摘 要

设计为我国皖南山区的白莲岩公路设计，白莲岩地区隶属安徽省六安市，此地区地形属于山岭重丘。路段全长2802m，拟为山岭重丘区的二级公路，共设有3个平曲线，在所有圆曲线处均设缓和曲线。第一个弯道设有缓和曲线，缓和曲线长度60米，圆曲线半径500米。第二个弯道也设有缓和曲线，长度为80米，圆曲线半径450米。第三个弯道半径为150米，设缓和曲线，长度为50米。根据规范，第一和第二个圆曲线只设超高，第三个曲线设有超高和加宽。整个路段共设有一个竖曲线，坡度分别为0.77%和3.34%，半径设为5000米。路拱采用双向坡面，坡度值采用2%。路段路面设定两种方案，分别为沥青路面以及水泥混凝土路面。

关键字：一级公路 平原地区 沥青路面 水泥混凝土路面

ABSTRACT

My design is the design for highway of BAILIANYAN of the south mountain area of Anhui in our country, BAILIANYAN area is in liuan city, Anhui Province , this regional topography is the hills. The total length of the highway is 2802m , it was designed by the 3rd road in hill area, there are 3 curves altogether, have ease curves in all curve places . The first curved way relaxes the ease curve, the length is 60 meters, the radius of curve is 500 meters. The second curved way relaxes the ease curve too, the length is 80 meters, the radius of curve is 450 meters. Third curved dishes of radius 150, is it ease curve to set up, length 50. According to the norm, the first and second curve only has the hyperlenth, the third curve has hyperlenth and widens. There is a vertical curve altogether in the whole highway section , the slope is 0.77% and 3.34% respectively, the radius is set as 5000 meters. The way is joined and adopted two-wayly and domatically, slope value adopts 2%. The highway section road surface establishes two kinds of schemes, one is the asphalt road surface and another is cement concrete road surface.

Key word: the 2rd highway; hills; asphalt surface; concrete surface

第一章 总说明书

1.1地理位置图

（略，详细情况见路线设计图）

1.2 说明书

1.2.1设计任务、路线起讫点、中间控制点、全长及工程概况。省道232线，本项目起点坐标（508296.567，520027.987）、终点坐标（508779.329，524025.552）路线全长4.0公里，中间共有4个控制点，坐标控制点为JD1（508695.056,520284.319）、JD2(508682.346,520859.127) 、JD3(508686.449，524006.083) 、JD4(508776.944,524006.083)

本设计路线为江苏省常州地区的232省道的设计，本文通过对该地区的自然地理条件的调查及参阅相关文献，根据交通发展规划，地形和当地的交通条件并结合当地实际情况对常州地区进行整体的设计规划，以进一步加快此地区发展

1.2.2 沿线地形、地质、地震、水文等自然地理特征及其与公路建设的关系

地形，地貌

本设计为线路所经区域在地形地貌上属于太湖水网平原工程地质区，以平原为主，河渠交错，浜塘密布，地面标高一般2.2～5.8米，总体看地形北低南高，略有起伏。

地质

本设计的地形区属于现将本项勘察揭示线路近90米深度范围内的岩土层依据地质时代、成因类型和岩性特征，自上而下、由新至老分述如下：

2．1第四系：1b填土1-1亚粘土1-2淤泥质亚粘土1-2a亚粘土1-3亚粘土2-1(亚)粘土2-2软亚粘土2-3亚砂土或粉砂2-4软亚粘土 2-4a亚粘土3-1(亚)粘土3-2亚粘土3-2a亚粘土3-2c粉沙3-3亚砂土或粉砂3-4(淤泥质)亚粘土4-1(亚)粘土4-1a亚粘土4-1c粉砂4-2亚粘土5-1(亚)粘土5-3粉砂6-1含砾亚粘土7-1全风化砂岩7-2强风化砂岩。

2．2特殊土

区内主要特殊土类型为软土、软弱土和膨胀土。

软土和软弱土

2．2．1软土及软弱土划分原则

软土定义：天然含水量大于液限且大于等于35%，孔隙比大于等于1.0，十字板剪切强度＜35kPa，静力触探锥尖阻力qc小于0.7MPa。本标段主要软土层厚度变化较大，集中分布于K39+350以北路段。软弱土定义：静力触探锥尖阻力对于粘性土介于0.7～1.0MPa之间，土工试验塑性状态在软塑～流塑状态的土，对于砂性土介于0.7～1.5MPa之间的松散砂性土。本标段主要软弱土层为2-2层和2-4层。

2．2．2软土分布及土性特征

本标段存在部分软土，软土主要分布在河塘附近，埋深较浅，层厚在２～15米不等，基本均为含水量较高的淤质土。

2．3路基土

由路基土调查成果表显示，路线经过地区近地表分布的路基土土性为高液限粘土或低液限粘土，其中局部高液限粘土具有弱膨胀性。

3．区域地质构造

根据区域地质资料和江苏省地震工程研究院《常州至江阴高速公路工程场地地震基本烈度复核工作报告》(2001.03)（以下简称《复核报告》），将区内与地震关系密切的主要区域断裂描述如下：

