毕业设计（论文）-一级公路XX段设计.doc

毕业设计（论文） 第 页 前前 言言 四年的大学生活里，我们学到了不少知识，但没有系统的完善起来，如今面临毕 业，我们又一次站在人生的十字路口，升学或工作我们都需要进行一次对自己能力的 考验。如今学校安排的这次毕业设计给我们提供了一次这样的机会，让我们在迈出大 学校门之前对自己有一个清醒的认识。毕业设计是大学本科教学计划中最后一个重要 的教学环节，是对自身综合应用所学的道路基础理论的培养，也是进行道路工程设计 或科学研究的综合训练，是对前面各个教学环节的继续、深化和拓宽，是培养自身综 合素质和工程实践能力的重要阶段，是必须的综合训练，有利于向工作岗位过渡。 我们课题组进行的一级公路的设计与计算。内容主要包括：路线设计、路基设计、 路面结构设计、施工组织设计、工程预算、专题报告。 本毕业设计课题为xx 一级公路 xx 段设计 ，要求对 xx 一级公路 xx 段进行 路线、路基路面工程施工图设计，同时进行工程总体布置图设计。道路路线工程要求 对所提供地形图，依据控制点进行平面设计、纵断面设计、横段面设计；桥梁和涵洞 工程根据地形、地貌及使用等要求进行结构尺寸和构造设计，要求所设计桥梁和涵洞 具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性；路面工程根据工程当地的建材类型和产量 进行选取，对路面的面层、基层和垫层的材料强度、刚度和稳定性进行验算。 本设计的内容全面地包含了交通土建专业所学知识，是一次全面的设计演练。同 时，设计研究的内容具有相当的深度和难度，是对我们的一次综合考核。设计应达到 的技术要求为满足实际施工要求，即所设计的内容正确、可行。为此，设计过程中要 以设计规范为准绳，严格控制各设计内容满足规范和相关条例的要求。 整个设计过程中，在老师的指导下和本组成员以及其他设计小组的指导教师和同 学们的帮助下，我不仅巩固了专业知识，还解决了许多以前疑惑的问题。在此我要向 老师和同学们表示感谢。在以后的学习和工作中，我将继续努力，争取做得更好。 由于我尚未踏入社会，限于时间和经验等方面的原因，在设计中难免有不尽合理 和完善之处敬请老师和同学们批评指正。 2008 年 6 月 毕业设计（论文） 第 页 第一部分第一部分 设计说明部分设计说明部分 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 公路运输特点及地位 交通运输是国民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， 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。国家 的综合运输系统是有铁路、公路、水运、航空以及管道五种运输方式组成的。这些运 输方式在技术经济上各具特点，其中公路运输机动灵活，可以深入到城市、工厂、矿 山、村庄，可实现门到门的运输，它能迅速集中和分散货物，避免中转重复装卸，批 量不受限制，时间不受约束，是我国综合运输体系中最活跃的一种运输方式。 在过去的传统运输中，公路运输大量承担着枢纽和城市间短途运输的任务。改革 开放以来，随着社会主义商品经济的发展和乡镇工业的兴起，大城市与卫星城镇、城 乡之间经济合作进一步加强，以及沿海地换乘、换装，节省运输时间，加速物资流转， 减少费用开支，减少货物换装损耗等，这些正是公路运输特具的有时。 “要想富，先修 路” ， “公路通，百业兴” ，这反映了公路服务于千家万户和人们对发展公路运输的深切 感受。 1.2 我国公路发展概况 1.2.1 我国公路发展历程及现存问题 本世纪初汽车输入我国，通行汽车的公路开始发展起来。解放前，由于社会不稳 定，经济落后，公路建设带外向型经济的发展，加之城乡人民生活水平的提高，中短 途、小批量、门到门的货运需求日趋旺盛，旅客运输量逐年大幅度证章，人们旅行的 方便、舒适、及时性，对货物运输的准时、快速、安全、保质有了新的愿望，迫切要 求在客货运输中能尽可能减少大都以军用为主，到 1949 年底，全国公路里程仅有 8.1 毕业设计（论文） 第 页 万公里。中华人民共和国成立以后，为了迅速恢复和发展国民经济，巩固国防，国家 对公路建设作出了很大努力，取得了显著成就。50 年代中后期，为适应经济发展和开 发边疆的需要，我国开始大规模建设通往边疆和山区的公路，相继修建了川藏公路、 青藏公路，并在东南沿海、东北和西南地区修建国防公路，公路里程迅速增长，1959 年达到 50 多万公里。70 年代中期我国开始对青藏公路进行技术改造，80 年代全面完 成，建成了世界上海拔最高的沥青路面公路。改革开放后，国民经济持续高速发展， 公路运输需求强劲增长，公路基础设施建设开始发生了历史性转变，公路通车里程由 1978 年的 88 万公里猛增到 1994 年底的 110 万公里，并实现了县县通公路，97%的乡 及 78%的村通了汽车。公路的技术标准也有明显提高，1994 年达到登记的公路有 84 万公里。1988 年实现了高速公路零的突破后截止到 1995 年底通车里程已达到 2141 公 里。在此期间一大批科技成果得到了推广应用，航测遥感，特别是计算机辅助设计技 术已转化为生产力，基本上改变了公路测设的落后面貌。进入 90 年代，在国道主干线 总体规划指导下，我国高速公路建设步伐加快，每年建成的高速公路由几十公里上升 到一千公里以上。到 1999 年底，全国高速公路通车里程已达 11605 公里。短短 10 年 间，我国高速公路就走过了发达国家高速公路一般需要 40 年完成的发展历程。高速公 路及其他高等级公路的建设，改善了我国公路的技术等级结构，改变了我国公路事业 的落后面貌，同时也大大缩短了我国同发达国家之间的差距。 但是,目前公路运输仍存在的以下主要问题： （1）公路交通的基础设施水平还较差。