江苏无锡地区的道路设计 46页

摘要本设计通过给定的资料，对原始数据进行了分析，根据江苏无锡地区的地质地形、地物、水文等自然条件，该路段选线的难点是该地形图水田和池塘比较多，选线主要原则是少占水田和避塘。依据《公路工程技术标准》及《公路路线设计规范》等交通部颁发的相关技术标准规范，在规范的摘到下，对不同路线进行了了比选，最终确定了合理的经济性路线。设计中将所有车辆折合成规定的车型，确定了道路的技术等级：设计车速为80Km/h，双向四车道，并设有中央分隔带。选定路线后，确定关键控制点，进行了路线纵断面设计，以及一公里左右的横断面设计，并绘制了标准横断面图，在此基础上对道路行车进行了轴载换算并进对路面进行了设计，共设计了三套不同的路面结构方案：两套沥青路面结构，一套水泥混凝土面结构，同时做了两种沥青路面经济型比较的方案，最终确定最优方案。为解决路基排水问题，设计了合理的路基排水系统，保证路基的稳定，避免水对路基造成损害，同时也做了排水系统的计算，得到了涵洞的合理尺寸。根据以上内容，完成了江苏无锡地区的道路设计，符合各项规范的技术要求。在本设计中设计公路部分全长为6140m，最大纵坡为2.194%，路线共有六个交点，且均设有缓和曲线，竖曲线共有六个边坡点，根据平纵结合，及平包纵等原则合理的绘制了竖曲线，路线全线填方大于挖方，路堑段道路边沟处设置了2m的碎落台，填挖方超过6m时，需设置台阶，台阶宽为2m，沿线设有排水系统，边沟、截水沟、急流槽等疏导水流系统。关键词：道路等级、选线、纵断面、横断面、技术等级、排水系统、经济性、桥涵、碎落台、台阶、填挖方 AbstractThisdesignthroughagivenmaterial,theoriginaldataareanalysed,accordingtothegeologicalterraininwuxicity,jiangsuprovincearea,geophysics,hydrologicalandothernaturalconditions,thissectionofthedifficultiesofthelocationisthetopographicmappaddyfieldsandpondsmore,themainprincipleoflocationislesspaddyfieldsandavoidpond.Onthebasisofthehighwayengineeringtechnicalstandard,"and"thehighwayroutedesigncriteria,etcwhichissuedbytherelevanttechnologyofthestandard,instandardpicked,theschemeofdifferentroutesthantheelection,withafinaldeterminationofreasonableeconomyroute.Designwillbeconvertedintoallthevehiclestheprovisionsofthevehicles,determinedtheroadtechnologylevel:thedesignofthespeedto80Km/h,two-wayfourlanes,andisequippedwithcentralspacebelt.Selectedroute,determinethekeypoint,thelongitudinalroutedesign,andakilometrecross-sectionaldesign,andtodrawthestandardcrosssectionfigure,basedontheroadtotheaxleloadconversionontheroadindesign,thedesignofthethreedifferentsetsofpavementstructurescheme:twosetsoftheasphaltpavementstructure,asetofcementconcretesurfacestructure,andthetwokindsoftheasphaltpavementofeconomicalcomparisonprogram,andultimatelydeterminethebestplan.Tosolvetheproblemofroadbeddrainage,designthereasonableroadbeddrainagesystem,ensurethestabilityofroadbed,avoidwaterofsubgradeiscauseddamage,butalsodothecalculationofthedrainagesystem,getthereasonablesizeoftunnels.Accordingtotheabovecontent,finishedinwuxicity,jiangsuprovincearearoaddesign,accordwiththestandardoftechnicalrequirements.Inthedesignofhighwaydesign,6140m,thebiggestZongPofor2.194%,therearesixlineintersect,andareequippedwithgentlecurve,verticalcurvetherearesixslopepoints,accordingtotheflatverticalcombination,andflatbaglongitudinalprinciplessuchasreasonabletodrawtheverticalcurve,lineallfillmorethanengineers,highwayroadsditchesforsettingthe2mbrokendowntheplatform,fillinmorethan6mgrade,needtosetupthesteps,stepswidefor2m,alongwithdrainagesystem,ditches,cut ditch,therapidschamferflowsystemchannel.Keywords:roadgrade,route,longitudinalcross-sectional,technologylevel,Drainagesystem;economyandBridges;andbrokendownTaiwan,;steps;fillintheexcavation; 引言大学本科毕业设计是历史较长的一门必修课程，而毕业设计是综合于先前所有的毕业设计是整个教学计划的一个重要环节。学生在学完教学计划所规定的基础课、技术基础课与必修的课程设计知识，通过该次设计对大学期间所掌握的理论知识进行一个综合的运用，基本旨在培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和技能，解决工程问题的能力，为日后即将加入工作岗位做基础。在老师的指导下，学生独立地较系统地全面完成一条或一段公路的技术设计。通过这一环节，可以使学生基本上掌握公路设计的全过程。学会考虑问题、分析问题、解决问题的方法，进一步巩固已学课程并再探讨学习一些新的专业知识，培养学生独立工作的能力及查阅参考书（资料）与进一步熟悉应用和理解《标准》、《规范》、《手册》的能力。设计内容包括路线方案的拟定与路线方案的比选，道路等级的确定，道路平、纵、横的设计，路面结构设计，桥涵的计算及典型段的道路排水系统布置。计算书中进行了平曲线的设计，本平曲线中共6个交点，线型均设有缓和曲线，全长为6140m，圆曲线最大半径为1000m，最小半径为400m，线型设计符合要求。在道路纵断面中共设有6个边坡点，纵断面设计包括了平包竖等相关平纵配合的要求，本设计中最大纵坡为2.194%，在横断面选取的一公里范围内，横断面形式有路堤、路堑、半填半挖三种。由于地形复杂在特殊地段大填大挖，桥涵计算采用小桥涵径流公式计算流量。在路基排水系统中表明水流方向，涵位位置。最后用该预算软件比较两种沥青路面经济性分析。最终确定最优方案.在系统的进行设计后，对规范和其他资料的调查能力得到了很大程度的提高，也对一级公路的相关技术指标有了大致的了解，为日后工作奠定基础。 第一章概述1、1所在地区的气候、土壤、地质、水文等资料江苏无锡地区地处上海、南京、苏州三大城市之间，位于太湖北岸，无锡市历为苏南镇江以东三角洲平原内主要工业基地和经济中心之一。路线所经地区为无锡市辖地区，属公路自然区化的Ⅳ1区——长江下游平原湿润区。