道路桥梁毕业设计计算说明书

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摘要

随着经济的发展、综合国力增强，我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道，保证了建设资金来源。我国广大路桥工作者，充分认识到这一可贵、难得的机遇，竭尽全力，发挥自己的聪明才智，为我国公路建设事业，积极工作，多做贡献。

现代化公路运输，不仅要求道路能全天候通行车辆，而且要求车辆能一定的速度、安全、舒适而经济地在道路运行，这就要求路基工程具有良好的使用功能和耐久耐磨的性能。在路基建设工作中，应全面考虑自然因素与地质条件以及施工、养护、营运等因素。我国幅员辽阔，各地自然条件和道路的工程性质差异很大，因此结合不同地区的地形、地质、地貌等条件的不同来分析研究当今道路建设中路基工程的建设与未来发展趋势。关键词；公路运输技术发展

I

Abstract

With economic development, enhance the comprehensive national strength, China's building materials, equipment, construction techniques ,

work actively to make more contributions.

The modernization of road transport, requires not only all-weather access roads to vehicles, but also to a certain degree of vehicle speed, safe, comfortable and economicalto run in the road, which requires road project and durability of

the wear-resistant properties. In the road construction work should take full account of the natural and geological conditions, as well as construction, maintenance, operation and other factors. China nature, the combination of different parts of the topography, geology, geomorphology, and so on the condition of different studies to analyze today's road-building projects in road construction and future development trends.

Keyword: Roads Transport technical Development

目录

ABSTRACT

1 (1)

2. (2)

2.1 (2)

2.2 . (2)

2.3 . (3)

3. (4)

3.1 (4)

3.2 (5)

3.2.1 方案比选的一般原则和要求 (5)

3.2.2 方案比选意见 . (5)

3.3 (6)

3.3.1 平面设计要求 . (6)

3.3.2 圆曲线设计 (6)

3.3.3 缓和曲线设计 . (8)

3.3.4 组合曲线类型及设计 . (10)

4. (13)

III

4.1 纵断面设计要求 (13)

4.2 纵坡设计 (14)

4.2.1 最大纵坡 (14)

4.2.2 最小纵坡 (14)

4.3 坡长的要求 (14)

4.3.1 最短坡长限制 . (14)

4.3.2 最大坡长限制 . (15)

4.4 竖曲线设计 (16)

4.4.1 曲线最小半径和最小长度 (16)

4.4.2 竖曲线各要素计算公式 (18)

4.5 平纵组合设计 (18)

4.6 路基、桥涵、对路线纵断面的要求. (20)

5.横断面设计 (21)

5.1 横断面设计方法 . (21)

5.1.1 道路建筑界限及用地 (21)

5.2 横断面组成 (22)

5.3 交通量情况 (22)

5.4 横断面要素的确定 (23)

5.5 横断面其他组成的设计要求 . (24)

5.5.1 路拱形式及横坡度 . (24)

5.5.2 路肩横坡度 (24)

5.5.3 超高设计 (24)

5.5.4 加宽 (26)

5.5.5 中央分隔带形式及开口 (27)

5.6 路基设计 (27)

5.6.1 路基设计的一般要求 . (27)

5.6.2 路基的类型与构造 . (27)

5.6.3 路基填土与压实 . (27)

5.6.4 一般路基的设计 . (29)

5.6.5 路基的边坡与防护 (29)

5.6.6 边坡稳定性分析 . (30)

5.6.7 路基排水设计 . (34)

5.6.8 路基设计表见路基设计表 (40)

5.7 路基施工方法及注意事项 . (40)

5.8 路基标准横断面图见路基标准横断面图 (41)

5.9 横断面设计图见横断面设计图 . (41)

5.10 土石方工程量计算 (41)

5.10.1 横断面面积计算 . (41)

5.10.2 土石方数量的计算 . (42)

6.路面设计 (43)

6.1 路面设计原则 (43)

