S102公路第I标段施工图设计--河北工程大学土木工程学院

摘要
本设计的主要内容为二级公路设计。设计的目的是在所提供的地形图上，采用纸上定线的方法，并根据交通量数据、地形情况等其他资料确定设计的公路等级，做出相应的设计，以此加深对公路设计原理和方法的认识。
本设计包含工程概况、主要设计技术指标、路线设计（包括选线、平曲线设计和竖曲线设计）、路基设计、路面设计、排水设计、挡土墙设计、边坡防护设计等。
通过本次设计，加深了我对道路设计基本理论和重要概念的理解，熟悉具体设计的计算内容、步骤和方法，使大学期间所学的理论知识与实践较好地结合起来。
关键词： 平曲线设计 竖曲线设计 路基路面 挡土墙
Abstract
The main contents of this design is The segment. The purpose of this design is on a providing geography diagram, settle the linear method on the adoption paper, and make sure the highway grade design according to traffic volume and geography circumstance ,etc. Doing the homologous design, So as to deepen the knowing of the principle of the highway design and method.
This design includes the engineering general situation, main design technique index sign, route design( includes choosing the lane, horizontal curve designing and vertical curve designing), roadbed design, roadway design, drainage design and revetment design, revetment protection design and bridge first step design.
Through this designing course, I have a deeper comprehension of the basic theories and the important concept of the road, and I am familiar with the calculation contents, steps of the design and method which makes learning theories in university and practice more easily to be put together.
Key words: horizontal curve designing vertical curve designing roadbed and roadway revetment

目 录
0 绪论 3
0.1 选题的目的、意义 3
0.2 国内外研究概况及发展趋势 3
0.3 研究内容 4
1 设计总说明 6
1.1 地理位置图 6
1.2 设计及工程概况 6
1.3 公路等级的确定 6
1.4 设计行车速度的确定及主要技术指标 7
1.5 沿线自然地理特征及其公路建设的关系 7
1.6 沿线筑路材料、水、电等建筑条件及与公路建设的关系 8
1.7 与周围环境和自然景观协调情况 8
1.8 新技术采用及计算机运用情况 9
2 平面设计 10
2.1 选线设计 10
2.2 平面设计原则： 11
2.3 平曲线要素值的确定 11
2.4 各点桩号的确定 13
2.5 平面设计小结 14
3 纵断面设计 15
3.1 纵断面设计的原则 15
3.2 纵坡设计的要求及步骤 15
3.3 竖曲线设计 16
3.4 平纵组合设计 17
3.5 纵断面设计小结 17
4 横断面设计 错误！未定义书签。
4.1 横断面设计的原则 18
4.2 行车道宽度的确定 18
4.3 平曲线加宽及其过渡 18
4.4 路拱的确定 19
4.5 超高的确定及过渡方法 19
4.6 横断面设计小结 20
5 路基设计 21
5.1 路基及挡土墙设计原则 21
5.2 本设计路基设计主要技术指标 21
5.3 路基设计的内容 21
5.4 挡土墙设计 21
5.5 土石方计算 23
5.6 路基设计小结 23
6 路面设计 24
6.1 路面设计的原则 24
6.2 路面类型与结构方案设计 24
6.3 沥青混凝土路面设计 24
6.4 设计计算过程 25
6.5 路面设计小结 28
7 排水设计 29
7.1 路基排水设计 29
7.2 路面排水设计 29
7.3 排水系统分析 30
7.4 排水设计小结 30
8 道路设施设计 31
8.1 交通工程设计内容 31
8.2 交通标志设计 31
8.3 交通标线设计 33
8.4 护栏设计 33
8.5 交通工程设施设计小结 34
9 设计总结 35
鸣谢 35
参考文献 36

S102公路第Ｉ标段施工图设计
学生:白帆 指导教师：卢兰萍
河北工程大学土木工程学院交通工程专业
0 绪论
0.1 选题的目的、意义
毕业设计，作为道路小组，是在给定的地形图上设计一条二级公路。具体内容包括道路的初步勘测与设计、方案的比选、道路详细测量与施工图设计、编写计算书和设计说明、绘制路线方案图和施工图。通过自己独立思考设计，从而对我们专业知识进行综合性检测，达到教学目的。
近年来，高等级公路是公路发展的必然趋势，对国民经济具有重要意义。尤其是高速路，我国早在04年就组织编制了《国家高速公路网规划》，对未来30年的高速路建设做了整体的规划。全国各省市都在逐年加速对高等级公路的投资，并且高等级公路的各种技术也日趋成熟，沥青加工技术的发展也使高等级公路沥青路面结构成多样化发展，相关部门也编制了新的《公路沥青路面设计规范》，以推广标准化施工。所以选一段二级公路的设计作为毕业设计的题目，具有社时代性质。
0.2 国内外研究概况及发展趋势
0.2.1国外研究现状及趋势
国外经济发达的国家，其交通运输特别是道路运输必定很发达。公路运输发展水平作为衡量和反映一个国家发展水平的主要指标之一。而经济发达的国家公路运输总的发展趋势是:它在各种运输方式中所占比重越来越大。许多国家早已经打破了以铁路运输为中心的局面，使公路运输发展成为各种运输方式的主要力量，引起了运输结构的根本改变；在发达国家，公路网已建成，工作重点从增加数量转向提高质量。同时还大力修建高速公路，为运输高速化及大运量运输创造条件。为适应大众货物和短途小批量货物的运输需要，载重汽车不断向大、小型两头发展，以求得较好的经济效果，许多国家都在大力推行汽车运输列车化。广泛采用先进的运输组织形式，组织汽车运输与其他运输方式直达联运，以及相应提高装卸机械化程度等。同时，在汽车运输组织中广泛采用现代数学，计算机和无线电技术，实现管理现代化；工作重点从增加数量转向提高质量；也加重了环境保护的力度
0.2.2国内研究现状及趋势
改革开放以来，我国公路运输业快速发展。从完成的运量和周转量看，公路客运已成为主要的客运方式，公路货运量远远超过其他运输方式，周转量也快速增长，这充分说明公路运输方式在国民经济及社会发展过程中发挥着愈来愈重要的作用。我国公路运输服务方式和经营主体日益呈现多样化的趋势。
国内的发展趋势：
（1）随着高速公路由单线向跨区域和全国网络的发展，开展公路快速客、货运业务；
（2）随着全国高速公路网的形成和WTO的加入，促使公路运输企业按规模化要求建立集约化经营的运输企业；
（3）纳入物流服务业发展的系统中，更强调在专业化原则上的合作，包括不同运输方式之间的合作与服务对象的合作；
(4) 管理方面，现在许多运输企业都建立并运用了运输信息管理系统；
（5）运输组织方式按生产力水平分层发展。逐步加强运输规划，使公路建设及其运输战场设施的配置与客流规律更好地协调起来，同时还根据效率与效益原则，把运输服务向纵深推进。
0.3 研究内容
（一）道路技术等级与技术标准论证
（1）根据总体规划设想，结合道路性质，近远期交通量，使用要求以及当地自然条件，投资效益等通过技术经济分析，合理地拟订道路技术等级。
（2）根据道路技术等级，结合交通特点及道路所经地区的自然条件和工程难易程度，选定路线设计路段的各项主要技术指标，作为设计控制依据。
（二）道路路线设计
在地形图上进行平面设计，由地形图上截取路线地面高程进行纵断面设计（比例尺：纵1/200，横1/2000，）做好平、纵、横三面综合设计，按指定路段绘制路线透视图，进行线形分析，选取代表性弯道或回头曲线进行详细布设与平、纵、横综合设计。
（三）路基结构设计
路基断面型式及边坡坡率拟定，绘制标准设计横断面，路基防护结构物设计，包括结构类型选定，断面尺寸拟定及稳定性验算。绘制结构物设计图，自路线地形图上截取横断面，绘制横断面图，并计算土石方数量与平衡调配。
（四）路面结构设计
路面类型选定与结构组合拟定；结构厚度计算；绘制路面构造图；计算工程数量。
（五）综合排水系统设计
对道路整体排水系统进行设计，对涉及到的构造物要求对结构类型，布设方案予以设计交代，并绘制断面图，并将位置具体标绘在平面图和纵断面图上。
（六）挡土墙设计
（七）交通工程设施设计
0.4研究方法和技术路线
0.4.1研究方法
本设计将结合道路沿线的地形、地貌、气候和交通情况，参照公路路线设计规范、公路排水设计规范、公路路基设计规范、沥青路面施工及验收规范等规范和技术标准的要求进行设计。
0.4.2研究步骤
（1）通过交通量及其适用任务和性质，确定了公路等级，掌握相关的公路路线路基路面的设计规范。
（2）路线基本走向应根据指定的路线走向（路线起、终点和中间主要控制点）和公路等级，及其在公路网中的作用，结合铁路、航运、空运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况以及水文气象、地质、地形等自然条件，由面到带。
平、纵、横三个面应综合设计，不应只顾纵坡平缓，而使路线弯曲，平面标准过低；或者只顾平面直捷、纵坡平缓，而造成高填深挖，工程过大；或者只顾工程经济，过分迁就地形，而使平、纵面过多地采用极限或接近极限的指标。从所有可能的路线方案中，通过调查、分析、比较，确定一条最优路线方案。
（3）通过平面图的选线方案，就可以计算平面的各曲线要素，计算各点坐标，填写逐桩坐标表，按照表格的数据，则可以画出完整的平曲线图，读出地面高程。
（4）将原地面高程点绘图，计算竖曲线要素，进行拉坡，做纵断面设计。
（5）综合平纵面的设计，即可绘制路线及标准路基横断面图，设置加宽，超高，然后计算路基设计表，土石方计算。
（6）对横断面的具体补充，如排水，路基，路面的进一步设计。
0.4.3 技术路线
如图0-1所示