1.1.1气候特点路线所经地区，属全国道路气候分区ⅢB区，不冰冻，中湿区，区内湿热度高，湿暖湿润，最高月平均地温达3℃～16℃左右，七月份平均气温在24℃～30℃之间，属亚热带气候。1.1.2降水量及地下水路线所经地区，年降水量多，年降水量在1000～1400㎜之间，常年为1200㎜左右。潮湿系数一般为1.0～1.5，最高月潮湿系数达2.5～3.5。雨型主要为春雨和梅雨，且梅雨期较长，该地区属中国暴雨分区第四区，地下水埋深一般为1.5米，丘陵地区为2米左右。1.1.3地形与地貌该地区地处沿江、滨海的地理位置，具有以平原为主，兼有低山丘陵的地形特点、地貌类型，内陆为冲积平原和湿润丘陵低山。在地形和气候的综合影响下，本区河川密布、湖泊成群，且终年有水，河流内水量充沛，季节变化不大，泥沙含量小，陆地水面约占总土地面积的80%左右。 1.1.4地质与土质在平原地区，地表土层覆盖较厚，一般在15米左右；在地面自然横坡大于15%的丘陵低山地带，土层覆盖厚度一般为10米左右。该地区水稻分布广泛的，土质属红粘性土及砖红粘性土，属高液限粘性土，呈中密状态。本地区岩石埋藏较深，开采不易，一般砂石料缺乏，按施工难易程度分，土质25%为松土，75%为普通土，丘陵地带埋藏较深的岩石主要是石灰岩和花岗岩为坚石，强度≮3级。1.1.5植被及作物等概况路线所经地区属中国自然地理区划的Ⅲ1区，自然地理特征为亚热带常绿林，四季分明，农业以水田为主，一年二熟，主要农作物为水稻等，为我国重要的商品粮基地。经济作物种类多，以油菜、棉花、麻类为主，丘陵地区其竹、本等分布广泛，各种水果树木较多，地表植被覆盖茂密，除田地、林木等处，以灌木丛为主，林木地带，其密集度约为80%左右，本区水力资源丰富，日照时间长，自然条件优越，具有综合发展农、牧、林、副、渔业的巨大潜力。 第二章路线设计2.1交通量分析以及等级确定根据设计资料，十年末交通表2-1-1车型小汽车解放CA10B跃进NJ130黄河JN150菲亚特650E东风EQ140太托拉815依士兹TD150辆/日3901014035121063121560936468交通量前十五年年均增长率为8%，十五年后为2%。则十年末换算成小客车的日平均交通量为：(辆/d)根据十年末换算成小客车的日平均交通量，由公式Nd=N0×(1+r)n-1可以推算出设计年限十五年末的日平均交通量为：辆/d2.2等级确定2.2.1分析：2.2.1.1一般的规定：四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为15000~30000辆；满足四车道高速公路交通量的要求。2.2.1.2公路服务范围的交通运输要求及技术经济调查资料公路往上海、南京、苏州三城市地，位于太湖北岸，无锡市历为苏东镇江以东三角洲平原内主要工业基地和经济中心之一。为发展沿海经济战略服务，交通任务繁忙，是一条干线公路。该公路建成后，不仅可以促进该地区的经济旅游的增长，同时也会分担其他主干线路的交通量。同时为了响应国家可持续发展战略的目标，考虑到未来交通量的增长，需修建高等级公路比较合理经济。2.2.2结论：拟建为四车道高速公路。 2.3路线方案设计2.3.1选线原则平原微丘区一般多为水田,在天然河网湖区,还具有湖泊水塘河叉多等特点。虽然地势平坦，路线纵坡及曲线半径等几何要素比较容易达到较高的技术指标，但受当地自然条件和水文条件的限制，选线需注意少占水田，避塘的原则。，应采用较高的技术指标，尽量避免长直线或小偏角，但不应为避免长直线而随意转弯。2.3.2平原区布线要求：①正确处理线形与环境的关系“少占田，避拆房，尽量不穿塘”，使路线的设置与周围环境相协调。②线形要求短捷、平顺、有美感。③线形与桥位关系：桥位中线应尽可能与洪水的主流流向正交，桥梁和引道最好在直线上，条件受限时也可设置斜桥或曲线桥；小桥涵位置应服从路线走向，但遇到斜交过大或河沟过于弯曲，可采取改河措施或改移路线。④正确处理路线与城镇的关系：应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点，“靠村不进村，利民不扰民”；尽量避开重要的电力、电讯设施。⑤注意不良地质的处理:平原区的水文土壤条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，使路基稳定性差，因此应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线。当路线遇到面积较大的湖塘，一般应绕避；如要穿越时，一定要做防护。⑥正确处理新旧路的关系：平原地区通常有较宽的人行大路或等级不高的公路，正确布置立体交叉。2.3.2.技术指标①全程设计均采用圆曲线及长缓和曲线的反向复合曲线形式，尽量做成1：1：1型复合曲线。②最大纵坡不大于3.5%，最小纵坡不小于0.3%，而且考虑坡长限制。2.3.3综合分析 本设计图纸共四张（W1/4、W2/4、W3/4、W4/4），比例为1：2000，每两条等高线的高差为1米。地形总体上是平坦的，属于平原微丘区。整个地段，水田居多，同时布满大小不等的水塘，高程比较低的山地。综合考虑地形情况及所在地无锡的经济和社会效益等因素，在路线设计时，选取控制点重点应注意以下几个要点：①尽量避让大塘、水库，尽量避开中小塘。②尽量避开居民区、城镇，但应保持一定的距离。③从填挖工程上看，起点和中间段多为填方区，终点为挖方区，总体上全线多为填方，而且多为水稻田带，要保证最小填土高度在2米以上，所以必须综合考虑整体的工程量及填挖平衡问题。④道路平面主线确定后，要注意细部的控制和处理。2.3.3.路线比选2.3.3.1道路选线与定线根据道路的使用任务，性质，公路的等级和技术标准，在规划的起点、终点之间结合地形、地质、水文条件及其沿线的条件，综合考虑平、纵、横三方面因素，在实地或者纸上选定道路中线的确切位置，然后进行相关的测量和设计工作。它包括从道路总体设计、路线方案比选、路线布局到具体设计出道路的平面、纵断面、横断面的全过程。2.3.3.2路线方案比选根据指定的路线总方向和道路的使用任务、性质及其在道路网中的作用，综合考虑了社会、经济、生活等各方面因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。路线方案选择是路线设计中最根本的问题。方案的合理与否，不仅直接关系到道路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响到路线在道路网中是否起到应有的作用，即是否满足国家政治、经济、国防上的要求和长远的利益。路线方案的比选实在路线的1起、终点及中间必须经过的城镇或地点间各种可能的路线方案中，在深入调查的基础上，综合考虑各方面因素，通过比选，最终提出合理的路线方案。具体比选按照以下规则进行比较：①路线长度：两套方案在相同的起终点下，路线一的长度为6140m，而路线二的长度为6270m，路线二相对于路线一长130m，由于此公路为一级公路，路线方案一造价要比路线方案二的造价要高。②平曲线要素：两套路线方案均设有六个交点，且平曲线最小半径均为400m。两套方案平曲线要素均满足要求。③．沿线占地比重：道路途径江苏无锡地区，此地区有大量的水田，旱田相对水田比重较小，路线一选线原则主要是宁占旱田不占水田，相对路线二，路线一旱田占的比重大，在平面图第二张、第三张有体现④占池塘量：由于江苏无锡地区水田池塘比较多，沿线选线时主要原则为避塘，但由于线型所限，有些池塘不可避免，但总体而言，路线一占大塘少，而路线而则占塘率相对路线一较大。故路线一较合理。④路线与村落的关系:路线一选线初期，秉承路线选线基本原则，近村不扰村，离村落较远，而路线二的选线原则是，江苏无锡地区地处上海、南京、江苏三大城市之间，是重要的经济干线，为了带动城乡发展经济，路线尽量靠近大的村镇，促进其经济发展。 