6.2 路面类型的选定 (44)

6.3 设计参数和结构层组合设计 (45)

6.3.1 路面设计标准 . (45)

6.3.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次 (47)

6.3.3 结构层组合设计 . (48)

6.4 路面排水设计 (67)

6.5 路面施工方法及注意事项 . (69)

结论 (71)

致谢 (72)

参考文献 (73)

1 引言

本设计内容主要包括：路线设计、道路横断面和路基设计、路面结构设计、道路排水和桥涵方案设计、道路工程量计算等。这就要求我们在设计中熟悉相关设计规范、手册以及工程实践中常用的方法，选择最佳方案进行合理设计。

在本次毕业设计中，我主要针对道路的平纵横进行了精心设计，少占农田，方案比选，降低造价预算。在设计安排、分析计算、施工图绘制、口头表达等各个方面的水平都有所提高，但在道路排水设计和路面结构设计时有些欠缺，且由于毕业设计时间仓促，工作量较大，加之设计经验有限，还有许多不妥之处在，希望在以后的工作中能不断的学习来提高自己的不足之处和专业水平。

2概述

2.1 编制依据

1.部颁《公路工程技术标准》（ JTG B01-03）

2.部颁《公路路线设计规范》 (JTJ011-97)

3.部颁《公路路基施工技术规范》 (JTJ033-95)

4.部颁《公路沥青路面施工技术规范》 JTJ032-94)

5.部颁《公路路面基层施工技术规范》 JTJ034-93)

6.部颁《公路沥青路面设计规范》 JTJ014-97)

7.部颁《公路路基设计规范》 (JTG D30-04)

8.部颁《公路排水设计规范》 (JTJ018-97)

10.拟建公路的设计任务书

11.拟建公路的设计原始资料

12．拟建公路所处地区的地区地形图

2.2 交通量资料

路线近期交通量见提供的设计说明。

车辆类别各种车辆所占比例（%）备注

小客车34.5 2011 年调查的正常

交通量为： N=2780辆每

日

大客车10.2

中小型货车47.1

大货车8.2

1、新路建成后在老路行驶的车辆占总量的8%、在新路上行驶的占总量的

92%。

2、 2011 年调查铁路转移到公路的的物资交通量47.5 万吨每年， 1 辆车装

载 4T，实载率 72%；由铁路转移到公路的客运量为 165 万人次每年，以每辆装载30 人计。此部分交通量由新老路共同承担。

3、诱增交通量按正常交通量的16%计。

2.3 工程技术标准

工程采用一级公路标准设计，其主要技术指标如下：

道路等级：高级公路

设计行车速度： 100km(A1 + 180)

设直线上加桩里程为 L, 曲线起点里程为 ZH,曲线终点里程为 HZ,则前直线

上任意点的坐标：

X = X J+(T+ZH – L) ×cos(A 1 + 180)

Y = Y J+(T+ZH – L) ×sin(A

1

+ 180)

后直线上任意点的坐标（L>HZ）：

X = X J + (T –ZH + L) ×cos A 2

Y = Y J + (T –ZH + L) ×sin A 2

(2) 设缓和曲线的单曲线

曲线上任意点的切线横距

l 5 l 9 l 13

.........