0-1 技术路线图

1 设计总说明
1.1 地理位置图
（略，详细情况见附件SI-1）
1.2 设计及工程概况
本路线是沿河的一条二级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为12米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为2×0.75米，硬路肩为2×1.5米，行车道为2×3.75米。设计速度为80Km/h，路线总长2587.073米，起点桩几．K0+000.00，终点桩号为K2+587.073。设计路线共设置了四个平曲线，半径分别为250m、500m、503.1161m、290m.，弯道处均设置缓和曲线，本次纵断面设计设置了2个变坡点，1个凸形竖曲线，1个凹形竖曲线，半径分别为4500，10000米。
1.3 公路等级的确定
1.3.1已知资料
预测交通量（Pcu/d） 表1-1
年度 2010 2015 2010 2025 2030
交通量 2000
年增长率(％) 5 3 2 1
车型比例(2010年预测结果) 表1-2
车型 大型客车 小型客车 小型货车 中型货车 大型货车 拖挂车及
集装箱
车型比例 14．03 23．23 13.80 16.04 18.30 14.60
交通量 280.6 464.6 276 320.8 366 292
汽车折算系数表 表1-3
汽车代表车型 车辆折算系数
小客车 1.0
中型车 1.5
大型车 2.0
托挂车 3.0
1.3.2交通量计算：

