土木工程专业道桥方向毕业设计说明书

西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页毕业设计计算书 目 录一般部分设计摘要.1Abstract.11.1地形简介.11.1.1 地形、地貌.11.1.2 沿线筑路材料、水、电等建设条件.31.1.3 交通量资料.41.2 设计依据.42 路线设计.52.1 道路技术等级确定.52.2 路线方案的拟定与比选.52.2.1 选线原则 .52.2.2 山岭区选线要点. 62.2.3 平面设计技术指标的确定.62.2.4 路线方案拟定与比选.82.3 道路技术标准确定.92.4 道路平面设计.122.4.1 道路平面线性相关概念与要求.122.4.2 平曲线设计逐桩坐标表.142.5 道路纵断面设计.162.5.1 纵断面设计原则.162.5.2 平总组合设计 .162.5.3 最小填土高度的确定.172.5.4 桥梁、通道控制标高的确定.172.5.5 道路破长及坡度确定.173 道路横断面设计和路基设计.213.1 横断面布置及加宽、超高.213.1.1 横断面布置.213.1.2 路拱横坡.213.1.3 超高及加宽.213.1.4 中央分隔带形式及开口.213.2 路基设计.223.2.1 一般路基设计.223.2.2 路基压实标准与压实度.243.2.3 路基施工要求及注意事项.254 路面结构设计.264.1 路面类型及结构层组合.264.1.1 设计原则.264.1.2 路面类型确定.26西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页4.1.3 标准轴载及轴载换算.274.1.4 路面结构层组合.304.2 路面结构层组成设计.314.2.1 基层组成设计.314.2.2 面层组合设计.334.3 路面结构层厚度确定.364.3.1 确定土基回弹模量.364.3.2 拟定路面结构及参数.364.3.3 计算设计弯沉.364.3.4 计算容许弯拉应力.374.3.5 按容许弯沉计算路面厚度.384.3.6 验算弯拉应力.394.4 路面施工要求.414.4.1 沥青混凝土面层施工要求.414.4.2 水泥稳定碎石基层施工要求.414.4.3 二灰土底基层施工要求.424.4.4 路面施工步骤及施工工艺.425 道路排水设计及桥涵方案设计.455.1 道路排水设计.455.1.1 路基排水目的和要求.455.1.2 路基排水设计一般原则.455.1.3 排水系统设计.465.1.4 排水结构物设计.465.2 桥涵方案设计.505.2.1 桥涵设计的基本要求.505.2.2 方案设计.515.3挡土墙作用 .525.3.1设计资料及断面尺寸 .525.3.2 设计资料.525.4 断面尺寸 .525.4.1上墙断面强度验算 .525.4.2土压力和弯矩计算 .525.4.3截面应力验算 .525.5基顶截面应力验算 .525.5.1破裂角 .525.5.2土压力 .525.5.3土压力对验算截面的弯矩 .525.5.4墙身自重及对验算截面产生的弯矩 .525.5.5衡重台上填料重及弯矩计算 .525.5.6截面强度验算 .525.6基底截面强度及稳定性验算 .525.6.1破裂角 .525.6.2土压力 .525.6.3土压力对基底截面的弯矩计算: .52西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页5.6.4墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩 .525.6.5衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩 .525.6.6基底截面应力和稳定验算 .526 道路工程量计算.526.1 路基土石方量计算.526.2 路面工程量计算.537 路基防护工程设计.557.1 植物防护.557.2 砌石护坡.558 工程预算编制 .568.1 工程预算编制的定义及作用 .568.2 预算编制的依据及编制项目表 .56结论 .58致谢 .59参考文献 .60西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页1 设计原始资料和依据1.1 地形简介1.1.1 地形地貌东 北 平 原 又 称 松 辽 平 原 。 位 于 大 、 小 兴 安 岭 和 长 白 山 之 间 。 北 起 嫩 江中 游 ， 南 至 辽 东 湾 。 长 约 1000 公 里 ， 西 最 宽 处 约 400 公 里 。 主 要 由 辽 河 、 松 花 江 、 嫩 江 冲 积 而 成 。 大 部 分 海 拔 在 200米 以 下 。 