毕业设计（论文）-济广高速西冲段设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 中文题目：济广高速西冲段设计 外文题目：JI-GUANG HIGH-SPEED XICHONG SECTION DESIGN 毕业设计（论文）共 47 页（其中：外文文献及译文 0 页） 图纸共 0 张 完成日期 2013 年 5 月 答辩日期 2013 年 6 月 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）学生诚信承诺保证书 本人郑重承诺：济广高速西冲段毕业设计（论文）的内容真实、可 靠，系本人在戴成元指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄虚作假、抄 袭的情况，本人承担全部责任。 学生签名： 年 月 日 辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）指导教师诚信承诺保证书 本人郑重承诺：我已按学校相关规定对 同学的毕业设计 （论文）的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果 存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。 指导教师签名： 年 月 日 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） I 摘要 本设计为交通土建专业毕业设计，设计内容为济广高速西冲段高速公路，线路全长 为 2340.730m。本设计高速公路全线采用双向 4 车道标准建设，设计行车时速 120km/h。 济广高速公路起自济南，途径泰安、菏泽、商丘、阜阳、六安、景德镇、鹰潭、南城、 广昌、瑞金、寻乌、平远、兴宁、河源，终点至广州。 根据所给的地形条件，选择适合高速公路的最佳线形，设计中路线共设置了两个平 曲线，其间的各方面指标都满足公路工程技术标准有关规定，并分别加以论证。结 合地面的起伏状况，进行道路的纵断面设计；根据设计交通量，进行道路横断面设计； 根据车流状况进行路面设计；考虑道路的总体状况和自然环境等因素的影响，进行道路 的排水设计；按照道路需要，进行一些附属设施的设计；进行简单的施工组织设计。最 后，给予简单的概预算编制，根据已有的设计资料，算出工程所有的人工、材料、机械 使用等费用，算出直接工程费用、间接工程费用和建筑安装工程费用。 关键词：高速公路；平曲线；纵横断面；概预算。 刘海川:济广高速西冲段设计 II ABSTRACT This is designed to transport civil engineering graduate design, the content of the design is Jinan-Guangzhou Expressway and the line length for 2340.730m. The design of the highway across the board to adopt standards for the construction of a two-way 4-lane and design speed of 120km journey . Jinan-Guangzhou Expressway starting fromJinan,through the Taian、Heze、Shangqiu、Fuyang、Luan、Jingdezhen、Yingtan、Nancheng、Guangchang 、Ruijin、Xunwu、Pingyuan、Heyuan, and end to Guangzhou. According to the terrain conditions, the best choice for highway alignment, the design of the road has set up a two-curve, during which various aspects of the indicators meet the technical standards for highway projects, and were to be demonstrated. Combined with the ups and downs of the ground situation, the vertical section of road design,; traffic