摘 要

远在汽车出现以前，道路设计和建造就已经在我国现并对文化、经济的发展传播起到了举足轻重的作用。我国道路发展在进入信息时代实现了跨越式发展。高速公路历程和质量得到极大提升。同时偏远山区地区的低等级公路作为高等级公路的延伸和补充也应得到足够的重视。

为了检验、巩固我们大学四年所学习的知识，同时使我们各方面的能力得到提高，我选择了越岭线重丘区三级公路设计，这是在大学学习结束前对我们每个人学习情况的最后一次检测。

本设计为古夫地区山岭重丘区三级公路设计。设计工程道路总长6414米，设计车速40km/h，设计年限为10年。本设计分为五个部分，第一部分为绪论，第二部分为路线设计，第三部分为路基设计，第四部分为路面设计。主要完成的成果有：设计计算说明书、平面设计、纵断面设计图、横断面设计图、路基设计表、土石方填挖设计表、路面结构图等。同时还利用了CAD2014软件进行道路结构图的绘制、利用office excel2016软件对各项数据进行处理。

关键词：山岭重丘区；三级公路；平面设计；纵断面设计、横断面设计。

Abstract

Far before the advent of the automobile, road design and construction have already played a decisive role in the development of culture and economic development in China. China's road development has achieved a leap-forward development in the information age. It tells that the road history and quality have been greatly improved. At the same time, low-grade highways in remote mountain areas should also be given sufficient attention as extensions and supplements of high-grade highways^[1].

In order to test and consolidate the knowledge we have learned during the four years of our university, and to improve our capabilities in all aspects, I chose the design of the third-level highway in the mountain area of the Crossing Line. This is a case study for each of us before the end of the university study. The last test.

This design is a three-level road design in the hilly area of the Gufu area. The total length of the design project road is 6414 meters, the design speed is 40km/h, and the design period is 10 years. The design is divided into five parts, the first part is the introduction, the second part is the route design, the third part is the subgrade design, and the fourth part is the pavement design^[2]. The main achievements are: design calculation manual, graphic design, longitudinal section design drawing, cross section design drawing, subgrade design table, earth and stone filling and excavation design table, pavement structure drawing and so on^[3]. At the same time, CAD2014 software was used to draw the road structure map and use office excel2016 software to process all data.

Key words: mountainous heavy hill area; tertiary highway; plane design; longitudinal section design, cross section design.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题内容 1

