三级公路设计

（略，详细情况见路线设计图） 路线及工程概况

本路线是山岭重丘区的一条三级公路，路线设计技术指标为：路基宽度为米，双向车道，无中央分隔带，土路肩为2 米，行车道为2 米。设计速度为30Km/h，路线总长米,起点桩号K0+，终点桩号为K1+。设计路线共设置了6个平曲线，半径分别为350m 210m 250m 337m 75m ，弯道处均设置缓和曲线，本次纵断面设计设置了8个变坡点，5个凸形竖曲线， 3个凹形竖曲线，半径依次为1800、4700、18000、2500、2500 3000、1400、1000米。 线自然地理特征

安州区隶属，位于绵阳市西南部，西北部，龙门山脉中段，介于北纬31°23′～31°47′，东经104°05′～104°38′之间，东与，东南与本市的接壤；南与德阳市的，西南与相连；北与本市的，西北与的毗邻 研究主要内容

本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成吉林白河—露水河三级公路的设计工作，具体内容包括整理分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、公路排水规划设计及设计文件的编制和图纸绘制。 资料整理与分析

设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。 路线平面、纵断面及横断面设计 排水设计 设计文件

毕业设计文件包括设计说明书和计算书。说明书交代设计内容、设计意图。计算书交代设计中的具体计算方法和过程。 设计图纸

一般要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面设计图、路基排水设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格，其中一部分图纸需要计算机绘图。 2 路线设计 公路等级的确定 已知资料

表2-1路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率6%）

解放 车型 CA-10B 辆/日 查《标准》

由《公路工程技术标准》规定：交通量换算采用小客车为标准车型。

表2-2各汽车代表车型与换算系数

汽车代表车型 车辆折算系数 说 明 ≤19座的客车和载质量≤2t的货小客车 东风 EQ-140 820 日野 KB222 33 黄河 小汽车 JN-150 35 1689 860 车 ＞19座的客车和载质量＞2t的货中型车 车 大型车 拖挂车 交通量计算

载质量＞7t~≤14t的货车 载质量＞14t的货车 初始年交通量：

N=860×＋820×＋33×＋35×＋1689×=4345辆/日 确定公路等级

假设该公路远景设计年限为20年，则远景设计年限交通量N:

N4345(16%)20-113146辆/日

根据《规范》：

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辆以上。

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：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二级公路。 所以根据给定的条件，要按二级要求设计一条三级公路。 选线设计 选线的基本原则：

（1）路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应

（2）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。

（3）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。

（4）选线应注意同农田基本建设的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。

（5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。

（6）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。

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。

a 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。

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，我们的起终点就是由老师规定的。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。

b 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。

c 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。 选线分析 选线方法

（l）选线可采用纸上定线或现场定线。

高速公路、一级公路应采用纸上定线并现场核定的方法。

二级公路、三级公路、四级公路可采用现场定线，有条件或地形条件受限制时，可采用纸上定线或纸上移线并现场核定的方法。

（2）选线应在广泛搜集与路线方案有关的规划、计划、统计资料，相关部门的各种地形图、地质、气象等资料的基础上，深入调查、勘察，并运用遥感、航测、GPS、数字技术等新技术，确保其勘察工作的广度、深度和质量，以免遗漏有价值的比较方案。 本设计选线分析

本设计起点高程为，终点高程为。大致有两个方向可供选择：上线、下线。我选择的是上线，下线路线虽短，但是路面起伏较大。

山岭地区路线弯多坡陡、标准低、工程量大，由于受山岭区地形、水文、地

质、气候等因素的影响，道路平、纵、横都受限制。 方案选定

选择路线方案的因素

选择路线方案一般应综合考虑以下主要因素：

（1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设单位对路线使用任务、性质的要求，战备、支农、综合利用等重要方针的体现。

（2）路线在铁路、公路、航道、空运等交通网中的作用，与沿线地区工矿、农业、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。

（3）沿线地形、地质、水文、气象、地震等自然条件的影响，要求的路线技术等级与实际可能达到的指标（包括对低限指标的采用）及对路线使用任务、性质的影响，路线增长系数（两控制点问路线实际长度与空间直线距离的比值）、筑路材料来源、施工条件以及工程量、四材（钢材、水泥、木材、沥青）用量、造价、工期、劳动力等情况及其对运营、施工、养护等方面的影响。

（4）其他如与沿线革命史迹、历史文物、风景区的联系等。 本设计路线方案选定

本方案路线总长个JD，直线段所占比重较平曲线大，选定线基本合理，满足《规范》要求，减少对耕地的破坏。但也有不足之处：填挖方较大。但是填挖基本平衡；在较填方多的路段需设置挡土墙，以保证道路安全，这势必使得筑路成本的增加。

平曲线要素值的确定 平面设计原则：

(1) 平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。

(2) 除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。

(3) 保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。

(4) 应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。

(5) 平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）

的最小长度

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：

(1) 基本型

按直线—缓和曲线—圆曲线—缓和曲线—直线的顺序组合，基本型中的缓和曲线参数、圆曲线最小长度都应符合有关规定。从线形的协调性看，宜将缓和曲线、圆曲线、缓和曲线之长度比设计成1:1:1。

图 基本型 图 S型 (2) S型

两个反向圆曲线用回旋线连接的组合，S型相邻两个缓和曲线参数宜相等。当采用不同的参数时，A1与A2之比应小为宜。

图 复合型 图 C型 (3) C型

同向曲线的两回旋线在曲率为零处径相衔接的形式，其连接处的曲率为零，相当于两基本型的同向曲线中间直线长度为零，这种线形对行车也会产生不利影

响。因此，C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用。

a 平曲线主要参数的规定

表2-3三级公路主要技术指标表 设计车速 一般最小半径 平曲线 极限最小半径 缓和曲线最小长度 30m 30m 路拱≤% 350m 不设超高的圆曲线最小半径 >% 450m 最大纵坡 一般最小半径 凸曲线 极限最小半径 一般最小半径 凹曲线 极限最小半径 路线曲线要素计算 有缓和曲线的圆曲线要素计算公式

在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下：

250m 250m 400m 8% 400m 30km/h 65m

图2-1按回旋曲线敷设缓和曲线

L2L4SSp （2-3）

24R2384R3LSL3Sq （2-4） 22240RLS1800 （2-5）

2RT(Rp)tg2q

LR180LS

E(Rp)sec2R

D2TL 式中: T——总切线长，（m）；

L——总曲线长，（m）；

Es——外距，（m）；

D——切曲差，（m）；

R——主曲线半径,（m）； ——路线转角，（°）；

0——缓和曲线终点处的缓和曲线角，（°）； q——缓和曲线切线增值，（m）；

p——设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（m）；

Ls——缓和曲线长度，（m）；

主点桩号计算

ZHJDT （1-1-15）

HYZHLS （1-1-16） YHHYLY （1-1-17）

HZYHLS （1-1-18）

QZHZL/2 （1-1-19）

JDQZD/2 （1-1-20）

2-6）

（2-7）

2-8）

（2-9）

（（

基本型曲线

JD1：K0+

设R=350m，LS=70m ， =31。则曲线要素计算如下：

L2702Sp0.583m24R24350

qLS7035m22

31.0T(Rp)tgq(3500.583)tan35132.225m22

LS1807018005.732R23503.14

LR180LS35031.018070259.272m

31E(Rp)secR(3500.583)sec35013.270m22

D2TL2132.225259.2725.178m

B: 主点里程桩号计算： ZH =JD - T= （K0+）- 5= K0+ HY = ZH +LS= （K0+）+70=K0+

QZZHL259.272(K0153.775)K0283.41122

YHZHLLS(K0153.775)259.27270K0343.047

HZZHL(K0153.775)259.272K0413.047

S型曲线

JD2与JD3构成S型曲线，故先计算出JD2的曲线要素，然后根据JD2的曲线要素反推JD3半径，确定JD3的曲线要素。

计算曲线要素 JD2=(K0++=K0+

右44 R=210m LS=70m交点桩号为

L2702Sp0.972m24R24210

qLS7035m22

LS1807018009.552R22103.14

44.0T(Rp)tgq(2100.972)tan35120.238m22

LR180LS21044.018070231.187m

44E(Rp)secR(2100.972)sec21017.541m22

D2TL2120.238231.1879.289m

B: 主点里程桩号计算：

ZHJD2T(K0598.822)120.238K0478.584 HYZHLS(K0478.584)70K0548.584

QZZHL231.187(K0478.584)K0594.17722

YHZHLLS(K0478.584)231.18770K0639.771

HZZHL(K0478.584)231.187K0709.771

由于JD3反算后（已知LS=50）半径R为小数，故需取整R=250m JD3:

左27.0 JD3=(K0++=K0+

A.曲线要素计算如下：

L2502Sp0.417m24R24250

qLS5025m22

LS1805018005.732R22503.14

27.0T(Rp)tgq(2500.417)tan2585.120m22

LR180LS25027.018050167.750m

27E(Rp)secR(2500.417)sec2507.533m22

D2TL285.120167.7502.490m

B: 主点里程桩号计算：

ZHJD3T(K0795.533)85.120K0710.413 HYZHLS(K0710.413)50K0760.413

QZZHL167.750(K0710.413)K0794.28822

YHZHLLS(K0710.413)167.75050K0828.163HZZHL(K0710.413)167.750K0878.163

C型曲线

JD4与JD5构成C型曲线，先计算JD4的曲线要素，然后根据JD4的曲线要

44右素反推JD5的半径（已知LS），确定JD5的曲线要素。

A.曲线要素计算如下：

L2502Sp0.309m24R24337

qLS5025m22

LS1805018004.252R23373.14

23.0T(Rp)tgq(3370.309)tan2593.626m22

LR180LS33723.018050185.212m

23E(Rp)secR(3370.309)sec3377.219m22

D2TL293.626185.2122.040m

主点里程桩号计算：

ZHJD4T(K1099.043)93.626K1005.417 HYZHLS(K1005.417)50K1055.417

QZZHL185.212(K1005.417)K1098.02322

YHZHLLS(K1005.417)185.21250K1140.629

HZZHL(K1005.417)185.212K1190.629

B:JD5利用前交点JD4，及体T长，取LS=55,反算R,最后得R=75 JD5=(K1++=K1+ 曲线要素计算如下：

L2552Sp1.681m24R2475

右110.4

qLS5527.5m22

LS18050180021.022R2753.14

110.4T(Rp)tgq(751.618)tan27.5137.892m22

LR180LS75110.418055199.44m

110.4E(Rp)secR(751.618)sec7559.360m22

D2TL2137.829199.4476.218m

主点里程桩号计算：

ZHJD5T(K1329.003)137.829K1191.174 HYZHLS(K1191.174)55K1246.174

QZZHL199.44(K1191.174)K1290.88422

YHZHLLS(K1191.174)199.4455K1335.614

HZZHL(K1191.174)199.44K1390.614

回头曲线

JD6和JD7之间转交都太大，接近了180度并且交点间直线段长度过短，不

87.3,71.0AB满足一般平曲线设计，故在此设置回头曲线。选定LS=40,

87.371.0tantantantan1.6672222

ABL100RS59.97924R1.667?R58.846m

2L2402Sp1.133m24R2458.846

qLS4020m22

LS18040180019.4732R258.8463.14

87.3TA(Rp)tg(58.8461.133)tan57.217m22

6TBTABTA10057.21742.783m

T1TAq57.2172077.217mT2TBq42.7832062.783m

LyA(A2)LyBLS3.1440(87.3219.473)58.84669.637m21802180LS3.1440(A2)(71.0219.473)58.84652.905m21802180

JD6:JD7主点桩号计算 JD6=(K1++=K1+

ZHJD6T1(K1546.785)77.217K1469.568 HYZHLS(K1469.568)40K1509.568

QZZHLyA(K1469.568)69.637K1579.205YHQZLyB(K1579.205)52.905K1632.110HZYHLS(K1632.110)40K1672.110

计算结果汇总见“直线、曲线及转角表”。 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四种线形，在二公里的路长中，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JTG B01—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。 3 纵断面设计

沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面。 准备工作

（1）． 确定纵断面地面高程

在路线平面图上一次截取个中点桩桩号点，并内插地形图得到对应的地面标高，纵断面地面高程见（纵断面设计图）

（2）． 点绘纵断面地面线

①按A3号图纸尺寸，在图纸下方，自下而上绘出超高、直线与曲线、里程桩号、坡度与坡长、地面高程、填挖高度和地质状况；

②填绘直线与平曲线栏、里程桩号栏；

③在图纸左侧绘制相应高程标尺；

④接高程1：200，水平1：2000的比例，点绘地面线。 （3）．标出控制点

本设计中路线起、终点的设计标高的高程不变，为控制标高点。 纵坡设计的指标

1．最大坡长限制（30KM/h）

坡度（%） 3 —最大坡长（m） — 2.缓和坡度

各级公路为连续上坡下坡时，应不大于规定的纵坡长度，之间设置缓和坡段。标准规定缓和坡段的纵坡应不大于3%，且坡长应不小于最小坡长。

3.最小坡长《标准》规定汽车以设计速度9-15s的行程为宜。 设计速度（km/h） 一般最小值 坡长最小（m） 值 4.最小纵坡

《标准》规定最小纵坡以不小于%为宜。 5.平均纵坡：ipH L4 1100 5 900 6 700 7 500 8 300 9 200 120 100 80 60 40 30 20 400 350 250 200 160 130 80 300 250 200 150 120 100 60 《标准》规定：二级、三级四级公路越岭线连续上坡（下坡）路段相对高差为200-500m时，平均纵坡不应大于%。

6.合成坡度: Ji2ih

《标准》规定：在设有超高的平曲线上，三级公路超高与纵坡的合成坡度不得超过10%。 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：

表3-1竖曲线指标

设计车速（km/h） 最大纵坡（％） 最小纵坡（％） 一般值 凸形竖曲线半径（m） 极限值 一般值 凹形竖曲线半径（m） 极限值 竖曲线最小长度（m） 竖曲线基本要素计算公式：

i2i130 % % 400 250 400 250 25 (3-1)

L =R (3-2)

L T =2 （3-3) T2 E =2R (3-4)

式中：

 ————坡度差，

L ————曲线长， （m） T ————切线长， （m） E ————外距 （m） 路线纵断面图大致如下图：

A. 变坡点1： (1) 竖曲线要素计算：

里程和桩号K0+,i12.3%,i23%，R=1800m,高程 i2i13.0%2.3%0.053 (凸型)

LR18000.05395.4m TL95.447.7m22

T247.72E0.63m2R21800

(2) 设计高程计算： 竖曲线起点桩号=(K0+﹣=K0+

竖曲线起点高程=竖曲线终点桩号=( K0+ += K0+ 竖曲线终点高程= B 变坡点2：

(1) 竖曲线要素计算：

里程和桩号K0+ ,i13%,i26.0%，R=4700m,高程 i2i16.0%3%0.03 (凸型)

LR47000.03141.0m TL141.070.5m22

T270.52E0.53m2R24700

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=(K0+280)= K0+ 竖曲线起点高程=+×3%=

竖曲线终点桩号=(K0+280)+ = K0+ 竖曲线终点高程= 变坡点3： (1) 竖曲线要素计算

里程和桩号K0+ ,i16%,i27.0%，R=18000m,高程 i2i17.0%6.0%0.01 (凸型)

