摘 要

本设计是S249丁甲线甲马池段道路设计，按公路设计的国家及行业相关标准与规范要求设计。内容包括公路几何线形设计，纵断面设计及横断面设计，道路排水设计，路面结构设计，涵洞设计和建筑安装工程费计算。在设计中考虑实际地形条件情况下尽量采用大半径曲线和不过量增加土石方的情况下采用较缓纵坡，同时考虑平纵组合，尽量使线形合理顺直，行车舒适顺畅。路面结构设计时为增加行车舒适性采用沥青混凝土路面，考虑交通量和设计年限，确定合理的路面厚度。通过几组方案比选优化，最终确定一条线形顺直，结构合理，行车舒适的线路。

关键词：二级公路；线形设计；路面结构设计；涵洞设计；建安费计算

Abstract

This project is a part of Dingzhai to Jiamachi secondary road what designed according to national and business standard. The project contain designing geometric alignment、designing vertical section、designing cross section、designing roadbed、designing pavement structure、designing culvert and engineering budget. We should put to use a longer radius of circular curve and lesser longitudinal slop at design time. And we also consider that geometric alignment and vertical section combinational design to make the route reasonable and straight and driving comfort. When designing pavement structure, we want to use bituminous concrete to improve driving comfort and to consider volume of traffic and hours of use to confirm thickness of pavement. Comparing several sets of program , we can choose the best to take for final achievement.

Keyword：Secondary road,；Designing geometric alignment,；designing pavement structure,；designing culvert；engineering budget

目 录

第1章 绪论 1

1.1. 引言 1

1.2. 概述 1

1.2.1. 设计任务 1

1.2.2. 设计原始资料 1

1.2.3. 设计内容 2

1.2.4. 设计基本依据 2

1.2.5. 设计时间 2

1.3. 沿线的自然地理概况 2

1.3.1. 自然地理和气象水文 2

1.3.2. 材料供应 2

第2章 路线设计 3

2.1. 线形设计综述 3

2.2. 平面设计 3

2.2.1. 平面技术指标确定 3

2.2.2. 平面设计步骤 4

2.2.3. 曲线参数和主点桩号计算 7

2.3. 纵断面设计 8

2.3.1. 纵断面技术指标确定 8

2.3.2. 纵断面设计的步骤 9

2.3.3. 竖曲线计算 10

2.4. 横断面设计 11

2.4.1. 横断面组成 11

2.4.2. 路拱的确定 11

2.4.3. 弯道超高和加宽 12

第3章 路基设计 14

3.1. 路基设计综述 14

3.2. 路基边坡设计 14

3.2.1. 路堤边坡 14

3.2.2. 路堑边坡 14

第4章 排水设计 15

4.1. 路基排水设计 15

4.1.1. 边沟设计 15

4.2. 路面排水设计 15

4.2.1. 确定路拱坡度 15

4.2.2. 路拱形式的确定 15

第5章 路面设计 16

5.1. 路面类型选择 16

5.2. 设计资料 16

5.3. 轴载分析 17

5.4. 路面交通等级和面层类型 19

5.5. 定各结构层材料设计参数 19

5.6. 设计指标的确定 20

5.7. 路面结构指标验算 23

5.8. 层底拉应力验算 23

第6章 涵洞 25

6.1. 涵洞设计 25

6.1.1. 涵洞布设 25

6.1.2. 涵洞构造 25

6.1.3. 典型涵洞结构验算 26

第7章 建筑安装工程费计算 37

7.1. 编制依据及计算内容 37

7.1.1. 编制依据 37

7.1.2. 计算内容 37

7.2. 计算步骤 37

结 论 80

致 谢 81

绪论

引言

根据武汉理工大学土木建筑学院要求，完成对该二级公路进行长约五公里道路设计。本次设计道路全长4889.21米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为二级公路，设计车速40km/h，设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定。

本次设计，是从选线到路线平纵横设计再到路基路面结构设计与涵洞设计以及最后的建筑安装工程费这一整个道路设计的全过程。综合性强、覆盖了几乎大学学的道路方面的所有课程，要求熟练运用所学专业知识，能够很好的考察对专业知识的掌握。通过毕业设计，可以把所学的课程的知识切实的运用到工程设计中，把理论与设计实践结合起来，锻炼我们进行一般公路设计的能力。