x l

2 3456R4 L s 4 599040R6 L s 6

40R2 L s

式中：—缓和曲线上任意点至ZH（或 HZ）点的曲线长；

—缓和曲线长度。

(3)第一缓和曲线（ ZH～ HY）任意点坐标

X X ZH x / cos 30l 2 cos A1 30l 2

RL s L s

Y Y ZH x / cos 30l 2 sin A1 30l 2

RL s RL s

(4)圆曲线内任意点坐标

由 HY～YH时

X X HY

90L 90(l L s ) 2Rsin cos A1

R

R

Y Y

HY

90L 90(l L s ) 2Rsin cos A1

R R

式中：—圆曲线内任意点至HY点的曲线长；

X HY、Y HY—HY点的坐标。

由 YH～ HY时

X X

HY

90L

cos A1

90(l L s ) 2Rsin 180

R

R

Y Y HY

90L

sin A1

90(l L s ) 2Rsin 180

R R

式中：—圆曲线内任意点至YH点的曲线长。

(5)第二缓和曲线（ HZ～ YH）内任意点坐标

X X

ZH x / cos 30l 2 cos A2 180 30l 2

RL s RL s

Y Y

ZH

30l 2

sin A1 180

30l 2 x / cos

RL s

RL s

式中：—第二缓和曲线内任意点至HZ 点的曲线长。

综合以上公式计算出本次设计的线路上各桩号的坐标，见逐桩坐标表。

4.纵断面设计

4.1 纵断面设计要求

纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的总坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺，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、平顺。具体体现如下：

1.纵断面设计应满足纵坡和竖曲线的各项规定（最大纵坡、最小纵坡、坡长限制、竖曲线最小半径及长度等）；

2.为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不

宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免

设置反坡段。越岭线垭口附近的纵坡应尽量缓一些。变坡点处应尽量设置大半

径竖曲线；

3.设计标高的确定，应结合沿线自然条件如地形、土壤、地质、水文、气

候、排水等和各种构造物控制标高等因素综合考虑，视具体情况加以处理，以

保证道路的稳定与通畅；

4.纵断面的设计应与平面线形和周围自然景观相协调，即应考虑人体视觉

心理上的要求，按照平竖曲线相协调及半径的均衡，来确定纵断面的设计线；

5.一般情况下纵断面设计，应考虑填挖平衡，尽量就近移挖做填，以减少

借方和弃方，降低造价和节省用地，保证自然环境；

6.对连接段纵坡，如大中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓，避免产

生突变，交叉处前后的纵坡应平缓一些；

7.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。

4.2 纵坡设计

4.2.1最大纵坡

最大纵坡是公路纵断面设计的重要控制指标，在地形起伏较大地区，直接影响路

线的长短、使用质量、运输成本及造价。我国《公路工程技术标准》中规定：当

设计速度为 100km）；

—高速公路的基本通行能力 (pcu) ；—行车道宽度对通行能力

的修正系数；—侧向余宽对通行能力的修正系数；—交通组成

对通行能力的修正系数；—服务水平相对应的最大的服务交通

量与基本通行能力之比。

上式 (5.1) 中：（设计车速为 80km)；

l s—坡面流的长度；

i s—坡面流的坡度；

m1—地表粗度系数 , 按地表情况查表确定。

本设计中先假定汇流历时为15 分钟。

(3)设计重现期

根据公路的等级查《公路排水设计规范》(018-97) 表 3.0.2设计降水的重现期 , 路面界内坡面排水 , 取设计重现期15 年。

(4)降雨强度

当地缺乏雨量资料时, 可利用标准降雨强度等值线图和有关转换关系, 按下式计算降雨强度

(5.8)

式中：—5 年重现期和 10 分钟降雨历时的标准降雨强度(mmmin)按公路所在地区查

《公路排水设计规范》（018-97 ）图 3.0.7 － 1 查取；

—重现期转换系数，为设计重现期降雨强度同标准重现期降雨强度的比

值（），按公路所在地区由《公路排水设计规范》（ 018-97 ）表

3.0.7-1 查取；

—降雨历时转换系数，为降雨历时t 的降雨强度同 10 分钟降雨历时的降雨强度。的比值（），按公路所在地区的 60 分钟转换系数，由《公路排水

设计规范》（018-97 ）表 3.0.7-2 查取，由图 3.0.7-2 查取。

查图 3.0.7-2 ，该地区 15 年重现期 15 分钟降雨历史的降雨强度＝ 2.5mmmin；

查图 3.0.7-2 ，该地区 60 分钟降雨强度转换系数＝ 0.4 查表 3.0.7-2 可得

15 分钟降雨历时的转换系数＝0.82 ，由此得， 15 年重现期 15 分钟降雨历时的

强度如下：

q 1.27 0.82 2.5 2.604(mm/ min)