设公路远景设计年限为20年，则公路远景设计年限交通量为N

1.3.3公路等级的确定
根据规范：
高速公路：四车道高速公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量25000～55000辆
一级公路：四车道一级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量15000～30000辆。
二级公路：双车道二级公路一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量5000～15000辆。
由远景交通量可知本次设计道路等级为双车道二级公路。
1.4 设计行车速度的确定及主要技术指标
“设计车速”是在气候正常，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响时，一般驾驶员能保持安全而舒服地行驶的最大行驶速度。依据《标准》从工程难易程度,工程量大小及技术经济合理的角度考虑,各级公路的设计车速按地形分为两类,查表可知设计车速为80km/h。
主要技术指标如下表
主要技术指标表 表1-4
项目名称 单 位 指标值
公路等级 级 二
计算行车速度 （Km /h） 80
路基宽度 （m） 12
平曲线极限最小半径 （m） 250
平曲线一般最小半径 （m） 450
停车视距 m
不设超高平曲线最小半径 （m）
最大纵坡 （%）
最小纵坡长度 m
凸形竖曲线一般最小半径 （m）
凹形竖曲线一般最小半径 （m）
竖曲线最小长度 m
地震基本烈度 度 Ⅶ
1.5 沿线自然地理特征及其公路建设的关系
1.5.1气候特点
该地区海拔高度在1000～2000米等高线之间，接中国气候分区，属东南湿热区，向青藏高寒区的过渡区。属全国道路气候分区的Ⅱ2B区，季节冰冻，中湿区。该地区同时受冷热气流的影响较大，气候特征属北亚热带季风气候.夏季降水多。冬季气温低。
路线所经地区最高月平均地温25℃～32.5℃，年平均气温在14℃～22℃之间，极端最高气温达39.7℃。无霜期一般在245天左右。1月份平均气温在0℃～4℃之间，冰冻现象轻。但当偶尔寒流猛烈时，气温可降至-10℃以下。土壤最大冻深＜0.3米，最大积雪深度＜0.16米。定时最大风速15.5m/s。
1.5.2降水量及地下水埋深
路线所经地区位于东径105°～110°，北纬30°～35°之间，属中国暴雨分区的13区，年降水量800mm左右，一般山地多，平地较少，分布规律为由东向西，由南向北，逐渐降低。潮湿系数在1.0～1.5之间，干燥度平均在1.0以下。雨型为夏、秋雨。最大月雨期长度为3.0～3.5天，降雨形式以暴雨为主，雨量多集中在6～8月，约占全年降水量的60％。冬季降水量仅占全年的4～5％。
由于该地区降水量较多，且集中，地面横坡陡峻，汇流时间较快。一般汇水面积≤10km2，汇流时间约30分钟；汇水面积≤20km2，汇流时间约45分钟。沿线地下水埋深一般在3米左右，沟谷处约2米左右。
1.5.3地形与地貌
路线所经地区，自然地面横坡陡峻，清江河从西向东流入渭河，路线沿清江河而上，在清江河发源地翻越分水岭而下。其分水岭西坡陡而东坡较缓。自然横坡达4％左右。自然地面较整齐，短距离内高差大，沟谷、河流的纵坡较大，水量随季节变化大，除清江河下游外，枯水季节水量很小，甚至干枯；雨季水流湍急，往往引起山洪暴发。冲刷力较大。河（沟）内为含砾石，大于60mm的砾石含量占50％左右，砾石成份主要为花岗岩，个别砾石的最大粒径达45cm。
1.5.4地质与土质
路线所经地区，位于中国区域工程地质的秦淮山工程地质区和秦巴山地工程地质区的交界，靠近秦巴山地工程土质区。属陕西省祁连地层区，纸房－洛南地层小区（Ⅴ2区）。大部为火成－变质岩山地，岩层为古生界杂岩，以粗粒花岗岩。变质岩为主，其次分布有石灰岩。岩性质量较好，一般岩层较深处，可采集到Ⅲ级以上的石料。第四纪发生的岩层和近代堆积，以重堆积、残积土壤为主，土质为黄棕粘性土，受大气和温度的长期影响酸碱度为中或微。土质为液限牯土呈密实状态，岩石风化程度为中等。路线所经地带，土层覆盖厚度约2.5米左右，土层中20％为松土，80％为普通土，50％为硬土；岩层中10％为软石，70％为次坚石，20％为坚石。在清江河发源处的分水岭上，垭口处地质良好。
1.5.5植被及作物等概况
该地区多为山地，山坡上为山地草甸土壤，是山地灌木丛和草甸的生境。但由于冲刷等原因，土壤中有机质分解和养分损失迅速，故肥力不高。沟谷和山坡上生长有稀疏灌木丛和高度在1.0以下的密草。疏林的郁闭度在40％左右，在平缓的山坡上，种植的作物主要有玉米、麻类、谷子、菜籽等。
大力开展树植种草。保持良好的生态环境，保证粮食稳产高产，促进牧业和林业的发展，是今后一项主要的经济战略任务。
1.6 沿线筑路材料、水、电等建筑条件及与公路建设的关系
沿线可采集到砂土，地表土为亚砂土和亚粘土，并有丰富的砂、砾石等，均可用作筑路材料，平均运距为0.5km，市内可供应炉渣，粉煤灰等工业废渣，平均运距5km，距路线20km处有石灰可供应，质量满足要求。其它外购材料均由市内供应。块、片石及路面、桥涵用不同规格碎石，距离路线10KM处，在石料开采场，可购买，用汽车去运输。
1.7 与周围环境和自然景观协调情况
为了减少因公路建设而导致环境污染及破坏，切实做好防治措施，保护自然资源，维护生态平衡，在本施工图设计中我们已充分考虑了周围环境和自然景观协调措施：
在路线、桥位选择时，充分考虑了沿线自然环境和社会环境，尽可能的绕避主要居民点和人文景观，在公路用地范围内适当考虑了景观设计，尽量使公路建设与沿线景观协调一致。如在选线定线时考虑与地形相协调，合理使用土地，减少填挖高度，避免大型建筑的拆迁和对植被的破坏，但由于沿线局部路段，工程施工对环境和自然景观仍有一定影响。
合理设置桥涵，尽量减少对原有水系的破坏，保证沿线整体排水和农田灌溉，河流的畅通。在路基防护工程设计中，坡面防护优先采用植草皮、观赏花木等；经过渠堤、堰塘地段，采用浸水路堤浆砌片石护坡防护，减少对水体的破坏影响。在路基路面排水设计中，接顺排水系统，尽量保证公路排水不影响沿线耕地、鱼塘，通过形成良好多排水系统，减轻水土流失。
专门做了环境绿化设计，通过种植草皮、观赏花木，尽量绿化美化公路并与周围环境相协调。此外，通过设置沿线交通安全设施，降低交通事故率。
1.8 新技术采用及计算机运用情况
为了优质高效完成本项毕业设计任务，在工作中采用了以下新技术：
广泛采用了AutoCAD技术，纬地道路设计软件，和东南大学路面设计软件。全部图纸利用计算机进行辅助设计，做到了优质、高效、准确。

2 平面设计
道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折。
2.1 选线设计
2.1.1 选线的基本原则：
(1)以平面线形为主，合理解决避让、穿越、趋就等问题。
(2)以设计数据为主导，远景设计为目标，大节控制细部。
(3)线形要求短捷、平顺、美感。
(4)注意不良地质的处理，例如最小添土高度问题。
(5)路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应
(6)在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。
(7)路线设计应尽量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。
(8)要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。
(9)选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。
2.1.2 选线的步骤和方法：
道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。
（1）全面布局
全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。
路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。
（2）逐段安排
在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。
（3）具体定线
在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。
做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。
2.1.3 方案比选：
在两公里重丘地区的路线设计中路线走向基本确定，根据已确定的路线的大概走向，综合考虑地形状况和技术经济指标后，选定了两套方案。
两个方案的总里程前一个方案较比后一个方案多了近一百米，但后一方案的填挖方量比较多，同时，后一个方案增加了工程费用及工程难度。
综合比较，最终选定第一方案。（详见附件SI-1）
2.2 平面设计原则：
在路线的平面设计中所要掌握的基本原则有：
（1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；
（2）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速路应尽量满足；
（3） 保持平面线形的均衡与连贯；
（4） 避免连续急弯的线形；
（5）平曲线应有足够的长度；
2.3 平曲线要素值的确定
平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：
2.3.1 基本形曲线几何元素及其公式：
按直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个的。如下图一。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。《标准》规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比设计成1：1：1。这一点非常的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这个问题，设计出来的路线非常不协调，美观，比例严重失调，后来在老师的指导下改正了不足之处，经过改正后，线形既美观又流畅，已经到达了要求。
在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小，外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。

图2-1 圆曲线计算简图
圆曲线的内移 （2-1）
缓和曲线角 （2-2）
切线长 （2-3）
平曲线长度 （2-4）
外距 （2-5）
校正值 （2-6）
2.3.2 平曲线主要参数的规定
根据《公路路线设计规范》JTGD20-2006的规定如表2-1所示：
二级公路平曲线参数表 表2-1
公路等级 二级
设计车速（km/h） 80
地形 平原微丘
圆曲线一般最小半径（m） 450
圆曲线极限最小半径（m） 250
平曲线最小长度一般值（m） 400
平曲线最小长度最小值（m） 140
缓和曲线最小长度（m） 70
2.3.3 主要几何元素的计算
桩号JD1：
(1)平曲线几何元素计算：

缓和曲线切线增值

圆曲线的内移值

切线长

平曲线长度

外距

校正值

各曲线详细结果见附件SII-4
2.3.4 S形曲线
两个反向曲线间用两个反向的回旋线连接的组合，称为S形曲线。JD2和JD3两个桩号之间直线距离很短，设置圆曲线后，不能满足两圆曲线之间最短直线距离2V=160m，所以我考虑了用S型曲线。
S型曲线，相邻两个回旋线参数A1与A2宜相等，或者两者之比小于2.0。两个反向曲线之间不设直线，不得已要插入直线时，必须尽量地短，其短直线长度或重合段长度应符合：
（2-7）
式中：L—反向回旋线间短直线或重合段的长度（m）
A1，A2—回旋参数
S型两圆曲线半径之比不宜过大，宜为：
（2-8）
式中：R1—大圆半径（m）
R2—小圆半径（m）
设计中JD2和JD3形成S形曲线
由R1=602.714m，R2=500m，A1=245.502，A2=244.949，L=0（m）
有 及：