conditions in accordance with the road design; consider the general state of roads and the natural environment and other factors, road drainage design; In accordance with the needs of the road, a number of ancillary facilities design; simple construction organization design. Finally, to give a simple budget for the establishment, in accordance with the existing design data, calculated all the manual work, materials, machinery, such as the use of the cost, calculated the cost of direct and indirect costs of construction and installation costs. Key words: highway; Horizontal Curve; Vertical and horizontal cross-section; Budget Overview 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 目录 前言.1 1 原始资料.2 1.1 自然条件.2 1.2 路线状况.2 1.3 公路建设与周围环境及自然环境.2 1.4 道路设计标准.2 2 道路的选线和定线.4 2.1 影响公路选线的因素.4 2.2 路线拟定与比选.4 2.3 定线.5 3 平面设计.6 3.1 平面线形设计标准.6 3.2 平面的线形要素.6 3.2.1 直线.6 3.2.2 圆曲线.6 3.2.3 缓和曲线.7 3.2.4 停车视距 .8 3.3 几何要素的计算.9 3.3.1 交点坐标的确定及转角值的计算.9 3.3.2 有缓和曲线的平曲线的几何要素计算.10 刘海川:济广高速西冲段设计 2 3.3.3 曲线位置及直线段长度.11 3.3.4 逐桩坐标的计算.12 4 纵断面设计.16 4.1 纵坡设计的原则.16 4.2 纵坡及坡长的技术标准.16 4.3 竖曲线设计要求.17 4.4 合成坡度.17 4.5 竖曲线要素.17 4.6 竖曲线要素计算.18 4.7 纵断面图的绘制.19 5 横断面设计.20 5.1 横断面的组成和尺寸确定.20 5.1.1 路幅的布置类型.20 5.1.2 行车道宽度的确定及道路的加宽.20 5.1.3 路肩的确定.21 5.1.4 中间带的确定.21 5.1.5 路拱的确定.21 5.2 超高.21 5.2.1 超高率的计算.21 5.2.2 超高过渡方式.22 5.2.3 横断面上超高值的计算.22 5.3 道路建筑界限与道路用地.24 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 5.3.1 道路建筑界限.24 5.3.2 道路用地.25 6 6 路基设计路基设计.26 6.1 路基的类型.26 6.2 路基的宽度与高度.26 6.2.1 路基的宽度.26 6.2.2 路基的高度.26 6.3 边坡坡度.27 6.4 路基土石方计算.27 6.5 路基填土与压实.28 6.5.1 路基填土的选择.28 6.5.2 路基填料的选择.28 6.5.3 取土与弃土方案.29 6.5.4 路基的压实.29 6.6 基底处理.29 6.7 路基防护与加固.30 6.7.1 坡面防护.30 6.7.2 加固设计.30 7 路面设计路面设计.31 7.1 路面的类型及结构层次.31 7.1.1 路面类型.31 7.1.2 结构层次.31 刘海川:济广高速西冲段设计 4 7.1.3 路面断面类型.31 7.2 路面结构设计.32 7.2.1 路面设计基本资料.32 7.2.2 确定路基回弹模量值.32 7.2.3 按容许弯沉计算路面厚度.33 7.2.4 验证沥青混凝土路面的弯拉应力.35 7.2.5 验算石灰粉煤灰砾石层底面弯拉应力.37 8 公路排水设计公路排水设计.39 8.1 路基排水设计.39 8.1.1 边沟设计.39 8.1.2 截水沟设计.39 8.1.3 排水沟设计.40 8.2 路面排水.40 8.2.1 