交通土建毕业设计（论文）-铜汤路第十一标段一级公路设计.doc

全套图纸加扣 3012250582 摘要 本设计为安徽省铜陵市到池州市之间 K70+0K73+051.081 一级公路的设计，本路段 所处地形为平原微丘区，公路自然区划为3 区，根据当地的交通量和增长率确定设计时 速为 80km/h，双向四车道，设计年限为 15 年，公路全长 3051.081m，本设计中主要进行 了道路的选线定线、平面、纵断面、横断面、路基、路面、排水、施工组织设计和概预 算等。本设计中道路平面上有两个交点，圆曲线半径分别为 600m 和 800m，竖曲线有一 个交点，竖曲线半径为 5000m，在此基础上进行了平曲线超高、路基设计、路面各层厚 度计算，在高填深挖地段进行边坡稳定性验算，以及路基路面的排水和水力验算，所设 计工程的施工组织设计概预算等，最终完成本次设计。 关键词：关键词：一级公路；选线；施工组织设计；概预算；验算 全套图纸加扣 3012250582 Abstrac The design, Tongling City, Anhui Province to the design of K70+0K73+051.081 highway between Chizhou City, the road terrain in plain and hilly area, natural zoning for highway IV zone 3, according to the local traffic volume and growth rate to determine the design speed of 80km / h, two-way four lane, the design life for 15 years, road length 3051.081m. This design mainly for the road line selection line, plane, vertical section, cross section, subgrade, pavement, drainage, construction organization design and budget, This design in road plane has two intersections, circular curve radius 600m, 800m, respectively, the vertical curve has a point of intersection, radius of vertical curve for the 5000m, on this basis, were flat curve superelevation, roadbed design, pavement thickness of each layer calculation, in high filling digging area for checking the stability of the slope and finalize the design. Key words: First grade highway；Route；Construction organization design；Concept；Estimate 全套图纸加扣 3012250582 目目 录录 前言1 1 设计原始资料及选线与定线2 1.1 设计原始资料2 1.1.1 自然条件2 1.1.2 路线周边状况2 1.1.3 公路路线的拟定2 1.1.4 公路设计基本参数2 1.2 选线4 1.3 方案拟定与比选4 1.4 定线4 全套图纸加扣 3012250582 2 道路的平面设计5 2.1 平面线形要素5 2.2 平面线形设计的原则9 2.3 平曲线要素的组合类型9 2.4 行车视距10 2.5 平面线形的具体设计过程10 2.5.1 平曲线要素的设置10 2.5.2 路线转角、交点间距、曲线要素及中点桩计算10 3 道路纵断面设计18 3.1 地面线的绘制和控制点标高的确定18 3.2 纵坡设计19 3.3 竖曲线设计20 3.3.1 竖曲线半径的确定20 3.3.2 竖曲线几何要素计算20 3.3.3 设计高程计算20 4 道路横断面设计22 4.1横断面的类型以及部分尺寸的确定22 4.1.1 路拱超高的确定22 全套图纸加扣 3012250582 4.1.2 中间带宽度的确定22 4.2平曲线加宽与超高23 4.2.1 平曲线加宽23 4.2.2 平曲线超高23 4.3横断面视距保证设计28 4.4土石方计算和调配28 4.4.1 土石方计算28 4.4.2 土石方调配28 5 路基设计30 5.1 路基横断面形式及部分尺寸30 5.2 路基排水31 5.3 路基边坡稳定性验算33 5.4 软土地基35 5.5 路基边坡防护35 6 路面设计36 6.1 累计轴载次数计算36 6.2 路面结构的拟定与计算40 全套图纸加扣 3012250582 6.2.1 