某某道路设计.doc

第一部分：路线设计1.道路等级的确定公路根据交通量及其使用功能、性质分为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、 三级公路和四级公路。高速公路 一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为25000 辆以上，专供汽车分向、分道高速行驶并全部控制出入的公路。一级公路 一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成小客车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为 1500030000 辆以上，专供汽车分向、分道高速行驶并全部控制出入的公路。二级公路 一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为 30007500 辆以上，专供汽车行驶的公路。三级公路 一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量为 10004000 辆以上的公路。四级公路 一般能适应按各种汽车（包括摩托车）折合成中型载重汽车的远景设计年限的年平均昼夜交通量双车道 1500 辆以下，单车道 200 辆以下。 根据交通量计算确定公路等级。1.1 已知资料 路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率 5.5%）交通组成(辆/日)解放 CA10B459解放 CA390793东风 EQ140830黄河 JN150577黄河 JN253277长征 XD980179日野 ZM440174日野 KB222171太拖拉 138145轴重小于 25KN 的车辆2849查标准由公路工程技术标准规定：高速、一级公路以小客车为折算标准。 各汽车代表车型与换算系数如下表所示：汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019 座的客车和载质量2t 的货车中型车1.519 座的客车和载质量2t 的货车大型车2.0载质量7t14t 的货车拖挂车3.0载质量14t 的货车1.2交通量计算初始年交通量：N0=(459+793+830)×1.5+(577+277+179+171+145)×2+174×3+2849×1 =9192（辆/日）1.3确定公路等级公路远景设计年限为 20 年，则远景设计年限交通量N:由远景设计年限交通量 N=25422(辆/日)，查公路工程技术标准，拟定该公路为 四车道一级公路，设计车速为 80km/h。1.3.1查相关资料确定主要技术标准1.3.2 服务水平 20年后设计小时交通： 式中：单向设计小时交通量（veh/h）； 预测年度的年平均日交通量（veh/h）； 方向不均匀系数（%）； 设计小时交通量系数（%）每车道设计小时交通量： 公路路段的实际通行能力： 一级公路路段的实际通行能力；与实际行驶速度相对应的一级公路路段设计通行能力；交通组成修正系数；车道数修正系数；驾驶者总体特征修正系数；平面交叉修正系数；路侧干扰修正系数查公路路线设计规范（JTG D20-2006）：设计为一级公路：一级服务水平。1.3.3 建筑限界W行车道宽度 L1左侧硬路肩宽度L2右侧硬路肩宽度 S1左侧路缘带宽度S2右侧路缘带宽度 H净空高度C 当 设 计 车 速 大 于100km/h 时 为0.5m ， 等 于 或 小 于100km/h 时 为0.25mM1中间带宽度M2中央分隔带宽度E建筑限界顶角宽度（当 L1m 时，E=L；当 L1m 时，E=1m） (注：一条公路应采用同一净高，一级公路的净高应为 5.00m)1.3.4 车道宽度 当设计车速为 80km/h 时，车道宽度为 3.75m 采用一级公路整体式断面，设置中间带。中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其各部分宽度应符合：一般值（m）最小值(m)中央分隔带2.001.00左侧路缘带0.500.50中间带宽度3.002.001.3.5 路肩宽度一般值（m）最小值（m）右侧硬路肩宽度2.51.50土路肩宽度0.750.75一级公路应在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，其宽度为 0.5m1.3.6路基宽度 路基宽度一般值：24.50米最小值：21.50米（四车道）：各级公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和，当设有中间带、加（减）速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这些部分的宽度。 ：确定路基宽度时，中央分隔带宽度、左侧路缘带宽度、右侧硬路肩宽度、土路 肩宽度等的“一般值”和“最小值”应同类项相加。2.选线2.1公路路线特点： 该路段属于平原微丘地区，地面高度变化较小，高差都在20米左右,同时期间有水塘、河流、沟渠等.而且是农作物和经济作物生产的密集区并且山坡脚下和平原地区都分布有居民点。因此,在该地区选线在追求高技术标准的同时除了考虑地形,水文,工程数量,还应该考虑路线对当地农业生产和居民的正常生产生活的影响.使选定线路发挥最大的潜能和效益,实现可持续发展。2.2选线基本原则及依据(1).路线设计应在保证行车安全,舒适,迅速的前提下,尽量减少工程量,降低造价。(2).充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，做好路线与地形的配合，做好路线平、 纵、 横三方面的结合，力求平面短捷舒顺，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、 经济。(3).充分利用土地资源，同时尽量少占或不占用农田和经济园林，减少拆迁。线路情况见地形图.2.3方案比选:方案 A:方案交点桩号里程2271.426米.该方案本着便于施工,减少建设投资和减小对地貌的破坏的原则.多沿山脚布线并尽量沿等高线走,减少土方填挖作业线路.