常州至无锡段一级公路设计

河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论0第一章 绪论1.1 绪言1.1.1 选题的意义交通运输事业具有重要的意义，对国家而言，促进了文化交流，促进了国家、社会的团结与统一，对国防和军事具有重要作用。对于社会而言，为社会提供了大量的就业机会，促进了旅游业的发展，是国民经济的命脉。公路交通是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志，是国民经济发展、社会发展和人民生活必不可少的公共基础设施。公路建设的发展速度对于促进国民经济的发展，拉动其他产业的发展具有非常重要的意义。本次设计的公路是江苏常州市至江苏无锡市二级公路。该公路地处平原，土壤肥沃，雨水充足，有较多鱼塘。该地区长期处于交通不良状态，随着地区经济的快速发展，地区原有公路线路已经严重限制了该地区与外界经济的联系，影响了地区人民的经济生活水平的提高。本公路的建设将大大加强地区与地区之间，地区与外界之间的联系，解决道路通行能力低的问题，促进该地区调整产业结构，商丘到鹿邑这条一级公路是连接两地的主要交通运输通道，加强了两地在经济合作和资源互补之间的联系与沟通，改善运输条件和投资环境使丰富的资源得到开发利用，把蕴藏的土地、渔业等资源优势转化为经济优势对两地的经济发展用极其重要的意义。1.1.2 现状与发展规划世界上无论是发达国家还是发展中国家，对水泥混凝土路面建造技术都一直在进行研究和总结，使得水泥混凝土路面在技术上日勤完善。经济上显出一定的优势，并得到较大范围的应用。特别是在高等级中交通的道路上，水泥混凝土路面有了较快的发展。例如，美国在全国公路网的建设和完善中，对于交通繁忙、汽车载重量较大或增大的道路，更多的选自建造水泥混凝土路面。国河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论1际上各国在发展水泥混凝土路面技术上的一个重要特征是密切集合本国实际和资源约束条件，起直接影响因素是本国水泥和沥青资源供给和价格情况，美国是典型的黑白两种路面几乎均等” “黑白并举”的国家。其原因除了能源的考虑外，其经济对比分析是建立在建设、维修，养护全部建设和运营的总费用最省的价值工程基础上，强调在路面使用年限内，每平方每年的价格最节省、投资效益最高。由于欧美发达国家的路面网基本建成，目前最大工作是道路养护工作。从 1988 年上海至嘉定高速公路建成通车至今 17 年间，在“国道主干线系统规划”的指导下，中国高速公路总体上实现了持续、快速和有序的发展，特别是 1998 年以来，国家实施积极的财政政策，高速公路得到快速发展，年均通车里程超过了 4000 公里，到 2004 年底，中国高速公路通车里程已超过 3.4万公里，继续保持世界第二。高速公路的发展，极大提高了中国公路网的整体技术水平，优化了交通运输结构，对缓解交通运输的“瓶颈”制约发挥了重要作用，有力地促进了中国经济发展和社会进步。1.1.3 研究的内容本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成常州至无锡段一级公路的设计工作，具体内容如下：（1）资料整理与分析设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据。（2）公路技术等级的确定。（3）方案拟定和比选。（4）路线平面、纵断面、横断面设计。（5）路基设计。（6）路基综合排水设计。（7）路面结构设计。河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论2（8）设计文件，即设计说明书。说明书交代设计内容、计算方法和过程。（9）设计图纸，要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面结构层设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格，其中一部分图纸需要计算机绘图。1.2 项目设计背景本次设计中的平面设计，纵断面设计，横断面设计，土方调配等内容主要采用了由道路工程师专门为工程师自己开发的纬地软件，该软件是一套具有领先技术的工程规划计算机辅助设计系统，主要应用于道路设计。纬地软件将道路设计所需的各种平面线形，纵断面坡度及坡长限制，横断面形式，超高方式等设计要素归纳为符合设计者设计习惯和思维的“设计目标”概念，进行目标化设计，而不是单纯的绘制线，点等几何图素。辅助设计者设计出合理的平，纵，横断面组合。设计完成后，纬地能够根据需要绘出任意比例的平面图，纵断面图，横断面图。1.3 沿线自然条件1.3.1 地理条件本设计的路段地处长江下游三角洲苏南平原，常州地貌类型属冲积平原，境内地形复杂，山区平圩兼有。南为天目山余脉，西为茅山山脉，北为宁镇山脉尾部，中部和东部为宽广的平原、圩区。地貌类型属高沙平原，山丘平圩兼有。1.3.2 地质条件该地区以砂性土和粘性土并存。粘性土含粘土较多，透水性较小，压实后水稳定性好；砂性土无塑性，透水性强，但是它的粘结性较小，易于松散，压河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论3实困难。土颗粒较细，平均粒径不大于 0.10mm，属细粒土。细粒土质砂性土，粒径组成接近最佳级配，遇水不粘着，不膨胀，雨天不泥泞，晴天不扬尘，级配适宜，强度、稳定性较好，是理想的筑路材料。1.3.3 水文条件本地区多年平均降水量在 1100mm 左右，降水日数平均每年达 130 天。降水量年际变化较大，最大年降水量为 1554 mm（1957 年） ，最小年降水量为574.5 mm（1934 年） 。降水量年内分配也不均匀，每年 49 月，受暖湿的夏季风的影响，降水多而集中，各月平均降水量为 100160mm，6 个月的降水量占全年的 70%以上，这期间的降水包括初夏的梅雨和夏秋的台风雨；10 月到次年3 月，受干冷的冬季风影响，降水很少，各月平均降水量为 4085mm。1.3.4 气候条件该地区属于江苏省南部，属于长江下游地区，北靠长江，南临太湖，距海仅有一步之遥，属于北亚热带海洋性气候，常年气候温和，雨量充沛，四季分明。常州春末夏初时多有梅雨发生，夏季炎热多雨，最高气温度常达 35以上，冬季空气湿润，气候阴冷。1.3.5 植被及作物该地区是全国主要的农作物产地，粮食作物有小麦、玉米、黄豆、水稻等，是著名的鱼米之乡。地域内盛产毛竹，素以竹海著称。本章小结本章主要介绍了选择该课题的意义、我国公路发展的现状和发展规划以及此题研究的主要内容，还提供了本地区的地理、地质、水文和气候条件，这对于分析当地的自然情况是十分方便的，它不仅为该条道路的选线、方案拟定和比选及平面设计提供了依据，而且为将来道路的路面建设提供设计依据。河南理工大学本科毕业设计 第二章 公路等级的确定4第二章 公路等级的确定2.1 公路功能本条公路的主要功能是为行车服务的，可以满足各种大中型车辆的行驶，同时，缓解城乡之间交通拥挤的状况。公路建成后作为城乡结合部混合交通量大的集散公路，与原有的道路构成规划完美路网，大大加强城乡地区之间的地区经济联系。该设计路段设计年限为 15 年，设计速度为 80km/h。