交通土建毕业设计（论文）-铜陵至池州A1标段高速公路施工图设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 前言本设计是在修完了本科阶段交通土建专业的全部课程和完成了毕业实习的基础上，依据交通土建专业毕业设计大纲的要求，对实习资料及所学课程进行整理、分析，并加以认真的思考，听取指导教师的意见编制而成的。设计内容基本涵盖了四年来所学的全部专业知识。在设计之初，我就依据设计大纲的要求对以前学过的知识进行了充分复习，在设计期间针对设计中涉及到的实际情况加以实际应用。在指导教师的悉心指导下，同时参阅了许多交通土建专业的文献资料，使本次毕业设计得以圆满的完成。在本设计中我采用的是目前国内通用的基于设计车速的设计方法。就是指根据设计车速道路的一些基本几何要素都得到了均衡的设计。本设计的各部分都是在充分掌握材料的基础上，依据与本设计相关的各项工程规范进行的。在设计过程中我争取做到符合工程实际，能够指导工程实践。但是由于本人的能力以及学识的限制肯定会有疏漏之处，希望各位老师和同学批评指正。11 原始资料本设计原始资料有等高地形图一幅，比例（1:2000），地形、气候、土壤、水文等资料以及其它资料按有关资料取得。其主要内容包括:路线方案的拟订和比选、道路平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基路面设计、道路排水设计、概预算编制等。现具体说明如下:1.1 地形、地貌本设计道路属于自然规划区21 区，地形属于平原微丘区。铜陵市位于安徽省南部、长江下游南岸，在东经1174200118106、北纬304512310756之间。东距芜湖市80公里左右，东南与繁昌县接壤，西距安庆市90公里左右，南与青阳县、南陵县交界，西南与池州贵池地区毗邻，西北一江之隔是无为县，枞阳县，距省会合肥市120公里，徐（州）黄（山）公路线在铜陵长江大桥过江。面积1113平方公里，南北最长约42.5公里，东西最宽约40.6公里，市区地势由东南向西北倾斜，形成宽约5公里、长20公里的带状地形。池州位于安徽省西南部，地处东经11638至10805，北纬2933至3051。东接铜陵，南邻黄山，北与安庆隔江相望，西望庐山，与江西九江、景德镇、上饶市毗邻。池州东南部以九华山、牯牛降为主体构成南部山区骨架，是皖南山区的组成部分。区间层峦叠嶂，绿阴覆盖，是森林及野生动物宝库。中部为岗冲相间的丘陵区，是粮、茶、林、桑、麻重要产区。西北部沿江地带为洲圩区，地势低平，河湖交错，为名副其实的“江南鱼米之乡”。整个地势由东南向西北逐渐下降，从中山、低山过渡到低山、丘陵，最后到岗地、平原。地貌类型比较复杂，根据地貌组合特征，自东南至西北可分为三个地貌区，且都是北东方向延伸，尤以九华山-牯牛降中山、低山、山间盆地和青阳木镇-东流沿江岗地、平原区，都呈狭长状态，中部青阳县-东至县低山、丘岭、山间盆地面积较大。1.2 气候本路段所处东南湿热区，一般夏季降水量较大，冬季有冰冻现象。铜陵地区总的气候特点是：冬季气温前高后低，降水除一月份异常偏多外，其它月份偏少； 春季气温偏高、雨水前少后正常；夏季雨少气温偏高；秋季前期降水少气温高、后期降水多气温低。气温：年平均气温16.8，较常年偏高0.6。终霜日3月8日，较常年(3月13日)提早5天；初霜日11月3日，较常年(11月16日)提早 13天；无霜期239天，基本接近常年的247天。冬季平均气温4.5，较常年同期偏低0.1；最低气温-7.8，出现在1月27日。春季平均气温 17.3，较常年同期偏高1.8，夏季提前。夏季平均气温27.9，较常年同期偏高0.6；最高气温39.1，出现在7月16日，35及其以上的高温日25天，比常年的18天多7天，天气炎热。秋季平均气温17.2，较常年同期偏低0.2。池州气候温暖，四季分明，雨量充足，光照充足无霜期长，属暖湿性亚热带季风气候。 年平均气温16.5，年均降水量1400-2200mm，年均日照率45%，年均无霜期220天，最长286天。铜陵市年降水量1052.4毫米，较常年偏少24。冬季(前一年12月至该年2月)降水175.9毫米，较常年同期偏多11。初雪日出现在11月27 日，较常年(12月15日)偏早18天， 终雪日2月3 日，较常年(3月8日)偏早34天，雪期69天，比常年偏少15天。