设计说明书（苏州至无锡高速公路）

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摘要

本设计是苏州至无锡某新建一级公路。根据设计公路的交通量及其使用任务和性质，确定为平原微丘区一级公路。结合沿线自然条件与主要技术指标，进行路线方案论证与比选，推荐最优方案。并进行详细设计，内容包括：路线设计，路基路面设计,排水设计，涵洞设计和桥梁设计。

本公路设计速度为100km/h,路线全长4632.907米，路基宽22.5米，其中：左右侧行车道各7.5米，左右侧硬路肩各3米，左右侧土路肩各0.75米。全线有3个平曲线,3个竖曲线,1座桥梁，7道涵洞。路面厚度为56（70）厘米。

关键字：

交通量 自然条件 技术指标 路基 路面 平曲线 竖曲线 排水 涵洞

Abstract

The subject of the design is a new First class road of Suzhou to Wuxi. According to the given traffic volume, service level, the highway is defined as the top–grade road. With the local natural condition and main technical standard, through analysis and comparison of several feasible plans, the most proper one of these is recommended and subsequently carried out in detail, including the design of alignment, surgrade, pavement, drainage, culvert and bridge.

The design speed is 100km/h, the total length is 4632.907m, and the width of the subgrade is 22.5m. And left-right side carriageway are 7.5 m.Each side of the road hard shoulders is 3 m, and the road shoulder is 0.75m.There are 3 plan curve,3vertical curves , 1bridge and 7culverts on the road. The thickness of pavement is 56(70)cm on the road.

Keywords:

Traffic volume, natural conditions, technical standard, subgrade, pavement, plan curves, vertical curves, drainage, culture

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目 录

第一章 绪论

1.1该公路的建设意义?????????????????????3 1.2沿线地形地质及自然环境??????????????????4

第二章 路线设计

2.1公路等级及其主要技术标准的论证与确定???????????5 2.2路线方案设计???????????????????????8 2.3路线平面设计???????????????????????11 2.4纵断面设计????????????????????????13 2.5平纵组合设计???????????????????????16

第三章 路基路面

3.1设计原则相关指标?????????????????????16 3.2路基设计?????????????????????????18 3.3路面设计?????????????????????????23 3.4路基路面排水系统设计???????????????????28

第四章 沿线桥涵设施的设计与布置

4.1路线交叉设计???????????????????????29 4.2桥梁设计?????????????????????????30 4.3涵洞设计?????????????????????????30 4.4绿化工程与环境保护????????????????????32

结论…………………………………………………………………………………33 致谢…………………………………………………………………………………34 参考文献……………………………………………………………………………35 附录…………………………………………………………………………………36

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第一章 绪论

1.1该公路建设意义

无锡市，地处江苏省东南部，东距上海128km，西离南京240km，南濒太湖，北靠长江。气候温和，土地肥沃，物产丰富，素有“鱼米之乡”之称，是江苏省的重要经济中心和著名的风景旅游区。

本新建公路是联接整个苏南东三角洲平原各主要城市中的一段，设计路段属于无锡地区管辖，它的新建有如下重要意义：

（1）苏南东三角洲平原地区，人口稠密，经济文化发达，水陆交通便利，是我国最发达的地区之一。该地区是我国民族工业的发源地之一，经济开发比较早，现代工业生产门类齐全，产品结构趋于合理。在传统的粮食加工及纺织工业基础上，已逐步发展为纺织、机械、轻工、电子、化工、冶金、医药、建材、食品等综合经济产业，配套能力较强，产品结构比较合理，轻重工业协调发展，具有一定规模和水平的工业体系。农村多种经济蓬勃发展，乡镇企业异军突起，被成为“苏南经济模式”。由于此地区工业技术力量雄厚、优先发展拳头产品，提高产品质量，产品在市场上富有竞争能力，使本地区工农业生产总值直线上升。无锡，苏州已成为全国第五大工业城市，令人刮目相看。

首先，公路运输快速灵活，直达门户。本公路的新建，将加速地区原材料和产品的流通，使货物运转缩短，资金周转加快，特别对于贵重商品，易碎物件，要求防腐保鲜货种的运输，本新建公路将发挥重要作用。

其次，由于本公路等级较高，建成以后，沿线将吸引许多加工型企业，使企业分布趋于合理。

再次，将加强城乡关系，加快形成城乡一体化。本地区十分重视发挥城市经济中心的作用，建立了以城市为中心，以小城镇为纽带，以广大农村为基础的城乡经济和科技网络，本公路的修建，将拓宽和纵向发展城市工业与苏南乡镇企业间的横向联合，带动了农村的综合发展。

（2）将促进以“江河海湖相同、铁公水空相衔接”的立体综合运输体系的形成。无锡市水陆交通便利畅通，京沪铁路横贯全境；公路有九条干线向沪宁江浙和苏北地区辐射。全市每个乡镇有公路，水运依托太湖水系，境内工有航道1650km，有7条水运干线接通黄田港和张家港。京杭大运河北贯通长江，东与苏州河相连。机场距市中心近20多公里，现已开辟了北京、佛山的定期航班。无锡市已基本形成了铁路、公路、水运、空运的比较发达的交通网络。本公路的建设，无疑将快速灵活的汽车和运量较大的火车以及廉价长距的水运，更加有机地结合成联运网，使产品运输更加直接、便利、快速、准时。

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（3）促进旅游事业的发展。无锡市是全国十个旅游城市之一，素有“太湖明珠”之称。碧波万倾的太湖，犹如人间仙镜。而无锡市占有太湖山水组合最优美的部分，锡惠公园等各具特色，太湖锦上添花。宜兴洞天，瑰丽奇幻。要塞炮台，充满了神奇色彩。全市古迹颇多，有商末周初的秦伯墓和秦伯庙，有南北朝古刹“惠山寺”，有唐代的“天下第二泉”，明代的“畅园”、东林书院旧址、徐霞客故居等。本公路的新建，使名胜古迹的参观更加便利、舒适，有利于吸引国内外的旅游者。

（4）具有防洪抗涝的作用。本公路在太湖与无锡市区间通过了较高的路基可以说是一条抗太湖洪水的坚固大堤，有效地保护了无锡市区。

（5）加快外向型经济的发展。本公路建成后，改善了投资环境，将吸引不少外商来此地投资办厂，增加出口创汇产品，加快外向型经济的发展。

总之，本新建公路对于促进苏南地区经济加快发展，综合立体运输网的形成，旅游事业的发展及抗洪防灾等方面具有积极意义。

1.2沿线地形地质及自然环境

1.气候特点

路线所经地区为无锡市所辖地区，属公路自然区划Ⅳ区----长江下游平原湿润区。道路气候区划为区，不冰冻、中湿区。区内湿热度高，温暖湿润。最高月平均气温达30℃~30℃，一月份平均气温在3℃~16℃左右，7月份平均气温在24℃~30℃之间。亚热气候。 2.降水量及地下水

路线所经地区，年降水量多，年降水量在1000mm~1400mm之间，常年为1200mm左右。潮湿系数一般为1.0~1.5，最高月潮湿系数达2.5~3.5。雨型主要为春雨和梅雨，且梅雨期较长，该地区属中国暴雨分类第四区，地下水埋深一般为1.5米，丘陵地区为2m左右。 3.地形与地貌

该地区地处沿江、滨海的地理位置，具有以平原为主，兼有低山丘陵的地形特点。地貌类型，内陆为冲积平原和湿润丘陵低山。

在地形和气候的综合影响下，本区河川密布、湖泊成群，且终年有水。河流内水量充沛，季节变化不大，泥沙含量小，陆地水面约占总土地面积的8%左右。 4.地质与土质

在平原地区，地表土层覆盖较厚一般在15米左右；在地面自然横坡大于15%的丘陵低山地带，土层覆盖厚度一般为10米左右。该地区水稻田分布广泛。土质属红粘性土及砖红粘性土，属高液限粘性土，呈中密状态。本地区岩石坦藏较深，开采不易，一般砂石料缺乏。按施工难易分，土质25%为松土，75%为普通土。丘陵地带坦

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藏较深的岩石主要是石灰岩和花岗岩，为坚石，强度<3级。 5．植被及作物等概况

路线所经地区属中国自然地理区划的Ⅲ1区，自然地理特征为亚热带常绿林，四季分明。农业以水稻为主，一年二熟，为我国重要的商品粮基地。经济作物种类多，以油菜、棉花、麻类为主。丘陵地区其竹、木等分布广泛，各种水果树木较多。地表植被覆盖茂密，除田地、林木等外，以灌木丛为主，林木地带，其郁闭度约为80%。本区水力资源丰富，日照时间长，自然条件优越，具有发展农、林、牧、副、渔业的巨大潜力。