且
可见，该计算已经满足要求了。
2.4 各点桩号的确定
在整个的设计过程中就主要用到了以上的两种线形，在两公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。
在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准JTGB01—2003》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。
2.4.1 平曲线主要点桩号计算及校正
桩号JD1

逐桩坐标表见附件SII-5
路线平面图见附件SII-1
2.5 平面设计小结
根据综合分析地形图，结合规范要求采用纸上定线的方法在地理位置图上进行初步的选线，最终确定沿溪线的方案，加入圆曲线的计算，和逐桩坐标的计算。结合纬地软件的使用生成图纸和计算结果。

3 纵断面设计
纵断面设计的主要内容是根据道路等级及沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高，各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长度适当、平面与纵面组合设计协调、以及填挖经济、平衡，如果道路的设计纵坡太小，还要考虑路面的排水问题。这些要求虽在选定线阶段有所考虑，但要在纵面设计中具体加以实现。
3.1 纵断面设计的原则
⑴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。
⑵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。
⑶平面与纵断面组合设计应满足：
①视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
②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”
③平、纵线形的技术指标大小应均衡。
④合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。
⑤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。
3.2 纵坡设计的要求及步骤
3.2.1纵坡设计的要求
设计必须满足《标准》的各项规范
⑴纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。
⑵沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。
⑶应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。
⑷纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。
⑸对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。
⑹在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。
3.2.2 纵坡设计的步骤
⑴准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m加桩或20m加桩）、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等），桥涵或直线控制桩、断链桩等。
⑵标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。
⑶试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。
⑷调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。
⑸核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。
⑹定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。坡度值要求取到0.1％，变坡点一般要调整到10m的整桩号上。
⑺设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。
⑻计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。
3.3 竖曲线设计
竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。《标准》规定：
二级公路竖曲线参数表 表3-1
设计速度（km/h） 凸形竖曲线最小半径（m） 凹形竖曲线最小半径（m）
80 一般值 极限值 一般值 极限值
4500 3000 3000 2000
竖曲线长度（m） 最大坡度（%） 最小坡长（m） 最大合成坡度（%）
一般值 极限值 5 200 9
170 70
3.3.1计算过程
变坡点1：
⑴竖曲线要素计算：
里程和桩号： 高程：
前坡坡度： 后坡坡度： 取半径
(凸形) （3-1）
曲线长： （3-2）
切线长： （3-3）

外距： （3-4）

⑵设计高程计算：
竖曲线起点桩号
竖曲线起点高程
竖曲线终点桩号
竖曲线起点高程
路线纵断面图见附件SII-2
竖曲线表见附件SII-6
3.4 平纵组合设计
3.4.1原则
(1) 在视觉上应能自然地诱导视线，并保持视觉的连续性。
(2) 注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。
(3) 选择组合等到的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。
(4) 注意与道路周围环境的配合。
3.4.2一般要求：
(1) 平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。
(2) 平曲线与竖曲线大小应保持均衡。
(3) 注意明、暗弯与凹、凸竖曲线之间的配合：一般暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的。
(4) 避免平、竖曲线的不利组合。
3.5 纵断面设计小结
严格按照规范要求，控制各项参数，注意平纵设计的组合，避免不良线性，主要计算有竖曲线各参数的计算，设计高程的计算。

4纵断面设计
道路横断面，是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线构成的。横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。
4.1 横断面设计的原则
⑴设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。
⑵路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。
⑶还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。
⑷沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
⑸当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等。
⑹路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要。
4.2 行车道宽度的确定
此公路的等级是二级，则由《公路工程技术标准JTGB01—2003》确定此沿河微丘区二级公路的路面宽7m，路基宽12m。
4.3 平曲线加宽及其过渡
汽车行驶在曲线上，由于各轮迹半径不同，其中以后内轮轮迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。
⑴平曲线加宽值的确定：由《公路工程技术标准JTGB01—2003》规定，二级公路采用第3类加宽值。
公路平曲线加宽参数表 表4-1
加宽类型 平曲线半径(m)汽车轴距前悬(m) 250~200 <200~150 <150~100 <100~70 <70~50
3 5.2+8.8 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5
⑵缓和曲线加宽
采用比例过渡，则加宽缓和段内任意点的加宽值：
（4-1）
Lx——任意点距缓和段起点的距离(m)
L——加宽缓和段长(m)
B——圆曲线上的全加宽(m)
桩号JD1加宽的值见下表
加宽计算表 表4-2
桩号 加宽值 桩号 加宽值
K0+163.853 0 K0+573.436 0.8
K0+253.853 0.8 K0+663.436 0
对于JD2、JD3 和JD4的半径大于不设超高的最小半径了，即大于250m,由于加宽值很小,可以不加宽.
4.4 路拱的确定
路拱是为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形。根据《公路沥青路面设计规范JTJ014—97》规定，水泥混凝土路面和沥青混凝土路面的路拱横坡度1~2%。本设计路拱横坡度采用2%
4.5 超高的确定及过渡方法
4.5.1 超高的确定
超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，而将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，而在缓和曲线上则是逐渐变化的超高。
根据规范规定，二级公路一般地区圆曲线部分最大超高值不大于8%。且考虑到超高横坡度与路线纵坡组合而成的坡度，即合成坡度，规范规定二级公路重丘区的最大允许合成坡度不大于10%。经计算满足要求。
4.5.2 超高的过渡
此设计二级公路是无中间分隔带的，在直线路段的横断面均以中线为脊向两侧倾斜的路拱。在曲线路段路面由双向倾斜的路拱形式过渡到具有超高的单向倾斜的超高形式，外侧须逐渐抬高，在抬高过程中，若超高横坡度等于路拱坡度，则行车道外侧绕中线旋转，直至与内侧横坡度相等为止。当超高坡度大于路拱坡度时，先将外侧车道绕外边缘旋转，与此同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度。
绕内边线旋转超高值计算公式 表4-3
超高位置 计算公式 注
X≦X0 X≧X0
圆曲线上 外缘hc bJiJ＋(bJ＋B)ih 1．计算结果均为与设计高之高差
2．临界断面距缓和段起点：X=iGLc/ih
3．X距离处的加宽值：bx=Xb/Lc
中线h′c bJiJ＋Bih/2
内缘h′′c bJiJ－(bJ＋b)ih
过渡段上 外缘hcx bJ(iJ－iG)＋[bJiG＋(bJ＋B)ih]X/Lc
中线h′cx bJiJ＋BiG/2 bJiJ＋B/2•Xih/Lc
内缘h′′cx bJiJ－(bJ＋bx)iG bJiJ＋(bJ＋bx)Xih/Lc
B—路面宽度
bJ-路肩宽度
iG—路拱坡度
iJ—路肩坡度
ih—超高横坡度
Lc—超高缓和段长度
X0—与路拱同坡度的单向超高点至超高缓和段起点的距离
X—超高缓和段中任一点至起点的距离
hc—路肩外缘最大抬高值
h′c—路中线最大抬高值
h′′c—路基内缘最大降低值
hcx—X距离处路基外缘抬高值
h′cx—X距离处路中线抬高值
h′′cx—X距离处路基内缘降低值
b—圆曲线加宽值
bx—X距离处路基内缘降低值
4.5.3 圆曲线上超高值的计算
桩号JD1
B=7.5m b=0.8m R=250m bJ=2.25m iJ=3%

