道路工程設(shè)計方法

1、一 選線選線是公路設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一 , 選線的質(zhì)量直接關(guān)系到公 路的造價及今后使用的適用性 , 安全性 , 可靠性和壽命 . 也是一個 綜合判斷選擇的過程 , 既要考慮地形 ,地質(zhì)條件的變化 , 又要均衡 路線本身平 , 縱, 橫三方面的相互影響和制約 . 自然條件對路線的 影響因素也很多 ,主要考慮 :地形,地質(zhì),氣候,水文等.所以在平 面圖上選擇線路都要考慮上述的條件 ,因為是沿溪線 , 路線伴隨 著一條季節(jié)性流水的河流 , 也要把這條因素考慮進去 . 選擇好的 路線以確保公路的安全和自然環(huán)境良好 , 因此采用比選的原則進 行路線的選擇 .此路段是沿溪線和越嶺線 , 其主要特點是由于沿溪

2、線沿河流 布線,平縱線形較好 , 在河邊一般都有臺地可以利用 ,加之河床的 縱坡一般比路線的縱坡小 , 所以路線的平縱線形均能滿足設(shè)計要 求, 平面受縱面的制約較小 , 沿溪線海拔低 ,氣候條件較好 , 對施 工,養(yǎng)護,營運有利 ,而且沿溪線傍山臨河 ,砂石等原材料比較豐 富, 施工用水容易解決 . 在路線布線時 , 要結(jié)合地形克服不利影響 , 發(fā) 揮沿溪線的優(yōu)勢 , 使公路更好的為社會服務 .二 . 定線公路定線根據(jù)公路等級 ,要求和條件在紙上定線 .步驟如下 :1. 擬定線路走向 在 1:5000 的地形圖上 , 根據(jù)路線的起終 點和中間控制點 , 仔細分析控制點間的地形 , 地質(zhì)及地物

3、情況,選擇地勢平緩 ,山坡順直 ,河谷開闊及有利于回頭展 線的地點等 , 擬定路線各種可能的走向 , 完成路線的總體 布局.2. 放坡試線 要考慮坡度 , 坡長及點的布控進行多次的試定 比較, 最終選擇出一條合適的路線 .三. 平面設(shè)計因為地形比較平緩，所以只設(shè)有圓曲線進行設(shè)計.根據(jù) 規(guī)定選擇半徑.平曲線要素表交點號(JD)交點樁號偏角(a )半徑(R)切線長(T)曲線長(L)外距(E)左右1K0+425200183.7335.3238.162K1+166.62600260.78491.9954.223K1+852.860084.32167.555.904K2+661.03110105.241

4、89.3525.685K2+880.1480135.63208.7952.026K3+388.3320456.86614.26237.79四.縱斷面設(shè)計路線選定以后，量出平面圖中路中心線穿過每一等高線的樁號 及高程,繪制縱斷面圖，點繪地面線，進行縱坡設(shè)計.五.橫斷面設(shè)計三級公路設(shè)計車速為 40km/h,路肩寬度為 0.75m,路面寬度為 7.5m,則路基寬度為9.0m.六.路面設(shè)計(后有附書)七.路基設(shè)計(后有附書)八.涵洞設(shè)計(后有附書)九.技術(shù)標準按照規(guī)范要求(書中規(guī)范)來設(shè)計路線，采用技術(shù)標準如下：1公路等級：三級公路；2計算行車速度：40 公里/小時3路基寬度：路基寬 9.0 米4路面

5、寬度：路面寬度 2*3.75 米十.路線孫李溝至西岔路線全長 4535 米，起訖樁號為 K0+00 至終點樁號 K4+535.00。按照最小坡長為 120 米為設(shè)計標準進行設(shè)計。公路用地范圍內(nèi)排水溝外 5 米，按挖方段是上方山坡匯水情況設(shè)有截水溝。十一.參考資料: VV 工程測量 十二規(guī)范附表公路豎曲線最小長度和最小半徑設(shè)計車速（km/h）凸形豎曲線半徑/m凹形豎曲線半徑/m豎曲線最小長度/m一般值極限值一般值極限值4070045070045035從視覺觀點所需的豎曲線最小半徑計算行車速度/（ km*h-1）凸形豎曲線半徑/m凹形豎曲線半徑/m4030002000瀝青混合料設(shè)計參數(shù)材料名稱瀝青