LR180000.01180.0m

TL180.090m22

T2902E0.23m2R218000

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=( K0+-90= K1+ 竖曲线起点高程=+90×%= 竖曲线终点桩号=( K0++90=K1+ 竖曲线终点高程=×%= D 变坡点4： (1) 竖曲线要素计算

里程和桩号K0+ ,i17.0%,i23.0%，R=2500m,高程 i2i17.0%3.0%0.04 (凹型)

LR25000.04100m

TL100.050m22

T2502E0.50m2R22500

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=( K0+-50= K1+ 竖曲线起点高程=+50×%= 竖曲线终点桩号=( K0++50=K1+ 竖曲线终点高程=×%= E 变坡点5： (1) 竖曲线要素计算

里程和桩号K0+ ,i13.0%,i27.5%，R=2500m,高程 i2i17.5%3.0%0.045 (凸型)

LR25000.045112.5m

TL112.556.25m22

T256.252E0.63m2R22500

(2) 设计高程计算： 竖曲线起点桩号=( K0+= K1+ 竖曲线起点高程=+×%= 竖曲线终点桩号=( K0++=K1+ 竖曲线终点高程= 变坡点6： (1) 竖曲线要素计算

里程和桩号K1+ ,i17.5%,i23.0%，R=3000m,高程 i2i13.0%7.5%0.045 (凹型)

LR30000.045135m

TL13567.5m22

T267.52E0.76m2R23000

(2) 设计高程计算： 竖曲线起点桩号=( K1+= K1+ 竖曲线起点高程=+×%= 竖曲线终点桩号=( K1++=K1+ 竖曲线终点高程=+×%= G 变坡点7： (1) 竖曲线要素计算

里程和桩号K1+ ,i13.0%,i23.0%，R=1400m,高程 i2i13.0%3.0%0.06 (凹型)

LR14000.0684m

TL8442m22

T2422E0.63m2R21400

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=( K1+-42= K1+ 竖曲线起点高程=+42×3%= 竖曲线终点桩号=( K1++42=K1+ 竖曲线终点高程=+42×%= H 变坡点8： (1) 竖曲线要素计算

里程和桩号K1+ ,i13.0%,i24.0%，R=1000m,高程 i2i14.0%3.0%0.07 (凹型)

LR10000.0770m

TL7035m22

T2352E0.61m2R21000

(2) 设计高程计算：

竖曲线起点桩号=( K1+-42= K1+ 竖曲线起点高程=×3%= 竖曲线终点桩号=( K1++42=K1+ 竖曲线终点高程=×%=

竖曲设计汇总表线计算表见附表： 4 横断面设计

平曲线加宽及其过渡

1.加宽值

汽车行驶在曲线上，各轮轨迹半径不同，以其中后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线的内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。

我国现行的《公路工程技术标准》根据各地的实际情况及车辆状况确定了不同的平曲线的加宽值。二级公路、三级公路、四级公路的圆曲线半径小于或等于250m时，应设置加宽。双车道公路路面加宽值规定如下表所示。

圆曲线加宽类别应根据该公路的交通组成确定。

四级公路和设计速度为30km/h的三级公路可采用第1类加宽值。 2.加宽的过渡

为了便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。在加宽过渡段上，路面的宽度逐渐变化。加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的加宽过渡方式。

（1）按比例过渡：

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：

bxLXbL

式中：Lx—任意点距缓和段起点的距离（m）； L—加宽缓和段长（m）； b—圆曲线上的全加宽值（m）。 这种方法一般适用于二、三、四级公路。 路拱及超高 路拱坡度

路拱坡度应根据路面类型和当地自然条件确定，但不应小于%。取2%。 土路肩的横坡

土路肩的横坡：位于直线路段或曲线路段内侧，且车道或硬路肩的横坡值大于或等于3%时，土路肩的横坡应与车道或硬路肩横坡值相同；小于3%时，土路肩的横坡应比车道或硬路肩的横坡值大1%或2%。位于曲线路段外侧的土路肩横坡，应采用3%或4%的反向横坡值。本设计为三级公路，设计速度为30km/h，无硬路肩，土路肩。 超高

超高缓和段长度的确定

（1）超高

《规范》规定：二级公路的最大超高值为8％。 （2）超高缓和段 超高缓和段长度

LCB'ip （）

式中：B'——旋转轴至行车道（设路缘带为路缘带）外侧边缘的宽度，（m）； i——超高坡度与路拱坡度代数差，（%）；

p——超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间相对升降的比率。 无中间带道路的超高过渡方式

无中间带的道路，无论是双车道还是单车道，在直线段的横断面均为以中线为脊向两侧倾斜的路拱。路面要由双向倾斜的路拱形式过渡到具单向倾斜的超高形式，外侧须逐渐抬高，在抬高过程中，行车道外侧是绕中线旋转的，若超高横坡度等于路拱坡度，则直至与内侧横坡相等为止。

若超高坡度大于路拱坡度时，可分别采用以下三种过渡方式。

（b）绕内侧边缘旋转;（b）绕中线旋转;（c）绕外侧边缘旋转 图为无中间带道路的超高过渡方式

本设计为新建道路且无中间带，采用绕中线旋转的无中间带道路的超高过渡。

由直线段的双向路拱横断面逐渐过渡到圆曲线段的全超高单向横断面，其间必须设置超高过渡段。超高渐变率按旋转轴位置规定如下表所示。

前面讲到缓和曲线，已经考虑到超高缓和段所需的最短长度。所以一股情况下，超高缓和段与缓和曲线长度相等。但有时因照顾到线形的协调性，在平曲线中配置了较长的缓和曲线，则超高的过渡可仅在缓和曲线某一区段内进行。因为过小的渐变率对路面排水不利。从利于排除路面降水考虑，横坡度由2％（或％）过渡到0％路段的超高渐变率不得小于1/330。

LcLSLcLSLcLS 取LcLS-1,超高渐变率不变,

则将超高缓和曲线向直线段延长来满足超高渐变率的要求, 处理办法有两种:

①将(LSLc-1)的长度值并入缓和曲线,即将Lc展延,但要同时满足超高渐变率不得小于1/330的下限要求。

②保证缓和超高曲线长度Lc和超高渐变率不变,将剩余的LSLc的长度并入圆曲线.本设计为三级柔性路面,路肩采用的是的路肩,考虑排水,保证路基的稳

定采取保证缓和超高曲线长度度。

和超高渐变率不变的方式.

根据上式计算的超高缓和段长度，应凑成5m的整倍数，并不小于10m的长

圆曲线和缓和超高段超高值计算

绕中线旋转超高值计算公式

计算公式 超高位置 x≤x0 xx0注 外缘hc bj((ijiG)BBiG(bj)(iGih)22 B2G 1.计算结果均为与设计高之高差 圆曲线上 中线hc' \"hc内缘 bjijbjijiBBiG(bjb)ih22 Bxx)(iGih)(或hC)2LCLC B2G 2．临界断面距缓和段起点：x02iGLciGih外缘hcx 中线bj(ijiG)(bj过渡段上 bjiji3hcx '．距离处的加宽内缘hcx\" bjij(bjbx)iG BBxbjijiG(bjbx)ih22LC 值：bxxbLC 已知本路段为三级公路，设计车速为30Km/h，行车道宽度为B=，路肩宽度（无硬路肩，土路肩宽），路拱坡度为iG，路肩坡度为iJ3%。

确定超高加宽值如下表

交点 曲线半径 超高 加宽值（m）

JD1 350 —— —— JD2 210 3% JD3 250 2% JD4 337 2% —— JD5 75 6% JD6-JD7 6% 各个特殊点的超高值计算

