土木工程毕业设计（论文）-银古高速公路辅道段路线设计-三级公路设计【全套图纸】 .doc

宁夏大学毕业设计通过各专业全套毕业设计银古高速公路辅道马莲台c100-c101段路线设计1 公路建设的意义1.1 概述银古高速公路辅道是在银川至古窑子高速公路建成封闭通车后，为满足沿线居民的慢速车辆和非机动车辆交通运输需求而建的。它的建成更加完善主干道网的交通功能,为西部大开发创造条件。全套图纸，加1538937061.2 公路建设的任务依据1.2.1 任务依据(1)以辅导老师提供的银川至古窑子高速公路辅道马莲台c100-c101段地形、地质资料为依据进行道路的选线、定线及平、纵、横的设计。(2)国家现行的有关标准、规范等。根据三级公路的交通量及其使用要求，结合沿线地形,地质等自然条件与主要技术指标的应用,进行路线方案论证与比选,确定合理设计方案。 1.2.2 路线起讫点、中间控制点、全长情况(1)新建辅道起点位于银古路终点以北200m民生渠桥头处，与国道307相接，终点桩号k110+550.00，全长43.550km。(2)路线走向：辅道大致呈西北东南走向。 (3)本设计路段为黄河以南 (k100+000.000k103+136.895)，属于平原微丘区。1.3 沿线地形、地质、水文等自然地理特征及其与公路建设的关系1.3.1 地形、地貌路线区域内的地质、地貌特征可划分为两类。黄河以西至银川，在大地构造单元上处于贺兰山褶皱带与鄂尔多斯台地间的凹陷区，即银川地堑。黄河以东在地貌上为缓坡丘陵及台地，海拔11091325m，地势较平坦开阔，沟壑发育，沙地交错分布于丘陵上，属宁夏河东沙地的一部分。1.3.2 区域地质稳定性评价 路线所经地区处于中朝准地台鄂尔多斯西缘地带。自西向东跨越银川地堑与陶东台拱两个构造单元。中生代为隆起区，新生代为地堑。其构造边界西为贺兰山东麓断裂，东以黄河断裂与陶乐台拱相连，南界断裂为牛首山东麓断裂带，北西走向。第三系地层构成不对称宽缓向斜，东缓西陡，始新世以来持续沉陷，地堑内沉积了巨厚的第三系、第四系地层。所以该路段地质稳定性好，可以建造三级公路。1.4 沿线筑路材料、水等建设条件与公路建设的关系1.4.1 石料场石料场有两个，即干沟石料场和黑山石料场。干沟石料场分布于银川市西侧贺兰山前，采购运输条件良好，岩性为石灰岩，石质坚硬，为黄河以西辅道构造物石料的主要供应来源，可作为防护、排水等工程砌体的块、片石用料、路面及构造物的混凝土骨料。黑山石料场位于银古辅道k100+000右侧500m处，运距短、开采条件良好，石料岩石性为石灰岩，石质坚硬，为银古辅道石料的主要供应来源。各料场储量均能满足沿线工程所需。1.4.2 天然砂砾 砂砾料场4个，分别为芦花砂砾料场、石坝沟砂砾料场、三道沟砂砾料场和马跑泉沟砂砾料场，均分布于沿线附近，开采运输条件良好。石坝沟、三道沟、马跑泉沟砂砾料，级配良好，砂质充填，开采厚度大，可作为沿线各类垫层及路基面层、底基层用料。1.4.3 砂 砂料场3个，即横城、清水营和马跑泉沟。横城砂料较细，可作为一般工程用料；清水营和马跑泉沟砂料类型比较齐全，可满足各种工程用料，为银古辅道主要供应料场。1.4.4 水 沿线工程用水可取自民生渠、黄河及古窑子村等，生活用水各村镇均有自来水。1.5 与周围环境和自然景观相协调情况银古辅道全线属于平原微丘地形，总体地形条件较好。在满足交通安全、快捷、舒适等功能的前提下，以保护和改善生态环境，促进区域经济发展为目的，在不破坏原生态环境的前提下沿线进行植树造林，使银古辅道和银古高速公路共同组成西部的又一绿色大通道，推进宁夏回族自治区的经济和其他社会事业的可持续发展。2 桥梁、涵洞 本着路、桥为一整体，原则上服从路线的基本走向，并适应地方规划等要求，桥位选择时，应结合地形、路线平、纵、横面的优化设计，综合比较，以求得到较为理想的桥涵位置；桥孔布设除必须满足水文、水力、地质等要求外，一般均不压缩原有河床，尽量使各桥孔布设合理，桥梁结构安全、经济、美观，并便于施工。