分散漫流式路表排水.41 8.2.2 中央分隔带排水.41 9 附属结构设计.42 9.1 绿化.42 9.1.1 中间带绿化.42 9.1.2 路基边坡、护坡道的绿化美化设计.42 9.1.3 隔离设施的绿化美化.43 9.2 交通标志标线.43 9.2.1 交通信号灯.43 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 9.2.2 交通标志.43 9.2.3 交通标线.43 结论.44 致谢.45 参考文献.46 附表.47 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 1 前言 本设计的题目是济广高速西冲段设计。此地属地山丘陵地区,总里程为 2325.43 米。 本设计是根据所给的比例（1：2000）的地形图，以西冲的气候、地址、水文资料及 交通土建专业课程为依据，依照交通土建专业毕业设计大纲的要求，按照道路设计的一 般步骤和方法，采用最新的高速公路设计规范理论，经过老师的指导以及自己实习过程 中的经验严格编写而成。在设计中参阅了道路勘测设计 、 道路工程 、 路基路面工 程等专业文献。 本毕业设计的主要内容包括：原始资料、路线方案的选线、定线、道路平面设计、 道路纵断面设计、道路横断面设计、路基路面设计排水设计及附属设施设计。 在整个设计中得到了指导教师戴成元老师的悉心指导和帮助，同时也和同学们建立 了团结互助的关系，共同分析、讨论、解决设计工程中所遇到的问题，让此次的毕业设 计圆满完成。 此外，我在本次设计过程中除了遵循高速公路设计的规范理论外，同时力求做到技 术上先进适用、费用上经济合理、施工上安全可靠，使理论与实际相结合。由于专业知 识掌握水平有限，没有实际施工经验，在设计中难免有遗漏和不足之处，恳请各位老师、 同学给予批评和指正。 刘海川:济广高速西冲段设计 2 1 原始资料 毕业设计题目是济广高速西冲段设计，地形图比例尺为 1：2000，道路等级为高速公 路，年平均日交通量为 22000 辆/日，设计车速为 120km/h。 本设计初始资料有地形图一幅，地形、气候等设计资料按有关资料查询得到。主要 设计内容包括：路线方案的拟定和比选、道路平面设计、纵断面设计、横断面设计、路 基路面设计、道路排水设计及附属结构设计。 1.1自然条件自然条件 该区降水丰富，特别是 5、6、7 三个月的丰水期，降水量集中，该地区多为千枚岩 地层和处于构造带中的风化岩层，片理发育，岩石破碎，风化层含泥质较多，连通性较 差，地下迳流不强，当坡面上汇水面积较大，遭受连续丰沛降水，使地表水容易渗入山 体残坡积层和风化破碎裂隙中，使之浸润含水，使岩土体容量增加，大大降低岩土体的 强度和粘着力，在重力影响下使其下滑，形成滑坡等灾害。 1.2 路线状况路线状况 设计高速公路起点为 K0+000.000，坐标为（246，0） ，终点为 K2+340.730，坐标为 （608，2186） ，路线总里程为 2340.730 米。路线起始位置为地形图的左侧，终点为地形 图的右侧。沿线左侧以平原为主，地势较平坦，中部以重丘陵为主，左侧以重丘陵为主。 1.3 公路建设与周围环境及自然环境公路建设与周围环境及自然环境 道路平面线行的选择和布置要合理,选一条技术可行,经济上合理,又能符合使用要求 的线路。在定线的过程中，应尽力避开人口密集区，避免大挖大填，降低填土高度，减 少占地宽度和植被的破坏，避免占用高产田，注意同农田基本建设相配合。 1.4 道路设计标准道路设计标准 通过对道路所处的地形、地貌、道路等级、交通量及设计车速的分析调查，确定该 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 3 段道路为高速公路，现依据规范将设计指标列出如下： 表 1-1 高速公路（设计车速 120km/h）各项指标表 Tab.1-1 Highway (design speed 120km/h) indicators table 指标名称规范值 设计车速 年平均日交通量 圆曲线一般最小半径 120Km/h 22000 辆/日 1000 m 圆曲线极限最小半径 650 m 设超高圆曲线极限最小半径，2% 7500m 缓和曲线最小长度 100m 平曲线最小长度 200m 同向曲线最小长度，车速 6 倍 720m 反向曲线最小长度，车速 2 倍 240m 公路最大纵坡及最小纵坡3%，0.5% 平曲线最大超高 8% 凸型竖曲线一般最小半径 17000m 凹型竖曲线一般最小半径 6000m 竖曲线最小长度 100m 纵坡最小长度 300m 缓和坡段最大纵坡 3% 车道宽度 3.75m 路拱横坡度 2% 中央分隔带宽度 4.5m 硬路肩宽度一般值 3.5m 土路肩宽度 0.75m 路基宽度 28.0m 最大直线长度 2400m 停车视距 210 m 刘海川:济广高速西冲段设计 4 2 道路的选线和定线 选线和定线是根据道路的使用任务、性质、公路的等级和技术标准，在起点终点之 间结合地形、地质等条件，综合考虑平、纵、横等因素，在实地或纸上选出道路的中心 线的位置。