目 录
第一章 绪论 .............................................................................................................. 1
1.1 设计的目的 ........................................................................................................... 1
1.2设计原始资料及相关规范 .................................................................................... 1
1.2.1山岭微丘区地形图 ........................................................................................ 1
1.2.2气象资料 ........................................................................................................ 1
1.2.3工程地质情况 ................................................................................................ 1
1.3道路技术标准 ........................................................................................................ 1
第二章 路线平面设计 ............................................................................................ 3
2.1道路选线 ................................................................................................................ 3
2.2确定平面设计技术指标 ........................................................................................ 4
2.2.1直线 ................................................................................................................ 4
2.2.2圆曲线 ............................................................................................................ 5
2.2.3 缓和曲线 ....................................................................................................... 5
2.2.4平曲线的最小长度 ........................................................................................ 6
2.2.5 行车视距 ....................................................................................................... 6
2.3平面线形设计 ........................................................................................................ 6
2.3.1平曲线计算 .................................................................................................... 6
2.3.2平曲线要素计算结果表： ............................................................................ 8
第三章 路线纵断面设计 ..................................................................................... 9
3.1 概述 ..................................................................................................................... 9
3.1.1 纵断面设计要求 ......................................................................................... 9
3.1.2纵断面设计方法及步骤 .............................................................................. 10
3.2 纵断面设计技术指标的确定 ............................................................................. 10
3.2.1 最大纵坡 ..................................................................................................... 10
3.2.2 最小纵坡、平均纵坡、合成坡度 .............................................................. 11
3.2.3 最大坡长 ..................................................................................................... 12
3.2.4 最小坡长 ..................................................................................................... 12
3.2.5 竖曲线 ......................................................................................................... 13
3.3 道路平、纵线形组合 ......................................................................................... 15
3.3.1 道路平纵组合的设计原则 ......................................................................... 15
3.3.2 平曲线与竖曲线的组合 ............................................................................. 15
3.3.3平、竖曲线应避免的组合 .......................................................................... 16
第四章 路线横断面设计 ................................................................................... 17
4.1 横断面设计技术指标的确定 ............................................................................. 17
4.1.1 路基宽度 ..................................................................................................... 17
4.1.2 路肩 ............................................................................................................. 17