桥涵要求的最低路基设计高程由水文条件、桥下所需净空高度和桥涵构造条件决定。大、中桥上纵坡不宜大于4%，紧接大、中桥桥头两端的引道纵坡应与桥上纵坡相同。本设计路线经过河流、所涉及到的桥梁、涵洞设计，及具体的桥涵施工和材料不作详细说明。3 路线方案比选3.1 选线原则(1) 路线设计应在保证行车安全、舒适、速度的前提下,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,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。(2) 选线应注意同农田基本建设相配合,做到少占农田,并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。(3)通过名胜、风景、古迹地区的道路,应注意保护原有自然状态,其人工构造物与周围环境、景观相协调。(4) 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、细致的研究,在多方案论证,比选的基础上,选定最优路线方案。(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、泥沼等地段和沙漠,多年冻土等特殊地区,应慎重对待,一般情况下应设法绕避。(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的分割引起的影响。 噪音对居民以及汽车尾气对大气、水源、农田所造成的影响。3.2 路线方案比选本次毕业设计遵上原则,在给定的1：5000地形图上选出两种方案，进行方案比选：方案一、方案二主要指标比较指标单位方案一方案二路线长度km3.2803.136新建km3.2803.136工程数量填方103m38.322.862挖方103m333.2211.411桥梁m/座00涵洞道33比较结果推荐方案经比较：方案一路线较长，填挖方量较大，地势起伏大，路线线形指标较低，所以选择方案二进行定线设计。4 毕业设计计算书4.1 平面线形设计4.1.1 平面线形设计原则(1) 平面线形应直捷、连续、顺适,并与地形、地物相适应,与周围环境相协调。行驶力学上的要求是基本的,视觉和心理上的要求应尽量满足。(2) 保持平面线形的均衡与连贯。 长直线尽头不能接以小半径曲线。 高、低标准之间要有过渡。(3) 应避免连续急弯的线形,设计时可在曲线间插入足够长的直线。(4) 平曲线应有足够的长度。平曲线每段曲线至少需要3s行程，全长则需要9s=9x30x1000/3600=75m的行程。(5) 直线最大长度一般控制在20v=20x30=600m以内。直线最小长度 同向曲线间：当v60km/h时，不小于6v,即不小于180米； 当v40km/h时有所放宽，参考执行即可，取4v=120米。反向曲线间：以不小于设计速度的两倍为宜。(6) 长直线或下坡尽头的平曲线,除曲线半径、超高、视距等必须符合规定外,还必须采取设置标志,增加路面抗滑能力等安全措施。4.1.2 平面线形设计的技术经济指标 根据(以下简称标准)的规定，平原微丘区地区的三级公路的计算行车速度采用30km/h时，平曲线要素的有关规定如下：(1) 圆曲线半径：极限最小半径为30米， 一般最小半径为65米，不设超高最小半径为350米， 最大半径为10000米。(2) 缓和曲线最小长度： 一般值为40米； 极限值为30米。(3) 缓和曲线参数a值 回旋线参数a和与之连接的圆曲线之间只要保持r/3ar，便可得到视觉上协调而又舒顺的现形。(4) 平面线形要素的组合类型基本型：为使线形协调，a值的选择最好使ls1：圆曲线长度：ls2=1：1：11：2：1，且满足设置基本型的几何条件：20s型：相邻两个回旋线参数a1 = a2最好，或者a1： a25%时,应在最大纵坡内设置缓和坡段,其纵坡应3%,长度应最小坡长.