1）奔牛—孝都断裂：该断裂主要是根据重力、钻探等资料确定的。根据《复核报告》该断裂是一条第四纪活动断裂。

2）湟里经新闸—小新桥断裂：据1：10万常州市基岩地质图(1990年)，从湟里经新闸至小新桥存在一条北东向断裂。沿此断裂地震活动相对较多，部分地震引起地动和震感。根据《复核报告》该断裂是一条第四纪活动断裂。

3）前州—西夏墅：据1：10万常州市基岩地质图（1990年），从前州经青龙至西夏墅附近，推断存在一条北西向断裂。根据《复核报告》该断裂是一条第四纪活动断裂。

依据《复核报告》上述断裂皆为非全新活动断裂，加之路线所在区内地震基本烈度为VI度，且勘察揭示最大第四纪覆盖层厚度大余90米，综合上述三点依据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001可忽略发震断裂错动对地面建筑物的影响。

1.3 与周围环境和自然景观相协调的情况

由于是省道一级公路，项目对沿线社会、人文环境的影响较大，受其制约也较严重。公路的建设必将对公路沿线人口规模、结构带来一定影响，会促进沿线城市的经济发展，提高沿线居民的生活质量，促使交通运输事业的重大发展，促进旅游资源的开发利用等。但本项目的建设将分隔原有城乡格局，引起居民迁移，破坏原有农田、水利系统，占用大量农田、产生各种污染等。为尽量减少工程的负面影响，在可研、初步设计、施工图设计各个阶段都将社会环境、自然环境保护放在重要位置，选线时尽量避开村屯以减少拆迁，调查公路沿线行政区划、村屯分布、地块划分、通行条件等，与沿线地方政府协商解决分隔带来的问题，合理设置构造物以最大限度的满足沿线居民生产、生活的需要。调查原有农田水利现状布局及规划、选线时尽可能避让，改移，使影响最低。与农田水利规划部门共同协商，合理设置桥涵构造物，形成完整的排灌综合系统。力求本项目对沿线社会人文环境负面影响很小。

第二章 路线设计

2.1公路等级的确定

根据交通量的资料，该公路主要是作为汽车专用车道，根据《公路路线设计规范》（JTJ011-94）中2.1.1公路分级所规定“一级公路，一般能适应按各种汽车(包括摩托车)折合成小客车的年平均昼夜交通量为5000～12000辆，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的专供汽车行驶的公路”。而根据设计任务书中所提供的年平均日交通量（AADT）资料，该公路远景设计（20年）交通量满足二级公路指标。所以此公路定为一级公路。

2.2技术标准与技术标准的总体运用情况

表2-1 主要技术指标

参考《公路路线设计规范》（JTJ 011-94）和《道路勘测设计》张廷楷、张金水主编（参考文献10）。

2.3路线方案

2.3.1路线拟定的基本原则

1 在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证，比选的基础上，选定最优路线方案。

2 路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、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指标。不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。

3 选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，道路平面线形应与地形、地质、水文等结合，并符合各级道路的技术指标。

4 选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。

5 选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高

6 对于高级路和以及路，由于起路幅宽，可根据通过地区、地物、自然环境等条件，利用起上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。