4.1.3 路拱横坡 ..................................................................................................... 18
4.1.4边沟 .............................................................................................................. 18
4.1.5 截水沟 ......................................................................................................... 19
4.2 平曲线超高与加宽设计 ..................................................................................... 20
4.2.1 超高的计算 ................................................................................................. 20
4.2.2 加宽的计算 ................................................................................................. 22
第五章 路基设计 ................................................................................................... 23
5.1 路基路面设计的一般规定 ................................................................................. 23
5.2 路基设计内容 ..................................................................................................... 23
5.2.1 路基横断面布置及宽度设计 ..................................................................... 23
5.2.2 路基压实 ..................................................................................................... 24
5.2.3 路基边坡设计 ............................................................................................. 25
5.2.4路基边坡稳定性验算 .................................................................................. 26
5.3 路基施工一般规定 ............................................................................................. 28
5.3.1 填方路基的施工 ......................................................................................... 29
5.3.2 挖方路基的施工 ......................................................................................... 30
5.4路基排水设计 ...................................................................................................... 30
5.4.1路基排水设计一般原则 .............................................................................. 30
5.4.2 路基排水设备构造与布置 ......................................................................... 31
5.5涵洞设计 .............................................................................................................. 33
5.5.1 涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点 ................................. 33
5.5.2 涵洞选用原则 ............................................................................................. 33
5.5.3 涵洞拟定 ..................................................................................................... 33
5.5.4涵洞设计算例 .............................................................................................. 34
5.6路基防护与加固 .................................................................................................. 37
5.6.1路基的防护 .................................................................................................. 37
5.6.2路基的加固 .................................................................................................. 40
5.6.3用ANSYS分析边坡点应力分布 ............................................................... 40
5.7挡土墙设计与计算 .............................................................................................. 44
5.7.1挡土墙的作用及适用范围 .......................................................................... 44
5.7.2挡土墙的设计原则 ...................................................................................... 45
5.7.3挡土墙计算 .................................................................................................. 45
5.7.4挡土墙排水 .................................................................................................. 48
5.8土石方计算和调配 .............................................................................................. 48
5.8.1 横断面面积计算 ......................................................................................... 48
5.8.2 路基土石方调配 ......................................................................................... 49
第六章 路面设计 ................................................................................................... 51
