二级公路毕业设计计算书.docx

二级公路本科毕业设计

绪论
龙山茨岩塘至永顺灵溪镇二级公路设计对于湖南省湘西土家族苗族自治州境内的经济民生有着重要作用。选择这段二级公路设计对我们的学习和以后的工作有着现实意义。
改革开放以来，国家把交通作为国民经济发展的战略重点之一，为公路交通事业快速发展提供了机遇。这一阶段的工作方针是统筹规划、条块结合、分层负责、联合建设，统筹渠道是国家投资、地方筹资、社会融资、引进外资。1978年以来，是我国公路事业发展最快、建设规模最大、最具活力的时期。期间我国10~20年的时间走过了发达国家一般需要30~40年走完的路程，我国公路建设实现了跨越式发展，取得了举世瞩目的成就。
尽管我国公路建设取得了巨大成就，但由于公路交通建设基础设施薄弱，各地发展不平衡，与发达国家相比有较大差距，还不能适应国民经济和社会发展的需要。存在的主要问题：一是数量少，按国土面积计算的公路网密度仍然很低，只相当于印度的1/5，美国的1/7，日本的1/30；二是质量差、标准低，在通车里程中，大部分为等级较低的三、四级公路，还有达不到技术标准的“等外路”。因此在今后相当长的时期内，加快新建公路和低等级公路的改键，将是我国公路建设的主要任务。
本次二级公路设计主要任务包括：根据道路技术等级和道路技术标准，计算确定相关参数；在进行技术经济分析论证的基础上，选定路线设计方案；绘制路线平面、纵横断面设计图；路基路面设计，绘制路基路面结构图。