2.2 公路分级交通部 2004 年 1 月颁布的国家行业标准 JTGB012003公路工程技术标准将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级，即高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。（1）高速公路：高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量2500055000 辆。六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量4500080000 辆。八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小汽车的年平均日交通量60000100000 辆。（2）一级公路：一级公路为供汽车分向、分车道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级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1500030000 辆。六车道一级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2500055000 辆。（3）二级公路：二级公路为供汽车行驶的双车道公路。河南理工大学本科毕业设计 第二章 公路等级的确定5双车道二级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500015000 辆。（4）三级公路：三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。双车道三级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20006000 辆。（5）四级公路：四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路应能将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量 2000 辆以下。单车道四级公路应能将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量 400 辆以下。2.3 交通量统计（1）现有交通量统计根据资料统计，现有交通量见下表 2-1。表 2-1 现有交通组成与交通量车型 小客车 黄河JN360 解放CA15 解放CA50 解放CA10B 东风EQ140 黄河QD351载重（kN） 18 150 50 50 40 100 70换算后载质量（t） 1.8 15 5 5 4 10 7交通量 550 60 250 200 300 250 180（2）交通量换算标准规定交通量换算采用小客车为标准车型。确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定如表 2-2。表 2-2 各汽车代表车型与车辆换算系数汽车代表车型 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 座的客车和载质量2t7t 的货车大型车 2.0 载质量7t14 t 的货车拖挂车 3.0 载质量14t 的货车河南理工大学本科毕业设计 第二章 公路等级的确定6（3）初始交通量计算初始年平均日交通量为：=550+3.060+1.5250+1.5200+1.5300+2.0250+1.5180=2625（辆/日）0N（4）设计交通量计算目前一般按年平均增长率累计计算确定。（2-1）10()ndN式中 预测年的年平均日交通量，辆/d；dN初始年平均日交通量，辆/d；0年平均增长率，%；预测年限。n通过上式计算设计交通量：)/(593)61(251dNd 辆2.4 确定道路等级根据本路段的功能主要是该地区之间交通运输的集散要道，担负为沿线工、农业生产以及政治、经济、文化物资服务。通过计算得出的设计交通量为 6002辆/日，在 500015000 辆之间，符合二级公路的适应能力。于是，确定该条公路的等级为二级。2.5 公路技术标准根据二级公路的技术标准是有各项技术指标来体现的，主要技术指标见下表 2-3。表 2-3 主要技术指标表二级公路设计指标设计速度 V 80km/h行车道宽度（m） 3.52=7行车道数 2河南理工大学本科毕业设计 第二章 公路等级的确定7路基宽度（m） 10表 2-3 主要技术指标表 （续）二级公路设计指标直线的最大长度（m） 20V=1600直线的最小长度（同向曲线间） （m） 6V=480直线的最小长度（反向曲线间） （m） 2V=160最大纵坡 6%最小纵坡 0.5%最大合成纵坡 10%凸形竖曲线一般最小半径/长度（m） 2000/50凹形竖曲线一般最小半径/长度（m） 1500/50行车视距（m） 110本章小结本章主要讲述了确定道路等级的一般方法。根据该条公路要求的交通量及其使用任务和性质，确定公路等级。通过该章的学习可以熟悉道路等级确定的步骤，这对于设计本条道路时，应该注意的主要技术标准是十分有利的。河南理工大学本科毕业设计 第四章 平面设计8第三章 路线方案拟定和比选3.1 选线原则与步骤3.1.1 选线的一般原则（1）在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入、细致地研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用省、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。不要轻易采用极限指标，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。 （3）选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园（如橡胶林、茶林、果园）等。（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。对严重不良地质路段，如滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法避开。当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑，汽车运营所产生的影响和污染，如： 路线对自然景观与资源可能产生的影响； 占地、拆迁房屋所带来的影响； 路线对城镇布局、行政区划、农业耕作区、水利排灌体系等现有设施造成分割引起的影响； 噪音对居民以及汽车尾气对大气、水源、农田所造成的污染及影响。河南理工大学本科毕业设计 第四章 平面设计9（7）对高速路和一级路，由于其路幅宽，可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件，利用其上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。上述选线原则，对于各级道路都是适用的。但在掌握这些原则上，不同等级的道路，会有不同的