第二章 路线设计

2.1公路等级及主要技术标准的论证与确定 2.1.1交通量分析以及等级确定

1.设计原始资料及交通量分析

据调查,2005年交通组成及交通量如下：

表2-1-1

车型 辆/日 小汽车 500 解放CA10B 1490 东风EQ140 1285 黄河JN162 日野KB222 340 700 交通量年均增长率为5.1%。 拟建成年月:

根据： 远景设计年平均日交通量为：

Nd = N0×(1+r)n-1

式中：Nd —远景设计年平均日交通量(辆/日)；

N0—起始年平均日交通量(辆/日)，包括现有交通辆和道路建成后从

其它道路吸引过来的交通量； r —年平均增长率(%)； n —远景设计年限。

一级公路以小汽车为标准进行折算，各汽车代表车型与车辆折算系数：

表2-1-2

汽车代表车型 车辆折算系数 小客车 中型车 1.0 1.5 说 明 〈=19座的客车和载质量〈=2t货车 〉19座的客车和载质量〉2t和〈=7t的货车 共 44 页 第 5 页

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大型车 拖挂车 2.0 3.0 载质量〉7t和〈=14t的货车 载质量〉14t的货车 换算后的交通量如下： 表2-1-3

车型 解放CA10B 东风EQ140 黄河JN162 日野KB222 小汽车 载重 40 50 100 80 折算系数 1.5 1.5 2.0 2.0 1.0 换算前交通量 1490 1285 340 700 500 换算后交通量 2235 1928 680 1400 500 初定设计年限为n=20年，则： =2235+1928+680+1400+500=6743辆/日

=

2.等级确定 1）分析： ①一般的规定：

四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为15000~30000辆；

计算显示，满足四车道一级公路交通量的要求。 ②地区经济状况

路线所处江苏无锡，属于平原微丘区，经济高度发达，是全国第五大城市，又是全国十大旅游城市之一，经济增长很快，物流及人流转移等都很大。因此对交通设施、公路等级、服务水平的要求很高。高等级公路新建后，一方面将大力促进该地区经济、旅游等的进一步发展，同时也会吸引附近的交通量向这里转移，引起交通量急剧增长；而且对公路交通的需求会更高，这就需要建造更好的高等级公路。站在发展的角度上，考虑到对交通增长的预留空间，同时也从长远来看，修建高等级公路比较合理。 2）结论：拟建为四车道一级公路。 3.主要技术指标的论证和确定 1）行车速度

苏州至无锡地区为平原微丘区，该路设计为一级公路，故选用行车速度V=100km/h。

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=6743×

=17350辆/日

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2）最小半径的确定

当汽车在弯道上行使时，会受到离心力的作用，为保证汽车行驶安全，曲线上的路面做成外侧高，内侧低的单向横坡形式，即超高。此时水平分力可以抵消离心力的作用。

F=GV2/gR

X=F×cosα-G×sinα Y= F×sinα+G×cosα

由于α较小，故可视为sinα=tgα=ih， cosα=1; 所以，X=F-G×ih=G(v2/gR-ih)

设μ=X/G=v2/gR-ih= V2/127R-ih，该公式表达了横向力系数与车速、平曲线半径及超高之间的关系，μ值愈大，汽车在平曲线上的稳定性愈大。

式中：R--平曲线半径（m）； μ--横向力系数；

V--行车速度（KM/h）; v--行车速度(m/s); ih--横向超高系数。

不产生横向倾覆的最小平曲线半径R≥ V2/[127(b/2hg+Ih)]; 不产生横向滑移的最小平曲线半径R≥ V2/[127(φh+ih)]

汽车在平曲线上行驶时的横向稳定性主要取决于横向力系数μ值得大小。现代汽车在设计制造时重心较低，一般b≈2hg,而φh<0.5，所以φh

缓和曲线是道路平面线形要素之一，它曲率连续变化，便于车辆遵循，离心加速度逐渐变化，乘客感觉舒适，可增加视觉美观。当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应设缓和曲线。缓和曲线采用回旋曲线。缓和曲线的长度从以下几个方面考虑确定：

a.一般汽车驾驶员操作从容，旅客感觉舒适

Lsmin=0.0214V3/（R×αs）=0.0214×1003/（700×0.5）=61.1m b.超高渐变率适中

由于在缓和曲线上设置有超高渐变段，如果缓和曲线太短会因路面急的由双坡变为单坡而形成一种扭曲的面，对行车和路容均不利。按规范规定的适中的超高渐变率，导出缓和段最小长度。

Lsmin=BΔi/p=11.75×0.04/(1/175)=82.25m

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c.行驶时间不过短

缓和曲线不管其参数如何，都不可使车辆在缓和曲线上的行驶时间过短，过短会使驾驶员操作不便，甚至造成驾驶操纵的紧张和慌乱。一般认为汽车在缓和曲线上的行驶时间至少有3秒，于是

Lsmin=V/1.2=83.3m

考虑上述影响缓和曲线长度的各项因素，《标准》制定了各级公路缓和曲线的最小长度，如下表：

表2-1-4

设计速度（km/h） 缓和曲线最小长度（m） 一般值 最小值 120 130 100 100 120 85 80 100 70 60 80 60 40 50 40 30 40 30 20 25 20 由于本公路为一级公路，设计速度为100 km/h，所以缓和曲线的最小长度不小于120m，故：Lsmin 取150米。 4)主要技术指标：

表2-1-5

地形 计算行车速度 行车道宽度 路基宽度变化值 平原微丘 100km/h 4×3.75m 26m 公路等级 车道数 路基宽度一般值 停车视距 一级 4 26m 160m 2.2路线方案设计 2.2.1选线原则与相关指标

1.选线原则

平原地区一般多为耕地,且分布有各种建筑设施,居民点较密;在天然河网湖区,还具有湖泊水塘河叉多等特点。虽然地势平坦，路线纵坡及曲线半径等几何要素比较容易达到较高的技术指标，但往往由于受当地自然条件和地物的限制，选线时应综合考虑多方面的因素。平原区地形对路线的限制不大，路线的基本线形应是短捷顺直，应采用较高的技术指标，尽量避免长直线或小偏角，但不应为避免长直线而随意转弯。

综合考虑平原区的特点，布线时应注意以下几点：

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1）以平面线形为主，合理解决避让、穿越、趋就等问题，穿线过程不考虑纵坡的限制。

2）以设计数据为主导，远景设计为目标，大致控制细部。 3）线形要求短捷、平顺、有美感。

4）正确处理线形与环境的关系“少占田，避拆房，尽量不穿塘”，使路线的设置与周围环境相协调。

5）正确处理路线与城镇的关系：应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点，“靠村不进村，利民不扰民”；尽量避开重要的电力、电讯设施。

6）处理好路线与桥位的关系，说明如下：

①一般情况下，桥位中线应尽可能与洪水的主流流向正交，桥梁和引道最好在直线上，条件受限时也可设置斜桥或曲线桥。

②小桥涵位置应服从路线走向，但遇到斜交过大或河沟过于弯曲，可采取改河措施或改移路线。

7）注意不良地质的处理。

平原区的水文土壤条件较差，特别是河网湖区，地势低平，地下水位高，使路基稳定性差，因此应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线。当路线遇到面积较大的湖塘﹑泥沼和洼地时，一般应绕避；如要穿越时，应选着最窄最浅和基底坡面平缓的地方通过，并采取措施保证路基的稳定。

8）正确处理新旧路的关系：平原地区通常有较宽的人行大路或等级不高的公路，正确布置平面交叉和立体交叉。

9）平原地区一般缺乏砂石建筑材料,路线应尽可能靠近建筑材料产地,以减少施工,养护材料运输费。

2.路线的基本走向和主要控制点

一条路线的起终点及中间必须经过的重要城镇或地点，通常是有公路网规划所规定或领导机关根据建设的需要指定。这些指定的点称为据点，把据点连接成线，就是路线的总方向或大走向。根据大致走向和公路等级，及其在公路网的作用，结合铁路﹑航运﹑空运﹑管道的布置和城镇﹑工矿企业﹑资源状况以及水文﹑地质﹑地形等自然条件确定一条最优路线方案。

平原区地形平缓，路线一般不受高程限制。路线上每一线段的具体方向，应以布局定下的控制点为依据，正确绕避平面上的障碍，力争控制点间路线短捷顺直。两控制点之间，如无地物地质等障碍和应趋就的风景﹑文物及居民点等，则与两点直接连线的路线最理想，但这只有在戈壁滩和大草原才有此可能。而在一般地区，农田密布，灌溉渠道网纵横交错，城镇﹑工业区较多居民点也较密。由于这些原因按照公路的使用性质和任务，有的需要靠近它，有的需要绕避，从而产生了路线的转折，虽增长了