截止到 2001 年底，我国修路网密度仍然 较低，只相当于巴西的 1/2，印度的 1/5，美国的 1/6，日本的 1/30。公路质量与发达国 家相比差距仍很大，还不能满足国民经济及社会发展的需求公路数量少、等级低、质 量差。 （2）运输车辆的车型结构不合理，技术性能还较差； （3）运输生产的效率，效益较低； （4）运输经营组织与管理的手段还比较落后，经营主体结构不合理，建立高效、 有序的运输市场缺乏基础。 1.2.2 我国公路发展规划 随着科学技术的发展，尤其是 it(intelligent technology)产业和智能交通系统的发展， 我国公路运输的发展呈如下趋势： 毕业设计（论文） 第 页 随着高速公路由单线向跨区域和全国网络的发展，开展公路快速客、货运业务； 随着全国高速公路网的形成和 wto 的加入，促使公路运输企业按规模化要求建立集约 化经营的运输企业； 公路货运业将纳入物流服务业发展的系统中，更强调在专业化原则上的合作，包 括不同运输方式之间的合作，与服务对象的合作； 在经营管理方面现在许多运输企业都建立并运用了运输信息管理系统； 逐步加强运输规划，使公路建设及运输站场设施的配置与客货流规律更好地协调 起来，同时还根据效率与效益原则，把运输服务向纵深推进。 为了加强沿海、沿边对外开放及各大经济区域间的联系，国家计划重点支持建设 同江三亚、北京珠海、连云港霍尔果斯、上海成都等两纵两横的主干线和北 京沈阳、北京上海、重庆北海等三个重要路段。这个目标建筑里程约为 1.85 万 公里，建成后，对我过交通运输的紧张状况将得到较大缓解，对制约国民经济发展的 运输状况有比较大的改善，也为 2020 年全面实现“五纵七横”的国道主干线网打下一 个良好基础。除国道主干线外，各省、市自治区还根据本区的情况，正在规划修建省 级干线网。当这些规划完全实现后，我国的公路交通将彻底改变面貌。 1.2.3 公路建设评述 50 年来，我国公路建设已取得巨大成就。回顾我国公路发展历程，对比世界公路 发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。但 是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要， 与发达国家的先进水平相比还有较大差距。从公路技术等级看，在全国公路总里程中 还有近 20 万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到 14.4，西部地区更高， 达到 21.8，技术等级构成仍不理想。从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布 的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较 大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。 因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和 交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略， 大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展 的战略重点。 毕业设计（论文） 第 页 第第 2 章章 设计总说明设计总说明 2.1 任务依据及资料来源 2.1.1 任务依据 （1）毕业设计（论文）任务书 （2）交通部现行勘察设计标准及规范。 2.1.2 设计资料来源及任务安排 本毕业设计题目取材于“xx 一级公路施工图设计”。任务书中将详细给出道路所 在的地形、地貌和水文地质条件，另附有道路沿线材料供应情况。 参照全线里程及本设计小组实际情况，每人分到了不同的一段公路，每人总里程 约在 5 公里左右。本段里程从 k0+000.000k6+902.110，相对应于原图构造物设置情 况如下：中桥 1 座；小桥 2 座；涵洞 6 道；通道 5 道。 2.2 工程概况 2.2.1 沿线自然地理概况 本设计公路位于河南南阳市徐家营镇西南方向，全长 6.90211 公里。本段一级公路 的建设不仅对贯通国道主干线，完善河南省路网有着重要的意义，同时对促进该地区 经济的发展也具有重要意义。 本项目路线基本走向为西北东南走向，按一级公路标准修建，设计车速为 80 公里 小时，路基宽度 24.5 米。桥涵与路基同宽，全线桥涵设计荷载采用汽车超 20、挂 车120。 a 气象条件 河南南阳属于我过二级区划区，处于北温带,属大陆性气候,春季干旱,夏热多雨,秋 季温和,冬季寒冷。年均气温 14.86。年均降水量 578.2 毫米,蒸发量 19078 毫米,主导 风向为东北风和西北风。 毕业设计（论文） 第 页 全年气温偏高主要表现在 13 月，三个月平均气温偏离正常值 34，尤其 1 月 10 日、11 日各地最高气温上升到 20左右, 通常温度偏离平均值正负 1.5即属特 殊。 全年气温偏低的月份为 5 月、11 月、12 月，全年最低气温在零下的日数全市共 88 日次，没有低于零下 10的天气。 全年雨量主要集中在 4 月下旬 5 月上旬、6 月上旬末、6 月下旬、7 月下旬 8 月上 旬、8 月中旬末下旬初、9 月下旬末中旬初、10 月中旬末下旬初。主要干旱时段为元月 上旬、元月下旬至 2 月上中旬、3 月中旬末至 4 月上旬初、7 月中旬、8 月下旬末至 9 月中旬、10 月上中旬、10 月下旬末至 11 月底。 南阳主要天气气候为： （1）暴雪、低温 ； （2）大雾（冬季大雾日数异常偏多） ； （3）冰雹、雷雨、大风 ； （4）暴雨； （5）秋季连阴雨。 以上天气对交通运输有一定的影响，需特别注意。 b 地形、地貌 地形复杂，河道险工险段多，山区面积大，再加上气象条件特殊，气候条件特殊， 易发生山洪、泥石流等灾害。 