JD2处平曲线：

A. 确定超高缓和段长度

根据同路等级设计时速和平曲线半径查表得，超高加宽值，如上表：新建公路采用绕道路中线旋转，超高渐变率最大为P=1/125，最小为1/330，则超高缓

和段长度区间：

LCminB'i3.255%B'i3.255%20.31mLCmax53.625m p1/125p1/3302iG2%2LC5040m iGih2%3%LC50m?x0B． 计算各桩号处的超高值

x0处，桩号K0+=HY－LC=K0+

xx0处，桩号K0++x0=K0+ xLC处，桩号HY=K0+ xLC处，桩号YH=K0+ xx0处，桩号K0+=(K0++10

x0处，桩号K0+=HY－LC=(K0++50

横断面各点与设计高高差：

x0处ih3%

hcxbj((ijiG)BBxiG(bj)(iGih)22Lc

外缘:

0.5(3%2%)0.005mB6.5iG0.53%2%0.08m 220 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.50.4)2%0.005m

50 中线：hcx'bjijxx0处 ：

hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.540)(2%3%)0.155m250

0.5(3%2%)(0.5 中线：hcx'bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.5xLC处

400.4)2%0.0014m 50hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.550)(2%3%)0.1925m250

0.5(3%2%)(0.5 中线：hcx'bjijhcx''bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22BBxiG(bjbx)ih22LC 内缘：

6.56.550500.53%2%(0.50.4)3%0.0445m225050

JD3处平曲线：

LCminB'i3.254%B'i3.254%16.25mLCmax49.2m p1/125p1/3302iG2%2LC4040m iGih2%2%LC40m?x0计算各桩号处的超高值

x0处，桩号K0+=HY－LC=K0+

xx0处，桩号HY=K0+ xLC处，桩号HY=K0+ xLC处，桩号YH=K0+ xx0处，桩号=YH

x0处，桩号K0+=YH＋LC=(K0++40

横断面各点与设计高高差：

x0处ih2%,b0.4

外缘:

hcxbj((ijiG)BBxiG(bj)(iGih)22Lc

0.5(3%2%)0.005mB6.5iG0.53%2%0.08m 220 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.50.4)2%0.005m

40 中线：hcx'bjijxx0LC处

hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.540)(2%2%)0.155m240

0.5(3%2%)(0.5B6.5iG0.53%2%0.08m 2240 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.50.4)2%0.003m

40 中线：hcx'bjijJD4处平曲线：

LCminB'i3.254%B'i3.254%16.25mLCmax49.2m p1/125p1/3302iG2%2LC4040m iGih2%2%LC40m?x0计算各桩号处的超高值

x0处，桩号K1+=HY－LC=K1+

xx0处，桩号HY=K1+ xLC处，桩号HY=K1+ xLC处，桩号YH=K1+ xx0处，桩号K1+=YH

x0处，桩号 K1+=YH＋LC=( K1++40

横断面各点与设计高高差：

x0处

外缘:

hcxbj((ijiG)BBxiG(bj)(iGih)22Lc

0.5(3%2%)0.005m 中线：hcx'bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.50)2%0.005m

xx0LC处

hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.540)(2%2%)0.155m240

0.5(3%2%)(0.5 中线：hcx'bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.50)2%0.005m JD5处平曲线：ih6%

LCminB'i3.258%B'i3.258%32.5mLCmax85.8m p1/125p1/3302iG2%2LC5527.5m iGih2%6%LCLS55m?x0计算各桩号处的超高值

x0处，桩号ZH=K1+=HY－LC

xx0处，桩号K1+=ZH+x0=K1++ xLC处，桩号HY=K1+ xLC处，桩号YH=K1+ xx0处，桩号K1+=YH+LC-x0

x0处，桩号 K1+=HZ

横断面各点与设计高高差：

x0处

外缘:

hcxbj((ijiG)BBxiG(bj)(iGih)22Lc

0.5(3%2%)0.005m 中线：hcx'bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.50)2%0.005m

xx0处

hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.527.5)(2%6%)0.155m255

0.5(3%2%)(0.5B6.5iG0.53%2%0.08m 2227.5 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.51)2%0.005m

55 中线：hcx'bjijxLC处

hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.555)(2%6%)0.305m255

0.5(3%2%)(0.5 中线：hcx'bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22BBxiG(bjbx)ih22LC6.56.555552%(0.51.0)6%0.205m225555hcx''bjij 内缘：

0.53%

JD6—JD7处平曲线：ih6%,b2.5m

LCminB'i3.258%B'i3.258%32.5mLCmax85.8m p1/125p1/3302iG2%2LC4020m iGih2%6%LCLS40m?x0

计算各桩号处的超高值

x0处，桩号ZH=K1+

xx0处，桩号K1+=ZH+x0=K1++20 xLC处，桩号HY=K1+ xLC处，桩号YH=K1+ xx0处，桩号K1+=YH+LC-x0

x0处，桩号 K1+=HZ

横断面各点与设计高高差：

x0处

hcxbj((ijiG)BBxiG(bj)(iGih)22Lc

外缘:

0.5(3%2%)0.005m 中线：hcx'bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.50)2%0.005m

xx0处

hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.520)(2%6%)0.155m240

0.5(3%2%)(0.5B6.5iG0.53%2%0.08m 2220 内缘：hcx''bjij(bjbx)iG0.53%(0.52.5)2%0.020m

40 中线：hcx'bjijxLC处

hcxbj((ijiG)外缘:

BBxiG(bj)(iGih)22Lc6.540)(2%6%)0.305m240

0.5(3%2%)(0.5 中线：hcx'bjijhcx''bjijB6.5iG0.53%2%0.08m 22BBxiG(bjbx)ih22LC6.56.540402%(0.52.5)6%0.295m224040 内缘：

0.53%

横断面图绘制

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.本次横断面设计选择了全路线来绘制。其路基土石方数量见土石方数量计算表，路基设计的主要计算值见路基设计表。 5 排水设计 路基排水目的和要求

路基的强度和稳定性与水的关系十分密切。路基的病害有多种，形成病害的原因亦很多，但水的作用是主要因素之一，因此，路基设计、施工和养护中，必须十分重视路基排水工程。

路基设计时，必须将影响路基稳定性的地面水排除和拦截在路基用地范围以外，并防止地面漫流、滞积或下渗。对影响路基稳定性的地下水，则应予以隔断、疏干、降低，并引到路基范围以外适当的地点。 路基排水设计一般原则

1.排水设计要因地制宜、全面规划、因势利导、综合整治、讲究实效、注意经济，充分利用有利地形和自然水系。

2.各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基的稳定性，并做到路基排水有利于农田灌溉。

3.设计前必须进行调查研究，查明水源与地质条件，重点路段要进行排水系统的全面规划，考虑路基排水与桥涵布置相配合，地面排水与地下排水相配合，各种排水沟渠的平面布置与竖向布置相配合，做到综合整治，分期修建。

4.路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系，不轻易合并自然沟溪和改变水流性质，尽量选择有利地质条件布设人工沟渠，减少排水沟渠的防护和加固工程。

5.路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，有必须讲究经济效益。 边沟

本设计中，在路堑和矮路堤处设置双面边沟，高路堤处设置单面边沟（在迎水坡），边沟形式采用矩形边沟。边沟的深度及底宽为。边沟纵坡与路线纵坡一致，以25cm厚的浆砌片石铺筑，边沟纵坡为%，坡长不小于300m，边沟水均应引离路基，排入原有水系中的河流、排水渠及取土坑内。 边沟的作用

边沟是沿路基两侧布置的纵向排水沟。设置于挖方和低填方路段，路面和边坡水会集到边沟内后，通过跌水井或急流槽引到桥涵进出口处通过排水沟引到路堤坡脚以外，排离路基。 边沟的纵坡