2.3.2路线走向

路线大致走向为由南向北。

2.3.3设计范围

K37+000.000—K41+000.000

第三章 路线平面设计

3.1 导线要素计算及导线绘制

3.1.1 交点间距计算

交点间距计算公式为 （3-1）

（参考文献10，P60）

计算相邻交点距离：

表3-1 交点坐标表

使用程序——交点距离计算程序计算：（计算程序源代码见附录一）

（1） JD0——JD1

（2） JD1——JD2

（3） JD2——JD3

（4） JD3——JD4

（5） JD4——JD5

L1 =256.344m

L2 =574.949m

L3 =1164.156m

L4 =1198.87m

L5 =19.615m

3.1.2导线方位角计算

导线方位角计算公式为 （3-2）

（参考文献10，P61）

（1） JD0——JD1

B1 =arctg°

（2） JD1——JD2

B2 =arctg°

（3） JD2——JD3

B3 =arctg°

（4） JD3——JD4

B4 =arctg°

（5） JD4——JD5

B4 =arctg°

3.1.3导线间偏角计算

3.1.4曲线要素计算

全线共设有四处曲线，全部不要设置缓和曲线。

（1） JD1处缓和曲线要素计算：

1） 缓和曲线长度Ls

此处平曲线R=500m， 偏角 C= 26.52°

2） 五个基本桩号

JD01 K0+828.90

-) Th 147.9088

ZH K0+680.9912

+) L 60.00

HY K0+740.9912

+) (Lh - L) 231.4594

HZ K0+972.4506

-) L 60.00

YH K0+912.4506

-) (Lh – 2L)/2 85.7297

QZ K0+826.7209

（1） JD2处缓和曲线要素计算：

3） 缓和曲线长度Ls

此处平曲线R=450偏角 C=47.844°

4） 五个基本桩号

JD02 K1+476.947

-) Th 239.8725

ZH K1+1237.0793

+) L 80

HY K1+1317.0793

+) (Lh - L) 375.7674

HZ K1+692.8467

-) L 80

YH K1+612.8467

-) (Lh – 2L)/2 147.8837

QZ K1+464.963

（2） JD3处缓和曲线要素计算：

5） 缓和曲线长度Ls

此处平曲线R=130m， 偏角 C= 92.65°

6） 五个基本桩号

JD03 K2+243.309

-) Th 161.9592

ZH K1+81.355

+) L 50.00

HY K2+131.355

+) (Lh - L) 210.2123

HZ K2+341.5673

-) L 80.00

YH K2+291.5673

-) (Lh – 2L)/2 80.10616

QZ K2+212.3346

（3） 路线要素坐标表。曲线要素计算：

有缓和曲线的曲线要素计算公式：

（3-3）

（3-4）

β= （3-5）

tg+q （3-6）

β) （3-7）sec （3-8）

（3-9）

式中：T ——切线长（m）

L ——曲线长（m）

E ——外距（m）

J ——校正数或称超距（m）

R ——圆曲线半径 （m）

——转角（度）

“基本型”平曲线的计算图如下：

图 3-1 平曲线计算示意图

表3-2 路线坐标方位表

表3-3 路线要素表

续上表

表3-4 路线特征点里程桩号

第四章 路线纵断面设计

4.1纵断面设计

4.1.1纵坡设计原则[3] [4] [5] [6] [7]

1.坡设计必须满足《标准》的各项规定。

2.为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。

3.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，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。

4.一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，以减少借方和废方，降低造价和节约用地。

5.平原微丘区地下水埋深较浅，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。

6.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

4.1.2平纵组合的设计原则[3] [4] [5] [6] [7]

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.暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理悦目；

4.平、竖曲线应避免不当组合；

5.注意与道路周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。

4.1.3最小填土高度

粉砂性土Ⅳ3区最小填土高度为2.1米。

4.1.4 竖曲线半径选择说明

1.平纵面组合设计，即竖曲线的起终点最好分别在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要再缓和曲线以外的直线或圆弧段上；

2.竖曲线的半径应大于≤标准≥中规定的竖曲线的最小半径和最小长度；

3.相邻竖曲线的衔接应平缓自然，相邻方向竖曲线之间最好插入小段直线段且这段直线段至少应为计算行车速度的3S行程，当半径比较大时应亦直接连接。

4.2竖曲线计算

4.2.1 计算竖曲线的基本要素

根据沿线各控制点标高拉坡，又由于本工程设计路线横穿大量已有道路和桥梁，为了更好的与原有道路和桥梁相接，不影响已有设施的工作。故确定路段纵坡值控制标高点共3，依次为K0+000，K2+200，K2+802.238。本路段设计纵坡依次为: i1= 0.77%，i2 =3.45%

竖曲线基本要素计算公式：

(4-1)

L = (4-2)

T = (4-3)

E = (4-4)

式中：

————坡度差，

L ————曲线长， （m）

T ————切线长， （m）

E ————外距 （m）

4.2.2计算竖曲线的基本要素

变坡点桩号为 K 2+200,，i2=-3.45%

桩号K 1+340.00：

=-3.45%-0.77%= -4.23%

L ==5000 =211.3251（m）

T = = =105.66255 （m）

E = = =1.11645 （m）

表4-1 竖曲线要素表

4.2.3求竖曲线起点和终点桩号

（1）竖曲线1起点桩号：K2+200.00-105.66255=K2+94.33745

竖曲线1终点桩号：K2+200.00+105.66255＝K2+305.66255

求各桩号的设计标高

表4-2 竖曲线标高

第五章 路线横断面设计

5.1等级与标准

5.1.1计算横断面要素

本路段为二级公路，且位于山岭重丘区，查《公路路线设计规范》（JTJ 011-94）表6.1.2，路基宽度一般值为8.5m，变化值没有具体的规定。查《公路路线设计规范》（JTJ 011-94）表6.1.3，行车道宽度为7.0m，本路段为二级公路，且位于山岭重丘区，设计车速为40km/h, 查表可知在交通量大和有大型车混入率高时，车道宽可取3.50m。土路肩宽取0.75m。整个路基宽度为8.5m。