验算沥青混凝土面层层底拉应力42 6.2.2 验算水泥稳定碎石层底拉应力43 6.3 路面排水44 7施工组织设计 45 7.1 编制依据45 7.2 编制原则45 7.3 工程概述45 7.4 总体施工布置47 7.5 对重点、难点工程的工作方法及措施49 7.6 各分项工程的施工顺序及质量保证措施49 7.7 安全生产保证措施50 7.8 施工图、表52 8概预算53 8.1 概预算的定义和分类53 8.2 概预算文件的组成53 8.3 概预算费用的组成53 全套图纸加扣 3012250582 8.4 概预算文件的编制依据53 8.5 概预算文件的编制过程54 8.6 工程费用计算54 结论56 全套图纸加扣 3012250582 1 前言 本设计的题目是铜汤路第十一标段一级公路设计，本设计路段位于微丘区，道平原 路总里程为 3051.081m。 毕业设计是大学生活中的最后教学环节，能够使我们对大学知识的一个重要的学所 总结、巩固以及地应用，能够为我们在将来遇到提供可靠的理论基础，熟练实际问题时 并且提供可决措施；也能够使业后的工作有更深一步的了解，避免就行的解我们对毕 的迷茫，使我们更的实现毕业业的过渡。业后从容到就 本设计是根据所的地形图以及该的地质、气候、水况，结合规范给定地区文状 准，并且对所给出的据经过仔细研究计算以及听取指师多方意见编制而。标数导教成 以交通土工程专业程为依据，按照交通土工程专业毕业设计大件的要求，建课建纲文 对所给定资料行整理、分析，并加以认的思考、计算、研究，并且听取指导教师多进真 方见编制而成。在设计中阅了道路测设计 、 公路程技术标准 、 道路路意参勘工 与路面工程 、 土木程 CAD 、 路基程等专业文献。基工工 本设计的要内容包括：原始资料、路线方案的线、定线、道路面设计、道主选平 路纵断面设、道路横断面设、路路面设计、排水设计以及其他附属设施设计。计计基 设计的第一章主要是对所设计地区原始资料的整理以及通过规范进行合理的选线，方 比选以及最终的定等；第二、三、四章则别是对本道路的平、纵、横三个方案线分 的设计，具体包括各自面上的数据的选取，计算，验算和确定；第五章介绍了路基面断 设及排水的各方面内容；第六章介绍了面设计的内容；计以路 本人在设计中得到了指导教师易以及本专业其他指教师的意见，在此表示心富导衷 的感谢。本人在设计中尽力做到力合理、用料最、技术进、施工安全，由于本人受省先 设经验不足，本设计中的纰漏之处还望各老师予以指批评使设计更加善。计出完 全套图纸加扣 3012250582 2 1 设计原始资料及选线与定线 1.1 设计原始资料 （1）毕业设计题目：铜汤路第十一标段一级公路设计； （2）所在地区：安徽省； （3）等高线地形图：比例尺 1:2000； （4）道路等级：一级公路； （5）设计车速：80km/h。 本设计是交通土建专业毕业设计，设计任务是铜汤路一级公路施工图设计，主要内 容包括：路线方案的选线及定线、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、施工组织设计、预算、英语翻译等内容。本设计原始资料有地形 图一幅，地形、地质、气候等设计资料查询相关资料得到。本设计地形图主要为平原微 丘地区，整个设计应照平原微丘地区一级公路的技术标准。遵 1.1.1 自然条件 本设计地处安徽省，属于亚热带季风气候，四季分明，年平均气温为 16.5 摄氏度， 公路自然区划为3 区，降水季节性集中应该对排水作出合理的设计，设计洪水位为 1/100,沿线的山体稳定，无不良地质状况，地下水位于地表下 3m 处，附近有条铜汤河， 河道沿线有丰富的砂砾碎石，沿线土质多为砂性土。 1.1.2 路线周边状况 本设计一级公路起点桩号为 K70+0，终点桩号为 K73+051.081，公路总里程为 3051.081m，起点选在图纸左侧靠下部分，终点选在右侧中间偏下部分，沿线地势起伏较 大，图纸的上半部分有较多的居民区，需要考虑到居民安置与拆搬迁问题，还有较大面 积的林区，中间部分还有一条铜汤河。 1.1.3 公路路线的拟定 路线的拟定要尽量避开口密集的居民区，尽可能少的拆迁居民建筑物；也要尽量人 免直接穿过林区、沼泽、农田；尽量开地形起伏性较大的地段，降低填土高度，如避避 果无法避免，需经过特殊理。处 1.1.4 公路设计基本参数 一级公路，具体设计数据如下表： 全套图纸加扣 3012250582 3 表 1-1 一级公路（设计车速 80km/h）各项指标表 Tab.1-1 Highway (design speed 80km/h) indicators table 指标名称规范值 设计车速 80Kmh 1 圆曲线一般最小半径 400m 圆曲线极限最小半径 250m 设超高圆曲线极限最小半径，2% 3350m 缓和曲线最小长度 70m 平曲线最小长度 140m 同向曲线最小长度，车速 6 倍 480m 反向曲线最小长度，车速 2 倍 160m 公路最大纵坡 6% 公路最小纵坡 0.5% 平曲线最大超高 8% 凸型竖曲线一般最小半径 4500m 