6、針入度抗壓模量 Ei（MPa）劈裂強度15C(MPa)20r15C細粒式密集配瀝青混 凝土 9012001600180022001.2 1.6SMA 9012001600120015001.4 1.9中粒式密級配瀝青混 凝土 9010001400160020000.8 1.2中粒式開級配瀝青混 凝土 908001200120016000.6 1.0粗粒式密級配瀝青混 凝土i=i+oi79+ex沖場009 乙 Z+EM乙療9090K099Z9+O1路面設(shè)計一概述三級公路設(shè)計車速為 40km/h,路肩寬度為 0.75m,路面寬度 為 7.5m,則路基寬度為 9.0m.路堤邊坡坡度為 1:1.5,路

7、塹邊 坡坡度為 1:1.確定路基的干濕類型:由于本地區(qū)屬于遼河平原凍融交替副區(qū)（II2a）,得知:Hi=3.4-3.8;Hz=2.6-3.0;H=1.9-22K0+600 為沿溪段，地下水位線為 2.2m.路基的平均填土高度為 0 .79m,則H=0.79-0.6+2.2=2.39.所以 HfevHvH 則路基干濕類型為潮濕.K0+600-K4+115 為越嶺線，地下水位為 3.2m。路基的填 土高度為 1.22m,則 H=1.22-0.6+3.2=3.82m，所以 H Hi 則路基 干濕類型為干燥。二路面設(shè)計計算:此段公路為雙向雙車道的三級公路.路面設(shè)計使用年限為 10 年, 交通量平均增長

8、率為4%此段公路位于自然區(qū)劃 II2a,粉性土，沿溪線地下水位高度為 2.2m.沿溪線平均填高為 0.79m,越嶺線的平均填土高度為 1.22m,平均最大凍深為 1.4m.試進行該路面結(jié)構(gòu)設(shè)計.1.軸載計算根據(jù)交通量和經(jīng)濟的因素,預測該路竣工后第一年的交通組成如下表：預測交通組成路面結(jié)構(gòu)設(shè)計以雙輪單軸 BZZ-100 為標準軸載，分兩種情況計算 累計當量軸次:1）以設(shè)計彎沉值為指標及瀝青層層底拉應力驗算時，計算結(jié)果 如下表:車型前軸重（KN） 后軸重（KN） 后軸數(shù)后軸輪組數(shù)交通量（次/d）黃河 JN15049.00101.601雙輪組800解放 CA10B20.2560.901雙輪組1200

9、日野 KB11147.55100.001雙輪組400東風 EQ15526.5056.702雙輪組1000注:軸載小于 25KN 的軸載作用不計.由規(guī)范可知:三級公路瀝青路面的設(shè)計年限為10 年，車道系數(shù)為0.5.因此累計當量軸次為:Ne=（1+r）t-1Ni 365/r=2399709（次）.2）驗算半剛性基層層底拉應力時，計算結(jié)果如下表車型Pi(KN)1C1C2次/d)GC2ni(Pi/P)8(次/d)黃河JN150后軸101.6011800908.30解 CA10B后軸60.9011120022.70日 KB111后軸100.0011400400.00東 EQ155后軸56.7031100

10、032.10k111ON=瓦C1C2ni(Pi/P)i=11363.10注:軸載小于 50KN 的軸載作用不計由規(guī)范可知:三級公路瀝青路面的設(shè)計年限為10 年，車道系數(shù)為0.5.因此累計當量軸次為:Ne=（1+r）t-1Ni /r=2986708（次）.2. 確定路基回彈模量值 呂自然區(qū)劃 II2a,粉性土，沿溪線路槽距地下水位的高度 H=0.79-0. 6+2.2=2.39m( kO+OOO-k0+600)越嶺段.k0+600-k4+115 路槽距 地下水位的高度H=3.2+1.22-0.6=3.82m,查表知，Hi=3.4-3.8;H2=2.6-3.0;H3=1.9-22 所以(k0+00

