道路工程课程设计计算书

湖南大学土木工程学院（桥梁二班）道路工程课程设计任务书设计题目：LD803公路路线路面设计学生姓名：学号：指导教师：设计资料设计资料学生编号:一、工程概况2、二灰土回弹模量和强度工程所在地湖南省境内(1)抗压回弹模量（MPa）613公路自然区划自己确定(2)φ50mm×50mm试件劈裂试验最大荷载(N)公路等级参照最新技术标准11134路线总长度（公里）见路线设计210293946二、交通组成（辆/日）41070解放CA10B15451140解放CA3902606809东风EQ140134黄河JN1501393、二灰稳定砂砾回弹模量和强度黄河JN25373(1)抗压回弹模量（MPa）1668长征XD980145(2)φ100mm×100mm试件劈裂试验最大荷载(N)日野ZM44012319353日野KB22222212848太拖拉138103310600轴重小于25kN的车辆1535411231交通量年增长率4.8%51015769479三、土类地质情况7112270~50cm为松土，50~100cm为软土，100~300cm为硬土，300cm以上为软813170石99922路基土类粘性土路槽底至地下水位4、中粒式沥青混凝土回弹模量和强度最高水位(m)0.99(1)20ºC抗压回弹模量（MPa）1014最低水位(m)1.39(2)15ºC抗压回弹模量（MPa）1957(3)15ºCφ101.6mm×63.5mm试件劈裂试验最大荷载(N)四、试验资料1100771、土基回弹模量21048639248(1)承载板试验410694承载板压力(MPa)回弹变形(0.01mm)591390.0222690270.04375、水泥混凝土抗折(抗弯拉)强度试验极限荷载(kN)0.0650第1组1430.08652320.10803420.15119第2组1360.201702430.25220343(2)贝克曼梁弯沉试验测点回弹弯沉(0.01mm)12012168320941515215621171798212920110201112061219713198141483目录一：道路平面定线设计二：道路纵断面设计三：道路横断面设计四：沥青混凝土路面结构设计五：水泥混凝土路面结构设计六：附录附录一：实验数据整理附录二：Bisar数据输入及计算结果七：图纸汇总4一：平面定线设计1.交通组成及相关技术标准的拟定。交通组成交通组成(辆/日)解放CA10B154解放CA390260东风EQ140134黄河JN150139黄河JN25373长征XD980145日野ZM440123日野KB22222太拖拉138103轴重小于20KN的车辆1535交通量年增长率4.8%折减系数汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.0≤19座的客车和载质量≤2t的货车中型车1.5＞19座的客车和2t＜载质量≤7t的货车大型车2.07t＜载质量≤20t的货车汽车列车3.0载质量＞20t的货车5初始年交通量：)/3579(=1×1535+2×22+3×145)+(73+2×123)+(139+1.5×134)+260+(154=N0日辆暂定公路远景设计年限拟定为15年，则远景设计年限交通量：)/(6900%)8.41(3579)1(11510日辆nkNN根据相关规范，小于15000，所以远景年限拟定为15年合理,根据《公路工程技术标准JTFB01-2014》,并考虑到该区域为山区，人流量交通都比较少，可以归为次要干线公路或集散公路，因此拟定道路等级为二级公路，双向车道，设计速度60km/h。2.平面选线2.1.交通背景该地段位于湖南省境内，山岭，梯田比较多，也有一些河流，人口比较稀疏，地势高低起伏，可以归为集散道路2.2地图定点在地图上拟定道路的起点，交点，终点，如下：6方案比选:两种方案，首先在工程量上，方案一总长度1256米，方案二1271米，相差不大，方案一相对而言经济造价稍有优势，其次，方案一只有一个交点，线性简单，易施工，行车舒适平缓，而方案二有三个交点，线路复杂，工程量更大，行车也不舒适，在施工阶段和运营阶段都不如方案一；除此之外，路线选择还要考虑与当地居民的联系，比较两个方案，线路都比较靠近当地村民，而且没进村，不扰民，在地形地势方面，方案二的设计的线路的地形较为复杂，而方案一地势比较平缓，施工运输都比较方便，综合考虑各种因素，方案一更佳。2.3相关技术指标的拟定及线形设计根据《公路工程技术标准JTFB01-2014》，圆曲线最小半径要求，最大超高为4%时,圆曲线最小半径为150米，最大半径为10000米，因此初拟超高为3%，圆曲线为300米。如图，走向为A-C，D，E为切点，B为交点，坐标如下：A:(460974.664,935746.581)B:(461615.764,935373.830)C:(462009.505,935721.180)路线长、方位角计算:（1）AB段372.751)(-641.100,)935373.830-1,935746.58461615.764-4(460974.66BA7mADAB588.741)372.751()-641.100(B22175.30arctanxyR825.149175.30180180RAB（2）BC段)35.347,741.393()180.935721830.935373,505.462009764.461615(4BC418.41arctanxyR418.41BC所以转角ɑ=149.825-41.418=108.407度2.4缓和曲线的设定根据相关公式，缓和曲线有最小长度的要求（1）mRvL2530060035.0035.0min33（2）行驶时间不宜过短，行驶时间取为3秒，则mtvL5036.3606.3min（3）超