赣州地区杉山脑至大坪头高速公路项目综合设计

毕业设计（论文）任务书
一、毕业设计(论文)题目：
赣州地区杉山脑至大坪头高速公路工程综合设计
二、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：
完成在指定的起、终点之间的新建公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按照高速公路标准、设计车速为100公里/小时（山岭重丘为80公里/小时）进行设计，设计文件必须符合现行有关设计与规范的规定。
1、设计原始资料
(1)、地形图：比例1：2000
(2)、交通量：设计初始年平均日交通量为5000辆/昼夜，年增长率为5%。
(3)、路基设计宽度为26.0m，路面宽度为单幅2×3.75m.
(4)、自然地理条件：该公路工程位于江西南部，其自然气候条件等参照有关资料。
(5)、材料供应：沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、石灰及粉煤灰等主要材料。
2、技术要求
要求学生独立完成某一路段实际工程的全部或部分设计任务，在公路路线线形方案拟定、路线平纵横设计、桥涵选型与设计、挡土墙等结构物布置等各个方面都得到锻炼。在给定的地形图上，根据设计公路的等级，采用纸上定线的方法，进行路线布局方案比选，综合地形、地物、地质水文条件，并综合平衡平、纵、横三方面的因素，来确定该公路工程的设计方案及主要技术指标。
三、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
1、路线总体设计
根据指定的路线总方向（路线起终点和中间主要控制点）和设计公路的性质、任务及其在公路网中的作用，考虑社会、经济因素和复杂的自然条件等拟定路线走向。
(1)、认真分析路线走向范围内的地形、地质及建筑物和其他地物的分布情况；确定中间控制点及其可活动的范围，若沿线有需要跨越的河流，应估算桥梁的长度，如果是大桥，跨河位置应作为控制点。
(2)、遵循上述要求，认真研究地形情况，进行纸上选线和纸上定线工作。定线时，通过或靠近大部分控制点连直线，交会出交点。分析前后直线的合理性，如该直线是否会引起大量建筑物拆迁，是否经过了大面积水田或不良地质地区，前后直线长度是否过短等。若不合理，则应根据控制点的可活动范围调整个别控制点位置后重新穿线或调整穿线方案。
(3)、用量角器和直尺量出偏角和交点间距或通过交点坐标计算出偏角和交点间距，根据交点位置处的实际情况，分析该平曲线半径的控制因素并选配平曲线半径和缓和曲线长度，推荐半径时应考虑《公路工程技术标准》的有关规定，地形地质特点和有关技术经济要求。
(4)、计算曲线要素和路线里程，按切线长在地形图上定出曲线的直缓点和缓直点并画出整个曲线，由设计起点或后方曲线的缓直点开始，量出各公里桩、百米桩和主点桩。
2、路线平面设计
圆曲线半径、缓和曲线长度是路线平面设计中要解决的基本问题。
(1)、平面设计必须满足《公路工程技术标准》和《公路路线设计规范》的要求，应根据设计条件选用较高的技术指标，不应轻易选用指标中的最大（或最小）值，并保持各种线形要素的均衡性、连续性。
(2)、平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调。
(3)、保持平面线形的均衡与连贯，要做到长直线尽头不能接以小半径曲线，高、低标准之间要有过渡。
(4)、应避免连续急弯的线形。
(5)、平曲线应有足够的长度，并应考虑曲线间直线最小长度的要求。
(6)、绘制平面图，并填好直线、曲线及转角表。
3、纵断面设计
(1)、纵断面设计应满足《公路工程技术标准》对纵坡和竖曲线的各项规定，做到纵坡均匀平顺、起伏和缓，坡长和竖曲线长短适当，平面和纵面组合设计协调，以及填挖经济、平衡。
(2)、依据《公路路线设计规范》要求的设计原则和步骤进行纵断面设计。
(3)、计算竖曲线参数，计算设计标高并绘制纵断面图。
4、横断面设计
(1)、根据平曲线设计资料，确定平曲线加宽值及超高值。
(2)、计算填挖值，进行士石方计算和调配。
(3)、绘制横断面图，并绘制标准横断面图。
(4)、填写平曲线上的路面加宽表。
5、路基路面设计
参照《路基路面工程》教材、《公路路基设计规范》及《公路沥青路面设计规范》等的有关要求及规定。
6、设计说明书
（1）、目录
（2）、设计总述
（3）、路线设计
（4）、路基路面设计
（5）、桥涵设计
（6）、挡士墙设计
（7）、施工图预算
要求每位学生提交设计说明书、计算书和有关图纸，说明书应参照工程设计说明书的格式撰写，力求简明扼要、说明问题、文理通顺、条理清楚，计算书是设计中有关计算的方法和过程，要求计算理论、方法和结果正确，数据可靠。
7、设计后应提交的设计文件
1）说明书
2）设计图
（1）路线平面图（全线）
（2）路线纵断面图
（3）路基标准横断面图
（4）小桥设计图（一座）（选作）
（5）涵洞设计图（一道）
（6）路基防护工程设计图（挡土墙不少于20米）
（7）路面结构图
3）表格
（1）直线、曲线及转角表
（2）路基土石方数量表
（3）路基设计表
（4）路基排水及防护工程数量表
（5）路面工程数量表
（6）平曲线上路面加宽表
（7）施工图预算表
注意事项:
1）设计文件（包括说明书）严禁抄袭，要求独立完成，如发现有抄袭现象，一经查出，无毕业成绩；
2）说明书必须用计算机打印，表格采用计算机绘制；
3）计算机绘制的设计图一律用A3标准纸（297×420）；
4）设计文件装订成册。


