江西永修至武宁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：
江西永修至武宁高速公路某段施工图设计
二、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：
1. 工程概况
永修至武宁（庐山西海）高速公路东起福银高速，西连大广高速，位于庐山西海风景名胜北部，是沟通福银高速，庐山西海景区、大广高速的一条地方加密高等级公路。该公路建设响应了鄱阳湖生态经济区建设，对发展环鄱阳湖区域旅游产业，完善赣西北地区公路布局、提高交通基础设施水平，带动赣西北区域经济社会的发展大有益处。
2. 设计原始资料
（1）地形图：比例1：2000。
（2）交通量组成如下：（交通量年增长率为10%）
车型 大客车 解放CA340 东风EQ140 黄河JN150 小汽车
辆/日 700 710 540 950 3500
（3）初定设计年限：15年。
（4）自然地理条件：该公路工程位于赣西北地区，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、条石、沥青、水泥、钢材、木材、石灰和煤渣等，可根据计划需要供应。
（6）路面根据实际情况确定，可采用沥青路面或水泥混凝土路面。
3. 公路标准
依据交通等级来确定。
4. 设计规范
本项目将按中国国家已颁布之各规范进行设计，具体如下：
(1)公路工程技术标准 JTG B01-2003
(2)公路路线设计规范 JTG D20-2006
(3)公路路基设计规范 JTG D30-2004
(4)公路沥青路面设计规范 JTG D50-2006
(5)公路排水设计规范 JTJ 018-97
5. 技术要求
（1）设计图：①路线平面图（全线）；②路线纵断面图（全线）；③路基标准横断面；④横断面设计图（2km）；⑤弯道超高方式图；⑥路基防护工程设计图（挡土墙1整段）；⑦路面结构图；⑧涵洞设计图。
（2）表格：①主要技术经济指标表；②直线，曲线及转角表；③路基设计表；④路基土石方数量表；⑤路基排水及防护工程数量表；⑥路面工程数量表；⑦逐桩坐标表
（3）设计说明书：①本公路建设意义；②公路等级确定及技术标准论证；③方案比选说明；④平、纵、横设计说明和路面结构设计计算方法；⑤设计的综合评价及心得体会；。
三、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：
（一）设计内容
根据设计任务书及参考资料，要求每一个学生单独完成本公路施工图设计。具体要求如下：
（1）认真分析任务书已知条件，根据设计公路的交通量及其性质，确定公路等级，结合沿线自然条件和应用主要技术指标，进行路线方案比选、论证，确定设计采用的合理方案。
（2）对确定采用的路线方案进行详细的技术设计，内容主要包括：路线的平面、纵断面和横断面设计，路基路面设计、排水设计及其它构造物设计。
（3）图纸和表格一律采用A3标准。
（二）设计说明内容
对毕业设计内容进行详细阐述。设计说明书的主要内容具体要求如下：
(1) 论证本公路的建设意义；
(2)公路的等级确定及技术标准的论证；
(3)说明沿线地形、地质、气候等自然条件对公路设计的影响；
(4)路线方案比选说明；
(5)路线平、纵、横设计说明；
(6)路基路面设计计算；
(7)对设计的综合评价及心得体会。
设计说明书格式按学校格式统一要求。
（三）、设计进度安排
1、第1周：收集资料，熟悉相关设计规范和图纸
2、第2周：路线方案设计、比选
3、第3周：路线平面设计
4、第4-5周：纵断面设计及平、纵设计说明
5、第6周：横断面设计及其表格
6、第7周：路基结构物、排水设计。
7、第8周：路面结构设计。
8、第9周：文献综述，编写说明书余下部分。
9、第10周：整理图纸并交指导老师审查，修改并整理、准备答辩。
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………………………………………………………………………3
1.1 项目名称及设计资料……………………………………………………3
1.2 设计技术要求……………………………………………………………3
1.3 技术规范…………………………………………………………………3
第2章 路线平面设计…………………………………………………………4
2.1选线………………………………………………………………………4
2.2路线方案设计的原则……………………………………………………4
2.3 线性设计…………………………………………………………………4
2.4 平面设计…………………………………………………………………4
第3章 路线纵断面设计………………………………………………………5
3.1 纵断面设计一般要求……………………………………………………5
3.2 平纵组合设计要求………………………………………………………5
3.3 该路段纵断面设计………………………………………………………5
3.4 竖曲线设计………………………………………………………………6
3.5 路基设计标高计算………………………………………………………6
第4章 横断面设计……………………………………………………………6
4.1 横断面要素的确定………………………………………………………6
4.2 横断面设计要求…………………………………………………………6
4.3土石方计算和调配………………………………………………………7
第5章 路线排水系统设计……………………………………………………8
5.1 路基排水设计……………………………………………………………8
5.2 路面排水设计……………………………………………………………8
5.3 该路段排水设计………………………………………………8
第6章 路基稳定性设计……………………………………………9
6.1 挡土墙布置……………………………………………………9
6.2 挡土墙的基础埋置深度………………………………………9
6.3 挡土墙的设计和验算…………………………………………9
第7章 路面设计……………………………………………………15
7.1 工程概况………………………………………………………15
7.2设计资料………………………………………………………15
7.3设计任务与内容………………………………………………15
7.4设计依据及标准………………………………………………15
7.5 路基路面设计计算……………………………………………15
7.6 计算结果………………………………………………………18
7.7验算防冻层厚度………………………………………………19
第8章 结论…………………………………………………………20
第二部分 工程图表
路线平面设计图………………………………………………………
直线、曲线及转角表…………………………………………………
逐桩坐标表……………………………………………………………
路线纵断面设计图……………………………………………………
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……………………………………………………………
路面结构设计图………………………………………………………
超高方式图………………………………………………………………………
路基超高加宽表…………………………………………………………
参考文献………………………………………………………………………
致谢…… ………………………………………………………………………