本设计路线沿线大地地貌单元划分如下： k0+000-k3+680 段，残积为主的山岭重丘地。地形起伏较大，相对最大高差大约 为 80 米。岩层侧为加里东期混合花岗岩和燕山晚期花冈闪长岩，局部有太古代底层。 其中 k0+560- k0+600 段，140 米宽的沟谷，相对高差小于 6 米。沟内地势平坦， 水源充足，设置为桃园种植区。k0+750- k1+080 段，相对高差 10 米的沟谷地带，该 地区地势平坦，设置为幼谷种植区。k1+920- k2+260，地势比较平坦，有少许住宅， 在 k2+280-k3+000 处有老坟场一处。k3+060-k3+140 处为苇园沟。k0+280、k0+670 和 k1+412 处为垭口。 k3+700-k4+260 为平原区，其中 k4+020-k4+600 段地势平坦，相对高差小于 5 米， 内种有梨苗、幼谷等作物。桩号 k3+980 处为两高山的垭口处。k4+380-k4+420 处为 茶峪河，路线架桥通过。 k4+280-k5+320 亦为山岭重丘区，高低起伏，地形复杂，k4+810-k4+870 处为大 毕业设计（论文） 第 页 贵寺沟。k5+340-k6+080 又恢复到平原微丘状态，附近有居民住宅区，还有大量农田。 k5+340 处河流为木寨河，架桥通过。k6+100-k6+902.110 为山岭重丘区，地形复杂， 其中 k6+400-k6+580 上侧一谷桃园种植地。k6+680-k6+820 处为一山谷，内有一塘。 c 地层 地层岩性主要为第四系全新统冲积卵石层（q4lal）和强弱风化基岩层（zds） 。卵 石层（q4lal）埋深 3.14.2 米，具有较强的透水性；强风化片岩（zds） ，底板埋深 5.26.2 米，厚 1.52.2 米，易钻进。 d 水文地质 地下水：该区地下水埋深在第四系覆盖区，一般为 1.503.00 米；在平原微丘地 貌、山岭重丘地貌区，由于地形较高，小的沟谷较发育，覆盖层厚度小，基底岩性的 含水性和给水性差，大气降水主要以地表径流形式排泄，地下水位相对较深，在沟底 一般为 1.502.00 米，丘顶水位埋深大于 5.00 米。地下水类型主要为上层滞水、空隙 潜水、风化裂隙潜水，水质类型以重碳酸盐型为主。 地表水系均为山溪性河流，其特点为源短流浅，径流量随季节变化，雨季洪水暴 涨暴落，旱季河水近枯，洪水时挟带大量泥砂。雨季河水位高于地下水位，河流排泄 地下水，旱季河水位高于地下水位，河流成为地下水的补给源之一。区内水质较好， 无污染。大气降水在地表径流过程中，水的汇集和长期冲刷形成冲沟，在雨季形成季 节性水流。同时，在沟谷汇合处，由人为筑坝蓄水后形成多处大小不等水塘等地表水 体。 e 地震 根据河南省地震烈度区划图 ，本项目沿线地区地震烈度为六度。 2.2.2 与周围环境和自然景观相协调 （1）设计中最大限度地采用了优美的平纵线型，尽量避绕了村镇，学校等建筑物 密集区，加强了路基的绿化和防护，使道路与大自然融为一体； （2）尽可能将挖方路段的土石方全部利用，减少占地面积，减少对沿线自然生态 环境的破坏； （3）设置了足够的桥涵和通道，尽量减少对农田灌溉及原有水系系统影响； （4）对全线的路基路面排水统一考虑，确保排水顺畅，符合规范要求； （5）注重立交及服务区设置位置的总体规划，与城市发展规划相协调，同时注意 毕业设计（论文） 第 页 与周围景观的协调。 2.3 选线和修改情况 本段公路路线布设是在初步设计所确定的路线走廊各主要控制点基础上进行，根 据沿线地形，地质，水文等自然条件，结合沿线主要城镇发展规划，路网布局，以及 周围环境的协调等因素，确定路线布设原则如下： （1）路线走向应符和河南省的公路网总体规划，路线走向应顺捷，以缩短建设里 程和减少运营成本； （2）线位应综合考虑沿线城镇总体规划及产业布局，为区域经济的发展创造条件； （3）充分利用地形，地物，合理运用指标，尽量减少拆迁，尽量避免大填大挖， 又不过分迁就地形，根据交通和地形条件确定合理的线形； （4）与沿线公路，水利设施，农田基本建设，乡镇规划等进行协调配合，处理好 跨越主要河流，主线公路的关系； （5）根据地形，地物均衡掌握技术标准，在不过多增加投资的前提下，尽量争取 较高的平纵线形指标，保持线形的联系与均衡； （6）采用与曲线适应地形的设计手法，使线形与地形相结合； （7）为减少取土占地，尽量采用低路提方案。 本路段所经地区为平原微丘地区及山岭重丘区相间地貌，沟渠，自然冲沟纵横分 布。根据本路段所经区域地形地貌和社会环境特点，路线在地形，地物条件许可及工 程量增加不大的情况下，选用较高的技术指标，以提高服务水平。路线设计按部颁 公路路线设计规范 （jtg20-2006）执行。平面设计线形于 s 型曲线为主，现行流畅， 顺示美观纵断面的竖曲线半径大都满足视觉所要求的最小半径；经透视图检查，平， 纵线形配合适当，线形流畅，视觉诱导良好。 在设计过程中逐步对局部路线平面进行了优化。根据地形，地物条件，对初设路 线纵断面进行了多次分析，充分考虑了平纵面线型的有机组合：对各种构筑物的设置 进行了认真的核实，适当调整了平面线形。调整的结果是交点 3 个，平曲线最小半径 最小 1200 米，最大 2500 米，最大直线长度 2900 米。设计中尽可能提高平面技术指标， 同时尽量避开了村庄，高压线及其它控制性地物。 毕业设计（论文） 第 页 纵断面设计中，初设中部分路段填挖太大，结构物净高富裕，平纵组合欠佳，针 对这些问题，全部逐段研究，重点路段反复比较，充分考虑可平纵组合，填挖情况， 工程量大小等因素。纵断面全线最大纵破 3，最短坡长 400 米，最小凸形竖曲线半径 20000 米，凹形 14000 米。 根据修改意见，对结构物的布局及结构形式，防护工程，沿线设施等都进行了适 当的调整。 2.4 公路平面总体设计 根据道路通行能力分析计算，至本项目的远景设计年限（2023 年） ，各路段交通量 均在设计车速为 80kmh 的四车道。