1 路线设计资料论证
1.1 设计基本资料
1.1.1 交通量
根据本路段OD调查和各交通观测站资料分析，2011年平均日交通量组成如表1.1所示，年平均增长率为6%。
表1.1 交通组成
车 型
相当型号
交通量（单位：辆/日）
小型货车
跃进NJ131
900
中型货车
解放CA390
490
大型货车
黄河JN162
640
拖挂车
东风XQD5170TGC
300
大中型客车
解放CA15
400
1.1.2 沿线自然地理特征
本工程位于湖南省湘西土家族苗族自治州境内，属于亚热带大陆性湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛；受季风、地形等的影响，降水的年际、年内变化较大。该地区多年平均降雨量约为1297毫米，降水集中期分布在4-6月。气候四季分明，夏季湿润多雨，冬季干冷少雨。多年平均气温16.1℃。年平均最热月(七月)平均气温为26.5℃，年平均最冷月(一月)平均气温为5℃。拟建公路所在区域雨量充沛、土壤质地多为壤土，肥力较高，蓄水性强，十分适宜林木生长，土壤适宜种性广，因此植被广阔，类型多样。区内地质条件较好，基本不影响路线选择。区内建材工业水平较发达，可满足本项目实施对成品建材的大量需求。材料质量符合项目要求。
1.2 道路类型、等级的确定和技术标准论证
1.2.1 道路类型及等级论证
根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定：双车道二级公路一般能满足各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000~15000辆。
交通预测年限为15年。
计算起始年平均日交通量：
ADT=900×1.0+490×1.5+640×2.0+300×3.0+400×2.0
=4615(pcu/d) (1.1)
设计交通量：
AADT=4615×（1+6%）（15-1）
=10434.07（pcu/d） (1.2)
所以，双车道二级公路满足设计要求。
1.2.2 道路技术标准论证
1.2.2.1 设计速度论证
根据《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）[2]，由于作为城乡结合部混合交通量大的集散公路时，其设计速度宜选用60km/h。
1.2.2.2 平面线形标准论证
按照《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）[3]确定平面线形标准，主要包括各种曲线线形、半径、长度以及直线长度、超高等规定的取值范围。
①直线长度
《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）规定：设计速度不小于60km/h的公路，最大直线长度以汽车按设计速度行驶70s左右的距离控制；一般直线路段的最大长度（以m计）应控制在设计速度（以km/h计）的20倍为宜；另外，同向曲线间的最小直线长度以不小于行车速度（以km/h计）的6倍为宜，反向曲线间的最小直线长度以不小于行车速度（以km/h计）的2倍为宜。
该二级公路的设计速度为60km/h，所以最大直线长度为60×70/3.6=1167m，同向曲线间的最小直线长度为6×60=360m，反向曲线间的最小直线长度为2×60=120m。
②曲线线形
曲线要素的组合类型主要采用基本型，即直线——缓和曲线——圆曲线——缓和曲线——直线的顺序组合。缓和曲线、圆曲线、缓和曲线的长度之比宜为：1:1:1~1:2:1，同时还应满足基本型曲线的几何条件：2β＜α。
③曲线的半径和长度
《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）规定：当设计速度为60km/h时，圆曲线的一般最小半径为200m，极限最小半径为125m（超高i=8%时）,不设超高的最小半径为1500m（路拱≤2%时）和1900m（路拱＞2%时）；当直线与最小半径小于1000m的圆曲线相连接时，应设置缓和曲线，缓和曲线的长度一般最小长度为80m，极限最小值为60m。选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应的前提下，应尽可能采用大的半径，但曲线最大半径不宜超过10000m。
④超高和加宽的规定取值范围
根据《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）规定：在设计速度为60km/h时，当曲线半径小于不设超高圆曲线的最小半径1500m（路拱≤2%）和1900m（路拱＞2%）时，应在圆曲线上设超高。
规范规定：当圆曲线半径小于250m时，需要设置加宽。
1.2.2.3 竖曲线要素标准论证
①坡度及坡长
纵坡有最大纵坡和最小纵坡。确定最大纵坡时，要综合考虑汽车的动力特性、道路等级和自然条件等各方面的因素。《标准》规定：在设计速度为60km/h时，最大纵坡为6%。同时最小纵坡也有一定的限制，在挖方路段、设置边沟的低填方路段和其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。当受到地形条件的限制，必须设小于0.3%的纵坡时，其边沟应做横向排水设计。
《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定：最小坡长为200m，不同纵坡的最大坡长也有限制。如下表1.2
表1.2 最大坡长表
纵坡（%）
3
4
5
6
最大坡长（m）
1200
1000
800
600
②竖曲线半径及长度
凸形竖曲线的一般最小半径为2000m,极限最小半径为1400m；凹形竖曲线的一般最小半径为1500m,极限最小半径为1000m。竖曲线的最小长度的一般值为120m，极限值为50m,竖曲线半径一般取大于一般最小半径为宜。
③视距长度
为了保证行车安全，司机应能随时看到前方一定距离的公路及其障碍物，以便及时刹车或绕过。汽车在这段时间里沿公路的行驶距离为安全距离，即行车视距。四车道一级公路在设计速度为60km/h时，视距长度为75 m。
1.2.2.4 净空高度论证
考虑到大型设备运输的发展、路面积雪和路面铺装在养护中的加厚等因素，规定高速路和一级、二级公路的净高为5.0m，一条公路应该采用同一的最小净高。
1.2.2.5 车辆荷载论证
《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）规定：根据二级公路的桥涵结构采用公路—Ⅱ级汽车荷载。汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙压力等的计算采用车辆荷载。车道荷载和车辆荷载的作用不能叠加。其主要技术指标规定如表1.3：

表1.3 车辆荷载主要技术指标
项目
车辆重力标准值
前轴重力标准值
中轴重力标准值
后轴重力标准值
轴距
轮距
前轮着地宽度及长度
中、后轮着地宽度及长度
车辆外形尺寸（长×宽）
单位
kN
kN
kN
kN
m
m
m
m
m
技术指标
550
30
2×120
2×140
3+1.4+7+1.4
1.8
0.3×0.2
0.6×0.2
15×2.5
1.3 路线方案布置及方案比选的论证
路线是道路的骨架，它的优劣影响道路功能的发挥和在路网中的作用。路线设计除受自然条件影响外，尚受诸多社会因素的制约。选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各方面的关系。
路线方案比选是对有比较价值的路线方案进行技术指标、工程造价、自然环境、社会环境等重要影响因素进行同等深度的技术经济论证及效益分析，通过调查、分析、比较、选择，提出合理的推荐方案。方案比选可按照上述技术、经济、效益等的计算比较，确定推荐的路线方案。