长 春 附 近 松 辽 分 水 岭 处 地 势 稍 高 （ 200 250 米 ） 。 松 辽 分 水 岭 以 南 称 辽 河 平原 ， 以 北 称 松 嫩 平 原 。 省 区 包 括 黑 龙 江 、 吉 林 、 辽 宁 三 个 省 和 内 蒙 古 的 一 部 分 。 面 积约 35 万 平 方 公 里 ， 是 中 国 面 积 最 大 的 平 原 。 东 北 平 原 由 三 部 分 组 成 。 北 部 叫 松 嫩 平原 ， 南 部 是 辽 河 平 原 ， 东 北 部 是 三 江 平 原 。 南 北 的 两 块 平 原 又 合 称 松 辽 平 原 ， 是 东 北平 原 的 主 体 。 由 于 它 们 是 由 松 花 江 和 嫩 江 冲 积 而 成 ， 所 以 地 面 平 坦 ， 海 拔 多 在 200 米以 下 ， 站 在 平 原 上 遥 望 ， 平 畴 沃 野 ， 麦 浪 如 波 ， 好 一 派 辽 阔 大 平 原 的 景 象 。 东 北 的 三 江 平 原 则 是 一 个 低 洼 的 平 坦 平 原 。 过 去 这 里 是 一 个 山 间 盆 地 ， 每 到 雨 季 ，三 条 大 江 的 洪 水 滚 滚 而 来 ， 一 齐 涌 向 这 个 排 水 不 畅 的 低 洼 原 野 ， 造 成 江 水 泛 滥 。 再 加 上这 一 地 区 纬 度 较 高 ， 冬 季 漫 长 ， 气 温 较 低 ， 蒸 发 微 弱 ， 存 于 地 面 的 积 水 蒸 发 不 掉 ， 渗 不下 去 ， 更 排 不 出 去 ， 长 年 累 月 的 积 水 就 演 变 成 中 国 有 名 的 大 沼 泽 地 ， 成 为 “除 了 兔 子 就是 狼 ， 光 长 野 草 不 打 粮 的 北 大 荒 ”。 1949 年 以 后 ， 成 千 上 万 的 部 队 指 战 员 ， 知 识 青 年 和 干 部 群 众 ， 怀 着 开 发 边 疆 ， 建设 祖 国 的 豪 情 壮 志 ， 奔 向 “北 大 荒 ”， 开 垦 了 成 千 上 万 亩 的 荒 地 ， 建 立 了 数 以 万 计 的 农 场 ，苦 战 在 这 千 古 荒 原 上 。 东 北 平 原 虽 然 冬 季 较 冷 ， 但 夏 季 却 很 热 ， 沼 泽 地 虽 然 多 ， 但 土 壤 中 水 分 充 足 。 人 民群 众 充 分 利 用 不 利 条 件 中 的 有 利 因 素 。 最 大 限 度 地 利 用 土 层 深 厚 ， 耕 地 辽 阔 ， 有 大 面 积肥 沃 的 黑 土 ， 宜 林 则 林 ， 宜 牧 则 牧 ， 采 取 农 、 林 、 牧 、 副 、 渔 综 合 发 展 的 原 则 ， 在 人 迹罕 至 的 茫 茫 荒 原 上 ， 排 干 沼 泽 ， 开 垦 荒 地 ， 建 商 品 粮 基 地 ， 设 现 代 化 工 厂 和 新 农 村 ，使 千 古 荒 原 变 成 万 顷 良 田 ， 使 “北 大 荒 ”变 成 了 “北 大 仓 ”。1.1.2 沿线筑路材料、水、电等建设条件1)沿线筑路材料沿线筑路材料比较丰富，四季宜采，运输方便，以购买为主。对于外购和内采材料，分别调查了其类型、储量、价格、运距等资料，并与协作单位签定了书面协议。在两阶段外业勘察过程中已选取样品进行室内材料物理力学性质和混合料配合比设计试验。2)水路线所经处有南秦河、赤水峪、西河、县河等天然河流，水质纯净，对混凝土无侵蚀性，供应充足，均可作为工程用水。西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页3)电沿线电力情况供应良好，110KV、35KV、10KV 输电线路基本沿路线走向布设，具体工程用电可与地方电力部门协商解决。同时建议施工单位也要准备一定量的自发电，以备急需。1.1.3 交通量资料表 1.1 交通量表车型 小汽车 黄河 JN150 跃进 NJ130 解放 A10B 太脱拉 138交通量(辆/日) 3000 1200 1000 750 450预测交通量增长率为 6%1.2 设计依据根据批准的设计任务书、地质勘测报告、国家关于公路设计施工的规范、 规程 、 标准等。如：1)公路路线设计规范(JTJ 0112006）2)公路沥青路面设计规范(JTG D502006）3)公路沥青路面施工技术规范(JTGF402004 ）4)公路排水设计规范(JTJ 0181997）5)公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000 ）6)公路自然区划标准(JTJ 0011986）7)公路路基设计规范(JTGD302004）8)公路桥涵设计通用规范(JTGD602004）9)公路工程技术标准(JTGB012003）10)公路路基施工技术规范(JTJ 033-1995）2 路线设计2.1 道路技术等级确定由交通量组成表，折算成以小客车为标准进行计算,见表 2-1：表 