设计计算书Word文档格式.docx
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Y坐标
554678.418
偏角α（0）
24°
03′41″
半径R（m）
6873.000
LH1（m）
LH2（m）
T1（m）
1464.833
T2（m）
L（m）
2886.483
E（m）
154.359
交点桩号
K34+669.777
ZH（ZY）
K33+204.944
HZ（YZ）
K36+091.427
（二）、平曲线敷设计算公式
计算公式采用切线支距法，见图4-4所示。
1、不带缓和曲线的平曲线
X=R×
sin（LX/R-180/π）（2-17）
Y=R×
（1-cos（LX/R-180/π））（2-18）
2、带缓和曲线的平曲线
缓和曲线部分:
X=LX-LX5/40C2（2-19）
Y=LX3/6C-LX7/336C3（2-20）
式中：
LX为任意点弧长（距ZH，或HZ）
C=R×
LSR为圆曲线半径
LS为缓和曲线长度
圆曲线部分:
X=q+R×
sinφm（2-21）
Y=p+R（1-cosφm）〔2-22）
Φm=αm+β0=28.6479（2Lm+LS）/2
Lm——为圆曲线上任意m至缓和曲线终点的弧长
φm—Lm为所对应的圆心角
（三）、加宽
由于此路段的圆曲线半径R=4000.00m，根据«
公路路线设计规范»
的JTJO11-94-7.6.1所规定，此路段的路基不需要加宽。
（四）、超高计算
1、计算公式
超高缓和路段取缓和曲线段，根据JTJ011-947.5.5.2的规定，采取绕中央分隔带边缘旋转超高过渡方式，其计算公式如下：
①圆曲线上:
路基外缘抬高值：
hc=bJiJ-bih+Bih+b/JiJ
路基内缘抬高值：
hc、=-bJiJ-bih-Bih-b/JiJ
②过渡段上
hcx=xhc/LC
hc’’=bJiJ-（bJ+bX）iG（X≤X0）
hcx’’=bJiJ-（bJ+bX）xih/LC（X>
X0）
上式中：
bJ—路肩宽度0.75mb/J—路肩宽度2.5+0.75=3.25mB-行车宽7.5m
iG—路拱坡度iJ—路肩坡度ih—超高横坡度
b—路基全加宽值bX—X距离处加宽值
LC—超高缓和段
本段路的曲线半径R=4000米，大于不设超高有半径，故此路段没有设计超高渐变段。
成果见横断面设计图。
二、纵断面设计
（一）、纵坡
常张高速公路纵坡按平原微丘区指标进行设计，综合考虑经济，安全，级形合理组合等因素，按照设计给定的控制点标高进行多次拉坡，选定最优方案。
设计最大纵坡%，最大纵坡%，纵坡最大坡长及最小坡长均满足《规范》要求。
（二）、竖曲线半径确定及要素计算
1、竖曲线半径
根据纵坡均匀平顺，起伏和缓，坡长和竖曲线长短适当，平竖组合得当（平包竖）原则。
综合考虑，选竖曲线半径如表5-1所示。
2、竖曲线要素及竖曲线起、迄点桩号
L=RW=R（i2-i1）
T=L/2=RW/2
E=T2/2R
竖曲线起点桩号=变坡点桩号-T
竖曲线终点桩号=变坡点桩号+T
（三）、设计高程计算
直线部分：
设计高程H=变坡点高程±
i%×
（计算桩号-变坡点桩号）
竖曲线部分：
中桩切线高程=变坡点高程±
（计算桩号-变坡点桩号
设计高程H=中桩切线高程±
Yi（凸曲线取+，凹曲线取-）
式中：
横距xi=计算桩号-竖曲线起（终）点桩号
纵距Yi=xi2/2R
各桩号设计高程计算如下，成果见路基设计表。
各变坡点的竖曲线要素计算结果见表5-1所示：
NO
A
B
备注
变坡点桩号
K35+200
K35+700
竖曲线半径R（m）
10000
15000
坡差（m）
8.825
1.2
变坡点高程（m）
107.98
102.98
L（m）
278.6
194.9
T（m）
138.25
97.5
E（m）
0.956
0.317
三、横断面设计
