交通土建毕业设计（论文）-二级公路施工图设计.doc

毕业设计说明书 题 目： K28+00.00-K32+716.303 段二级公路施 工图设计 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 专 业 年 级： 土木工程专业 09 级 所 在 班 级： 09 交通土建班 完 成 日 期： 2013 年 6 月 1 日 答 辩 日 期： 2013 年 6 月 8 日 K28+00.00-K32+716.303 段二级二级公路施工图设计 摘 要 本设计为青海省柴达木盆地 K28+000.00 至 K32+716.303 段二级公路施工图设计。设计公路等 级为二级公路，设计时速为 60Km/h，设计年限为 12 年。 说明书中对整个设计过程的思路、参考依据、设计路段的地质、地物、各指标的拟定以及各个 部分的计算都做了详细的说明。该说明书融合了文字说明和计算说明，主要内容为：定线、平面线 形设计、纵断面线形设计、平纵面线形的组合设计、路基横断面设计、涵洞设计、挡土墙设计、路 基边坡防护设计、路面结构设计、排水设计、主要参考文献等。 平面线形设计包括资料整理纸上定线，平曲线要素确定；纵断面设计包括地面高程、设计高程、 填挖深度和竖曲线要素；确定标准横断面，绘出每桩横断面图；最后根据交通量资料及路面设计规 范，确定设计方案。整个设计过程严格按照国家有关规范进行。 关键词：道路设计，平面设计，路面设计，挡土墙设计，排水设计 K28+00.00-K32+716.303 ROAD ABSTRACT This thesis intends to design a Second-class road from K0+000 to K2+940.212 in Qaidam Basin Qinghai Province. The design speed volume is 40 Km/h, design of life is 12 years. In this instruction, it explains the designs thread, basis of references, the sections geology, the process of working out the target, and the process of counting. The instruction is consisted of two parts: the literal interpretation and calculation specification, which include paper location, the design of flat alignment, profile alignment, associating flat and profile alignment, roadbed transect, culvert, babirusa, the structure of road surface; the drawing of construction budget file, drainage system ,the information of references and so on. The plane linear design includes information compiling, lines drawing on paper, fix on requisites of curves; Vertical section design is comprised of road elevation, design elevation, depth of dig and fill and requisites for vertical curve; Contents of horizontal section design are fixing standard horizontal section, mapping every horizontal section; At last make a blueprint according to traffic information and road design rules. The whole process of the design is carried out according to the criterion of nation. KEY WORDS: road design; plane design; Pavement design; structure design; drainage design. 目录 摘 要.1 ABSTRACT.1 目录.1 1 设计原始资料和依据.1 1.1 地形简介 .1 1.1.1 地形地貌.1 1.1.2 沿线筑路材料、水、电等建设条件.1 1.1.3 交通量资料.1 1.2 设计依据 .2 2 路线设计.3 2.1 道路技术等级确定 .3 2.2 路线方案的拟定与比选 .3 2.2.1 选线原则.3 2.2.2 平面设计技术指标的确定.3 2.2.3 路线方案拟定.4 2.3 道路技术标准确定 .5 2.4 道路平面设计 .6 2.4.1 道路平面线性相关概念与要求.6 2.4.2 平曲线计算.7 2.4.3 平曲线设计逐桩坐标表（见毕业设计图纸逐桩坐标表）.8 2.5 道路纵断面设计.8 2.5.1 纵断面设计原则.8 2.5.2 平纵组合设计.9 2.5.4 竖曲线要素的计算.9 3 道路横断面设计和路基设计.11 3.1 横断面布置 .11 3.1.1 横断面布置.11 