2.4平曲线要素计算及主点里程桩桩号推算2.4.1平曲线的基本要求2.4.1.1圆曲线的最小半径：圆曲线的最小半径表2-4-1设计速度(Km/h)一般值（m）极限值（m）不设超高最小半径路拱≤2.0%路拱>2.0%80400250250033502.4.1.2平曲线最大纵坡：最大纵坡表2-4-2设计速度（Km/h)最大纵坡（%）最小坡长（m）8052002.4.2平曲线要素计算及里程桩号的推算： 2.4.2.1JD1的计算如下：已知资料：JD1-JD2全长为756m，=40021，36，，，v=80km/h由2T=756-2V可知，T=298m，则R=T/tan（a/2）=810.81m,则取R=500m，且需要设置缓和曲线，故：LS=πRa/360=176.01m△R=LS2/24R=144.42/(24500)=2.582mq=LS/2-Ls3/240R2=87.914mT=(R+△R)tan(a/2)+q=(500+22.582)tan(40021，36，，/2)+87.91=272.629mL=(Rπa/180)+LS=(500×3.14×40021，36，，)/180+176.01=528.039mE=(R+△R)sec（a/2)-R=(500+2.582)sec(40021，36，，/2)-500=35.45mD=2T-L=2×272.629-528.039=17.219mL´=L-2Ls=528.039-2×176.01=176.019mJD1的主点桩号推算如下：JD1K1+082-)-T272.629ZHK0+809.371+)+Ls176.01HYK0+985.381+)+ L´176.01YHK1+161.4+)+Ls176.01HZK1+337.41-)-L/2528.039/2QZK1+073.391+)+D/217.219/2JD1K1+082（校核正确)做第一个交点处的平曲线，根据切线长确定出ZH点和HZ点，然后以直缓点为原点，以切线方向为x轴的坐标系，根据切线支距法确定其它主点位置：HY点坐标：X=Ls-Ls3/40R2=175.46mY=Ls2/6R=10.33m同理：YH点坐标同上。曲中点由交点沿半径方向测得E距离得到。根据以上要素绘出平曲线。2.4.2.2JD2的计算如下：已知资料：JD2-JD3全长为800m，=55024，36，，，v=80km/h。由T=R×tan（a/2）可知；取T=272.629m则R=519.17m故取R=400m，LS=πRa/360=3.14×400×55024，36，，/360=193.3m△R=LS2/24R=193.32/(24400)=3.89mq=LS/2-Ls3/240R2=96.46mT=(R+△R)tan(a/2)+q=(400+3.89)×tan(55024，36，，/2)+96.46=308.55mL=(Rπa/180)+LS=400×3.14×55024，36，，+193.3=579.93mE=(R+△R)sec（a/2)-R=(400+3.89)sec(55024，36，，/2)-400=56.19mD=2T-L=2×308.55-400=37.17mL´=L-2Ls=579.93-2×193.3=193.33mJD2的主点桩号推算如下：JD2的桩号=JD1+L1-D1=K1+820.781JD2K1+820.781 -)-T308.55ZHK1+512.231+)+Ls193.3HYK1+705.531+)+L´193.33YHK1+898.861+)+Ls193.3HZK2+092.161-)-L/2579.93/2QZK1+802.196+)+D/237.17/2JD2K1+820.781(校核正确)做第一个交点处的平曲线，根据切线长确定出ZH点和HZ点，然后以直缓点为原点，以切线方向为x轴的坐标系，根据切线支距法确定其它主点位置：HY点坐标：X=Ls-Ls3/40R2=192.17mY=Ls2/6R=15.569m同理：YH点坐标同上。曲中点由交点沿半径方向测得E距离得到。根据以上要素绘出平曲线。③JD3的计算如下：已知资料：JD3-JD4全长7860m，=19017，24，，，v=80km/h。由T=R×tan（a/2）可知；取T=308.55m则：R=1816m，取R=1000mLS=πRa/360=3.14×1000×19017，24，，/360=168.25m△R=LS2/24R=168.252/(24×1000)=1.179mq=LS/2-Ls3/240R2=84.106mT=(R+△R)tan(a/2)+q=(1000+1.179)×tan(19017，24，，/2)+84.106=254.252mL=(Rπa/180)+LS=1000×3.14×19017，24，，+168.25=504.75mE=(R+△R)sec（a/2)-R=(1000+1.179)sec(19017，24，，/2)-1000=15.534mD=2T-L=2×254.252-504.75=3，754m L´=L-2Ls=504.75-2×168.25=168.25mJD3的主点桩号推算如下：JD3的桩号=JD2+L2-D2=K2+583.611JD3K2+583.611-)-T254.252ZHK2+329.359+)+Ls168.25HYK2+497.609+)+L´168.25YHK2+665.859+)+Ls168.25HZK2+834.109-)-L/2504.75/2QZK2+581.734+)+D/23.754/2JD3K2+583.611(校核正确)做第一个交点处的平曲线，根据切线长确定出ZH点和HZ点，然后以直缓点为原点，以切线方向为x轴的坐标系，根据切线支距法确定其它主点位置：HY点坐标：X=Ls-Ls3/40R2=168.13mY=Ls2/6R=4.718m同理：YH点坐标同上。曲中点由交点沿半径方向测得E距离得到。根据以上要素绘出平曲线。④JD4的计算如下：已知资料：JD4-JD5全长为1024m，=11018，36，，，v=80km/h。由T=R×tan（a/2）可知；取T=254.22m则：R=2567.68m，取R=2000m故LS=πRa/360=3.14×2000×11018，36，，/360=197.297m△R=LS2/24R=197.2972/(24×2000)=0.811mq=LS/2-Ls3/240R2=98.64m T=(R+△R)tan(a/2)+q=(2000+0.811)×tan(11018，36，，/2)+98.64=296.76mL=(Rπa/180)+LS=2000×3.14×11018，36，，+197.297=591.89mE=(R+△R)sec（a/2)-R=(2000+0.811)sec(11018，36，，/2)-2000=10.596mD=2T-L=2×296.76-591.89=1.63mL´=L-2Ls=591.89-2×197.297=197.297mJD4的主点桩号推算如下：JD4的桩号=JD3+L3-D3=K3+365.857JD4K3+365.857-)-T296.76ZHK3+069.097+)+Ls197.297HYK3+266.394+)+L´197.297YHK3+463.61+)+Ls197.2975HZK3+660.987-)-L/2591.89/2QZK3+365.042+)+D/21.63/2JD4K3+365.857(校核正确)做第一个交点处的平曲线，根据切线长确定出ZH点和HZ点，然后以直缓点为原点，以切线方向为x轴的坐标系，根据切线支距法确定其它主点位置：HY点坐标：X=Ls-Ls3/40R2=197.249mY=Ls2/6R=3.244m同理：YH点坐标同上。曲中点由交点沿半径方向测得E距离得到。根据以上要素绘出平曲线。⑤JD5的计算如下：已知资料：JD5-JD6全长为1004m，=38039，36，，，v=80km/h。由T=R×tan（a/2）可知；取T=296.76m则：845.99m，取R=800m 故LS=πRa/360=3.14×800×38039，36，，/360=269.76m△R=LS2/24R=269.762/(24×800)=3.79mq=LS/2-Ls3/240R2=134.752mT=(R+△R)tan(a/2)+q=(800+3.79)×tan(38039，36，，/2)+134.752=416.71mL=(Rπa/180)+LS=800×3.14×38039，36，，+269.76=809.282mE=(R+△R)sec（a/2)-R=(800+3.79)sec(38039，36，，/2)-800=51.81mD=2T-L=2×416.71-809.282=24.138mL´=L-2Ls=809.282-2×296.767=296.76mJD5的主点桩号推算如下：JD5的桩号=JD4+L4-D4=K4+388.227JD5K4+388.227-)-T296.76ZHK3+971.517+)+Ls197.297HYK4+241.227+)+L´197.297YHK4+511.039+)+Ls197.2975HZK4+780.799-)-L/2591.89/2QZK4+376.158+)+D/21.63/2JD5K4+388.227(校核正确)做第一个交点处的平曲线，根据切线长确定出ZH点和HZ点，然后以直缓点为原点，以切线方向为x轴的坐标系，根据切线支距法确定其它主点位置：HY点坐标：X=Ls-Ls3/40R2=268.993mY=Ls2/6R=15.16m同理：YH点坐标同上。