm） 出產(chǎn)國 1 桑塔納 21 2 五十鈴 42 3 解放CA10B 80.25 40.00 19.40 60.85 1 雙 中國 4 黃河JN150 150.60 82.60 49.00 101.60 1 雙 中國 5 黃河JN162 174.50 100.00 59.50 115.00 1 雙 中國 6 交通SH361 280.00 150.00 60.00 2*110.0 2 雙 130 中國 4.5.2.2 當(dāng)量換算的計(jì)算 標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量換算 瀝青層底拉應(yīng)力： （4-1） 半剛性材料層底拉應(yīng)力： （4-2） 式中： N－－標(biāo)準(zhǔn)軸載的當(dāng)量軸次(次/日) n1－－被換算車型的各級軸載作用次數(shù)（次/日) C1－－軸數(shù)系數(shù)； C2－－被換算車型的輪組系數(shù)； P－－標(biāo)準(zhǔn)軸載； Pi－－被換算車型的各級軸載； 當(dāng)軸間距大于3m時(shí)，應(yīng)按單獨(dú)的一個(gè)軸載計(jì)算，此時(shí)軸數(shù)系數(shù)為1； 當(dāng)軸間距小于3m時(shí)，按雙軸或多軸計(jì)算，軸數(shù)系數(shù)按下式計(jì)算： （4-3） 式中： －－輪組系數(shù)，單輪組為6.4，雙輪組為１，四輪組為0.38。 前后軸重小于25KN不予計(jì)算，故由表4.2得：一二類車以及三類車的前軸重不予計(jì)算。瀝青層底拉應(yīng)力： 由表4.1得： 三類：C1=1.0 C2 =1.0 n3=22.04%*3012=663.84次/日 四類：C1=1.0 C2=1.0 n4=9.01%*3012=271.38次日 五類：C1=1.0 C2=1.0 n5=1.89%*3012=56.93次/日 六類：C1=2.2 C2 =1.0 n6=0.18%*3012=5.42次/日 再由表4.2以及上面的公式得: 故, 半剛性材料層底拉應(yīng)力： 由表4.1得： 三類：C1=1.0 C2 =1.0 n3=22.04%*3012=663.84次/日 四類：C1=1.0 C2 =1.0 n4=9.01%*3012=271.38次日 五類：C1=1.0 C2 =1.0 n5=1.89%*3012=56.93次/日 六類：C1=1.0 C2 =1.0 n6=0.18%*3012=5.42次/日 再由表4.2以及上面的公式得: 故 再由下式分別求得累計(jì)當(dāng)量軸次 （4-4） 式中：Ne－－設(shè)計(jì)年限內(nèi)一個(gè)車道的累計(jì)當(dāng)量軸次（次/車道）； T－－設(shè)計(jì)年限； N1－－運(yùn)營第一年雙向日平均當(dāng)量軸次（次/d）； －－設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的平均年增長率(%); －－車道系數(shù)，見表4.6 表4.6 車道系數(shù) 車道特征 車道系數(shù) 車道特征 車道系數(shù) 單車道 1.0 四車道 0.4~0.5 雙車 道 有分隔 0.5 六車道 0.3~0.4 無分隔 0.6~0.7 由上表得： 所以， 4.5.2.3結(jié)構(gòu)組合與材料選取 AC—16 4cm AC—25 8cm 二灰碎石 40cm 二灰土 20cm 土基 圖4-1 擬定路面結(jié)構(gòu)圖 表4.7 擬定路面結(jié)構(gòu)參數(shù)表 層位編號 類型 抗壓回彈模量 厚度（cm） 泊松比 層間接觸關(guān)系 彎沉計(jì)算 應(yīng)力計(jì)算 1 中粒式瀝青砼 1700 1800 4 0.25 連續(xù) 2 粗粒式瀝青砼 1600 1200 8 0.25 連續(xù) 3 二灰穩(wěn)定集料 1500 3600 40 0.25 連續(xù) 4 二灰土 700 2400 20 0.25 連續(xù) 5 土基 30 30 0.35 連續(xù) 路面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)數(shù)（方案數(shù)） 1 層位 層間條件 彈性模量 標(biāo)準(zhǔn)差 泊松比 厚度 層間系數(shù) 1 完全連續(xù) 1700.000 .000 .250 4.000 .000 2 完全連續(xù) 1600.000 .000 .250 8.000 .000 3 完全連續(xù) 1500.000 .000 .250 40.000 .000 4 完全連續(xù) 700.000 .000 .250 待設(shè)計(jì) .000 5 30.000 .000 .350 ----------------------------------------------------------------- 荷載 垂直力 半徑