所经地区最大高差不超过30m.平原地段依据少占农田和经济作物林园,减少拆迁作业的原则,尽可能的采用直线进行穿越,减少对当地正常农业生产的影响.该路线穿越农业用地总长为1100m左右。线路只有1个交点,位于桩K1+813.631,JD处的转角为14.31度，技术标准比较高。方案 B:该方案交点桩号里程2384.892m.按照充分利用土地资源，减少拆迁，保护耕地和经济园林原则，绕开耕地相对集中的地区，从经济园林较多的地区穿越。方案比选:两套方案比选的焦点在于追求技术标准还是迁就实际情况.方案 A 无疑线形简单，施工方便,工程数量相对较小,方案 B 与两段旧路相交，并穿越一居民集中点，迁就实际条件的代价造成某些路段技术标准不高，并且可能会扰乱居民的正常生产生活，引起居民的不满情绪。.所以选择方案 A 作为设计方案。3.平面线形设计3.1平纵线形的协调 为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵两面结合作为主体线形来分析研究。( 1 ).平曲线与竖曲线的配合应该在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性。( 2 ).平纵曲线的技术指标大小应该均衡。( 3 ).选择组合得当的合成坡度,以利于路面排水和行车安全。( 4 ).注意路线与周围环境的配合。3.2线形与环境的协调（1）.定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性沥青混凝土路面以减少噪音。（2）.路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设。（3）.注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。（4）.对位置适当的桥梁在台前坡脚（常水位以下）设置平台，以利非机动车辆和行人通过。（5）.对位于公路两侧的建筑物建议注意其风格，以求和道路想协调，增加美感。3.3停车视距：110米3.4 圆曲线最小半径（米）一般值：400 ，极限值：250；不设超高最小半径：当路拱2.00%时为2500米；当路拱2%时为 3350米。3.5 设计的线形示意图由地形图计算出起点、交点、终点的坐标：BP(A): (908137.00 , 489161.20) JD(B): (906939.30 , 487799.30)EP(C): (906560.00 , 487540.00)路线长、方位角计算:（1） AB段（2） BC段（1） 转角计算交点编号方位角转角BP(A)JD(B)EP(C)3.6圆曲线计算（1）JD转角处已知，取圆曲线半径，如下图：路线转角 L曲线长（m） T切线长（m）E外矩（m） J校正数（m） R曲线半径（m）桩号校核： K0+000 +1813.631 K1+813.631 -336.968 K1+477.500 +1/2669.446 K1+812.327 +1/22.490 K1+813.631 校核无误。（2）平曲线计算结果总汇见表A<直线，曲线及转角表>4.纵断面设计4.1最大纵坡：5%4.2 最小坡长：一般值250米， 最小值200米4.3一级公路纵坡长度限制纵坡坡度（%）345最大坡长（m）11009007004.4 竖曲线最小半径和最小长度凸形竖曲 线半径 （m）一般值 4500极限值3000凹形竖曲 线半径  （m）一般值3000极限值2000竖曲线最小长度 （m）一般值170极限值704.5纵坡设计4.5.1竖曲线 1已知：变坡点桩号 K0+800, i1= -1.410%, i2= -0.320%, w1= i2i1= 1.09%,为凹曲线，拟定竖曲线半径 R1=20800m，则：竖曲线长度：切线长度：竖曲线变坡点纵距： 竖曲线起点桩号：起点高程：竖曲线内桩号的高程计算，已知变坡点 k0+800的高程为 117.365m，计算公式为： 其中：曲线上任意点到曲线起点的水平距离。K0+686.640118.9630.0000.000118.963118.963K0+700.000118.96313.3600.004118.775118.779K0+720.000118.96333.3600.027118.493118.519K0+740.000118.96353.3600.068118.211118.279K0+760.000118.96373.3600.129117.929118.058K0+780.000118.96393.3600.210117.647117.856K0+800.000118.963113.3600.309117.365117.674K0+820.000118.963133.3600.428117.083117.510K0+840.000118.963153.3600.565116.801117.366K0+860.000118.963173.3600.722116.519117.241K0+880.000118.963193.3600.899116.237117.135K0+900.000118.963213.3601.094115.955117.049K0+913.360118.963226.7201.236115.766117.0024.5.2竖曲线 2:已知：变坡点桩号 K1+800, i1= -0.320%, i2= 2.293%, w2= i2i1= 2.613%,为凹曲线，拟定竖曲线半径 R2=15100m，则：竖曲线长度：切线长度：竖曲线变坡点纵距： 竖曲线起点桩号：起点高程：竖曲线内桩号的高程计算，已知变坡点 k1+800的高程为 114.165m，计算公式为： 其中：曲线上任意点到曲线起点的水平距离。