曲中点由交点沿半径方向测得E距离得到。 根据以上要素绘出平曲线。⑥JD6的计算如下：已知资料：JD6-终点全长为790m，=24013，12，，，v=80km/h。由T=R×tan（a/2）可知；取T=416.71m则：1942.12m，取R=1000m故LS=πRa/360=3.14×1000×24013，12，，/360=211.25m△R=LS2/24R=211.252/(24×1000)=1.859mq=LS/2-Ls3/240R2=105.59mT=(R+△R)tan(a/2)+q=(1000+1.859)×tan(24013，12，，/2)+105.99=320.55mL=(Rπa/180)+LS=1000×3.14×24013，12，，+211.25=633.75mE=(R+△R)sec（a/2)-R=(1000+1.859)sec(24013，12，，/2)-1000=24.66mD=2T-L=2×320.55-633.75=24.138mL´=L-2Ls=633.75-2×211.25=211.25mJD6的主点桩号推算如下：JD6的桩号=JD5+L5-D5=K5+368.089JD5K5+368.089-)-T296.76ZHK5+047.539+)+Ls197.297HYK5+258.789+)+L´197.297YHK5+470.039+)+Ls197.2975HZK5+681.289-)-L/2591.89/2QZK5+364.414+)+D/21.63/2JD5K5+681.289(校核正确) 做第一个交点处的平曲线，根据切线长确定出ZH点和HZ点，然后以直缓点为原点，以切线方向为x轴的坐标系，根据切线支距法确定其它主点位置：HY点坐标：X=Ls-Ls3/40R2=211.249mY=Ls2/6R=7.44m同理：YH点坐标同上。曲中点由交点沿半径方向测得E距离得到。根据以上要素绘出平曲线。2.5纵断面设计2.5.1纵坡的设计必须满足相关的各项规定。①纵坡应有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁。②纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，保证道路的稳定和通畅，尤其平直线应注意排水。③一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少废方和借方，降低造价和节省用地。④平原微丘地区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，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。⑤对连接纵坡，如大中桥等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应缓一些。2.5.2纵曲线要素计算根据平面设计成果，把握沿线地势地形情况，进行纵坡设计和纵曲线设计。在设计中，遵循纵坡坡度、坡长以及竖曲线设计的规范要求，具体计算如下：竖曲线最小半径和最小长度表2-5-1设计速度（Km/h)凸形竖曲线半径（m）凹形竖曲线半径（m）竖曲线最小长度一般值极限值一般值极限值80450030003000200070 ①第一个变坡点要素计算：第一个变坡点位置：K0+720高程：46.0m前一坡长：720m后一坡长：1140mi1=1.625%i2=-0.526%竖曲线要素计算：取R=10000m=i2-i1=-0.02151为凸型竖曲线则：L=R×w=215.1mT=L/2=107.55mE=T2/2R=0.578m第一个竖曲线起点桩号：K0+612.45第一个竖曲线起点高程：44.253m第一个竖曲线终点桩号：K0+827.55第一个竖曲线终点高程：45.434竖曲线上其他桩号竖距计算：切线高程H=H0+(T-x）i1或切线高程H=H-(T-x）i1设计高程H=H切+h或设计高程H=H切-h竖曲线设计高程表桩号h值（m）切线高程(m)设计高程（m）KO+620.002.285×10-344.3844.31KO+640.000.037944.7044.65KO+660.000.113545.0345.00KO+680.000.228245.3545.23KO+700.000.383445.6845.63KO+720.000.578446.0046.00KO+740.000.383445.8945.95KO+760.000.228245.7945.80KO+780.000.113545.6845.62KO+800.000.037945.5845.50KO+820.002.285×10-345.4745.40②第二个变坡点要素计算第二个变坡点位置：K1+860.000高程：40.0m前一坡长：1140m后一坡长：740mi1=-0.526%i2=-2.162%竖曲线要素计算：取R=10000m=i2-i1=-0.01636为凸型竖曲线 则：L=R×w=163.6mT=L/2=81.8mE=T2/2R=0.334m第二个竖曲线起点桩号：K1+778.2第二个竖曲线起点的高程：40.43第二个竖曲线终点桩号：K1+941.8第二个竖曲线终点的高程：38.231其他桩号竖距计算：切线高程H=H0+(T-x）i1或切线高程H=H-(T-x）i1设计高程H=H切+h或设计高程H=H切-h竖曲线设计高程表桩号h值（m）切线高程(m)设计高程（m）K1+780.001.62×10-439.7840.41K1+800.000.023739.6840.26K1+820.000.087439.7940.13K1+840.000.190939.8940.02K1+860.000.334640.0040.00K1+880.000.190939.5739.40K1+900.000.087439.1439.02K1+920.000.023738.7038.62K1+940.001.62×10-438.2738.20③第三个变坡点要素计算第三个变坡点位置：K2+600.00高程：24.00m前一坡长：740m后一坡长：786mi1=-2.162%i2=-0.458%竖曲线要素计算：取R=14000m=i2-i1=0.01704为凹型竖曲线则：238.56m119.28m0.508m第三个竖曲线起点桩号：K1+906.40第三个竖曲线起点的高程：26.578m第三个竖曲线终点桩号：K2+273.60第三个竖曲线终点的高程：24.546m竖曲线上其他桩号竖距计算： 切线高程H=H0+(T-x）i1或切线高程H=H-(T-x）i1设计高程H=H切+h或设计高程H=H切-h竖曲线设计高程表桩号h值（m）切线高程（m）设计高程（m）K2+500.000.01326.1626.23K2+520.000.05525.7325.73K2+540.000.12625.2925.21K2+560.000.22424.8624.82K2+580.000.35224.4324.45K2+600.000.50824.0024.01K2+620.000.35223.9123.80K2+640.000.22423.8223.72K2+660.000.12623.7323.64K2+680.000.05523.6323.60K2+700.000.01323.5423.52④第四个变坡点要素计算第四个变坡点位置：K3+386高程：20.40m前一坡长786m后一坡长：734mi1=-0.458%i2=1.662%竖曲线要素计算：取R=20000m=i2-i1=0.0212为凹型竖曲线则：424m212m1.124m第四个竖曲线起点桩号：K3+174.00第四个竖曲线起点的高程：21.371m第四个竖曲线终点桩号：K2+881.00第四个竖曲线终点的高程：23.923m竖曲线上其他桩号竖距计算：切线高程H=H0+(T-x）i1或切线高程H=H-(T-x）i1设计高程H=H切+h或设计高程H=H切-h竖曲线设计高程表 