11、0-k0+600)H3HHi 則路基干濕類型為干燥。沿溪線路基平均稠度擊c%c2.則取才c查表得知，=0.81E)=19.35MPa 越嶺線路基平均稠度 廠芒.飛C2.則取仁=1 則查表得 E=26MPa.3. 路面結(jié)構(gòu)層類型的選擇方案一(沿溪段的路面設(shè)計)各結(jié)構(gòu)層材料的選擇層次結(jié)構(gòu)層名稱抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)劈裂強度6(MPa厚度(cm)1瀝青貫入式50050032石灰土8% (粒料占 60%以上)4004000.2?3級配碎石300300154天然砂礫20020030計算設(shè)計彎沉值根據(jù)路面材料及路面等級選擇.查表知:AC=1.2,AS=1.1,Ab=1.0.則 ld=600*

12、 A A* A)*Ne-2=41.82(0.01mm).按彎沉指標求石灰土碎石層厚度 h2綜合修正系數(shù) FF=1.63(ls/2000、).38(Eo/P)36=0.5; Ls=ld=IF=2p .F/Ei；按路表彎沉值進行等效換算h2=?E2=400MPah1=3cmE1=500MPah3=15cmE3=300MPah2=?E2=400MPah4=30cmE4=200MPaE0=19.35MPaE5=E0=19.35MPa現(xiàn)在已知：P=0.7MPa,=10.65cm,h1=4cm,E1=500MPa.L=2potc/E1.ac =akk.由 hr =3/10.65=0.282 和 H/E1=

13、400/500=0.8,查表知,:=7.1由 h/、=3/10.65=0.282 和 E/E2=19.35/400=0.0048 查表知，k1=1.02因為 ac=ak1k2.所以 kzPc/a*k1=0.381.反查 H/k2=0.381,E/E2=0.048, h/、=0.282,則 H/ =6.H=6*10.65=63.90cmfh2=28.12cm,取石灰土 h2=28cm.(4)驗算瀝青層層底拉應力(一)驗算瀝青混合料層層底拉應力容許拉應力hi=3cm層.E1=500MPa將第二層到第四層換為中因為劈裂強度不存在，所以底面容許拉應力為0MPa.按等效上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)

14、抗壓模量(15C)h2=?E2=400MPah1=3cmE1=500MPah3=15cmE3=300MPah2=?E2=400MPah4=30cmE4=200MPaEo=19.35MPaE5=Eo=19.35MPa現(xiàn)在已知：P=0.7MPa,=10.65cm,hi=4cm,Ei=500MPa.L=2pac/E1. ot c = akik2 .由 h/=3/10.65=0.282 和 Ez/Ei=400/500=0.8,查表知,:=7.1由 h/ :=3/10.65=0.282 和 E/E2=19.35/400=0.0048 查表知，k1=1.02因為acFkk.所以 kzC/a*k1=0.38

15、1.反查 H/k2=0.381,E/E2=0.048, h/、=0.282,則 HA =6.H=6*10.65=63.90cmfh2=28.12cm,取石灰土 h2=28cm.(4)驗算瀝青層層底拉應力(一)驗算瀝青混合料層層底拉應力1容許拉應力因為劈裂強度不存在，所以底面容許拉應力為 0MPa.2按等效上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)hi=3cmEi=500MPaEi=500MP將第-層到第四層換為中層.h2=28cmE2=400MPaE2=400MPah=hi=3cmEi=500MPah3=15cmE3=300MPaE3=300MPaH=?E2=400MPah4=30c