(5)设计径流量

路界内各项排水设施所需排泄的设计径流量按下式计算确定

(5.9)

3

式中： Q—设计径流量， ms；

q —设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，mmmin；

—径流系数；

2

F—汇水面积 ,mm。

则 Q＝ 16.67 ×0.792 × 2.604 ×8634=0.297()

3. 检验汇流历时

以下计算均按《公路排水设计规范》（ 018-97 ）有关规定设计

(1)水利半径按下式计算

(5.10)

式中： R—水力半径；

A—过水断面面积（）按下式计算：；

ρ —过水断面湿周（ m）按下式计算：；

上两式中： m—边沟内侧边坡坡度；

b—排水沟沟底宽度 (m) ；

—沟壁或管壁的粗细系数，按《公路排水设计规范》(018-97) 表 8.1.3沟壁或

管壁的粗细系数 (n) 取值；

R—水力半径 , R=A ρ , 由上知 R=0.340m；

I—水力坡度，可取用沟或管的底坡。

查《公路排水设计规范》(018-97) 表 8.1.3沙砾质明沟、砂砌片n 取值为

0.025 ，按式（ 5.11 ），边沟内的平均流速度为：

1 2 1

V 3 (0.3%) 2 1.071(m / s)

(0.340)

0.025

(3) 检验汇流历时

查表 3.0.4 沥青混泥土路面的粗度系数 m1=0.013 ，路基坡面及护坡道的粗度系数为 m2=0.20 ，汇流历时按式 (5.7) 计算 :

则路面坡面（横坡为2%，坡面流长为 12.5m）的汇流历时为：

t1 1.445( 0.013 12.5)0.467 1.542 (min)

0.02

路基坡面（坡度为1： 1.5 ，坡面流长为 9.895m）的汇流历时为：

0.20 9.895 0.467

t2 1.445 1.512 (min)

1/ 1.5

护坡道（坡度为4%，坡面流长为 3m）的汇流历时为：

0.467

0.20 3

t 3 1.445 1.670(min)

0.04

根据沟内平均流速度，沟内汇流历时为：

l 340

t s 5.291(min)

v 1.071 60

t=1.542+1.512+1.670+5.291=10.015(min) < 15(min)

4.流量检验

沟或管的泻水能力按下式计算 :

(5.12)

式中：—沟或管的泻水能力（）；

V—沟或管的平均流速（）；

A—过水断面面积（）。

则 Q c 1.071 0.72 0.771(m3 / s)