(5) 平均纵坡：在一定长度路段内,路线在纵向所克服的高差值与该 路段距离之比,当越岭路线相对高差为200-500m是ip=5.5%(6) 合成坡度： 在超高的平曲线上，路线纵坡与超高横坡所组成的坡度 (7) 满足视觉要求的最小竖曲线半径值：当v=30km/h时 凹形：2000米 凸形：1000米(8) 凸形竖曲线最小半径：一般值为400m，极限值为250m，凹形竖曲线最小半径：一般值为400m，极限值为250m，竖曲线最小长度：25米。4.2.3 竖曲线要素的计算过程 本设计共有9个变坡点，桩号分别为：k100+150 k100+400 k100+600 k101+50 k101+450k101+850 k102+100 k102+450 k102+750变坡点高程分别为：1278.057m 1276.683m 1283.556m 1286.783m 1283.051m 1285.802m 1290.816m1289.492m 1293.581m坡长分别为：150.0m 250.0m 200.0m 450.0m 400.0m 400.0m 250.0m 350.0m 300.0m 386.895m坡度分别为：i1=+0.591% i2=-0.567% i3=+3.459% i4=+0.717% i5=-0.933% i6=+0.418% i7=+2.504% i8=-0.425% i9=1.364 i8=-3.643%(1) 计算竖曲线要素（以变坡点1为例） 取r=6100m， （“+”为凹形，“”为凸形）判断为凸形曲线曲线长切线长外 距(2) 计算设计高程 竖曲线上各桩号高程计算竖曲线起点桩号=（k100+150.00）-35.307=k100+114.693竖曲线起点高程=1278.057-35.307x0.591%=1277.848m桩号k100+150处：横距x1=150-114.693=35.307m竖距切线高程=1277.848+35.307x0.591%=1278.057(m)设计高程=1278.057-0.102=1277.955（m） 直线上各桩号高程计算 k100+50.00 k100+100.00 4.2.4 竖曲线总述全线共设竖曲线9个（不包含起终点），最小竖曲线半径1500米。竖曲线长度占路线总长21.86%，竖曲线平均每公里变坡点3个/km，最大纵坡为3.6%，最小纵坡为0.4%，最大坡长为450m，最小坡长为150m。4.2.5 进行纵断面设计时，应注意以下几点(1) 道路平纵线形组合的设计原则： 应在视觉上能自然的引导驾驶员视线，并保持视觉的连续性。 注意保持平纵线形的技术指标大小应均衡。 选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。 注意与道路周围环境的配合。(2) 平、纵线形组合的基本要求： 当竖曲线与平曲线组合时，竖曲线宜包含在平曲线之内，且平曲线应稍长于竖曲线。 平曲线与竖曲线大小应保持均衡。 要选择适当的合成坡度。(3) 平纵线形设计中应注意避免的组合： 避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。 避免将小半径的平曲线起、终点设在或接近竖曲线的顶部或底部。 避免使竖曲线顶、底部与反向平曲线的拐点重合。 避免出现驼峰、暗凹、跳跃、断背、折曲等使驾驶员视线中断的线形。 避免在长直线上设置陡坡或曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。 避免急弯与陡坡的不利组合。4.3 横断面设计4.3.1 横断面设计的技术经济指标(1) 路基宽度为7.5m 行车道宽度为6.5m 硬路肩宽度为1m(2) 路拱横坡度：水泥混凝土、沥青混凝土路面为1.0%2.0% 硬路肩可与路面采用同一坡度，也可稍大于路面。(3) 超高：a) 最大超高率：我国标准规定三级公路为8%。