摘 要
本设计首先对高速公路工程的设计技术要求、设计内容进行了介绍。然后进行路线的选线及方案对比选择,得到一个最优方案;路线进行平面设计，得到圆曲线半径及缓和曲线长度等；路线的纵断面设计，得到纵坡度及坚曲线半径等；路线的横断面设计，得到土石方数量等。路面结构设计，得到满足设计要求的路面结构方案；防排水及路基稳定性等设计。最后绘制设计图。


关键词：公路 设计 路基路面 设计图

Abstract
First, the definition,significance, research emphases and status of NC machiningverification technology are introduced in this paper. Then theplatform—ACIS for the development of verification system, includingits development interface, data structure, main functions, featuresand the application in the system is introduced. And, we indicatein brief the correlative knowledge of NC machining and then discussthe definition of the machining environment of NC machiningverification system as well as the way that the module has beendeveloped. Finally, we describe how to make Help Files and thestructure of the Help Files in the system.

Key Words: NC machining; NC verification; Machining environment;Help Files

目 录
设计任务书………………………………………………………………………Ⅰ
摘要………………………………………………………………………………ⅡABSTRACT………………………………………………………………………Ⅲ
第一部分 设计说明书
第1章 引言………………………………………………………………………1
1.1 项目名称及设计资料……………………………………………………
1.2 设计技术要求……………………………………………………………
1.3 技术规范…………………………………………………………………
第2章 路线平面设计…………………………………………………………
2.1选线………………………………………………………………………
2.2路线方案设计的原则……………………………………………………
2.3 路线方案的比选…………………………………………………………
2.4 线性设计…………………………………………………………………
2.5 平面设计…………………………………………………………………
第3章 路线纵断面设计………………………………………………………
3.1 纵断面设计一般要求……………………………………………………
3.2 平纵组合设计要求………………………………………………………
3.3 该路段纵断面设计………………………………………………………
3.4 竖曲线设计………………………………………………………………
3.5 路基设计标高计算………………………………………………………
第4章 横断面设计……………………………………………………………
4.1 横断面要素的确定………………………………………………………
4.2横断面设计要求…………………………………………………………
4.3土石方计算和调配………………………………………………………
第5章 路线排水系统设计……………………………………………………
5.1 路基排水设计……………………………………………………………
5.2 路面排水设计……………………………………………………………
5.3 该路段排水设计………………………………………………
第6章 路基稳定性设计……………………………………………
6.1 挡土墙布置……………………………………………………
6.2 挡土墙的基础埋置深度………………………………………
6.3 挡土墙的设计和验算…………………………………………
第7章 路面设计……………………………………………………
7.1 工程概况………………………………………………………
7.2设计资料………………………………………………………
7.3设计任务与内容………………………………………………
7.4设计依据及标准………………………………………………
7.5 路基路面设计计算……………………………………………
7.6 计算结果………………………………………………………
7.7验算防冻层厚度………………………………………………
第8章 结论…………………………………………………………
第二部分 工程图表
方案对比图……………………………………………………………
路线平面缩图…………………………………………………………
路线平面设计图………………………………………………………
直线、曲线及转角表…………………………………………………
逐桩坐标表……………………………………………………………
路线横断面设计图……………………………………………………
竖曲表…………………………………………………………………
路基设计表……………………………………………………………
土方设计表……………………………………………………………
横断面设计图…………………………………………………………
标准横断面设计图……………………………………………………
涵洞设计图……………………………………………………………
挡土墙设计图…………………………………………………………
路面结构设计图………………………………………………………

参考文献………………………………………………………………………
致谢…… ………………………………………………………………………



第一部分 设计说明书
第一章 引言
1.1项目名称及设计资料：
该工程为赣州地区杉山脑至大坪头段高速公路工程综合设计。设计原始资料有地形图1:2000，设计初始年平均日交通量为5000辆/昼夜，年增长率为5%，路基设计宽度为26.0m，路面宽度为单幅2×3.75m，该公路工程位于江西南部，其自然气候条件等参照有关资料，沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、石灰及粉煤灰等主要材料。
1.2设计要求：
在公路路线线形方案拟定、路线平纵横设计、桥涵选型与设计、挡土墙等结构物布置等各个方面都得到锻炼。在给定的地形图上，根据设计公路的等级，采用纸上定线的方法，进行路线布局方案比选，综合地形、地物、地质水文条件，并综合平衡平、纵、横三方面的因素，来确定该公路工程的设计方案及主要技术指标。
1.3技术规范：
中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路工程技术标准》 (JTG B01-2003)，
中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路路基设计规范》 (JTG D30-2004)，
中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路沥青路面设计规范》 (JTG D50-2006)，
中华人民共和国交通部部颁行业标准《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004)，

