貴州某二級(jí)公路設(shè)計(jì)摘要 1目錄 2概述 11.1項(xiàng)目概況 11.1.1項(xiàng)目背景 11.1.2工程地質(zhì)條件 11.1.3地質(zhì)構(gòu)造 11.1.4水文及水文地質(zhì)條件 21.2設(shè)計(jì)依據(jù) 21.2.1公路等級(jí)確定 2主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算與驗(yàn)證 42.1直線設(shè)計(jì) 42.2圓曲線設(shè)計(jì) 2.2.1圓曲線最小半徑 2.2.2圓曲線最大半徑 2.3緩和曲線設(shè)計(jì) 2.4視距 2.5豎曲線設(shè)計(jì) 路線設(shè)計(jì) 63.1選線與定線 63.1.1選線 63.1.2定線 63.2平面設(shè)計(jì) 73.3縱斷面設(shè)計(jì) 103.3.1縱斷面設(shè)計(jì)步驟 3.3.2豎曲線計(jì)算 3.4方案比選 113.4.1方案比選的條件 113.4.2方案的比選 11路基設(shè)計(jì) 134.1橫斷面設(shè)計(jì) 4.1.1橫斷面的組成 134.1.2路拱的確定 134.1.3平曲線加寬與超高 134.2邊坡設(shè)計(jì) 134.3擋土墻設(shè)計(jì) 144.3.1擋土墻的選用 144.3.2擋土墻計(jì)算書 14路面設(shè)計(jì) 195.1設(shè)計(jì)資料 195.1.1荷載參數(shù) 195.1.2交通量 195.1.3筑路材料調(diào)查 195.2路面類型 205.2.1面層軸載換算及累計(jì)當(dāng)量軸次 205.2.2半剛性基層軸載換算及累計(jì)當(dāng)量軸次 215.3路面設(shè)計(jì) 225.3.1回彈模量 225.3.2結(jié)構(gòu)組合與材料選取 225.3.3設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定 235.3.4確定二灰碎石層厚度 245.3.5層底拉應(yīng)力驗(yàn)算 25概述1.1項(xiàng)目概況1.1.1項(xiàng)目背景由陳老師所發(fā)的地形圖中任選一部分進(jìn)行一段約兩公里的二級(jí)公路的設(shè)計(jì)，各同學(xué)圖形不可以有重復(fù)的部分。圖1.1地形1.1.2工程地質(zhì)條件沿線的工程地質(zhì)有著巖溶強(qiáng)發(fā)育的情況，主要分布在裸露的碳酸鹽地區(qū)。在此之外總類型為硬質(zhì)巖類、軟硬相間巖類、軟質(zhì)巖類還有松散巖類相互重合交錯(cuò)構(gòu)成。1.1.3地質(zhì)構(gòu)造以及地形地貌的情況公路設(shè)計(jì)的整體為河谷地帶，地勢(shì)總體為南高北低，東高西低，公路設(shè)計(jì)地帶兩側(cè)為群山環(huán)繞，中間的河谷地帶有一條河分流穿過。1.1.4水文及水文地質(zhì)條件此地區(qū)屬于烏江流域且分為兩個(gè)支流。因?yàn)榈貐^(qū)的巖溶發(fā)育，所以都喝縱橫，河流交錯(cuò)，很容易產(chǎn)生地下暗流，以及地表水。但是考慮到地形等不均勻分布，所以水的利用率不高。所以在施工過程中，除了考慮的施工順利，還要注意到施工對(duì)水源的影響，即對(duì)居民用水的影響。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.2.1公路等級(jí)確定在本次設(shè)計(jì)中公路的幾個(gè)確定有老師所給的交通量數(shù)據(jù)得到。公路等級(jí)的確定是設(shè)計(jì)中十分重要的步驟之一。為了避免公路高等級(jí)時(shí)候的浪費(fèi)情況，所以要根據(jù)交通量來進(jìn)行等級(jí)的確定。當(dāng)進(jìn)行公路設(shè)計(jì)中，公路等級(jí)是根據(jù)交通量確認(rèn)，交通量越大，公路等級(jí)越高。用老師所提供的表可以得到二級(jí)公路：據(jù)規(guī)定，二級(jí)公路交通量最好是5000~15000輛小汽車，據(jù)規(guī)定，二級(jí)公路設(shè)計(jì)年限一般是12年。假設(shè)此后15年交通量均增長(zhǎng)率7%據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以知道在5000-15000時(shí)，符合二級(jí)公路設(shè)計(jì)要求。