超高过度段长度： b) 超高渐变率： 注：排水考虑：路拱横坡由ig过渡到0%，路段，即lc不能太长。当lslc时，只要=0.00303，仍可取lc=ls。c) 超高过渡方式：绕内边线旋转。4.3.2 超高加宽计算过程（以第一平曲线为例）(1) 路面横坡度ig=1.5%，路肩横坡度ij=2%，超高横坡度ih=2%则=ih-ig=0.035-0.015=0.02 b=7.5-0.5=6（m）取lc=ls=65（m） 则由得 =0.121 满足的舒适界限0.100.16(2) 视距计算当v=30km/h时，公路停车视距为30米，我国标准规定三级公路的视距不得小于停车视距的两倍，即s=60m。1. 不设缓和曲线的横净距计算 当时，取，即r=200m 则， ，横净距在弯道上须清除（h-ho=3.12）米的范围,以满足视距满足要求2.设缓和曲线的横净距计算 当时，取，即r=150m则，横净距在弯道上须清除（h-ho=0.52）米的范围，以视距满足要求当时，取，即r=150m则，横净距视距满足要求(3) 合成坡度计算 (4) 绕内边线旋转超高值计算：临界断面距过度段起点：圆曲线上：外缘中线内缘(5) 土石方量计算（平均断面法）k102+550.0：aw=0.00m2 ，at=3.913m2 k102+600.00 ：aw=0.00m2 ，at=2.67m2则挖方量=（600-550）x（0.0+0.0）/2=0.00m3 填方量=（600-550）x（3.913+2.67）/2=271.825m34.4 运用计算机进行毕业设计的情况本次毕业设计主要采用autocad进行绘图、南方cass绘图软件进行地形图的数字化应用和excel制表计算。平面设计在1：5000地形图上读取交点坐标，在1：2000地形图上画出交点连线，利用excel编辑公式计算，根据设计的圆曲线半径、缓和曲线长度计算平曲线要素值和主点坐标，再利用autocad绘制路线平面图，标出50m里程桩和加桩桩位。纵断面设计利用南方cass绘制纵断面图，计算纵断面设计高程，绘制竖曲线，完成纵断面设计图。横断面设计利用南方cass读取里程桩横向坡度明显变化处各点坐标和高程，绘制横断面图，然后根据设计高程绘制路基横断面图，读取挖填方面积，用excel计算土石方数量，编制路基设计表。5 路基、路面及排水5.1 路线本设计路线起点桩号k100+000.00，终点桩号k103+136.895，全长3.136km。全线共设三个平曲线，其中圆曲线最大半径为200米，最小半径为150米，缓和曲线最大长度为65米，最小长度为50米，直线最大长度为916.487米，同向曲线间直线最小长度429.76米,反向曲线间直线最小长度481.192米。曲线占路线总长的21.1%。 纵断面共设9个变坡点，桩号分别为：k100+100 k100+400 k100+600 k101+50 k101+450 k101+850 k102+100 k102+450 k102+750，最小竖曲线半径1500米，最大竖曲线半径为6100米，竖曲线长度占路线总长21.86%，最大纵坡为3.643%，最小纵坡为0.418%，最大坡长为450m。最小坡长为150m。路基总宽7.5米，其中行车道宽度为6.5米，横坡度为1.5%，硬路肩宽度为1米，横坡度为2%。交点处平曲线不设加宽值，超高横坡度均为2%。5.2 路基、路面及排水5.2.1 路基横断面布置及超高方式说明(1) 路基横断面的布置 银川至古窑子高速公路辅道马莲台段路基宽度为7.5米，路基横断面组成如下： 行车道宽度： 2x3.25米 硬路肩宽度： 2x0.5米(2) 超高方式设计路段的路面横坡度为1.5，路肩横坡度为2%。超高方式采用绕路基内边线旋转。为保证曲线外侧路面过渡圆滑顺适及过渡路面积水及时排出，控制超高渐变率不过缓及其上限值(1/75)与下限值(1/330)，以满足路面排水的需要。