江西永修至武宁高速公路某段施工图设计
JiangXi Yong fix to Wuning highway construction drawing design

总计 毕业设计（论文） 22 页
表 格 6 个

摘 要
本设计是江西九江地区高速公路，内容包括：路线设计、路基路面设计、排水设计、涵洞设计、桥梁设计。设计时速100km/h，路线全长9066.174米，路基宽度26米。全线有9个平曲线，7条竖曲线，15道涵洞，路面厚度65（80）厘米
关键词：
交通量 路基路面 平曲线 竖曲线 排水 涵洞

Abstract
The subject of the design is a new highway onjiujiang including the design of alignment surgrade pavementdrainage culvet . The design speed is 100km/m, the total length is9066.174m, and the width of the subgrade is 26m. There are 9plancurve 7 vevtical curve and 12 culverts on the road . thethickness of paverment is 65(80)cm on the road.
Keywords
TafficVolume Subgrade Parement Plan curves VerticalCurves VerticalCurves Drainage Culture

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
本项目为江西九江地区高速公路设计中的一段，该项目的实施将对带动该地区经济发展、方便地方人民群众生活起到积极作用；也是联系本地与外界的一条重要通道。
本项目路线全长为9066.174米。全线采用双向四车道高速公路标准：设计行车速度采用100公里/小时，路基宽度26.0米。
1.2设计技术要求
设计荷载：公路-Ⅰ级：
公路标准：高速公路
设计车速：100公里/小时
根据沿线的地形、地貌、地质、水文、气象等自然条件，依据以下规程、规范及有关指导性意见等进行设计：
1.3技术规范
（1）《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）；
（2）《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）；
（3）《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）；；
（4）《公路排水设计规范》(JTJ018-97)；
（5）《道路勘测设计》；
（6）《路基路面工程》；
（7）《桥梁工程》；
以及其它有关的规程、规范及设计指导意见。