第二章 路线平面设计
2.1 选线
2.1.1选定线总体设计要求
要作好公路定线必须具有总体设计观念，解决好下列问题：
(1)处理好公路建设与该地区其他建设项目的关系，使两者协调配合，要兼顾国家、地方的利益，寻求合理的解决方案。
(2)选择主要技术标准。既要使路线各主要技术标准达到最佳配合，又要力争和邻接公路相互协调，并应考虑远期发展。
(3)处理好路线与其他专业的关系。路线和路线上分布的各类建筑物是一个有机的整体，应力争它在能力上，结构上和强度上相互配合，协调一致。
(4)确处理好设计，施工和运营之间的关系，结合路线的意义与作用，寻求最有利的综合解决方案。
2.1.2 选线原则
路线是道路的骨架，它的优劣直接关系到公路本身功能的发挥和在路网中是否能应有的作用。路线设计除受自然条件影响外，尚受诸多社会因素的制约，需要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系，其基本原则如下：
（1）在道路设计的各个阶段，要对路线方案做深入、细致的研究，在多方案的论证基础上，选定最优方案。
（2）在保证行车安全、舒适、迅速的条件下，做到工程量小、造价低、营运费用省、效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大的条件下，平纵面应尽量采用较高的技术指标。不要轻易采用最小指标或极限指标。也不应不顾工程量的大幅增加而片面追求高指标。
（3）选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并尽量不占高产田，经济作物田或穿过经济林园。
（4）通过名胜、风景、古迹地区的公路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。
（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。
（6）选线应重视保护环境，注意由于公路修筑、汽车交通运行产生的影响和污染等问题。
2.1.3 选线步骤
根据路基的基本走向和技术标准，结合当地地形、地址、水文及施工条件等，通过选择路线定出可能的方案。选线一般按工作内容分三步进行。
（1）路线方案选择
路线方案选择主要是解决起、终点间路线基本走向问题。
（2）路线带选择
在路线基本方向选定的基础上，按地形、地质、水文等自然条件选定出一些细部控制点，连接这些控制点，即构成路线带，也称路线布局。
（3）具体定线
最终确定公路中线的具体线位，即在各控制点间，根据自然条件和技术标准进行路线平、纵、横综合设计，最终完成公路路线的空间位置。
2.2 路线方案设计原则：
根据公路线路设计方案的特点，公路路线方案比较的综合评价指标要遵守以下几条基本原则：
(1)全面性原则
评价指标体系必须反映被评价问题的各个侧面，绝对不能“扬长避短”。在指标设计中，要注意指标的代表性及体系的完整性，要求指标不重复、不遗漏，指标之间既相互独立，又互为补充。
(2)科学性原则
评价指标的设计既要考虑到评价研究的任务，也要符合客观现象本身的特点和性质及其运动规律。这种主观要求与客观实际相统一的过程，称之为科学性原则。评价指标作为主观反映客观的工具，要遵循“实事求是”的原则，使评价指标的定量描述以定性认识为前提，正确理解有关经济范畴，并正确分析客观对象的数量特征，以反映到指标设计中。只有遵从评价指标设计的科学性原则，才可能保证评价数据的准确性呵权威性。总之，整个综合评价指标体系从元素构成到结构，从每一个指标计算内容到计算方法都必须科学、合理、准确。
(3)可比性原则
即所构造的评价指标体系必须对每一个评价对象是公平的，可比的。指标体系中不能包括一些有明显“倾向性”的指标。评价指标在设计中要注意使评价指标的口径和方法具有动态可比性，并在空间范围内也要可比，这一原则称为可比性原则。按照这一原则，要求指标的选择应具备可比性和适用性，从而就同一指标，可对各方案加以纵向比较；同时，可对经济主体进行横向比较。这就要求评价指标在动态发展过程中有相对的稳定性。在设计评价指标时，要考虑到现象发展过程中的变化，使指标的口径范围、核算方法具有动态可比性，以增强评价指标的分析功能。
(4)可操作性原则
设计评价指标，既要考虑评价研究的目的和需要，也要照顾到客观条件的可能性。所谓可操作性，是指评价指标设计的可行性，既要使指标体系中所有的指标使用的数据均可从现有的资料和数据中获得，以这些可验证的资料为基础，才能使评价不偏不倚。
(5)定量与定性分析相结合原则
以定量分析为主，能够定量的效益和影响应尽量予以定量，不能或不宜定量的则采用定性分析，定量与定性指标均纳入多目标分析综合评价。
2.3 路线方案的比选：
根据以上原则，在本路段起终点内选择了两条路线，见第二部分工程图表——1.“方案对比图”。
两方案主要技术指标比较如下表：
比较项目 方案一 方案二
路线长度 6.326km 6.422km
线型 平均圆曲线半径比方案二大，路线顺适。 平均圆曲线半径比方案一小，路线顺适。
交点数目 5个 7个
占用农田情况 较方案二多 较方案一少
平曲线最小半径 1000 625m
安全评价 安全 安全
路基土石方 高填深挖不多，土石方总量比方案二少。 高填深挖不多，土石方总量比方案一多。
征地拆迁 较方案二少 较方案一多
方案优点 1.路线线型顺适。
2.征地拆迁稍少。 1.占用农田面积较少。
2.工程土石方数量比较少。
方案缺点 1. 特长隧道造价颇高。 1.路线线形弯曲。
2.土石方工程数量较多。
方案比较 推荐方案 参考方案
所以，综合以上各种因素，本设计选择方案一为主方案，方案二为参考方案。
2.4 线形设计：
2.4.1线形设计一般原则
(1) 平面线形应与地形、地物相适应，与周围环境相协调
在地势平坦的平原微丘区，路线以方向为主导，平面线形三要素中以直线为主；在地势起伏很大的山岭重丘区，路线以高程为主导，为适应地形，曲线所占比例较大。直线、圆曲线、缓和曲线的选用与合理组合取决于地形地物等具体条件，不要片面强调路线以直线为主或曲线为主。
(2) 保持平面线形的均衡与连贯
①长直线尽头不能接以小半径曲线。长直线和大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径曲线，会因减速不及而造成事故。
②高、低标准之间要有过渡。同一等级的道路由于地形的变化在指标的采用上会有变化，同一条道路按不同设计速度的各设计路段之间也会形成技术标准的变化。
(3)平曲线应有足够的长度
汽车在曲线路段上行驶，如果曲线过短，司机就必须很快的转动方向盘，这样在高速行驶的情况下是非常危险的。同时，如不设置足够长度的缓和曲线，使离心加速度变化率小于一定数值，从乘客的心理和生理感受来看也是不好的。当道路转角很小时，曲线长度就显得比实际短，容易引起曲线很小的错觉。因此，平曲线具有一定的长度是必要的。
为了解决上述问题，最小平曲线长度一般应考率下述条件确定：
①汽车驾驶员在操纵方向盘时不感到困难
一般按6 s的通过时间来设置最小平曲线长度，当设计车速为100km/h时，平曲线一般值取700m，最小值取400m。
②小偏角的平曲线长度
当路线转角α≤7°时称为小偏角。设计计算时，当转角等于7°时，平曲线按6s行程考虑；当转角小于7°时，曲线长度与α成反比增加；当转角小于2°时，按α＝2°计。
2.4.2平面线形要素的组合类型：
平面线形的几何要素为直线、圆曲线和缓和曲线，这三种基本线形要素可以组合得到很多种平面线形的形式。就公路平面线形设计而言，主要有基本型、S型、卵型、凸型、C型和复合型六种。
2.5 平面设计：
2.5.1 平面设计技术指标表，如下表：
序号 指 标 名 称 规 范值 序号 指 标 名 称 规 范值
1 公路等级 高速公路 8 停车视距(m) 160
2 路基宽度(m) 26 9 凸形竖曲线一般最小半径(m) 10000
3 设计行车速度(km/h) 100 10 凹形竖曲线一般最小半径(m) 4500
4 平曲线极限最小半径(m) 400 11 最短坡长(m) 250
5 平曲线一般最小半径(m) 700 12 设计洪水频率 特大桥1/300;
6 不设超高最小平曲线半径(m) 4000 其他1/100
7 最大纵坡(％) 4 13 汽车荷载等级 公路－I级
2.5.2 平面设计一般要求：
(1)直线最大长度和最短长度的规定：在设计中，过长和过短的直线都不是好的线形。因此对直线的最大和最小长度加以限制。根据国内外调查研究结果，最大直线长度为汽车按计算行车速度的20倍以内为宜，所以直线最大长度取2000(m)。考虑到线形的连续和驾驶的方便，相临两曲线间应有一定的直线长度。对于同向曲线，这个距离在数值上大约是计算行车速度的6倍，所以同向曲线直线最小长度取600(m)，亦可设置C型曲线。对于反向曲线，其间的直线最小长度以不小于计算行车速度的2倍为宜，所以反向曲线直线最小长度取200(m),亦可设置S型曲线。
(2)圆曲线半径的规定：山岭重丘高级公路，规范规定车速,查得在设置超高和缓和曲线的前提下，其圆曲线极限半径取400(m),圆曲线一般半径值取700(m)。
(3)缓和曲线长度的规定：缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。缓和曲线的作用可归纳为：曲率连续变化，便于车辆遵循；离心加速度逐渐变化，旅客感觉舒适；超高横坡度和加宽逐渐变化，行车更加平稳；与圆曲线配合，增加线形美观。考虑到上述作用的影响，规定了各级公路缓和曲线最小长度。规范规定车速,查得缓和曲线长度一般值为120m，最小值为85m。并且缓和曲线与圆曲线的比例控制在1:1.5左右。
2.5.3 该路段的平面设计：
该路段长6.326498公里，途中有5个交点，第一个交点的圆曲线半径为1000，缓和曲线长度为200。第二个交点的圆曲线半径为2200，缓和曲线长度为260。第三个交点的圆曲线半径为2515.813，缓和曲线长度为300。第四个交点的圆曲线半径为3500，缓和曲线长度为120。第五个交点的圆曲线半径为3000，缓和曲线长度为200。都符合圆曲线半径和缓和曲线长度的规定。各交点的缓和曲线与圆曲线的比例分别为1:1.419、1:1.513、1:1.584、1:1.527、1:1.569、。都符合规定。该路段的反向曲线，其间直线长度一般不小于行车速度的2倍为宜或不设直线，该路段的同向曲线，其间直线长度一般不小于行车速度的6倍为宜或不设直线，最大直线长度为汽车按计算行车速度的20倍以内为宜。该路段的直线长度分别为286.433m，254.074m，0m，240.326m，810.712m，925.586m。符合最大长度和最小长度的规定。见第二部分工程图表——“2.平面缩图”及“3.平面设计图”。
2.5.4 直线曲线及转角表：
直线曲线及转角表是路线平面设计的重要成果之一，它集中反映了公路平面线形设计的成果和数据，是施工放线和复测的主要依据。
见第二部分工程图表“4.直线、曲线及转角表”。
2.5.5 逐桩坐标表：
“逐桩坐标”即各个中桩的坐标。高等级公路的线形指标高，表现在平面上是圆曲线半径较大，缓和曲线长，在测设和放样时须采用坐标法，方能保证其测设精度。
见第二部分工程图表“5.逐桩坐标表”。
第三章 路线纵断面设计
3.1 纵断面设计一般要求：
3.1.1纵坡度
确定最大纵坡主要考虑汽车的动力特性、公路等级以及所经地区的自然因素等。依据《公路工程技术标准》 JTGD20-2006，山岭重丘高速公路，最大纵坡取4%；为了保证路面排水顺畅，最小纵坡取0.3%。当取最小纵坡时，公路边沟纵坡应另行设计。
3.1.2坡长限制
最小长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的。如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行驶在连续起伏地段产生的增重与减重的变化频繁，导致旅客不舒适。山岭重丘高速公路，依规范，最小长取250m。道路纵坡越陡，坡长越长，对行车影响越大。
3.2 平纵组合设计要求：
平纵组合设计，是公路综合设计中应着重考虑的问题。路线平面或纵断面设计仅是从满足汽车行驶物理上的要求及安全方面考虑的，平纵组合设计是同时考虑了路线几何线形对行驶中司乘人员心里、生理因素、视觉等的影响。平纵线形组合的基本要求。
3.2.1平曲线和竖曲线相应重合，且平曲线应稍长于竖曲线
平曲线和竖曲线完全对应就能保证视觉上连续性的线形，具体做法是使平曲线包含竖曲线；若平面线性与纵面线形不对应，就不能给驾驶员一个顺滑的视线诱导，而且在纵断面的凹部底点附近产生排水问题和看起来公路好像断了似的感觉。
3.2.2平曲线和竖曲线的大小应保持均衡，否则不仅造成工费的浪费，而且视觉上也要失掉平衡。
3.2.3当平曲线缓而长，纵断面坡差较小时，可不要求平、竖曲线一一对应，平曲线中可包含多个竖曲线或竖曲线略长于平曲线。
3.2.4选择合适的合成坡度
在山岭地区，当纵坡度陡而又插入小半径的平曲线时，就容易造成合成坡度大，这对行驶安全不利；而在平坦地区，当纵破接近水平时，在平曲线起讫点附近的合成坡度非常小，排水成了问题。因此，选择能够获得适当的合成坡度之平曲线和竖曲线的组合是必要的。
3.3 该路段纵断面设计：
该路段有6个变坡点，第一个变坡点为凸形，凸曲线半径为35000，前纵坡为-0.686％，后纵坡为-1.564%，前坡长486.406m,后坡长788.699m。第二个变坡点为凹形，凹曲线半径为20000，前纵坡为-1.564％,后纵坡为-0.387%，前坡长788.699m,后坡长695.879m。第三个变坡点为凹形，凹曲线半径为20000，前纵坡为-0.387%，后纵坡为1.078%，前坡长695.879m,后坡长451.8m。第四个变坡点为凹形，凹曲线半径为20000，前纵坡为1.078％，后纵坡为1.695%，前坡长451.8m,后坡长643.034m。第五个变坡点为凸形，凸曲线半径为50000，前纵坡为1.695％，后纵坡为0.675%，前坡长643.034m,后坡长1090.542m。第六个变坡点为凸形，凸曲线半径为20000，前纵坡为0.675％，后纵坡为0.168%，前坡长1090.542m,后坡长532.127m。都满足最大纵坡最小纵坡，最大坡长最小坡长的要求。同时也满足平纵组合设计要求。见第二部分工程图表——“6.纵断面设计图”。
3.4 竖曲线设计：
见第二部分工程图表——“7.竖曲表”。
3.5 路基设计标高计算：
路基设计标高是绘制路基横断面图、路基设计以及土石方调配的重要资料。见第二部分工程图表——“8.路基设计表”。