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距离，但这是必要的。平原区选线，先把路线总方向上所规定经过的地点如城镇﹑工厂以及风景文物地点作为大控制点，然后在大控制点之间进行实地勘察，确定哪些该穿越，哪些该绕以及如何绕避，从而建立起一系列中间控制点 。路线应从一个控制点直达另一个控制点，不作任意扭曲。

本设计中主要控制点主要有一座小桥的桥位﹑城镇﹑水库﹑大水塘﹑公路交叉等。 3.技术指标

1)全程设计均采用圆曲线及长缓和曲线的反向复合曲线形式，尽量做成1：1：1型复合曲线。由于一级公路一般半径较大，若保持1：1：1型复合曲线，缓和曲线长度会加长，因此很难满足。故：该路段3个平曲线的比列分别是：1：4：1、1：2：1和1：2：1。

2)偏角避免小偏角（小于7度的角），采用的角度均在30度左右。 3)最大纵坡不大于3.5%，最小纵坡不小于0.3%，而且考虑坡长限制。 4.综合分析

本设计图纸共三张（2/4~4/4），比例为1：2000，每两条等高线的高差为1米。地形总体上是平坦的，障碍物较少，属于平原微丘区。整个地段，主要是稻田，同时布满大小不等的水塘，还有高程不是很高的山包。第二、四张图纸的上部都主要是小型山包，第三张整个高程较低，地势非常平坦，是一片低洼的高产水稻田，地面起伏情况为“U型”。结合考虑地形情况及所在地无锡的经济和社会效益等因素，在路线设计时，选取控制点重点应注意以下几个要点：

1)避让大塘、水库，尽量避开中小塘。 2)避开居民区、城镇，但应保持一定的距离。

3)起终点高差不大，属于典型的平原微丘区，基本上沿起终点的大致方向不变。 4)从填挖工程上看，起点和中间段为填方区，终点为挖方区，而且多为水稻田带（要保证最小填土高度2米），所以必须综合考虑整体的工程量及填挖平衡问题。

5)道路平面主线确定后，要注意细部的控制和处理。 5.方案拟定

在本设计中, 路线的起终点已是确定的, 因而在其中的走法有很多种。我们选线的任务就是在这众多的方案中选出一条符合设计要求的、经济合理的最优方案。但影响选线的因素有很多, 这些因素有的互相矛盾, 有的又相互制约, 各因素在不同情况下的重要程度也不相同, 不可能一次就找出理想方案来, 所以最有效的方法就是进行反复比选来求最佳方案。在本设计的地形图上, 结合设计资料, 我最初拟定了两种可能的路线走向方案（如平面设计面所示）。

已采用的推荐方案为方案Ⅰ（粗线条绘制）；未采用的方案为方案Ⅱ。

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6.方案比选

1）对各路线方案进行分析：

①方案Ⅰ：有三条平曲线，圆曲线半径分别为1300m、1200m、1200m；缓和曲线长度分别为150m、150m、150m。

优点：占水塘少，跨河桥梁少，穿过较多的旱地，地基条件好，线形好，标准高，指标均衡，从整体上看，路线走向与起终点走向大体一致；同时工程量适中，填挖结合亦较合理。

缺点：除了要经过4个中等水塘外，施工工艺要求较高外，基本上没有明显的缺陷。

②方案Ⅱ：有三条平曲线，圆曲线半径分别为1500m、1500m、1500m；缓和曲线长度分别为150m、150m、150m。

优点：路线较短，地势平坦，填挖量少，施工方便，视野范围好。

缺点：穿过较多大中小池塘，占用较多的稻田，经过小型村庄，削掉较多山包，与地势不协调，很不经济，同时地基条件差，难以处理。

2）方案比选结果：

显然，方案1要比方案2好：虽然路线较方案二长了200米左右，但穿过水塘较少，占用良田较少，同时线形好，与地形地貌相协调，标准高，指标均衡等，在一定程度上改善了线形的美观和行车的安全及舒适性。

所以，经过上面的综合分析，方案Ⅰ的优点很明显。于是，最后选定的路线为方案Ⅰ（粗线条绘制）。

2.3路线平面设计 2.3.1设计原则与相关指标

1.平面设计原则

1）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。 2）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足。 3）保持平面线形的均衡和连贯。 4）应避免连续急弯的线形。 5）平曲线应有足够的长度。 6）注意与纵断面线形的组合。 7）平面交叉前后应尽量缓和。 8）考虑与沿途土地利用的关系

9）考虑与既有公路网的关系，不形成多路交叉和变形交叉。

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10）考虑施工上的因素。 2.相关指标

1） 用基本曲线组合（直线—回旋线—圆曲线—回旋线—直线）时，最佳配比为：Ls：

Ly：Ls=1：1：1（Ls是缓和曲线长，Ly是圆曲线）

2） 缓和曲线参数A=√R Ls应满足要求：R>A>R/3（间接满足超高缓和段的长度要求） 3） 圆曲线与超高的关系：

表2-3-1 超高（%） 2 3 4 1220~950 5 950~770 6 770~650 曲线半径（m） 4000~1710 1710~1220 4）平原微丘区一级公路（设计速度为100km/h）平曲线平曲线主要技术指标 表2-3-2

一般最小半径 不设超高最小半径 圆曲线部分最大超高值 超车视距 同向曲线间直线最小距离 3. 确定曲线要素 1）直线

作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中最为广泛。一般在定线时，只要地势平坦，无大的地物障碍，定线人员都应首先考虑使用直线。笔直的道路给人以短捷直达的良好印象，具有明确的方向性，汽车受力简单，驾驶员操作简易。但是过长的直线并不好，直线线性大多难于与地形相协调，过长的直线易使驾驶员单调﹑疲倦 。所以运用直线适应根据路线所在地段的地形、地物、地貌，并考虑驾驶者的视觉，心理状态等因素合理布设。直线的最大长度应有所限制，在长直线上纵坡不宜过大，长直线应与大半径凹形竖曲线组合为宜，道路两侧宜采取植不同的树种或设置一定的建筑物。

直线线形亦不宜过短，考虑到线性的连续和驾驶的方便，相邻两曲线之间应有一定的直线长度。同向曲线间若插以短直线，容易把直线和两端的曲线看成为反向曲线

700米 4000米 8% 550米 600米 极限最小半径 缓和曲线最小长度 超高渐变率最大值 平曲线最小半径 反向曲线间直线最小长度 400米 100米 1/175 200米 200米 共 44 页 第 12 页

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的错觉，甚至把两个曲线看成是一个曲线。这种线形破坏了线形的连续性，容易造成驾驶员操作的失误。所以《规范》规定，当计算行车速度﹥60km时，同向曲线间的直线最短长度宜不小于6V（按米计）。转向相反的两圆曲线之间，考虑到为设置超高和驾驶人员的转向操作需要，反向曲线间最小长度宜不小于2V（按米计）。本设计直线长度都满足以上要求。 2）圆曲线

各级公路不论转角大小均应设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应与计算行车速度相适应，并尽可能选用较大的圆曲线半径，以提高公路的使用质量。在确定圆曲线半径时应注意：

一般情况下宜采用极限最小曲线半径的4～8倍或超高为2%～4%的圆曲线半径；地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；地形条件特殊困难而不得已时，方可采用极限最小半径；应同前后线性要素相协调，使之构成连续﹑均衡的曲线线形；应同纵面线形相配合，必须避免小半径曲线与陡坡相重合。本设计中圆曲线半径分别为1300m、1200m、1200m，满足要求。 3 ）缓和曲线

缓和曲线是道路线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。在一般情况下，特别是圆曲线半径较大时，车速较高时，应该使用较长的缓和曲线。

缓和曲线采用回旋线，它的基本公式为R×Ls＝A2，Ａ反映的是缓和曲线的缓和程度，A越大，缓和曲线变化越缓。经验证明，回旋线大小与连接的圆曲线具有以下关系：R/3

当R接近100m，A=R；

100

本设计中考虑最小缓和曲线和超高缓和段的要求，缓和曲线长度取值均为150m。 4．确定主平面线并进行综合指标校验

1）线形、直线长度要求、平曲线要素等都满足相关要求和规范。

2）本设计方案，直线长度为2064.343m，曲线长度为2568.564m，直曲比约为1：1，符合要求。

◆设计成果总结：①直曲转角表；②逐桩坐标表；③主平面线。

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2.4纵断面设计

2.4.1设计原则相关指标（含填土高度和临界高度）

1.纵断面设计原则

1）纵坡的设计必须满足相关的各项规定。 2）纵坡应有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁。