第二章 路线平面设计
2.1 选线
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。
拿到设计地形图后，在老师的指导下进行选线，首先我和本组人员赖军、丁泽华商议采取少占少挖少填的原则进行选线，同时我们还尽量避免跨河和穿越山岭。结果我们选出的线路很难达到时速要求，同时我们所设的曲线半径也只能达到时速60。后来在老师的启发下我们再次选线，最后确定了现在的时速100的线路。其中我们选线的过程及其遵循的原则如下：
(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）根据上述原则把纸质图绘到电子稿上并且运用设计软件—纬地设计出平面路线。
2.2 路线方案设计原则
本条路线设计时速是100km/h，平面上设了9个控制点，其中设计半径多为800m，达到平曲线最小半径700m的要求，缓和曲线长度是90m，达到时速100的缓和曲线85m的要求。本路线以方便快速为主要目标，设有10座大小桥梁，15个圆管涵和盖板涵来方便沿线居民的出行和河流沟渠的畅通。
在制定本设计方案时我始终坚持以下原则：
(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）平曲线长度一般情况下应能设置回旋线和一段圆曲线、平曲线的长度应不小于6秒的行程。
（7）、应尽量避免采用过长的直线段,使平曲线满足《公路路线设计规范》的要求。
2.3 线性设计
本项目平面线形设计的基本思路是：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；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。
2.4 平面设计
本路线总里程为9.066174公里，内设9个交点，两个基本型平面曲线。JD1平曲线半径400米，JD2平曲线半径800米，JD3平曲线半径719.241，JD4平曲线半径800米JD4平曲线半径800米，JD5平曲线半径800米，JD6平曲线半径800米，JD7平曲线半径800米，JD8平曲线半径800米，JD9平曲线半径800米，各曲线间的直线距离和曲线长度均符合设计要求。其中JD3和JD4属于S型曲线。
该段路线的桥梁设计有：K0+061 跨径14m*2 k1+557.5 跨径20m*15K4+107.5 跨径20m*3 K4+432.5跨径22m*3 K4+732 跨径 20m*6 K5+130跨径 21m*10 K5+631.5 跨径 21m*5 K6+701.5 跨径 20m*35 K7+380 跨径30m*6 K8+000 跨径 20m*10
第三章 路线纵断面设计
3.1 纵断面设计一般要求
(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。
3.2 平、纵组合设计要求
（1）避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。
（2）避免将小半径的平曲线起、讫点设在或接近竖曲线的顶部或底部。
（3）避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。
（4）避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的线形。
（5）避免在长直线上设置都坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。
（6）避免急弯与陡坡的不利组合。
（7）应避免小半径的竖曲线与缓和曲线的重合。
3.3 该路段纵断面设计
本路线纵断面线形设计的基本思路是：纵断面设计中，本着保护自然环境的设计理念，尽量使路线顺应自然地形的起伏；充分考虑与地方道路在纵面的交叉关系，处理好上跨或下穿的关系；尽量控制路基填土高度，以减小拆迁占地；变坡点位置及标高、坡率和坡长、在满足平纵组合的情况下优化组合，竖曲线半径尽量采用较大值。
在软件中输入纵断面数据并且绘出纵断面地形图
纵断面线型应满足纵坡及竖曲线的各项规定。
（1）纵坡应均匀平顺。
（2）设计标高的确定应结合沿线自然条件，如地形、土壤、水文、气候等因素综合考虑；稻田低湿路段还应有最小填土高度的保证。
（3）纵断面设计应与平面线形和周围的地形景观相协调，应考虑人体视觉上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡来确定纵断面设计。
（4）应争取填挖平衡，尽量移挖作填，以节省土石方量，降低工程造价。
（5）依路线的性质要求，适当照顾当地民间运输工具，农业机械，农田水利等方面的要求。
3.4 竖曲线设计
本路线最大纵坡1.445％，，最小纵坡0.621％，最小坡长为848.6米。本路线共设7处竖曲线，第一个位凸形竖曲线，半径12000米，第二个为凹形竖曲线，半径15000米，第三个位凸形竖曲线，半径15000米，第四个为凹形竖曲线半径15000米，第五个位凸形竖曲线，半径15000米，第六个为凹形竖曲线半径15000米，第五个位凸形竖曲线，半径15000米，均符合设计标准.
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等重要资料。计算结果见附表。