选线和定线是道路路线设计的重要环节，选定出的路线是否合理将直接影响 到道路的质量、工程造价以及道路使用条件、安全性和使用年限。 2.1 影响公路选线的因素影响公路选线的因素 选线要与路段内的地形、地貌相结合，对不良地质的地区、河流池塘等地区尽量选 择避让，必要时可采取挖隧道、建桥等相应措施。同时，选线时要遵守道路的各种规范、 准备，选出合适的线形。本设计主要考虑的因素有：沿线的地形、地质、水文、气象等 自然因素；要求路线技术等级（高速公路）与实际可能达到的技术标准及其对路线使任 务、性质的影响；路线长度、筑路材料来源、施工条件以及工程量、三材（钢筋、木材、 水泥）用量、施工、养护等方面的影响。 2.2 路线拟定与比选路线拟定与比选 路线方案是根据指定的路线总方向和道路的使用任务、性质及其在道路网中的作用， 综合考虑了社会、经济、生活等方面因素和复杂的自然条件等拟定的路线走向。路线方 案的选择是路线设计中最根本的问题。路线方案的比选就是在路线的起、终点及中间必 须经过的城镇或地点间的各种可能的路线方案中，综合考虑各方面的因素，通过比选， 最终选出最合理的路线方案。 在老师的指导下，本设计在指定的起、终点之间选择了 3 条路线，现对 3 条路线进 行比选，确定合理的路线。 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 5 方案 A：路线虽然相对比较平缓，但是需要横穿村庄，占用大量农田，对当地的居民 的生活造成巨大的影响和工程本身的经济支出。 方案 B：路线前半段穿过重丘区，填挖量不是太大，后半段傍山经过，整条路线绕过 了大部分的池塘，避免了大量土质改良工作。 方案 C：路线前半段穿过重丘区，穿过一个较大池塘，需要架设桥梁，后段沿山脊线 经过，需要大量填挖工作。 经过比选，最终选定方案 B，为本设计的设计路线。 2.3 定线定线 定线是公路设计过程中很关键的一步。它不仅要解决工程、经济方面的问题，而且 对如何使公路与周围环境相配合，以及公路本身线形的美观等问题都要在定线过程给予 充分的考虑。公路定线的常用方法有：直接定线和纸上定线。技术较高的、地形、地物 较复杂的路线必须使用“纸上定线”，然后把纸上的路线敷设在地面上；“直接定线” 省去了纸上定线这一步，所以只适合标准较低的路线。本设计采用了纸上定线方法。 刘海川:济广高速西冲段设计 6 3 平面设计 平面设计是道路设计的基本组成部分，是根据汽车行驶的性能，结合当地的地形条 件，按照道路设计规范在平面上布置出一条通顺，舒畅的线性来设计的。 3.1 平面线形设计标准平面线形设计标准 平面线性的三要素为直线、圆曲线和缓和曲线，三者均需满足规范要求。 本设计是计算行车速度为 120km/h 的高速公路。查公路工程技术标准得到平面 设计相关规范值 指标名称 规范值 圆曲线一般最小半径 1000m 圆曲线极限最小半径 650m 不设超高最小半径 5500m 停车视距 210m 缓和曲线最小长度 100m 平曲线最小长度 200m 3.2 平面的线形要素平面的线形要素 3.2.1 直线直线 直线的最大长度，在城镇附近或其他景色有变化的地点大于 20V 是可以接受的；在 景色单调的地点，最好控制在 20V 以内。 考虑的线形的连续和驾驶的方便，相邻两曲线之间应有一定的直线长度。公路工 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 7 程技术标准对平面线形设计中直线的最小长度规定为：异向曲线间的直线最小长度不 小于 2V=240m。本设计设置的两处平曲线为反向曲线，曲线间直线长度为 474.733m,满足 最小直线长度的要求,设计路线段的直线最大长度为 474.733m,也符合要求. 3.2.2 圆曲线圆曲线 圆曲线的几何要素： (3-1) 2 RtgT (3-2) RL 180 (3-3) 1 2 sec RE (3-4) LTJ 2 ： T切线长，m； L曲线长，m； E外距，m； J校正数或称超距，m； R圆曲线半径，m； 转角，度。 