5.1.2确定设计年限和设计交通量

根据交通调查，2005年年平均日交通组成如下，年增长率5.8%

解放CA30A 200辆/日 长征XD160 100辆/日

东风EQ140 200辆/日 交通SH141 150辆/日

太脱拉138 200辆/日 日野KB-222 150辆/日

吉尔130 200辆/日 依士兹TD50 150辆/日

解放CA15 200辆/日 小轿车 1800辆/日

公路等级应根据公路网的规划和远景交通量，从全局出发，结合公路的使用任务和性质综合确定。

白莲岩线公路为二级公路，设计年限为12年。

据参考文献[2][7] [8]所述一条公路交通量的普遍计算单位是年平均日交通量（简写为ADT），用全年总交通量除以365而得。设计交通量是指欲建公路到达远景设计年限时能达到的年平均日交通量（辆/日）。它在确定公路等级，论证道路的计划费用或各项结构设计等有重要作用，但直接用于几何设计却不适宜。因为在一年中的每月，每日，每一小时交通量都会变化，在某些季节，某些时段可能会高于年平均日交通量数倍，不宜作为具体设计依据。

远景设计年平均日交通量依道路使用任务和性质，根据历年交通观测资料推断求得。目前一般按年平均增长率累计计算确定。

式中：

————远景设计年平均日交通量（辆/日）；

————起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其他道路吸引过来的交通量；

————年平均增长率（%）；

n ————远景设计年限。

设计小时交通量按下式计算：

（5-1）

式中：

————主要方向高峰小时设计交通量（辆/小时）；

————高峰小时两个方向的总交通量（辆/小时）

D ————方向系数，即高峰小时期间主要方向交通量与两个方向总交通量之比（/），可采用0.6；

————设计年限的年平均日交通量（辆/日）；

K ————设计小时交通量系数（/）：平时有观测资料，仿图绘制关系图求得；无资料，可按如下近似式计算：

K = 18(1+A) （5-1a）

式中：

A ————地区气候修正系数；

X ————设计小时时位；

————设计年限的日交通量修正系数，按下式计算：

= 0.2 – 0.0002 （5-1b）

据参考文献[2]、参考文献[9]所述，交通量的折算：我国的城市道路和一般公路（即二、三、四级公路）都是混合交通，非机动车占较大比重。非机动车辆速度低，行驶规律性差，从而影响机动车辆正常行驶。在机动和非机动车混合行驶的公路上，其交通量是将公路上行驶的各种车辆折合成中型载重汽车的数量来表示；在设置慢车道实行分道行驶的道路或路段上，其交通量应按汽车交通量和非汽车交通量分别计算。

参考文献[10]，各种车辆的折算系数与车辆的行驶速度和该车种行车时占用道路净空有关，如何定量，目前尚在研究之中，先仍暂采用1972年的规定，以载重汽车为标准的折算系数。

载重汽车 = 1.0 （包括：大客车、重型载重汽车、三轮车、胶轮拖拉机带挂车）；

带拖挂的载重汽车 = 1.5 （包括大平板车）；

小汽车 = 0.5 （包括吉普车，摩托车）；

兽力车 = 2.0 ；

架子车 = 0.5 （包括人力车）；

自行车 =0.1 。

以小汽车为标准的折算系数，尚无公认值。习惯上采用：

小汽车 = 1.0 （包括吉普车，摩托车）；

载重汽车 = 2.0；

带拖挂的载重汽车、铰接式公共汽车 = 3.0 。

5.1.3确定设计小时交通量和可能通行能力

据参考文献[11]，道路通行能力是在一定的道路和交通条件下，道路上某段适应车流的能力，以单位时间内通过的最大车辆数表示。单位时间通常以小时计（辆/小时），车辆数对于多车道道路用一条车道的通过数表示，双车道公路用往返车道合计数表示，它是正常条件下道路交通的极限值。基本通行能力是指在理想条件下，单位时间内一个车道或一条车道某路段可以通过的小客车最大数，是计算各种通行能力的基础。所谓理想条件包括道路本身和交通两个方面，即道路本身应在车道宽、侧向净宽有足够的宽度及平、纵线形、视距良好；交通上只有小客车行驶，没有其他车型混入且不限制车速。现有道路即使是高速公路，基本上没有合乎理想条件的，可能通过的车辆数一般都低于基本通行能力。

基本通行能力的计算可采用“车头视距”或“车头间距”推求。车头视距是指连续两车通过车道或道路上同一地点的时间间隔，车头间距是指交通流中连续两辆车之间的距离。如以车头视距为例，则一条车道的通行能力按下式计算：

C =3600/t (5-2)

式中：

C ———— 一条车道的通行能力；

t ———— 连续车流平均车头间隔时间（S），可通过观测得到。

可能通行能力是由于通常现实的道路和交通条件与理想条件有较大的差距，考虑了影响通行能力的诸多因素如车道宽、侧向净宽和大型车混入后，对基本通行能力修正后的通行能力。

所以，该路段定为双向两车道。

一般双车道公路行车道宽度的确定：双车道公路有两条车道，行车道宽度包括汽车宽度和富余宽度。汽车宽度取载重汽车车厢的总宽度，为2.5m。富余宽度是指对向行驶时两车厢之间的安全距离、汽车轮胎至路面边缘的安全距离。双车道公路每一条单向行驶的车道宽度可用下式计算：

(5-3)

两条车道：

(5-4)