3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，保证道路的稳定和通畅，尤其平直线应注意排水。

4） 一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少废

方和借方，降低造价和节省用地。

5）平原微丘地区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。

6）对连接纵坡，如大中桥等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应缓一些。

7）在实地调查的基础上，充分考虑通道和农田水利等方面的要求。 2.相关指标

1）路线所经地区相应于干燥、中湿、潮湿的路基临界高度H1、H2、H3列表：

表2-4-1

临界高度 地下水 2）竖曲线半径的设置：

表2-4-2 设计速度（km/h） 120 100 80 60 2000 1400 1500 1000 40 700 450 700 450 30 400 250 400 250 20 200 100 200 100 H1 1.7~1.9 H2 1.2~1.3 H3 0.8~0.9 凸形竖曲线最一般值 17000 10000 4500 小半径（m） 极限值 11000 6500 3000 凹形竖曲线最一般值 6000 小半径（m） 极限值 4000 3）其他指标：

4500 3000 3000 2000 表2-4-3

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竖曲线最小长度 最大纵坡 最大坡长 3.纵断面设计方法和步骤：

85m 4% 最小坡长 最小纵坡 纵坡为3%时，最大坡长为1000m 250m 0.3% ①准备工作；②标注控制点；③试坡；④调整；⑤核对；⑥定坡；⑦设置竖曲线

2.4.2读取纵断面沿线高程并进行设计

1.读取地面线数据

2.利用计算机打印出纵断面地面线，然后进行手工拉坡，过程如下： 1）初拟变坡点，进行拉坡： ①分析：

本设计为一级公路，所处为平原微丘，局部出现多处高程变化大小的山包，伴随出现较多的挖方，而中段是一片低洼稻田，需要较多的填方。因此在设计中，除主要要考虑平纵配合外，还应该注意顺应地形，保证填挖平衡。由于路线所经地段旧路较多，同时涉及过河，因而还得考虑桥梁、涵洞的架设。又因起终点位置的限制，该纵断面拉坡设计时还应考虑如何合理地克服局部地段的高程急剧升高，同时又不会引起过分的路基的填挖工程量。 ②拟定结果：

由上面的分析，初步拟定如下变坡点：

表2-4-4

变坡点 桩号 高程（m） 2）竖曲线要素确定及相关计算 拟定竖曲线半径如下：

表2-4-5

变坡点 竖曲线形状 1 凹 2 凹 3 凹 0 0 26.4 1 830 20.4 2 2510 25.7 3 3880 35.0 4 4632.907 61.2 共 44 页 第 15 页

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拟定半径（m） 40000 50000 40000 3）进行综合指标校验，确定是否要调整，并最后确定纵断面设计线。

经过检查，可知上述设计符合要求，不需要再进行大的调整，局部是不是要调整，将在下一步的平纵组合设计中进行分析。

3.将手工拉坡得到的最优结果（变坡点数据）输入计算机，利用纬地出图，打印出纵断面设计线（包括竖曲线）图。

2.5平纵组合设计

2.5.1相关指标和原则（含填土高度和临界高度）

1.设计原则：

1）在视觉上应能自然地诱导视线，并保持视觉的连续性。 2）注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。

3）选择组合等到的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 4）注意与道路周围环境的配合。 2.一般要求：

1）平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。 2）平曲线与竖曲线大小应保持均衡。

3）注意明、暗弯与凹、凸竖曲线之间的配合：一般暗弯与凸形竖曲线及明弯与凹形竖曲线的组合是合理的。 4）平、竖曲线应避免不利组合：

①使凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部与反向平曲线拐点重合。 ②小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重合。

③应避免凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底部插入小半径的平曲线。

2.5.2组合设计

结合前面的手工拉坡，利用纬地进行设计。

第三章 路基路面

3.1设计原则及相关指标

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3.1.1设计基本原则：

1.路基：稳定性好，强度高，防水性能好，整体性能好，经济耐用。 2.路面：平整度高，整体性好，抗滑能力强，高温稳定性好，水稳性好， 3.排水设施：

1）排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。

2）各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。

3）设计前必须进行调查，查明水源与地质条件，重要路段要进行排水系统的全面规划。

4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系。

5）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。

6）为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水。

7）降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，避免行车道路面范围内出现积水。

8）路面纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡破面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。

9）在路堤较高，边坡未做防护，或者作了但还可能受到冲刷时，应沿路肩外侧边缘设置拦水带，并通过泄水口和急流槽排离路堤。

10）设置拦水带汇集路面表面水时，拦水带过水断面内的水面，在一级公路上不得漫过右侧车道外边缘。

3.1.2相关设计指标：

1. 路面类型：

表3-1-1

公路等级 一级 一级 共 44 页 第 17 页

路面等级 高级 高级 面层类型 沥青混凝土 水泥混凝土 设计年限 15年 30年 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

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2.各类水沟沟顶应高出设计水位0.2m以上；流水纵坡应＞0.3%，也应＜3%，一般取0.5%~1.0%

3.沥青混合料的动稳定度：＞800次/mm 4.设计洪水频率：1/100

5.通常护坡道宽度与边坡高度的关系：

表3-1-2

边坡高度h（m） 护坡道宽度d（m） 6.碎落台一般宽度：1.0~1.5m

7.超高旋转方式：绕中央分隔带边缘旋转；加宽渐变方式：无加宽

（平原微丘、高速公路、计算车速100km/h、六车道）：行车道横坡=2.0％，8.横断面设置

土路肩横坡=3.0％，中间带=2.0+2×0.75=3.50m，行车道=2×3.75=7.5m，硬路肩=3.00m，土路肩=0.75m。

≤3.0 1.0 3~6 2 6~12 2~4

3.2路基设计

公路路基是路面的基础, 是公路工程的重要组成部分。路基与路面共同承受交通荷载的作用, 应作为路面的支承结构物进行综合设计, 它必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。

为确保路基的强度与稳定性，使路基在外界因素作用下不致产生超过允许值的变形，在路基的整体结构中还必需包括各项附属设施，其中有路基排水，路基防护与加固，以及与路基工程直接相关的其它设施。

路基应根据其使用要求和当地自然条件（包括地质、水文和材料情况等）并结合施工方案进行设计, 应有足够的强度、稳定性, 又要经济合理。影响路基强度和稳定的地面水和地下水, 必须采取拦截或排出路基以外的措施, 并结合路面排水, 做好综合排水设计, 形成完整的排水系统。

公路路基设计, 一般宜移挖作填, 当出现大量弃方或借方时, 应配合农田水利建设和自然环境等进行综合设计。一般路基，通常是在正常的地质与水文等条件下，路基填挖不超过设计规范或技术手册所允许的范围下进行。否则，为确保路基由足够的强度和稳定性，并具有经济合理的横断面形式，需进行个别特殊设计。

路基设计的基本要求：

路基必须密实、均匀、稳定。填方路基的填料选择、路床的质量要求以及填方路

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堤的基底处理应符合《公路路基设计规范》（JTJ013）的规定。

必须采取防治地面水和地下水侵入路面、路基的措施，以保证路基的强度和稳定性。设计时，宜使路基处于干燥和中湿状态。潮湿、过湿状态的路基应采取掺入固化材料或换填砂、砂砾、碎石渗水性材料，以及设置土工合成材料等加强路基排水的技术措施，进行综合处理，应使高速公路和一级公路的土基回弹模量值大于30Mpa，其他公路的土基回弹模量应大于25Mpa。

3.2.1.路基横断面的设计

公路横断面是中线上各点的法向切面, 它是由横断面设计线和地面线所构成的, 包括路面、路肩、边沟、边坡等。公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下, 尽量做到用地省、投资少, 使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。

路基横断面的典型形式，可归纳为填方路基﹙路堤﹚、挖方路基﹙路堑﹚和填挖结合等三种类型。在平原微丘的地区路线上，尤其是本路线经过大片稻田时,填方路基是路基横断面的主要形式。 1.填方路基

填方高度小于1.0～1.5m者，属于矮路堤。设计时要特别注意控制最小填土高度，力求不低于按自然区划和土质等所规定的临界高度，使路基处于干燥或中湿状态。矮路堤的高度，往往接近或小于应力作用区深度，除填方本身要求高质量以外，地基往往需加特殊处置和加固，路基排水亦极为重要。

填方高度在1.5～20.0m范围内，一般情况下属于正常的路堤，可以按常规设计，采用规定的横断面尺寸，不做特殊处治。 1）填料选择

填方路基应采用级配较好的粗粒土作为填料。砾（角砾）类土、砂类土应优先选做路填料，土质较差的细粒土可填于路堤底部。用不同填料填筑路基时，应分层填筑，每一水平层均应采用同类填料。

此路段特点：该路段所在地属于高液限红粘土，不能直接作为路基填料，由于是高等级公路，为保证路基强度，不利用挖方路段的高液鲜红粘土，采用级配好的粗粒土，填料最大粒径应小于150mm。