第四章 横断面设计
4.1横断面要素的确定
本高速公路主线路基为整体式断面。整体式路基断面宽度为26.0米，双向四车道加硬路肩，各部尺寸为2*0.75米（路肩）+2*3.0米（硬路肩）+4*3.75米（行车道）+2*0.75米（路缘带）+2.0米（中央分隔带）=26.0米；主线整体式断面的路面横坡为双向横坡2%，土路肩横坡3%。
中央分割带采用填碎石处理，两侧设混凝土坡型缘石。
4.2 横断面设计要求
4.2.1 公路用地范围
挖方边沟外侧设置2米碎落台。填方段边沟外3米为用地界限，挖方段在坡脚外3米或截水沟外3米为用地界限。
(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。
4.2.2 路基设计标高及路拱横坡
路基设计高为中央分隔带外侧边缘处路面标高。
行车道、路缘带及硬路肩设2％横坡，土路肩设3％横坡。
4.2.3 基超高及加宽
本项目路段主线超高按路线规范之规定设计，整体式路基绕中央分隔带中心线旋转，超高过度段在缓和段内完成。超高渐变率采用1/250。
4.2.4 路基压实标准与压实度
路基压实度要求《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）关于压实度的要求执行。路基的压实度采用重型击实标准，路面底面以下路基不同深度的压实度可按表一执行：
表1 路基压实度表
类 别 路面底面以下深度(cm) 压实度（%）
填方路基 上下路床 0～80 ≥96
上路堤 80～150 ≥95
下路堤 150以下 ≥93
零填及路堑路床 0～30 ≥95
填方路基与构造物衔接处，路基的压实度也应满足上表的规定。
4.3土石方计算和调配
（1）在半挖半填的断面中，应首先考虑在本段路段内移挖作填进行横向平衡，然后再做纵向调运，以减少总的运量；
（2）土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不做跨越调运，同时尚应注意施工的可能与方便，尽可能避免和减少上坡运土；
（3）为了调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，分析工程用土是调运还是外借；
（4）土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑弃土和借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产的影响；
（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行分配，以保证路基的稳定和人工构造物的材料供应；
（6）位于山坡和上的回头曲线路段，要优先考虑上下线的土方竖向调运；
（7）土石方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。

第五章 路线排水系统设计
5.1路基排水设计
路基排水系统由排水沟、边沟、山坡截水沟、平台截水沟等组成，排水沟、边沟、山坡截水沟均采用浆砌片石铺砌。
路基排水系统由地表排水与地下排水组成，地表排水在填方段主要依靠两侧坡脚位置的排水沟，在挖方路段主要坡顶外侧的截水沟，并通过急流槽、跌水井等构造将汇水接入排水沟或直接通过桥涵排出路界。挖方路基两侧布设雨水管道不再设置边沟，边坡坡体外缘以上汇水面积较大时，设置截水沟并根据具体条件设置急流槽将水引入管道或涵洞，填方路基一般不设置边沟，个别地段排水不畅或排水将冲毁农田时设置边沟或排水沟。地下排水应根据实际情况，其主要依靠纵向、横向或网状盲沟与渗沟将路基裂隙水与地下水拦截或排出，使路基处于干燥、稳定的使用状态。
5.2 路面排水设计
行车道路面排水：一般路段的双向路拱横坡2％，路面雨水可经坡面漫流直接汇入雨水管道系统。超高路段的弯道内侧采用超高横坡直接将水排出行车路面。
其余路面下渗水通过设置在水泥稳定碎石顶面、沥青封层表面的碎石盲沟排至边坡或流入雨水口。
填方路基道路全线地势变化较大，主要包括填方路段、挖方路段及半填半挖路段三种。根据路基填料种类、边坡高度和基底工程地质条件、水文条件等不同路段、不同地层地质情况分别考虑，设置一级或多级边坡，并分别设置不同的边坡坡率。
5.3. 该路段排水设计
（1）该路段左右两侧分别设有排水沟。
（2）该路段采用大于0.5%的纵坡进行路面排水，同时采用2%的横坡进行排水。
（3）边沟的横断面设计为矩形，其内侧边坡直立，坡面应采用浆片石防护，外侧坡坡度与挖方边坡坡度相同。
（4）在在挖方路基边坡以外还设有截水沟以防止水土流失。