2 路线线形设计
2.1 路线平面线形设计
曲线几何元素计算公式如下：
p=Ls224R-Ls42384R3（m） (2.1)
q=Ls2-Ls3240R2（m） (2.2)
β0=Ls2R1800π（∘） (2.3)
T=（R+p）tanα2+q（m） (2.4)
L=Rαπ1800+Ls（m） (2.5)
E=（R+p）secα2-R（m） (2.6)
D=2T-L（m） (2.7)
式中：Ls——缓和曲线长度(m)；
R——圆曲线半径(m)；
α——转角(∘)。
2.1.1 方案一平曲线设计计算
方案一采用手算，路线设计除了起终点（起点桩号：K0+000，终点桩号：K3+328.864）外有两个交点，即JD1和JD2，下表为平曲线设置表。
表2.1 平曲线设置表（方案一）
序号
交点桩号
转角值
半径
缓和曲线长度
JD1
K1+080.246
左9。27'47"
2000
120
JD2
K2+333.636
左18。52'56"
1500
200
计算示例（以JD1为例）
2.1.1.1 要素计算
p=Ls224R-Ls42384R3=120^224x2000-120^42384x20003=0.29999（m）
q=Ls2-Ls3240R2=1202-120^3240x20002=59.9982（m）
β0=Ls2R1800π=1202x200018003.14=1.7197（∘）
T=（R+p）tanα2+q=（2000+0.29999）tan9027'47"2+59.9982=225.561（m）
L=Rαπ1800+Ls=2000×9027'47"π1800+120=450.323（m）
E=（R+p）secα2-R=（2000+0.29999）sec9027'47"2-2000=7.140（m）
D=2T-L=2×225.561-450.323=0.799（m）
2.1.1.2 计算曲线五个主点里程桩号
直缓点：ZH=JD1-T= K1+080.246-225.561= K0+854.685
缓圆点：HY= ZH+ LS= K0+854.685+120= K0+974.685
缓直点：HZ= HY+L-LS= K0+974.685+450.323-120= K1+305.008
圆缓点：YH=HZ- LS= K1+305.008-120= K1+185.008
曲中点：QZ=YH-(L/2-LS)= K1+185.008-105.162= K1+079.846
交点1： JD1=QZ+ D/2= K1+079.846+0.400= K1+080.246
同理JD2的计算如下：
平曲线要素：
T=349.600，L=694.337，E=21.723，D=4.863。
曲线五个主点里程桩号
直缓点：ZH=JD2-T= K2+333.636-349.600= K1+984.036
缓圆点：HY= ZH+ LS= K1+984.036+200= K2+184.036
缓直点：HZ= HY+L-LS= K2+184.036+694.337-200= K2+678.373
圆缓点：YH=HZ- LS= K2+678.373-200= K2+478.373
曲中点：QZ=YH-(L/2-LS)= K2+478.373-147.169= K2+331.204
交点2： JD2=QZ+ D/2= K2+331.204+2.432= K2+333.636
上述验证无误，终点桩号为：JD2+1000.091-4.864= K3+328.864。
根据此计算过程，将计算结果填入“直线、曲线及转角一览表”。
2.1.2 方案二平曲线设计计算
方案二运用纬地软件设计，在地形图上执行主线平面设计命令，设计定点，然后采用“已知S1+R+S2”模式进行实时修改，最后保存确定平面文件。
根据平面文件得到平曲线设置表：
表2.2 平曲线设置表（方案二）
序号
交点桩号
转角值
半径
缓和曲线长度
JD1
K1+117.159
左12。4'32"
1000
100
JD2
K2+239.478
左22。54'5"
500
100
输出表格命令，输出“直线、曲线及转角一览表”。
2.2 路线纵断面设计
2.2.1 二级公路纵断面设计的总原则
纵断面的设计标准规定如下：
(1)二级公路的最大坡度为6%，长路堑以及横向排水不畅的路段采用不小于0.3%的纵坡，当采用平坡（0%）或小于0.5%的纵坡时路基边沟应作纵向排水设计。
(2)二级公路最小坡长为150m。
(3)坡长限制：纵坡坡度≥3%，最大坡长不大于1200m。
纵坡坡度≥4%，最大坡长不大于1000m。
纵坡坡度≥5%，最大坡长不大于800m。
(4)满足视觉需要最小竖曲线半径：凸形竖曲线为4000、8000m，凹形竖曲线为6000m。
(5)竖曲线半径一般最小值2000，凹形竖曲线半径一般最小值1500m。
(6)竖曲线最小长度为50m。
(7)最大合成坡度9.5%，最小合成坡度为0.5%，平均纵坡不宜大于5.5%。
2.2.2 方案一的纵断面的设计计算
2.2.2.1 计算竖曲线要素
如图1.1所示，i1和i2分别为两相邻两纵坡坡度，ω= i2- i1，ω为“+”时，表示凹形竖曲线；ω为“-”时，表示凸形竖曲线。