1.2 设计标准 1

第2章 路线设计 2

2.1 选线 2

2.1.1 选线原则 2

2.1.2 选线技术指标确定 2

2.1.3 具体计算 6

2.1.4 平面路线设计成果 8

2.2 纵断面设计 10

2.2.1 设计原则 10

2.2.2 纵断面设计一般要求 10

2.2.3 竖曲线设计 11

2.2.3 具体计算 12

2.2.4 纵断面设计成果 15

2.3 横断面设计 16

2.3.1 路幅设计 16

2.3.2 路拱、超高设计 16

2.3.3 具体计算 19

2.3.4 横断面设计成果 21

2.3.5 土石方量计算 25

第3章 路基设计 26

3.1 路基几何尺寸设计 26

3.1.1 路基宽度 26

3.1.2 路基高度 26

3.2 边坡设计 26

3.2.1 路堤边坡设计 26

3.2.2 路堑边坡设计 27

3.3 路基填料选择及土石方调配 28

3.3.1 填料选择 28

3.3.2 土石方调配 28

3.4 路基稳定性分析 31

3.4.1 高路堤稳定性分析 31

3.4.2 深路堑稳定性分析 32

3.4.4 滑坡稳定性分析 33

3.5 支挡结构设计 37

3.5.1 重力式挡土墙设计 37

3.5.2 抗滑桩设计 40

第4章 路面设计 47

4.1 道路类型选择 47

4.1.1 面层选择 47

4.1.2 基层选择 47

4.1.3 垫层选择 47

4.2.1 标准轴载参数 47

4.2.2材料参数 47

4.3 路面弯沉值计算 48

4.4 路面结构厚度验算 48

4.5层底拉应力验算 48

参考文献 49

致谢 51

第1章 绪论

1.1 课题内容

（1）道路选线、定线；

（2）道路线形设计：平面设计、纵断面设计、横断面设计；

（3）路基工程：路基设计、路基稳定性分析、道路支挡结构设计、路基排水、路基防护与加固设计等；

（4）路面工程：路面设计、路面排水设计等；

（5）设计参数：

道路分类：县公路，级别Ⅲ级；

设计年限：10年；

设计车速：40km/h；

交通量：3000辆/昼夜。

1.2 设计标准

《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）；

《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）。

第2章 路线设计

2.1 选线

2.1.1 选线原则

（1） 进行选线设计时，应该尽量不穿越农田或农业区，不占或少占高产田。

（2） 选线设计应该以行车的安全、乘客和驾驶人的舒适为前提，并尽量减少工程数量，降低工程造价，节省运营费用，方便施工和之后的养护。在工程量增加适度的情况下，可以采用较优的技术指标，尽量避免选择最小、极限指标；同时，也不）应该单纯追求高指标。

（3） 应该在选线前对拟定路线周边的工程地质和水文条件进行详细勘测，总结地质水文条件对工程影响。无特殊情况时，应该设法绕开特殊、危险地质区域；若必须穿越，则应选择对工程影响最小的位置，减小穿越区域的范围，同时要采用恰当的工程防护措施对工程进行保护。

（4） 在选线时应将工程对周围环境影响纳入考虑，注意由于道路施工和汽车行车造成噪音、污染等问题。

2.1.2 选线技术指标确定

（1） 直线设计

根据《公路路线设计规范》^[9]，三级公路设计速度为40km/h时，直线最小长度为240m（同向曲线之间）或80m（反向曲线之间）。

（2） 圆曲线设计

①半径计算公式

——道路设计行车速度；

——横向力系数；

——超高值。

②设计半径

按《公路路线设计规范》^[9]

时，

③对圆曲线半径的选用原则

·选择圆曲线半径时需要保证汽车能以一定的速度正常行驶。

·平曲线应该有足够的长度以保证汽车行驶的安全和舒适。

（3） 缓和曲线设计

①缓和曲线最小长度设计

·离心加速度变化率不应过大

考虑离心加速度变化率时：

v——设计速度，v=40km/h；

R——圆曲线半径；

𝜌——离心加速度平均变化率。

·行驶时间不应过短

考虑驾驶员反应时间时：

——设计速度，v=40km/h;

