道路工程设计方法.docx
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道路工程设计方法
一 选线
选线是公路设计的重要环节之一,选线的质量直接关系到公
路的造价及今后使用的适用性,安全性,可靠性和寿命.也是一个
综合判断选择的过程,既要考虑地形,地质条件的变化,又要均衡
路线本身平,纵,横三方面的相互影响和制约.自然条件对路线的
影响因素也很多,主要考虑:
地形,地质,气候,水文等.所以在平
面图上选择线路都要考虑上述的条件,因为是沿溪线,路线伴随
着一条季节性流水的河流,也要把这条因素考虑进去.选择好的
路线以确保公路的安全和自然环境良好,因此采用比选的原则进
行路线的选择.
此路段是沿溪线和越岭线,其主要特点是由于沿溪线沿河流
布线,平纵线形较好,在河边一般都有台地可以利用,加之河床的
纵坡一般比路线的纵坡小,所以路线的平纵线形均能满足设计要
求,平面受纵面的制约较小,沿溪线海拔低,气候条件较好,对施
工,养护,营运有利,而且沿溪线傍山临河,砂石等原材料比较丰
富,施工用水容易解决.在路线布线时,要结合地形克服不利影响,发
挥沿溪线的优势,使公路更好的为社会服务.
二.定线
公路定线根据公路等级,要求和条件在纸上定线.步骤如下:
1. 拟定线路走向在 1:
5000 的地形图上,根据路线的起终
点和中间控制点,仔细分析控制点间的地形,地质及地物
情况,选择地势平缓,山坡顺直,河谷开阔及有利于回头展
线的地点等,拟定路线各种可能的走向,完成路线的总体
布局.
2. 放坡试线要考虑坡度,坡长及点的布控进行多次的试定
比较,最终选择出一条合适的路线.
三.平面设计
交点号
（JD）
交点桩号
偏角（α ）
半径
（R）
切线长
（T）
曲线长
（L）
外距
（E）
左
右
1
K0+425
200
183.7
335.32
38.16
2
K1+166.62
600
260.78
491.99
54.22
3
K1+852.8
600
84.32
167.55
5.90
4
K2+661.03
110
105.24
189.35
25.68
5
K2+880.14
80
135.63
208.79
52.02
6
K3+388.3
320
456.86
614.26
237.79
因为地形比较平缓,所以只设有圆曲线进行设计.根据<<规范>>
规定选择半径.
平曲线要素表
四.纵断面设计
路线选定以后,量出平面图中路中心线穿过每一等高线的桩号
及高程,绘制纵断面图,点绘地面线,进行纵坡设计.
五.横断面设计
三级公路设计车速为 40km/h,路肩宽度为 0.75m,路面宽度为
7.5m,则路基宽度为 9.0m.
六.路面设计 （后有附书）
七.路基设计 （后有附书）
八.涵洞设计 （后有附书）
九.技术标准
按照规范要求（书中规范）来设计路线，采用技术标准如下：
①公路等级：
三级公路；
②计算行车速度：
40 公里/小时
③路基宽度：
路基宽 9.0 米
④路面宽度：
路面宽度 2*3.75 米
材料名称
沥青针入度
抗压模量 E1（MPa）
劈裂强度
15℃（MPa
）
20℃
15℃
细粒式密集配沥青混
凝土
≤90
1200～1600
1800～
2200
1.2～1.6
设计车速
（km/h）
凸形竖曲线半径/m
凹形竖曲线半径/m
竖曲线最小长度/m
一般值
极限值
一般值
极限值
40
700
450
700
450
35
计算行车速度/（km*h-
1）
凸形竖曲线半径/m
凹形竖曲线半径/m
40
3000
2000
从视觉观点所需的竖曲线最小半径
沥青混合料设计参数
十.路线
孙李沟至西岔路线全长 4535 米，起讫桩号为 K0+00 至终点桩
号 K4+535.00。
按照最小坡长为 120 米为设计标准进行设计。
公路用地范围内排水沟外 5 米，按挖方段是上方山坡汇水情
况设有截水沟。
十一.参考资料:
<<道路勘测设计>> <<公路桥涵设计手册>> <<
公路设计>> <<道堪毕业设计指导书>> <<路基路面>> <<桥梁工
程>> <<结构力学>> <<结构设计原理>> <<工程测量>>
十二规范附表
公路竖曲线最小长度和最小半径
材料名称
配合比或规格要求
抗压模量
E（MPa）
劈裂强度
（MPa）
备注
二灰砂砾
7:
13:
80
1300～1700
0.6～0.8
二灰水泥
8:
17:
75
1300～1700
0.5～0.8
水泥砂砾
5%～6%
1300～1700
0.4～0.6
水泥碎石
5%～6%
1300～1700
0.4～0.6
石灰水泥粉煤灰砂砾
6:
3:
16:
75
1200～1600
0.4～0.6
石灰水泥碎石
5:
3:
92
1000～1400
0.35～0.5
石灰土碎石
粒料占 60%以上
700～1100
0.3～0.4
碎石灰土
粒料占 40%～50%
600～900
0.25～0.35
水泥石灰砂砾土
4:
3:
25:
68
800～1200
0.3～0.4
二灰土
10:
30:
60
600～900
0.2～0.3
石灰土
8%～12%
400～700
0.2～0.25
石灰土
4%～7%
200～350
——
处理路基时用
级配碎石
符合级配要求
300～350
250～300
200～250
——
作上基层用
作基层用
作底层用
填隙碎石
填隙密实
200～280
——
作底层用
SMA
≤90
1200～1600
1200～
1500
1.4～1.9
中粒式密级配沥青混
凝土
≤90
1000～1400
1600～
2000
0.8～1.2
中粒式开级配沥青混
凝土
≤90
800～1200
1200～
1600
0.6～1.0
粗粒式密级配沥青混
凝土
≤90
800～1200
1200～
1600
0.6～1.0
沥青碎石混合料
——
600～800
——
——
沥青贯入式
——
400～600
400～600
——
基层材料设计参数
桩号
距切点距离