边沟的纵坡一般与路线纵坡一致，当路线纵坡为零时，边沟应仍保持%～%的最小纵坡。 6 路面设计 路面设计原则

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。 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。 路面设计步骤

沥青路面结构设计有以下四步:

1. 根据设计任务书的要求:进行交通量分析，确定路面等级和面层类型，计算设计年限内一个车道的累计当量轴次和设计弯沉值。

2. 按路基土类与干湿类型:将路基划分为若干路段(在一般情况下路段长不宜小于500m，若为大规模机械化施工，不宜小于lkm)，确定各路段土基回弹模量。

3. 根据设计弯沉值计算路面厚度:本设计为三级公路，设计速度为30km/h无须验算拉应力是否满足容许拉应力的要求。

设计时，应先拟定某一层作为设计层，拟定面层和其他各层的厚度。采用半刚性基层、底基层结构时，可任选一层为设计层，当采用半刚性基层、粒料类材料为底基层时，应拟定面层、底基层厚度，以半刚性基层为设计层才能得到合理

的结构。

水泥混凝土路面结构设计：

搜集并分析资料，根据规范进行交通分析，选择路面结构的面层，基层和垫层。确定各层路面材料的参数，进行荷载疲劳应力验算和温度疲劳应力验算，最后电算验算水泥混凝土路面。

水泥混凝土路面结构设计包括下述内容：1.路面结构层组合设计，选择安排混凝土路面的结构层层次，它包括土基，垫层，基层和面层的结构层位，各层的路面结构类型，弹性模量和厚度。2.混凝土面板厚度设计3.混凝土面板的平面尺寸与接缝设计4.路肩设计5.混凝土路面的钢筋配筋率设计。

目前世界各国的混凝土路面设计方法都是以弹性地基板的荷载应力，温度应力分析方法为基本理论，以混凝土路面板的弯拉应力作为极限状态和设计控制指标。 设计资料

公路自然区划II2拟建一双车道三级公路,设计速度为30km/h,该地区为粘性土,稠度为,山岭重丘区.沿线的工程地质及水文地质良好。山体附近有多处采石厂，砂石材料丰富,其他材料均需外购。拟设计道路路基宽度米，路面宽度米，土路肩宽度米。所经地区多处为粘性土。在使用期内交通量前5年平均增长率为%,剩余年限的交通量平均增长率为%。

预测该路竣工后第一年的交通组成见下表:

表一 预测竣工后第一年的交通组成 解放 车型 CA-10B EQ-140 KB222 JN-150 东风 日野 黄河 小汽车 辆/日 混凝土路面设计 交通分析

841 625 41 29 1542 查规范，三级公路的设计基准期为20年，安全等级为四级。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，按下式算为标准轴载的作用次数。

pNSiNii100 i1n16式中：

NSpi——100KN的单轴一双轮组轴载的通行次数

——各类轴一轮型i级轴载的总重

n——轴型和轴载级位数

Ni——各类轴—轮型i级轴载通行次数；

i——轴-轮型系数；

单轴—双轮组：i=1 单轴—单轮组：i=×103P 双轴—双轮组：i=×10-5P 三轴—双轮组：i=×10-8P

由已知交通组成资料计算的各轴载当量次数如下表：

pi交通组成 轴重车型 轴—轮型 系数i Ni 当量轴次pNiii100 16（KN） （辆/日） 三菱FR415 五十铃NPR595 江淮HF140A 东风KF340 东风SP135P 五十铃EXR181 合计NS 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 前轴 后轴 30 51 1 1 1 1 1 1 1 1 ×10-6 ×10-6 ×10-8 ×10-9 piN ii100i1n16100 100 200 200 130 130 70 70 50 50 30 30 0 0 0 0 0 0 0 44 0 0 0 0 60 100 由表二可知，三级公路的设计基准期为20年，安全等级为四级。由表三可

知,临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数取。使用期内交通量平均增长率6%。

按下式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：

20NS1gr1112.7910.11Ne3653650.5816975辆gr0.01t属于轻度交通等级。

式中： Ne——标准轴载累计当量作用次数；

T ——设计基准期；

gr ——交通量年平均增长率；

η——临界荷位处的车辆轮迹横向分布系数，按表三选用 由表四查得，属重交通等级。

路面结构

由表二可知，相应于安全等级四级的变异水平等级为中～高级。根据三级公路、中等交通等级和中～高级变异水平等级，查表五初拟普通混凝土面层厚度为。基层选用水泥稳定粒料(水泥用量5％)，厚。垫层为石灰粉煤灰土。普通混凝土板的平面尺寸为宽，长4m。纵缝为设拉杆平缝，横缝为设传力杆假缝。

1) 纵向接缝的布设应路面宽度和施工铺筑宽度而定： 一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝；2) 每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝，其位置应尽可能选在缩缝或胀缝处； 3) 横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式,因本设计为重等级交通公路，所以采用设传力杆的假缝，具体构造如下图所示。

路面材料参数确定

按表六，取普通混凝土面层的弯拉强度标准值fr为，相应弯拉弹性模量标准值Ec为29GPa。

表六 混凝土弯拉强度标准值fr

交通等级 重 水泥混凝土的弯拉强度标准值（MPa） 特重 等 中轻 钢纤维混凝土的弯拉强度标准值（MPa）

表七 中湿路基路床顶面回弹模量经验参考值范围(MPa)

公路自然区划 土 组 Ⅱ 土质砂 粘质土 粉质土 26～42 25～45 22～46 Ⅲ 40～50 30～40 32～54 Ⅳ 39～50 25～45 30～50 Ⅴ 35～60 30～45 27～43 Ⅵ 50～60 30～45 30～45 查表七，路基回弹模量E0取35MPa。查表八，水泥稳定粒料基层回弹模量E1取1600MPa,石灰粉煤灰土垫层回弹模量E2取800MPa。

按下式计算基层顶面当量回弹模量如下：

Exh1E1h2E2h1h2222216000.2028000.1821242MPa220.200.18

E1h1E2h2(h1h2)211116000.2038000.183Dx()12124E1h1E2h21212(0.180.20)211()15.04MN·m416000.208000.1833

hx312Dx/Ex3125.04/12420.365m

E12420.45a6.2211.51(x)0.456.2211.51()4.335E035

b11.44(Ex0.5512420.55)11.44()0.798E035

Ex1/312421/3)4.3350.3650.79835()223.075MPaE035

bEtahxE0( 式中：Et ——基层顶面的当量回弹模量(MPa)； E0——路床顶面的回弹模量(MPa)；

Ex——基层和底基层或垫层当量回弹模量(MPa)； E1、E2——基层和底基层或垫层的回弹模量(MPa)； hx——基层和底基层或垫层的当量厚度(m)； Dx——基层和底基层或垫层的当量弯曲刚度(MN·m)； h1、h2——基层和底基层或垫层的厚度(m)； a、b——与Ex／E0有关的回归系数。 普通混凝土面层的相对刚度半径按下式计算如下：

r0.537h3Ec/Et0.5370.22329000/223.0750.598m

式中： r ——混凝土板的相对刚度半径(m)； H ——混凝土板的厚度(m)；

E c——水泥混凝土的弯拉弹性模量(MPa)； Et ——基层顶面当量回弹模量(MPa)

荷载疲劳应力

按下式，标准轴载在临界荷位处产生的荷载应力计算为

PS0.0770.6h20.0770.5980.60.2221.169MPa

式中：

σps——标准轴载PS在四边自由板临界荷位处产生的荷载应力(MPa)； r ——混凝土板的相对刚度半径(m)； h ——混凝土板的厚度(m)；

因纵缝为设拉杆平缝，接缝传荷能力的应力折减系数kr=。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Ne8783530.0572.182