图1.1 竖曲线要素示意图
竖曲线长度L或竖曲线半径R：
L=Rω或 R=Lω (2.8)
竖曲线切线长：
T=L2=Rω2 (2.9)
竖曲线任意一点的竖距：
h=x22R (2.10)
竖曲线外距：
E=T22R 或E=Rω28=Lω8=Tω4 (2.11)
①变坡点1：
桩号：K1+060，高程：7.081，ω=-0.51%-0.50%=-1.01%，凸型，R=30000；
K1+060处竖曲线要素计算：L=Rω=30000×1.01%=303m
T=L/2=303/2=151.5m
E=T2/2R=151.5×151.5/(2×30000)=0.38m
竖曲线的起点桩号：K1+060-151.5= K0+908.5；终点桩号：K1+060+151.5= K1+211.5。
②变坡点2：
桩号：K2+370，高程：0.358，ω=0.52%-(-0.51%)=1.03%，凹型，R=40000；
K2+370处竖曲线要素计算：L=Rω=40000×1.03%=412m
T=L/2=412/2=206m
E=T2/2R=206×206/(2×40000)=0.53m
竖曲线的起点桩号：K2+370-206= K2+164；终点桩号：K2+370+206= K2+576。
2.2.2.2 设计高程的计算
①变坡点1：
竖曲线起点K0+908.5处设计高程：7.081-151.5×0.50%=6.324m
K0+920处：横距x=920-908.5=11.5m
竖距h=/2R =11.5×11.5/(2×30000)=0.0022m
切线高程：6.324+11.5×0.5%=6.382m
设计高程：6.382-0.0022=6.380
K0+940 ～K1+200处设计高程的计算方法同K0+920处，其结果如表2.3
竖曲线终点K1+211.5处设计高程：7.081-151.5×0.51%=6.308m
表2.3 变坡点1处竖曲线计算表
桩号
横距x(m)
竖距h (m)
 切线高程(m)
 设计高程(m)
K0+908.5（起点）
0
0
6.324
6.324
K0+920
11.5
0.002
6.382
6.380
K0+940
31.5
0.017
6.482
6.465
K0+960
51.5
0.044
6.582
6.537
K0+980
71.5
0.085
6.682
6.596
K1+000
91.5
0.140
6.782
6.642
K1+020
111.5
0.207
6.882
6.674
K1+040
131.5
0.288
6.982
6.693
K1+060（中点）
151.5
0.383
7.081
6.698
K1+080
131.5
0.288
6.979
6.690
K1+100
111.5
0.207
6.877
6.669
K1+120
91.5
0.140
6.775
6.635
K1+140
71.5
0.085
6.673
6.587
K1+160
51.5
0.044
6.571
6.526
K1+180
31.5
0.017
6.469
6.452
K1+200
11.5
0.002
6.367
6.364
K1+211.5（终点）
0
0
6.308
6.308
②变坡点2：
竖曲线起点K2+164处设计高程：0.358+206×0.51%=1.409m
K2+170处：横距x=2170-2164=6m
竖距h=/2R=6×6/（2×40000）=0.00045m
切线高程：1.409-6×0.51%=1.3784m
设计高程：1.3784+0.00045=1.379
K2+190 ～K2+570处设计高程的计算方法同K2+170处，其结果如表2.4
竖曲线终点K2+576处设计高程：0.358+206×0.52%=1.429m
表2.4 变坡点2处竖曲线计算表
桩号
横距x(m)
竖距h(m)
切线高程(m)
设计高程(m)
K2+164（起点）
0
0
1.409
1.409
K2+170
6
0.000
1.378
1.379
K2+190
26
0.008
1.276
1.285
K2+210
46
0.026
1.174
1.201
K2+230
66
0.054
1.072
1.127
K2+250
86
0.092
0.970
1.063
K2+270
106
0.140
0.868
1.009
K2+290
126
0.198
0.766
0.965
K2+310
146
0.266
0.664
0.931
K2+330
166
0.344
0.562
0.907
K2+350
186
0.432
0.460
0.893
K2+370（中点）
206
0.530
0.358
0.888
K2+390
186
0.432
0.462
0.894
K2+410
166
0.344
0.566
0.910
K2+430
146
0.266
0.670
0.936
K2+450
126
0.198
0.774
0.972
K2+470
106
0.140
0.878
1.018
K2+490
86
0.092
0.982
1.074
K2+510
66
0.054
1.086
1.140
K2+530
46
0.026
1.190
1.216
K2+550
26
0.008
1.294
1.302
K2+570
6
0.000
1.398
1.398
K2+576（终点）
0
0
1.429
1.429
2.2.3 方案二的纵断面的设计计算
结合以上原则，运用纬地软件对路段进行纵断面设计。首先编写好地面线文件，然后拉坡设计，确定竖曲线半径及其他要素。本路段最大纵坡坡度为0.64%，最小纵坡坡度为-0.52%。本路段共设2个变坡点。如下表2.5：
由方案一的高程计算，同理可得方案二的设计高程见表2.6和表2.7。
表2.5 竖曲线要素表
序号
桩号
标高(m)
凸曲线半径(m)
凹曲线半径(m)
切线长(m)
外距(m)
起点桩号
终点桩号
0
K0+000
6.01