第六章 路基稳定性计算
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 挡土墙的设计和验算
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K3+000~K3+350段设衡重式路肩挡土墙，最大深度8.000m。在K2+850~K2+870处进行挡土墙验算。
（1）墙体选择：
拟采用浆砌块石，墙高5.68m，填土高a=2.0m，上墙 =2.27m，墙背俯斜1:0.33（ ＝18o15′),衡重台宽d1=1.22m,下墙 =3.41m，墙背仰斜1:0.25（＝－14o02′），墙面坡度1:0.05，b1=0.5m，B=1.8m，墙身分段长
度50m。
图1 挡土墙设计
（2）车辆荷载：
计算荷载 验算荷载
（3）土壤地质情况：
公路处Ⅳ5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 =360KPa，摩阻系数f＝0.4。
（4）墙身材料：
50号砂浆砌片石，砌体容重 =22.5KN/m3，容许压应力 ＝2450 KPa，容许剪应力 ＝862.4KPa。
（5）稳定系数：
滑动稳定系数 =1.3， =1.5。
车辆荷载换算
①计算荷载（公路Ⅰ级）
（1）求不计车辆荷载作用时的破裂棱体宽B，根据有关公式：





=0.434



=3.208m
（2）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：


=11.189m<15m

L—前后轴距加轮胎着地长度或履带着地长度(m)
（3）计算车辆荷载总重
车轮中心距路基边缘d=0.5m,B0=3.208m在破坏棱体内仅能布置一个半轴载。设置布置荷载为300KN。

（4）换算土层厚度

②换算荷载（挂—100级）
（1）纵向分布长度L
一辆挂车扩散长度为：


（2）计算车辆荷载总重
车轮中心距路基边缘d=1m,B0=3.208m。在破坏棱体内仅能布置四分之三个轴载。设置布置荷载为1000KN。

（3）换算土层厚度

上墙土压力计算
（1）计算破裂角，判断是否出现第二破裂面
假象墙背倾角为

假设破裂面交于荷载内，


验算破裂面位置
①第一破裂面距墙顶内缘
（1）对于设计荷载
，
破裂面交于荷载内，与假设相符，采用公式正确。
而 （27.5o<40.94o），故出现第二破裂面。
（2）对于验算荷载
<3.208m
同样破裂面交于荷载内，与假设相符
又由于 （27.5o<40.94o），也将会出现第二破裂面。
②计算第二破裂面上的主动土压力
（1）对于设计荷载


主动土压力



对上墙的力臂：


下墙土压力计算
采用力多边形法，
（1）对于设计荷载
①求破裂角
假设破裂角交于荷载外。则

tanω=0.795

验算破裂面位置
破裂面交于荷载之外，与原假定相符，采用公式正确。
②计算下墙土压力








墙身截面计算
经试算后，取墙顶宽 0.5 m，上墙底宽 2m，下墙底宽B＝1.8 m。
（1）每延米上墙重及对墙趾力臂


（2）每延米下墙及对墙趾的力臂


（3）第二破裂面与墙背之间的土重及力臂
对于设计荷载（公路Ⅰ级）


其中，对墙址的力臂：

（4）土楔上的荷载重及力臂
对于设计荷载


稳定性及强度计算
①稳定性验算
对于设计荷载
(1)抗滑稳定性验算



满足抗滑稳定性要求。
(2)抗倾覆稳定性验算



满足抗倾覆稳定性要求。
(3)偏心距及基底应力验算




满足要求。
（4）截面应力验算
已知作用于上墙墙后土体第二破裂面上的土压力 及水平分力 ，现求上墙实际墙背上的土压力 。


对上墙 的力臂

a. 水平截面验算

墙重对上墙轴线的力臂

作用于上墙截面轴线的弯矩


作用于截面的轴向力

<0.3 (=0.66m)