——缓和曲线上的行驶时间，根据《公路路线设计规范》^[9]取t=3s。

·符合视觉上的要求时：

R/9lt;lt;R

R——圆曲线半径。

②线型：采用回旋线

——回旋线上任一点的半径曲率；

l——回旋线上任一点到曲线起点的曲线长度；

A——回旋线参数。

（4） 要素计算

·圆曲线设置方法：在两直线转角处插入合适半径的圆曲线。

·缓和曲线设置方法：在圆曲线和直线之间插入以回旋线为线型的缓和曲线，以保证路线的安全和顺畅。

缓和曲线和圆曲线要素计算示意图见图2.1

图2.1 要素计算示意图

主圆曲线内移值：

缓和曲线切线增值：

缓和曲线角：

总切线长度：

总曲线长度：

R——主曲线半径，m；

——外距，m；

——路线转角；

缓和曲线长度。

（5）

直缓点

缓圆点

缓直点

圆缓点

曲中点

——总切线长；

——缓和曲线长度；

——总曲线长度。

2.1.3 具体计算

以第一个弯道JD1为例

（1） 直线设计

按《公路路线设计规范》^[9]设计，直线最大长度为800m，直线最小长度：240m（同向圆曲线之间）。

（2） 圆曲线设计

①设计半径

——汽车设计行车速度，v=40km/h；

——横向力系数，综合经济、乘客舒适性的等方面，取；

——超高值，根据《规范》取。

②最小半径：

③最大半径：

综合考虑以上计算结果和原则，取R=110m。

（3） 缓和曲线长度设计

①考虑离心加速度变化率

𝜌——回旋线上任一点的曲率半径，

②考虑驾驶员反应时间

③考虑视觉条件

R/9lt;lt;R

R=110m，所以12.2mlt;lt;110m

④考虑最小长度限制

根据《公路路线设计规范》^[9]，该道路缓和曲线最小长度应该为33.3m

因为在实际条件下选择缓和曲线长度需要采用上述结果最大值，且取5m的整数倍，所以综上，取。

（4） JD1处要素计算，桩里程为K0 230.76，两相邻直线转角α=24°。

主圆曲线内移值：

缓和曲线切线增值：

缓和曲线角：

总切线长度：

总曲线长度：

（5）

直缓点：

缓圆点：

缓直点：

圆缓点：

曲中点：

2.1.4 平面路线设计成果

本设计路线，共十个弯道，各个弯道计算参数、曲线要素及计算主点桩里程成果汇总见表2.1，设计平曲线见图2.24

表2.1 直线曲线转角表

2.2 纵断面设计

2.2.1 设计原则

（1） 纵断面设计应满足《公路工程技术标准》^[11]中与纵断面相关的各项规定。如最大纵坡度、最小纵坡度等。

（2）纵断面设计时，应充分考虑设计速度，周围地形环境等条件，反复调整纵坡的坡度、长度以及变坡形式，使纵坡连续、平顺，有利于行车。

（3）应该对沿线的自然条件进行充分研究，对不同情况作针对性的设计和调整，使公路安全、顺畅。

（4）能保证路基强度和稳定性的条件下，应该尽量使填挖平衡，减少土石方调运量，降低工程成本。

（5）设计纵断面时，应该充分考虑平面设计情况，使其与平面设计密切协调。

2.2.2 纵断面设计一般要求

（1） 设计纵断面时，需要满足《公路路线设计规范》^[9]的相关规定，非特殊情况尽量不使用极限值。

（2） 设计纵坡时应以平顺、连续、均衡为主要目标，同时要综合考虑平面线性设计，使两者协调。

·从行驶安全性和驾驶人的舒适性方面，应在设计时注意一下几点：

（1） 尽量不在短距离内出现线形的起伏，否则会使纵断面线发生中断，给驾驶人员造成错觉产生安全隐患。

（2） 设计较大的连续上坡路段时，最好将坡度较大的纵坡置于底端，以减小顶端的纵坡坡度；对于纵坡变化较小的变坡点，应使竖曲线半径为较大值。

（3） 应结合沿线环境条件综合设计纵坡。一般情况下，为了便于路面边沟的排水，最小纵坡度应以不小于0.5%为宜。

（4） 设计纵坡时应该尽量做到填挖平衡，利用就近的挖方，移挖作填，减少借方和废方，以降低工程成本。

（5） 纵坡的设计还应该结合我国的国情，适当满足当地农用工具的行驶和运输。

2.2.3 竖曲线设计

（1） 坡长、坡度确定

道路的最大和最小纵坡限制，是为了满足行驶路面排水需求；同时，为了保证车辆的平稳行驶，应尽量减少变坡点的数量，设置较大的的竖曲线半径。

根据《公路路线设计规范》^[9]，本道路最大纵坡为7%，最小坡长为120m

（2） 竖曲线半径确定

根据《公路工程技术标准》^[11]，在不过分增加工程量的基础上，应尽量选择较大半径。

（3） 竖曲线要素确定

计算设计示意图见图2.3

图2.3 竖曲线要素示意图

坡度差：

曲线长度：

切线长度：

竖距：

——变坡点前坡坡度；

——变坡点后坡坡度；

R——竖曲线半径；

L——切线上一点到变坡起点的水平距离；

h——曲线与切线之间的竖距。

2.2.3 具体计算

以第一个变坡点为例计算，其桩号为K1 169.2，高程为340.79m。

由纵断面图（见附录）可知，，

在满足设计速度下公路凸型竖曲线最小半径时尽量取较大值，

所以取R=2000m

所以，

，

可得：

·；

·；

·；

·。

所以可求得：

所以变坡点1及其余各变坡点计算参数汇总见表2.3

表2.3 各变坡点计算参数汇总表

2.2.4 纵断面设计成果

本道路纵断面共设计六个变坡点，各个变坡点的竖曲线设计成果汇总见表2.4。

图2.4 竖曲线设计成果汇总表

竖曲线设计图见附录

2.3 横断面设计

2.3.1 路幅设计

（1）道路宽度及路肩

按《公路设计工程师手册》^[11]，由公路等级（三级）及设计行车速（40km/h） ，可以确定道路横断面车道数为双车道，行车道宽度为3.5m。行车道外侧设置0.75m的土路肩，按《规范》，路肩坡度 。

（2）加宽值计算

①曲线半径大于250m，不考虑加宽；

②半径小于250m，加宽值：；

b——加宽计算值（最大）（m）

A——普通汽车指后轴至前保险杠的间距，第一类加宽，取5m，第二类加宽取8m；

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