3.1.2 路拱横坡.11 3.2 路基设计 .11 3.2.1 一般路基设计.11 3.2.2 路基压实标准与压实度.13 3.2.3 路基施工要求及注意事项.14 4 路面结构设计.15 4.1 路面类型及结构层组合 .15 4.1.1 设计原则.15 4.1.2 路面类型确定.15 4.1.3 标准轴载及轴载换算.15 4.1.4 累计当量轴次.17 4.1.5 验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次.17 4.1.6 路面结构层组合.18 4.1.7 各层材料的容许层底拉应力.18 4.2 设计资料汇总.19 4.3 沥青路面结构层厚度计算.19 4.3.1.19 4.3.2 结构厚度计算.20 4.4 层底拉应力验算.21 4.4.1 对中粒式沥青混凝土层底拉应力验算.21 4.4.2 对粗粒式水泥混凝土进行层底拉应力验算.21 4.4.3 对水泥稳定碎石基层层底弯拉应力验算.22 4.5 对于石灰粉煤灰土层 .22 4.6 最小防冻厚度验算 .23 5 道路排水设计及桥涵方案设计.25 5.1 道路排水设计 .25 5.1.1 路基排水目的和要求.25 5.1.2 路基排水设计一般原则.25 5.1.3 排水系统设计.25 5.1.4 排水结构物设计.25 5.2 桥涵方案设计 .29 5.2.1 桥涵设计的基本要求.29 5.2.2 方案设计.29 5.3 边坡稳定分析.29 5.3.1 计算简图.29 5.3.2 坡面信息.30 5.3.3 土层信息.30 5.3.4 计算条件.30 5.4 挡土墙设计 .32 5.4.1 挡土墙作用.32 5.4.2.32 5.4.3 断面尺寸.32 5.5.上墙断面强度验算.33 5.5.1 土压力和弯矩计算.33 5.5.2 土压力计算.35 5.5.3 上墙自重及弯矩计算.36 5.5.4 截面应力验算.36 5.6 基顶截面应力验算.37 5.6.1 破裂角.37 5.6.2 土压力.38 5.6.3 土压力对验算截面的弯矩.38 5.6.4 墙身自重及对验算截面产生的弯矩.38 5.6.5 衡重台上填料重及弯矩计算.39 5.6.6 截面强度验算.39 5.7 基底截面强度及稳定性验算.40 5.7.1 破裂角.40 5.7.2 土压力.40 5.7.3 土压力对基底截面的弯矩计算:.41 5.7.4 墙身和基础自重及对基底截面产生的弯矩.41 5.7.5 衡重台上填料重及对基底截面产生的弯矩.42 5.7.6 基底截面应力和稳定验算.42 6 道路工程量计算.43 6.1 路基土石方量计算 .43 6.2 路面工程量计算 .43 7 路基防护工程设计.45 7.1 植物防护.45 结论.47 参考文献.49 致谢.51 1 设计原始资料和依据 青海大学昆仑学院 1 1 设计原始资料和依据 1.1 地形简介 1.1.1 地形地貌 青海省均属高原范围之内，地形复杂，地貌多样。全省平均海拔 3000 多米，最高点昆仑山的 布喀达板峰为 6860 米，最低点在民和下川口村，海拔为 1650 米。青南高原超过 4000 米，面积占 全省的一半以上，河湟谷地海拔较低，多在 2000 米左右。在总面积中，平地占 30.1%，丘陵占 18.7%，山地占 51.2%，海拔高度在 3000 米以下的面积占 26.3%，3000 米5000 米的面积占 67%，5000 米以上占 5%，水域面积占 1.7%。海拔 5000 米以上的山脉和谷地大都终年积雪，广布 冰川。山脉之间，镶嵌着高原、盆地和谷地。西部极为高峻，自西向东倾斜降低，东西向和南北向 的两组山系构成了青海地貌的骨架。柴达木盆地 位于本省西北部，周围有阿尔金山、祁连山、昆 仑山环绕，东西长约 850 千米，南北宽约 300 多千米，面积 25 万平方千米。是我国第三大内陆盆 地。盆地海拔 26003100 米之间，是青藏高原陷落最深的地区，盆地内戈壁、沙漠分布广泛，系 典型的封闭的高原盆地。整个盆地地势平旷，土地辽阔，矿藏资源丰富，有“聚宝盆”之美称。 1.1.2 沿线筑路材料、水、电等建设条件 1)沿线筑路材料 沿线筑路材料比较丰富，四季宜采，运输方便，以购买为主。对于外购和内采材料，分别调查 了其类型、储量、价格、运距等资料，并与协作单位签定了书面协议。在两阶段外业勘察过程中已 选取样品进行室内材料物理力学性质和混合料配合比设计试验。 2)水 路线所经处有天然河流，水质纯净，对混凝土无侵蚀性，供应充足，均可作为工程用水。 3)电 沿线电力情况供应良好，110KV、35KV、10KV 输电线路基本沿路线走向布设，具体工程用电 可与地方电力部门协商解决。同时建议施工单位也要准备一定量的自发电，以备急需。 1.1.3 交通量资料 表 1.1 交通量表 车型 尼桑 CK20L 黄河 JN150 解放 CA10B 太脱拉 138 交 通 SH141 东 风 EQ140 南 阳 351 交通量 (辆/日) 330210578411262025 预测交通量增长率为 5% 青海大学昆仑学院本科毕业设计：K28+00.00-K32+716.303 段二级公路施工图设计 2 青海大学昆仑学院 1.2 设计依据 根据批准的设计任务书、地质勘测报告、国家关于公路设计施工的规范 、 规程 、 标准 等。如： 1)公路路线设计规范(JTJ 0112006） 2)公路沥青路面设计规范(JTG D502006） 3)公路沥青路面施工技术规范(JTGF402004） 4)公路排水设计规范(JTJ 0181997） 5)公路路面基层施工技术规范(JTJ 0342000） 7)公路路基设计规范(JTGD302004） 8)公路工程技术标准(JTGB012003） 9)公路路基施工技术规范(JTJ 033-1995） 2 路线设计 青海大学昆仑学院 3 2 路线设计 2.1 道路技术等级确定 根据公路工程技术标准JTG B01-2003 ，拟定该条道路为二级公路，设计车速为 60km/h,设计采用的服务水平为一级，采用整体式路基。 