桩号h值（m）切线高程（m）设计高程（m）K3+180.009×10-421.3421.31K3+200.000.010921.2521.22K3+220.000.052921.1621.13K3+240.000.108921.0621.00K3+260.000.184920.9720.98K3+280.000.208920.8820.81K3+300.000.396920.7920.73K3+320.000.532920.7020.62K3+340.000.688920.6120.57K3+360.000.864920.5220.53K3+380.001.060920.4320.44K3+386.001.123020.4020.40K3+400.001.276920.6320.61K3+420.001.512920.8720.83K3+440.001.768920.2921.22K3+460.002.044921.6321.42K3+480.002.340921.9621.82K3+500.002.656922.2922.14K3+520.002.992922.6322.40K3+540.003.348922.9622.81K3+560.003.724923.2923.13K3+580.004.120923.6223.42⑤第五个变坡点要素计算第五个变坡点位置：K4+120高程：32.60m前一坡长：734m后一坡长：990mi1=1.662%i2=0.707%竖曲线要素计算：取18000m=i2-i1=-0.00955为凸型竖曲线则：171.9m 85.95m0.205m第五个竖曲线起点桩号：K4+034.05第五个竖曲线起点的高程:31.172第五个竖曲线终点桩号：K4+205.95第五个竖曲线终点的高程:31.990竖曲线上其他桩号竖距计算：切线高程H=H0+(T-x）i1或切线高程H=H-(T-x）i1设计高程H=H切+h或设计高程H=H切-h竖曲线设计高程表桩号h值（m）切线高程（m）设计高程（m）K4+040.009.83×10-431.2731.22K4+060.000.018731.6031.62K4+080.000.058731.9431.80K4+100.000.120832.2732.21K4+120.000.205032.6032.61K4+140.000.108032.7432.77K4+160.000.058732.8832.83K4+180.000.028733.0233.00K4+200.009.83×10-433.1733.21⑥第六个变坡点要素计算第六个变坡点位置：K5+110.00高程：39.60m前一坡长：990m后一坡长：1030mi1=0.707%i2=2.194%竖曲线要素计算：取R=20000m=i2-i1=0.01487为凹型竖曲线则：297.4m148.7m0.5527m第六个竖曲线起点桩号：K5+374.00第六个竖曲线起点的高程：40.651第六个竖曲线终点桩号：K5+258.70第六个竖曲线终点的高程：42.862竖曲线上其他桩号竖距计算： 切线高程H=H0+(T-x）i1或切线高程H=H-(T-x）i1设计高程H=H切+h或设计高程H=H切-h竖曲线设计高程表桩号h值（m）切线高程（m）设计高程（m）K4+980.008.74×10-340.5238.62K5+000.000.03738.6838.81K5+020.000.08638.9639.00K5+040.000.15539.1139.14K5+060.000.24439.2539.20K5+080.000.35239.3939.42K5+100.000.48139.5339.60K5+110.000.55339.6039.60K5+120.000.48139.8239.85K5+140.000.35240.2640.23K5+160.000.24440.6940.60K5+180.000.15541.1441.02K5+200.000.08641.5841.50K5+220.000.03742.0141.90K5+240.008.74×10-342.4542.37第三章路基设计3.1设计原则及相关指标3.1.1设计基本原则：3.1.1.1路基路面设计应该根据公路功能、公路等级、交通量，结合沿线地形、地质及路用材料等自然条件设计，并且应该具有足够的强度、稳定性和耐久性。同时路面层应满足平整和抗滑的要求，①　路面：平整度高，整体性好，抗滑能力强，高温稳定性好，水稳性好， ①　路基：高稳定性，高强度，较好的防水性，经济性高，耐久性好，3.1.1.2路基设计应该注重排水设施与防护设施的设计，取土、弃土应进行专门的设计，防止水土流失、堵塞河道和诱发路基病害。①　设置路基各种排水沟渠桥涵时，应注意与农田水利相配合，可适当地增设管涵或和小桥形式，来减小农业用水对路基稳定性的影响。②　设计路基排水要要着重注意附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系。③　排水设施的设计需因地制宜、布局合理、全面的规划、综合治理、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系，提高排水效果和降低工程造价。④　设计路基排水要结合当地水文条件和道路等级等情况具体确定，尽量就地取材，降低经济造价，并且稳固适用。⑤　尽量阻止水进入路面结构，应设计良好的排水系统迅速的排除路面结构内的水减少水对路面结构的破坏作用。⑥　路面纵坡要平缓，忌变坡太过频繁，并且要保证一定的路拱纵坡，但不宜过大，保证在路面结构范围内汇水量不至于过大，而且在路堤较低且边坡破面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。2.5.6路基断面形式应与沿线自然环境相协调，避免因深挖、高填对其造成不良影响。高速公路、一级公路宜采用浅挖、低填、缓边坡的路基断面形式。2.5.7通过特殊地质水文条件的路段，必须查明其规模对公路的危害程度，采取综合治理措施，增强公路防灾、抗灾能力。2.5.8高速公路、一级公路路面不宜分期修建，但位于软土、高填方等工后沉降较大的局部路段，可按“一次性设计、分期实施”的原则实施。2.6路基设计2.6.1.路基横断面的设计按照本次设计要求，我设计了其中一千米的横断面，桩号为K0+480.00-K1+480.00。公路横断面是中线上各点的法向切面,它由地面线和横断面设计线组成的,包括行车道、路肩、分隔带、边沟、截水沟、护坡道、取土坑等。公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下,尽量做到尽量少占高产农业田,使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。 路基横断面的典型形式，可归纳为填方路基﹙路堤﹚、挖方路基﹙路堑﹚和半填半挖结合等三种类型。在平原微丘的地区路线上，本路线所经过的地区是含有大量的池塘和水田，填方路基是该横断面的主要形式。①填方路基及填料选择：该地区土质主要是红粘性土及砖红粘性土，属于高液限粘性土，呈中密状态，并且该地方的土不能直接作为路基填料，由于该公路属于一级公路，为了保证强度，必须将挖方路段的土质加以改性，加入化学物质增强土质，然后加以利用，降低换填费用。同时为了方便控制与旧路交叉以及与河道交叉满足净空高度的要求，填方路堤在本路段会出现超过十米的地方，一般将预留高度均控制在3-4米左右。路基左右边坡坡度均控制在1:1.25，且对于高填路堤或者大挖方路段应采用设置阶梯放坡的办法进行处理，详细见标准横断。②挖方路基及挖余处理：本路段地处平原微丘区，一般为填方路堤，挖方路段较少，填挖方量填方大于挖方，在K1+280和K2+020处出现相对较大的挖方，对于挖方路段的边坡也控制在1:1.25。具体详见标准横断。由于本路段所在地区为高液限红粘土，因此不宜作为填方，为了降低经济造价，，故大多数地段的挖方要改良土的经济性，尽可能的利用。因此，建议在距离线路不远处的山包处可设置土方废弃地点，且不可占用良田。③半填半挖路基由于地势较平坦，地形简单，因此在本路段设计中，半填半挖路基相对比较少，对于本路段出现的半填半挖路基，边坡按1：1.25的坡度设计，且根据道路设计规范进行合理分析设计。详见标准横断。2.6.3超高设计计算本路线设计，设路肩坡度为3%，路拱坡度为2%，a=3mb=15m，全部绕中央分隔带的边缘进行旋转，其中B=10.5米p=1/1501)JD2处平曲线的超高计算：因R=500>250,故只需设置超高，而不需要加宽。