桩号起点高程切线高程设计高程K1+602.690114.7960.0000.000114.796114.796K1+620.000114.73917.3100.010114.684114.694K1+640.000114.73937.3100.046114.620114.666K1+660.000114.73957.3100.109114.556114.664K1+680.000114.73977.3100.198114.492114.690K1+697.500114.73994.8100.298114.436114.733K1+700.000114.73997.3100.314114.428114.741K1+720.000114.739117.3100.456114.364114.819K1+740.000114.739137.3100.624114.300114.924K1+760.000114.739157.3100.819114.236115.055K1+780.000114.739177.3101.041114.172115.213K1+800.000114.739197.3101.289114.108115.397K1+812.327114.739209.6371.455114.068115.523K1+820.000114.739217.3101.564114.044115.607K1+840.000114.739237.3101.865113.980115.844K1+860.000114.739257.3102.192113.916116.108K1+880.000114.739277.3102.546113.852116.398K1+900.000114.739297.3102.927113.788116.715K1+920.000114.739317.3103.334113.724117.058K1+927.154114.739324.4603.486113.701117.187K1+940.000114.739337.3103.767113.660117.427K1+960.000114.739357.3104.227113.596117.823K1+980.000114.739377.3104.714113.532118.246K1+997.310114.739394.6205.156113.476118.6334.6竖曲线计算结果汇总:全线路桩号高程桩号设计高程桩号设计高程桩号设计高程K0+000.000128.645K0+820.000117.510K1+602.690114.796K0+020.000128.363K0+840.000117.366K1+620.000114.694K0+040.000128.081K0+860.000117.241K1+640.000114.666K0+060.000127.799K0+880.000117.135K1+660.000114.664k0+080.000127.517K0+900.000117.049K1+680.000114.690k0+100.000127.235K0+913.360117.002K1+697.500114.733K0+120.000126.953K0+920.000116.981K1+700.000114.741K0+140.000126.671K0+940.000116.917K1+720.000114.819K0+160.000126.389K0+960.000116.853K1+740.000114.924K0+180.000126.107K0+980.000116.789K1+760.000115.055K0+200.000125.825K1+000.000116.725K1+780.000115.213K0+220.000125.543K1+020.000116.661K1+800.000115.397K0+240.000125.261K1+040.000116.597K1+812.327115.523K0+260.000124.979K1+060.000116.533K1+820.000115.607K0+280.000124.697K1+080.000116.469K1+840.000115.844K0+300.000124.415K1+100.000116.405K1+860.000116.108K0+320.000124.133K1+120.000116.341K1+880.000116.398K0+340.000123.851K1+140.000116.277K1+900.000116.715K0+360.000123.569K1+160.000116.213K1+920.000117.058K0+380.000123.287K1+180.000116.149K1+927.154117.187K0+400.000123.005K1+200.000116.085K1+940.000117.427K0+420.000122.723K1+220.000116.021K1+960.000117.823K0+440.000122.441K1+240.000115.957K1+980.000118.246K0+460.000122.159K1+260.000115.893K1+997.310118.633K0+480.000121.877K1+280.000115.829K2+000.000118.695K0+500.000121.595K1+300.000115.765K2+020.000119.153K0+520.000121.313K1+320.000115.701K2+040.000119.612K0+540.000121.031K1+340.000115.637K2+060.000120.070K0+560.000120.749K1+360.000115.573K2+080.000120.529K0+580.000120.467K1+380.000115.509K2+100.000120.988K0+600.000120.185K1+400.000115.445K2+120.000121.446K0+620.000119.903K1+420.000115.381K2+140.000121.905K0+640.000119.621K1+440.000115.317K2+147.154122.069K0+660.000119.339K1+460.000115.253K2+160.000122.363K0+680.000119.057K1+477.500115.197K2+180.000122.822K0+686.640118.963K1+480.000115.189K2+200.000123.281K0+700.000118.779K1+500.000115.125K2+220.000123.739K0+720.000118.519K1+520.000115.061K2+240.000124.198K0+740.000118.279K1+540.000114.997K2+260.000124.656K0+760.000118.058K1+560.000114.933K2+270.486124.897K0+780.000117.856K1+580.000114.869K0+800.000117.674K1+600.000114.8055.