6.1路面结构分层 ...................................................................................................... 51
6.1.1面层 .............................................................................................................. 51
6.1.2基层 .............................................................................................................. 51
6.1.3垫层 .............................................................................................................. 52
6.2路面结构设计 ...................................................................................................... 52
6.2.1沥青路面设计 .............................................................................................. 52
6.2.2水泥混凝土路面结构设计 .......................................................................... 54
6.2.3方案比选 ...................................................................................................... 59
6.3路面排水设计 ...................................................................................................... 59
6.3.1路面表面排水 .............................................................................................. 59
6.3.2路面内部排水 .............................................................................................. 60
6.3.3边缘排水系统 .............................................................................................. 60
6.3.4排水系统选择 .............................................................................................. 60
第七章 结论 ............................................................................................................ 61 参考文献 ................................................................................................................... 62 致 谢 ........................................................................................................................ 63
第一章 绪论
1.1 设计的目的
毕业设计是土木工程专业最主要的一项教学环节。要求学生能综合的运用大学四年里所学的基础理论、专业理论以及基本技能，按照相关任务书的要求，对具体的工作进行规划设计，并提供完整的设计计算书。一般来说，通过对毕业设计的进行，来掌握道路工程设计的基本原理及方法、提高自身分析和解决工程中遇到问题并解决问题的能力和对工作认真负责的态度。总的来说，毕业设计是对所学的专业知识进行一次系统的全面的综合运用，以达到通过设计对学生所学专业的专业知识进行再次巩固和灵活运用的目的。
1.2设计原始资料及相关规范
1.2.1山岭微丘区地形图
山岭微丘区地形图1份，比例为1:2000
1.2.2气象资料
地形图所在地区属南亚热带季风气候，夏长无严冬，气温较高，热量丰富，雨量变幅大，温、光、热地域差异明显，干旱及倒春寒灾害较多。全年平均日照率42%，平均气温在22.10℃之间。累年降水量在1260～1700毫米之间，平均值在1500毫米左右。
1.2.3工程地质情况
地形图地区山体稳定，大多数为粉质亚粘土。
1.3道路技术标准
公路等级：二级公路
车道数：双向两车道
路基宽度：12m
行车道宽度：3.75 m
路肩宽度：硬路肩1.5 m，土路肩0.75m
设计行车速度：80km）——最小缓和曲线长度；
V——设计时速；
R——曲率半径；
s——离心加速度变化率。以超高渐变率适中为主：
根据《规范》中规定的超高渐变率，由此导出缓和曲线过最小长度公式： B∆i(m) „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(2.2) Ls(min)=P
式中：B—旋转轴至行车道处外侧边缘的宽度（m）；
∆i—超高坡度与路拱坡度代数差（%）；
P—超高渐变率。
考虑上述各项影响缓和曲线长度的因素，可根据《标准》查的各级公路的缓和曲线最小长度：
表2.2 各级公路缓和曲线最小长度
设计速度（kmh）
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
2.2.4平曲线的最小长度
平曲线最小长度应小于等于2倍的缓和曲线的长度，在和圆曲线组成的平曲线中其长度大于等于9s的行车距离。在由缓和曲线组成的平曲线中，其最小长度应大于等于6s的行车距离，在平曲线内的圆曲线的最小长度，应大于等于3s的行车距离。
本设计中第一处的平曲线长度为531.6m，第二处的平曲线长度为413.8m。3s行车距离为240m，两处平曲线长度均满足要求。
2.2.5 行车视距
本设计为速度80km=0.016
Vk2(n⋅Vk)2n⋅Vk2i===()„„„„„„„„„„„„„„„(5.11) 则： k24/32/3CRkRkRk
（由式（5.11）可得ik=0.016⨯6.02)=0.0140=14‟ 2/30.73
拟定涵底纵坡i=20‟>ik，可得流量模数
K0=Q14.4==101.82 .02
n⋅K0=0.016⨯101.82=1.63
查《公路桥涵设计手册.涵洞》，B=3.9m近似取B=4.0m，内插得：
h0=0.652 nW0=0.62
故 W0=0.62=38.75 0.016
出口处流速为：V=W0⋅=38.75⨯0.02=5.48m/s
可知该盖板涵的拟定符合规范要求。
此处涵洞与路线正交，路基宽为12m。涵洞底中心至左侧路基边缘高度为H1 =4.07m，
至右侧路基边缘高度为H2=3.21m，此段路基纵坡为0.499%，不考虑路基纵坡影响，综合
边坡坡度为1:1.72，涵洞进水口和出水口建筑高度均为1.90m，涵洞纵坡为2%。
涵洞长度L=L上+L下，其中L上，L下分别为涵洞上、下游长度。
L上=B上+m(H-h上）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5.12) 1+mi0
B下+m（H-h下）„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5.13) 1-mi0L下=
式中：B上、B下——路中心至上、下游路基边缘的宽度（m）；
h上、h下——涵洞上下游洞口建筑高度（m）；
i0 ——涵底坡度（以小数表示）；
m——路基边坡坡度（按1：m）；
H——路基填土总高度，即由涵底中心至路基边缘高度（m）。
由式（5.12）和式（5.13）有：
6+1.72⨯（3.21-1.90）L上==7.98（m） 1+1.72⨯0.02
6+1.72⨯(4.07-1.90)L下==10.08（m） 1-1.72⨯0.02
所以涵洞总长度为：
L=L上+L下=7.98+10.08=18.06（m）
根据《公路桥涵设计手册.涵洞》要求，该盖板涵需进行配筋，相应的盖板厚度为22cm，涵台墙身高为450cm，且此处盖板涵与水面正交，结构以受弯为主，故在板底层配置一排5×10mm的架立钢筋。
（2）计算K0+929.2~K0+935.7处小桥：
K0+932.45处桥涵宽6.5m，根据当地气候及年降雨量，拟定小桥趾处允许积水的