本路段按双向四车道高速公路设计，计算行车速度100Km/小时，设计路段为整体式路基，路基全宽26米，即0.5m（路缘带）+3.0m（路肩）+2×
3.75m（行车道）+0.5m（路缘带）+3.0m（中央分隔带）+0.5m（路缘带）+2×
3.75m（行车道）+3.0m（路肩）+0.5m（路缘带）。
路基横断面设计按照现行«
公路路基设计规范»
要求执行。
第三篇路基工程设计
一、路基设计说明
1、路堤设计
路堤顶宽度为路基设计宽度26米，填方边坡坡度根据填料种类、边坡高度和基底工程地质条件等确定。
一般为1：
1.5～１：
1.75,填方边坡高时,每隔8米设边坡平台一道,宽度1～3米,取2米,平台用片石铺砌,设置平台排水沟将边坡水排出路基外。
为保证边坡不受冲刷，对边坡采取防护，一般设置拱形护坡、菱形网格护坡。
在地面横坡大于1：
5时，将原地面挖成台阶，宽度不小于1米。
施工中严格控制填方压实质量和选择土质良好填料，满足施工《规范》要求。
2、路堑设计
路基开挖后，破坏自然形态的平衡，合理选择挖方边坡坡度横重要。
土质边坡为1：
0.75～1：
5，石质边坡视岩石破碎程度为1：
0.3～1：
1。
边坡高超过10米时，设置边坡平台，宽度设为1.5米，并在平台上设置排水沟。
为保证边坡不受雨水冲刷，对坡面进行防护，一般设置有拱形护坡、菱形网格护坡、护面墙、框架锚杆、挂网喷浆等。
土质边坡稳定性差时，应设置路堑挡土墙。
2、路基设计标高
路基设计标高采用中央路缘带边缘标高，路拱横坡为1.5%，路肩横坡1.5%，路缘带横坡2.0%。
超高以中央路缘带边缘为旋转，平曲线超高的过渡段均设在回旋线内。
路拱横坡iG取1.5%，路肩横坡度iJ取2.5%。
二、边坡稳定分析
路基边坡稳定性取决于边坡的土质、岩石的性质，地质和水文地质条件，路基高度和横断面的设置等因素。
路基边坡坡度对路基整体稳定起重要作用，正确设计边坡坡度及采取相应的措施，可以保证边坡的稳定。
路堤高度大于20m（土、石质边坡）和12m（砂、砾）时，路堤进行稳定性验算；
底面蘅坡陡于1∶2.5时，路堤可能沿路基面下滑，造成路堤变形过量而破坏，也需要进行稳定性验算。
本段路堤高度10米左右，不进行稳定性验算。
深路堑开挖后，破坏了山体原来的自然平衡状态，设计时除选择合适的边坡坡度外，对深路堑进行地质勘探，根据地质结构情况对边坡进行稳定性验算，并采取适当的加固措施，保证路堑边坡稳定。
三、挡土墙设计
（一）、挡土墙类型与形式选择
挡土墙按其结构特点，分为石砌重力式、石砌蘅重式、钢筋混凝土悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚碇板式及垛式等类型；
按位置和作用又可分为路堑式、路肩式、路堤式等。
重力式挡土墙结构简单，施工方便，就地取材，利用路基石料，重力式挡土墙根据墙背倾斜方向,又可为为仰斜、直立和俯斜三种挡土墙的结构形式有，本路段路基最大填高10米，挡墙选择仰斜式路肩墙。
（二）、挡土墙设计
1、基础埋置深度
土质地基，基础埋置深度应符合下列要求:
①无冲刷时，在天然地面以下至少1米；
②有冲刷时，在冲刷线以下至少1米；
③手冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25米。
当冻深超过1米时，采用1.25米。
但地基底应夯填一定的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应于冻结线以下不少于0.25米。
岩石地基，应清除表面风化层，基础嵌入岩层的深度为：
较完整的坚硬岩石0.25米、一般岩石0.6米、松散岩石1.0米。
2、基础类型
当地基承载能力满足时，根据挡土墙高度，基础厚度为50～100cm，基础襟边宽10～30cm；
当地基承载能力不足时，基底采取加深或扩大基础；