16、mE4=200MPaE4=200MPaEo19.35MPaE5=Eo=19.35MPa現(xiàn)在已知:P=0.7MPa,=10.65cm,hi=3cm,Ei=500MPa,H=52.78cm,E=400MPa, Eo=19.35 MPa.求1p 12.口仁二口kik?由 h/、=/10.65=0.282 和 Ez/E1=400/500=0.8 查表知,:0由0知是壓應力，則驗算通過.(二)驗算石灰土碎石層層底彎拉應力1容許彎拉應力二R二 丁SR/KS，二SR=0.2MPa.Ks=0.045Ne0.ii/Ac=0.045*29867080.11/1.2=1.93.-R=0.2/1.93=0.104MP

17、a.2等效換算上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)h1=3cmE1=500MPaE1=500MP將第一層到第三層換為上層.h4=30cmE4=200MPaE4=200MPaE0=19.35MPaE5=E0=19.35MPa現(xiàn)在已知:P=0.7MPa,=10.65cm,h1=3cm,E1=500MPa,H=52.78cm,E=400MPa,E0=19.35 MPa.求12= P12.仁k?由 hr =/10.65=0.282 和 E?/E1=400/500=0.8 查表知,:0由 10知是壓應力，則驗算通過.(二)驗算石灰土碎石層層底彎拉應力容許彎拉應力二R= 丁SR/KS，二s

18、R=.2MPa.Ks=O.O45Neo.ii/Ac=O.O45*29867O8Q.11/1.2=1.93.匚 R=0.2/1.93=0.104MPa.等效換算上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)hi=3cmE1=500MPaE1=500MP將第-層到第三層換為上層.h2=28cmE2=400MPaE2=400MPah=?E3=300MPah3=15cm E3=300MPaE3=300MPa H=h4=30cE4h4=30cmE4=200MPaE4=200MPa200MPaE0=19.35MPa現(xiàn)在已知:P=0.7MPa,=10.65cm,h=64.6cm,E4=200MPa,H

19、=30cm,E=300MPa, Eo=19.35 MPa. 求34二p 34.：34二：kik?由 h/、=48.5/10.65=4.55 和 E/E3=200/300=0.67,查表知，=0.09.由 h/；=4.55 和 曰/E3=0.67, E/E4=19.35/200=0.097,查表知,k i=1.28.由 H/、=30/10.65=2.82,E0/E4=0.097,和 E4/E3=0.67,查表知,k2=0.71.34二 p：-34=0.7*0.09*1.28*0.71=0.0560.104(驗算合格)(5)檢驗路面厚度路面厚度 H=3+28+15+30=76cm 最大凍深 1.4

20、m,則公路潮濕類型最小防凍厚度為 607076cm 符合要求.2.越嶺段路面設(shè)計：各結(jié)構(gòu)層材料的選擇層次結(jié)構(gòu)層名稱抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)劈裂強度右(MPa厚度(cm)1瀝青貫入式5005003E5=E0=19.35MPa2石灰土8% (粒料占 60%以上)4004000.2?3級配碎石30030015(4)驗算瀝青層層底拉應力(一)驗算瀝青混合料層層底拉應力1容許拉應力因為劈裂強度不存在，所以底面容許拉應力為 OMPa.2按等效上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)h1=3cmE1=500MPaE1=500MP將第-層到第四層換為中層 .h2=24cmE2=400M

21、PaE2=400MPah=h1=3cmEi=500MPah3=15cmE3=300MPaE3=300MPaH=? E2=400MPah4=30cmE4=200MPaE4=200MPaE0=26MPaE5=E)=26MPa現(xiàn)在已知:P=0.7MPa,=10.65cm,hi=3cm,Ei=500MPa,H=48.79cm,E=400MPa,I I IEO=26MPa.求 12= pa12. o12 =kik2由 h/、=/10.65=0.282 和 R/E1=400/500=0.8 查表知,:0由0知是壓應力，則驗算通過.(二)驗算石灰土碎石層層底彎拉應力1容許彎拉應力crR= erSR/ KS，

22、口SR=0.2MPa.Ks=0.045Ne.ii/Ac=0.045*2986708 ”1/1.2=1.93.二R=0.2/1.93=0.104MPa.2等效換算上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)h1=3cmE1=500MPaE1=500MP將第-層到第三層換為上層.h2=24cmE2=400MPaE2=400MPah=?E3=300MPah3=15cmE3=300MPaE3=300MPaH=h4=30cmE4=200MPah4=30cmE4=200MPaE4=200MPaE0=26MPa&=&=26MPa現(xiàn)在已知:P=0.7MPa,=10.65cm,h=44.