图 3-1 圆曲线要素示意图 Fig.3-1 Illustrates the elements circle curve T a/2 ZY T L E a/2 a QZ YZ O 刘海川:济广高速西冲段设计 8 3.2.3 缓和曲线缓和曲线 在直线与圆曲线之间或半径相差较大两个转向相同圆曲线之间，设置缓和曲线。 由于车辆要在缓和曲线和曲线上完成不同曲率的过渡行驶，所以要求缓和曲线有足 够的长度，以使司机能从容地打方向盘，乘客感觉舒适，线形美观流畅，圆曲线上的超 高和加宽的过渡也能在缓和曲线内完成。 图 3-2 “基本型”平曲线 Fig .3-2 Basic type level curve 缓和曲线的平曲线的几何要素： （3- 2 3 2402R LsLs q 5） （3- 3 42 238424R Ls R Ls p 6） （3- R Ls 6479.28 0 7） （3-qtgPRT 2 )( 8） 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 9 （3-LsRL2 180 )2( 0 9） （3-RpRE 2 sec)( 10） （3-LTJ 2 11） 3.2.4停车视距停车视距 停车视距是为了保证行车安全，驾驶人员能随时看到汽车前面相当远的一段路程， 一旦发现前方路面有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞的最短距离行车视 距。 标准中规定了高速公路对停车视距的要求：210m。 停车视距的计算公式： )(2546 . 3 2 21 VtV SSS停 式中： V汽车行驶速度； 路面与轮胎之间的附着系数； 道路阻力系数，。if 现利用公式对本设计的停车视距的最危险点进行检验，查得沥青路面类型为潮湿的附着 系数取 0.4. m 3 . 218 )02 . 0 4 . 0(254 120 6 . 3 5 . 2120 )(2546 . 3 22 21 VtV SSS停 根据计算结果说明该路段的各点均满足停车视距要求。 刘海川:济广高速西冲段设计 10 3.3 几何要素的计算几何要素的计算 3.3.1 交点坐标的确定及转角值的计算交点坐标的确定及转角值的计算 已知起点 QD（246.000，0.000） 、JD1（580.000，350.000） 、JD2（280.000，1649.000） 、 终点 ZD（608.000，2186.000） 坐标增量： 1 1 ii ii DXXJXJ DYYJYJ （3- 12） 交点间距： （3- 22 DYDXS 13） 象限角： DY arctg DX （3- 14） 计算方位角 A： 0 ，0 DYDXA 0 ，0 DYDX180A 0 ，0 DYDX180A 0 ，0 （3- DYDX 360A 15） 转角： （3- 1 iii AA 16） 当0 时，路线右偏；0 i 时，路线左偏转角 i ”左偏为“”右偏，为“ iiiii AA, 1 起点 QD 与 J D1之间： 坐标增量： =580.000246.000=334.000 X D =350.0000.000=350.000 Y D 交点间距： =483.793 22 DYDXS 象限角： = 1 1 1 DX DY arctg 3 . 232046 辽宁工程技术大学毕业设计（论文） 11 方位角： = 0 A 3 . 232046 JD 与 JD 之间： 12 坐标增量： =280.000580.000=-300.000 X D =1649.000350.000=1299.000 Y D 交点间距： =1333.192 22 DYDXS 象限角： = 1 1 2 DX DY arctg 6 . 445976 方位角： = 1 A 4 . 15 0 103 则转角： =(右转) 4 . 513956 JD 与终点 ZD 之间： 2 坐标增量： 608.000280.000=328.000 X D 2186.0001649.000=537.000 Y D 交点间距： =624.248 22 DYDXS 则终点桩号:k2+340.730 象限角： = 1 1 3 DX DY arctg0 . 0 3558 方位角： = 2 A0 . 0 3558 则转角： = (左转) 2 . 152544 3.3.2 有缓和曲线的平曲线的几何要素计算有缓和曲线的平曲线的几何要素计算 交点 JD1 要素计算： 圆曲线半径 R=800m 缓和曲线=100m 转角= 4 . 513956 m993.49 800240 100 2 100 2402 2 3 2 3 R LsLs q m5208. 0 8002384 100 80024 100 238