根据公路等级，由表九，考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数kc=。

由下式，荷载疲劳应力计算为

prKrKfKcps0.872.1821.11.1692.441MPa

式中：

σpr——标准轴载PS在临界荷位处产生的荷载疲劳应力(MPa)； σps——标准轴载PS在四边自由板的临界荷位处产生的荷载应力(MPa)；

k r——考虑接缝传荷能力的应力折减系数，纵缝为设拉杆的平缝时，kr =～

(刚性和半刚性基层取低值，柔性基层取高值)；纵缝为不设拉杆的平缝或自由边时，kr =；纵缝为设拉杆的企口缝时，kr=～；

kf ——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； kc——考虑偏载和动载等因素对路面疲劳损坏影响的综合系数，按公路等级查表九确定。

温度疲劳应力

由表十，Ⅱ区最大温度梯度取88(℃／m)。板长4m，l/r =4／=，由图.可查普通混凝土板厚h=，Bx=（温度应力系数Bx）

表十 最大温度梯度标准值Tg

公路自然区划 最大温度梯度(℃/m) 注：海拔高时，取高值；湿度大时，取低值。 最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力计算为

tmcEchTg21105290000.2288Bx0.701.965MPa2

Ⅱ、Ⅴ 83～88 Ⅲ 90～95 Ⅳ、Ⅵ 86～92 Ⅶ 93～98 式中： σtm——最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)； αc ——混凝土的线膨胀系数(1／℃)，通常可取为1×10-5／℃； Tg ——最大温度梯度，查表九取用；

Bx ——综合温度翘曲应力和内应力作用的温度应力系数，可按l／r和h查用图确定； l ——板长，即横缝间距(m)。

温度疲劳应力系数kt，由下式计算

frtmakttmfrc1.3234..51.9650.0410.5397b1.9650.8284.5

式中：a、b和c——回归系数，按所在地区的公路自然区划查表十一确定。

再由下式计算温度疲劳应力为

trKttm0.53971.9651.061MPa

式中：σtr ——临界荷位处的温度疲劳应力(MPa)； σtm——最大温度梯度时混凝土板的温度翘曲应力(MPa)；

Kt——考虑温度应力累计疲劳作用的疲劳应力系数。

查表二，三级公路的安全等级为四级，相应安全等级的变异水平为中～高级，目标可靠度为80％。再据目标可靠度和变异水平等级，查表十二，确定可靠度系

数r=。

表十二 可靠度系数

变异水平等级 95 低 中 高 ～ ～ — 目标可靠度（％） 90 ～ ～ ～ 85 ～ ～ ～ 80 — ～ ～ 注：变异系数在表16-21范围的下限时，可靠度系数取低值；上限 时取高值。引自邓学钧.路基路面工程（第二版） 按下式验算：

rprtr1.07(2.4411.061)3.747MPafr4.5MPa

因而，所选普通混凝土面层厚度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。

电算验算水泥混凝土

水泥混凝土路面设计

设 计 内 容 : 新建单层水泥混凝土路面设计 公 路 等 级 : 三级公路 变异水平的等级 : 中 级 可 靠 度 系 数 :

面 层 类 型 : 普通混凝土面层

单轴

单轴

双轴

三轴

轴载

轴载

轴载

轴载

序

路 面 行 驶

单轮

双轮

双轮

双轮

总重

总重

总重

总重

号 车 辆 名 称 组的

组的

组的

组的

(kN)

(kN)

(kN)

(kN)

个数

个数 个数 个数 1 解放CB-10B 1 1 0 0 0 0 2 东风EQ-140 1 1 0 0 0 0 3 日野KB222 1

1 0 0 0 0 4

黄河JN-150

1

49

1

0

0

0

0

5 小汽车 1 20 1 20 0 0 0 0

行驶方向分配系数 1 车道分配系数 1

轮迹横向分布系数 .58 交通量年平均增长率

交

通量 860 840 33 45 1689

％ 6

混凝土弯拉强度 MPa 混凝土弯拉模量 29000 MPa 混凝土面层板长度 4 m 地区公路自然区划 Ⅱ 面层最大温度梯度 88 ℃/m 接缝应力折减系数 .87

基(垫)层类型----新建公路土基上修筑的基(垫)层

层位 基（垫）层材料名称 厚度(mm) 回弹模量(MPa) 1 水泥稳定粒料 200 1600 2 石灰粉煤灰土 180 800 3 土基 35

基层顶面当量回弹模量 ET= MPa

HB= 220 r= .599 SPS= SPR= BX= .7 STM= KT= .54 STR= SCR= GSCR= RE= %

设计车道使用初期标准轴载日作用次数 : 113 路面的设计基准期 : 20 年

设计基准期内标准轴载累计作用次数 : 879989 路面承受的交通等级 :中等交通等级 基层顶面当量回弹模量 : MPa 混凝土面层设计厚度 : 220 mm

验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 500 mm 新建基(垫)层总厚度 380 mm

验算结果表明, 路面总厚度满足路面防冻要求 .

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:

--------------------------------------- 普通混凝土面层 220 mm --------------------------------------- 水泥稳定粒料 200 mm --------------------------------------- 石灰粉煤灰土 180 mm --------------------------------------- 土基 沥青路面设计 路面设计年限

根据交通等级、公路在路网中的功能定位、当地国民经济发展需求以及以后投资条件等因数综合考虑，依照规范要求查附录3：表各级公路沥青路面设计年限，三级公路设计年限为8年。

累计标准轴载当量轴次计算

我国路面设计以双轮组单轴100KN为标准轴载。以BZZ-100表示。 （1）采用弯沉值和沥青层的层底弯拉应力为设计指标 1）各级轴载按下式换算成标准轴载P的当量轴次N

piNC1C2niPi1K4.35

式中：

N—标准轴载当量轴次（次/日）；

ni—各种被换算车辆的作用次数（次/日）； Pi—各种被换算车型的轴载（KN）； C1—轴数系数；

C2—轮组系数，双轮组为1，单轮组为，四轮组为。 当轴间距大于3m时，轴数系数等于轴数m；

当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数C1=1+（m-1）。 由已知交通组成资料计算各轴载当量换算次数如下表：

轮 轴载Pi 轴 车型 （KN） 数 数 前 轮组轮组系数 数 C2 C1 交通量 ni 当量轴 pC1C2ni1P4.35组 (次/日) 1 单 1 860 解放CB-10B 轴 后 1 双 1 1 860 轴 前 1 单 1 820 东风EQ-140 轴 后 1 双 1 1 820 轴 前 1 单 1 33 日野 KB222 轴 后 1 双 1 1 33 轴 前 1 单 1 35 黄河 JN-150 轴 后 1 双 1 1 35 轴 合计N 注：小汽车和轴载小于40KN的特轻轴重对结构影响忽略不计，不纳入当量换算。

2）设计年限内累计当量标准轴载数

已知设计年限t为8年，设计年限内交通辆平均增长率r为6%，查表车道系数表，对双向车道取车道系数η=。

所以设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次

Ne1r1365N10.061365362.120.658.5010t85r10.06（次）

（2）采用半刚性材料结构层的层底拉应力为设计指标 1）各级轴载按下式换算成标准轴载P的当量次数N

piNC1C2niPi1

K8式中：

ni—各种被换算车辆的作用次数（次/日）； Pi—各种被换算车型的轴载（KN）; C1—轴数系数；

C2—轮组系数，双轮组为1，单轮组为，四轮组为。

当轴间距大于3m时，轴数系数等于轴数m；

当轴间距小于3m时，双轴和多轴的轴数系数C1=1+2（m－1）。

由已知交通组成资料计算的各轴载当量换算成次数如下表：

轮 轴载Pi 轴 车型 （KN） 数 数 前 轮组轮组系数 数 C2 C1 交通量 ni 当量轴 pC1C2ni1P 8组 (次/日) 1 单 1 860 解放CB-10B 轴 后 1 双 1 1 860 轴 前 1 单 1 820 东风EQ-140 轴 后 1 双 1 1 820 轴 前 1 单 1 33 日野 KB222 轴 后 1 双 1 1 33 轴 前 1 单 1 35 黄河 JN-150 轴 后 1 双 1 1 35 轴 合计N 注：小汽车和轴载小于40KN的特轻轴重对结构影响忽略不计，不纳入当量换算。