第四章 横断面设计
4.1 横断面要素的确定：
公路的横断面，是指公路中线各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。该路段为双车道设计车速为100km/h的高速公路，路基宽度值为26m，其中：行车道2×7.5m，中央分隔带2m，路缘带2×0.75m，硬路肩2×3m，土路肩2×0.75m。主线整体式断面的路面横坡为双向横坡2%，土路肩横坡3%。
4.2 横断面设计要求：
公路横断面的组成除包括与行车有关的路幅外，还包括与路基工程、排水工程、环保工程有关的各种设施。横断面设计必须结合地形、地质、水文等条件，本着节约用地的原则，选用合理的断面形式，以满足行车顺适、工程经济、路基稳定且便于施工和养护的要求。
4.3 土石方计算和调配：
路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线比较中，路基土石方数量的多少是评价公路测设质量的重要指标之一。通过调配，合理解决各路段土石方数量的平衡与利用问题，在符合国家政策和技术经济的原则下，降低计价方数量，避免不必要的借方和弃土。
土石方数量计算，常用的土石方数量计算方法有两种：平均断面法、棱台法。平均断面法适用于两段面之间的填方和挖方面积大小接近.路基土石方的调配路基土石方数量计算完毕后，可进行土石方的调配。目前生产上多采用土石方计算表调配法,该法不需要绘制累积曲线图和调配图，可直接在土石方表上进行调配，其优点简洁、调配清晰。见第二部分工程图表——“9.土石方计算表”。
4.4该路段横断面设计：
在该路段的横断面设计中，以每20m一个断面设计，计算每20m的断面面积，计算全线的土石方量。见第二部分工程图表——“10.横断面设计图”。。
在该路段的横断面设计，见第二部分工程图表——“11.标准横断面设计图”。