地基为软弱层时，采取碎石等材料换填，以扩散基底应力，使之均匀地传递到下卧软弱土层中。
3、墙身构造
本段挡土墙选用重力式仰斜墙，墙面坡度为1：
0.25，墙顶宽度不小于60cm，墙厚三随强身高度而加大，通常采用标准图尺寸设计，选择最高段墙进行验算。
材料要求为，墙面用整齐块石或粗料石砌筑，片块石标号不小于30MPa，砌筑砂浆标号7.5MPa，勾缝浆标号10.0MPa。
4、排水设计
离地面高30cm起设置泄水孔，尺寸为10×
10cm的方孔或直径为10cm的圆孔，间距2～３米，上下排错开排列，墙背设置反滤层。
沉降伸缩缝间距为10—15m。
伸缩缝宽2—3cm。
（三）、挡土墙计算
1、基础数据
地基为密实的碎石土，其容许承载力[σ]=350kpa,基底摩阻力系数μ=0.35；
墙背填料：
选用就地开挖的碎石土、不易风化的岩石碎块作墙背填料。
其容重R=19KN/m3,内摩阻角φ=400，墙背与填土之间的摩擦角δ=φ/2,墙背与竖直面的夹角α=-tg0.25=-14.040。
墙体材料：
7.5号砂浆砌30号片石，砌体容重rK=22kn/m3,7.5#砂浆砌片（块）石砌体极限抗压强度Rk=3.0MPa,极限抗拉强度Rl=0.27MPa,极限抗剪强度Rj=0.27MPa（通缝）,或0.54MPa（齿缝）。
荷载：
公路Ⅰ级，稳定系数：
[KC]=1.3，[K0]=1.5
2、土压力计算
按《高速公路路基设计与施工》杨胜福P237路肩墙土压力计算公式计算如下：
h0=q/r=10/19=0.526m
q-按《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）5.4.2区值
ω=φ+α+δ=400-14.040+200=45.960
A=2dh0/[H（H+2h0）-tgα=2×
1×
0.526/[11.42（11.42+2×
0.526）]-tan（-14.06）
=0.257
θ=tan-1θ=-tanω±
[（1/tanφ+tanω）（tanω+A）]1/2
=36.240
h1=d/（tanθ+tanα）=2.07（m）
K1=1+2h0（1-h1/H）/H=1.075
Ka=cos（θ+φ）（tanθ+tanα）/sin（θ+ω）=0.116
E=rH2LKaK1=19×
11.422×
1.0×
0.116×
1.075/2
=154.5（KN）
Ex=Ecos（α+δ）=154.5cos（-14.04+20）=153.7KN
Ey=Esin（α+δ）=154.5cos（-14.04+20）=16KN
Zy=H/3+[h0（H-2h1）2-h0h12]/（3K1H2）=3.87m
Zx=B-Zytanα=2.14-3.87tan-14.04=3.11m
3、滑动稳定性验算（不计被动土压力）
G=G1+G2=437.7KN
[1.1G+rQ1（Ey+Extanα0）]μ+（1.1G+rQ1Ey）tanα0-rQ1Ex＞0
=[1.1×
437.7+1.4（16+153.7tan3.49）]×
0.35+（1.1×
437.7+1.4×
16）tan3.59-1.4×
153.7=77KN＞0满足规范要求。
4、倾覆稳定性验算（不计被动土压力）
0.8GZG+rQ1（EyZx-ExZy）＞0
0.8×
437.7×
2.67+1.4（16×
3.11-153.7×
3.87）=171.8KN.m＞0满足规范要求。
5、基底应力及偏心距验算
Nd=G+Ey=435.7+16=453.7KN
Md=GXGo+EyXExo-ExyEyo=437.7×
1.41+16×
1.85-153.7×
3.71=76.53KN.m
e0=Md/Nd=76.53/453.7=0.169＜B/6=0.35m
σ1,2=Nd（1±
6e/B）/A=453.7（1±
6×
0.169/2.1）/（2.1×
1.0）
σ1=320.4[σ]=350KPa，满足承载力要求。