3桥前最大背水高度H=2.3m，通过小桥的设计流量Qg=23m/s，天然水深ht=1.5m，桥孔V02为矩形断面，桥台伸出锥坡以外，桥前行进流速构成的项忽略不计。 2g
因桥孔为矩形断面，桥台伸出锥坡以外，查《公路桥涵设计手册.涵洞》可知挤压系数ε=0.80，流速系数ϕ=0.85，假定桥下为自由出流，根据式：
Vk2V02H=hk+-„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5.14) 22gϕ2g
V02略去项，由式（5.14）可得临界流速Vk及临界水深hk分别为： 2g
2gϕ22⨯9.81⨯0.852
⋅H=⨯2.3=3.47m/s Vk=222ϕ+12⨯0.85+1
Vk23.472
==1.23m hk=g9.81
由1.3hk=1.3⨯1.23=1.60m>ht=1.5m可知，桥下水流确为自由出流。
小桥孔径形式为单孔，通过天然洪峰设计流量及水深时对应的水面宽度为：
Bk=
Qs⋅gQg⋅g23⨯9.81===6.75m 333ε⋅Vkε⋅Vk0.8⨯3.47
因该桥为斜桥且与河流流向夹角为22°，故Bk'=Bk=7.28m现选用标准跨径cos22︒
L=Bb=7.0m 7.28-7⨯100%=4%
不必考虑积水因素及水力图式进行重新复核。
验算在标准跨径布置时，桥前背水高度H
Vk2V02V02-以hb及Vb代替式H=hk+中hk及Vk，并略去项，则得： 2gϕ22g2g
Vb23.612
H=hb+=1.33+=2.25m 222gϕ2⨯9.81⨯0.85
根据《公路工程技术指标》河流桥下最小净空∆=0.50m及《公路桥涵设计手册.涵洞》中上部建筑构造高度D=0.25m，可得桥面最低高度为：
Hmin=H+∆+D=2.25+0.5+0.25=3m
此处小桥按简支梁桥结构布置，考虑到该桥为斜桥，在钝角出存在较大的支反力和负弯矩，故在钝角处约15的跨径范围内，应配置局部加强钢筋。加强钢筋的直径不小于12mm，间距10~15cm。
5.6路基防护与加固
由于岩土筑成的路基直接暴露在大气之中，长期受自然因素的影响，岩土在水温条件作用下物理力学性质将发生变化，合理的路基设计，应在路基位置横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑，为确保路基的强度与稳定性、路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。
路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤防护与加固以及是软地基的加固处治。本设计有高填及深挖路基、沿河浸水路堤，故用到的防护措施有坡面防护包括植被防护和工程防护。本设计不涉及湿软地基加固问题。
5.6.1路基的防护
（1）路基填土高度H小于3m时，采用草坪网布防护，为防止雨水对土路肩边缘及护坡道的冲刷，草坪网布被在土路肩上铺入土路肩25cm，在护坡道上铺到边沟内侧为止。植被防护示意图如下图。
图5.8 三维植被网植草防护示意图
（2）路基填土高度H大于3m时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3≤H≤4m时，设置单层衬砌拱，当4≤H≤6时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧，20号混凝土的规格分为两种，拱柱及护脚采用5cm⨯30cm⨯50cm的长方形预制块，拱圈部分采用5cm⨯30cm⨯65cm的弧形预制块，预制块间用7.5号浆砌灌注。浆砌片石衬砌拱防护示意图如下土5.9。
图5.9 浆砌片石衬砌拱防护示意图
（3）路堑边坡高度小于6米的采用草坪网植草防护，大于6米的采用挡土墙加护面防护。
图5.10 干砌片石护面防护示意图
（4）路线经过荷塘或河岸地段时，为防止地面水流或河水冲刷，可以采用干砌片石护面防护，分单层和多层。片石护面，要求坡面稳定，先垫以砂层，然后自下而上平整地铺砌片石，片石应逐块嵌紧且错缝，护面厚度一般不小于20cm，干砌可勾缝，必要时改用浆砌，护面顶部封闭，以防渗水。 干砌片石护面防护示意图如上图5.10。
5.6.2路基的加固
本设计含有深挖路基，高度超过6m，需设置护面墙。护面墙是浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡；要求墙面紧贴坡面，表面砌平，厚度可不一。护面墙石料应符合规格。护面墙除自重外，不承受其他荷载，亦不承受墙背土压力，其构造与布设如图所示。墙高与厚度及路堑边坡的关系如下表5.9。
表5.9 护面墙的厚度
护面墙高度（m）
≤2 路堑边坡 1:0.5
护面墙厚度（m） 顶宽b 0.40 底宽d 0.40
≤6 6＜H≤10 10＜H≤15
陡于1:0.5 1:0.5—1:0.75 1:0.75—1:1
0.40 0.40 0.40
0.40+0.10H 0.40+0.05H 0.60+0.05H
5.6.3用ANSYS分析边坡点应力分布
（1）有限元分析的假设
有限元分析的基本假设为：各结构层为均匀、连续、各向同性的弹性体，各个结构层之间为完全连续状态。
（2）加载方法及图形
图5.11 ansys导入PROE后的实体模型
5.12 ansys网格划分图
（3）数据分析
模型后侧面加载均匀面力0.7MPa，底部全部约束，对称中心面采用对称边界条件，再加上重力。拱形骨架护坡点位共计十个分别为P1P10，一条边坡分析线。点13为剖面1，点47为剖面2，点810为剖面3。分别对上述十个点位，一条分析线以及三个切片进行了应力应变以及位移结果的数据提取。现就位移方面进行分析。
图5.13 边坡点分布图
根据ansys对边坡点的分析，分别得出圆拱矢量位移和云图变化和三个切片的总位移云图：
图5.14 圆拱位移矢量和云图
图5.15 切片1（P1P3）位移矢量和云图
5.16 切片2（P4P7）位移矢量和云图
5.17 切片3(P8P10)位移矢量和云图
由图5.14可知，护坡模型的位移矢量和变化由坡顶向坡脚逐渐减小，即应力对z轴与y轴位移方向的影响较x轴大。再根据图5.135.15，各点的位移矢量和为：
表5.10 各边坡点位移矢量和
总位移矢量和
总位移矢量和
点1 0.120361 点6 0.030032
点2 0.090271 点7 4.80E09
点3 0.03009 点8 0.119895
点4 0.120128 点9 0.089921
点5 0.060064 点10 0.029974
由表5.10可知，位移矢量和最大点为点1，最小点为点7。矢量和位移沿切片方向由坡顶向坡脚逐渐减小，而对于沿坡顶方向，位移矢量和由点1向点8方向逐渐减小。因此，点1位置为护坡面最不利位置点，在护坡修建过程中应对点1附近坡面进行加强处理，以减小应力对其造成的影响。
5.7挡土墙设计与计算
5.7.1挡土墙的作用及适用范围
挡土墙是为了防止土体坍滑而修筑的，主要承受侧向土塔里的墙式建筑物。陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段应设置挡土墙，需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段，为增加不良地质路段边坡稳定性，以防止产生滑坍的路段，防止沿河路段等宜建挡土墙。
（1）挡土墙按作用位置，墙体材料，结构形式等可分为不同的类型
常用的石砌挡土墙及钢筋混凝土挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝等部分构成。
（2）挡土墙的适用范围
路堑开挖深度较大，山坡陡峭，用以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡；
地质条件不良，用以支挡可能坍塌下滑的山坡土体或破碎岩层； 为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷； 为避免与其他建筑物干扰或防止多占农田； 防止陡坡路堤下滑。
本设计经过边坡稳定性分析，路堑路段挖方高度超过6.5m都需设置挡土墙。 本设计采用衡重式式挡土墙。 5.7.2挡土墙的设计原则
挡土墙按“极限状态分项系数法”进行设计。挡土墙设计极限状态分构建承载力极限状态和正常使用状态。
承载力极限状态时当挡土墙出现以下任何一种状态，即可认为超过了承载力极限状态：
（1）整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡；
（2）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破坏，或因过量塑性变形而不适与继续承载；
（3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。
正常使用极限状态是指挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：
①影响正常使用或外观变形；
②影响正常使用或耐久性的局部破坏（包括裂缝）； ③影响正常使用的其他特定状态。
5.7.3挡土墙计算
本设计为山岭微丘区速度80km.
[19]李艳,张林春.ANSYS在道路路面结构计算中的应用.城市道路与防洪.2005年3月第2期.
