土木工程毕业设计(论文)_某二级公路设计与计算【全套图纸】

重庆大学网络教育学院毕业设计题目某二级公路设计与计算批次101层次专科起点本科专业土木工程（道路桥梁方向）_学号W10104393校外学习中心学生姓名_指导老师_起止日期2012320124目录摘要11绪论111原始资料1111地形、地貌2112地质、气候、水文2113公路设计基本参数22公路平面设计321平面方案比选3211公路平面设计的技术标准3212方案确定3213方案比选422平面线形要素计算423平曲线几何要素计算624主点里程的计算725公路中桩坐标的计算7251计算直线中桩坐标7252计算曲线中桩坐标8253坐标计算过程93公路纵断面设计1531纵断面的竖曲线要素及主要点设计高程计算15311纵断面设计的所需基本资料15312竖曲线要素的确定15313各变坡点处竖曲线要素及设计高程计算164公路横断面设计1741公路横断面的组成17411横断面尺寸的确定17412公路行车道宽度的确定18413路肩宽度的确定18414加宽值的确定1842路拱和超高的确定18421路拱18422超高1943横断面上超高值的计算1944路基标准横断面和特征横断面的绘制1945路基土石方数量计算20致谢21参考文献21摘要交通运输是国家经济的基础产业之一，它把国民经济各领域和各个地区联系起来，控制着国家的经济命脉，在社会物质财富的生产和分配过程中，在广大人民生活中起着极为重要的作用。本文内容是关于某二级公路设计与计算。本设计为汽车二级公路，路基宽为17M，采用双向两车道、无中央分隔带设计。设计共分为四个部分第一部分为绪论，包括原始资料、重要参数与设计内容等；第二部分为平曲线设计部分，包括圆曲线、缓和曲线、逐桩坐标、里程等设计与计算；第三部分为纵断面设计部分，包括竖曲线设计与计算；第四部分为横断面设计部分，包括路基断面选择、超高、土石方计算等内容。关键词二级公路平面纵断面横断面全套图纸，加1538937061绪论交通对国民经济的发展具有基础性、先导性的作用，近年来，我国公路建设方面成就十分显著，国家在基础建设资金的大规模连续投入之后，公路基础设施显著改善，公路路网也更加合理。大量高等级公路的建设和使用，为汽车快速、高效、安全、舒适地运行提供了良好的条件，标志着我国的公路运输事业和科学技术水平进入了一个崭新的时代。本某二级公路地处东北山岭重丘地区，无不良地质状况，沿线的土质多为粘性土。但是地形条件十分复杂，分布有大量山峦、丘陵以及农田水利设施。山岭地区的展线问题是主要的考虑因素。设计的主要内容包括原始资料、公路平面设计、公路纵断面设计、公路横断面设计等部分。本着科学、谨慎、认真、务实的原则。本人在设计过程中参阅了公路勘测设计、公路设计规范、路基路面工程、公路设计手册、工程概预算等专业文献。力求做到在技术上先进适用；费用上经济合理；施工上安全可靠，并把理论知识与现场实践相结合，从而达到使设计更加完善的目的。11原始资料本设计是根据所给比例尺为110000的等高线地形图，以及所在的地区的气候、土壤、地质、水文等资料进行的某二级公路的施工设计。本设计地形图主要为山岭重丘区，整个设计应遵循山岭重丘区二级公路的技术标准。111地形、地貌本设计路段所在地区处属于东部温润季冻区，山岭重丘区沿河线。112地质、气候、水文气候寒冷，主要的病害有冻胀、翻浆、水毁和积雪等。冬季气温很低，路面结冰会严重影响行车安全，春融期有可能发生冻胀、翻浆等病害，降雨量为6482MM,夏季水量暴涨会冲毁路堤，这些都会对公路交通构成严重威胁；冬季气温最低为38，夏季最高气温为365，夏冬温差较大。主风向为西南风。多丘陵和山地，山岗处树木较多，农田处有灌木区，农田多旱地。沿线多粘质土，山坡上1米以下是碎石土。沿线山体稳定，无不良地质状况，陆家屯与李家店之间地段有两条河流横穿（一为季节性河流，另一为非季节性河流），公路沿线应做好排水工作，以免水毁路基。113公路设计基本参数通过对该公路所处的地形、地貌、公路等级、交通量及设计车速的分析调查，对远景交通量进行计算，计算值为6051辆/日，满足公路路线设计规范211规定“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。”的要求，确定采用山岭重丘区二级公路进行设计。现依据公路工程技术标准和指导老师下达的设计任务书，将本次设计所采用的指标列出如下设计车速40KM/H远景交通量6051辆/日圆曲线一般最小半径100M圆曲线极限最小半径60M公路最大纵坡6（规范值7，任务书下达6）公路最小纵坡03缓和曲线最小长度35M平曲线最小长度200M同向曲线最小长度6V240M反向曲线最小长度2V80M平曲线最大超高6行车道数2行车道宽度26M硬路肩宽度225M纵坡最短坡长120M纵坡最大坡长1100M（坡度3）最大直线长度20V800M平曲线采用的超高方式绕中线旋转凸形竖曲线半径极限最小值400M一般最小值700M凹形竖曲线半径极限最小值450M一般最小值700M竖曲线最小长度90M设计荷载公路级2公路平面设计平面设计是公路设计的基本组成部分，是根据汽车行使的性能，结合当地的地形条件，按照公路设计规范在平面上布置出一条通顺，舒畅的线形来设计的。21平面方案比选211公路平面设计的技术标准根据公路等级为二级公路，设计车速为40KM/H，由公路工程技术标准中查得下列指标圆曲线最小半径一般值为100M，极限值为60M；缓和曲线最小长度为35M；平曲线最小长度为200M；同向曲线间的直线最小长度不小于6V640240M；反向曲线间的直线最小长度不小于2V24080M。