2-1 交通量折算表车型 交通量（辆/日） 折算系数 折算交通量（辆/日）小汽车 3000 1.0 1500西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页黄河 JN150 1200 2.0 2400跃进 NJ130 1000 1.5 1500解放 A10B 750 1.5 1125太脱拉 138 450 2.0 900总 计 8925计算远景设计年限平均昼夜交通量由公式（2-1）计算Nd=N0(1+) n-1 (2-1)式中 N d远景设计年平均日交通量，辆/日；N0起始年平均日交通量，辆/日；年平均增长率，取 6%；n远景设计年限，取 20年；所以 Nd=8925(1+6%)20-1=27004（辆/日）根据公路工程技术标准JTG B01-2003 ，拟定该条道路为双向四车道的高速公路，设计车速为 80km/h,设计采用的服务水平为一级，采用整体式路基。2.2 路线方案的拟定与比选2.2.1 选线原则1)在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不站高产田。2)路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，造价低，运营费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不应轻易采用最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。3)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。一般情况下路线应设法绕避特殊地基地区。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。4)选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。2.2.2 山岭区选线要点山岭地区，山高谷深，坡陡流急，地形复杂，路线平纵横三方面都受到约束；同时地质、气候条件多变，都影响路线的布设。但山脉水系清晰，给选线指明了方向：不是顺山沿水，就是横越山岭。纵面线形结合桥涵、通道、隧道等构造物的布局，合理确定路基设计高度，纵坡不应频繁起伏，也不宜过于平缓。2.2.3 平面设计技术指标的确定1)直线西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。规范规定，高速公路同向圆曲线的最小直线长度不小于 6V、反向圆曲线的最小直线长度不小于 2V。本设计速度为 80km/h。2)圆曲线圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。(1)圆曲线的最小半径极限最小半径一般最小半径不设超高最小半径表 2-2 圆曲线半径 技术指标 一级公路（80km/h）一般最小半径 400极限最小半径 250路拱 %0.22500不设超高最小半径 路拱 3350(2)圆曲线的最大半径选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。(3)圆曲线半径的选用在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用不需设超高的大半径曲线。(4)平曲线的最小长度公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；缓和曲线长度：圆曲线长度：缓和曲线长度宜在：1：1：1 到 1：2：1 之间。平曲线的最小长度一般值：400m平曲线最小长度极限值取：140m3)缓和曲线缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：(1)离心加速度变化率不过大;(2)控制超高附加纵坡不过陡;(3)控制行驶时间不过短;(4)符合视觉要求;西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页因此， 公路路线设计规范JTG D20-2006规定：高速公路（80）缓和曲线最小长度为 70m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。4)行车视距行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。公路路线设计规范JTG D20-2006 规定：高速公路（80）停车视距 St取 110m。2.2.4 路线方案拟定与比选路线设计是确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，主要分为路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计，三者应既分开考虑又注意综合。