此外根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)需求和路網(wǎng)規(guī)劃，擬建二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度擬采用60km/h。主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算與驗(yàn)證2.1直線設(shè)計(jì)直線的線性是公路設(shè)計(jì)中的平面設(shè)計(jì)里的最簡(jiǎn)單的線性，單獨(dú)的直線是不存在的，大多數(shù)都是與兩端的曲線所聯(lián)合在一起。而且在設(shè)計(jì)中有著對(duì)直線長(zhǎng)度的明確要求。在同向圓曲線時(shí)，速度大于或等于60km/h的時(shí)候，倆圓曲線之間的最小直線距離最好低于設(shè)計(jì)速度的6倍，在地形限制的時(shí)候可以做成卵形曲線。反向圓曲線的最小直線距離不要低于設(shè)計(jì)速度的2倍。地形限制時(shí)可以設(shè)為S形曲線。在本設(shè)計(jì)中。方案一設(shè)置一S形曲線。方案二設(shè)置一個(gè)兩圓卵形曲線。滿足要求。最短距離124.926大于120所以符合要求。圖2.2同向曲線圖2.3反向曲線2.2圓曲線設(shè)計(jì)在設(shè)置有緩和曲線的路段，圓曲線一般設(shè)置在兩個(gè)緩和曲線之間。且各級(jí)公路不論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)該設(shè)置圓曲線。圓曲線的最大半徑不宜大于10000m在本設(shè)計(jì)中，圓曲線最大半徑為521.999符合要求。2.2.1圓曲線最小半徑圓曲線的最小半徑分為設(shè)超高和不設(shè)超高。在設(shè)置超高時(shí)的圓曲線最小半徑極限值為125。在本設(shè)計(jì)中。方案一和二均為160符合要求。在設(shè)置超高時(shí)的圓曲線半徑一般指為200。在不設(shè)置超高時(shí)需要以橫坡拱度作為依據(jù)。當(dāng)其大于或者小于等于2%設(shè)計(jì)速度60km的圓曲線最小半徑為2500m，大于2%設(shè)計(jì)速度60km的圓曲線最小半徑為2500m，另一種情況則最小半徑為2500米。2.2.2圓曲線最大半徑圓曲線半徑越大越好，即線形越好，但是由于此設(shè)計(jì)地點(diǎn)的限制，也無(wú)法太大，所以滿足最小要求即可。此外如果半徑過大，其將會(huì)接近直線既有可能影響駕駛員的視線，又可能造成司機(jī)對(duì)周圍環(huán)境的誤判。在本方案設(shè)計(jì)中，最大半徑為521.999符合小于10000米的要求2.3緩和曲線設(shè)計(jì)緩和曲線是指接在平面各線形之間的曲線，來保證緩和坡度，超高，加寬的連續(xù)變化。這樣可以保證駕駛員的安全，以及線路的平穩(wěn)。并保證美觀性。2.4視距司機(jī)在正常的形式過程中，視野延車道中心所能看到的視野內(nèi)公路前方的最遠(yuǎn)距離。其分為四種類型:停車、會(huì)車、錯(cuò)車、超車。分別為不撞最遠(yuǎn)距離，相向最短距離，錯(cuò)車最短距離，超車且回原車道最短距離。2.5豎曲線設(shè)計(jì)變坡點(diǎn)連接兩坡段的線。分為凸形凹形。常用拋物線，計(jì)算簡(jiǎn)便。凹線最小R1000，本設(shè)計(jì)2000符合。凸線最小R1500，本設(shè)計(jì)2000符合。豎曲線最小長(zhǎng)50,本設(shè)計(jì)72.121符合。路線設(shè)計(jì)即平縱橫設(shè)計(jì)。應(yīng)根據(jù)老師的任務(wù)書要求，符合規(guī)范。由緯地軟件設(shè)計(jì)繪圖驗(yàn)證，最終進(jìn)行方案比選。3.1選線與定線3.1.1選線先根據(jù)路線走向，再結(jié)合各因素綜合選擇之過程。1.公路選線的一般原則（1）與城市規(guī)劃協(xié)調(diào)。要省錢。（2）遵從國(guó)家路網(wǎng)規(guī)劃。（3）保護(hù)環(huán)境。（4）越簡(jiǎn)單越好。（5）保護(hù)良田。（6）別選難線。（7）保護(hù)文物。（8）不宜穿越城鎮(zhèn)。（3）具體定線3.1.2定線綜合考慮，具體定線之工作。1.直接定線2.紙上定線。適用于復(fù)雜路線。3.2平面設(shè)計(jì)后兩步設(shè)計(jì)的前提，所以應(yīng)該慎重確定反復(fù)調(diào)節(jié)。