同时根据本项目在公路网中的地位、作用、功能、 服务水平，结合沿线地形、地质、水文等自然条件，确定总体设计原则如下： （1）平面线位符合河南省高速公路总体规划走向，不仅重视路网现状的协调配合 与方便近期的使用，还应兼顾为远期规划创造必要的条件； （2）线位综合考虑沿线城镇总体规划及产业布局，为区域经济的发展创造条件； （3）充分利用地形、地物，合理应用指标，尽量少拆迁、尽量避免大填大挖，又 不过分迁就地形，根据交通和地形条件确定合理的线形； （4）与沿线公路、水利设施、农用基本建设、乡镇规划等进行协调配合，处理好 跨越主要河流，干线公路的关系； （5）对交通工程及绿化工程等设施采取统一规划，同步设计，分期实施的原则进 行设计； （6）重视公路景观，环境保护设计。 2.5 施工注意事项 （1）施工前应全面理解设计意图，根据有关参数复核用地宽度，发现问题及时处 理； （2）施工前应进行现场核对，如发现设计与实地不符，应及时作补充调查，进行 设计变更并报有关部门批准后施工； （3）施工单位应注意编导的布设，修建，养护及防尘； （4）施工前施工单位应将丢失的控制点补齐，将防碍施工的控制点移动到利于是 毕业设计（论文） 第 页 施工的地方，并对控制点进行联测，复测和妥善保护，以保证各个控制测量使用； （5）施工中地质不良地段的处理，应根据实际地质情况，严密监视观测，发现问 题及时反馈有关部门，采取切实可行的处理措施。 2.6 新技术采用及计算机的应用情况 在路线定测中，利用已布设的控制点进行中线放样，设计中采用路线 cad,桥梁 cad，设计说明书、计算书均由计算机完成，其中部分表格、数据由“纬地公路设计 5.5 软件”生成，设计施工图用手工绘制，从而提高了设计质量，加快了设计速度。 毕业设计（论文） 第 页 第第 3 章章 平面设计平面设计 道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线 的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。路 线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生 转折。 3.1 公路等级的确定 交通量是单位时间内通过道路某断面的交通流量（既单位时间通过道路某断面的 车辆数目） ，根据该区域近期交通量调查： 北京 bj130 2000 辆/昼夜 ， 菲亚特 50nc-a 1800 辆/昼夜， 奔驰 lpk709 1600 辆/昼夜， 依维柯 7913 1200 辆/昼夜， 五十铃 fsr113 1500 辆/昼夜，雷诺 jn75 1400 辆/昼夜， 奔驰 lpk913 1800 辆/昼夜， 解放 ca10b 1100 辆/昼夜， 东风 eq140 1100 辆/昼夜， 江淮 hff3150c 1000 辆/昼夜 ， 黄河 jn253 1000 辆/昼夜 ， 奔驰 lpk913 1900 辆/昼夜， 交通量年增长率 4%。由设计交通量计算公式： nd=n0（1+）n-1 3-1 =（1+0.05）15-1 可得远景年平均交通量大概是 22500（辆/日） ，依据公路工程技术标准 jtg b012003可以确定此公路可设计成一级公路。 从给出的地形图不难看出，该段地势比较复杂， 一般的地面坡度都比较大，山高 谷深，地形复杂，山脉水系分明，土薄，地质和水文条件都比较复杂，地形变化很大， 使得路线在平、纵、横三方面都受到很大的限制。所以在设计的过程中很多时候的技 术指标都达到最低限，有的点还达到了极限一级公路，大多情况都不能用到极限的。 毕业设计（论文） 第 页 3.2 设计行车速度的确定 “设计车速”是在气候正常，交通密度小，汽车运行只受道路本身条件（几何要 素、路面、附属设施等）的影响时，一般驾驶员能保持安全而舒服地行驶的最大行驶 速度。依据标准从工程难易程度,工程量大小及技术经济合理的角度考虑,本设计车 速为 80km/h。 3.3 选线设计 3.3.1 选线的基本原则： （1）路线的走向基本走向必须与道路的主客观条件相适应 （2）在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的基础上，选定最优路线方案。 （3）路线设计应尽量做到工程量少、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标准。 （4）选线应注意同农田基本建设的配合，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。 （5）要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。 （6）选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。 （7）选线应综合考虑路与桥的关系 3.3.2 选线的步骤和方法： 道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地 物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路 选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定 道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。 a 全面布局 全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的 据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。 