本设计任务为：路线设计，路面设计，涵洞设计验算以及建筑安装工程费计算。

本设计依据为给定的任务书、地形图资料以及交通部颁发的现行的规范和标准。

概述

设计任务

完成在指定的起、终点之间的二级公路设计，要求按照公路等级二级、设计车速40km/h的标准进行设计。

设计原始资料

（1）地形图：dwg格式电子地形图

（2）交通量：交通量年增长率5%，近期交通量如下：

表1.1 交通作用次数表

设计内容

路线设计；道路排水设计；路面结构设计；涵洞设计；建筑安装工程费计算。

设计基本依据

指导教师规定的技术等级、设计车速、设计交通量，以及路线的起讫点、控制点等的有关规定和要求；国家或部颁发的现行有关设计标准、设计规范。

设计时间

2018年3月17日～2018年6月10日

沿线的自然地理概况

自然地理和气象水文

测区位于湖北省恩施土家族苗族自治州，属于北亚热带季风和南温带季风气候，县境内山峦起伏，沟壑纵横，地形地貌复杂，呈南部高、中部低、东部向西部倾斜。经勘察，地表覆盖层为可塑粉质粘土，含碎石粉质粘土。下伏基岩为寒武系强风化与中风化灰岩，微晶结构，层状构造，岩体较完整，岩质稍硬。

材料供应

沿线附近可采集到砂、碎石、片石，沥青、水泥、钢材、木材等主要材料可根据计划需要供应。

路线设计

根据任务书，本设计为二级公路，设计车速为40km/h。

线形设计综述

选线基本原则：路线的基本走向必须与公路途经的环境、服务的对象相适应。要尽量做到少拆迁、少占地，减少填挖方数量以降低和节约公路造价；正确掌握和运用技术标准；选线应重视水文地质问题。不良地质地貌对公路的稳定影响极大，在选线时应尽量绕避。如遇水田、河塘、陡崖、断裂带等特殊地段应尽量避开；重视环境保护，尽量减少施工对自然环境和生态平衡的破坏。

本次设计公路为改建二级公路，设计时速为40km/h，路线起终点及其高程与地面高程一致，均为不填不挖。整体地形为丘陵地形，有较密集的居民分布点和大片耕地，考虑耕地灌溉用水的问题，路线沿途共设置8处涵洞。

线形设计首先要做的就是选取平面控制点，再将控制点相连以确定交点坐标。本次设计的控制点选取主要考虑两个因素：一是在设计段内有一个小学，路线不能侵占小学的地界；二是尽量减少沿途侵占耕地的面积。

平面设计

平面技术指标确定

（1） 直线

直线是平面线形运用得最多的线形。两点之间直线最短，而且直线的视距较好，驾驶也比较简单。但是过长的直线会使线形显得单调，引起驾驶员的驾驶疲劳，影响行车安全。在路线设计中应该合理设置直线的位置，控制其长度。同向曲线间直线最小长度不小于行车速度的6倍为宜，对于本设计速度为40km/h的道路有所放宽，设计时参考执行即可；反向曲线间最小直线长度以不小于行车速度的两倍为宜。

（2）圆曲线

圆曲线是平面线形中常用的线形要素，各级道路不论转角大小均应设置圆曲线。圆曲线能在地形复杂的地方绕过障碍物，易与地物、地形和重要的景观等相互协调。圆曲线的设计主要是确定起其半径值。

圆曲线半径选择时主要考虑设计车速。设计中，设计时速为40km/h，按照规范规定，其极限最小半径为60m，一般最小半径为100m。一般还要考虑不设超高的最小半径，设计时速为40km/h时不设超高的最小半径为600m（路拱≤2.0%）、800m（路拱）。同时，半径以不超过10000m为宜。