第五章 路线排水系统设计
5.1 路基排水设计：
路基地表排水可采用涵洞、边沟、截水沟、排水沟、跃水井和急流槽，各类地段排水沟应高出设计水位0~2m以上。
边沟横断面采用梯形，梯形边沟内侧边坡坡度为1:1~1:1.5,高速公路的边沟的深度不应小于0.6m，边沟纵坡宜与路线纵坡一致并不宜小于0.5%，边沟可采用浆砌片石，水泥混凝土预制块防护，高速公路当采用M7.5的砂浆强度，边沟长度不宜超过500m，截水沟横断面可采用梯形，边坡视土质而定，一般采用1:10~1:1.5，深度及宽度不宜小于0.5m，沟底纵坡不宜小于0.5%，水流通过陡坡地段时可设置跌水等或急流槽，应采用浆砌片石或水拧混凝土预制块砌筑，边墙应高出设计水位0.2m以上，其横断面形式为矩形，槽底应做成粗糙面，厚度为0.2~0.4m，混凝土为0.1~0.3m，跃水的台阶高度可采用0.3~0.6m，台面坡度应为2%~3%，急流槽以纵坡不宜陡于1:1.5，急流槽过长时应分段修筑，每段长度不宜超过10m。
5.2 路面排水设计：
5.2.1路肩排水设施的纵坡应与路面的纵坡一致，当路面纵坡小于0.3%时，可采用横向分散排水方式将路面水排出路基，但路基填方边坡应进行防护。
路堤边坡较高，采用横向分散排水不经济时，应采用纵向集中排水方式，在硬路肩边缘设置排水带，并通过急流槽将水排出路基。
拦水带可采用水泥混凝土预制块或沥青混凝土筑成，拦水带高出路肩12cm,顶宽8~10cm。急流槽的设置距按路肩排水的容许容量计算确定以20m~50m为宜，急流槽可设置在凹形曲线底部及构造物附近，并考虑到地形、边坡状态及其它排水设施的联接。
5.2.2中央分隔带排水
中央分隔带排水设施由纵向排水沟（明沟、暗沟）、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。
在设置超高路段，路面水由中央分隔带排水设施排出，在干旱少雨地区，采用凸形中央分隔带，可设开口明槽，雨水流向下半幅路面排出，开口明槽可采用封闭式，横断面尺寸为高×宽=15cm×20cm，间距宜为3~5m。
中央分隔带纵向排水沟（管）与横向排水管联接时可采用集水井的形式，横向排水管直径一般采用20~60cm水泥混凝土管成塑料排水管，管底纵坡不应小于1%，出口应采取防护措施。
设置超高段的中央分隔带的排水沟可设雨水井，雨水井的设置间距应根据流量计算确定，一般为10~30m。
矩形雨水井尺寸采用长×宽×深=60cm×40cm×60cm，边墙采用浆砌片石或水泥混凝土预制块砌筑。
相邻雨水井间用直径20~40cm的水泥混凝土管纵向联接，管底最小纵坡不应小于0。3%，雨水井回击雨水可直接排入桥涵或通过横向排水管排出。
多雨地区的中央分隔带，表面不作封闭时，可设地下排水渗沟，排水渗沟两侧可用沥青砂、沥青土工布或粘土封闭，排水渗沟顶与路床顶面齐平，渗沟宜采用直径5cm~8cm的硬塑料管将水引致路基边坡以外。
5.3 该路段排水设计：
在该路段的路基排水设计中，主要采用边沟和排水沟，排水沟设计高出设计水位0.4m。边沟横断面采用矩形，边沟深度大于0.6m，边沟的长度没有超过500m。本公路的路面排水主要是采用路肩排水措施，主要由涵洞、拦水带、急流槽和路肩排水沟组成以及中央分隔带排水设施组成。涵洞设计，见第二部分工程图表——“12.涵洞设计图”。