路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多， 毕业设计（论文） 第 页 大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的 路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。 而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、 气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须 考虑的因素。 b 逐段安排 在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取 现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿 出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线 的转角点。 c 具体定线 在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、 横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。 做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合 关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。 3.4 平曲线要素值的确定 3.4.1 平面设计原则： （1）平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。 （2）除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理 上的要求。 （3）保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶， 应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。 （4）应避免连续急弯的线形。这种线形给驾驶者造成不便，给乘客的舒适也带来 不良影响。设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线。 （5）平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾 驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）的最小 长度 毕业设计（论文） 第 页 3.4.2 平曲线要素值的确定： 平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以 组合成不同的线形。在做这次设计中主要用到的组合有以下几种： a 基本形曲线几何元素及其公式： 按直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合而成的曲线。 这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个的，如下图 3.1。缓和曲 线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相 同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。 标准规定，除四级路可以不设缓和曲 线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒 适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在 线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之 长度比设计成 1：1：1。这一点非常 的重要，在刚开始做设计的时候就没有注意到这 个问题，设计出来的路线非常不协调，美观，比例严重失调，经过改正后，线形既美 观又流畅，已经到达了要求。 在设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小，外还要考虑超高和 加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度 要求。 图 3.1 基本曲线线形 毕业设计（论文） 第 页 缓和曲线切线增值： 2 3 240/rllq ss (m) 3-2 圆曲线的内移值： 3 42 2384/24/rlrlp s s (m) 3-3 切线长： qtgprt 2 )( (m) 3-4 缓和曲线角： r ls 6749.28 0 () 3-5 平曲线长度： s lrl2 180 )2( 0 (m) 3-6 外距： rpre 2 sec)( (m) 3-7 校正值： j=2tl (m) 3-8 a 平曲线主要参数的规定 根据公路工程技术标准 jtg b012003的规定如表 3-1： 表 3-1 平曲线主要参数 公路等级一级 地形平原微丘 圆曲线一般最小半径（m）400 圆曲线极限最小半径（m）250 缓和曲线最小长度（m）130 b 主要几何元素的计算 例如：桩号 jd1 (k0+686.713): （1）平曲线几何元素计算： 毕业设计（论文） 第 页 右偏 124326.6(12.724) r=1200(m) ls=160(m) 缓和曲线切线增值： 2 3 240/rllq ss (m) =160 /21603/2401002 =79.98 (m) 圆曲线的内移值： 3 42 2384/24/rlrlp s s (m) = 1602/241001604/23841003 =10.4(m) 切线长： qtgprt 2 )( = (1200 +10.4)tg(12.724/2) +79.98 = 213.88 (m) 缓和曲线角： r ls 6749.28 0 =28.6749160/1200 =3.823 平曲线长度： s lrl2 180 )2( 0 = (12.724-23.823)3.141200/180 + 1602 = 426.492 (m) 外距： rpre 2 sec)( =(1200+10.4)sec(12.724/2)-1200 =8.33 (m) 校正值： 毕业设计（论文） 第 页 j=2tl = 2213.88426.492 = 1.268 (m) 毕业设计（论文） 第 页 （2）平曲线主点桩号计算及校正： jd2 ：k2+161.267 zh = jd2t = (k2+161.267)268.392 = k1+894.166 hy = zhls = (k1+894.166)130 = k2+024.166 yh = hyly = (k2+024.166)294.201 = k2+298.367 hz = yhls = (k2+298.367)130 = k2+428.367 qz = hzl/2 = (k2+428.367)534.2/2 = k2+161.267 jd2 = qzj/2 = (k2+161.267)2.58/2 = k2162.557 b 简单线形曲线几何元素及其公式 由直线和圆曲线组合而成的平面线形就叫简单线形。这种线形主就是在两个点上 有曲率突变，对行车是很不利的，一般都限于四级公路采用。其他等级公路当平曲线 半径大于或等于不设超高半径时，缓和曲线就可以省略，既采用简单形曲线。本设计 半径普遍不大，所以此简单线性没有采用。 毕业设计（论文） 第 页 3.4.3 各点桩号的确定 在七公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得 出的。 在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具体在 纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段， 延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号） ，并且测量出各个转角点的度 数，再根据公路工程技术标准 jtg b012003的规定，初拟出曲线半径值和缓和 曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系， 确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。各个桩号及 几何元素的计算结果见（施工图设计与附表表 6.直线、曲线及转角表） 。 毕业设计（论文） 第 页 第第 4 章章 纵断面设计纵断面设计 沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济 性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就是根据汽车 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的大 小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。 4.1 纵断面设计的原则 （1）纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安 全。 （2）纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。 （3）平面与纵断面组合设计应满足： （4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。 （5）平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个 缓和曲线内，即所谓的“平包竖” （6）平、纵线形的技术指标大小应均衡。 （7）合成坡度组合要得当，以利于路面排水和行车安全。 （8）与周围环境相协调以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的作用。 4.2 纵坡设计的要求 （1）设计必须满足标准的各项规范 （2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵 坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。连续上 坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。 （3）沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。 （4）应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低 毕业设计（论文） 第 页 造价和节省用地。 （5）纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。 （6）对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生 突变。 （7）在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。 4.3 纵坡设计的步骤 （1）准备工作：在厘米绘图纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线。