<[γ](=862.4kPa)
b.斜截面验算




(-0.767舍去)


满足要求。
综上可知该截面衡重式挡土墙满足各项强度指标，符合要求。





第七章 路面设计
7.1 工程概况
永修至武宁（庐山西海）高速公路东起福银高速，西连大广高速，位于庐山西海风景名胜北部，是沟通福银高速，庐山西海景区、大广高速的一条地方加密高等级公路。该公路建设响应了鄱阳湖生态经济区建设，对发展环鄱阳湖区域旅游产业，完善赣西北地区公路布局、提高交通基础设施水平，带动赣西北区域经济社会的发展大有益处。
7.2 设计资料
《路面》；
《高速公路路面设计与施工》；
7.3设计任务与内容
（1）设计任务：根据现有的交通量设和将来预测的交通量进行路面设计，做到既不浪费，也要符合社会的发展，做到有远见又经济实惠。既要符合当代人的生活以及经济发展要求也要为子孙后代造福。
（2）设计内容：进行路面的设计计算，做出既经济有安全的高速公路路面。
7.4 设计依据与标准
路况参数
a、道路等级：一级公路
b、设计车速100km/h
c、设计年限：15年（沥青砼路面）
d、标准轴载：BZZ-100
设计参数如下：

表3 交通轴载表
汽车型号 交通量（辆/日） 总重
(KN) 载重
(KN) 前轴重
(KN) 后轴重
(KN) 后轴
数 后轴
轮组数
小汽车 前后轴载均小于25KN
大客车 139.1 40 48.3 50.2 2 双轮组
东风EQ140 92.90 50.0 23.70 69.20 1 双轮组
解放CA340 78.70 36.60 22.10 56.60 1 双轮组
黄河JN150 150.60 82.60 49.00 101.60 1 双轮组
7.5 路基路面设计计算
1、轴载计算
①路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。
②计算累计当量轴次：
计算公式

表4 轴载设计表
车辆 Pi(KN) C1 C2 ni(次/日)
小汽车 前轴 <25 1 1 3500 0
后轴 <25 1 1 3500 0
大客车 前轴 48.3 1 1 700 29.53
后轴 50.2 2.2 1 700 76.84
东风EQ140 前轴 23.7 1 1 540 0
后轴 69.2 1 1 540 108.86
解放CA340 前轴 22.1 1 1 710 0
后轴 56.6 1 1 710 59.70
黄河JN150 前轴 49.0 1 1 950 42.67
后轴 101.6 1 1 950 1017.91
合计
1335.51
当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下面公式计算：

根据设计规范，高速公路沥青路面的设计年限为15年，双向四车道的车道系数是0.4～0.5取0.45，设计初始年平均日交通量N1=1335.51,年增长率 =10%。则累计当量轴次：