式中：

a ————车厢宽度 （m）

c ————汽车轮距 （m）

2x————两车厢安全间隙 （m）

y ————轮胎与路面边缘之间的安全距离 （m）

根据大量试验观测，得到计算x、y的经验公式为：

x = y =0.50+0.005V (5-5)

式中：

V————行车速度 （Km/h）

从上述公式来看，对于车速较低、交通量不大的公路可取较小的宽度，双车道公路行车道宽度试等级一般取值7.5、7.0、6.5、6.0。五九线属于山岭重丘区三级公路，应该取6.0为宜。

5.1.4平曲线的加宽及其过度

汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮迹半径最小，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。

普通汽车的加宽值可由几何关系得到：

b =R –(R1+B) (5-6)

而

故

上述第二项以后的值很小，可省略不计，故一条车道的加宽：

(5-7)

式中：

A ————汽车后轴至前保险杠的距离 （m）

R ————圆曲线半径 （m）

对于有N个车道的行车道：

(5-8)

半挂车的加宽值由几何关系求得：

(5-9)

(5-10)

式中：

———— 牵引车的加宽值；

———— 拖车的加宽值；

———— 牵引车保险杠至第二轴的距离 （m）；

———— 第二轴至拖车最后轴的距离 （m）；

由于，而与R相比甚微，可取= R ，于是半挂车的加宽值：

(5-11)

令 = ，上式仍旧纳成为式：

(5-12)

5.2超高与加宽

对于R >250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。有三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。

5.2.1加宽过度

为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。

白莲岩线公路设计中主要是采用比例过渡，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意点的加宽值：

(5-13)

式中：

————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）。

比例过渡简单易操作，但经加宽以后的路面内侧与行车轨迹不符，缓和断定起终点出现破折，于路容也不美观。这种方法正适应与三级公路。

5.2.2曲线的超高

据参考文献[12]所述，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性。当汽车等速行驶时，其离心力也是变化的。因此，超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适宜的全超高，在缓和曲线上应是逐渐变化的超高。

白莲岩线设计中主要采用绕外边旋转的方法进行曲线的超高。先将外侧车道绕外边旋转，于次同时，内侧车道随中线的降低而相应降低，待达到单向横坡度后，整个断面仍绕外侧车道边缘旋转，直至超高横坡度。绕边线旋转由于行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此中方法。

横断面上超高值的计算

表5-1 绕边线旋转超高值计算公式

5.3路拱设计

5.3.1 路拱坡度

一般应采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。当在六、八车道的超高过渡段中出现宽而平缓的路面时，可根据实际情况在短段落内设置两个路拱。

5.3.2 路拱设计

 二、三、四级公路的路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件确定，最小宜采用1.5%。

高速公路、一级公路位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜采用2%；位于严重强度降雨地区时，路拱坡度可适当增大。

分离式路基，每一侧车道可设置双向路拱；也可采用单向横坡，并向路基外侧倾斜。但在积雪冻融的地区，宜设置双向路拱。

在未超高地段路拱坡度取2%，土路肩坡度3%。

由于本次设计中所取的圆曲线半径在JD1,JD2处大于不设加宽最小圆曲线半径，在JD3拐弯处需要进行加宽计算。查表得JD3处加宽值为1.5m。

在本设计中，由于本次设计中所取的圆曲线半径均小于超高最小圆曲线半径，（山岭重丘区不设超高圆曲线最小半径为600m）。因此，在JD1、JD2，JD3拐弯处都需要进行超高计算。查表得JD1处超高值为7%， JD2处超高值为9％，JD3处超高值为5.88%。

本次设计的合成坡度值为不超过10%，验算合成坡度，合成坡度满足要求。

第六章 路基设计

6.1 路基横断面

图6-1 横断面图

6.2 路基高度

据参考文献[14]所述，路基高度是指路堤的填筑高度和路堑的开挖深度，是路基设计标高和地面标高之差。由于原地面沿横断面方向是倾斜的，因此在路基宽度范围内，两侧的高差是不同的。路基高度是指路基中心线处设计标高与原地面标高之差。

路基填土的高矮和路堑挖方的深浅，可按规定，使用常规的边坡高度值，作为划分高矮深浅的依据。通常将大于18 m的土质路堤和大于20 m的石质路堤视为高路堤，将大于20 m的路堑视为深路堑。

6.3 路基边坡

路基边坡坡度取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和和边坡的高度。在陡坡或填挖较大的路段，边坡稳定不仅影响到土石方工程量和施工的难易，而且是路基整体性的关键。因此，确定边坡坡度对于路基稳定性和工程的经济合理性至关重要。

6.4 排水沟和边沟

据参考文献[15]，将边沟、截水沟、取土坑、边坡和路基附近积水，引排进桥涵和路基以外时，应采用排水沟。排水沟横断面形式一般为梯形，边坡可采用1：1.0～1：1.5，横断面尺寸根据设计流量确定，深度与宽度不宜小于0.5 m，沟底纵坡宜大于0.5%。