1
K1+110
0.234

25000
144.995
0.420
K0+965.005
K1+254.995
2
K2+240
7.461
10000

61.132
0.187
K2+178.868
K2+301.132
3
K3+350
0.989

表2.6 变坡点1处竖曲线计算表
桩号
横距x(m)
竖距h(m)
切线高程(m)
设计高程(m)
K0+965.005(起点)
0
0
0.988
0.988
K0+970
4.995
0.000
0.962
0.963
K0+990
24.995
0.012
0.858
0.871
K1+010
44.995
0.040
0.754
0.795
K1+030
64.995
0.084
0.650
0.735
K1+050
84.995
0.144
0.546
0.691
K1+070
104.995
0.220
0.442
0.663
K1+090
124.995
0.312
0.338
0.651
K1+110（中点）
144.995
0.420
0.234
0.654
K1+130
124.995
0.312
0.361
0.674
K1+150
104.995
0.220
0.489
0.710
K1+170
84.995
0.144
0.617
0.762
K1+190
64.995
0.084
0.745
0.830
K1+210
44.995
0.040
0.873
0.914
K1+230
24.995
0.012
1.001
1.014
K1+250
4.995
0.000
1.129
1.130
K1+254.995(终点)
0
0
1.161
1.161
表2.7 变坡点2处竖曲线计算表
桩号
横距x(m)
竖距h(m)
切线高程(m)
设计高程(m)
K2+178.868(起点)
0
0
7.070
7.070
K2+180
1.132
0.000
7.077
7.077
K2+200
21.132
0.022
7.205
7.228
K2+220
41.132
0.085
7.333
7.418
K2+240（中点）
61.132
0.187
7.461
7.648
K2+260
41.132
0.085
7.344
7.428
K2+280
21.132
0.022
7.228
7.250
K2+300
1.132
0.000
7.112
7.112
K2+301.132(终点)
0
0
7.105
7.105
2.3 平纵横组合设计
从获得良好行车条件的目的出发，协调平、纵、横三方面的线形使之成为连续圆滑、顺适美观的空间曲线，满足驾驶员和乘客视觉和心理上的要求，并有良好的排水条件。
《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）中关于平面线形配合规定：设计速度大于或等于60km/h的公路，必须注意平纵面的合理组合，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。由于本设计的设计速度为60km/h，平纵组合设计应遵循一下原则：
1.平曲线与竖曲线宜相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线。竖曲线的起、终点宜分
别设在平曲线的，两个缓和曲线内，其中任一点都不要设在缓和曲线以外的直线上或圆曲线内。
2.要保持平曲线与竖曲线大小均衡，使得线形顺滑优美，行车舒适安全。平、竖曲线半径的均衡研究认为：竖曲线半径约为平曲线半径的10~20倍。
3.选择组合得当的合成坡度，以利于行车安全和路面排水。
4.对设有缓和曲线的平曲线，加宽过渡段应采用与缓和曲线相同的长度；超高过渡段布置在缓和曲线上，两者长度宜相同或根据需要使缓和曲线较长，在圆曲线上是全超高。