212方案确定收到毕业设计任务书后，根据任务书要求，对地形图进行处理，处理内容包括移动地形图使之与坐标方格网所示坐标相吻合（本地形图不需要进行旋转）。检查原始地形图，更改地形图上明显错误的等高线和地形点标高。数字化地形图，由图面等高线、地面高图层生成DTM，并进行处理，使地模尽可能与原地形吻合。然后进行选线、路线平纵横设计、两方案比选工作，最后确定采用方案，细化设计内容。本设计采用高程设计线在路基中线，超高旋转轴为路基中线，横断面加宽过渡方式采用四次抛物线加宽。由于需要满足平曲线超高渐变率的要求，在部分平曲线中采用了较小的圆曲线半径和较大的缓和曲线长，经过比选，两方案的平、纵均满足各项指标要求，方案二较为经济合理，故最终以方案二进行设计。213方案比选做出两方案的平纵设计时比选，比选情况如下表表1两方案平纵设计比选项目方案1方案2路线长度38699023839599交点数109平曲线占路线总长4452438683平曲线最小半径156308134280最大纵坡49335248竖曲线最小半径1000700安全评价安全安全方案优点纵坡较小路线较短方案缺点路线较长纵坡稍大方案比较参考推荐经过方案比选，推荐采用方案二进行设计。22平面线形要素计算（以第一个曲线为例，其余类推）本次设计取圆曲线的半径为250M，缓和曲线长度取80M，缓和曲线应满足的条件MRLVLSSS25078933642290031MIN,3缓和曲线的取值必须大于（1）、（2）值的最大值，且大于技术标准中规定的最小长度值，同时取值还应在条件（3）的取值范围内，本次设计取缓和曲线的长度80M满足条件的要求，故本次缓和曲线的长度取80M。由图面有起点QD（4979864，2346051）、JD1（4484085，2331258）、JD2（4141307，2577589）坐标增量2111,IIYIIXJDJ象限角22XARCTG交点间距2322YS计算方位角A24ADX时，0,2518Y时，26,X时，273600Y时，转角”左偏为“右偏，为IIIIIA,1起点QD与JD1之间坐标增量794586497058XD3123Y交点间距02S象限角794951ARCTG因为0，0，故方位角XDY7091880AJD1与JD2之间坐标增量MX34254371Y1682195交点间距S092象限角7351624ARCTG因为0，0，故方位角XDY2981408A转角379I23平曲线几何要素计算RETALSSZHYPHZQZ0Q图21平曲线如图21几何元素的计算公式如下282403MRLQSS2983PSS210647920RADLS211MQTGPRT21221802LLS213SECPE214TJ2JD1处的几何元素MJELTGTMPQ71623497120675SEC052348839716324170612598406253092803423）（24主点里程的计算主要点里程JD1处4950KJD3710259412001KTZH8537LYS346282001L4261460KLZS93721201KHQ其余各点计算见直线曲线及转角表。25公路中桩坐标的计算251计算直线中桩坐标如图22，设交点坐标为JD（XJ，YJ），交点相邻直线的方位角分别为A1和A2。ZHYQHZA1JDA2NN图22中桩坐标计算图则ZH（或ZY）点坐标215180COSATXJZH216INY点坐标或2172HZCOSJ218INAT设直线上加桩里程为表示曲线起、终点里程，则HZL,前直线上任意点坐标219180COSZTXJ220INALY后直线上任意点坐标H2212COSZTJ222INLY252计算曲线中桩坐标曲线上任意点的切线横距2236134925503640SSSLRLLLRLX式中缓和曲线上任意点至点的曲线长LHZ缓和曲线长度SL1第一缓和曲线任意点坐标YZ224RLL30ACOSRLL30CSXXS212ZHINO212SSZLLY2圆曲线内任意点坐标A由时，H225RLLARLXSY90COS90SIN21LLSHYII1式中圆曲线内任意点至点的曲线长；LHYHY点坐标；HYX,B由时226RLLARLSY9018COS90SIN22LLSYHII2式中圆曲线内任意点至点的曲线长；LYH3第二缓和曲线内任意点坐标；Z2273018COS30S222SHRLLARLLXXINC222SSZLLY式中第二缓和曲线内任意点至点的坐标；LHZ4方向角计算A缓和曲线上坐标方向角228,RLL90AS2IIN,1I转角符号，第一缓和曲线右偏为“”，左偏为“”；第二缓和曲线右偏为“”，左偏为“”；式中缓和曲线上任意点至点的曲线长；LHZ缓和曲线长度；SLB圆曲线上坐标方向角229,90SIIRLLANI2,1为转角符号，右偏为“”，左偏为“”；253坐标计算过程以桩号K030000、K040000和K050000为例，计算如下已知交点JD1处坐标为（4484085，2331258），T124974M,A1181709,80MSL1ZH点坐标82346017098COS9420854ZHX98023418079SIN94125823ZHY2K030000点处于前直线段上，坐标为97617COS305704X1032809IN12942582313K040000点处于ZH与HY之间，坐标为75074L87420253468782852492X45803731COS0COS7042X280577098SIN25738S842531Y4K050000点处于HY与YH之间4512L417097708COS25094SIN452917X2390581INI368Y计算出路线的逐桩坐标如下页表表2逐桩坐标表坐标坐标桩号NE桩号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逐桩坐标表（续1）坐标坐标桩号NE桩号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逐桩坐标表（续2）坐标坐标桩号NE桩号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逐桩坐标表（续3）坐标坐标桩号NE桩号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公路纵断面设计纵断面是一条沿着道中线竖直剖切，然后展开即为路线纵断面。