2）设计年限内累计当量标准轴载数

已知设计年限t为8年，设计年限内交通辆平均增长率r为6%，查表车道系数表，对双向车道取车道系数η=。

所以设计年限内一个车道通过的累计当量标准轴次

Ne1r1365N10.061365149.860.65351897t8r10.06（次）

交通等级

两种设计指标计算出的累计标准轴次最大值Ne=×105（次），查表沥青路面交通等级得本沥青路面交通等级为特轻交通。 初拟路面结构

根据结构层最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因数，查表：初步确定路面结构与各层厚度如下，2cm沥青表面处治，石灰稳定碎石基层+20cm级配砂砾垫层，以石灰稳定碎石为设计层。

贯入式沥青碎石、沥青表面处治压实 小厚度与适宜厚度 结 构 层 类 型 沥 青 贯入式碎石 沥青表面处治 填 隙 碎 石 上贯下拌沥青碎石 最小压实厚度（mm） 40 10 100 60 适宜厚度（mm） 40～80 10～30 100～120 100～120 各种结构层压实 小厚度与适宜厚度

结 构 层 类 型 水泥稳定类 石灰稳定类 石灰粉煤灰稳定类 贫混凝土 级配碎、砾石 泥 结 碎 石 填 隙 碎 石

最小压实厚度（mm） 150 150 150 150 80 80 100 适宜厚度（mm） 180～200 180～200 180～200 180～240 100～200 100～150 100～120 路面设计弯沉值

本工程属轻交通辆的三级公路，故只需以路表面设计弯沉值为设计指标。 路面设计弯沉值是表特征路面整体刚度大小的指标，是路面厚度计算的主要依据，是路面厚度的主要依据。路面设计弯沉值应依据公路等级、在设计年限内累计标准轴次、面层和基层类型综合确定。

路面设计弯沉值： Id==600××105)×××= 式中：

AC—公路等级系数，高速公路、一级公路，二级公路为，三、四级公路为； AS—面层类型系数，沥青混凝土面层为，热拌沥青碎石、冷拌沥青碎石、上拌下贯或贯入式路面、沥青表面处治为；

AB—路面结构类型系数，刚性基础、半刚性基层、沥青路面为，柔性基层沥青路面为，若基层由半刚性材料层与柔性材料层组合而成，则AB介于两者之间通过线性内插决定。 路面结构厚度设计参数

路面结构厚度的确定应满足结构整体刚度（即承载力）与沥青层或半刚性基层、底基层抗疲劳开裂的要求。

对特轻交通量三级公路，要求轮隙中心处路表计算弯沉值Is应小于或等于设计弯沉值Id，即Is<路表计算弯沉值Is计算:

IS10002pCFE1hEEEn130122Cf,K,,KE1E2En1hhIF1.63S20000.38E0p0.36

式中：p、—标准车型的轮胎接地压强（MPa）和当量圆半径（cm）； C—理论弯沉系数；

E0获En—土基抗压回弹模量值（MPa）； E1,E2,E3—各层材料抗压回弹模量（MPa）； h1,h2,hn1—各结构层厚度（cm）。

沥青表面处治层抗压模量参考沥青贯入式，查表沥青混合料设计参数，取沥青表面处治20°C抗压模量为400MPa。

石灰稳定碎石基层取石灰碎石土，查表基层、底基层材料设计参数，取石灰碎石抗压模量为1000MPa。

级配砂砾垫层抗压模量查表，取200MPa。

图集抗压模量查公路沥青路面设计规范表二级自然区划各土组土基回弹模量参考值，由公路自然区划II2区、粘性土、稠度得土基抗压模量为26MPa

电算沥青路面结构

轴载换算及设计弯沉值计算

序号 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

1 解放CA10B 1 双轮组 860 2 东风EQ140 1 双轮组 840 3 日野KB222 1 双轮组 33

4 黄河JN150 49 1 双轮组 35

设计年限 8 车道系数 .65 交通量平均年增长率 6 ％

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : 381 设计年限内一个车道上累计当量轴次 : 894654

公路等级 三级公路

公路等级系数 面层类型系数 基层类型系数 1

路面设计弯沉值 :

新建路面结构厚度计算

公 路 等 级 : 三级公路 新建路面的层数 : 3 标 准 轴 载 : BZZ-100 路面设计弯沉值 : 路面设计层层位 : 2 设计层最小厚度 : 15 (cm)

层位 结 构 层 材 料 名 称 1 沥青表面处治 2 400 2 石灰碎石土 1000 3 级配砂砾 20 200 4 土基 26 按设计弯沉值计算设计层厚度 :

LD=

H( 2 )= 30 cm LS= H( 2 )= 35 cm LS=

路面设计层厚度 :

H( 2 )= cm(仅考虑弯沉)

厚度(cm) 抗压模量(MPa)

验算路面防冻厚度 :

路面最小防冻厚度 50 cm

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:

--------------------------------------- 沥青表面处治 2 cm --------------------------------------- 石灰碎石土 33 cm --------------------------------------- 级配砂砾 20 cm --------------------------------------- 土基

竣工验收弯沉值计算

公 路 等 级 : 三级公路 新建路面的层数 : 3 标 准 轴 载 : BZZ-100

层位 结 构 层 材 料 名 称 厚度(cm) 抗压模量(MPa) 1 沥青表面处治 2 400 2 石灰碎石土 33 1000 3 级配砂砾 20 200 4 土基 26

计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 :

第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS= 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 LS=

土基顶面竣工验收弯沉值 LS= (根据“基层施工规范”第88页公式) LS= (根据“测试规程”第56页公式) 7 道路其他设施设计 挡土墙 挡土墙的用途

挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。在道路工程中，它广泛用于支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。

按照挡土墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型。

挡土墙的构造

重力式挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成。 1.墙身构造

（1）墙背。重力式挡土墙的墙背，可作成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式等形式

（2）墙面。墙面一般为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。

（3）墙顶。墙顶的最小宽度，浆砌时应不小于50cm；干砌时应不小于60cm。干砌时挡土墙的高度一般不宜大于6m。

（4）护栏。墙顶高出地面6 m以上，或连续长度大于20 m的路肩墙，墙顶应设置护栏。

2.基础

挡土墙的破坏，很多是由于基础处理不当而引起的。因此，设计时应对基底条件作充分的调查，再确定基础类型和埋置深度。

①基础形式

绝大部分挡土墙，都直接修筑在天然地基上。当地基较弱，地形平坦而墙身较高时，为减小基底压应力和增加抗倾覆稳定性，可在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底。若基底压应力超出地基容许承载力过多而需加宽很多时，为避免台阶过高，可采用钢筋混凝土底板，其厚度由剪力和主应力控制。地基为软弱土层（如淤泥、软粘土等）时，可采用砂砾、碎石、矿渣或灰土等材料换填，以扩散基底压应力。墙趾处地面横坡较陡而地基又为较完整坚硬的岩层时，基础可做成台阶状，以减少基坑开挖和节省圬工。地基若有短段缺口（如遇深沟）或挖基困难（如需水下施工等），可采用拱形基础，以石拱跨过，再在其上砌筑墙身。

②埋置深度

对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求： a.无冲刷时，地表下应不小于1m； b.有冲刷时，冲刷线以下至少1m； c.受冻胀影响时，冻结线以下不少于。