已计算出的设计流量

因此＞

所以排水沟设计满足泻水能力的要求。

5.6.8路基设计表见路基设计表

5.7 路基施工方法及注意事项

1.土方路堤的填筑

土方路堤，必须根据设计断面，分层填筑，分层压实，填料含水量应控制

在最佳压实含水量±2%之内。采用机械压实时，分层的最大松铺厚度不应超过30cm，填筑至路床顶面最后一层的最小压实厚度不应小于10cm。

路堤填土宽度每侧应超宽设计宽度30cm，碾压密实，最后削坡。填筑路堤采用水平分层填筑法施工，即按照横断面全宽分成水平层次逐层向上填筑。若

原地面不平，应由最低处分层填起，每填一层，经压实符合规定之后，再填上

一层。原地面纵坡大于12%的地段，可采用纵向分层法施工，沿纵坡分层，逐层填筑压实。

2.河、塘地区路基施工

进一步核实查明洪水影响、地质、路基基底、水文条件等情况，若发现设

计中与实际情况不符时，应根据实际情况采取相应措施。

3.路基防护

路基防护工程施工应严格按照《公路路基施工技术规范》规定执行。施工

前应对设计进行现场校对，若发现设计与实际不符，应及时作补充调查；路基

防护工程及所用各种材料，均应符合有关部门要求；当路基土石方施工时或完

毕后，应及时进行路基防护施工和养护；各类防护与加固应在为稳定的基础或

坡体上施工；防护工程的砂浆、混凝土，应用机械拌和，不应直接在砌体面上或路面上以人工拌和，随拌随用。

5.8 路基标准横断面图见路基标准横断面图

5.9 横断面设计图见横断面设计图

5.10 土石方工程量计算

5.10.1横断面面积计算

路基填挖的断面面积，是指断面图中的原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。下面采用积距法来计算横断面的面积，计算方法如下：

h h4 h5 h6

h1 h2 3 h

图 5.8横断面面积计算示意图

如图将横断面按单位横宽划分为若干个梯形与三角形条块，每个小条块的近似面积为：

(5.13)

则横断面的面积为：

n

F bh1 bh2 ...... bh n b h i

(5.14)

i 1

例 K30+860的横断面图如下：

图 5.9横断面面积计算示意图

从图中可以量出各b(m) 的宽和 h(m) 高的值为 :

,,,,,,,

,,,,,,,

按上两式计算填方的面积为：

F b2 h2 b3 h3 b4h4 b5 h5 b6 h6 b7 h7 b8h8 108.744m2挖方面积为：

其它各断面面积的计算方法和上述一样，详见土石方表。

5.10.2土石方数量的计算

常用的土石方数量的计算方法有平均断面法和棱台法两种，本次计算采用平均断面法，计算方法如下：

F2

L

F1

图 5.10路面体积计算示意图

把两相邻断面均为填方或均为挖方且面积大小相近，则可假定两断面之间为一棱柱如上图，其体积的计算公式为：

(5.15)

式中： V —体积，即土石方数量（）；

、—分别为两相邻居断面的面积（）；

L—相邻断面之间的距离（ m）。

其它的土石方的计算与上述方法一样，详见以上表5.4 ：

6.路面设计

6.1 路面设计原则

1.路面设计应根据使用要求及气候、水文、地质等自然条件密切结合当地的

实验，进行路基路面综合设计。

2.路面设计在满足交通量和使用要求的前提下，应遵循因地制宜、合理选材、节约投资的原则，进行路面设计方案的技术、经济比较，选择在技术上先进、

经济合理、安全可靠、利于机械化施工的路面结构方案。

3.结合当地的条件，积极推广成熟的科研成果，对行之有效的新材料、新工

艺、新技术应在路面设计方案中积极采用，但要根据实际情况慎重采用。

4.设计方案应注意环境保护与施工人员的安全。为了更好的保证高等级路面

施工的质量，应首先考虑采用机械化施工，宜大规模的采用机械化施工，保证

施工的质量。

6.2 路面类型的选定

路面面层类型的选用应符合《公路工程技术标准》的规定，如下表 6.1 。路

面结构层所选材料应满足强度、稳定性和耐久性的要求。同时路面垫层材料已

采用水稳定性好的粗粒料或各种稳定类粒料。

表 6.1路面面层类型及适用范围

面层类型适用范围

高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公沥青混凝土

路

高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公水泥混凝土

路

沥青贯入、沥青碎石、沥青表面处

三级公路、四级公路

治

砂石路面四级公路

计算交通量为51788 辆日，为重型交通，选用高等级路面，一般有柔性路

面（如沥青混凝土）和刚性路面（如水泥混凝土）。下面对这两种类型进行实用

比较：

表 6.2 面层类型比选

项目沥青混凝土路面水泥混凝土路面机械化施工容易困难

投资少多

裂缝少多

接缝无有晴天反光现象无有

噪音稍小偏大

温度稳定性差稍好

耐久性好较高

强度高较高

稳定性高高

透水性好稍差

养护维修容易困难综合上表，本次设计路段选用沥青混凝土路面。

6.3 设计参数和结构层组合设计

6.3.1路面设计标准

根据《沥青混凝土路面设计技术规范》（JTJ014-97 ），本次设计采用双轮组单轴轴载 BZZ-100，标准轴载的计算参数按下表确定：

表 6.3 标准轴载的计算参数

标准轴载BZZ-100 标准轴载BZZ-100

标准轴载 P（ kN）100 单轮传压面当量圆直

21.30

d(cm)