2.2 路线方案的拟定与比选 2.2.1 选线原则 1)在路线设计和选线中，应该尽量避开农田，做到少占或不站高产田。 2)路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程数量小，造价低，运营费用省， 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指标，不应轻易采用 最小指标或低限指标，也不应片面追求高指标。 3)选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测，查清其对工程的影响。一般情况下路线应设 法绕避特殊地基地区。当必须穿过时，应选择合适的位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。 4)选线应重视环境保护，注意由于公路修筑以及汽车运行所产生的影响与污染等问题。 2.2.2 平面设计技术指标的确定 1)直线 直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具 体情况采取相应的措施。 公路路线设计规范 （JTG D20-2006）规定：当计算行车速度60km/h 时，同向曲线间最 小直线长度(以 m 计)以不小于行车速度(以 km/h 计)的 6 倍为宜；反向曲线间最小直线长度(以 m 计) 以不小于行车速度(以 km/h 计)的 2 倍为宜。 2)圆曲线 圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。 (1)圆曲线的最小半径 极限最小半径 一般最小半径 不设超高最小半径 青海大学昆仑学院本科毕业设计：K28+00.00-K32+716.303 段二级公路施工图设计 4 青海大学昆仑学院 表 2-2 圆曲线半径 技术指标二级公路（60km/h） 一般最小半径 200 极限最小半径 125 路拱%0 . 21500不设超高 最小半径路拱%0 . 21900 (2)圆曲线的最大半径 选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径 过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于 10000 米。 (3)圆曲线半径的选用 在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用不需设超高的大半径曲线。 (4)平曲线的最小长度 公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度； 缓和曲线长度：圆曲线长度：缓和曲线长度宜在：1：1：1 到 1：2：1 之间。 平曲线的最小长度一般值：300m 平曲线最小长度极限值取：100m 3)缓和曲线 缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面： (1)离心加速度变化率不过大; (2)控制超高附加纵坡不过陡; (3)控制行驶时间不过短; (4)符合视觉要求; 因此， 公路路线设计规范JTG D20-2006 规定：二级公路 60 缓和曲线最小长度一般为km/h 80m.。一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时， 可不设缓和曲线。 4)行车视距 行车视距可分为：停车视距、会车视距、超车视距。 公路路线设计规范JTG D20-2006 规定：二级公路 60 停车视距 St取 75m。km/h 2.2.3 路线方案拟定 路线设计是确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，主要分为路线平面设计、路线纵断面 设计和横断面设计，三者应既分开考虑又注意综合。根据此路所处地区的自然地理环境、社会经济 和技术条件，确定经过路线方案的比选设计出一条符合一定技术标准，满足行车要求，工程量最少 最节省费用的路线。 综合考虑该地区自然条件、技术标准、工程投资等因素，初步拟定了 2 路线设计 青海大学昆仑学院 5 从点（20600，532800）开始，到达点（20200，537400） ，线路总长为 4716.303m。该线路高 差相对较小，所经区域大部分是农田，土石方工程量相对较小。该线路设置五条圆曲线。 二级公路投资比较大，对所经过地区的经济起重要作用，所以在修建过程中应综合考虑沿 线地带的自然地理特征，设计要特别注意线形设计，使之在视觉上能诱导视线，保持线形的连续性， 让司机和乘客在生理和心理上有安全感和舒适感，同时考虑到经济因素，尽量使工程量最小，造价 最低。 2.3 道路技术标准确定 1) 二级公路，一般能适应按各种车辆折合成中型载重汽车的年平均昼夜交通量为 20005000 辆，为连接政治、经济中心或大工矿区、港口、机场等地的公路。 2) 公路远景设计年限：汽车专用二级公路、一般二级公路为 12 年；也可根据实际情况适 当缩短。 3) 路线设计中对公路的平、纵、横三个面应进行综合设计，做到平面顺适、纵坡均衡、 横面合理。 4)车道宽度应符合规定要求，设计速度 60km/h 的车道宽度为 3.5m。 5)汽车专用二级公路和二级公路的交通量以中