致 谢
历经三个月的时间，毕业设计即将完成了。从最开始的选线搜集资料到现在反复进行设计书的修正，心情是很复杂的。在设计过程中，遇到新的不会的问题的时候很彷徨，设计很顺利的时候很开心，情绪随着毕业设计起起伏伏。现在，随着论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，甚至还有一点小小的成就感。
我要非常诚恳的感谢我的导师聂忆华老师。每周一次的毕业设计指导会议，每次耐心的给我们讲解设计中存在的问题，不厌其烦的帮助我们进行设计的改进，督促我们按时按质提交设计成果并进行深刻而细致的指导。在此向聂忆华老师表示心中最真挚的感谢！
同时要感谢在大学四年期间给我们授课的所有老师们，是他们不仅让我学到了很多的知识，更重要的是让我看到了世界的精彩，让我学会了做人做事。
最后感谢四年里陪伴我的同学、朋友们，有了他们我的认识才丰富，有了他们我在奋斗的路上才不孤独，谢谢！
目 录
第一章 绪论 .............................................................................................................. 1
1.1 设计的目的 ........................................................................................................... 1
1.2设计原始资料及相关规范 .................................................................................... 1
1.2.1山岭微丘区地形图 ........................................................................................ 1
1.2.2气象资料 ........................................................................................................ 1
1.2.3工程地质情况 ................................................................................................ 1
1.3道路技术标准 ........................................................................................................ 1
第二章 路线平面设计 ............................................................................................ 3
2.1道路选线 ................................................................................................................ 3
2.2确定平面设计技术指标 ........................................................................................ 4
2.2.1直线 ................................................................................................................ 4
2.2.2圆曲线 ............................................................................................................ 5
2.2.3 缓和曲线 ....................................................................................................... 5
2.2.4平曲线的最小长度 ........................................................................................ 6
2.2.5 行车视距 ....................................................................................................... 6
2.3平面线形设计 ........................................................................................................ 6
2.3.1平曲线计算 .................................................................................................... 6
2.3.2平曲线要素计算结果表： ............................................................................ 8
第三章 路线纵断面设计 ..................................................................................... 9
3.1 概述 ..................................................................................................................... 9
3.1.1 纵断面设计要求 ......................................................................................... 9
3.1.2纵断面设计方法及步骤 .............................................................................. 10
3.2 纵断面设计技术指标的确定 ............................................................................. 10
3.2.1 最大纵坡 ..................................................................................................... 10
3.2.2 最小纵坡、平均纵坡、合成坡度 .............................................................. 11
3.2.3 最大坡长 ..................................................................................................... 12
3.2.4 最小坡长 ..................................................................................................... 12
3.2.5 竖曲线 ......................................................................................................... 13
3.3 道路平、纵线形组合 ......................................................................................... 15
3.3.1 道路平纵组合的设计原则 ......................................................................... 15
3.3.2 平曲线与竖曲线的组合 ............................................................................. 15
3.3.3平、竖曲线应避免的组合 .......................................................................... 16
第四章 路线横断面设计 ................................................................................... 17
4.1 横断面设计技术指标的确定 ............................................................................. 17