里 程桩包括：路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩（50m 加桩或 20m 加桩） 、平曲线控制桩（如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等） ， 桥涵或直线控制桩、断链桩等。 （2）标注控制点：如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小 填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路 道口，城镇规划控制标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。 （3）试坡：在已标出“控制点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合 地面起伏变化，以控制点为依据，穿插与取直，试定出若干直坡线。反复比较各种可 能的方案，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作 为初定试坡线，将坡度线延长交出变坡点的初步位置。 （4）调整：对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足 规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。 （5） 核对：选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检 查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，若有问题应调整。 （6）定坡：经调整核对无误后，逐段把直坡线的坡度值、变坡点桩号和标高确定 下来。坡度值要求取到 0.1，变坡点一般要调整到 10m 的整桩号上。 （7）设置竖曲线：根据技术标准、平纵组合均衡等确定竖曲线半径，计算竖曲线 要素。 （8）计算各桩号处的填挖值：根据该桩号处地面标高和设计标高确定。 毕业设计（论文） 第 页 4.4 竖曲线设计 竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。设 计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据公路路线设计规范的规定合理的选 择了半径。 例如：a 变坡点 1： （1） 竖曲线要素计算： 里程和桩号 k0+600 i2=2.3% i3= +4% 取半径 r=2000m w= i3i2=4%(2.3%)=6.3% (凹形) 曲线长 l=rw=20006.3%=126m 切线长 t=l/2=126/2=63m 外距 e=t2/2r=632/22000=0.99m （2） 设计高程计算： 竖曲线起点桩号=( k0+600)63=k0+537.00 竖曲线起点高程=318.0063(2.3%)=493.45m 竖曲线终点桩号=( k0+600) + 63= k0+663 竖曲线起点高程=492.00 + 684%=594.52m b 变坡点 2： （1）竖曲线要素计算： 里程和桩号 k2+500 i11=2% i12= +3% 取半径 r=3000m w= i12i11=3%2%=1% (凹形) 曲线长 l=rw=30001%=30m 切线长 t=l/2=30/2=15m 外距 e=t2/2r=60/23000=0.32m （2）设计高程计算： 竖曲线起点桩号=( k2+500)45= k2+455 竖曲线起点高程=328.00453%=326.2m 竖曲线终点桩号=( k2+500) + 45= k2+545 毕业设计（论文） 第 页 竖曲线起点高程=328.00 + 453%=331.2m 毕业设计（论文） 第 页 第第 5 章章 路基设计路基设计 5.1 设计说明 （1）路基横断面布置为 24.5 米（27.50 米行车道+22 米硬路肩+20.5 路缘带 +2.00 米中央分隔带+20.75 米土路肩） 。 （2）由于圆曲线半径均大于 1000 米，可以不进行加宽计算。规范中规定，平原 微丘区一级公路不设超高的圆曲线最小半径为 4000 米。本设计中平曲线半径均没大于 等于 4000 米，故需要设置超高。行车道和硬路肩横坡为 2，土路肩为 3，线性超 高。 5.2 设计原则和依据 5.2.1 设计原则 （1）设计遵循现行规范的要求，按路基的填挖高度，地下水位情况，以及填料性 质划分本工程路基的干、湿类型，籍此确定路基设计方案和路面结构组合等； （2）路基设计因地制宜，充分考虑地形、地质、气象、水文等自然条件及周围的 社会条件，做到与地形、周围环境相协调，充分考虑不良地质及特殊路段路基不均匀 沉降对路基的影响，同时针对多雨多水等气象特征提出合理的路基设计和路基的防护 与排水措施； （3）路基设计兼顾当地农田基本建设的需要，与当地的水利建设相配合，同时严 防农田排灌水渗入路基； （4）路基要与路面成为一体，且路基作为路面的基础工程，应严格掌握路基填挖 料的特性，并提出经济合理的方案，确保路基的强度和密实度，路基穿越斜坡路段时， 应做好防滑措施，如开挖防滑平台等； （5）路基设计要注意水土和环境保护，并加强沿线绿化，尽量减少对沿途景观的 破坏，改善和美化变化后的地形景观。 毕业设计（论文） 第 页 5.2.2 设计依据 （1）现行的国家或部颁规范，如公路工程技术标准 （jtgb01-2003） 、 公路路 基设计规范(jtj013-95)、 公路排水设计规范 （jtj018-97）等进行设计。 （2） xx 一级公路 xx 段设计任务书 。 5.3 设计情况 （1）路基横断面 路基横断面采用了整体式断面，双向四车道，全宽 24.5 米，其中：行车道 2x15 米，中间带宽 3 米（其中左侧路缘带 0.5 米） ，土路肩 2x0.75 米。