外缘：
中线：
内缘：
路线超高加宽表详见附件SII-7。
超高方式图见附件SII-2.
4.6 横断面设计小结
通过相关规范确定横断面宽度，对超高加宽的类型确定及计算。用纬地软件生成相关图表。
5 路基设计
5.1 路基及挡土墙设计原则
（1）路基应根据其使用要求和当地自然条件（包括地质、水文和材料情况等）并结合施工方案进行设计，即应有足够的强度和稳定性，又要经济合理。
（2）影响路基强度和稳定性的地面水和地下水，必须采取拦截或排出路基以外的措施，并结合路面排水，做好综合排水设计，形成完整的排水系统。
（3）修筑路基取土和弃土时，应符合环保要求，宜将取土坑、弃土堆加以处理，减少弃土侵占耕地，防止水土流失和淤塞河道。
（4）通过特殊地质、水文条件地带的路基，应做好调查研究，并结合当地实践经验，进行特别设计。
5.2 本设计路基设计主要技术指标
路基宽度是根据路基各组成部分的宽度而定。本次设计严格依照《公路路线设计规范》(JTGD20-2006)规定的路基宽度，设计为两车道二级公路，设计车速为80km/h。路基宽12m；车道宽度为3.75m；左右两侧硬路肩宽度为1.5m，土路肩宽度为0.75m；路基设计洪水频率1/50。
5.3 路基设计的内容
路基设计的基本内容，就是确定路基边坡的形状和坡度。路基边坡的形状在本次设计中采用了直线形。挖方边坡为1：0.5，填方边坡为1:1.5。特殊地段加入挡土墙。压实度按规范要求选取95%。
5.4 挡土墙设计
挡土墙（简称挡墙）是支挡路基填土或山坡坡体的墙式结构物。它是支挡土体而承受其侧压力的墙体。它具有阻挡墙后土体下滑，保护路基和收缩坡脚等功能。在路基工程中，挡土墙用来克服地形或地物的限制和干扰，减少土石方、拆迁和占地数量，防止填土挤压河床和水流冲陶岸边，整治坡体下滑等病害。
5.4.1 挡土墙的适用范围
(1) 路堑开挖深度较大，山坡陡峻，用以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡。
(2) 地质条件不良，用以支挡可能坍滑的山坡土体或破碎岩层。
(3) 为了避免与其它建筑物(如房屋、铁路、水渠等)干扰或防止多占农田。
(4) 为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷。
(5) 防止陡坡路堤下滑。
(6) 路堤填筑高度较大或是陡坡路堤，为减少土石方、拆迁和占地数量，必须约束坡脚。
5.4.2 挡土墙设计内容
（1）基本参数：
墙面高度(m)：h1=5；墙背坡度(+,-)：N=0.15；墙面坡度：M=0.25；墙顶宽度(m)：b1=0.5墙趾宽度(m)：db=0.3；墙趾高度(m)：dh=0.3；基地内倾坡度：N2=0.25；污工砌体容重(KN/m3)：r1=22；路堤填土高度(m)：a=2；路堤填土坡度：M0=1.5；路基宽度(m)：b0=11；土路基宽度(m)：d=0.5；填料容重(KN/m3)：R=19；填料内摩擦角( )：φ=45；外摩擦角( )：δ=17.5；基底摩擦系数：μ=0.5；基底容许承载力：σ0=300；挡土墙分段长度(m)：L1=10。
（2）计算结果：
①求破裂角θ
假设破裂面交与荷载内，采用相应的公式计算：
挡墙的总高度：H=6.039m挡墙的基地水平总宽度：B=2.956m
（5-1）
（5-2） （5-3）
则θ=arctgθ=25.316°
验算破裂面是否交于荷载内：
堤顶破裂面至墙踵：(H+a)tgθ=3.803m
荷载内缘至墙踵：b-Htgα+d=2.594m
荷载外缘至墙踵：b-Htgα+d+b0=13.594m
故破裂面交于荷载内，与原假设相符，所选用公式正确。则计算图式为：

图5-1 挡土墙计算示意图
②求主动土压力系数K和K1
(5-4)
m (5-5)
m (5-6)
m (5-7)
m (5-8)
(5-9)
③求主动土压力及作用点位置
KN (5-10)
KN (5-11)
KN (5-12)
m (5-13)
m (5-14)
④抗滑稳定性检算
挡土墙体积V=9.398m3挡土墙自重G=206.754KN
( 5-15)
因为kc≥1.3，则抗滑稳定性检算通过。
⑤抗倾覆稳定性检算
(5-16)
因为k0≥1.5，则抗倾覆稳定性检算通过。
⑥基底应力检算
B=2.956m
1.3m (5-17)
m ( 5-18)
因为e≤B/6
KPa
KPa
因为σmax<σ0，则基地应力检算通过。
综上，此挡土墙满足设计要求。
挡墙设计图见附件SIII-5
5.5 土石方计算
道路横断面的布置及几何尺寸,应能满足交通\环境\用地经济\城市面貌等要求,并应保证路基的稳定性.此段路的路基土石方数量见附件SIII-3。
路基设计表见附件SIII-1。
5.6 路基设计小结
根据规范对路基边坡进行确定，压实确定，特殊地段进行挡土墙的设计
路基横断面见附件SII-3。
道路经济技术指标表见附件SI-2