2.4 路线方案比选
路线方案是路线设计中最根本的问题。方案是否合理，不但关系到公路本身的工程投资和运输效率，更重要的是影响到路线在路线网中是否起到应有的作用，即是否满足国家的政治、经济、国防的要求和长远利益。
2.4.1 主要比选指标
路线方案比选是对有比较价值的路线方案进行技术指标、工程造价、自然环境、社会环境等重要影响因素进行同等深度的技术经济论证及效益分析，通过调查、分析、比较、选择，提出合理的推荐方案。方案比选可按下述指标进行。
(1)技术指标：包括路线长度、圆曲线最小半径及个数、最大纵坡及长度、交叉个数及回头曲线个数等。
(2)经济指标：包括土石方、排水及防护工程、路面、桥梁及隧道、涵洞、通道、征地及拆迁等工程数量和工程造价指标等。
(3)经济效益及社会效益分析。
按照上述技术、经济、效益等的计算比较，确定推荐的路线方案。
2.4.2 比选方案的技术指标
(1)方案一：
见下表2.8
表2.8 方案一技术指标表
指标名称
路线总长
平均每公里交点个数
平曲线最小半径
平曲线长及占线路总长
直线最大长度
最大纵坡
最短坡长
竖曲线长及占路线总长
平均每公里纵坡变坡次数
竖曲线最小半径
凸型
凹形
单位
Km
个
m
m/%
m
%
m
m/%
次
m/个
m/个
数量
3.329
0.601
1500
1144.66/34.39
854.685
0.52
960
715/21.48
0.601
30000/1
40000/1
(2)方案二：
见下表2.9
表2.9 方案二技术指标表
指标名称
路线总长
平均每公里交点个数
平曲线最小半径
平曲线长及占线路总长
直线最大长度
最大纵坡
最短纵坡
竖曲线长及占路线总长
平均每公里纵坡变坡次数
竖曲线最小半径
凸型
凹形
单位
Km
个
m
m/%
m
%
m
m/%
次
m/个
m/个
数量
3.345
1.012
500
610.67/18.26
961.349
0.64
1110
412.255/12.32
0.598
10000/个
25000/个
2.4.3 方案比选意见
从以上各方案主要指标的总结中可以看到：两个方案均能满足使用任务和性质要求，线形均较顺畅，穿越地区相同，总里程相差不大。
但结合两方案的平面图和纵断面图来看：方案一平面线形稍好于方案二，沿途结构物较多，工程造价相应增大，并且给施工带来较大难度。方案二在占用农田方面略多于方案一，且方案二相对于方案一填挖比较大。从对环境影响的角度分析，显然方案二的高填深挖对环境的破坏更大。现将两方案的各项比较因素列表2.10如下：
表2.10 方案比较表
比选项目
平面线形
竖曲线形
平竖结合
地形起伏
填挖结合
沿线结构物
占用农田
环境影响
施工难易
方案一
较优
较优
较优
较优
较优
——
较优
较优
——
方案二
——
——
——
——
——
较优
——
——
较优
综合来看，方案一要优于方案二，故本设计选择方案一为推荐方案。
2.5 横断面设计
2.5.1 路基横断面形状设计
本段设计公路等级属二级公路（平原微丘区），采用二级路基标准横断面型式，路面宽度10m。行车道为2×3.5m，左硬路肩宽1m，左土路肩宽0.5m，右硬路肩宽1m，右土路肩宽0.5m。路拱及硬路肩横坡为2%，土路肩横坡为3%。填方路基边坡采用1:1.5，挖方路基边坡采用1:0.5，边坡高度为6m，左右设置矩形边沟高0.6m、宽0.6m。运用纬地设计软件进行横断面设计绘图，输出路基横断面设计图和路基标准横断面图，以及输出路基土石方数量表和路基设计表。
2.5.2 路基超高加宽设计
本路段设计速度为60km/h，平曲线最小半径为1500m，路拱横坡为2%，所以可以不用进行超高设计。由于平曲线最小半径1500m>250m，所以不需要加宽设计。