由%故取ic=8%由于路线绕中央分隔带边缘旋转，超高值分为两块，即内侧和外侧外侧计算如下： 最终超高值hc=10.5×0.08=0.84mX0=ig/ic×LC=44m在K0+480-K1+480段上，直线段上的超高为h=（-a×ij-b×ig）超高段上的超高值为h1=x/LC×hch2=h+h1外侧计算如下：最终超高值hc=10.5×0.08=0.84mX0=ig/ic×LC=44m在K0+480-K1+480段上，直线段上的超高为h=（-a×ij-b×ig）超高段上的超高值为h1=x/LC×hch2=h-h1外侧桩号x值h1h2内侧桩号X值h1h2K0+4800-0.235-0.235K0+4800-0.235-0.235K0+5000-0.235-0.235K0+5000-0.235-0.235K0+5200-0.235-0.235K0+5200-0.235-0.235K0+5400-0.235-0.235K0+5400-0.235-0.235K0+5600-0.235-0.235K0+5600-0.235-0.235K0+5800-0.235-0.235K0+5800-0.235-0.235K0+6000-0.235-0.235K0+6000-0.235-0.235K0+6200-0.235-0.235K0+6200-0.235-0.235K0+6400-0.235-0.235K0+6400-0.235-0.235K0+6600-0.235-0.235K0+6600-0.235-0.235K0+6800-0.235-0.235K0+6800-0.235-0.235K0+7000-0.235-0.235K0+7000-0.235-0.235K0+7200-0.235-0.235K0+7200-0.235-0.235K0+7400-0.235-0.235K0+7400-0.235-0.235K0+7600-0.235-0.235K0+7600-0.235-0.235K0+7800-0.235-0.235K0+7800-0.235-0.235K0+8000-0.235-0.235K0+8000-0.235-0.235K0+8200-0.235-0.235K0+8200-0.235-0.235 KO+827.2812.720.085-0.15KO+827.280-0.235-0.235K0+84032.720.217-0.018K0+8400-0.235-0.235K0+86052.720.3510.116K0+8600-0.235-0.235K0+88072.720.4850.250K0+8800-0.235-0.235K0+90092.720.6180.383K0+9009.720.065-0.30K0+920112.720.7510.516K0+92029.720.198-0.433K0+940132.720.8850.650K0+94029.720.331-0.566K0+960152.721.010.775K0+96067.720.465-0.700K0+980158.01.050.815K0+98089.720.598-0.833HY+985.28158.01.050.815HY+985.2895.10.634-0.869K1+000158.01.050.815K1+00095.10.634-0.869K1+020158.01.050.815K1+02095.10.634-0.869K0+040158.01.050.815K0+04095.10.634-0.869K0+060158.01.050.815K0+06095.10.634-0.869K0+080158.01.050.815K0+08095.10.634-0.869K0+100158.01.050.815K0+10095.10.634-0.869K0+120158.01.050.815K0+12095.10.634-0.869K0+140158.01.050.815K0+14095.10.634-0.869K0+160158.01.050.815K0+16095.10.634-0.869YH+161.40158.01.050.815YH+161.4095.10.634-0.869K0+180139.40.9290.694K0+18076.40.634-0.749K1+200119.40.7960.561K1+20056.40.371-6.09K1+22099.40.6630.428K1+22036.40.241-0.476K1+24079.40.5290.294K1+24016.40.108-0.343K1+26059.40.3960.161K1+2600-0.235-0.235K1+28039.40.2630.028K1+2800-0.235-0.235K1+30019.40.129-0.106K1+3000-0.235-0.235K1+319.40-0.235-0.235K1+319.40-0.235-0.235K1+3200-0.235-0.235K1+3200-0.235-0.235K1+3400-0.235-0.235K1+3400-0.235-0.235 K1+3600-0.235-0.235K1+3600-0.235-0.235K1+3800-0.235-0.235K1+3800-0.235-0.235K1+4000-0.235-0.235K1+4000-0.235-0.235K1+4200-0.235-0.235K1+4200-0.235-0.235K1+4400-0.235-0.235K1+4400-0.235-0.235K1+4600-0.235-0.235K1+4600-0.235-0.235K1+4800-0.235-0.235K1+4800-0.235-0.235第三章公路路基设计要求3.1一级公路路基布置图土路肩硬路肩行车道路缘带中央分隔带路缘带行车道硬路肩土路肩0.75m2.5m7.5m0.52m0.57.5m2.5m0.75m3.2横断面布置该公路为一级公路，车道拟定数为四车道，查《公路工程技术标准》得一级公路设计车速为80Km/h,路基宽度为24.5m,车道宽为3.75m，得总车道宽度为15m，土路肩宽为0.5m，硬路肩宽为2.5m,一级公路需设中央分隔带，中央分隔带宽度为3m，3.2.1路拱坡度的设计一级公路整体式路基路拱采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜，路拱坡度为2%,位于降雨强度大的地区路拱坡度可以相应的增加，路肩坡度取3%。3.2.2公路用地宽度公路路基的形式有三种，填土高度及边坡形式计算路基用地范围，《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1m范围内的土地。3.2.3路基填料沿线筑路用土料，填方路基宜采用级配较好的粗粒土作为填料，挖方段的土料经过改性处理方可作为填料，用于填方段，砾类土，砂类土应优先选作路床填料，土质较差的细粒土可填于路基底部，用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均采用同类材料。3.2.4路基压实度填挖类别路床顶面以下深度（m）路基压实度（%）一级公路零填及挖方0-0.3-0.3-0.8≥96 填方0-0.8≥960.8-1.5≥94>1.5≥93注：①表列数值以重型击实实验法为准；②特殊干旱或特殊潮湿地区的路基压实度，表列数值可适当降低； 第四章路面设计概况：本设计思路是新建一级公路，该路线位于江苏无锡地区，属于公路自然区划Ⅳ区------长江中下游平原湿润区。气候特点、降水量及地下水、地形与地貌方面、地质与土质等资料见第一章介绍。4.1路面结构组成4.1.1面层面层是直接承受车辆荷载作用及大气降水和温度变化影响的路面结构层次，并为车辆提供行驶表面，直接影响行车的安全性、舒适性和经济性。因此，面层应具有足够的结构强度，抗变形能力，较好的水稳定性和温度稳定性，而且应当耐磨，不透水；其表面还有良好的抗滑性和平整度。面层可由一层或多层组成；其上层可为磨耗层，其下层可为承重层、连接层或整平层。修筑面层所用的材料主要有：水泥混凝土、沥青混凝土、沥青碎石混合料等。4.1.2基层基层主要承受由面层传来的车辆荷载的垂直力，并扩散到下面的垫层和土基中去。它应具有足够的强度和刚度，具有良好的扩散应力的能力及足够的水稳定性。基层厚度大时，可设为两层，分别称为上基层和底基层，并选用不同强度或质量要求的材料。修筑基层所用的材料主要有：各种结合稳定土、天然砂砾，各种碎石和砾石、片石，各种工业废渣等。4.1.3垫层垫层介于土基与基层之间，将基层传下来的车辆荷载应力加以扩散，以减小土基产生的应力和变形，阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。修筑垫层的材料强度不一定要高，但水稳定性和隔温性能要好，常用的材料有：砂、砾石、炉渣、水泥或石灰稳定土等。4.2路面类型按面层所用的材料来分，有水泥混凝土路面、沥青路面、砂石路面等。