轮胎接地压强 p(MPa) 0.70 两轮中心距 (cm) 1.5d

(1)轴载计算

汽车路面设计参数见上表 2.2 。以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于 25kN 的各级轴载（包括车辆的前后轴） P1的作用次数 n1，均按下式换算成标准轴载P 的当量次数 N

(6.1)

式中：—标准轴载的当量轴次，次日；

——被换算车辆的各级轴载作用次数，次日；

—标准轴载， kN；

—被换算车辆的各级轴载，kN；

——轴载系数；当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴载系数为 m；当轴间距小于3m时，应按双轴或多轴计算，此时轴载系

数按下式计算 C1=1+1.2(m-1) ，m是轴数；

—轮组系数，单轮组 6.4 ，双轮组为 1，四轮组为 0.38 ；

—被换算车辆的类型数。

交通量换算见表 6.4 。

表 6.4 轴载换算结果表（弯沉）

车型轴载

黄河前轴49.00 1.0 1.0 1200 53.9 JN-150 后轴101.60 1.0 1.0 1200 1285.8 跃进前轴15.30 1.0 1.0 1000 0 NJ-130 后轴38.30 1.0 1.0 1000 15.4 解放前轴19.40 1.0 1.0 1800 0 CA-10B 后轴60.85 1.0 1.0 1800 207.4 东风前轴51.40 1.0 1.0 800 44.2 138 后轴80.00 2.2 1.0 800 666． 7 合计N= 2273.4 （次）

注：由于小汽车轴载小于25 kN，所以在交通量换算表中未列出计算（轴载小于25 kN 作用次数不计）。

(2)累计当量轴次计算

根据《公路沥青路面设计规范》，高速公路沥青混凝土路面的设计年限取15 年，四车道的车道系数是0.4 ～0.5, 取 0.45 。

设计年限内一个车道上的累计当量轴次Ne

(6.2)

式中：—设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次；

t —设计年限（年）；

N 1 —路面竣工后第一年双向日平均当量轴次，次日；

r —设计年限内交通量的年平均增加率，

%，应根据实际情况调查，预测

交通量增长，经分析确定；

η—车道系数，应根据调查分析结果或参照《公路沥青路面设计规范》

（ JTJ014-97）。

表 6.5 车道系数

车道特征 车道系数

车道特征 车道系数 单车道

1.0 四车道 0.4 ～ 0.5

有分割

0.5

六车道 0.3 ～ 0.4 双车道

0.6 ～ 0.7

0.2 ～ 0.25

无分割

八车道

1 8% 15

1 365

7

（次）

所以 Ne

8%

2273.4 0.45 1.01 10

6.3.2 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次

当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于

50kN 的各级轴载（包括

车辆的前后轴）的作用次数，均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。

(6.3)

式中：—轴载次数；；

—轮组系数，单轮组 1.85 ，双轮组为 1.0 ，四轮组为 0.09 。

表 6.6

轴载换算结果表（半刚性基层层底拉应力）

车型

轴载

黄河 前轴 49.00 1.0 1.0 1200 0 JN-150 后轴 101.60 1.0 1.0 1200 1362.5 跃进 前轴 15.3 1.0 1.0 1000 0 NJ-130 后轴 38.30 1.0 1.0 1000 0 解放 前轴 19.40 1.0 1.0 1800 0 CA-10B 后轴 60.85 1.0 1.0 1800 33.8 东风

前轴

51.40

1.0

1.0

800

3.9