切线标高
纵距
竖曲线标高
坡度角:
ω=i2-i1=-1.6%-0.3%=-0.019
半 径：
R=8000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=8000*0.019=152m
竖曲线切线长:
T=L/2=152/2=76m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=76 /2*8000=0.36m
起点桩号及标高:
起点 K2+200-T=K2+124
标高:
339.6-T*i1=339.4
终点桩号及标高:
终点 K2+200+T= K2+276
标高：
339.6-T*i2=338.4
中桩标高:
339.6-E=339.2
（m）
（m）
2
y=x /2r（m
）
（m）
K2+124
0
339.4
0
339.4
K2+174
50
339.5
0.2
339.3
K2+200
76
339.6
0.4
339.2
K2+226
50
339.2
0.2
339
K2+276
0
338.4
0
338.4
桩号
距切点距离
切线标高
纵距
竖曲线高程
坡度角:
ω=i2-i1=-2%-2.3%=-4.3%
半 径：
R=4000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=4000*0.043=172m
竖曲线切线长:
T=L/2=172/2=86m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=86 /2*4000=0.92m
起点桩号及标高:
起点桩号 K0+340
起点标高:
360+T*i1=361.9
终点桩号及标高:
终点 K0 +425+T=K0+511
360+T*i2=361.7
中桩标高:
360-E=360.9
（m）
（m）
2
y=x /2r（m
）
（m）
K0+339
0
361.9
0
361.9
K0+389
50
360.8
0.3
361.3
K0+425
86
360
0.92
360.9
K0+461
50
360.7
0.3
361
K0+511
0
361.7
0
361.7
未筛分碎石天然砂砾
具有一定级配
符合规范要求
180～220
150～200
——
作底层用
中.粗砂
80～100
——
作垫层用
K0+425 竖曲线计算表
桩号
距切点距离
切线标高
纵距
竖曲线标高
坡度角:
ω=i2-i1=-4%-2%=-0.06
半 径：
R=2000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=2000*0.06=120m
竖曲线切线长:
T=L/2=120/2=60m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=60 /2*2000=0.9m
起点桩号及标高:
起点 K0+650-T=K0+590
标高:
364.8-T*i1=363.6
终点桩号及标高:
终点 K0 +650+T=K0+710
标高：
364.8-T*i2=362.4
中桩标高:
364.8-E=363.8
（m）
（m）
2
y=x /2r（m
）
（m）
K0+590
0
363.6
0
363.6
K0+640
50
364.6
0.6
364
K0+650
60
364.8
0.9
363.9
K0+660
50
364.4
0.6
363.8
K0+710
0
362.4
0
362.4
桩号
距切点距离
切线标高
纵距
竖曲线标高
坡度角:
ω=i2-i1=-4%-0.3%=0.043
半 径：
R=2000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=2000*0.043=86m
竖曲线切线长:
T=L/2=86/2=43m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=43 /2*2000=0.46m
起点桩号及标高:
起点 K1+350-T=K1+307
标高:
336.8+T*i1=338.6
终点桩号及标高:
终点 K1+350+T=K1+393
标高：
336.8+T*i2=336.9
中桩标高:
336.8+E=337.3
（m）
（m）
2
y=x /2r（m
）
（m）
K1+307
0
338.6
0
338.6
K1+350
43
336.8
0.46
337.3
K1+393
0
336.9
0
336.9
K0+650 竖曲线计算表
K2+200 竖曲线计算表
K1+350 竖曲线计算表
桩号
距切点距离
切线标高
纵距
竖曲线标高
坡度角:
ω=i2-i1=3.7%-（-1.6%）
=0.053
半 径：
R=3000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=3000*0.053=159m
竖曲线切线长:
T=L/2=159/2=79.5m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=79.5 /2*3000=1.06 m
起点桩号及标高:
起点 K2+650-T=K2+570
标高:
332.6+T*i1= 333.9
终点桩号及标高:
终点 K2+650+T=K2+730
标高：
332.6+T*i2=335.6
中桩标高:
332.6+E=333.7
（m）
（m）
2
y=x /2r（m
）
（m）
K2+570
0
333.9
0
333.9
K2+620
50
333.1
0.4
333.5
K2+650
80
332.6
1.06
333.7
K2+680
50
333.8
0.4
334.2
K2+730
0
335.6
0
335.6
桩号
距切点距离
切线标高
纵距
竖曲线标高