根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少最节省费用的路线。综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定了两个方案，方案一：从点（527.53，3702.53）开始，到达点（528.38，3703.86） ，线路总长为 1826m。该线路高差相对较小，所经区域大部分是农田，土石方工程量相对较小，由于县河流经此区域，需设大桥一座。该线路设置一条圆曲线，起点（527.51，3703.16） ，终点（528.13，3703.74） ，圆曲线转角为 360，R=1200m，因半径小于规范规定的当高速公路设计设计车速为 80Km/h 时的不设缓和曲线的最小半径，故需设缓和曲线，Ls=100m。方案二：从点（527.63，3702.53）开始，到达点（528.38，3703.86） ，线路总长为 1752.1m。该线路前半部分所经区域大多为农田，后半部分为重丘区，土石方工程量大。该线路设置一条缓和曲线，起点（527.63，3702.98） ，终点（528.18，3703.58） ，圆曲线半径为 9.80，R=4500，该半径大于规范规定的当高速公路设计设计车速为 80Km/h 时的不设缓和曲线的最小半径，故不设缓和曲线。表 2-3 方案比选方案一 方案二 优缺点优点：1.土石方工程量小，有利于环境保护2.桥梁规模相对较小，施工难度低缺点：优点：1.平面线性指标高，行车舒适性好2.高边坡数量少缺点：1.桥梁规模较大，施工难度较高西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页高速公路投资比较大，对所经过地区的经济起重要作用，所以在修建过程中应综合考虑沿线地带的自然地理特征，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形的连续性，让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价最低。综合考虑：1)从景观、行车视觉上看，方案二优于方案一;2)从路线平面指标上看，方案二较好;3)从规模及施工难度上看，方案一较好;综合考虑以上各种因素,最终选择方案二作为最终设计方案。2.3 道路技术标准确定1)高速公路四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000-55000辆/日，六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 45000-80000辆/日。2)高速公路和具有干线功能的一级公路的设计交通量应按 20年预测。3)高速公路设计应做好总体设计，使各种技术指标的设置与平纵横线形组合恰当，平面顺适，纵面均衡；各构造物的选型与布置合理、实用、经济。4)车道宽度应符合规定要求，设计速度 80km/h的车道宽度为 3.75m，设计速度 100km/h的车道宽度为 3.75m。5)高速公路、一级公路各路段的车道数应根据设计交通量、采用的服务水平确定。1.平面线形指标略低，但可满足要求2. 征地规模较大 3.软基处理面积过大 2.拆迁量大，土石方工程量大西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 10 页6)高速公路、一级公路整体式断面必须设置中间带。中间带由两条左侧路缘带和中央分隔带组成，其各部分宽度应符合规定的要求。设计时速 80km/h中央分隔带宽度的一般值为 2.00m，最小值为 1.00m；左侧路缘带宽度一般值0.50m，最小值 0.50m；中间带宽度一般值 3.00m，最小值 2.00m。7)路肩宽度应符合规定。高速公路设计时速 80km/h右侧硬路肩一般值为2.50m，最小值为 1.50m，土路肩宽度一般值取 0.75m，最小值取 0.75m。高速公路、一级公路应在右侧硬路肩内设右侧路缘带，其宽度为 0.50m。高速公路的右侧硬路肩宽度小于 2.50m时，应设置紧急停车带。紧急停车带宽度应为3.50m，有效长度不应小于 30m，间距不宜大于 500m。8)高速公路、一级公路的互通式立体交叉、服务区、停车区、公共汽车停靠站、管理设施等的出入口处，应设置加减速车道。高速公路、一级公路以及二级公路的连续上坡路段，当通行能力、运行安全受到影响时，应设置爬坡车道。爬坡车道宽度应为 3.50m。9)各级公路路基宽度应符合规定。高速公路四车道设计时速 80km/h的路基宽度一般值为 24.50m，路基宽度最小值 21.50m。各级公路路基宽度为车道宽度与路肩