23、20cm,E4=200MPa,H=30cm,E=300MPa, Eo=26MPa. 求34二P：34.：34二:.kf由 h/、=44.20/10.65=4.15 和 E/E3=200/300=0.67,查表知，：=0.09.由 h/ :=4.15 和 E4/E3=0.67, E/E4=26/200=0.13 查表知,k 1=1.15由 H/ :=30/10.65=2.82,E0/E4=0.13,和 曰圧3=0.67,查表知,k2 =0.75.34二 p：-34=0.7*0.09*1.15*0.75=0.050.104（ 驗算合格）（5）檢驗路面厚度路面厚度 H=3+24+15+30=72cm

24、 最大凍深 1.4m,則公路潮濕類型最小防凍厚度為 607072cm,符合要求方案二：（沿溪線段路面設(shè)計）各結(jié)構(gòu)層材料的選擇層次結(jié)構(gòu)層名稱抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)劈裂強度5(MPa厚度(cm)1瀝青碎石混合料80080042石灰土碎石粒料占 60%上)(7007000.2?3級配碎石300300154天然砂礫20020020計算設(shè)計彎沉值根據(jù)路面材料及路面等級選擇.查表知:AC=1.2,AS=1.1,Ab=1.0.則 ld=600* AAS*Ab*Ne-0.2=41.82(0.01mm).按彎沉指標求石灰土碎石層厚度h21綜合修正系數(shù) FF=1.63(ls/2000、).38(EO

25、/P)0.36=0.5; Ls=ld=IF=2p；FC/EI；:-C=2.752按路表彎沉值進行等效換算h1=4cmE1=800MPa將第二層到第四層換為中層.h2=?E2=700MPah1=4cmE1=800MPah3=15cmE3=300MPah2=?E2=700MPah4=20cm曰=200MPaEo=19.35MPaE5=Eo=19.35MPa現(xiàn)在已知：P=0.7MPa, & =10.65cm,h1=4cm,E1=800MPa,E=700MPa,Eo=19.35MPa.L=2p aC/E1.ac=Gk1k2.由 h/ =4/10.65=0.376 和 E2/E1=700/800

26、=0.875,查表知,:=5.2.由 h/、=4/10.65=0.376 和 E/E2=19.35/700=0.0276,查表知,ki=1.6因為 ac=kik2.所以 kzPc/Jki=0.539.反查 H/k2=0.539,EO/E2=O.OO.O276,h/、=0.376,則 H/、=4.2H=4.2*10.65=44.73cm f2=22.3cm,取石灰土 h2=23cm.(4)驗算瀝青層層底拉應力(一)驗算瀝青貫入式層層底拉應力1容許拉應力因為劈裂強度不存在，所以底面容許拉應力為 0MPa.2按等效上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)h1=4cmE1=800MPaE1

27、=700MP將第-層到第四層換為中層.h2=23cmE2=700MPaE2=700MPah=h1=4cmE1=800MPah3=15cmE3=300MPaE3=300MPaH=?E2=700MPah4=20cmE4=200MPaE4=200MPaEo=19.35MPaE5=E)=19.35MPa0現(xiàn)在已知：P=0.7MPa,=10.65cm,hi=4cm,Ei=800MPa,H=33.82cm,E=700MPa, Eo=19.35.求12二p 12-：12二:kik2由 hr =4/10.65=0.376 和 R/E1=700/800=0.875,查表知,:0由T2 ” 0 知是壓應力，則驗算