挖方路段及高度小于边沟深度的填方路段应设置边沟。边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为1：1.0～1：1.5，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。边沟纵坡宜与路线纵坡一致，并不宜小于0.5%。

图6-2横断面图（部分）

路基边坡的确定

路基边坡坡度取决于边坡的土质、岩石的性质及水文地质条件等自然因素和和边坡的高度。在陡坡或填挖较大的路段，边坡稳定不仅影响到土石方工程量和施工的难易，而且是路基整体性的关键。因此，确定边坡坡度对于路基稳定性和工程的经济合理性至关重要。路基边坡坡度对路基稳定十分重要，确定路基边坡坡度是路基设计的重要任务。公路路基的边坡坡度，可用边坡高度H和边坡宽度B之比值表示。示意图如下

图6-3路基宽度表

第七章 水泥混凝土路面设计

7.1 确定设计参数

对交通组成进行分析，了解不同车型的轴重

以100KN作为标准轴载，进行轴载换算

计算设计年限内的累计当量轴次

1路面结构的确定及路面材料的选取

2土基模量的确定

3初拟路面结构

4确定路面参数

5计算荷载疲劳应力

6计算温度疲劳应力

7.2交通分析计算轴载作用次数

水泥混凝土路面机构设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。不同轴载-轮型和轴载的作用次数，按下列公式换算为标准轴载的作用次数。

（7-1）

表7-1 轴载作用次数

小于40KN的单轴和80KN的双轴可略去不计。

二级路面的设计基准期为20年，安全等级为三级。临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取0.60。交通量年平均增长率为5.8%。计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数为

属重交通等级。

7.3初拟路面结构

相应于安全等级三级的变异水平等级为中级。根据二级公路、重交通等级和中级变异水平等级，初拟普通混凝土面层厚度为0.22m。基层选用水泥稳定粒料，厚0.18m。垫层0.15m低剂量无机结合料稳定土。普通混凝土板的平面尺寸为宽3.5m，长4.0m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆的假缝。

7.3.1路面材料参数确定

取普通混凝土面层的弯拉强度标准值为5.0MPa，相应弯拉弹性模量标准值为31GPa。

路基回弹模量为30MPa。低剂量无机结合料稳定土垫层回弹模量取600MPa，水泥稳定粒料基层回弹模量取1300MPa。

7.3.2计算基层顶面当量回弹模量如下

普通混凝土面层的相对刚度半径计算为

7.4荷载疲劳应力和温度应力

7.4.1标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为

因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数。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。根据路面等级，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数。

荷载疲劳应力计算为

因而，所选普通混凝土面层厚度（0.22m）可以承受设计基准期内温度疲劳应力

Ⅱ区最大温度梯度取92（0C/m）。板长4m，，普通混凝土板厚。最大温度梯度只混凝土板的温度翘曲应力计算为

7.4.2疲劳应力系数kt计算为

计算温度疲劳应力为

二级公路的安全等级为三级，相应于三级的安全等级的变异水平等级为中级，目标可靠度为85%。再根据目标可靠度和变异水平等级，确定可靠度系数。

荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。

7.5水泥板接缝设计

7.5.1纵向接缝

纵向施工缝采用设拉杆平缝形式，上部锯切槽口，深度为35mm，宽度为5mm，槽内灌塞沥青橡胶填缝料，构造如图。拉杆直径为14mm，长度为700mm，间距为800mm。

7.5.2横向接缝

横向缩缝采用设传力杆假缝形式，上部锯切槽口，深度为50mm，宽度为5mm，槽内灌塞沥青橡胶填缝料，结构如图。传力杆直径为28mm，长度为500mm，间距为250mm。

第八章 沥青路面设计

8.1沥青路面计算

1对交通组成进行分析，了解不同车型的轴重

2以100KN作为标准轴载，进行轴载换算

3计算设计年限内的累计当量轴次

4路面结构的确定及路面材料的选取

5土基模量的确定

6计算设计弯沉值

7算各层材料的容许层底拉应力

8定路面结构层各层的厚度

9对所确定的路面结构进行分析

表8-1沥青路面设计

8.2轴载分析

8.2.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次

路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。

1.轴载换算

轴载换算采用如下的计算公式：

（8-1）

表8-2轴载换算结果表（弯沉）

8.2.2累计当量轴次

1.根据设计规范，二级公路沥青路面的设计年限取12年，双车道的车道系数是0.6-0.7，取0.65。

累计当量轴次：

2.验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次

1）轴载换算

验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为

（8-2）

计算结果如表8-3所示

表8-3轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）

2）累计当量轴次

参数取值同上，设计年限是12年，车道系数取0.65。

累计当量轴次：

8.3结构组合与材料选取

1.由上面的计算得到设计年限内一个车道上的累计标准轴次约为350万次左右。根据规范推荐结构，路面结构面层采用沥青混凝土（8cm），基层采用水泥碎石（取20cm），底基层采用石灰土（厚度待定）。