第六章 路基稳定性设计
6.1 挡土墙布置：
路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。
当路肩墙与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，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。
沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。
6.2 挡土墙的基础埋置深度：
对于土质地区，基础埋置深度应符合下列要求：
无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；
受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯实一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。
对于岩石地基，应清除表面风化层。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度，以防止地基剪切破坏。
当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。
6.3 挡土墙设计和验算：
重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片（块）石砌筑，在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。重力式挡土墙圬工量大，但其型式简单，施工方便，可就地取材，适应性强，故被广泛采用。
6.3.1设计需设挡墙路段
根据设计要求，为了降低路基边坡高度以减少大量挖方，故在K0+220~K0+260段设衡重式路堤挡土墙，该挡墙墙身高度为5.5m基地埋深1.00m，墙顶填土高度1m。见第二部分工程图表——“13.挡土墙设计图”。
6.3.2设计资料
（1）拟采用浆砌块石，墙高5.5m，填土高a=1m，墙背俯斜1:0.25（ ）墙身分段长度140m。
（2）计算荷载：公路—I级。
（3）土壤地质情况
参见《公路自然区划标准》(JTG 003—86)，公路处Ⅳ6区，填背填土容重 ，计算内摩擦角 ，墙背填土与墙背间的摩擦角，C=155KPa,容许承载力 =360 KPa
（4）墙身材料：
25号砂浆2.5号砂浆砌片石，砌体容重r=18.5KN/m3，容许压应力 ＝600 KPa，容许剪应力 ＝100 KPa容许拉应力＝60 KPa。

6.3.3车辆荷载换算
计算荷载（公路—I级）
⑴求不计车辆荷载作用时的破裂棱体宽B，根据有关公式：









⑵纵向分布长度L
汽—20级作用时，取重车的扩散长度。当挡土墙分段长度小于等于10m时，扩散长度不超过10m，挡土墙分段长度在10m以上时，扩散长度不超过15m。
一辆重车扩散长度为：




