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(2016-01-28 21:26:07)
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道路公路路基施工图设计 |
分类： 毕业设计 |
某新建高速公路K10-K10段综合设计--安徽理工大学道路毕业设计
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目录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 设计概述 1
1.2 自然地理状况 1
1.3 路线经济调查指标 1
1.4 交通量资料 1
1.5 设计依据 2
2 交通等级的确定及技术指标论证 3
2.1 道路技术等级确定 3
2.2 主要技术指标论证 4
3 路线方案选择 6
3.1 道路选线的一般原则 6
3.2 路线选择方案应考虑的因素 6
3.3 选线的步骤和方法 6
3.4 路线方案比选 7
4 路线设计 8
4.1 平面设计 8
4.1.1 平面线形设计的一般原则 8
4.1.3 平曲线要素计算 8
4.2 纵断面设计 10
4.2.1 纵断面设计一般要求 10
4.2.2 道路坡长及速度限制 11
4.2.3 平、纵线形组合设计 11
4.2.4 竖曲线要素计算图式 11
4.3 横断面设计 12
4.3.1 横断面设计满足的要求 12
4.3.2 横断面组成设计 12
4.3.3 加宽、超高的计算 13
4.4 路基土石方的计算和调配 13
4.4.1 横断面面积的计算 14
4.4.2 土石方数量计算 14
4.4.3 路基土石方的调配 14
5 路基设计 16
5.1 一般路基设计 16
5.1.1 路基的类型和构造 16
5.1.2 路基填料与压实度要求 16
5.2 软基处理 17
5.3 路基设计方案 17
5.4 路基防护设计 17
5.5 支挡结构物设计(挡土墙设计) 17
5.5.1 挡土墙的类型及设计要求 17
5.5.2 本课题设计路段挡土墙的设置及埋置深度 18
5.5.3 挡土墙的布置 18
5.5.4 挡土墙排水设施及沉降缝与伸缩缝 18
5.6 重力式挡土墙的计算 19
5.6.1 挡土墙基本设计资料 19
5.6.2 挡土墙截面设计计算 19
6 路面结构设计 24
6.1 路面结构设计原则 24
6.2 标准轴载及轴载当量换算 24
6.2.1 交通量组成 24
6.2.2 标准轴载及轴载当量换算 24
6.2.3 当以设计弯沉值和沥青层的层底拉应力为设计指标 24
6.2.4 验算半刚性材料结构层的层底拉应力的累计当量轴次 27
6.3 拟定路面结构层组合与材料选取 28
6.3.1 拟定路面类型及结构层组合 28
6.3.2 路面结构层层材料的理论值 29
6.3.3 土基回弹模量的测定 29
6.4 路面结构层厚度计算 30
6.4.1 方案一计算 30
6.4.2 方案二设计 36
6.5 路面设计方案比选 36
7 公路排水设计 37
7.1 公路排水的目的与要求 37
7.2 公路排水设计原则 37
7.3 排水系统设计 37
7.3.1 路基排水 37
7.3.2 路面排水 37
7.4 边沟设计计算 38
7.4.1边沟径流量计算 38
7.4.2 边沟尺寸设计及水力计算 40
7.6 排水沟设计 42
7.7 桥涵设计 42
结束语 43
参考文献 44
1 绪论
1.1 设计概述
本工程是江西省交通网规划的重要内容，它的建造实施对完善国家高速公路网和加快江西省交通网主骨架的形成有着非常重要的意义，对发展区域经济、促进江西省地区经济腾飞和加快其沿线地区经济发展有着极大的促进作用。本次课程设计主要依据为地形图，由图纸了进行初步解，此次设计地形图主要是平原地区，地形比较开阔，夹杂一些丘陵山地、盆地地貌。
1.2 自然地理状况
此地区位于平原微丘陵地区，少部分区域纵坡较大，属中亚热带湿润季风气候，以丘陵山地为主，气候比较温润，年均气温18℃左右，7月平均气温28.6℃，年最低气温-3.8℃，冬季较短，全省冬暖夏热，降水较多，夏季酷热。其除去一小部分盆地泥沼、河谷漫滩外，多为农田，某些地区居住点较密，地势总体较平缓起伏，，沿线农田水利设施完善。设计经过路段图多为砂性土，土的允许承载力多在0.6-0.8Mpa。江西公路自然区为
区，年降雨量超过1200ml，水利资源非常丰富。此外，从地形图可明显看到此处具有水塘、河汊、沟渠多的特点，这点对选线有较大影响。
1.3 路线经济调查指标
由于此设计路段位于江西南昌郊区，地势较平缓，沿线以农业为主，所以修建这条道路客运促进区域经济的长远发展，完善江西地区的交通网，落实总体布局需要，对该地区的投资环境和市场环境有着深远的影响。另外，该地区所处为盆地和低山丘陵，沿线附近有的砂、碎石、块石、片石、石灰及粉煤灰等，石料蕴藏比较丰富，当地建有许多石灰厂，修建道路的原材料非常低廉丰富，且都能满足设计指标要求。