高等级公路路面的特点是强度高、刚度大、稳定好、使用寿命长，能适应较繁重的交通量，一般采用水泥混凝土路面或沥青路面。 4.3交通分析：预计十年末的交通量为7800辆/日交通量前十五年年均增长率为8%，十五年后为2%。4.3.1累计当量轴次计算十年末交通量换算成年初的交通量Nd=N0(1+r）n-17800=N0(1+0，08）10-1解得N0=3902(辆/日）根据设计资料，十年初交通如下：当量轴次计算见下表。表4-1车型小汽车解放CA10B跃进NJ130黄河JN150菲亚特650E东风EQ140太托拉815依士兹TD150辆/日19525361173517839015678所占比例（%）5653921042表3-1-2当量轴次计算表车型后轴前轴 交通量（辆/d）总换算系数当量轴次（辆/d)轴数系数C1轮阻系数C2后轴重（KN）后轴换算系数轴数系数C1轮阻系数C2前轴重（KN）前轴换算系数解放CA10B25361160.90.116(0.019)16.4(18.5)19.4/0.116(0.019)295(49)跃进NJ1301171138.30.015(/)16.4(18.5)15.3/0.015(/)2(/)黄河JN150351111021.071(1.135)16.4(18.5)490.493(0.061)1.564(1.196)549(420)菲亚特650E7811720.240(0.072)16.4(18.5)330.051(0.003)0.291(0.075)23(6)东风EQ1403901169.20.206(0.053)16.4(18.5)23.1/0.206(0.053)81(21)太托拉8151562.2(3)12042.239(2.578)16.4(18.5)620.800(0.404)3.198(2.982)449(466)依士兹TD1507811900.632(0.430)16.4(18.5)42.00.150(0.019)0.782(0.449)61(35)汇总1705(1192)4.3.2累计当量轴次计算：根据设计规范，一级公路路面的设计年限为15年，路面采用沥青混凝土，有中央分隔带的四车道车道系数为0.4 6.758次次根据以上计算可知，设计年限内累计标准轴次>400(万次/一车道）属于重交通路面，故采用沥青混凝土路面。路线经过地区属于自然区划Ⅳ区，质为红粘性土及转红粘性土属高液限性粘性土，呈中密状态，地下水埋深为1.5m，丘陵地区为2m，填土高度为0.2m，路面底据地下水的高度为1.7m，由路基路面书3-8表可知，此高度介于H2和H1之间，属于中湿状态，按表3-7，路基平均稠度WC2≤WC≤WC1,故取WC=1.05,由表8-7得，E0=32.5>30MPa,土基不需要做特殊的处理。因为该路线位于全国道路气候ⅢB区，该地区不冰冻，故不需要考虑冰冻。4.4方案一路面材料设计及隔层材料的厚度选取4.4.1结构组合与材料选取路面设计按高级路面处理，根据《公路沥青路面设计规范》结构，同时考虑到路面的防滑等要求，路面结构上面层采用6cm的AC-16中粒式沥青混凝土，下面层采用8cm的AC-25中粒式沥青混凝土，基层采用水泥稳定类碎石，底基层采用20cm的是石灰土碎石，土基为粘土。路面结构层表4-2-1层数材料厚度（cm）Ei（Mpa）Ei（Mpa）σsp（Mpa）Ei（Mpa）σsp（Mpa）1AC-16中粒式沥青砼6140018001.014002AC-25粗粒式沥青混凝土81200120012003水泥稳定类碎石？1300130013000.5420700700700 级配碎石5土基35.538.538.54.4.2由弯沉指标要求计算水泥稳定类碎石的厚度h3.设计弯沉：综合修正系数：将以上五层体系转化成上层为AC-13中粒式沥青混凝土，中层为AC-25中粒式沥青混凝土，以及土基组成的三层体系。由查8-11图可知：a=5.8K1=1.44K2=又查得：4.2由此可知：H=4.2×10.65=44.73m则：44.73=由此可得：h3=20.14cm取h3=21故水泥稳定类碎石基层厚度为21cm4.4.3验算沥青混凝土面层层底拉应力仍然按照三层体系方法计算：拉应力强度结构系数：Ks=0.09Aa.Ne0.22/Ac=0.09×1.0×(6.785×106)0.22/1.0=2.865容许拉应力：由0.5630.6670.0323.94查8-13图可知：发现拉应力系数已经不能查出，故可视为沥青混凝土层将受压应力，满足要求。4.4.4验算水泥稳定类碎石层层底拉应力 抗拉强度结构系数：Ks=0.45Aa.Ne0.22/Ac0.45×1.0×(6.785×106)0.22/1.0=2.44容许拉应力：0.205Mpa由于水泥稳定类碎石下有石灰土碎石层，故石灰土碎石作为中层，以上作为上层，用此三层体系求解h：由3.28查图8-13可得：0.13Mpam1=1.38m2=1.11则：0.7×0.13×1.38×1.11=0.139Mpa<0.205Mpa所以石灰土碎石层层底拉应力满足要求4.5方案二路面材料设计及隔层材料的厚度选取4.5.1结构组合与材料选取路面设计按高级路面处理，根据《公路沥青路面设计规范》结构，同时考虑到路面的防滑等要求，路面结构上面层采用5cm的SMA-16细粒式沥青马蹄脂碎石，下面层采用8cm的SMA-20粗粒式沥青马蹄脂碎石，基层采大粒式沥青碎石（密级配)，底基层采用20cm的级配碎石，土基为粘土。 路面结构层表4-2-1层数材料厚度（cm）Ei（Mpa）Ei（Mpa）σsp（Mpa）Ei（Mpa）σsp（Mpa）1SMA-13中粒式沥青砼5160018001.616002SMA-20粗粒式沥青混凝土81300120013003大粒式沥青碎石(密级配)？1200130012000.84级配碎石202507002505土基35.538.538.54.5.2由弯沉指标要求计算水泥稳定类碎石的厚度h3.设计弯沉：综合修正系数：将以上五层体系转化成上层为SMA-13沥青马蹄脂碎石，中层为SMA-20沥青马蹄脂碎石，以及土基组成的三层体系。由查8-11图可知：a=6.1K1=1.43K2=又查得：3.1由此可知：H=3.1×10.65=33.cm 则：由此可得：h3=16.49cm取h3=17cm故水泥稳定类碎石基层厚度为21cm4.5.3验算沥青马蹄脂碎石面层层底拉应力仍然按照三层体系方法计算：拉应力强度结构系数：Ks=0.09Aa.Ne0.22/Ac=0.09×1.0×(6.785×106)0.22/1.0=2.865容许拉应力：由0.7510.7200.02962.51查8-13图可知：发现拉应力系数已经不能查出，故可视为沥青混凝土层将受压应力，满足要求。4.5.4验算大粒式沥青碎石层层（密级配)底拉应力抗拉强度结构系数：Ks=0.45Aa.Ne0.22/Ac0.45×1.0×(6.785×106)0.22/1.0=2.44容许拉应力：0.328Mpa由于大粒式沥青碎石下有级配碎作为下基层，故大粒式沥青碎石做中层，以上坐上层，用此三层体系求解h：由2.87查图8-13可得：0.34Mpam1=1.08m2=0.9则：0.7×0.34×1.08×0.9=0.233Mpa<0.328Mpa所以石灰土碎石层层底拉应力满足要求4.6方案三水泥混凝土路面设计4.6.1可靠度设计标准和可靠度系数 可靠度设计标准表4-6-1公路技术等级安全等级设计基准期（a）目标可靠度（%）目标可靠度指标变异水平等级一级公路二级30901.28低--中可靠度系数表4-3-2变异水平等级目标可靠度（%）95908580低1.2-1.331.09-1.161.04-1.08-中1.33-1.51.16-1.231.08-1.131.04-1，07高-1.13-1.181.07-1.11注:变异系数在表表4-3-2所示的变化范围的下限时，可靠度系数取低值；上限时，取高值。4.6.2标准轴载的作用次数水泥混凝土路面结构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴-轮型和轴载的作用次数，按以下公式换算为标准轴载的作用次数。NS=∑δiNi（Pi/100)164.6.3交通分级水泥混凝土路面承受的轴载作用，按设计基准期内设计车道所承受的标准轴载累积作用次数分4级，分级范围如下:交通分级表4-3-3交通等级特重重中等轻设计车道标准轴载累计作用次数Ne(104）>2000100-20003-100<3注：交通调查和分析及Ne计算，参照规范4.6.4最大温度梯度标准值Tg 最大温度梯度标准值Tg表4-3-4公路自然区划Ⅱ、ⅤⅢⅣ、ⅥⅦ最大温度梯度（°C/m）88-8390-9586-9293-98注：海拔高时，取高值；海拔低时取低值。