6 路面设计
6.1 路面设计的原则
⑴路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占公路造价的很大部分，最大时可达50％以上。因此，做好路面设计是至关重要的。
⑵路面设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面建筑材料设计、路面结构设计和经济评价。
6.2 路面类型与结构方案设计
路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。必要时，应考虑采用新型路面结构形式、新材料、新施工工艺。同时，应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构。本设计路面采用沥青混凝土。
6.3 沥青混凝土路面设计
现行《公路沥青路面设计规范》的设计标准主要以路面表面设计弯沉值作为设计控制指标、对高等级道路路面还要验算沥青混凝土面层和整体性材料基层的拉应力
6.3.1标准轴载及轴载换算
当以设计弯沉值为设计指标及沥青层层底拉应力验算时，凡是轴载大于25KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）P1的作用次数n1，均应按下式换算成标准轴载P的当量作用次数N。
（6－1）
式中N——标准轴载的当量轴次
n1——被换算车型的各级轴载作用次数（次/日）
P——标准轴载
P1——换算车型的各级轴载
C1——轮组系数,单轮组为6.4,双轮组为1,四轮组为0.38.
C2——轴数系数， ,m是轴数。当轴间距大于3米时,按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3米时,应考虑轴数系数。
当以半刚性材料结构层的层底拉应力位设计指标时，轴载当量换算：
(6-2)
式中C1’——轮组系数，双轮组为1.0，单轮组为18.5，四轮组为0.09；
C2’——轮数系数， ，m是轴数，当轴间距大于3米时,按单独的一个轴载计算；当轴间距小于3米时,应考虑轴数系数。
6.3.2结构组合和材料选取
根据规范推荐结构，路面结构面层采用沥青混泥土（取12cm），基层采用二灰碎石集料（厚度待定），底基层采用石灰土（取25cm）。
采用三层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混泥土（厚度2cm），中间采用中粒式沥青混凝土（厚度4cm），下面层采用粗粒式沥青混泥土（厚度6cm）。
6.3.3各层材料的抗压模量与劈裂强度
查《沥规》附录D表D1、D2，得到各层材料的抗压模量和辟裂强度。各值均取规范给定范围的中值。结果列入设计资料汇总表。
路面设计资料汇总表 表6-1
层位 结构层材料名称 劈裂强度(MPa) 容许拉应力(MPa) 20℃平均抗压模量(MPa) 15℃平均抗压模量(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1.4 0.45 1400 2000
2 中粒式沥青混凝土 1 0.32 1200 1600
3 粗粒式沥青混凝土 0.8 0.26 900 1200
4 石灰粉煤灰碎石 0.6 0.29 1500 1500
5 石灰粉煤灰土 0.25 0.1 550 550
45 -
6.3.4土基回弹模量的确定
查全国公路区划图，所建路段在陕西，属v1区，为粉质土，稠度约为1.05，查规范附录E表E2“二级自然区划各土组土基回弹模量参考值（MPa）”。查得土基回弹模量为45MPa。
6.4 设计计算过程
6.4.1轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算
由已知交通量资料，可得路面设计所需的交通个参数，如下表:
路面设计交通参数表 表6-2
车型名称 前轴重(kN) 后轴重(kN) 后轴数 后轴轮组数 后轴距(m) 交通量
黄海DD690 56 104 2 双轮组 >3 1122.4
江淮AL6600 17 26.5 1 双轮组 - 1858.4
北京BJ130 13.55 27.2 1 双轮组 - 1104
东风EQ140 23.7 69.2 1 双轮组 - 1283.2
黄河JN360 50 110 2 双轮组 <3 1464
东风SP9250 50.7 113.3 3 双轮组 >3 1168
⑴轴载换算
根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取12年，双车道无分隔的车道系数是0.6-0.7，取0.7，根据交通分析取使用期内交通量的年平均增长率3.67%。
当计算弯沉和沥青混凝土层底拉应力时，轴载换算系数
当计算半刚性基层层底拉应力时，轴载换算系数
总换算系数=后轴换算系数＋前轴换算系数；
⑵累计当量轴次

Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次）
t—设计年限，12年
N1—路面竣工后第一年的平均日当量轴次（次/d）
r—设计年限内交通量的平均年增长率3.67%
η—车道系数，取0.7
累计当量轴次：

(次)

(次)
一个车道上大客车及中型以上的各种货车日平均交通量Nh=882,属中等交通等级
当以设计弯沉值和沥青层层底拉应力为指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次:3821。设计年限内一个车道上的累计当量轴次:1.471802E+07。属重交通等级
当以半刚性材料结构层层底拉应力为设计指标时:
路面营运第一年双向日平均当量轴次:5618。设计年限内一个车道上的累计当量轴次:2.163984E+07。属重交通等级
路面设计交通等级为重交通等级
⑶设计弯沉值
公路等级二级公路
公路等级系数1.1面层类型系数1路面结构类型系数1路面设计弯沉值根据公式 计算。该公路为二级公路，公路等级系数取1.1，面层是沥青混泥土，面层类型系数取1.0，半刚性基层、底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取1.0。
设计弯沉值为：
(0.01mm) （6-3）
路面设计弯沉值:24.3(0.01mm)
6.4.2新建路面结构厚度计算
新建路面的层数:5;标准轴载:BZZ-100;路面设计弯沉值:24.3(0.01mm);路面设计层层位:4;设计层最小厚度:150(mm)
按设计弯沉值计算设计层厚度:
(0.01mm)
mm (0.01mm)
由于设计层厚度 时 。故弯沉计算已满足要求.
mm(仅考虑弯沉)
按容许拉应力计算设计层厚度:
mm(第1层底面拉应力计算满足要求)
mm(第2层底面拉应力计算满足要求)
mm(第3层底面拉应力计算满足要求)
mm(第4层底面拉应力计算满足要求)
mm MPa
mm MPa
mm(第5层底面拉应力计算满足要求)
路面设计层厚度:
mm(仅考虑弯沉)
mm(同时考虑弯沉和拉应力)
验算路面防冻厚度:
路面最小防冻厚度500mm。验算结果表明,路面总厚度满足防冻要求.

通过对设计层厚度取整以及设计人员对路面厚度进一步的修改,最后得到路面结构设计结果如下:

细粒式沥青混凝土20mm

中粒式沥青混凝土40mm

粗粒式沥青混凝土60mm

石灰粉煤灰碎石170mm

石灰粉煤灰土250mm

新建路基
6.4.3交工验收弯沉值和层底拉应力计算
计算资料汇总见下表

计算资料汇总表 表6-3
层位 结构层材料名称 厚度(mm) 20℃平均抗压模量(MPa) 标准差(MPa) 15℃平均抗压模量(MPa) 标准差(MPa) 综合影响系数
1 细粒式沥青混凝土 20 1400 0 2000 0 1
2 中粒式沥青混凝土 40 1200 0 1600 0 1
3 粗粒式沥青混凝土 60 900 0 1200 0 1
4 石灰粉煤灰碎石 170 1500 0 1500 0 1
5 石灰粉煤灰土 250 550 0 550 0 1
6 新建路基 - 45 - - - 1
计算新建路面各结构层及路基顶面交工验收弯沉值:
第1层路面顶面交工验收弯沉值 (0.01mm)
第2层路面顶面交工验收弯沉值 (0.01mm)
第3层路面顶面交工验收弯沉值 (0.01mm)
第4层路面顶面交工验收弯沉值 (0.01mm)
第5层路面顶面交工验收弯沉值 (0.01mm)
路基顶面交工验收弯沉值LS=207(0.01mm)
计算新建路面各结构层底面最大拉应力:(未考虑综合影响系数)
第1层底面最大拉应力 (MPa)
第2层底面最大拉应力 (MPa)
第3层底面最大拉应力 (MPa)
第4层底面最大拉应力 (MPa)
第5层底面最大拉应力 (MPa)
综合检验，此设计满足设计要求。
路面结构设计图见附件SIII-6。
6.5 路面设计小结
路面设计的步骤：标准轴载及轴载换算，结构组合和材料选取，各层材料的抗压模量与劈裂强度的确定土基回弹模量的确定，设计弯沉值和容许应力的计算，新建路面结构厚度计算，交工验收弯沉值和层底拉应力计算。
7 排水设计
7.1 路基排水设计
7.1.1 路基排水设计的原则
路基排水的原则主要有功能性原则；满足设计标准和目标的原则；协调性原则；环境保护原则和维修方便等原则．具体的如下几个条件：
①路基排水设计，首先应进行总体规划和综合设计，将针对某一水源和满足某个要求而设置的各项排水设施组成统一完整的综合排水系统。
②路基排水系统的布置，应与道路的平纵面和横断面相联系，并结合沿线的的地形、地质等条件，因势利导、因地制宜布置适当的排水设施，完善对进出口的处理，使各项设施衔接配合，形成排水网络，把有害水及时排除掉。
③排水系统的规划要与地表、地下排水相互协调，路基、路面排水综合考虑，排水沟渠与沿线的天然水系及桥涵等泄水结构物密切配合。
④道路排水还应与当地的农田水利等建设规划结合起来考虑。
⑤地表排水设计与坡面防护工程要协调配合
⑥路表面水常含有有害物质，不得直接排入饮用水水源，也不宜直接排入养殖池、农田等，必要时应进行净化处理。
7.1.2排水设计的具体步骤
⑴在路线平面图上绘出必要的路堑坡顶线和路堤坡脚线，标明路侧弃土堆和取土坑的位置等。
⑵在路基的上侧山坡上可设置截水沟等拦截地表径流。为提高截流效果，截水沟宜大体沿等高线布置，与地面水流方向接近垂直。路堑上侧有弃土堆时，弃土堆应连续而不中断，并在其上方设置截水沟。下坡一侧的弃土堆，应每隔50-100m设不小于1m宽的缺口，以利排水。
⑶路基两侧按需要设置边沟或利用取土坑，必要时采用路肩排水系统和中央分隔带排水系统，汇集并排除道路表面的水。
⑷根据沿线地下水的情况，设置必要的地下排水设施。
⑸将拦截或汇集的水流，用排水沟管引排到指定的低地、河沟或桥涵等处。排水沟应力求短捷、远离路基，与其他水沟的联接应顺畅。
⑹选定桥涵的位置，使这些沟管同桥涵连成一个完整的排水系统。对穿过路基的河沟，二般均应设桥涵，不要轻易改沟并涵。考虑到路基排水或农田排灌的需要，也可增设涵洞。
7.2 路面排水设计
路面排水设施由路肩排水和中央分隔带排水设施组成。设计时，按暴雨强度采用当地任意连续30min的最大径流厚度(mm)；设计重现期二级公路1～2年。
7.2.1 路肩排水设施
路肩排水设施主要由拦水带、急流槽和路肩排水沟组成。路肩排水设施的纵坡与路面的纵坡一致。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保护。
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，在硬路肩边缘设置拦水带，并通过急流槽将水排出路基。
当硬路肩汇水量较大时，可在土路肩上设置路肩排水沟。路肩排水沟可采用“U”形水泥混凝土预制构件砌筑，沟底纵坡同路肩纵坡，并不小于0.3％。
其他等级公路，当路堤较高时，为避免填方边坡被路面水冲刷，可在路肩上设置拦水带，通过路堤边坡上的急流槽将水排出。
7.2.2 路面内部排水
为了保持路面基层和路基的干燥状态，可设置良好的路面内部排水系统。其中，透水性基层可用多孔水泥稳定碎石、沥青稳定碎石、贫水泥混凝土等。为排除通过路面缝隙，或者由路基或路肩渗入并滞留在路面结构内的自由水，可设置路面边缘渗沟或排水基(垫)层。
7.3 排水系统分析
本地区年平均降雨量480mm，雨季始于6月中旬，终于9月下旬，7、8月份雨量集中，常有大雨或暴雨发生，雨量之和占年平均的50%。由于沿线黄土分布广泛，区内对沿线路线影响较大的灾害性天气为暴雨，因此，在路基排水系统设计时，充分结合当地的具体情况做了设计：
（1）边沟用以汇集和排除路面、路肩和挖方边坡上的径流及少量流向道路的地表水。挖方地段的边沟在土质路段采用梯形，左右的坡度都设置为1:1，底宽0.6m，沟深0.6m；在石质路段采用矩形，底宽0.6m，沟深0.6m，内坡与纵断面的坡度一样。在低填方地段的路肩外侧根据具体地形设置不同形式的截面。
（2）截水沟用以拦截和排除流向路基的地表流水，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和填方坡脚。在挖方路基上方距边坡不小于5m的地方设置，截面采用梯形，左右坡度设计为1:1，底宽0.5m；在低填方路基的坡脚处，若设置了边沟，则距不小于5的地方设置，若没有设置边沟，则距坡脚不小于2的地方设置。
碎落台主要是用以迎接碎落的土石、碎块等，以保护边沟不阻塞。当挖方高度小于6时，碎落台宽取1m；大于6时，则取2m。
边沟排水沟设计表见附件SIII-7。
路基、路面排水工程设计图见附件SIII-8。
7.4 排水设计小结
根据规范及本项目实际情况进行边沟及截水沟设计。及特殊地段落石台及暗沟的设计。
8 道路设施设计
8.1 交通工程设计内容
依据《公路工程技术标准》JTG B01-2003，本项目交通工程及沿线设施等级为B级，设计内容包括交通标志、标线、护栏、公路界碑等交通安全设施内容。
8.2 交通标志设计
交通标志设置是给道路使用者提供明确、准确、及时和足够的信息，并满足夜间行车的视觉效果。本次设计结合了该路段的交通特点，以及本项目周边路网情况。
标志的设置原则主要是使道路使用者在高速行驶的条件下，能正确、完整地捕获有效信息，如:方向、地点等;并强化对车辆的引导、警示作用，特别是在沿线平交路口处，设置完善的指路、警告、禁令标志，合理的诱导交通。充分发挥二级公路快捷、安全、舒适的作用。
8.2.1 在交通标志布设中，主要遵循以下几条原则
（1）以不熟悉本公路及其周围路网体系的使用者为对象；
（2）设置必要的警告、禁令、指示标志，保证行车安全；
（3）标志的布设与周围环境等协调配合，并注意避免被绿化等遮挡；
（4）避免信息过载影响标志功能发挥；
（5）标志结构形式设计及标志的布设与道路线形和环境协调一致，满足美观及视觉的要求，提高标志的视认性；
（6）标志版面设计根据道路运行时速为原则，同时力求版面醒目、美观；
（7）标志结构设计按充分满足功能要求、合理降低造价并力求美观的原则。
8.2.2 标志的材料和结构
(1)在充分比较了不同反光材料的老化性能、使用年限以及反光强度的衰减等性能后，本项目交通标志版面采用二级反光膜。
(2)为保证驾驶者有良好的视认效果，根据不同的道路横断面采用不同的标志结构设计。本次结构主要采用单柱、悬臂、附着式。
(3)标志板：采用3003型铝合金板，并符合GB/T23827-2009《道路交通标志板及支撑件》的规定；圆形和三角型标志采用厚度为2.0mm的铝合金板，大型矩形标志采用厚度3.0mm的铝合金板。
(4)高强螺栓：高强连接螺栓和高强地脚螺栓（包括相应的螺母、垫圈），应采用40B或45号钢；并符合GB1231-2006的规定。
(5)标志结构设计基本风速为24m/s。标志结构设计中地基承载力设计值为150MPa,若不能达到该标准，则需对地基进行处理。
8.2.3 防腐处理
标志的立柱、横梁、加劲肋、法兰盘、抱箍、抱箍底衬等钢构件，镀锌量为600g/m^2(相应层厚度>0.084mm)。螺栓及标志基础的地脚螺栓、螺母、垫片等坚固件的镀锌量为350g/㎡；(相应层厚度>0.050mm)。所用锌应为GB470-1997《锌锭》中规定的1号锌。螺栓连接件在镀锌后应清理螺纹或作离心分离处理。镀锌工艺应符合GB470《镀锌》的要求，保证镀锌的厚度和均匀度。构件镀锌后，外表应整洁光泽，不得有明显的气泡、裂纹、疤痕、毛刺等缺陷。
8.2.4交通标志的布设
本项目共设交通标志9处，5处警告标志，1处禁令标志，2处指示标志，1处指路标志。详见交通标志汇总表如下
交通标志汇总表 表8-1
编 号 桩号 标志名称 版面内容 板面尺寸（mm） 支撑方式 设置路侧