坡度角:
ω=i2-i1=-3.6%-3.7%=-0.073
半 径：
R=2000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=2000*|-0.073|=146m
竖曲线切线长:
T=L/2=146/2=73m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=73 /2*2000=1.33m
起点桩号及标高:
起点 K3+50-T=K2+977
标高:
347.5-T*i1=344.7
终点桩号及标高:
终点 K3+50+T=K3+123
标高：
347.5-T*i2=344.8
中桩标高:
347.5-E=346.2
（m）
（m）
2
y=x /2r（m）
（m）
K2+977
0
344.7
0
344.7
K3+27
50
346.6
0.6
346
K3+50
73
347.5
1.3
346.2
K3+73
50
346.6
0.6
346
K3+123
0
344.8
0
344.8
K2+650 竖曲线计算表
K3+50 竖曲线计算表
桩号
距切点距
离
切线标高
纵距
竖曲线标
高
坡度角:
ω=i2-i1=-3.1%-3.6%=-
0.067
半 径：
R=2000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=2000*0.067=134m
竖曲线切线长:
T=L/2=134/2=67m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=67 /2*2000=1.16m
起点桩号及标高:
起点 K3+250-T=K3+182
标高:
340.2+T*i1=342.7
终点桩号及标高:
终点 K3+250+T=K3+318
标高：
340.2+T*i2=342.4
中桩标高:
340.2+E=341.4
（m）
（m）
2
y=x /2r（
m）
（m）
K3+183
0
342.7
0
342.7
K3+233
50
340.9
0.6
341.5
K3+250
67
340.2
1.16
341.4
K3+267
50
340.9
0.6
341.5
K3+317
0
342.4
0
342.4
桩号
距切点距
离
切线标高
纵距
竖曲线标
高
坡度角:
ω=i2-i1=-2.9%-3.1%=-0.06
半 径：
R=2000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=2000*|0.06|=120m
竖曲线切线长:
T=L/2=120/2=60m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=60 /2*2000=0.9m
起点桩号及标高:
起点 K3+410-T=K3+350
标高:
345.2-T*i1=343.3
终点桩号及标高:
终点 K3+410+T=K3+470
标高：
（m）
（m）
2
y=x /2r（
m）
（m）
K3+350
0
343.30
0
343.3
K3+400
50
344.8
0.6
344.2
K3+410
60
345.2
0.9
344.3
K3+420
50
345
0.6
344.4
K3+250 竖曲线计算表
K3+410 竖曲线计算表
345.2-T*i2=343.5
中桩标高:
345.2-E=344.3
桩号
距切点
距离
切线标高
纵距
竖曲线标
高
坡度角:
ω=i2-i1=-5.7%-3.8%=-0.095
半 径：
R=3000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=3000*|-0.095|=285m
竖曲线切线长:
T=L/2=285/2=142.5m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=142.5 /2*3000=3.38m
起点桩号及标高:
起点 K3+950-T=K3+807
标高:
356.3-T*i1=348
终点桩号及标高:
终点 K3+950+T=K4+93
标高：
356.3-T*i2=350.8
中桩标高:
356.3-E=352.9
（m）
（m）
2
y=x /2r（
m）
（m）
K3+807
0
348
0
348
K3+857
50
350.9
0.4
350.5
K3+902
95
353.4
1.5
351.9
K3+950
143
356.3
3.38
352.9
K3+998
95
354.3
1.5
352.8
桩号
距切点距
离
切线标高
纵距
竖曲线标
高
坡度角:
ω=i2-i1=5.7%-（-
2.9%）=0.086
半 径：
R=2000m
竖曲线长度：
L=R*|ω|=2000*0.086=172m
竖曲线切线长:
T=L/2=172/2=86m
竖曲线外距:
2 2
E=T /2R=86 /2*2000=1.85m
起点桩号及标高:
起点 K3+640-T=K3+554
标高:
（m）
（m）
2
y=x /2r（
m）
（m）
K3+554
0
341.1
0
341.1
K3+604
50
339.7
0.6
340.3
K3+640
86
338.6
1.85
340.5
K3+950 竖曲线计算表
K3+640 竖曲线计算表
K3+4700343.50343.5
K3+676
50
340.6
0.6
341.2
终点 K3+640+T=K3+726
标高：
338.6+T*i2=343.4
中桩标高:
338.6+E=340.5
K3+726
0
343.4
0
343.4
路 面 设 计
一概述
三级公路设计车速为 40km/h,路肩宽度为 0.75m,路面宽度
为 7.5m,则路基宽度为 9.0m.路堤边坡坡度为 1:
1.5,路堑边
坡坡度为 1:
1.