σ2=165.6（KPa）＜[σ]=350KPa，满足承载力要求。
6、墙身截面验算（Ⅰ-Ⅰ断面）
按《高速公路路基设计与施工》杨胜福P246～249公式计算。
（1）强度计算：
Nj=r0（rGNG+rQ1NQ1）=1.05（1.2×
437.7+1.4×
16）=575KN
N0=G+Ey=415.8+16=431.8KN
M0=GXo+EyXEyo-Exyo=415.8×
1.251+16×
1.681-153.7×
2.45=170.5KN.m
e0=M0/N0=170.5/431.8=0.395＜0.25B=0.4725（不计算弯曲抗拉强度验算）
αk=[1-256（e0/B）8]/[1+12（e0/B）2]=0.655
Nj≤αkARk/rk=0.655×
1.89×
3.0×
103/2.31=1607.7KN，满足要求。
（2）稳定计算
βs=2H/1.89=2×
10/1.89=10.58
ψk={1+αsβs（βs-3）[1+16（（e0/B）2）]-1
={1+0.002×
10.58（10.58-3）[1+16（0.395/1.89）2]}-1=0.0.786
Nj≤ψkαkARk/rk=0.786×
1607.7=1263.4KN,满足要求。
（3）正截面直接受剪时检算
计算EX作用截面：
Qj=EX=153.7KN,Aj=1.89×
1.0=1.89m2
AjRj/rk+fmN1=1.89×
0.27×
103/2.31+0.42×
1.05（437.7+16）=421KN
Qj≤AjRj/rk+fmN1,满足要求。
四、排水设计
高速公路路基路面排水进行综合设计，使各种排水设施形成一个功能齐全，排水能力强的完整系统。
1、路基边沟
路基边沟设置在挖方路基，用7.5#砂浆砌片块石，设计成矩形，尺寸为80×
100cm，
将水流引入填方坡脚或涵洞。
2、截水沟
截水沟设置在挖方路基路堑坡顶以外5m，排除路堑上方地面水，防止水流冲刷边坡。
截水沟用7.5#砂浆砌片块石，一般设计成梯形，沟底60cm,深60cm，沟坡坡度1∶1，地形较陡时，按急流槽设置。
截水沟沟底纵坡不小于0.5%，长度200～500m为宜，截水沟与边沟或排水沟连接。
3、排水沟
排水沟设置在填方坡脚，将边沟、截水沟水引入自然沟，排除路基外。
排水沟7.5#砂
浆砌片块石，一般设计成梯形，沟底60cm,深60cm，沟坡坡度1∶1，沟底纵坡不小于0.5%,特殊地段0.3%,排水沟长度不宜超过500m。
4、急流槽
在排水落差很大，而距离较短或坡度陡峻地段设置，多用于路堤和路堑坡面或边坡
平台上从坡顶向下竖向排水流入边沟、排水沟和特殊情况下截水沟与边沟连接。
急流槽
一般采用矩形或梯形，用浆砌片石铺砌。
急流槽分段修筑，每段长度不超过10m，为防止基底滑动，急流槽底面每隔2.5～5设置凸榫嵌入基底中，榫高为0.3～0.5m，榫宽根据急流槽的坡度而定。
第四篇路面设计
一、水泥混凝土路面设计
1、标准轴载及轴载换算
按照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）3.0.4,水泥混凝土路面设计以100KN的单轴-双轮组荷载作为标准轴载。
各级轴载Pi的作用次数Ni按下式换算为标准轴载Ps的作用次数Ns:
Ns=∑δiNi（Pi/100）16
Pi-各级轴载单轴或双轴总重（KN）
δi-轴数系数。
单轴时，δi=1；
三轴时，δi=2.24*10-8Pi-0.22
Ni-各级轴载的作用次数（n/d）计算结果如下表：
车型
轴重
（KN）
后轴数
m
换算
系数
交通量
换算标准轴载
作用次数（次）
小客车
1
-
1290
中客车SH130
23.0
435
大客车CA50
前轴
28.7
229
后轴
68.2
0.002
小货车BJ130
27.2
884
中货车CA50
278