=
=6969532.709次
2、初拟路面结构
根据本地区的路用材料，结合已有工程经典和典型结构，拟定了三个结构组合方案。按计算法确定方案一方案二的路面厚度。按验算法验算方案三的结构厚度。根据结构层得最小施工厚度、材料、水文、交通量以及施工机具的功能等因素，初步确定路面结构组合与各层厚度如下：
方案1：3cm细粒式密级配沥青混凝土+5cm中粒式密级配沥青混凝土+6cm粗粒式密级配沥青混凝土+18cm水泥稳定碎石基层+？水泥石灰砂砾土层，以水泥石灰砂砾土为设计层。
方案2：4cm细粒式密级配沥青混凝土+8cm中粒式密级配沥青混凝土+12cm密级配沥青碎石+？石灰粉煤灰基层+16cm级配砂砾垫层，以石灰粉煤灰基层为设计层。
方案3:3cm细粒式密级配沥青混凝土+5cm中粒式密级配沥青混凝土+6cm粗粒式密级配沥青混凝土+18cm水泥稳定碎石基层+35cm级配碎石。
3、路面材料配合比设计和设计参数的确定
路面材料抗压回弹模量的确定
①各层材料的抗压模量和劈裂强度
通过查询“公路沥青路面设计规范”得各层材料的抗压模量和劈裂强度
表5 路面材料配合设计表
材料名称 20℃抗压模量(MPa) 15℃抗压模量(MPa) 劈裂强度(MPa)
细粒式密级配沥青土 1400 2000 1.4
中粒式密级配沥青土 1200 1800 1.0
粗粒式密级配沥青土 1000 1200 0.8
密级配沥青碎石 1200 1400 0.3
水泥稳定碎石 1500 3550 0.225
水泥石灰砂砾土 1000 1850 0.35
石灰粉煤灰 750 2400 0.25
级配砂砾 175 —— ——
②土基回弹模量的确定
该路段处于Ⅳ5区，为中液性粘质土，查相关表的土基回弹模量为40MPa。泊松比为0.35。
4、设计指标的确定
对于高速公路，规范要求以设计弯沉值作为设计指标，并进行结构层层底拉应力的验算。
①设计弯沉值
该公路为高速公路，路面等级系数Ac=1.0，面层是沥青混凝土路面AS取1.0，方案1为半刚性基层，基层类型系数AB1=1.0；方案2为柔性基层与半刚性基层组合，沥青层较厚，根据工程经验采用内插法确定基层类型系数AB2=1.45。
根据路面设计弯沉值公式：ld=600Ne-0.2AcAsAB
ld1=600×6969532.709-0.2×1.0×1.0×1.0
=25.675(0.01mm )
ld2=600×6969532.709-0.2×1.0×1.0×1.45
=37.229(0.01mm)
②各层材料的容许层底拉应力

Ⅰ、细粒式密级配沥青混凝土

=2.88

Ⅱ、中粒式密级配沥青混凝土

=2.88

Ⅲ、粗粒式密级配沥青混凝土



Ⅳ、密级配沥青碎石

=2.88

Ⅴ、水泥稳定碎石


Ⅵ、水泥石灰砂砾土


Ⅶ、石灰粉煤灰


7.6 计算结果
①方案一
表6 设计方案表
材料名称 厚度H
(cm) 20℃抗压模量(MPa) 容许拉应力(MPa)
细粒式沥青混凝土 3 1400 0.486
中粒式沥青混凝土 5 1200 0.347
粗粒式沥青混凝土 6 1000 0.252
水泥稳定碎石 18 1500 0.114
水泥石灰砂砾土 ？ 1000 0.137
土基 — 40 —
该结构为半刚性基层，沥青路面的基层类型系数为1.0，设计弯沉值为25.675（0.01mm）相关资料汇总如下表：
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥石灰砂砾土层的厚度为21.7cm；满足层底拉应力要求的水泥石灰砂砾土层厚度为24.6cm。设计厚度取水泥石灰砂砾土层为25cm。路表计算弯沉为25.44（0.01mm）。
②方案二
该结构为柔性基层与半刚性基层组合，沥青层较厚，根据工程经验采用内插法确定基层类型系数AB2=1.45。设计弯沉值为37.229（0.01mm）相关资料汇总如下表：
表7 设计方案表
材料名称 厚度H(cm) 20℃抗压模量(MPa) 容许拉应(MPa)
细粒式沥青混凝土 4 1400 0.486
中粒式沥青混凝土 8 1200 0.347
密级配沥青碎石 12 1200 0.104
石灰粉煤灰 ？ 750 0.098
级配砂砾 16 175 —
土基 — 40 —
利用设计程序计算出满足设计弯沉指标要求的水泥石灰砂砾土层的厚度为25.4cm；满足层底拉应力要求的水泥石灰砂砾土层厚度为30.8cm。设计厚度取水泥石灰砂砾土层为31cm。路表计算弯沉为25.59（0.01mm）。
7.7 验算防冻层厚度
方案1沥青厚度14cm，总厚度为57cm。方案2沥青厚度24cm，总厚度为71cm。
由于方案1的沥青厚度和总厚度都较方案2小，造价低，且最小防冻厚度为40～50cm，故优先选用方案一。