在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用不设超高的大半径曲线，因为不设超高的半径较大，对应线形渐变率较小，利于行车舒适性和安全性。但是在设计中，由于地形的限制，很多地方都无法布设大半径曲线，不满足不设超高的最小圆曲线半径，所以需要设置超高与加宽，以满足规范要求，达到行车安全的目的。

（3）缓和曲线

在直线和圆曲线间或半径不同的圆曲线间设置曲率半径连续变化的曲线即为缓和曲线。其特点是线形缓和，能使驾驶有直线向圆曲线顺利过渡。当平曲线半径小于不设超高的最小半径时应设置缓和曲线。山岭重丘区二级路（设计车速=40km/h）最小缓和曲线长度不小于35m。

平面设计步骤

根据要求，公路起终点位置、高程宜保持不变，选线时以这两个控制点展开，逐步进行线形设计。

① 方案的确定

根据所给定的起终点这两个控制点，仔细阅读地形图，在确定路线过程中在适当选取几个控制点，合理确定路线位置。由于所经地区农田耕地较多，在选线中尽量减少侵占农田耕地的面积成为了选线的重要因素。在选定控制点后，根据平面线形要求在满足技术要求的前提下确定交点。

② 交点位置,交点间距,转角的确定的原理:

方案设计中,在做好导向线,确定交点后，计算交点的间距，路线的转角，其计算程序如下：

路线的方位角：

根据公式：

(2.1)

则路线的方位角θ为：第一象限：θ＝β

　 　　　　第二象限：θ=180°-β

第三象限：θ=180° β

第四象限：θ=360°-β (2.2)

路线的转角等于后一方位角减去前一方位角，即

（α是“ ”为右转，α是“-”为左转） (2.3)

交点间距：

(2.4)

③ 平曲线设计及敷设的原理

缓和曲线长度的确定

二级公路其最短缓和曲线长为35米。关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素：

最小缓和曲线长度： ls≥35米

超高缓和段长度

按Lc=计算，式中： (2.5)

Lc----超高缓和段长度

B----路面宽度，取8.5米

Ic----最大超高横坡（%）

Ig----路拱横坡 （%）

ｐ----超高渐变率

且一般应满足Ls＞Lc

当Lclt;35时取Ls=35,当Lsgt;35时,Ls=Lc。

另外，对控制条件较严的路段进行验算，看是否满足要求，确有把握后才把R和Ls定下来，在进行曲线验算时特别要注意抓住主要矛盾，确定好控制条件。设计时应综合考虑以上因素，最终确定缓和曲线的长度。

④平曲线设计原理

平曲线的设计有多种组合型式，常用型式有简单型、基本型及Ｓ型。其计算公式各有不同，下面就基本型曲线计算公式分列如下：

基本型曲线：

(2.6)

(2.7)

(2.8)

(2.9)

(2.10)

（2.11）

(2.12)

二级公路的极限最小半径为60米，一般最小半径为100米，设计时，应尽量采用大半径圆曲线。平曲线设计最主要的是确定圆曲线的半径，圆曲线的半径确定具有多种控制条件，本路段共有三种情况：a.直接选定（放坡定线时以Ls:Ly:Ls=1:1:1～1:2:1为佳）；b.外距控制；c.切线长控制（在反向曲线处采用）。

本设计有十六个平曲线，其中有九处S型曲线，其余均为基本型曲线。

桩位的敷设：

桩号的敷设的计算方法如下：

在回旋曲线上，

（2.13）

（2.14）

在圆曲线上,

(2.15)

（2.16）

(2.17) 其中： ----圆曲线上任意点m到缓和曲线终点的弧长（m）

---和曲线上的任意点到ZH或HZ点的长度（m）

曲线主点桩号计算：

(2.18)

(2.19)

(2.20)

(2.21)

(2.22)

(2.23)

其中：lh----缓和段长度（m）

Ly----圆曲线长（m）

J----校正值(J=2T-L)

T----总切线长（m）

LAB----JD1到JD2间的距离（m）

用此方法可以定出各交点对应的主点位置，在本次设计中平面设计利用以上原理，采用纬地道路软件进行设计绘图，平面设计成果如下图：

图2.1 平面设计图（旋转后图纸）

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