原則是線形流暢簡(jiǎn)單均衡。技巧為盡量選擇等高線平緩的區(qū)域布線，盡量避開高程跨度過大的區(qū)域，可設(shè)置延溪線，線路應(yīng)該為附近居民帶來便利。JD02986969.513519015.216K0+000JD12987183.891519346.675K0+394.744左51°52′09.7″JD22987517.440519377.247K0+717.935右27°43′30.6″JD32987923.738519640.719K1+199.234左21°28′37.9″JD42988525.483519762.918K1+811.527對(duì)于平曲線1中的JD1：半徑取R=160m，JD1=K0+394.744則有：對(duì)應(yīng)的二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度V=60km/h，取Ls=65m(m)(m)曲線總長(zhǎng)度209.847m，大于100m,滿足要求，故滿足要求。要素樁計(jì)算：JD1 K0+394.744-)T130.435ZHK0+264.309+)Ls65HYK0+329.309+)Ly116.017YHK0+445.326+)Ls65HZK0+510.326-)L/2123.009QZK0+387.317+)J/27.427JD1K0+394.744推算得樁號(hào)正確。對(duì)于平曲線1中的JD2：半徑取R=280m，JD2=K0+717.935則有：對(duì)應(yīng)的二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度V=60km/h，取Ls=60m曲線總長(zhǎng)度195.491m，大于100m,滿足要求。要素樁計(jì)算：JD2 K0+717.935-)T99.23ZHK0+817.166+)Ls65HYK0+881.166+)Ly105.84YHK1+001+)Ls65HZK1+066-)L/2117.92QZK0+712.335+)J/23.43JD2K0+717.935推算得樁號(hào)正確。方案二要素表如圖交點(diǎn)號(hào)交點(diǎn)坐標(biāo)交點(diǎn)樁號(hào)轉(zhuǎn)角值N(X)E(Y)12345JD02986969.504519015.229K0+000JD12986984.787519195.537K0+180.954左47°57′08.4″JD22987183.895519346.682K0+421.638左31°57′56.8″JD32987517.444519377.255K0+750.902右27°43′25.7″JD42987923.711519640.693K1+229.545左21°28′22.4″JD52988525.523519763.001K1+841.9133.3縱斷面設(shè)計(jì)要注意滿足平包豎，線形均衡平穩(wěn)，填挖經(jīng)濟(jì)平衡，平縱協(xié)調(diào)。3.3.1縱斷面設(shè)計(jì)步驟1.按比例標(biāo)注里程樁號(hào)標(biāo)高，點(diǎn)繪地面線，隨后拉坡。2.標(biāo)注控制點(diǎn)。如起終點(diǎn)、橋涵、隧道進(jìn)出口、最小填土、最大挖方等。3.試坡。根據(jù)控制點(diǎn)，初擬縱坡線。4.調(diào)整。按照標(biāo)準(zhǔn)，檢查調(diào)整。5.核對(duì)。典型橫斷面的核對(duì)。6.定坡。確定變坡點(diǎn)的位置以及變坡點(diǎn)高程、縱坡度等相關(guān)指標(biāo)。3.3.2豎曲線計(jì)算1.方案一（1）豎曲線：i1=2.936%，i2=5.895%，R凹=3000m，則：ω=i2-i1=5.895%-（2.936%）=2.959%，凹形。豎曲線長(zhǎng)度：L=Rω=3000×2.959%=88.77(m)切線長(zhǎng)度：T=L/2=44.385（m）外距：E=T2/2R=0.328（m）變坡點(diǎn)樁號(hào)：K1+210變坡點(diǎn)高程：1607.646m豎曲線起點(diǎn)樁號(hào)：（K1+210）-44.385=K1+165.615豎曲線起點(diǎn)H：1607.646-44.385×2.936%=1606.342（m）豎曲線終點(diǎn)樁號(hào)：（K1+210）+44.385=K1+254.385豎曲線終點(diǎn)H：1607.646+44.385×5.895%=1610.262（m）經(jīng)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)無(wú)誤。