规范规定二级及二级以下公路的面层由二层组成。查规范中的第四节沥青路面的4.2高级路面中的表4.2.1“沥青混合料类型的选择（方孔筛）”，采用二层式沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土（厚度4cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土（厚度6cm）。

2.各层材料的抗压模量与劈裂强度

查表得到各层材料的抗压模量与劈裂强度。抗压模量取200C的模量，各值均取规范给定范围的中值：

20℃的抗压模量：细粒式密级配沥青混凝土为1400MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为1000Mpa，水泥碎石为1500MPa，石灰土为550MPa。

劈裂强度：细粒式密级配沥青混凝土为1.4MPa，粗粒式密级配沥青混凝土为0.8MPa，水泥碎石为0.5MPa，石灰土为0.23MPa。

具体的值见表8-4

表8-4材料级配表

8.4 土基回弹模量的确定

该路段处于IV3区，为粘质土和粉质土，稠度为1.00，查得土基回弹模量为35.0MPa。

8.5 设计指标的确定

对于二级公路，根据规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层底拉应力验算。

1、路面设计弯沉值计算。该公路为二级公路，公路等级系数Ac取1.1，面层是沥青混凝土，面层类型系数As取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数Ab取1.0。设计弯沉值为：

2、各层的容许层底拉力 （8-3）

细粒式密级配沥青混凝土：

粗粒式密级配沥青混凝土：

水泥碎石：

石灰土：

8.6 设计资料总结

设计弯沉值为33.32（0.01mm），相关设计资料汇总如表8-5：

表8-5设计资料汇总表

8.7确定石灰土层厚度

假设底层厚度为40cm。

1、利用弯沉等效换算法把路面换算为三层连续体系：

（8-4）

轮载P=0.7MPa，双圆荷载半径δ=10.65cm，三层连续体系的计算模量分别为E1=1400MPa,E2=1000MPa,E0=42.5MPa,上层H1=4cm,中层H2=60.86cm。

查图法：

1、 弯拉应力等效换算：

（8-5）

（8-6）

（8-7）

Ⅰ计算上层底面的弯拉应力

第一层：

第二层：

第三层：

Ⅱ计算中层底面弯拉应力

通过计算得到石灰土的厚度为40cm，实际路面结构的路表实测弯沉值为33.32（0.01mm），沥青面层的层底均受压力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.1210MPa，石灰土层底最大拉应力为0.0522MPa。

第九章 道路平面交叉口

9.1 交叉口平面设计

9.1.1渐变段长度

渐变段长度可按转弯半径车辆以路段平均行驶速度行驶时，每秒横移1.0m计算，即 （9-1）

白莲岩线路段为40Km/h,B为7.0m。

9.1.2减速所需长度和加速所需长度

进口道减速所需长度和出口道加速所需长度可用下式计算

（9-2）

9.2 交叉口立面设计

白莲岩线公路交叉口形式为正交的十字形交叉口，位于斜坡地形上。相交道路车行道的中心线及边线的纵坡i1、i3均为3 .45%，路拱横坡i2为2%，车行道宽度B为7.0m,转角曲线半径R为19m。交叉口控制标高为131.32m,等高距h取0.1m。

9.2.1 路段上设计等高线的绘制

l1=h/i1=0.1/0.03=2.66（m）

l2=B/2*i2/i3=2（m）

由l1和l2即可绘制路段上的设计等高线。

9.2.2交叉口上设计等高线的绘制

（1）根据交叉口控制标高推算F3、N、F4三点标高

HN=hA-AN*i1=150.5325（m）

HF3=hF4=hN-B/2*i2=130.4625（m）

同理，可求得其余道口切点横断面的三点标高分别为：

hM= 132.1075（m） hE4=hE1= 132.0375（m）

hK= 131.1075（m） hE2=hE3=132.0375 （m）

hG= 131.5025（m） hF1=hF2= 130.4625（m）

图9-交叉口立面设计图

（2） 根据A、F、E点标高，求C、D等点的设计标高：

hc4 =[（hF4+R*i1）+（hE4-R*i1）]/2

=[(130.4625+19*0.035）+（132.0375-19*0.035）]/2

=131.25（m）

hD4 =hA-（hA-hc4）/AC*AD4

=131.14 (m)

同理，可得：

hc1=131.3725（m） hc2=131.25（m） hc3=131.1275（m）

hD1=131.46（m） hD2=131.14（m） hD3=130.82（m）

（3）根据F4、D4、E4点标高，求转角曲线上各等高点的标高

采用平均分配法确定

F4D4和D4E4的弧长为

L=1/8*2R=1/4*2*3.14*19=14.92（m）

F4D4间应有设计等高线为（131.14-130.4）/0.10= 7根

等高线的平均间距为14.92/7=2.13（m）

D4E4间应有设计等高线为（132.04-131.14）/0.10=9根

等高线的平均间距为14.92/9=1.66（m）

F3D3及D3E3间应有设计等高线为（130.82-130.46）/0.10=4根

等高线的平均间距为14.92/4=3.75（m）

F2D2及D2E2分别与D4E4及F4D4相同。

E1D1及D1F1间应有设计等高线为（132.04-131.46）/0.10=6根

等高线的平均间距为14.92/6=2.49（m）

（4）根据A、M、K、G、N各点标高，可分别求出路脊线AM、AK、AG、AN上的等高点，对路脊线上的标高点位置，也可以根据待定等高线标高、A点标高以及纵坡i1来确定。