高渐变率适中，pBLmin综上，取缓和曲线长度为50米82.4圆曲线计算与校核——路线转角L——曲线长（m）T——切线长（m）E——外矩（m）J——校正数（m）R——曲线半径（m）已知圆曲线半径mR00.300，mLs50α=108.407度m994.242402/23RLLqSS347.0238424342RLRLPSS07746.46479.28RLS489.4412tan)(qPRT618.6172180)2(SLRL494.2132sec)(RPRE360.2652LTJ9桩号校核：JDK1+439.450-)T441.489ZHK0+997.961+)LS50.000HYK1+047.961+)(L-Ls)567.618HZK1+615.579-)LS50YHK1+565.579-)(L-2Ls)/2258.809QZK1+306.770+)(2T—L)/2132.680JDK1+439.450校核差010二纵断面课程设计2.1竖曲线设计根据纬地软件上绘制的纵断面图，以及公路线路设计规范，尽量使土挖方量和填土量保持平衡，设计出一条合理平缓行车舒适的竖曲线。相关技术指标根据《公路工程技术标准JTGB01-2014》，拟定纵坡，坡长及竖曲线半径汇总如下项目纵坡坡长竖曲线最小半径竖曲线最小长度规范最大6%，采用4%最长1000米1400米（凸）1000米（凹）50米2.2竖曲线根据在纬地软件上的纵断面地形起伏变化，尽量使两个不同方向的坡度能更好的衔接，行车更舒适，取竖曲线半径R=15563米，满足规范大于10000m；变坡点的桩号K0+740，ω=i2-i1=-2.258%，为凸形竖曲线,则竖曲线长度L=Rω=351.413m切线长T=L/2=175.668m竖曲线外距E=T2/2R=0.991m竖曲线起点桩号：K0+740-175.668=K0+564.332竖曲线终点桩号：K0+740+175.668=K0+915.668竖曲线起点高程：qH95.827+1.224%×424.332=101.021m坡点高程：95.827+1.224%×600=103.171m11三横断面设计3.1.横断面各项技术指标的确定3.1.1.超高的计算μ1272Rvih，µ=03804.07275.102328.78042RR，其中R=300m,v=60km/h,代入公式，可求得ih=0.0549≈5.49%根据JTGB01-2014公路工程技术标准，拟定路面类型为碎，砾石等粒料路面，路拱横坡度为2.5%~3.5%,取横坡度为3%。3.1.2.超高过渡段的设置超高过渡段长度的计算。pΔ'iBLc，其中'B为旋转轴至行车道外侧边缘的宽度，绕内便沿线旋转，取'B=B（行车道宽度）=3.5m,iΔ为超高坡度与路拱横坡度的代数差，即0249.003.00549.0，P为超高渐变率，根据规范取1/150，代入上式，可求得cL=13.0725，安全起见，取5的整数倍20m3.2平曲线加宽设计3.2.1.加宽值的确定考虑车速的影响，圆曲线上路面的加宽值按道路勘测设计上的公式RvRANb05.022其中N=3，A为汽车后轴至前保险杠的距离。三种标准车型轴距加前悬的长度分别为5m,8m,5.2+8.8m。根据设计资料，交通流量中3钟车都有，因此一个方向的总加宽值可取普通汽车的加宽值加上铰接汽车的加宽值，即28.13006005.030021423006005.030028222bm，取1.3米123.2.2加宽过渡段长度加宽过度段长度与缓和曲线长度一致50m。各项公路技术标准汇总如下表项目规范规定要求本段采用指标地形山岭公路等级二级设计速度（km/h）60车道数（条）2行车道宽度（m）2×3.52×3.5中央带宽（m）一般值极限值硬路肩宽（m）一般值0.750.25极限值0.25土路肩宽（m）一般值0.750.5极限值0.5圆曲线最小半径（m）一般值400300极限值250不设超高1900缓和曲线最小长度（m）5050最小直线长度（m）同向曲线6v360反向曲线2v120竖曲线最小长度（m）5050最大纵坡（%）66横坡（%）3~43超高渐变率内边线1/150超高5.5%超高过渡段长度m90加宽值m1.3加宽过渡段长度m5013四：路面干湿类型及土基回弹模量的计算4.1设计资料土类地质情况如下承载板试验资料如下4.2路面干湿类型的判断本道路位于湖南省境内，根据公路自然区划相关规定，湖南省属于Ⅳ5区，土类为粘性土，根据《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2006）规定，取路基临界高度值如下:H1=1.9m,H2=1.4,H3=1.1m湖南省最不利季节出现在4,5月份，降雨量大，最高水位根据上面设计资料为0.99m,小于H1，因此可判断干湿类型为过湿状态。0-50cm为松土，50-100cm为软土，100-300cm为硬土，300cm以上为软石路基土类粘性土路槽底至地下水位最高水位（m）0.99最低水位(m)1.39承载板压力（MPa）回弹变形（0.01mm）0.02220.04370.06500.08650.10800.151190.201700.25220144.3刚性承载板法算E0土是非线弹性-弹性变形体，但在一定条件下，简化为线弹性材料（一般为变形L1mm,即取上表中回弹变形小于100），根据公式ΣliΣpi)μ1(4πD1000200E计算。根据最小二乘法原理，计算公式如下NxxNyxxya//22)(a-)(平均平均xyb，即为拟合曲线，也可以用excell编入数据绘制拟合曲线，如下图由上图可得土基的应力应变拟合曲线为8525.036.855xy，拟合精度为0.9942，由于线弹性变形是从零点开始出发，因此实际的弹性变形应为试验测出的值加上截距0.85，实际土压缩值如下表P(MP)0.0