4.6.5交通分析：预计十年末的交通量为7800辆/日交通量前十五年年均增长率为8%，十五年后为2%。4.6.6累计当量轴次计算当量轴次计算见下表。前15年Ns表-4-3-5车型轴载每日通过的交通量（次/d)αi（Pi/P)16BZZ-100的轴次（次/d）解放CA10B60.9253613.579×10-40.907跃进NJ13038.311712.144×10-7-黄河JN150101.635111.289452.439菲亚特650E727815.215×10-30.407东风EQ14020439012.765×1051.078太托拉81569.21560.33×10-50.899×10-345.765依士兹TD150907810.18514.45∑515.047则设计交通量竣工第一年标准轴载作用次数，车道不均匀系数0.5，方向不均匀系数0.5，轮边横向分布系数η=0.2Ns1=515.047×0.5×0.5=128.762Ne1=｛Ns（1+r）15-1｝×365×η/r=128.762×{(1+0.08)15-1}×365×0.2/0.08 =25.522×104（次）第15年末轴载分配和换算15年末交通量累计Nd=7800×（1+0.08）4=10611.8前15年Ns表-4-3-5车型轴载每日通过的交通量（次/d)αi（Pi/P)16BZZ-100的轴次（次/d）解放CA10B60.96897.6713.579×10-42.469跃进NJ13038.3318.35412.144×10-7-黄河JN150101.6955.06211.2891536.484菲亚特650E72212.23615.215×10-31.106东风EQ1402041061.1812.765×1052.934太托拉81569.2424.4720.33×10-50.899×10-3125.928依士兹TD15090212.23610.185172.972∑1536.484Ns2=1536.4847×0.5×0.5=384.121Ne1=｛Ns（1+r）15-1｝×365×η/r=384.121×{(1+0.02)15-1}×365×0.2/0.02=48.492×104（次）故Ne=Ne1+Ne2=74.014(次/辆)根据《水泥桥规》，该交通量在（3-100）×104的范围内，属于中等交通。4.6.7初拟水泥混凝土路面各层材料及厚度根据可知，混凝土面层厚24cm，基层采用水泥稳定粒料，石灰粉煤灰稳定拌料，或者级配拌料基层，厚度取22cm，底基层采用石灰土（配合比或规格要求8%-12%），厚度取20cm。面层采用设接缝的普通混凝土板，普通混凝土面层一般为4-6m，面层板长宽不超过1。3，平面尺寸不宜大于25cm2；普通混凝土板的平面尺寸为宽4.5m，长5m，纵缝设拉杆平缝，横缝为传力杆的假缝。 4.6.8路面材料参数的确定取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为4.5MPa，相应的弯拉弹性模量的标准值为29GPa查附录F1，路基回弹模量取30MPa，石灰土为700MPa按下面公式计算基层顶面当量回弹模量。Ex=(h21×E1+h22×E2)/(h21+h22)=(1300×0.222+700×0.22)/(0.222+0.22)=1028.5MPaDx=(h31×E1/12+h32×E2/12)+(h1+h2)(1/E1×h1+1/E2×h2)-1=1.154+0.467+4.145=5.766(MN-m)a=6.22｛1-1.51（Ex/E0）-0.45｝=6.22×｛1-1.51（1028.5/30）-0.45=4.306b=1-1.44×（Ex/E0)-0.55=1-1.44（1028.5/30)-0.55=0.794Et=a×hbx×E0×(Ex/E0)1/3=205.55(MPa)普通混凝土面层的相对刚度半径按以下公式计算为4.6.9荷载疲劳应力按以下公式计算，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为：σps=0.077×r0.6×h-2=1.252（MPa)因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力者减系数Kr=0.87。考虑设计基准期内荷载应力累计疲劳作用的疲劳应力系数Kf=Nne=（74.014×104)0.057=2.160根据公路等级，由表B.1.2,考虑偏载和动载因素对路面疲劳损坏影响的综合系数KC=1.20按以下公式计算，荷载疲劳应力计算为： σpr=krkfkcσps=0.87×2.16×1.2×1.252=2.823（MPa)4.6.10温度疲劳应力由表4-3-4，Ⅳ1区最大温度梯度取86（°C/m）板长5m，L/r1=7.452由图B.2.2可查，普通混凝土板厚h=0.24，Bx=0.63。按以下公式计算的，最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为σtm=（αc×Ec×h×Tg)×Bx/2=1.885(MPa)温度疲劳应力为：σtr=k×σtm=0.936（MPa）查表4-3-1，一级公路安全等级为二级，相应于二级等级的变异水平等级为低级，目标可靠度为90%，查表4-3-2确定可靠度系数，γr=1.16由γr（σpr+σtr）=4.497<4.5(MPa)因而，所选普通混凝土面层厚度（0.24）可以承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。第五章路基排水设计5.1路基排水设计的原则路基良好的排水布置是保证路基边坡稳定性的保证，路基排水设计的关键是把路基的土基含水量降低到最低的范围。故路基设计需要遵循以下原则：5.1.1路基排水要经济实用5.1.2路基排水沟渠的设置和联结应尽量不占农田并与当地的水利系统相适应，方便农田灌溉，排水设施尽量少占或不占农田。必要时可适当的加大涵管孔径或小桥涵以利于农田排灌。5.1.3设计前必须进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做到正确合理，排水沟取应选择地形、地质较好的地段通过,且排水沟的出入口尽量引入天然河沟内，渐少桥梁工程，不宜直接引入农田，损害农作物，破坏环境，危害沿线居民。5.1.4排水沟造物的设计,应贯彻因地制宜、就地取材的原则,要能迅速有效的排除路基“有害水”,以免影响路基的强度和稳定性,保证公路运输畅通。5.1.5根据排水量合理设计边沟截水沟急流槽。5.1.6在挖方或低填方处设置边沟，在填方设置急流槽，在路基上方设置截水沟（设置在挖方路基坡顶5米以外或者山坡路堤上方少于2m处）。5.1.7根据设计规范要求，各类排水设施选择不利的地段进行水文验算，拟定排水的节诶狗和尺寸。 5.1.8边沟的设置纵坡一般与道路纵坡一致，若路线纵坡小于最小排水坡度3%-5%时，纵坡应满足最小排水坡度，边沟纵坡大于5%时，必须采取加固措施，以防冲刷（边沟用石砌，边沟坡度为1:1).5.2地表排水设施设计5.2.1.边沟边沟又称为侧沟，一般设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。此设计梯形边沟内侧边坡坡度为1:1,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同，边沟底宽为0.6m，截面为梯形，高为0.6m。5.2.2.排水沟排水沟用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。本设计排水沟一般为梯形断面，边坡用1:1。排水沟沟底纵坡大于0.5％,在特殊情况下容许减至0.3％。长度不超过500m，与各种水沟的连接顺畅。详细布置见平曲线图纸（1km总体布置图）及有关图纸。5.3涵洞的设计及其计算按照《公路工程技术标准》（JT101-88）的规定：多孔跨径8m≤L≤10m,单孔标准跨径5m≤L0≤20m.称为小桥，单孔标准跨径L0<5m,称为函，对于圆管及箱涵，不论管径或者跨径大小，孔数多少，成为涵洞。5.3.1水文勘测：确定设计流量和水位，并确定桥涵孔径①暴雨径流法②形态调查法③直接类比法5.3.2根据公路桥涵设计同用规范，涵洞设计洪水频率1/100,本路线是江苏无锡地区，属于中国暴雨分布第Ⅳ区，土壤属于红粘土及红砖土，属于自然地理区划Ⅲ1区，取汇流时间30min，则径流厚度h=46，查附录7可知，汇流时间的选取表汇水面积km2F<1010