岩石地基在清除风化层后，基础还应嵌入基岩不小于～ m。

墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度，以防地基剪切破坏。襟边的宽度，可按1~2倍嵌入深度考虑。

3.排水设施 排水设施包括： （1）设置地面排水沟；

（2）设置墙身泄水孔。最下层排泄水孔的底部应高出地面 ；当为路堑墙时，出水口应高于边沟水位；若为浸水挡土墙，则应设于常水位以上。

路堑墙址处的边沟应予以加固以防水分渗入挡土墙基础。对于干砌挡土墙可不设泄水孔。

4.沉降伸缩缝

为避免地基不均匀沉陷而引起墙身开裂以及墙体伸缩而产生裂缝，挡土墙需根据地形及地质等情况每隔10~15m设置一道沉降伸缩缝。

对干砌挡土墙，沉降伸缩缝两侧应选用平整石料砌筑，使其形成垂直通缝。 挡土墙的布置

挡土墙布置，通常在路基横断面图和墙趾纵断面图上进行。布置前，应现场核对路基横断面图，不足时应补测；测绘墙趾处的纵断面图，收集墙趾处的地质和水文等资料。

1.挡土墙位置的选定

路堑挡土墙大多数设在边沟旁。

山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。当路肩墙和路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙。

2.挡土墙的纵向布置

挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容有：

（1）确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙路基或其它结构物的衔接方式。

（2）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。 （3）布置各段挡土墙的基础。

（4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。

（5）在布置图上注明各特征点的桩号，以及墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、常水位线或设计洪水位的标高等。

3.挡土墙的横向布置

横向布置断面的选择：在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面图上进行。

根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。 小桥涵设计

道路在跨越河沟、溪谷和灌溉渠道时，需修建各种排水构造物，其中以小桥、涵洞居多。一般在山区每公里约3～5座。可见，其工程量占道路工程比重较大。同时，小桥、涵洞的设计是否得当，对工程造价和使用效果都有很大的影响。 小桥涵设计原则

道路小桥涵应根据路线等级，结合当地的地形、水文、材料、施工等条件，按照安全、适用、经济、就地取材、便于施工与养护的原则来设计。

小桥和涵洞的选用，主要根据设计流量、路堤高度、河床纵坡以及建筑材料等确定。当跨越常年有水但流量较少，或季节性水流且漂浮物和上游泥沙运动较少，路堤高度能够满足壅水高度和宣泄设计流量的要求时，宜采用涵洞。当设计流量较大，或河道漂浮

1.涵洞形式

涵洞由洞身、洞口、基础三部分组成。洞身主要承受涵洞上填土的垂直与侧向的土压力以及活载压力。洞口用以连接洞身与上下游水道，使水流能顺畅的通过洞身，并保证洞口周围的路基边坡免遭冲刷。基础把涵洞所受的荷载均匀地分布和传递到地基上，并使地基免受水流的直接冲刷。

根据涵物和泥沙运动较多，或河沟地处陡峭深谷并填土过高时，都应采用小桥。

桥涵位置选择

桥涵位置的选择应以服从路线走向，保证排水顺畅和路基稳定，降低工程造价为原则。其位置的确定一般有以下原则：

1.一般应一沟一涵，间距不宜大于300m。当汇水区很小时，两河沟相距很近，可改沟合并。但要注意开挖排水沟或加深、加宽边沟：做好旧河沟的堵塞、

截水墙及路基加固工程。

2.涵位与路基排水系统密切配合，如在截水沟排水出口处应设置涵洞，以免水流冲刷路基和路面。

3.路线的转角较大（大于90），平曲线半径较小，进入弯道前的纵坡大于4％，在弯道起（止）点附近应设置涵洞。

4.路线由陡坡段过渡到缓坡段，在此200m内又无其他涵洞，在边坡点附近应设置涵洞。 涵洞设置

1.洞洞身的构造形式不同，涵洞可分为圆管涵、拱涵、盖板涵和箱涵等。 涵洞洞口建筑形式必须根据涵洞类型、河床及洞口附近的地形和地质条件、水流特征等合理选择。最常用的建筑形式有：八字翼墙式、锥形护坡式、一字墙护坡、跌水井式及流线形洞口等。

2.涵洞进出口的防护和加固

涵洞受水流冲刷而引起的破坏，大部分是由于涵洞进出口处理不当所致，并且出水口引起的水毁有较进水口为多。因此，必须做好涵洞进出口沟床的处理，以确保涵洞的安全与行车畅通。涵洞进出口沟床的处理是与涵洞本身设置的坡度和涵洞上下游河沟的纵坡有关，加固防护类型应根据土质和流速而定。

（1）进水洞口沟床加固处理 ①缓坡涵洞进水口沟床加固

a.在纵坡小于10％的顺直河沟上，涵洞常顺河沟纵坡设置，进水洞口一般在翼墙间采用干砌片石铺砌加固。对流速较小、孔径较大的多孔涵洞，可采用U形铺砌式。

b.当涵前天然河沟纵坡为10％～40％时，进口处开挖沟槽的纵坡可取1:4～1:10。除岩石地质外，新开挖的沟底、河槽侧向边坡以及路基边沟均需铺砌加固。由于涵前沟底纵坡较大，水流在进口处产生水跃，应在进口前设置一段缓坡，其长度约为1～2倍的涵洞孔径。当水流携带泥沙较多时，可在进口处深约的沉沙池，既能沉淀泥沙，又可以起到消能的作用。

②陡坡涵洞进水口沟床加固

a.当涵前河沟纵坡大于50％，且水流流速很大时，涵洞进口处需设置急流槽或跌水等消能设施。上游沟槽为非岩石土基时，开挖纵坡一般可取1:1～1:2，以确保沟床稳定。同时，当上游沟槽做成梯形断面时，应对沟壁进行铺砌加固；当上游沟槽做成矩形断面的急流槽时，两侧边墙厚度一般采用40cm，槽宽等于涵洞孔径。为了保证急流槽的稳定，槽底宜每隔150～200cm设置防滑墙一道。

b.当涵洞及涵前均位于良好的岩石地基上，并且水流流量不大、涵前纵坡很陡时，上游开挖坡度可取1:1～1:的陡坡，采用水流直接沿陡坡直泻入涵的形式。

（2）沟床加固防护

涵洞出水口处的流速一般都大于河沟的天然流速，常引起出水洞口产生水害。因此，为了保证涵洞下游沟床、路基边坡和农田等的安全，应对涵洞出水口处的沟床进行加固防护。

缓坡涵洞（涵洞底坡度小于5％）出水口的处理

a.当河沟纵坡小于5％，出水口流速不大，出水口可采用延长铺砌、加深截水墙的处理方法。

b.在无压力式涵洞下游，为了减少水流冲刷和稳定河床，实践证明，在涵洞出口处采用八字翼墙配以挑坎，可有效防止末端的冲刷。挑坎可采用块石或混凝

土预制块砌筑。

参 考 文 献

[1] 交通部.JTG D60-2004公路路线设计规范.北京：人民交通出版社，2006.

[2] 交通部.JTG D30-2004公路路基设计规范.北京：人民交通出版社，2004.

[3] 交通部.JTGB01-2003 公路工程技术标准.北京：人民交通出版社，2003.

[4] 交通部.JTJ012-2002公路水泥混凝土路面设计规范.北京：人民交通出版社，2002.

[5] 交通部.JTJ018-96公路排水设计规范.北京:人民交通出版社，1996. [7] 张廷楷. 道路线形设计. 上海:同济大学出版社,1990 [8] 杨少伟. 道路勘测设计. 北京:人民交通出版社,2004

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

[10] 张起森.公路施工组织及概预算. 北京:人民交通出版社,1999 [11] 万德臣 路基路面工程.北京：高等教育出版社，2005