1.4 交通量资料
表1-1 交通量组成
车型 小客车 解放CA-10B 黄河JN-150 交通SH361 尼桑CK10G 太拖拉138
数量 3820 1200 550 400 900 500
1.5 设计依据
⑶ 《公路工程技术标准》（JTG B01-2014）
⑷ 《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)
⑸ 《公路自然区划标准》（JTG 001-1986）
⑹ 《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006）
⑺ 《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）
⑻ 《公路排水设计规范》（JTG TD33-2012）
⑼ 《公路涵洞设计细则》（JTG D65-04-2007）
2 交通等级的确定及技术指标论证
2.1 道路技术等级确定
交通量是衡量一个道路等级的标准之一，由《公路工程技术标准》（JTG
B01-2014）可知，高速公路交通量是以各种汽车折合成小汽车的远景设计年限年平均交通量为标准。
表2-1 各汽车代表车型及换算系数
汽车代表车型 车辆折算系数 说明
小客车 1.0 座位≤19座的客车和载重量≤2t的货车
中型车 1.5 座位＞19座的客车和2t<载重量≤7t的货车
大型车 2.5 7t<载重量≤20t的货车
汽车列车 4.0 载重量>20t的货车
在工程概况中我们已知了交通量的资料，通过计算转换后得到相应小汽车的交通量数量见表2-2。
表2-2 交通量换算
车辆 载重（t） 换算系数 换算后交通量
小客车 2 1.0 3820
解放CA-10B 4 1.5 1800
黄河JN-150 8.26 2.5 1375
交通SH361 15 2.5 1000
尼桑CK 6.65 1.5 1350
太拖拉 12 2.5 1250
计算可得初始年日平均交通量：
远景设计期限年的年平均日交通量依据道路使用任务、性质，可求得：
式中： ——远景设计年日平局交通量，辆/日；
则
根据本路段地区地形及公路功能要求，由《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）可以确定本高速设计行车速度为120km/h。
又由《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）可知远景年限的设计年平均日交通量见表2-3。
设计行车速度 四车道 六车道 八车道
120km/h 25000~45000 45000~80000 60000~80000
综上由此可知，本设计路段选定高速公路六车道，设计行车速度为120km/h。
2.2 主要技术指标论证
本路段技术标准为双向六车道高速公路，依据规范标准，得到道路的技术指标汇总见表2-4。
表2-4 技术指标
序号 项目 设计指标
1 设计车速/(km/h) 120
2 车道数 6
3 路基宽度/m 34.5
4 中间带宽度/m 一般值 4.5
最小值 3.5
5 右侧硬路肩宽度/m 一般值 3.0
续表2-4
6 土路肩宽度/m 一般值 0.75
7 不设超高最小半径/m 5500
7500
8 圆曲线一般最小半径/m 1000
9 圆曲线极限最小半径/m 650
10 缓和曲线最小长度/m 100
11 最小坡长/m 300
12 最大纵坡/% 3
13 停车视距/m 210
14 桥梁设计荷载 公路—I级
根据表2-4技术指标，结合实际情况，采用以下主要技术指标：
③ 一般圆曲线最小半径1000m,极限圆曲线半径为650m，不设超高最小半径5500m(路拱≤2.0%)。
④ 设计停车视距为210m。
3 路线方案选择
选线是道路设计规划是一项非常复杂的工作，选择一条合适的路线受到很多因素的影响，主要有地形条件、气候，水文地质、建筑物、经济条件等，因此需要根据设计任务书，不同的地形结合当地的自然条件选择合适的路线。
3.1 道路选线的一般原则
在道路设计过程中，要对道路方案进行综合细致的研究，综合考虑多种因素，先进行初步选线，最后在可能的方案中选定最优路线方案。
3.2 路线选择方案应考虑的因素
3.3 选线的步骤和方法
全面布局就是根据地形图来具体定出设计路线的基本走向，在起终点设计可能通过的路线带。
逐段安排就是根据设计的路线走向基本已确定的基础上，根据地形的平顺复杂程度，插入合适的控制点，来优化路线。
根据路线设计图中一个个控制点，考虑平纵横的因素，使用合适的技术指标，草拟出平曲线的半径，并适时的加以调整，最后定线工作才基本完成。
3.4 路线方案比选