3.4方案比選3.4.1路線方案比選的條件自然條件好，經(jīng)濟(jì)效益高，便捷順直。3.4.2方案的比選在本次設(shè)計(jì)中。方案一路線較短，占地較少，更為順直，且施工情況較方案二更為簡(jiǎn)單，更為經(jīng)濟(jì)，填挖方兩方案相差不大，因此將方案一作為本次設(shè)計(jì)選用路線。路基設(shè)計(jì)4.1橫斷面設(shè)計(jì)綜合各因素確定其形式及各部分結(jié)構(gòu)和尺寸的過程。4.1.1橫斷面的組成在本設(shè)計(jì)中，其無(wú)分割帶，由行車道，土路肩和硬路肩組成。路基寬度10米，行車道一側(cè)3.5米。硬路肩和土路肩每側(cè)各為3.5米。4.1.2路拱為排水，使路面內(nèi)高外低。為安全應(yīng)對(duì)坡度有所限制。在本設(shè)計(jì)中，橫坡選取為2%，路肩橫坡根據(jù)規(guī)范的要求確定為3%。4.1.3平曲線加寬與超高為滿足行駛時(shí)后輪軌跡偏內(nèi)的需要，內(nèi)側(cè)隨之增加路基路面寬度。在本設(shè)計(jì)中采用第三類加寬值。為抵消或減小行駛時(shí)產(chǎn)生的離心力，使路外高內(nèi)的形式。由規(guī)范可知本設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)超高。4.2邊坡設(shè)計(jì)分為填方和挖方，路基的穩(wěn)定密切相關(guān)，并對(duì)斷面經(jīng)濟(jì)有著重要的影響?？梢栽谲浖M(jìn)行控制參數(shù)的修改而控制，或者修改設(shè)計(jì)向?qū)頉Q定。在本設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)地質(zhì)情況進(jìn)行邊坡坡率的確定。因巖質(zhì)較好，設(shè)為8米分級(jí)的二級(jí)階梯。填方處坡率有1:1.5-1:1.75。挖方處坡率有1:0.3-1:0.5。4.3擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻是指支撐路基填土(人工邊坡)或者山坡土體(天然邊坡)，來保持路基土體穩(wěn)定性的構(gòu)造物。能夠抵抗側(cè)向土壓力。且在約束坡腳，保護(hù)良田，防止河流沖刷，等方面都可以起到作用。4.3.1擋土墻的選用在本設(shè)計(jì)中選取K0+838-K0+868一段設(shè)計(jì)擋土墻。根據(jù)橫斷面以及平面圖，可知此處為陡坡，可設(shè)仰斜式路堤墻約束坡腳，保持路堤土體以及路基的穩(wěn)定。路面設(shè)計(jì)5.1設(shè)計(jì)資料5.1.1荷載參數(shù)選用瀝青混凝土路面，設(shè)計(jì)年限是12年。5.1.2交通量公路等級(jí)高低由它決定，所以它也是路面設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。根據(jù)老師所提供數(shù)據(jù)可知如下所示設(shè)計(jì)年限內(nèi)交通量的年平均增長(zhǎng)率是為7%5.1.3筑路材料調(diào)查由于本設(shè)計(jì)線路與河流相隔不遠(yuǎn)因此保證了工業(yè)用水，此外沿線路上有著充足滿足施工要求的石料，而水泥和礫石等基層材料又因?yàn)楹玩?zhèn)子距離很近，可以在此購(gòu)置。面層材料可由外地送入此地。5.2路面類型5.2.1面層軸載換算及累計(jì)當(dāng)量軸次大于25KN的軸載換算公式為=可得可得累計(jì)當(dāng)量軸次:5.2.2半剛性基層軸載換算及累計(jì)當(dāng)量軸次大于50KN的軸載換算公式為：可得可得累計(jì)當(dāng)量軸次為:5.3路面設(shè)計(jì)5.3.1回彈模量貴州處在西南暖區(qū)，查表可以得到在V3區(qū)（按V計(jì)算）。根據(jù)課本路基工程可以確定路基的平均稠度屬于(1.08,1.20)。取ω=1.15，查書路面工程可知土基回彈模量為39.5MPa。5.3.2結(jié)構(gòu)組合與材料選取表層用4cm中粒式瀝青混凝土，底層用7cm粗粒式瀝青碎石。其中：中粒式：粗粒式：二灰碎石：級(jí)配礫石：土基：5.3.3設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定設(shè)計(jì)彎沉值取1.1