（5）按所选定的立面设计图式，将对应等高点连接起来，即得初步设计图。

（6）根据交叉口等高线中间应疏以下，边缘应密一些，且疏与密过渡应均匀的原则，对初定立面设计图进行调整。

第十章 土石方数量计算

10.1相关土石方工程量计算

具体的相关土石方工程量见图表：

10.2概预算计算

10.2.1水泥混泥土路面

面层 普通混泥土用量2802*7.0*0.22＝4315.08m

基层 水泥稳定材料用量 2802*7.0*0.18＝3530.52 m

垫层 低剂量无机结合料稳定土 2802*7.0*0.15=2942.10 m

10.2.2沥青混泥土路面

面层 采用沥青混凝土（8cm），2802*7.0.08=1569.12 m

基层 采用水泥碎石（取20cm），2802*7.0*0.20=3922.8 m

底基 层采用石灰土（取40cm） , 2802*7.0*.40=7845.60 m

参 考 文 献

[1] 张雨化. 道路勘测设计［M］.北京:人民交通出版社,2004

[2] 邓学钧. 路基路面工程［M］. 北京:人民交通出版社,2005

[3] 张廷楷. 道路线形设计［M］. 上海:同济大学出版社,1990

[4] 张廷楷. 高速公路［M］.北京：人民交通出版社，1990

[5] 余志生. 汽车理论［M］.第二版.北京:机械工业出版社，1990

[6] 徐家钰、程家驹.道路工程［M］.上海: 同济大学出版社,1995

[7] 张金水、张廷楷. 道路勘测设计［M］.上海: 同济大学出版社,1998

[8] 徐家钰 ,郭忠印.土木工程专业毕业设计指南(道路工程分册)［M］.北京:中国水利水电出版社,2000

[9] 严作人、孙立军.道路工程经济与管理［M］.上海: 同济大学出版社,1995

[10]张新天罗晓辉.道路工程［M］. 北京:人民交通出版社,2004

[11]张起森.公路施工组织及概预算［M］. 北京:人民交通出版社,1999

[12]周荣沾.城市道路设计［M］. 北京：人民交通出版社，1988

[13]交通部行业标准.公路路线设计规范［M］.北京：人民交通出版社，1992

[14]姚祖康.道路路基和路面工程［M］.上海：同济大学出版社，1994

[15]方左英.路基工程［M］.北京：人民交通出版社，1987

结束语

经过3个月的时间，白莲岩道路设计终于结束了。在毕业设计中，我的设计对白莲岩公路进行了平面设计，纵断面设计，横断面设计，交叉口设计，路面设计，概预算和土石方计算。在做设计的过程中，运用到了大学里所学到的大量专业知识，得到了一次非常难得的锻炼。在设计过程中并不是一番风顺的，遇到了很多问题。我向老师和同学请教，翻阅大量相关资料，复习并学会了不少东西，自己有了比较大的进步。但是设计中也有做的不足的地方，需要改进。总体的设计体会是，路线设计应在所选定的路线走向与主要控制点的基础上，做出全线总体布局设计方案，然后按总体设计要求，结合主要技术指标的运用，进行路线方案比选、论证，确定合理的设计方案。当采用不同设计速度、技术指标或设计方案对工程造价、自然环境、社会经济效益等有明显影响时，应作同等深度的多方案技术经济比较。路线设计应结合地形、地物条件，并在充分进行工程地质、水文地质、山地自然灾害、地震、断裂带、筑路材料等调查的基础上，综合考虑沿线小区域气候(如暴雨中心、雾区、风口)等自然条件，进行方案研究，以选定路线线位及主要平、纵面技术指标。

感谢词

毕业设计即将结束，我的学生生涯也马上就要结束了！

在本次毕业设计中我首先要感谢一下我的指导老师南京航天航空大学的。。。和。。。老师！两位是都很负责任的好老师，在整个设计过程中对我进行了悉心的指导，帮助我们解决在设计中遇到的问题，而且还介绍了很多设计方面的知识和专业软件，这些信息使我收到了很大震撼，让我受益匪浅，也开阔了我的视野！感谢母校土木学院的各位老师，他们都为人师表，都教会了我很多，都是我学习的好榜样。我还要感谢帮助过我的同学，不管是在平时的学习中还是本次的毕业设计我们有不懂的问题都相互请教研究。

时光如水，日月如梭。有太多的事沥沥在目，宛如昨日, 记忆犹新。有太多的人音容笑貌，跃然纸上，挥之不去。我永远都不会忘记这大学四年。