L—前后轴距加轮胎着地长度或履带着地长度，m
布置一辆重车300KN
⑶计算车辆荷载总重
车轮中心距路基边缘 在破坏棱体内仅能布置一个半轴载。

⑷换算土层厚度

6.3.4验算荷载（公路和—I级）
平板挂车或履带车荷载在纵向只考虑一辆，横向为破裂棱体宽度范围内可能布置的车轮或履带。车辆外侧车轮或履带中线距路面（或硬路肩），安全带边缘的距离为1m.
⑴纵向分布长度L
一辆挂车扩散长度为：


⑵计算车辆荷载总重
车轮中心距路基边缘 。在破坏棱体内仅能布置四分之三个轴载。

⑶换算土层厚度

《规范》推荐公路—I级等代土层厚度为0.8m，从安全角度考虑，取1.2m。
6.3.5主动土压力计算
（1）设计荷载（公路—I级）
求破裂角
假设破裂角交于荷载内，采用相应公式计算

验算是否交于荷载内：
堤顶破裂面至墙踵：
荷载内缘至墙踵：
载外缘至墙踵：
因 故假设正确
注： —两辆重车（单车道时为一辆重车），或一辆平板挂车或一辆履带车在挡土墙横向的分布宽度，m。
⑵求主动土压力系数K和K1




⑶求主动土压力及其作用点位置





6.3.6验算荷载：（公路—I级）
计算方法及公式同计算荷载，取 ，计算结果如下：
，
， ， ，
比较结果可知，验算荷载压力较大。由于，基底摩擦角系数较小 ，估计为滑动控制，故先用公路—I级的土压力进行计算。
6.3.7设计挡土墙截面
拟选用仰斜墙背 ，墙顶宽 ，底宽 ，基底向上倾斜 ，墙身分段长度为 的挡土墙。

⑴墙体重及作用点

其中： 挡土墙自重在垂直于基底平面方向的分力
挡土墙自重在平行于基底平面方向的分力
在垂直于基底平面方向的分力
在平行于基底平面方向的分力
⑵抗滑稳定性验算

⑶抗倾覆稳定性验算


⑷基底应力验算


一般不考虑拉力，基底进行应力重分布，此时按下式确定最大压应力

⑸墙身截面强度验算
最危险的截面为最接近底面处的截面，对底面进行验算。
法向应力验算

，截面出现拉应力

（6）剪应力验算
截面上的应力为：
验算内容全部通过，故决定采用墙顶宽 ，底宽 ，墙高 ，墙背俯斜 ，基底向上倾斜，墙身分段长度为140m的挡土墙。

第七章 路面设计
7.1工程概况
拟设计道路路线位于山岭、重丘区, 参见《公路自然区划标准》(JTG 003—86)，公路自然区划为区,沿线土质为砂性土，属于干燥中湿状态，最高气温大于30℃，最低气温大于-9℃。
7.2设计资料
(1)土质
所经地区多处为砂性土.
(2)交通
根据设计设计资料，设计初始年平均日交通量为5000辆/昼夜，年增长为5%。
7.3设计任务与内容
(1)根据所给资料,利用 FD2006公路路面设计程序系统进行路面结构的设计.
(2)编写设计说明书,包括沥青路面结构,厚度设计等.
(3)对所选定的路面结构方案,绘制路面结构图,包括沥青路面结构设计图等.需用A3图纸.
7.4设计依据及标准
[1] <公路路基设计规范> (JTGD30-2004)
[2] <公路沥青路面设计规范> (JTGD50-2006)
7.5路基路面设计计算
7.5.1累计当量轴次
根据设计设计资料，设计初始年平均日交通量为5000辆/昼夜，年增长率为5%。根据设计规范，高速公路沥青路面设计年限取15年，四车道的车道系数取0.45，累计当量轴次：
Ne= η= ×5000×0.45=1.772×
7.5.2结构组合与材料选取
由上面的计算所得，设计年限内一个车道上的累计标准轴次大于120万次，属于重交通，根据规范推荐，路面结构采用沥青混凝土18cm,基层采用水泥碎石稳定集料30cm,底基层采用石灰土，厚度待定。
规范规定，高速公路的面层一般由两层或三层组成，本设计采用三层沥青面层，表面层采用细粒式密集配沥青混凝土厚度4cm，中面层采用中粒式密集配沥青混凝土厚度6cm，下面层采用粗粒式密集配沥青混凝土厚度8cm。
7.5.3各层材料的抗压模量与劈裂强度
查规范，得到各层材料的抗压模量和劈裂强度，抗压强度取20°C的模量
层位 结构层材料名称 20℃抗压模量（MPa） 15℃抗压模量(MPa) 15℃劈裂强度(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 1400 2000 1.4
2 中粒式沥青混凝土 1200 1800 1.0
3 粗粒式沥青混凝土 1000 1200 0.8
4 水泥稳定碎石 1500 3600 0.5
5 石灰土 550 1500 0.25
7.5.4土基回弹模量的确定
查规范，知江西南部属于区，沿线土质为砂性土，属于干燥中湿状态，最高气温大于30℃，最低气温大于-9℃，查规范可得土基的回弹模量为44.5MPa。
7.5.5设计指标的确定
对于高速公路，规范要求以设计弯层值为设计标准，并进行结构层底拉应力验算
（1）设计弯层
因为高速公路的公路等级系数取1.0，面层是沥青混凝土，面层类型取1.0，半刚性基层，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数取1.0。
设计弯层值为：
Ld=600Ne-0.2ACASAB=600×(1.772×107)-0.2×1.0×1.0×1.0=21.304(0.01mm)
容许弯层值为
LR=650Ne-0.204=650×(1.772×107)-0.204×1.0×1.0×1.0=21.589(0.01mm)
（2）各层材料的容许层底拉应力：
细粒式密集配沥青混凝土：
KS=0.09Ne0.22/Ac=0.09×(1.772×107)0.22/1.0=3.539
σR= =1.4/3.539=0.396MPa
中粒式密集配沥青混凝土：
KS=0.09Ne0.22/Ac=0.09×(1.772×107)0.22/1.0=3.539
σR= =1.0/3.539=0.283MPa
粗粒式密集配沥青混凝土：
KS=0.09Ne0.22/Ac=0.09×(1.772×107)0.22/1.0=3.539
σR= =0.8/3.539=0.226MPa
水泥碎石稳定集料：
KS=0.35Ne0.11/Ac=0.35×(1.772×107)0.11/1.0=2.195
σR= =0.5/2.195=0.228MPa
石灰土：
KS=0.45Ne0.11/Ac=0.45×(1.772×107)0.11/1.0=2.822
σR= =0.25/2.822=0.0886MPa
7.5.6总结设计资料
相关设计汇总如下表：
层位 结构层材料名称 厚度(cm) 20℃抗压模量(MPa) 15℃抗压模量(MPa) 15℃劈裂强度(MPa) 容许应力(MPa)
1 细粒式沥青混凝土 4 1400 2000 1.4 0.396
2 中粒式沥青混凝土 6 1200 1800 1.0 0.283
3 粗粒式沥青混凝土 8 1000 1200 0.8 0.226
4 水泥碎石稳定集料 30 1500 3600 0.5 0.228
5 石灰土
? 550 1500 0.25 0.0886
6 土基 \ 42 \ \ \
7.6计算结果：
7.6.1结构组合：
层位 层间条件 回弹模量 拉应力计算模量 泊松比 厚度 层间系数
1 完全连续 1400.000 2000.000 0.350 4.000 0.000
2 完全连续 1200.000 1800.000 0.350 6.000 0.000
3 完全连续 1000.000 1200.000 0.350 8.000 0.000
4 完全连续 1500.000 3600.000 0.250 30.000 0.000
5 完全连续 550.000 1500.000 0.250 待设计 0.000
6 路基模量 44.500 0.350