4.1.1 路基宽度 ..................................................................................................... 17
4.1.2 路肩 ............................................................................................................. 17
4.1.3 路拱横坡 ..................................................................................................... 18
4.1.4边沟 .............................................................................................................. 18
4.1.5 截水沟 ......................................................................................................... 19
4.2 平曲线超高与加宽设计 ..................................................................................... 20
4.2.1 超高的计算 ................................................................................................. 20
4.2.2 加宽的计算 ................................................................................................. 22
第五章 路基设计 ................................................................................................... 23
5.1 路基路面设计的一般规定 ................................................................................. 23
5.2 路基设计内容 ..................................................................................................... 23
5.2.1 路基横断面布置及宽度设计 ..................................................................... 23
5.2.2 路基压实 ..................................................................................................... 24
5.2.3 路基边坡设计 ............................................................................................. 25
5.2.4路基边坡稳定性验算 .................................................................................. 26
5.3 路基施工一般规定 ............................................................................................. 28
5.3.1 填方路基的施工 ......................................................................................... 29
5.3.2 挖方路基的施工 ......................................................................................... 30
5.4路基排水设计 ...................................................................................................... 30
5.4.1路基排水设计一般原则 .............................................................................. 30
5.4.2 路基排水设备构造与布置 ......................................................................... 31
5.5涵洞设计 .............................................................................................................. 33
5.5.1 涵洞分类及各种构造型式涵洞的适用性和优缺点 ................................. 33
5.5.2 涵洞选用原则 ............................................................................................. 33
5.5.3 涵洞拟定 ..................................................................................................... 33
5.5.4涵洞设计算例 .............................................................................................. 34
5.6路基防护与加固 .................................................................................................. 37
5.6.1路基的防护 .................................................................................................. 37
5.6.2路基的加固 .................................................................................................. 40
5.6.3用ANSYS分析边坡点应力分布 ............................................................... 40
5.7挡土墙设计与计算 .............................................................................................. 44
5.7.1挡土墙的作用及适用范围 .......................................................................... 44
5.7.2挡土墙的设计原则 ...................................................................................... 45
5.7.3挡土墙计算 .................................................................................................. 45
5.7.4挡土墙排水 .................................................................................................. 48
5.8土石方计算和调配 .............................................................................................. 48
5.8.1 横断面面积计算 ......................................................................................... 48
5.8.2 路基土石方调配 ......................................................................................... 49