路基填料最小强度和最大粒径要求见下表：

表3-2-1

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项目分类 上路堤 下路堤 2）压实

路面底面以下深度（cm） 填料最小强度(CBR)(%) 填料最大粒径 80～150 150以下 4 3 15 15 填方路基应分层铺筑，均匀压实。路基压实度(重型)应符合下表的规定： 表3-2-2

项目分类 上路堤 下路堤

3）填方路基的基底，应视不同情况分别予以处理。

①基底土密实、地面横坡缓于1：5时，路堤可直接修筑在天然地面上，地表有树根草皮和腐殖土应予清除。

②路堤基底范围内由于地表水和地下水影响路基稳定时，应采取拦截、引排等措施，或在路堤底部修筑不易风化的片石、块石或砂砾等透水性材料。

③路堤基底为耕地和土质松散时，应在填筑前进行压实。

此路段特点：路基处于水稻田、湖塘等地段，应视具体情况采取排水、清淤、晾晒、换填、掺灰及其它土加固措施进行处理。路堤基底设置排水隔离垫层，厚度30cm，采用渗水性好的砂砾，顶面设置反滤层。

2. 挖方路基

1)常见形式有全挖路基、台口式路基、半山洞路基。路堑开挖后破环了原地层的天然平衡状态，其稳定性主要取决于地质与水文条件，以及边坡深度和边坡陡度。

2)土质挖方边坡设计应根据边坡高度、土的湿度、密实程度、地下水、地表水的情况、土的成因类型及生成时代等因素确定。

3)挖方地段地质条件不良或土质松散、渗水、湿软、强度低时，应采取防水、排水措施或掺石灰处理或换填渗水性土等措施，处理深度可视具体情况确定。

此路段特点：由于路基处于高液限粘土区，地下水位较高，挖方过高可能回导致路基处于潮湿或过湿，威胁路基强度。因此对路堑路床0.8m范围内的高液限红粘土进行超挖，换填渗水性良好的砂砾。对于坡高大于6米的横断面，采用二级台阶的边坡。

3.挖填结合路基

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路面底面以下深度（cm） 80～150 150以下 压 实 度 （%） ≥94 ≥93

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位于山坡上的路基，尽量采用路中心线的设计标高即原地面标高。其目的为减少土石方数量，避免高填深挖和保持土石方数量的横向挖填平衡。这时即形成大量挖填结合的路基横断面。从路基稳定性需要考虑，较陡山坡上的路基宁挖勿填；在陡峭山坡上，尤其是沿溪路线，为减少石方的开挖数量，避免大量废方阻塞溪流，有时又需要少挖多填。因此，挖填结合的路基，在选定路线和线形设计时，应予统一安排，进行路线的平、纵、横三者综合设计，权衡利弊，择优而定。

挖填结合的路基横断面，兼有路堤和路堑的设置要求。填方部分的地面横坡陡于1:5时，土质应挖台阶或石质应凿毛；挖方部分应设边沟或同时设置截水沟。 4.路基基本构造 1)路基高度

路基高度的设计，应使路肩边缘高出路基两侧地面积水高度，同时要考虑地下水、毛细水和冰冻水的作用，不致影响路基的强度和稳定性。

路基设计标高，无中央分隔带的公路，应为路基边缘高度；有中央分隔带的公路，应为中央分隔带外侧边缘的高度；在设置超高加宽路段，则为设置超高加宽前的路基边缘高度。

沿河及受水浸淹的的路基设计标高，应高出规定设计洪水频率的计算水位加壅水高、波浪侵袭高和0.5m的安全高度。

路堤最小填土高度，应根据临界高度，并结合沿线具体条件和排水及防护措施，按照公路技术等级有关规定，一般应保证路基处于干燥或中湿状态。 2)路基边坡坡度

公路路基的边坡坡度，可用边坡高度与边坡宽度的比值表示。

此路段特点：本设计中，选择K3+620～K4+632.909桩号路段做横断面设计。该路段有稻田、微丘、池塘，地形复杂，涵盖了路堤、路堑和填挖结合路基。相应采用路堤边坡坡度为1:1.5，路堑边坡坡度为1:1.5，对于红粘土高液限地区的挖方路基，不宜超过20米，路堑边坡设计遵循“缓坡率、宽平台、固坡脚”的原则，边坡高度超过6m时，采用了二级台阶式断面，坡度为1：1.25和1：1.5，平台宽度为2米。 5.超高设计 1)超高及作用

为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。合理的设置超高，可以全部或部分抵消离心力，提高汽车行驶的稳定性与舒适性。 2)超高计算

超高的横坡坡度按公路等级计算行车速度圆曲线半径路面类型自然条件和车辆组成等情况确定。该新建高速公路最大超高值为8％。

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超高ih的确定可按下式：

i+u = V2/127R ——V取实际行驶速度

——u对行车不利,是u=0即i= V2/127R 适用范围：ihmax＞ih＞ihmin = iz 当ih＞ihmax 时 ih =ihmax 当iz﹤ih﹤ihmax 时 ih = V2/127R

当ih﹤iz时 不设超高，仍安直线双坡处理 3)超高缓和段长度

由直线段的双向横坡断面逐渐变到圆曲线段全超高的单向横坡断面，其间必须设置超高缓和段。双车道公路超高缓和段长度按如下式计算：

Lc=BΔi / P

式中 Lc — 超高缓和段长度；

B — 旋转轴执行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（米）； Δi— 超高坡度与路拱坡度代数差（％）；

P — 超高渐变率，极旋转轴线与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘之间的相对坡度，其值可查表。

注：根据上式计算的超高缓和段长度，应凑整成5米的倍数，并不小于10米的长度。

一般情况下，超高缓和段与缓和曲线长度相等。但在本设计中, 所选的超高缓和段与缓和曲线长度就不相等, 而只是在回旋线的某一曲段内进行, 这样做是考虑了线形的协调性, 但从利于排除路面降水考虑, 横坡度2％（或1.5％）过渡到0％路段的超高渐变率不得小于1/335 故取超高缓和段的长度为160m。 4)超高过渡方式

有中间带的道路超高过渡有三种方法：①绕中间带的中心线旋转；②绕中央分隔带边缘旋转；③绕各自行车道中线旋转。

本设计为无中间带的一级公路，具体见超高方式图。

3.2.2路基的防护

路基防护工程是防止路基病害、保证路基稳定的重要设施。随着公路等级的提高，为维护正常的汽车运输，减少公路灾害，确保行车安全，保持公路与自然环境协调，路基的防护更具有重要意义。 1.防护措施分类

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路基防护的方法一般可分为坡面防护和冲刷防护两类。 1) 坡面防护

主要是保护路基边坡表面免受雨水冲刷，减缓温差及湿度变化的影响，防止和延缓软弱岩土表面的风化、碎裂、剥蚀演变进程，从而保护路基边坡的整体稳定性，在一定程度上还可兼顾路基美化和协调自然环境。

坡面防护措施主要有种草、铺草皮、植树、抹面与捶面。 2)冲刷防护

主要对沿河滨海路堤、河滩路堤及水泽区路堤，亦包括桥头引道，以及路基边旁的防护堤岸等。此类堤岸常年或季节性浸水，受流水冲刷、拍击和淘洗，造成路基浸湿、坡脚淘空，或水位骤降时路基内细粒填料流失，致使路基失稳，边坡崩塌。所以堤岸防护主要针对水流的破坏作用而设，起防水治害和加固堤岸双重功效。 ①护面墙

护面墙有实体护面墙孔窗式护面墙拱式护面墙及肋式护面墙等。适用于坡度在1：0.5~1:1易风化软质岩层的路堑边坡。 ②浆砌片石防护

浆砌片石防护的厚度，一般为0.2~0.3用于冲刷防护时，根据流速大小或波浪大小确定最小厚度，一般不小于0.35m。 2.本设计中采取措施

本路线所处的无锡地区属平原微丘区，土质为高液限粘土，填方路段边坡坡度为1:1.5，故采用骨架植物防护，种草来稳定边坡，既美观又实用；在某些桩号附近，路线边坡伸进一个中等水塘或有擦过较大水塘，采用浆砌片石护坡加以保护。

3.3路面设计

车型 解放CA10B 东风EQ140 黄河JN162 1490 1285 340 交通量 概况： 日野KB222 700 小汽车 500 本设计属于新建一级公路路面设计，设计段处在苏州至无锡。气候特点、降水量及地下水、地形与地貌方面、地质与土质等资料见第一章介绍。

此设计为沥青路面设计。

3.3.1沥青路面设计过程

1.交通分析：

1) 2005年交通组成以及交通量如下：

表3-3-1

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现在标准交通量为N0，远景设计交通量为Nα，施工期为2年，交通量年均增长率为5.1%。

2)交通等级：一级公路（4车道） 2.路面结构和材料设计：

1）轴载分析：路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。 ①以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次 A、轴载换算：