其中积雪2天，最大积雪深度11厘米。春季( 3-5月 )降水量370.9毫米，较常年同期偏少17。春季降水适中，日照充足，对油菜生长及春耕春播十分有利。夏季(6-8月)降水量228.4毫米，较常年同期偏少57，降水异常偏少。秋季(9-11月)降水量254.7毫米，较常年同期偏多6。秋天雨日多，给水利兴修带来一些困难。池州市年平均降水量为1556.9毫米，呈南多北少，东西相当之分布。降水量丰沛年达2200毫米以上。四季降水分布为夏季602毫米最多，春季511毫米次之，秋季270毫米再次，冬季180毫米为最少。常年在6月16日入梅，个别较早的年份可提前一个月，最晚的年份推迟到7月上旬末,这也是常年出梅的时候。梅雨结束较早与较晚的时间分别在6月中旬中期和7月底。梅雨一般为323毫米，丰梅年可达1189毫米。年平均暴雨日数为5.1天，贵池最多，石台最少。有67%暴雨集中在5-7月份，而以6月最多。除了12月和1月尚未出现暴雨外，其余各月均出现过暴雨。1.3 水文地质本设计的沿线土质为粘性土，线路地形地貌简单，地形起伏平缓，地质结构简单，无活动断层，区域地壳稳定性较好，无崩塌、滑坡。水文地质条件比较简单，除河流及低洼地区外，大部分地区地下水位低，地下水对公路的影响较小。2 公路技术等级的确定2.1 道路等级的确定由公路工程技术标准得小客车和中型载重汽车折算系数如下:表2-1汽车折算系数Tab.2-1 the conversion factor of a car汽车代表车型 折算系数小客车 1.0中型车 1.5大型车 2.0 托挂车 3.0 经调查该地区近期交通量资料如下:表2-2 交通量资料Tab.2-2 the information of AADT车型 前轴重 后轴重 后轴数 辆/日 折算系数解放CA-10B 19.4 60.0 1 1255 1.5黄河JN-150 49.0 101.6 1 825 2.0日野KB222 50.2 104.30 1 585 2.0黄河JN360 50.0 110 2 625 3.0东风EQ-140 23.7 69.3 1 1765 1.5黄河JN162 59.5 115 1 595 2.0跃进NJ130 15.3 38.3 1 745 1.0设计年限20年，交通量的平均年增长率:8.3%道路必经点:无要求设计交通量:Nd=No(1+r)n-1 （2-1）式中：Nd远景设计年平均日交通量（辆/日）；No起始年平均日交通量（辆/日）；r年平均增长率；n远景设计年限。设计年限内交通量的平均年增长率为8.3%，远景设计年限为20年的年平均昼夜交通量为：辆/日查公路工程技术标准可知公路根据功能和适应的交通量分为以下等级: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客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客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客车的年平均日交通量60000100000辆。各级公路设计交通量的预测应符合下列规定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；具有集散功能的一级公路、以及二三级公路的设计交通量应按15年预测；四级公路可根据实际情况确定。设计交通量预测的起算年应为该项目可行性研究报告中的计划通车年。设计交通量的预测应充分考虑走廊带范围内远期社会经济的发展和综合运输体系的影响。故根据标准，应建双向六车道高速公路，为主要供汽车行驶的公路。表2-3 公路主要技术指标Tab.2-3 the main technique data of the highway设计指标 规范值 设计指标 规范值设计车速/Km/h 120 同向曲线间直线最小长度/m 6V=720 年平均日交通量/辆日 50770 反向曲线间直线最小长度/m 2V=240最大合成坡度/% 10 公路最大纵坡/% 3圆曲线一般最小半径/m 1000 公路最小纵坡/%0.3缓和曲线最小长度/m 100 最小坡长/m 300不设超高最小半径/m ZH）桩号K1+700.000坐标: 第一缓和曲线上任意点坐标（ZH-HY）：桩号K0+700.000坐标: =700-432.285=267.715圆曲线内任意点坐标（HY-YH）:桩号K1+000.000坐标:=1000-832.285=167.715第二缓和曲线上任意点坐标（YH-HZ）:桩号K2+700.000坐标:=3308.177-2700=608.177具体各点坐标及方位角计算逐桩坐标表(见附录二)。