第六章 路面设计 ................................................................................................... 51
6.1路面结构分层 ...................................................................................................... 51
6.1.1面层 .............................................................................................................. 51
6.1.2基层 .............................................................................................................. 51
6.1.3垫层 .............................................................................................................. 52
6.2路面结构设计 ...................................................................................................... 52
6.2.1沥青路面设计 .............................................................................................. 52
6.2.2水泥混凝土路面结构设计 .......................................................................... 54
6.2.3方案比选 ...................................................................................................... 59
6.3路面排水设计 ...................................................................................................... 59
6.3.1路面表面排水 .............................................................................................. 59
6.3.2路面内部排水 .............................................................................................. 60
6.3.3边缘排水系统 .............................................................................................. 60
6.3.4排水系统选择 .............................................................................................. 60
第七章 结论 ............................................................................................................ 61 参考文献 ................................................................................................................... 62 致 谢 ........................................................................................................................ 63
第一章 绪论
1.1 设计的目的
毕业设计是土木工程专业最主要的一项教学环节。要求学生能综合的运用大学四年里所学的基础理论、专业理论以及基本技能，按照相关任务书的要求，对具体的工作进行规划设计，并提供完整的设计计算书。一般来说，通过对毕业设计的进行，来掌握道路工程设计的基本原理及方法、提高自身分析和解决工程中遇到问题并解决问题的能力和对工作认真负责的态度。总的来说，毕业设计是对所学的专业知识进行一次系统的全面的综合运用，以达到通过设计对学生所学专业的专业知识进行再次巩固和灵活运用的目的。
1.2设计原始资料及相关规范
1.2.1山岭微丘区地形图
山岭微丘区地形图1份，比例为1:2000
1.2.2气象资料
地形图所在地区属南亚热带季风气候，夏长无严冬，气温较高，热量丰富，雨量变幅大，温、光、热地域差异明显，干旱及倒春寒灾害较多。全年平均日照率42%，平均气温在22.10℃之间。累年降水量在1260～1700毫米之间，平均值在1500毫米左右。
1.2.3工程地质情况
地形图地区山体稳定，大多数为粉质亚粘土。
1.3道路技术标准
公路等级：二级公路
车道数：双向两车道
路基宽度：12m
行车道宽度：3.75 m
路肩宽度：硬路肩1.5 m，土路肩0.75m
设计行车速度：80km）——最小缓和曲线长度；
V——设计时速；
R——曲率半径；
s——离心加速度变化率。以超高渐变率适中为主：
根据《规范》中规定的超高渐变率，由此导出缓和曲线过最小长度公式： B∆i(m) „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(2.2) Ls(min)=P
式中：B—旋转轴至行车道处外侧边缘的宽度（m）；
∆i—超高坡度与路拱坡度代数差（%）；
P—超高渐变率。
考虑上述各项影响缓和曲线长度的因素，可根据《标准》查的各级公路的缓和曲线最小长度：
表2.2 各级公路缓和曲线最小长度
设计速度（kmh）
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
2.2.4平曲线的最小长度
平曲线最小长度应小于等于2倍的缓和曲线的长度，在和圆曲线组成的平曲线中其长度大于等于9s的行车距离。在由缓和曲线组成的平曲线中，其最小长度应大于等于6s的行车距离，在平曲线内的圆曲线的最小长度，应大于等于3s的行车距离。
本设计中第一处的平曲线长度为531.6m，第二处的平曲线长度为413.8m。3s行车距离为240m，两处平曲线长度均满足要求。
2.2.5 行车视距
本设计为速度80km=0.016
Vk2(n⋅Vk)2n⋅Vk2i===()„„„„„„„„„„„„„„„(5.11) 则： k24/32/3CRkRkRk
（由式（5.11）可得ik=0.016⨯6.02)=0.0140=14‟ 2/30.73
拟定涵底纵坡i=20‟>ik，可得流量模数
K0=Q14.4==101.82 .02
n⋅K0=0.016⨯101.82=1.63
查《公路桥涵设计手册.涵洞》，B=3.9m近似取B=4.0m，内插得：
h0=0.652 nW0=0.62
故 W0=0.62=38.75 0.016
出口处流速为：V=W0⋅=38.75⨯0.02=5.48m/s
可知该盖板涵的拟定符合规范要求。
此处涵洞与路线正交，路基宽为12m。涵洞底中心至左侧路基边缘高度为H1 =4.07m，
至右侧路基边缘高度为H2=3.21m，此段路基纵坡为0.499%，不考虑路基纵坡影响，综合
边坡坡度为1:1.72，涵洞进水口和出水口建筑高度均为1.90m，涵洞纵坡为2%。
涵洞长度L=L上+L下，其中L上，L下分别为涵洞上、下游长度。
L上=B上+m(H-h上）„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5.12) 1+mi0
B下+m（H-h下）„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5.13) 1-mi0L下=
式中：B上、B下——路中心至上、下游路基边缘的宽度（m）；
h上、h下——涵洞上下游洞口建筑高度（m）；
i0 ——涵底坡度（以小数表示）；
m——路基边坡坡度（按1：m）；
H——路基填土总高度，即由涵底中心至路基边缘高度（m）。
由式（5.12）和式（5.13）有：
6+1.72⨯（3.21-1.90）L上==7.98（m） 1+1.72⨯0.02
6+1.72⨯(4.07-1.90)L下==10.08（m） 1-1.72⨯0.02
所以涵洞总长度为：
L=L上+L下=7.98+10.08=18.06（m）
根据《公路桥涵设计手册.涵洞》要求，该盖板涵需进行配筋，相应的盖板厚度为22cm，涵台墙身高为450cm，且此处盖板涵与水面正交，结构以受弯为主，故在板底层配置一排5×10mm的架立钢筋。
（2）计算K0+929.2~K0+935.7处小桥：
K0+932.45处桥涵宽6.5m，根据当地气候及年降雨量，拟定小桥趾处允许积水的
3桥前最大背水高度H=2.3m，通过小桥的设计流量Qg=23m/s，天然水深ht=1.5m，桥孔V02为矩形断面，桥台伸出锥坡以外，桥前行进流速构成的项忽略不计。 2g