计算结果如下表所示：

表3-3-2 车型 解放CA10B 东风EQ140 黄河JN162 日野KB222 B、计算累计当量轴次

根据设计规范，一级公路路面的设计年限为15年，无中央分隔带的四车道车道系数为0.4，交通量平均年增长率为5.1%

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : N= 2370次 设计年限内一个车道上累计当量轴次 :

Ne=[（1+r）t –1]×365×N×η/r

=[（1+0.051）15 –1]×2370×1956.3×0.4/0.051

=7523058次

②验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次： A、轴载换算

如表3-3-2 B、计算累计当量轴次

根据设计规范，一级公路路面的设计年限为15年，无中央分隔带的四车道车道系数为0.4，交通量平均年增长率为5.1%

路面竣工后第一年日平均当量轴次 : N= 2267次 设计年限内一个车道上累计当量轴次 :

前轴重（KN） 后轴重（KN） 后轴数 轮组数 后轴距 交通量 19.4 23.7 59.5 50.2 60.85 69.2 115 104.3 1 1 1 1 双轮组 双轮组 双轮组 双轮组 1490 1285 340 700 共 44 页 第 24 页

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Ne=[（1+r） –1]×365×N×η/r

=[（1+0.051）15 –1]×2267×1956.3×0.4/0.051

= 7196107次

2）结构组合与材料选取

路面设计按高级路面处理，根据《公路沥青路面设计规范》推荐结构，路面结构面层采用沥青混凝土（厚15cm），基层采用水泥稳定碎石（厚20cm），底基层采用水泥稳定砂砾（厚度待定），垫层拟用级配碎石或中砂，土基是红粘土。

查《公路沥青路面设计规范》中的“沥青混凝土类型的选择（方孔筛）”，表面层采用细粒式密级配沥青混凝土AC-16（厚4cm），中面层采用中粒式密级配沥青混凝土AC-20（厚6cm），下面层采用粗粒式密级配沥青混凝土AC-25（厚5cm），垫层为级配碎石（厚25cm）。

3）各层材料的抗压模量与劈裂强度

查《公路沥青路面设计规范》附录可得各材料设计参数如下：

表3-3-3

材料名称 细粒式密级配沥青混凝土AC-16 中粒式密级配沥青混凝土AC-20 粗粒式密级配沥青混凝土AC-25 水泥稳定碎石 水泥稳定沙砾 级配碎石 4）土基回弹模量确定

该路段处于Ⅳ区，土质为高液限中密粘性土，干燥段稠度为1.1，查表可确定该土基回弹模量为35.0MP；中湿段稠度为1.0，查表可确定该土基回弹模量为30.0MP。 5）设计指标确定

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20℃抗压模量（MP） 1400 1200 900 1500 1400 250 15℃抗压模量（MP） 2000 1800 1400 1500 1400 250 劈裂强度（MP） 1.4 1.0 0.8 0.6 0.5 - t

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以设计弯沉值作为设计指标，并对面层、基层及底基层进行拉应力验算： ①设计弯沉值：

该公路为高速公路，公路等级系数Ac=1.0，面层系数As =1.0，底基层总厚度大于20cm，基层类型系数Ab=1.0

设计弯沉值进行计算采用公式：Ld=600Ne-0.2Ac×As×Ab：

Ld=600× 7523058-0.2×1.0×1.0×1.0=25.3 (0.01mm) ②各层材料的容许拉应力

容许拉应力验算采用公式：σr=σsp/Ks，Ks为抗拉强度结构系数，验算如下： Ⅰ、中粒式密级配沥青混凝土AC-16：

Ks=0.09AaNe0.22/Ac=0.09×1.0×75230580.22/1.0=2.083 σr=σsp/Ks=1.0/2.083=0.48 MPa Ⅱ、中粒式密级配沥青混凝土AC-20：

Ks=0.09AaNe0.22/Ac=0.09×1.0×75230580.22/1.0=2.94 σr=σsp/Ks=1.0/2.94=0.34 MPa Ⅲ、粗粒式密级配沥青混凝土AC-25：

Ks=0.09AaNe0.22/Ac=0.09×1.1×75230580.22/1.0=3.2 σr=σsp/Ks=0.8/3.2=0.25 MPa Ⅳ、水泥稳定碎石

Ks=0.35AaNe0.11/Ac=0.35×75230580.11/1.0=1.67 σr=σsp/Ks=0.5/1.67=0.3 MPa Ⅴ、水泥稳定砂砾：

Ks=0.35AaNe0.11/Ac=0.35×75230580.11/1.0=2.00 σr=σsp/Ks=0.5/2.00=0.25 MPa

6）设计资料总结

设计弯沉值为25.3 (0.01mm)，相关资料如下：

表3-3-4 材料名称 细粒式沥青混凝土AC-16 中粒式沥青混凝土AC-20 h（cm） 4 6 20℃模量（MP） 1400 1200 15℃模量（MP） 2000 1800 容许拉应力（Mp） 0.48 0.34 劈裂强度（MP） 1.4 1.0 共 44 页 第 26 页

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粗粒式沥青混凝土AC-25 水泥稳 定碎石 水泥稳 定砂砾 级配碎石 5 ？ 25 15 900 1500 1400 250 1400 1500 1400 250 0.25 0.3 0.25 - 0.8 0.6 0.5 - ①干燥状态设计层（第四层）厚度确定：

通过计算机设计计算和综合考虑承受轴载类型及施工因素得到，水泥稳定碎石的厚度为16cm，取设计层厚度为16cm，则设计湾沉值为25.3 (0.01mm)，竣工验收弯沉值为25.0 (0.01mm)，沥青面层的层底均受拉应力，水泥碎石层底的最大拉应力为0.037 (MPa)，水泥砂砾层底层底最大拉应力为0.165 (MPa)。

方案设计结果示意图如下：

上面层 细粒式密级配沥青混凝土 （4cm） 中面层 中粒式密级配沥青混凝土 （6cm） 下面层 粗粒式密级配沥青混凝土 （5cm） 基层 水泥稳定碎石 （16cm） 底基层 水泥稳定砂砾 （25cm）

土基 35Mpa 上述设计结果经验算满足设计要求。

②中湿状态设计层（第四层）厚度确定：

通过计算机设计计算得到，水泥稳定碎石的厚度为15cm，取设计层厚度为15cm，则设计湾沉值为25.3 (0.01mm)，竣工验收弯沉值为24.3 (0.01mm)，沥青面层的层底均受压应力，水泥稳定碎石层底的最大拉应力为0.027(MPa)，水泥稳定砂砾层底最大拉应力为0. 137MPa。设计结果示意图如下：

上面层 细粒式密级配沥青混凝土 （4cm） 共 44 页 第 27 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

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中面层 中粒式密级配沥青混凝土 （6cm） 下面层 粗粒式密级配沥青混凝土 （5cm） 底基层 水泥稳定砂砾 （15cm） 基层 水泥稳定碎石 （25cm）

垫层 级配砂砾 （15cm） 土基 30Mpa 上述设计结果经验算满足设计要求。

3.4路基路面排水系统设计 3.4.1路基排水设计的原则

路基排水是关系到路基稳定性的关键，路基排水设计的任务就是把路基工作区内的土基含水量降低到许可的范围内。路基排水设计应遵循以下几个原则：

1)各种路基排水沟渠的设置和联结营尽量不占农田并与水利建设相配 合, 必要时可适当的加大涵管孔径或增设涵管以利于农田排灌。

2)设计前必须进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做到正确合。 3)排水设计要因地制宜，经济适用。排水沟取应选择地形、地质较好的地段通过, 以节约加固工程投资, 对于排水困难和地质不良地段应进行特殊设计。

4)排水沟取得出入口应尽可能引接至天然（原有）边沟, 以减少桥涵工程, 不应直接使水流入农田, 损害农业生产。

5)排水沟造物的设计, 应贯彻因地制宜、就地取材的原则, 要能迅速有效的排除路基“有害水”, 以免影响路基的强度和稳定性, 保证公路运输畅通。

3.4.2地表排水设施

1.边沟

边沟设置在挖方路基的路肩外侧，或低路堤的坡脚外侧，用以汇集和排除路基范围内和流向路基的少量地面水。常用边沟的断面形式见图，一般采用梯形。此设计梯形边沟内侧边坡坡度为1:1.5,外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。边沟底宽为0.6

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米。设置超高路段的边沟应予加深，以保持边沟排水畅通。边沟纵坡与路线纵坡一致，排水顺畅。边沟长度不超过500m。边沟用浆砌片石。 2.排水沟

排水沟用来引出路基附近低洼处积水的人工沟渠。本设计排水沟一般为梯形断面，边坡用 1:1。排水沟沟底纵坡大于0.5％, 在特殊情况下容许减至0.3％。长度不超过500m，与各种水沟的连接顺畅。 3.截水沟