3 路基设计
挡土墙是用来支撑天然边坡或人工边坡以保持土体稳定的建筑物。按照墙的形式，挡土墙可以分为重力式挡土墙，加筋挡土墙。锚定式挡土墙，薄壁式挡土墙等形式。本设计采用重力式挡土墙。
3.1 挡土墙设计资料
1.浆砌片石重力式路堤墙，填土边坡1:1.5，墙背仰斜，坡度1：0.15~1：0.35。
2.公路等级二级，车辆荷载等级为公路－II级，挡土墙荷载效应组合采用荷载组合I、II。
3.墙背填土容重γ＝17.8kN／m3，计算内摩擦角Φ＝42°,填土与墙背间的内摩擦角δ＝Φ/2=21°。
4.地基为砂类土，容许承载力[σ]=810kPa，基底摩擦系数μ＝0.43。
5.墙身材料采用5号砂浆砌30号片石，砌体=22kN/m3，砌体容许压应力为kPa，容许剪应力[]=100kPa，容许拉应力[]=60 kPa。
3.2 确定计算参数
设计挡墙高度H=4m，墙上填土高度a=2m，填土边坡坡度为1:1.5,墙背仰斜,坡度1:0.25。填土内摩擦角：，填土与墙背间的摩擦角;墙背与竖直平面的夹角。墙背填土容重17.8kN/m3，地基土容重：17.7kN/m3。挡土墙尺寸具体见图3.1。

图3.1 挡土墙尺寸
3.3 车辆荷载换算
3.3.1 试算不计车辆荷载作用时破裂棱体宽度
(1)假定破裂面交于荷载内侧
不计车辆荷载作用；计算棱体参数、：

；

则：
计算车辆荷载作用时破裂棱体宽度值B：

由于路肩宽度d=1.5m>B=0.29m，所以可以确定破裂面交与荷载内侧。
(2)计算主动土压力及其作用位置
最大主动土压力：
Ea=γA0tanθ-B0cosθ+φsinθ+ψ
=17.8×18×0.715-7×cos33.69°+42°sin33.69°+48.964°
=26.04kN
土压力的水平和垂直分力为：
Ex=Eacosα+δ
=26.04×cos-14.036°+21°
=25.85kN
Ey=Easinα+δ
=26.04×sin-14.036°+21°
=3.16kN
主动土压力系数及作用位置：

作用位置：

3.3.2 抗滑稳定性验算
为保证挡土墙抗滑稳定性，应验算在土压力及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。在一般情况下：
(3.1)
式中：── 挡土墙自重；
，── 墙背主动土压力的水平与垂直分力；
──基底倾斜角(°)；
──基底摩擦系数，此处根据已知资料，；
──主动土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时，=1.4；当组合为Ⅲ时，=。

0.9G+γQ1Eyμ+0.9Gtanα0
=0.9×91.3+1.4×3.16×0.43+0.9×91.3×0=37.24kN≥γQ1Ex=1.4×25.85=36.19kN
因此，该挡土墙抗滑稳定性满足要求。
3.3.3 抗倾覆稳定性验算
为保证挡土墙抗倾覆稳定性，需验算它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，
(3.2)
式中：──墙身、基础及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离(m)；
──土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离(m)；
──土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离(m)。
ZG1=0.5ld-0.5lh×0.25=0.5×0.3-0.5×0.5×0.25=0.09m
ZG2=0.5b1+0.5H×0.25=0.5×1+0.5×4×0.25=1.0m
G1=V1γα=0.3×0.5×22=3.3kN/m
G2=V2γα=1×4×22=88kN/m
ZG=G1ZG1+G2ZG2G=3.3×0.09+88×1.091.3=0.967

3.3.4 基底应力及合力偏心距验算
为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力，应进行基底应力验算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。
(1)基础底面的压应力
①轴心荷载作用时
(3.3)
式中：──基底平均压应力(kPa)；
──基础底面每延米的面积，即基础宽度，B1.0()；
──每延米作用于基底的总竖向力设计值(kN)；
(3.4)
其中：──墙背主动土压力（含附加荷载引起）的垂直分力(kN)；
──墙背主动土压力（含附加荷载引起）的水平分力(kN)；
──低水位浮力(kN)（指常年淹没水位）。
②偏心荷载作用时
作用于基底的合力偏心距e为
(3.5)
式中：──作用于基底形心的弯矩，可按下表采用。
作用于基底的合力偏心距e为：