根据道路选线的基本原则和一般设计要点，充分考虑路线的功能要求、经济技术指标及对周围环境的影响，初步拟定了两个路线方案
图3-1 方案比选
方案一和方案二相比长度较长，圆曲线半径取值较小，但都安全，符合规范要求，地势平缓顺直，路线总体填挖量较小，不需要高填挖，连接通过的公路线较多，整体造价较少，而且方案二高填挖非常多，土石方数量非常大，在设计时变坡点不易控制，还影响交点2后面的桥梁设计，通过比较，我们选择了方案一。
4 路线设计
4.1 平面设计
4.1.1 平面线形设计的一般原则
⑵ 保持平面线形的均衡与连贯
⑶ 平曲线应有足够的长度
平曲线若太短，会使驾驶操作来不及调整，这样在高速行驶的状况下是非常危险的，因此设置合适的缓和曲线是非常重要的，此外路线设计应避免连续转弯。
⑷ 应综合考虑道路与桥梁的关系。
4.1.2 平曲线要素计算
通过查阅各种相关规范标准值，我们得到了设计路段的相关技术指标，汇总后见表4-1。
表4-1 本路段主要技术指标
序号 指 标 名 称 规范值 序号 指 标 名 称 规范值
1 公路等级 六车道高速公路 8 停车视距(m) 210
2 路基宽度(m) 34.5 9 凸形竖曲线一般最小半径(m) 20000
3 设计行车速度(km/h) 120 10 凹形竖曲线一般最小半径(m) 12000
4 平曲线极限最小半径(m) 650 11 最短坡长(m) 300
5 平曲线一般最小半径(m) 1000 12 设计洪水频率 特大桥1/300;
6 不设超高最小平曲线半径(m) 5500 13 汽车荷载等级 公路－Ⅰ级
7 最大纵坡(％) 3 14 缓和曲线最小长度 100
根据本路段线的线形图
图4-1 平面线形图
在本段的设计中（设计段为K10-K13）有三个交点，即JD1、JD2、JD3，结合本段的设计指标，进行的计算内容如下：
取JD1作为计算案例，具体计算内容为
图4-2 曲线要素图
JD1处桩号为K10+663.926，根据选线的结果和《公路设计规范》等资料拟定的平曲线指标值为：半径R=1000m，Ls=120m,α右=57.57°，则几何元素计算如下：
= 1201.747m
式中： q——切线增值，m；
P ——圆曲线内移值，m；
Ls——缓和曲线长，m；
R——圆曲线半径，m；
T——切线长，m；
L——曲线长，m；
E——外距，m；
J——超距，m。
JD1（桩号K10+663.926）计算如下：
ZH=JD-T
（4-1）
HY=ZH+
（4-2）
YH=HY+(L-2Ls)
（4-3）
HZ=YH+
（4-4）
QZ=HZ-
（4-5）
JD=QZ+
（4-6）
具体结果见设计图纸《直线、曲线及转角表》及《逐桩计算表》。
同理可计算出JD2、JD3的值。
4.2 纵断面设计
纵断面设计应根据道路等级急功能要求，以确定合适的坡度、坡长，进行平纵组合协调设计。
4.2.1 纵断面设计一般要求
4.2.2 道路坡长及速度限制
道路的最大纵坡和最小纵坡的长度限制，是为了满足行车和排水要求，为使车辆行驶平顺，坡长要求是长坡宜缓，坡陡宜短坡。根据《公路工程技术标准》(JTG_B01-2014)中的规定，平原高速公路最大纵坡为3%，最小纵坡为0.3%，最短坡长为300m。
4.2.3 平、纵线形组合设计
⑶ 平纵线形设计中应避免的组合
① 应避免竖曲线的顶部插入小半径的平曲线
② 避免使竖曲线顶部底部以反向平曲线的拐点重合
③ 避免小半径的竖曲线与缓和曲线重合。
④ 避免在长的直线中设置陡坡或小半径的竖曲线。
⑤ 避免出现驼峰、跳跃等影响驾驶员视线的线形。
4.2.4 竖曲线要素计算图式
竖曲线长度L：
L = R
（4-7）
竖曲线切线长T：
T =
（4-8）
竖曲线外距E：
E =
（4-9）
竖曲线任意一点纵距 h ：
h =
（4-10）
变坡点1的桩号：K10+908 变坡点高程：32.861m
坡度i1：0.8%
坡度i2：-0. 5% 半径：38000m
=i1-i2= 1.3%
计算得 L=494m T=247 E=
0.8027
坡度i2：0 半径：31044m
=i2-i1=0.5%
计算得 L=155.22 T=71.61
E=0.096
坡度i2: 2.5% 半径：16057
=2.5%
计算得 L=401.425 T=200.7125
E=1.2545
其他具体结果见《纵坡、竖曲线表》。
4.3 横断面设计
公路的横断面设计包括行车道、中间带、路肩、边沟、截水沟、护坡道、碎落台等设施。
4.3.1 横断面设计满足的要求
4.3.2 横断面组成设计
根据规范，高速公路双向六车道的路基宽度组成为：路基宽度34.5m，其中，其中：6 3.75米行车道+2 3.0米硬路肩+2
0.75米土路肩，道路中心设置3m宽的中央分隔带，路拱坡度为2%，路缘带宽度为0.75m。具体设计见图4-4。
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