0.0022
中货车EQ140
69.20
0.0028
449
大货车JN150
49.0
0.00001
363
101.60
1.289
467
特大车日野KB222
50.2
0.00002
327
104.3
1.961
641
拖挂车五十铃
60
3
0.0003
31
100
合计
1110
2、交通分级、设计年限和累计作用次数
高速公路设计使用年限为30年，标准轴载累计作用次数Ne:
Ne=Ns[（1+r）t-1]×
365η/r
=1110×
[（1+9.4%）30-1]×
365×
0.22/9.4%=1309×
104
Ne=1309＜2000，属于重交通。
3、拟定结构组合与厚度方案并确定各材料层设计参数
路面结构类型及各层材料参数表
路基
状态
土基
模量E0
结构
厚度
cm
抗压模量E1（Mpa）
设计弯拉强度fcm（MPa）
弯拉弹性模量Ec（MPa）
潮湿
28MPa
C30水泥混凝土
25（28）
5.0
30000
水泥稳定碎石
30
1500
填隙碎石
25
250
中湿
35MPa
28
干燥
38MPa
25（26）
20（18）
4、水泥混凝土路面疲劳断裂验算
按照《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）3.0.3计算：
rr（σpr+σtr）≤fr
式中：
rr-可靠系数，取1.5
σpr-行车荷载疲劳应力（MPa），按附录B1计算；
σtr–温度梯度疲劳应力（MPa），按附录B2计算；
（1）荷载应力计算
σpr=krkrkcσps（B.1.2）kr=0.87kc=1.3
σps=0.077r0.60h-2（B.1.3-1）
r=0.537h（Ec/Et）1/3（B.1.3-2）
kf=Neυ（B.1.4-1）υ=0.057
Et=ahxbE0（Ex/E0）1/3（B.1.5-1）
Ex=（h12E1+h2E2）/（h12+h22）（B.1.5-2）
hx=（12Dx/Ex）1/3（B.1.5-3）
Dx=（E1h13+E2h23）/12+（h1+h2）2/4×
（1/E1h1+1/E2h2）-1（B.1.5-4）
a=6.22[1-1.51（Ex/E0）-0.45]（B.1.5-5）
b=1-1.44（Ex/E0）-0.55（B.1.5-6）
〔2〕、温度应力计算
σtr=ktσtm（B.2.1）
σtm=acEchTgBx/2（B.2.2）
ac-混凝土的线膨胀系数，ac=1×
10-5/。
C
Tg-最大温度梯度Tg=88
Bx-综合温度翘曲应力和内在应力作用的温度应力系数，按l/r和查图
kt=fr[a（σtm/fr）c-b）/σtm
a、b和c-回归系数，查表得a=0.871,b=0.071,c=1.287
按上述公式经过多次试算，路面厚度为路面结构类型表中括号内数字，计算结果填入如下表：
土基模量MPa
荷载应力
温度应力
Ex
Dx
hx
a
b
Et
r
σps
kf
σpr
σtm
Kt
σtr
987.7
7.851
0.4569
4.3302
0.7971
213
0.7823
0.8476
2.5449
2.4397
1.7852
0.4492
0.802
rr（σpr+σtr）=1.33（2.4397+0.802）=4.31<
fr=5.0（MPa）
35
945.5
6.89
0.4439
4.0892
0.765
249
0.7431
0.8219
2.3656
1.811
0.4548
0.8236
rr（σpr+σtr）=1.33（2.3656+0.836）=4.26<
38
1073.2
3.932
0.3529
4.1314
0.7707
214.25
0.725
0.9392
2.7032
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