28、通過.(二)驗算石灰土層層底彎拉應力容許彎拉應力R二SR/KS，二SR=0.3MPa ;KS=0.35Ne0.11/AC=1.5二R=0.3/1.5=0.2MPa.等效換算上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)h1=4cmE1=800MPaE1=800MP將第-層到第三層換為上層.h2=23cm E2=700MPaE3=300MPah3=15cm E3=300MPaE2=700MPah=?E3=300MPa H=h4=20cmE4P a h4=20cmE4=200MPaE4=200MPaEo=19.35MPaE5=Eo=19.35MPa現(xiàn)在已知:P=0.7MPa,=10.65cm

29、,h=48.54cm,E4=200MPa,H=20cm,E=300MPa, Eo=19.35 MPa.求334. 3 kik2由 h/、=48.54/10.65=4.55 和 EVE3=200/300=0.67,查表知，=0.07.由 h/ :=4.55 和 曰/E3=0.67, E0/E4=19.35/200=0.097,查表知，k i=1.28.由 H/ :. =20/10.65=1.88,&/E4=0.097,和 E4/E3=0.67,查表知,k2=1.26.34二 -340.7*0.07*1.28*1.28=0.0.1560.2(驗算合格)(5)檢驗路面厚度路面厚度 H=4+2

30、3+15+20=62cm 最大凍深 1.4m,則公路潮濕類型最小防凍厚度為 607062cm 符合要求.2.越嶺線段路面設(shè)計：各結(jié)構(gòu)層材料的選擇層次根結(jié)構(gòu)層名稱抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)劈裂強度5(MPa厚度(cm)據(jù) 路 1 面瀝青碎石混合料80080042材料及敗石灰土碎石粒料占 60%上)(7007000.2?面 3級配碎石30030015級 4天然砂礫20020020計算設(shè)計彎沉值查表知:AC=1.2,AS=1.1,Ab=1.0.貝 U ld=600* A A* Ab*Ne-02 =41.82(0.01mm).按彎沉指標求石灰土碎石層厚度h21綜合修正系數(shù) FF=1.63(l

31、s/2000)O.38(EO/P)36=0.55;Ls=ld=lF=2p -FC/E1;:C吃752按路表彎沉值進行等效換算h1=4cmE1=800MPa將第二層到第四層換為中層.h2=?E2=700MPah1=4cmE1=800MPah3=15cmE3=300MPah2=?E2=700MPah4=20cmE4=200MPaE0=26MPa&=E)=26MPa現(xiàn)在已知：P=0.7MPa, =io.65cm,hi=4cm,Ei=8OOMPa,E=7OOMPa, Eo=26MPa.L=2paC/E1.ac = akik2.由 h/=4/10.65=0.376 和 Ez/E1=700/800

32、=0.875,查表知,:-=5.2.由 h/ :=4/10.65=0.376 和 E/E2=26/700=0.037, 查表知,k1=1.2因為 dcFkk.所以 k2=Ofc/jk1=0.644.反查 H/k2=0.644,E/E2=0.037, h/、=0.376,則 HA =4.4H=4.4*10.65=46.68cm f2=24.46m,取石灰土 h2=25cm.(4)驗算瀝青層層底拉應力(一)驗算瀝青貫入式層層底拉應力1容許拉應力因為劈裂強度不存在，所以底面容許拉應力為 0MPa.2按等效上層底面彎拉應力抗壓模量(20C)抗壓模量(15C)h1=4cmE1=800MPaE1=700M

33、P將第-層到第四層換為中層.h2=23cmE2=700MPaE2=700MPah=h1=4cmE1=800MPah3=15cmE3=300MPaE3=300MPaH=? E2=700MPaE5=E)=26MPa現(xiàn)在已知：P=0.7MPa,=10.65cm,hi=4cm,Ei=800MPa,H=35.82cm,E=700MPa,I IIE0=26MPa求12= Pa12.a12 =a & k?由 h/=4/10.65=0.376 和 Ez/E1=700/800=0.875,查表知,:34二P34.。34 =akik2由 h/=51/10.65=4.79 和 EVE3=200/300=0.67,查表知，