4.7 道路平面图的绘制图纸用透明纸描绘，常用比例1：2000，带状路线两侧各100200米范围内勾绘等高线。5 纵断面设计沿着道路中线竖直剖切然后展开即为道路纵断面8。由于自然因素的影响以及经济性要求，道路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，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。5.1 纵断面技术标准的确定5.1.1 最大纵坡标准中规定设计时速120km/h高速公路的最大纵坡：3%，本设计最大纵坡为2.129%满足要求。5.1.2 最小纵坡为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡10，本设计的最小纵坡为1.000%满足规定要求。5.1.3 坡长限制1) 最短坡长限制与最大坡长限制标准规定，汽车专用高速公路设计时速为120km/h时，最短坡长为300米，最大纵坡为3%是的最大坡长为900m，本设计坡长分别为446.970m、495.508m和478.688m，满足标准要求。2) 合成坡度8合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即流水线方向。合成坡度的计算公式为: (5-1)式中:合成坡度()；超高横坡度或路拱横坡度()；路线设计纵坡坡度()。对于最大允许合成坡度，标准考虑了实际使用经验后规定的，规定了最大允许合成坡度为:10%。利用公式（5-1）对本设计的合成坡度进行验算: 10%所以本设计的设计纵坡满足最大允许合成坡度的要求。5.2 竖曲线的设计竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围二者几乎没有差别，本设计采用抛物线3。1)竖曲线要素的计算 图5-1 竖曲线要素示意图Fig.5-1 vertical curve element diagram如图5-1，在图示坐标下，以二次抛物线作为竖曲线的一般方程式为: (5-2)其竖曲线的诸要素计算公式如下:竖曲线长度或竖曲线半径: =或= (5-3)竖曲线切线长: (5-4)竖曲线上任意一点竖距: （5-5）竖曲线外距: 或 (5-6)式中:坡差()；竖曲线长度()；竖曲线半径()。2) 竖曲线的最小半径标准规定了竖曲线的最小半径和最小长度如下:凸形竖曲线:计算行车速度在120km/h时:极限最小半径为11000； 一般最小半径为17000； 竖曲线最小长度为100。凹形竖曲线:计算行车速度在120km/h时:极限最小半径4000； 一般最小半径6000。本设计的凸形竖曲线半径取50000和凹形竖曲线半径取36000,满足半径的要求。5.3 道路平、纵组合设计4道路的平面与纵断面设计应该协调，在满足各自的技术指标前提下确定道路的平纵组合。使平、纵面线形技术指标均匀，使道路的线形在视觉与心理上都能保持协调。5.3.1 本设计平曲线与竖曲线的组合1）在本设计总平曲线与竖曲线应相互重合，平曲线一般都长于竖曲线，竖曲线的起终点都在平曲线的缓和曲线内做到了“平包竖”。2）平曲线大小与竖曲线大小基本保持平衡。3）平、竖曲线避免了凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合。 4）暗弯与凸形竖曲线、明弯与凹形竖曲线组合。5.3.2 本设计直线与纵断面的组合只要路线有起伏，就不能采用长直线，最好使平面路线随纵坡的变化略加转折，并把平、竖曲线合理地组合。但要避免驾驶员一眼能看到路线方向转折两次以上或纵坡起伏三次以上。5.4 本设计纵断面的设计1) 计算竖曲线要素本设计设两个变坡点，第一变坡点桩号K1+000.000米，设计高程37.000米 ，第二变坡点桩号K2+650.000米，设计高程17.000米，利用公式（5-3）（5-6）进行计算： =50000 故为凸形。 