1
K0+033
警告标志
△110

2
K0+463
警告标志
Φ100

3
K0+480
禁令标志
Φ100

4
K0+794
警告标志

5
K1+180
指路标志
△110

6
K1+600
警告标志
△110

7
K1+870
指示标志
△110

8
K1+900
警告标志
△110

9
K2+270
指示标志
△110
以桩号k1+870处标志为例，作出标志大样图，见附件SIV-1
8.3 交通标线设计
路面标线的设计应能正确管制和引导交通，确保车流分道行驶，加强车流行驶纪律和秩序，合理利用路面有效面积。路面标线材料应具有耐久性、耐磨性、粘结力、施工性、经济性及保证白天、黑夜都具有良好的可视性。
本次道路设计标线类型包括:车行道边缘线、道路中心线、导向箭头、渠化标线、减速让行线等。车行道边缘线、道路中心线采用热熔型反光标线，标线厚度为1.8+0.2mm；其它标线采用热塑型反光标线，标线厚度为3.5+0.2mm。
8.3.1标线的设置原则
(1) 主线车道标准段边缘线采用线宽为15cm的白实线，道路中心线采用线宽为15cm的4-6黄色线。
(2) 与低等级路相交的平交路口，车道边缘线采用1-1白色虚线。
(3) 与高等级路相交的平交路口，根据被交道路的公路等级、交叉路口的形状、交通标志设置、交通量、道路宽度、交通组织等因素渠化交叉路口。导向箭头原则上连续设置3组，间距50m，箭头长6m。平面交叉口范围前后100m，道路中线线设置为黄色实线。
(4) 分离式路基段右线左车路边缘线及左线右侧路边缘线设为黄色实线。
(5) 在路侧护栏端头、跨线桥（渡槽）桥墩处设置立面标记，立面标记颜色为黄黑相间的倾斜线条，采用压敏型铝基一级反光膜直接粘贴。
8.3.2交通标线的设置
（1） 本项目标线分为实线与虚线两种，车到边缘线为实线，线宽15cm，车到分界线为虚线，线宽15cm，采用实6空9的形式。
（2） 标线设置长度为设计全线设置。
标线大样图见附件SIV-2
8.4 护栏设计
护栏设置的目的是阻止失控车辆越出路外，可使车辆回复到正常的行驶方向，减轻或避免事故对驾乘人员及车辆的损害；同时保护路侧的构造物。护栏的设计应遵循安全、经济、美观和诱导视线的功能。
根据本项目特点，护栏一般采用打入式。无法打入时取得业主及监理确认后可采取机械钻孔的方式，孔径0.2m，安装完立柱后回填12#砂浆。
8.4.1本路段护栏设置原则
（1） 路侧边坡高度不小于6m的填方路段设置B级加强型（立柱间距2m）波形梁护栏。
（2） 根据周围水系、沟谷、构筑物等情况，必要时设置B级加强型（立柱间距2m）波形梁护栏。
（3） 混凝土护栏两端，设置护栏过渡段(BT-2型)。
（4） 护栏上游端头（迎行车方向）设置为外展式（AT1-2）。
（5） B级波形梁护栏立柱均采用φ114×4.5钢管立柱；护栏板均采用3mm厚波形梁板（镀锌前）。
8.4.2防腐处理
护栏的波形钢板、托架、端头、钢管立柱、柱帽等钢构件的镀锌量均为600g/㎡ (相应层厚度>0.084mm)。螺栓、螺母、垫片等坚固件的镀锌量为350g/㎡(相应层厚度>0.050mm)。所用锌应为GB470-1997《锌锭》中规定的1号锌。螺栓连接件在镀锌后应清理螺纹或作离心分离处理。镀锌工艺应符合GB470《镀锌》的要求，保证镀锌的厚度和均匀度。构件镀锌后，外表应整洁光泽，不得有明显的气泡、裂纹、疤痕、毛刺等缺陷。
8.4.3护栏的设置
全线路侧护栏采用有防阻块的波形梁钢板护栏，原型钢管立柱。
标准波形梁尺寸为：
标准圆形立柱尺寸为：
具体详见护栏大样图见附录SIV-3
8.5 交通工程设施设计小结
分别对标志，标线，护栏进行版面及支撑方式的设计，并对设置位置加以确定，并根据规范选取防腐材料及确定部分细部设计的确定。
9 设计总结
通过此次的毕业设计，我们得以将大学四年所学的道路桥梁相关专业串联起来，形成了比较完善的知识体系。平时所学，毕竟都不是很认真、仔细、到位，有很多的知识点甚至都没注意到。而此次的设计过程，在我们四年来所完成的课程设计中是内容最多，范围最广，难度最大，历实也最长的一次设计。并且，在此次的设计过程中，我们不仅重新捡起了AutoCAD，通过多次的操作，对此更为娴熟。同时，我们还进一步地接触了伟地软件。这对于从未接触过任何专业软件的我们来说，可说是一大喜事。当然，虽说其间，我们遇到了不少的挫折，但也都被我们一一克服了，这，其实，也锻炼了我们的自学能力。要知道，在以后工作中，我们同样也是会遇到种种困难的，但通过大学四年来学校、学院、老师安排的种种课程、实习、设计，我们相信我们同样会去面对，解决的。在这过程中，我们也认识到团结的力量。通常，在遇到难题时，同学们大家一起讨论，相互学习，相互鼓励，共同进步。
此次设计，我们不仅很好地巩固所学的知识，还学习了其他的知识点，如：挡土墙设计。原本，我们甚至还在思考大学四年来，我们究竟所学多少，走上工作岗位后，我们又能做些什么？一想到这些，我们心中无底。但，随着我们这次设计的进展，我们越来越有信心，尤其在我们完成任务时，我们更加认识到我们还是有一定的实力的。问题就在于我们应该多总结，多思考，多学习。这样，我们才能掌握好，也更加有实力。

鸣谢
能够顺利完成毕业设计，首先要感谢卢老师对我的热心指导和帮助,其次要感谢檀学朋、张勇、刘虎等同学对本次设计的大力支持。

参考文献
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