5.2.2 路基设计说明(1) 路基横断面设计 路基横断面采用平原微丘区三级公路标准，路基宽度7.5米，低填路段边坡采用1：1.5，路基填方高度大于8.0米时，在8.0米处变坡，上部边坡采用1：1.5、下部边坡采用1：1.75；挖方路段两侧采用底宽0.4米、深度0.4米、边坡1：1的梯形边沟，边沟外侧设置1.0米的碎落台，挖方边坡采用1：0.5。当挖方高度大于8.0米时，在8.0米处增设宽度为2.0米的平台，距挖方路堑顶缘5.0米设置截水沟。公路用地范围为路堤两侧坡脚以外1.0米，（有排水沟时为排水沟外缘以外1.0米）；挖方路段为路堑边缘以外1.0米（有截水沟时为截水沟外缘以外1.0米）。(2) 路基填料 为了保证路基的整体强度和稳定性，银川至古窑子高速公路辅道马莲台段对于路基填料提出如下要求：项目分类路面地面以下深度（cm）填料最小强度(cbr)()填料最大粒径(cm)上路床030610下路床3080410上路堤80150315下路堤150以下215零填及路堑路床030610填方路堤的最大粒径不应超过压实层厚度的2/3，压实层厚度根据实验确定，一般为30厘米。(3) 路基压实标准和压实度的说明 设计路段填方路堤及土质挖方段按照要求,路基压实度应满足路基具有足够的整体强度和稳定性,采用重型击实标准控制压实度,应符合如下要求:路基压实度(重型)路面底面以下深度(cm)压实度(%)上路床03093下路床308093上路堤8015090下路堤150以下90零填及路堑路床030935.2.3 路基、路面排水系统及防护工程设计说明 路基、路面排水工程是结合公路沿线地形条件、路线纵断面设计、路基填挖状况以及桥梁涵洞的设置情况，整体考虑综合排水系统后设置完成的。黄河大桥以东路段采用散排形式，直接将路基路面积水通过边沟排入桥下、涵洞或河沟中，路基填挖交界处采用边沟急流槽将水排至路基以外安全地带。为防止冲刷破坏，截水沟、平台排水沟以将砌片石进行加固，与急流槽连为综合排水系统。5.2.4 路面设计说明(1) 设计原则：根据公路等级交通量、结合沿线气候、水文、地质和筑路材料的分布情况，本着因地制宜，就地取材，方便施工，便于养护等原则并参照宁夏地区的筑路经验，进行路面结构组合设计。(2) 路面结构设计：面 层 5cm沥青路面基 层 20cm水泥稳定砂砾底 基 层 25cm级配砂砾5.2.5 施工方法及注意事项(1) 路面施工前，首先应做好地面临时排水设施，防止雨水造成路基冲刷；(2) 严格按照交通部颁有关标准和规范的施工工序、工艺及质量检查验收标准进行施工；(3) 桥涵两侧路基填料应选择较好的填筑材料，每层填筑厚度不得大于30cm，并充分压实；(4) 挖方路段施工过程中，应注意边坡的修整，并不得陡于边坡设计值；(5) 地面横坡陡于1：5时，路基施工应开挖台阶，并作成3的内倾坡度；(6) 路基填料应满足最小强度和最大粒径的要求；(7) 取土场开挖应具有规则的几何形状，避免乱采乱挖、破坏环境，使用完毕后由建设单位恢复；(8) 弃土堆应与农田建设和自然环境相结合，尽量利用弃土改地造田；(9) 路面工程施工前，应对路床质量进行复测验收，合格后方可进行路面垫层、基层及面层的施工；(10) 水泥稳定沙砾基层混合料拌和应均匀一致，控制碾压终了时水泥的终凝时间；必须保湿养生，养生期间除施工车辆外，禁止一切机车辆通行。其他未尽事宜请参照有关设计、施工技术规范、标准。6 结论本次毕业设计经过三个月，在郭老师和杨老师的精心指导下终得完成。本设计路线起点桩号k100+000.00，终点桩号k103+136.895，全长3.136km。全线共设三个平曲线，其中圆曲线最大半径为450米，最小半径为150米，缓和曲线最大长度为65米，最小长度为50米，直线最大长度为916.487米，同向曲线间直线最小长度429.76米,反向曲线间直线最小长度481.192米。曲线占路线总长的21.1%。纵断面共设9个变坡点，最小竖曲线半径1500米，最