因桥孔为矩形断面，桥台伸出锥坡以外，查《公路桥涵设计手册.涵洞》可知挤压系数ε=0.80，流速系数ϕ=0.85，假定桥下为自由出流，根据式：
Vk2V02H=hk+-„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5.14) 22gϕ2g
V02略去项，由式（5.14）可得临界流速Vk及临界水深hk分别为： 2g
2gϕ22⨯9.81⨯0.852
⋅H=⨯2.3=3.47m/s Vk=222ϕ+12⨯0.85+1
Vk23.472
==1.23m hk=g9.81
由1.3hk=1.3⨯1.23=1.60m>ht=1.5m可知，桥下水流确为自由出流。
小桥孔径形式为单孔，通过天然洪峰设计流量及水深时对应的水面宽度为：
Bk=
Qs⋅gQg⋅g23⨯9.81===6.75m 333ε⋅Vkε⋅Vk0.8⨯3.47
因该桥为斜桥且与河流流向夹角为22°，故Bk'=Bk=7.28m现选用标准跨径cos22︒
L=Bb=7.0m 7.28-7⨯100%=4%
不必考虑积水因素及水力图式进行重新复核。
验算在标准跨径布置时，桥前背水高度H
Vk2V02V02-以hb及Vb代替式H=hk+中hk及Vk，并略去项，则得： 2gϕ22g2g
Vb23.612
H=hb+=1.33+=2.25m 222gϕ2⨯9.81⨯0.85
根据《公路工程技术指标》河流桥下最小净空∆=0.50m及《公路桥涵设计手册.涵洞》中上部建筑构造高度D=0.25m，可得桥面最低高度为：
Hmin=H+∆+D=2.25+0.5+0.25=3m
此处小桥按简支梁桥结构布置，考虑到该桥为斜桥，在钝角出存在较大的支反力和负弯矩，故在钝角处约15的跨径范围内，应配置局部加强钢筋。加强钢筋的直径不小于12mm，间距10~15cm。
5.6路基防护与加固
由于岩土筑成的路基直接暴露在大气之中，长期受自然因素的影响，岩土在水温条件作用下物理力学性质将发生变化，合理的路基设计，应在路基位置横断面尺寸、岩土组成等方面综合考虑，为确保路基的强度与稳定性、路基的防护与加固，是不可缺少的工程技术措施。
路基防护与加固设施，主要有边坡坡面防护、沿河路堤防护与加固以及是软地基的加固处治。本设计有高填及深挖路基、沿河浸水路堤，故用到的防护措施有坡面防护包括植被防护和工程防护。本设计不涉及湿软地基加固问题。
5.6.1路基的防护
（1）路基填土高度H小于3m时，采用草坪网布防护，为防止雨水对土路肩边缘及护坡道的冲刷，草坪网布被在土路肩上铺入土路肩25cm，在护坡道上铺到边沟内侧为止。植被防护示意图如下图。
图5.8 三维植被网植草防护示意图
（2）路基填土高度H大于3m时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3≤H≤4m时，设置单层衬砌拱，当4≤H≤6时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧，20号混凝土的规格分为两种，拱柱及护脚采用5cm⨯30cm⨯50cm的长方形预制块，拱圈部分采用5cm⨯30cm⨯65cm的弧形预制块，预制块间用7.5号浆砌灌注。浆砌片石衬砌拱防护示意图如下土5.9。
图5.9 浆砌片石衬砌拱防护示意图
（3）路堑边坡高度小于6米的采用草坪网植草防护，大于6米的采用挡土墙加护面防护。
图5.10 干砌片石护面防护示意图
（4）路线经过荷塘或河岸地段时，为防止地面水流或河水冲刷，可以采用干砌片石护面防护，分单层和多层。片石护面，要求坡面稳定，先垫以砂层，然后自下而上平整地铺砌片石，片石应逐块嵌紧且错缝，护面厚度一般不小于20cm，干砌可勾缝，必要时改用浆砌，护面顶部封闭，以防渗水。 干砌片石护面防护示意图如上图5.10。
5.6.2路基的加固
本设计含有深挖路基，高度超过6m，需设置护面墙。护面墙是浆砌片石的坡面覆盖层，用于封闭各种软质岩层和较破碎的挖方边坡；要求墙面紧贴坡面，表面砌平，厚度可不一。护面墙石料应符合规格。护面墙除自重外，不承受其他荷载，亦不承受墙背土压力，其构造与布设如图所示。墙高与厚度及路堑边坡的关系如下表5.9。
表5.9 护面墙的厚度
护面墙高度（m）
≤2 路堑边坡 1:0.5
护面墙厚度（m） 顶宽b 0.40 底宽d 0.40
≤6 6＜H≤10 10＜H≤15
陡于1:0.5 1:0.5—1:0.75 1:0.75—1:1
0.40 0.40 0.40
0.40+0.10H 0.40+0.05H 0.60+0.05H
5.6.3用ANSYS分析边坡点应力分布
（1）有限元分析的假设
有限元分析的基本假设为：各结构层为均匀、连续、各向同性的弹性体，各个结构层之间为完全连续状态。
（2）加载方法及图形
图5.11 ansys导入PROE后的实体模型
5.12 ansys网格划分图
（3）数据分析
模型后侧面加载均匀面力0.7MPa，底部全部约束，对称中心面采用对称边界条件，再加上重力。拱形骨架护坡点位共计十个分别为P1P10，一条边坡分析线。点13为剖面1，点47为剖面2，点810为剖面3。分别对上述十个点位，一条分析线以及三个切片进行了应力应变以及位移结果的数据提取。现就位移方面进行分析。
图5.13 边坡点分布图
根据ansys对边坡点的分析，分别得出圆拱矢量位移和云图变化和三个切片的总位移云图：
图5.14 圆拱位移矢量和云图
图5.15 切片1（P1P3）位移矢量和云图
5.16 切片2（P4P7）位移矢量和云图
5.17 切片3(P8P10)位移矢量和云图
由图5.14可知，护坡模型的位移矢量和变化由坡顶向坡脚逐渐减小，即应力对z轴与y轴位移方向的影响较x轴大。再根据图5.135.15，各点的位移矢量和为：
表5.10 各边坡点位移矢量和
总位移矢量和
总位移矢量和
点1 0.120361 点6 0.030032
点2 0.090271 点7 4.80E09
点3 0.03009 点8 0.119895
点4 0.120128 点9 0.089921
点5 0.060064 点10 0.029974
由表5.10可知，位移矢量和最大点为点1，最小点为点7。矢量和位移沿切片方向由坡顶向坡脚逐渐减小，而对于沿坡顶方向，位移矢量和由点1向点8方向逐渐减小。因此，点1位置为护坡面最不利位置点，在护坡修建过程中应对点1附近坡面进行加强处理，以减小应力对其造成的影响。
5.7挡土墙设计与计算
5.7.1挡土墙的作用及适用范围
挡土墙是为了防止土体坍滑而修筑的，主要承受侧向土塔里的墙式建筑物。陡坡路段或岩石风化的路堑边坡路段应设置挡土墙，需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段，为增加不良地质路段边坡稳定性，以防止产生滑坍的路段，防止沿河路段等宜建挡土墙。
（1）挡土墙按作用位置，墙体材料，结构形式等可分为不同的类型
常用的石砌挡土墙及钢筋混凝土挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝等部分构成。
（2）挡土墙的适用范围
路堑开挖深度较大，山坡陡峭，用以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡；
地质条件不良，用以支挡可能坍塌下滑的山坡土体或破碎岩层； 为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷； 为避免与其他建筑物干扰或防止多占农田； 防止陡坡路堤下滑。
本设计经过边坡稳定性分析，路堑路段挖方高度超过6.5m都需设置挡土墙。 本设计采用衡重式式挡土墙。 5.7.2挡土墙的设计原则
挡土墙按“极限状态分项系数法”进行设计。挡土墙设计极限状态分构建承载力极限状态和正常使用状态。
承载力极限状态时当挡土墙出现以下任何一种状态，即可认为超过了承载力极限状态：
（1）整个挡土墙或挡土墙的一部分作为刚体失去平衡；
（2）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破坏，或因过量塑性变形而不适与继续承载；
（3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。
正常使用极限状态是指挡土墙出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：
①影响正常使用或外观变形；
②影响正常使用或耐久性的局部破坏（包括裂缝）； ③影响正常使用的其他特定状态。
5.7.3挡土墙计算
本设计为山岭微丘区速度80km.
[19]李艳,张林春.ANSYS在道路路面结构计算中的应用.城市道路与防洪.2005年3月第2期.
致 谢
历经三个月的时间，毕业设计即将完成了。从最开始的选线搜集资料到现在反复进行设计书的修正，心情是很复杂的。在设计过程中，遇到新的不会的问题的时候很彷徨，设计很顺利的时候很开心，情绪随着毕业设计起起伏伏。现在，随着论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，甚至还有一点小小的成就感。
我要非常诚恳的感谢我的导师聂忆华老师。每周一次的毕业设计指导会议，每次耐心的给我们讲解设计中存在的问题，不厌其烦的帮助我们进行设计的改进，督促我们按时按质提交设计成果并进行深刻而细致的指导。在此向聂忆华老师表示心中最真挚的感谢！
同时要感谢在大学四年期间给我们授课的所有老师们，是他们不仅让我学到了很多的知识，更重要的是让我看到了世界的精彩，让我学会了做人做事。
最后感谢四年里陪伴我的同学、朋友们，有了他们我的认识才丰富，有了他们我在奋斗的路上才不孤独，谢谢！