7.6.2荷载：
荷载 垂直荷载 半径 荷载位置
X Y
1 0.7000 10.6500 0.0000 0.0000
2 0.7000 10.6500 31.9500 0.0000
7.6.3设计交通轴次参数：
计算弯沉累计轴次1.772×107
弯拉应力的累计轴次= 1.772×107
7.6.4拉应力计算材料参数：
序号 材料类型 计算层位 材料强度(MPa)
1 沥青混凝土 1 1.4000
2 沥青混凝土 1 1.4000
3 沥青混凝土 2 1.0000
4 沥青混凝土 2 1.0000
5 沥青混凝土 3 .8000
6 沥青混凝土 3 .8000
7 稳定集料类 4 .5000
8 稳定集料类 4 .5000
9 稳定土类 5 .2500
10 稳定土类 5 .2500
7.6.5设计结果：
设计弯沉=0.0213cm 理论弯沉=0.0405 cm 弯沉指标设计厚度= 14.62 cm
容许强度=0.3956 MPa 理论强度=-0.2889 MPa 强度指标设计厚度= 14.62cm
容许强度=0.3956 MPa 理论强度=-0.1902 MPa 强度指标设计厚度= 14.62cm
容许强度=0.2826 MPa 理论强度=0.0173 MPa 强度指标设计厚度= 14.62 cm
容许强度=0.2826 MPa 理论强度=-0.0467 MPa 强度指标设计厚度= 14.62cm
容许强度=0.2260 MPa 理论强度=-0.0675 MPa 强度指标设计厚度= 14.62cm
容许强度=0.2260 MPa 理论强度=-0.0561 MPa 强度指标设计厚度= 14.62cm
容许强度=0.2278 MPa 理论强度=0.2158 MPa 强度指标设计厚度= 14.62 cm
容许强度=0.2278 MPa 理论强度=0.2278 MPa 强度指标设计厚度= 14.80 cm
容许强度=0.0886 MPa 理论强度=0.0886 MPa 强度指标设计厚度= 21.86 cm
容许强度=0.0886 MPa 理论强度=0.0886 MPa 强度指标设计厚度= 23.77 cm
7.6.6采用结果：
根据计算结果和工程施工经验路面结构表面层采用细粒式密集配沥青混凝土厚度4cm，中面层采用中粒式密集配沥青混凝土厚度6cm，下面层采用粗粒式密集配沥青混凝土厚度8cm。基层采用水泥碎石稳定集料30cm,底基层采用石灰土25cm。
见第二部分工程图表——“14.路面结构设计图”。
7.7验算防冻层厚度：
沥青层厚度18cm，水泥碎石稳定集料30cm,底基层采用石灰土25cm，总厚度为73cm。根据 <公路沥青路面设计规范> (JTGD50-2006)规定，最小防冻厚度为40~45cm。厚度满足要求。