横断面设计5.1路基宽度查公路工程技术标准，拟定横断面的各项技术指标如下：据任务书知道设计年限 2030年，各种车辆折合成小客车的交通量合计为 25422 辆/日，查规范得公路等级一级，拟定车速为80km/h，四车道，一级服务水平。各项技术指标如下： 路基宽度：24.50m 车道宽度：4×3.75=15.00m 中央分隔带带宽度：2.00m 左侧路缘带宽度：2×0.50=1.00m 右侧硬路肩宽度：2×2.50=5.00m 土路肩宽度：2×0.75=1.50m 一级公路还应该在右侧硬路肩宽度内设右侧路缘带，其宽度为0.5m。5.2路拱坡度JTG D202006公路路线设计规范：高速公路、一级公路整体式路基的路拱宜采用双向路拱坡度，由路中央向两侧倾斜。位于中等强度降雨地区时，路拱坡度宜为2%；位于降雨强度较大地区时，路拱坡度可适当增大。硬路肩路拱与行车道相同，但不得大于5%；土路肩的横坡应比车道或硬路肩的横坡大1%或2%。故取路拱坡度为2%，土路肩横坡为3%。5.3路基边坡坡度 由公路路基设计规范得知，当 H<8m（H路基填土高度）时，路基边坡按 1：1.5 设计；当H超过 8m时路基边坡按 1:1.75设计。5.4护坡道公路工程技术标准：当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于 2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于 2m时，应设置宽 1m的护坡道；当高差大于 6m 时，应设置宽 2m的护坡道。本设计结合当地的自然条件设置护坡道，护坡道坡度设计为 4%。5.5边沟设计公路路基设计规范:边沟横断面一般采用梯形，梯形边沟内侧边坡为 1：1.01：1.5，外侧边坡与挖方边坡坡度相同。少雨浅挖地段的土质边沟可采用三角形横断面，其内侧边坡宜采用 1：21：3，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。本设计路段地处平原微丘区，故宜采用梯形边沟，且底宽为 0.6m，深 0.6m，内侧边坡坡度为 1：1。5.6横断面设计步骤（1）根据地形图绘横断地面线。（2）根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、 超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。（3）根据地质资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。（4）绘横断面设计线，又叫“戴帽子”。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。（5）计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上）。（6）计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路 基土石方数量汇总表。5.7附加:土石方的计算和调配5.7.1调配要求（1）土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。（2）纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（ 按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。（3）土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。（4）借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。（5）不同性质的土石应分别调配。（6）回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。 5.7.2调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。本设计采用表格调配法,分段调用。土方调配步骤如下：（1）准备工作 调配前对土石方计算进行复核，确认无误后 方可进行。（2）横向调运 即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。（3）纵向调运定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见叫免费运距（4）计算借方数量、废方数量和总运量 借方数量=填缺纵向调入本桩的数量 废方数量=挖余纵向调出本桩的数量 总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量（5）复核 横向调运复核：填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余 纵向调运复核：填缺=纵向调运方+借方 挖余=纵向调运方+废方 总调运量复核：挖方+借方=填方+弃方5.8 附加:曲线超高过渡计算:本设计路线共有平曲线 1处：半径缓和曲线长超高曲线一1800.00220.002.0%过渡方式:绕中央分隔带边缘旋转,从缓和曲线某一点起过渡，采用大于1/330超高渐变率。 由于采用路拱超高，过渡过程中只需行车道外侧绕中线逐渐抬高，直至与内侧横坡相等为止。