路基两侧设边沟或排 水沟排除路基范围内的积水。中央分隔带开口间距为 2 公里，开口长度为 25 米，本段 设计无路基加宽，有线性超高。 （2）路基边坡 填方段填土高度 h8 米时，全部采用 1：1.5；填土高度8 米时，做不小于 23 的护坡道（4的内向横坡） ；对于在地面自然横坡度陡于 1：5 的斜坡上修筑路堤 时，路堤基底应挖成台阶状，台阶宽度不得小于 2m，并做成 24向内倾斜的坡度， 以防止路基滑动而影响其稳定性。 挖方段根据不同的地质及路段，土质采用 1：1，石质采用 1：0.71.0，特别对于 挖方长度较短者，则全部采用了 1：1 的坡度。 （3）路拱坡度 路缘带，行车道和硬路肩横坡为 2，土路肩为 3。 （4）中央分隔带 一般路段的中央分隔带采用凸式，缘石比路面高 12cm，分隔带内填土比路缘石底 5cm ,起内种植草皮和冬青球，蜀桧绿化，以防眩；为防止雨水向路面渗透，在路面结 构层面喷洒沥青防水层，沥青膜厚度不小于 2mm。 5.4 路基排水系统结构和布置 a 路基路面排水设计原则 （1）路基、路面排水设计结合路线设计，在充分考虑沿线地形、水系、排灌系统 毕业设计（论文） 第 页 的基础上，进行总体设计，使之形成统一完整的排水系统； （2）在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上，积极采用新材料、新技术和 新工艺； （3）对于所有排水设施的设计，均考虑便于施工、检查和养护维修； （4）穿越城镇的时候，排水设计与城镇现有规划的排水系统和设施相协调。 b 路基排水设计 路基排水主要靠路基坡脚外的边沟，通过边沟与附近河道相沟通，使路基水能顺 畅地通过边沟排入河道。在路基边沟与农业灌溉渠道、交叉道路相交，均采用立体交 叉如设置涵洞,使路基过沟水流不影响农田的灌溉系统和交叉道路正常使用。 c 路面排水设计 a 路面表面排水设计 降落在路面上的雨水，应通过路面横坡迅速排出路面范围，避免行车道路面范围 内出现积水而影响行车安全。路面表面排水分为两种情况：一般路段路面排水设计和 超高路段路面排水。 一般路段路面排水采用漫流式，就是不设挡水缘石，土路肩采用 10cm 石灰土加固 处理，路面水迅速沿横向漫流，经边坡排向路基边沟，避免路面积水，保证行车通畅。 超高路段可根据路面斜坡将水汇至内侧边沟或其他排水设施。本段公路未设超高， 故对此不做要求。 b 路面内部排水设计 路面结构边缘排水系统：在路面结构的外侧设纵向集水沟，集水沟由透水性材料 级配碎石和纵向软式透水管组成，横向每隔 35 米设一横向 pvc 出水管，将渗入路面 结构内的水分及时引出路基外。 d 坡面防护和加固 全路段边坡铺花格网式草皮，方格网边长为 1.5 米，草皮选择根系发达，茎矮叶茂 的耐旱草种，不宜采用喜水草种。 5.5 附属设施的设计 a 取土场、弃土场的设置原则 毕业设计（论文） 第 页 （1）路基弃土场设计须与农田建设和自然环境相结合，不得影响路基稳定，不得 造成水土流失、淤塞排灌沟渠、压盖农田及其他不良后果。并应尽量利用废方造地， 支援农业； （2）弃土应堆放规划，并应注意场地自身排水。在坡地地段弃方，并设置好防护、 排水措施。搞好弃土场的绿化环保工作； （3）沿线取土场优先采用荒地、荒坡，而尽量少占用经济林山地。 本工程路基土石方开挖绝大部分考虑利用少量废方，还需借方，而且借方数量不 小，借方可采用符合填筑要求的土。 b 护坡道的设置 为了保护路基边坡稳定性，设置护坡道，减小边坡平均坡度，设置护坡道。护坡 道的宽度 d 取值视边坡高度 h 而定，当 h3.0 米时，d=1.0 米；h=36 米时，d=2.0 米； h6 米时，d=3.0 米。 5.6 路面排水 a 填方路段 （1）当路线纵坡大于 1且边坡采用植草绿化时，采用集中排水方式，硬路肩外 侧设水泥混凝土挡水缘石，通过水簸箕汇集路面雨水，每 2040 米设一道急流槽，将 路面水引至之排水沟或排至路基范围以外。 （2）其余路段，采用分散排水方式，土路肩采用 8cm15 号混凝土硬化，下设 8 厘 米厚纱垫层。 b 挖方路段 全部采用分散式排水，路肩缘石采用凸式和凹式相间安砌方式，既利于排水又可 诱导视线。 c 中央分隔带排水 一般路段中央分隔带采用凸形。填方路段分隔带下设置纵向碎石盲沟和横向排水 管。挖方路段侧设碎石垫层，将中央分隔带集路面渗水汇集于边沟下管式渗沟并引出 路基外。 毕业设计（论文） 第 页 第第 6 章章 横断面设计横断面设计 道路横断面，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构成的。 横断面设计线包括行车道、路肩、分隔带、边沟边坡、截水沟等设施构成的。 6.1 横断面设计的原则 （1）设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和 使用等方面的情况，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。 （2）路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排 水设施和必要的防护加固工程以及其他结构物，采用经济有效的病害防治措施。 （3）还应结合路线和路面进行设计。选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不 良地段。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进 行比较，以减少工程数量，保证路基稳定。 （4）沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。 （5）当路基设计标高受限制，路基处于潮湿、过湿状态和水温状况不良时