截水沟设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡坡堤上方的适当处，用以截引路基上方流向路基的地面径流，防止冲刷和侵蚀挖方边坡和路堤坡脚，并减轻边沟的泄水负担。此设计截水沟的断面形式一般为梯形。挖方路基的截水沟设在坡顶5m以外，填方路基上侧截水沟距填方坡脚的距离大于5米。设置一道，长度都为200米左右。

3.4.3中央分隔带排水

中央分隔带排水设施有纵向排水沟(明沟、暗沟)、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管组成。

在设置超高路段，路面水由中央分隔带排水设施排出。

多雨地区的中央分隔带，表面不做封闭时，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，渗沟内采用直径为5~8cm的硬塑料管降水至路基边坡以外。

本设计为一级四车道公路，不需要设置中央分隔带，因此，没有中央分隔带排水。

3.4.4路基排水的综合设计

高速公路路基路面排水应进行综合设计，使各种排水设施形成一个功能齐全排水能力强的完整排水系统。在综合排水设计中，对于地面水的排除可利用边沟、截水沟等排水设备，将流向路基的山坡水和路基表面水分段截留，引入自然沟谷荒地取土坑或低洼处，排出路基范围之外。自然沟谷、沟渠与涵洞等排水设备，既密切配合，又各自分工，充分发挥其效能，使排水顺畅，避免对路基的冲刷，又不致形成淤泥而危害路基。

详细布置见平曲线图纸（1km总体布置图）及有关图纸。

第四章

桥涵设计及沿线设施布置

4.1路线交叉设计

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1.一级公路与高速公路或交通量大的其他公路交叉，宜采用立体交叉。与其他各级公路的交叉，当交通条件需要或有条件的地点，也可采用立体交叉。

2.公路与公路立体交叉的跨线桥桥下净空应符合《公路工程技术标准JTJB01-2003》8.5.3~8.5.4条的规定。当被交叉公路有加减速车道排水沟等时，应包括这些部分的宽度。

3.等级与乡村道路交叉的数量，应予以控制，在乡村道路密集地区，当交叉点过密影响行车安全时，应合并交叉点。高速公路与乡村道路交叉时，应采用分离式立体交叉；一级公路与交通繁忙的乡村道路交叉时，也可采用分离式立体交叉；其余各级公路与乡村道路交叉时，可采用平面交叉。平面交叉应选在视距良好的地点，乡村道路应设置一段水平路段并加铺与交叉公路相同的路面。

4.乡村道路从公路上面跨越时，跨线桥的桥下净空应符合《公路工程技术标准JTJB01-2003》9.0.2条的规定。乡村道路从公路下面穿过时，应做好通道排水设计，保持畅通，其净空可根据当地通行的车辆组成和交叉情况确定，一般人行通道的净空不小于2.2m；净宽不小于4.0m。

本线为一级公路，故所有交叉都要设计成分离式立体交叉。

4.2桥梁

本路线所经地区遇到河流，因而设置一座桥梁,勿需设置隧道。苏州、无锡地区降水量丰富，年降水量在1600～2000mm之间，并且为了农田灌溉，因而设置了5道涵洞来宣泄地面水流。

4.3涵洞

4.3.1涵洞设计原则

涵洞应根据所在公路的使用任务、性质和将来的发展需要，按照适用、经济、安全和美观的原则进行设计；要适当考虑农田排灌的需要，靠近村镇、城市、铁路及水利设施的桥涵应结合有关方面的要求适当考虑综合利用。

4.3.2涵洞分类

1)按构造型式分类

圆管涵：有足够填土高度的小跨径暗涵对基础的适应性及受力性能较好、不需墩台，圬工数量少，造价低；

盖板涵：过水面积较大，一般用于低路堤上的明涵或一般路堤的暗涵。构造较简单，维修容易。跨径较小时适用板涵 ；跨径较大时用钢筋混凝土盖板涵。

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2) 按洞顶填土情况

洞顶填土情况可分为明涵和暗涵两类。明涵是指洞顶不填土的涵洞，使用于低路堤，浅沟渠；暗涵是指洞顶填土大于50cm的涵洞，使用于高路堤、深沟渠。

4.3.3涵洞型式选择

本设计中涵洞采用无压力式，为了提高宣泄流量，适当的增大了涵洞跨径，采用1.25米，由于当地缺乏石料，材料采用钢筋混凝土。

为了方便施工，在这段线路上采用了两种涵洞类型，即圆管涵和盖板涵。这样便于预制，节省模板，保证质量。涵洞位置避免在地基松软、坚硬不均匀或地质条件不良地段设置。当地基过分松软无法避让时，采取对地基的加固或对基础的加强处理措施.

4.3.4涵洞分布情况

参照涵洞设计标准并结合有关方面的要求，本路线在1km的排水中共设置5道涵洞， 表4-3-1

中心桩号 K3+815 K3+870 K4+125 K4+265 K4+450 说明:

无锡地区降雨量大，要求涵洞过水面积较大，因此采用较大跨径的涵洞。同时考虑施工，整条路线尽可能采用统一型式，便于集中预制，因此采用较大跨径的涵洞。

跨 径 (m) 1.00 1.25 1.25 1.25 2.00 构造型式 圆管涵 圆管涵 圆管涵 圆管涵 盖板涵 材 料 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 附 注 分布情况如下:

4.3.5通道分布情况

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根据通道设计标准并结合有关方面要求本路线共设置4处通道和1处人行天桥，分布情况如下：

表4-3-2

中心桩号 K2+332 K3+327 K4+448 说明： 本设计与公路主线相交道路（人行小路和机耕路），除非原路线满足通道净空要求，否则就改道，以满足原路线通行能力及一级公路指标的要求。在车行通道下穿处，设计中满足3.2m净空要求。

跨 径（m） 4.5 4.5 4.5 材 料 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 附 注 车行通道（上跨） 车行通道（下穿） 原路下穿 4.4绿化工程与环境保护

在现在的公路选线和设计过程中，对自然环境的考虑越来越重要了。道路的修建过程中本着“尊重自然、恢复自然”的原则，不应支配环境，影响环境，而应与环境相协调。体现“安全、环保、舒适、快捷”的设计理念。 本设计在交点的选取上充分尊重自然，与地势、地貌相协调。

4.4.1公路绿化工程

道路绿化，对保持生态平衡，保护、美化环境等都有重要的意义和作用。对公路交通而言，道路绿化既能稳固路基、美化路容、诱导视线、增加乘客的舒适感和安全感，又能积累木材增加收益。积雪风沙地区还能起防雪防沙的作用。 1.边坡绿化

采用了拱形或“人”字形等浆砌片石骨架内植草或加三维网植草；在边坡比较稳定时采用机械喷草防护。 2.中央分隔带绿化

以防眩栽植为主，同时调节司乘人员疲劳，改善行车环境。植物选择以常绿植物为主，并通过不同标准段的变换，消除司机的视觉疲劳和乘客的心理单调感。 3.路侧绿化

以丰富道路景观、改善行车环境为主。利用路侧绿化栽植形成公路隔离栅，保障行车安全。采用乔灌木混植，交替变换，改善单一行车环境。弯道内侧在设计视距影响范围之内，不种植影响视线的树木。

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在本设计中，充分考虑了公路绿化的布置，除了在边坡上种草外，还在公路两侧种植行道树，起到良好效果。 4.防噪声污染和水土污染及流失

1)在接近城镇居民居住地区，为了减少交通噪声的污染，设置一定距离的生态型声屏障，它声学性能好，能与环境较好的结合。

2)清洗施工机械、设备及工具的废水、废油等有害物质以及生活污水，不得直接排放于河流湖泊或其他水域中，也不得倾泄于饮用水源附近的土地上，以防止污染水质和土壤。使用工业废渣填筑公路路基，废渣中含有可溶性有害物质，可能造成土质、水质污染时，应采取措施，予以处理。

这一部分在排水设计中体现的最为明显。本设计中，没有将路面及坡面水就近排入稻田或居民区中，而是尽量通过各种排水沟渠引排至水塘，从而避免了附近水、土污染。

结论

两个月的毕业设计时间转瞬即逝，回顾这段时间的学习，充实而有条不紊。对于一条安全快捷、线形流畅、功能齐全的一级公路从无到有的过程，有了更深刻和系统的了解。

以前实习的时候，也接触过一部分设计的内容，虽然对大概的设计步骤略有了解，但是还不够全面、具体。因此从拿到图纸那一刻开始，我就很珍惜这个学习和锻炼的机会，丝毫不敢马虎。通过翻阅各种技术规范和相关书籍，以及在指导教师的指导下,一条设计思路首先在脑海中确立下来。在不断的对比论证和修改过程中，所选路线在土石方量、线形指标、地基条件等方面综合考虑下比较具有合理性和经济可行性，完成了这条路段的设计任务。