曲线长: 切线长: 外 距: 具体两边坡点的竖曲线要素见表5-1表5-1竖曲线要素表Tab.5-1 the element sheet of vertical curve序号桩号高程（m）凸凹R（m）T（m）E（m）变坡点间距（m）直坡段长（m）坡度（%）起点K0+000.00027.0001000.000446.9701.000变坡点1K1+000.00037.000凸50000.000553.0303.0581650.000495.508-1.212变坡点2K2+650.00017.000凹36000.000601.4625.0241080.150478.6882.129终点K3+730.15040.0002) 计算设计高程: 竖曲线起点桩号=(K1+000.000)-553.030= K0+446.970竖曲线起点高程=37.000-1.000%553.030=31.4697竖曲线终点桩号=(K1+000.000)+553.030=K1+553.030竖曲线终点高程=37.000-2.212%553.030=24.767桩号K1+200.000处:横距:(K1+200.000)-( K0+446.970)=753.03 竖距: 切线高程 =37.000-（533.030-753.03）0.01=39.2 设计高程=39.2-5.67=33.53 其余各点高程计算过程同上，计算数据见附表三5.5 纵断面的绘制纵断面图是路线纵断面设计的成果，也是公路设计文件的主要内容之一，它和平面图结合起来，就能反映出路线在空间的位置。纵断面图我按直角坐标法绘制的，以纵坐标表示垂直高程，以横坐标表示水平距离。为了更明显显示出地面起伏状况，通常用纵坐标比例比横坐标大十倍。我用的比例尺：水平方向为1:2000，垂直方向上则为1：200。按设计要求，纵断面图的上半部应示出高程、地面线、设计线、竖曲线及其要素，注出桥涵位置、结构类型和孔径；水准点的编桩号和长短链关系，以及跨越河流的洪水位、影响路基高度的沿线河流洪水位、地下水位等；图的下半部分地质土壤、坡度与距离、设计标高、地面标高、里程桩号、直线及平曲线等栏目，若上半部未示出个桩号的施工标高时，应在下半部增设施工标高栏。6 道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、分割带、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4。6.1 路基横断面尺寸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。本设计为高速公路路基宽为34.5m，车道宽度为3.75m，硬路肩宽为3.00m，土路肩宽为0.75m，中间带宽为4.5m。如图6-1：图6-1 标准横断面图Fig.6-1 the standard horizontal section6.1.1 路幅及行车道宽的确定本设计路段为平原微丘（K0+000.000K3+730.150），远景交通量为50770辆/昼夜，根据规范规定并结合实际情况取道路等级为高速公路，路幅定为整体式双幅六车道，中间采用分割带分开。根据规范可以查得平原微丘地区高速公路行车道宽度为3.75。6.1.2 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。规范规定：对于R250的圆曲线，由于加宽值甚小，可以不加宽。本设计中最小圆曲线半径为1200250，因此本设计不采用加宽。6.1.3 路肩的确定本设计路段为平原微丘地区高速公路，需要设置路肩。本设计参照我国公路工程技术标准的有关规定，选择的路肩宽度为硬路肩宽度3.25，土路肩0.75。硬路肩的坡度为2%，土路肩的坡度为3%。在填方路段，为使路肩能汇集路面积水，需在路肩边缘设置路缘石。为了便于排水，可在路基边缘设置高出路面1020,宽为1015的路缘石。6.1.4 中间带的确定中间带是由两条左侧路缘带与中央分隔带组成。中间带的宽度越宽其作用越明显，但是对于我国宝贵的土地资源，采用较宽的中间带是很浪费的，标准规定的数值也随公路等级、地形条件变化而有所不同，根据实际情况，我在设计采用中央分隔带的宽度为3,中央分隔带两侧路缘带的宽度为0.75。在分隔带与路面之间设置路缘石，起导向、连接和便于排水的作用，高度不宜太高（20），因为太高会使高速行驶的汽车一旦驶入将产生飞跃甚至翻车的危险，所以一级公路