确定路基的干湿类型:
由于本地区属于辽河平原冻融交替副区（II2a）,得知:
H1=3.4-3.8;H2=2.6-3.0;H3=1.9-2.2.
K0+600 为沿溪段,地下水位线为 2.2m.路基的平均填土高度为 0
.79m,则 H=0.79-0.6+2.2=2.39. 所以 H3为潮湿.K0+600-K4+115 为越岭线，地下水位为 3.2m。
路基的填
土高度为 1.22m,则 H=1.22-0.6+3.2=3.82m，所以 H> H1 则路基
干湿类型为干燥。
二路面设计计算:
车 型
前轴重（KN）
后轴重（KN）
后轴数
后轴轮组数
交通量（次
黄河 JN150
49.00
101.60
1
双轮组
800
解放 CA10B
20.25
60.90
1
双轮组
1200
日野 KB111
47.55
100.00
1
双轮组
400
东风 EQ155
26.50
56.70
2
双轮组
1000
/d）
此段公路为双向双车道的三级公路.路面设计使用年限为 10 年,
交通量平均增长率为 4%.此段公路位于自然区划 II2a,粉性土,
沿溪线地下水位高度为 2.2m.
沿溪线平均填高为 0.79m,越岭线的平均填土高度为 1.22m,平均
最大冻深为 1.4m.试进行该路面结构设计.
1. 轴载计算
根据交通量和经济的因素,预测该路竣工后第一年的交通组
成如下表：
预测交通组成
路面结构设计以双轮单轴 BZZ-100 为标准轴载,分两种情况计算
累计当量轴次:
1）以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时,计算结果
如下表:
车 型
Pi（KN）
'
C1
C'2
ni（次/
d）
' ' 8
C1C2ni （Pi/P） （次/
d）
黄河
JN150
后
轴
101.60
1
1
800
908.30
解 CA10B
后
轴
60.90
1
1
1200
22.70
日 KB111
后
轴
100.00
1
1
400
400.00
东 EQ155
后
轴
56.70
3
1
1000
32.10
k
' ' ' 8
N= ∑ C1C2ni （Pi / P）
i=1
1363.10
注:
轴载小于 25KN 的轴载作用不计.
由规范可知:
三级公路沥青路面的设计年限为 10 年,车道系数为
0.5.因此累计当量轴次为:
Ne=[（1+r）t-1]
N1η 365/r=2399709（次）.
2）验算半刚性基层层底拉应力时,计算结果如下表:
注:
轴载小于 50KN 的轴载作用不计.
由规范可知:
三级公路沥青路面的设计年限为 10 年,车道系数为
0.5.因此累计当量轴次为:
Ne=[（1+r）t-1]
N1η /r=2986708（次）.
2.确定路基回弹模量值 E0
层
次
结构层名称
抗压模
量
（20℃）
抗压模
量
（15℃）
劈裂强
度
δ （MPa）
厚度
（cm）
1
沥青贯入式
500
500
___
3
2
石灰土 8% （粒料占 60%以
上）
400
400
0.2
?
3
级配碎石
300
300
___
15
4
天然砂砾
200
200
___
30
自然区划 II2a,粉性土,沿溪线路槽距地下水位的高度 H=0.
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