在设计的过程中，根据已有的苏州至无锡地区的地形地质和自然环境等资料进行了平面线形、纵断面的设计、横断面的设计、路基路面的设计以及桥涵等附属设施的设置。虽然都是严格的按照规范和施工的要求设置，但由于没有进行实地的调查，因此在整个设计的内容和文件中难免有不足或不妥之处，还请各位老师批评指正，我一定会虚心接受，并在以后的学习中不断的完善自己的知识层面，相信以后可以做得更好。

在张老师的严格要求和悉心指导下，我对以前所学的理论知识有了更深层次的了解，为我以后的学习打下了基础。同时也随时随地感到自己的实践经验十分匮乏，对于实际施工中应该考虑的问题还不是很了解，这些对设计造成了很多障碍，找到了自己的不足。在资料的收集和查阅过程中，对国外的公路和交通的发展也有了一定认识。尤其是在路面设计过程中，通过资料，了解了不同类型路面结构层的设计理念。这些

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都对我有非常重要的意义。

最后真心的希望各位老师对我的设计提出宝贵的意见，并对设计中出现的纰漏及时指正，让我能在以后的学习中能够不断的进步。

谢谢！

致谢

两个月的时间里，能顺利地完成这次毕业设计，很感谢张宜洛老师对我的悉心教导和严格要求，张老师在设计的各阶段都很细致地给我提出了很多建议，他严谨的治学精神、精益求精的态度和渊博的专业知识深深的影响着我，让我不敢有丝毫的懈怠。在此对张老师表示衷心的感谢！

在毕业设计的最初阶段，梅卫国老师耐心细致地对我讲解初步设计应该注意的事项，指出了路线的缺点和不足，并给予我很多鼓励和支持，让我受益匪浅，在此对梅老师表示真诚的谢意！

感谢各位老师百忙之中参加我的答辩！

感谢父母、亲人在远方对我的精神支持与鼓励，让我能在学校里安心的学习和生活！

感谢与我并肩作战的同学和好友，是你们让我度过了丰富多彩的大学学习生活！ 感谢所有默默关心并给予我帮助的人！

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主要参考文献

(一) 规范标准

1.公路工程技术标准 JTG B01—2003 人民交通出版社 2004 2.公路路线设计规范 JTJ011—94 人民交通出版社 1994 3.公路路基设计规范 JTG D30—2004 人民交通出版社 2004 4.公路沥青路面设计规范JTJ014—97 人民交通出版社 1997

5.公路水泥混凝土路面设计规范JTJ D40-94-2002 人民交通出版社 2002 6.公路排水设计规范JTJ018—97 人民交通出版社 1997 7公路路基施工技术规范JTJ033—95 人民交通出版社 1995. （二）教材

1. 《道路勘测设计》，杨少伟编，人民交通出版社 2004.5 2. 《道路建筑材料》，严家伋编，人民交通出版社 1987

3. 《高等级公路路基路面施工》，胡长顺编，人民交通出版社 1995 4. 《路基路面工程》，邓学钧编，人民交通出版社 2000

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附录

附一：干燥状态设计层（第五层）厚度确定：

表1-1 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 车型 解放CA10B 东风EQ140 黄河JN162 日野KB222 轴重（KN） 前轴重 19.4 1 后轴重 60.85 前轴重 后轴重 前轴重 后轴重 前轴重 23.7 1 69.2 59.5 1 115 50.2 1 后轴重 104.3 15 0.4 双轮组 700 双轮组 340 双轮组 1285 双轮组 1490 后轴数 轮组数 后轴距 交通量 设计年限 车道系数 共 44 页 第 36 页

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交通量平均年增长率 5.1% 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 路面竣工后第一年日平均当量轴次 设计年限内一个车道上累计当量轴次 当进行半刚性基层层底拉应力验算时 路面竣工后第一年日平均当量轴次 设计年限内一个车道上累计当量轴次 公路等级 公路等级系数 面层类型系数 基层类型系数 路面设计弯沉值 层位 1 2 3 4 5 结构层材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 水泥稳定砂砾 一级 1 1 1 25.3 (0.01mm) 劈裂强度(MPa) 1.4 1 0.8 0.6 0.5 新建路面结构厚度计算 公路等级 新建路面层数 标准轴载 路面设计弯沉值 路面设计层层位 设计层最小厚度 一级公路 5 BZZ-100 25.3 (0.01mm) 4 15（cm） 共 44 页 第 37 页

容许拉应力(MPa) 0.48 0.34 0.25 0.3 0.25 2267 7196107 2370 7523058 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

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层位 1 2 3 4 5 6 结构层材料名称 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 水泥稳定砂砾 土基回弹模量 厚度（cm） 4 6 5 ？ 25 抗压模量(MPa)(20℃) 1400 1200 900 1500 1400 抗压模量(MPa)(15℃) 2000 1800 1400 1500 1400 35 容许应力(MPa) 0.48 0.34 0.25 0.3 0.25 按设计弯沉值计算设计层厚度 LD= 25.3 (0.01mm) H( 4)= 15 cm LS= 25.6 (0.01mm) LD= 25.3 (0.01mm) H( 4 )= 20 cm LS= 22.8 (0.01mm) H( 4)= 15.5cm(仅考虑弯沉)满足要求 按容许拉应力验算设计层厚度 H( 4 )= 15.5 cm H( 4 )= 15.5 cm H( 4 )= 15.5 cm H( 4 )= 15.5 cm H( 4 )= 15.5 cm 路面设计层厚度 H( 4 )= 15.5 cm(同时考虑弯沉和拉应力) 验算路面防冻厚度 路面最小防冻厚度 50cm 第 1 层底面拉应力验算满足要求 第 2 层底面拉应力验算满足要求 第 3 层底面拉应力验算满足要求 第 4 层底面拉应力验算满足要求 第 5 层底面拉应力验算满足要求 H( 4 )= 15.5 cm(仅考虑弯沉) 验算结果表明 ,路面总厚度满足防冻要求 通过对设计层厚度取整, 最后得到路面结构设计结果如下 细粒式沥青混凝土 4 cm 中粒式沥青混凝土 6 cm 共 44 页 第 38 页

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粗粒式沥青混凝土 5 cm 水泥稳定碎石 16 cm 水泥稳定砂砾 25 cm 土基 竣工验收弯沉值和层底拉应力计算 公路等级 新建路面的层数 标准轴载 厚度(cm) 4 6 5 16 25 一级公路 5 BZZ-100 抗压模量(MPa)(20℃) 1400 1200 900 1500 1400 35 抗压模量(MPa)(15℃) 2000 1800 1400 1500 1400 层位 结构层材料名称 计算信息 1 2 3 4 5 6 细粒式沥青混凝土 中粒式沥青混凝土 粗粒式沥青混凝土 水泥稳定碎石 水泥稳定砂砾 土基回弹模量 计算应力 计算应力 计算应力 计算应力 计算应力 计算新建路面各结构层及土基顶面竣工验收弯沉值 第 1 层路面顶面竣工验收弯沉值 第 2 层路面顶面竣工验收弯沉值 第 3 层路面顶面竣工验收弯沉值 第 4 层路面顶面竣工验收弯沉值 第 5 层路面顶面竣工验收弯沉值 土基顶面竣工验收弯沉值 LS= 72.7 (0.01mm) LS= 25.0 (0.01mm) LS= 27.7 (0.01mm) LS= 32.4 (0.01mm) LS= 36.3 (0.01mm) LS= 72.7 (0.01mm) LS= 331.5 (0.01mm) 共 44 页 第 39 页

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计算新建路面各结构层底面最大拉应力 第 1 层底面最大拉应力 第 2 层底面最大拉应力 第 3 层底面最大拉应力 第 4 层底面最大拉应力 第 5 层底面最大拉应力 σ( 1 )=-0.214 (MPa) σ( 2 )=-0.064 (MPa) σ( 3 )=-0.039 (MPa) σ( 4 )= 0.037 (MPa) σ( 5 )= 0.165 (MPa)

附二：中湿状态设计层（第六层）厚度确定：

表1-2 轴载换算及设计弯沉值和容许拉应力计算 车型 解放CA10B 东风EQ140 黄河JN162 日野KB222 轴重（KN） 前轴重 19.4 1 后轴重 60.85 前轴重 23.7 1 后轴重 69.2 前轴重 59.5 1 后轴重 115 1 后轴重 104.3 15 0.4 5.1% 当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时 路面竣工后第一年日平均当量轴次 2370 双轮组 前轴重 50.2 700 双轮组 340 双轮组 1285 双轮组 1490 后轴数 轮组数 后轴距 交通量 设计年限 车道系数 交通量平均年增长率 共 44 页 第 40 页