由于自然因素的影响以及经济性要求路线纵有起伏的空间线。纵断面上有两条主要的线，一条是地面线，它是根据中线上个桩点的高程而绘制的一条不规则的折线，反应了沿着中线地面的起伏变化情况；一条是设计线。纵断面设计的主要任务是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、运输经济合理和乘客感觉舒适的目的，同时还要考虑到公路等级的因素，要与其相适应。31纵断面的竖曲线要素及主要点设计高程计算311纵断面设计的所需基本资料本次设计任务书结合公路工程技术标准规定最大纵坡6，最小纵坡03；最小坡长110M，最大允许的合成坡度为7；凸形竖曲线一般最小半径为700M，凸形竖曲线最小长度为90M；凹形竖曲线一般最小半径为700M，凹形竖曲线最小长度为90M。312竖曲线要素的确定纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，成为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便，故在该设计中采用抛物线如图31T1L2EPHQIIXY图31竖曲线要素示意图在图示坐标下，以二次抛物线作为竖曲线的一般方程式为31IXKY21其竖曲线的诸要素计算公式如下竖曲线长度L或竖曲线半径R或32L竖曲线切线长T332RT竖曲线上任意一点竖距H34X2竖曲线外距E或35RT2482TLE式中坡差，竖曲线长度，ML竖曲线半径，MR313变坡点处竖曲线要素及设计高程计算以第一个竖曲线为例变坡点桩号K0320M处，取半径R4000M，高程为805309M，（其中起点高程813307M，终点高程798934M）。则49230/78130951I5472计算竖曲线要素为凸形042112I曲线长MRL6840切线长T684外距E0542计算设计高程竖曲线起点桩号MKK162982300竖曲线起点高程8354859竖曲线终点桩号0竖曲线终点高程7102383竖曲线内不再加桩。表3坚曲线计算表桩号坡段高程M标高修正YXX/2RM竖曲线高程MK0299168058300805830K03208053090054805255K0340848045710804571其余竖曲线的计算类推，不再一一列出，详见纵坡及竖曲线表和路基设计表。4公路横断面设计道路的横断面,是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑，弃土堆，环境保护等设施。41公路路横断面的组成411横断面尺寸的确定为满足汽车行人以及其它车辆在公路上正常运行要求，路基须有一定宽度。整体式断面包括行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等组成部分。本设计为某二级公路，路基宽为17M，路幅采用整体式双向四车道,无中央分隔带，具体横断面组成和各部分尺寸见图41。图41横断面412公路行车道宽度的确定本设计路段为地形为山岭重丘区地形，远景交通量为6051辆日，根据标准规定并结合实际情况，取道路等级为二级公路，路幅定为整体式双向四车道，无中央分隔带。413路肩宽度的确定路肩应具有足够的宽度保证其功能的充分发挥，但是过宽的路肩将使驾驶员把路肩当成外加的行车道使用。本设计中参照标准及设计任务书的有关规定选择路肩宽度。硬路肩25米，路肩坡度为2。414加宽值的确定当汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后内轮轨迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。标准规定对于半径大于250M的圆曲线，由于加宽值甚小，可以不加宽。本设计中采用规范中的第三类进行加宽。42路拱和超高的确定421路拱为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形，称为路拱。路拱对排水有利但对行车不利，路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不平稳，同时给乘客以不舒适的感觉。标准规定路面类型为沥青混凝土路面时路拱横坡度取1020，本设计采用行车道为15，硬路肩为20的路拱横坡。422超高为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高与内侧低的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。超高横坡在圆曲线上是与圆曲线半径相适宜功能的全超高。在缓和曲线上上逐渐变化的超高，是从双向坡度过度到单向横坡度的路段。1最大超高和最小超高超高过大会使慢性的车辆产生向曲线内侧滑移的可能性，最小超高