土路肩的超高过渡:随外侧车道一起过渡，并采用外侧车道横坡。计算公式：；其中为距离处行车道横坡值。曲线超高过渡段各桩号横坡值。(见下表)桩 号内侧车道外侧车道超高横坡(%)土路肩横坡(%)超高横坡(%)土路肩横坡(%)K1+477.500-2.000-3.000-2.000-3.000K1+480.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+500.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+520.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+540.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+560.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+580.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+600.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+620.000-2.000-3.000-2.000-3.000K1+640.000-2.000-3.000-1.538-1.538K1+660.000-2.000-3.000-0.308-0.308K1+680.000-2.000-3.0000.9230.923K1+697.500-2.000-3.0002.0002.000K1+927.154-2.000-3.0002.0002.000K1+940.000-2.000-3.0001.2091.209K1+960.000-2.000-3.000-0.021-0.021K1+980.000-2.000-3.000-1.252-1.252K2+000.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+020.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+040.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+060.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+080.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+100.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+120.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+140.000-2.000-3.000-2.000-3.000K2+147.154-2.000-3.000-2.000-3.0006.路基稳定性验算本设计中出现了高路堤、深路堑，需要进行边坡稳定性验算；同时结合实际情况，因地 制宜制定提高路基稳定性的措施。6.1边坡稳定性验算根据边坡的不同土质，选用不同方法验算。6.1.1 高路堤边坡稳定性计算本设计路线中桩号 K0+800 处中桩填深达 13.07m为高路堤路段。须进行路堤稳定性验算。本设计采用圆弧滑动面条分法进行计算。（1）基本资料：路堤高 H=13.07m（其中上部 8m，边坡 1：1.5；下部 5.07m，边坡 1：1.75）， 填土的粘聚力 C=30KPa，内摩擦角 30°（tgj=0.577 ） 容重g =20KN / m3（2）计算荷载：公路一级汽车荷载。行车荷载换算高度计算： 公路一级汽车荷载换算成土柱高（当量高度h0按最不利情况布载，设其中一辆挂车停放,在路肩另一辆以最小间距 d=0.40m 与它并排停靠。按下式换算土柱高为：式中：L前后轮最大轴距，按公路工程技术规范（JTG B01-2003）规定对于标准车辆荷载为 L=12.8m；B横向分布宽度： （3）确定圆弧辅助线位置：本例按 4.5H 法确定滑动圆心辅助线： 由规范查得， =26°，=35°根据 4.5H 法确定圆弧辅助线（4）计算位置选取：通过路基中线；通过路基右边缘；通过距路基右边缘 1/4 路基宽度处。图 1.滑动面经过路基中线图 2.滑动面经过路基右边缘图 3.滑动面经过距路基右边缘 1/4 路基宽度处 计算过程：1）线连接可能滑弧的两端点，并做此直线的中垂线相交于滑动圆心辅助线EF于O1，01点即为该滑动曲线的圆心。2）弧范围土体分成 10 段，先自坡脚起每 4m 一段，最后一段可能略少。3）.在CAD中量取分段中心距圆心中线的水平距离，其中在圆心竖线左侧为负，右侧为正。 其中。4）在CAD中量取土条面积，由于本例填土高度不大，行车荷载影响很小，故计算中不考虑行车荷载。5）以路堤纵向长度 1m 计算出各个分段的重力Gi 。6）将每一段的重力Gi 化为二个分力；7）在滑动曲线法线方向分力： Ni = Gi cos ai ( KN )8）在滑动曲线切线方向分力：Ti = Gi sin ai ( KN )并分别计算出此两者之和 和（5）计算出滑动曲线圆弧长 L。表一：情况1分段121.130.890.463.1061.9628.2755.1440.41218.160.760.6427.85557.06358.92426.02314.490.610.7945.24904.85716.86552.15410.640.450.8954.811096.12979.92491.1556.710.280.9652.761055.251012.24298.1962.760.120.9944.74894.80888.73104.007-1.52-0.061.0034.18683.61682.21-43.768-5.39-0.230.9725.13502.62489.50-114.099-8.64-0.360.939.05180.90168.50-65.825325.151702.98表二：情况2分段123.960