凸形竖曲线极限最小半径 3000m 凹型竖曲线一般最小半径 3000m 凹形竖曲线极限最小半径 2000m 竖曲线极限最小长度 70m 竖曲线一般最小长度 170m 纵坡最小长度 200m 缓和坡段最大纵坡 3% 路拱横坡度 2% 中间带宽度 3m 右侧硬路肩宽度一般值 2.5m 土路肩宽度 0.75m 最大直线长度 1600m 停车视距 110 m 全套图纸加扣 3012250582 4 1.2 选线 选线时要注意采用多方案论证、比选的基础上选定最优方案，本设计中第一条路线 经过居民区，也穿过部分林区，并且两次跨过河流，河流两侧有大面积的不良软土地区， 地基需经过与处理，与原有公路有三个交叉口，施工难度大，复杂性高，从经济指标分 析不合理；第三条路线所经过地区，地面起伏性较大，多与等高线相交，所需的填挖方 量较大，造价太高也不合理；第二条路线所经过地区相比于第三条地面起伏性小，并且 路线多与等高线平行，土石方运量少。 1.3 方案拟定与比选 本设计为一级公路设计，现拟定三种方案，如图 1-1 所示， 第一种方案路线经过居民区，也穿过部分林区，并且两次跨过河流，河流两侧有大面积 的不良软土地区，地基需经过与处理，与原有公路有三个交叉口，施工难度大，复杂性 高，从经济指标分析不合理；第三种方案路线所经过地区，地面起伏性较大，多与等高 线相交，所需的填挖方量较大，造价太高也不合理；第二种方案路线所经过地区相比于 第三条地面起伏性小，并且路线多与等高线平行，充分利用土地资源，减少拆迁，就地 取材，土石方运量少；综合考虑，选择方案二。 1.4 定线 经过以上的步骤，路线的基本走向也能够确定先来了。定线就是在线布局任务基选 本完成后，按照表 1-1 中选定的技术准，在选线布局阶段选定的“路线带”的范围内，标 结合细部地形、地质条件，综合考虑、合理排、具体计算、确定出道路中线的确切安 置。本设计中采用道路中线定线设计方法中的上定线法，先在大比例尺上地形图上位纸 全套图纸加扣 3012250582 5 上定线，然后按图上与实地路线的比例系放到实地上。本设计中的路线遵照一级公纸关 路的技术标准，先用直线确定路线的基本走，然后用曲线把路线的转处绘制出来，向弯 确定出路线的最终走向。 2 道路的平面设计 平面设计是道计的基础部分，是后边纵断面横断面设计的据，本设计中共有路设依 两个交点，道路总长为 3051.081m，平曲线要素采用本型。基 2.1 平面线形要素 本设计公路全为 3051.081m，共有个交点，根据公路工程技术标准之后简称长两 标准 ，确定平曲线的径，进而确出一条平顺的线路。半定 道路平面线性是由直线、圆曲线和缓和曲线三种本线性构成的，称之为“平曲基 三要素” 。线 （1）直线 笔直的道路给人以简捷、明快的视觉果，汽车在直线上行驶作简易，因此，效操 直线在道路平面性设计中应用广泛，但是过长的直线容易驾驶员感到单调、疲线使 倦、警觉性降，容易引发交通事故。低 a 直线的最小度长 考虑到线性的连和驾驶的方，相邻两曲之间应该有一定的直线长度，这续便线 个直线的长度是指前一曲的终点（本设计中为直 HZ 点）到后一曲线点（直线缓起 缓 ZH 点）之间的长度。 本设计中采用的是向圆曲线， 公路路线设计规范以后简规范规定：反称 设计速度大于或于 60km/h 时，反向圆线之间的最小直线度（以 m 计）以不等曲长 小于设计速度（以 km/h 计）的 2 倍为，如图 2-1 所示。宜 全套图纸加扣 3012250582 6 （2）圆曲线 各级公路平面不转角大小，均应置圆曲线。由于本设计中没有单用圆曲线论设 的转弯，所以在此不再赘述，圆曲线的几何素参见缓和曲线（3）中有缓和曲线的要 道路平线几何要素的计算。曲 a 圆曲线半径 行驶在平面圆曲线上的汽车由于受心力作用，其横向稳性受到影响，而离离定 心力的大小与圆曲线的半密切相关，半径越小，离心力越大，反之，则越小，本经 设计中一级公路圆曲线半径最小值为 250m，所以在设计时应考虑不能小于该值。根 据汽车行驶特可知圆曲线半径性 （2- 停停 h 2 i127 V R 1） 式中： V 行驶度（km/h） ；速 横向力系数； 超高横坡度。 h i （3）缓和曲线 缓和曲线是置在直线与圆曲线之间或半径相差较的两个转向相同的圆曲之间设大线 的一种曲率连续化的曲线。本设计中缓和曲线主要位于圆曲线与直线的相交处，用于变 曲线与直线之的相互过渡。间 a 缓曲线的作用和 1）通过曲率的逐渐化，适应汽车行驶轨迹且性顺畅、美观、视觉协调。变线 全套图纸加扣 3012250582 7 2）离加速度逐渐变化，不致产生横向冲击，影乘车的舒适性。心响 3）也可用作超高化的过渡段。变 4）实现圆曲线与线之间的相互过渡，增进道路的观。直美 b 回旋线要计算素 回旋线要素见图 2-2 P 点处的曲率半径 回旋线长 （2-22A A l 2 2） P 点的转向角 （2- 2 2 2 22 A A l 2 l 2 3） 回旋线参数 （2- 2 2 2 l lA 2 2 4） （2- 2 2 l lA 5） 全套图纸加扣 3012250582 8 c 缓曲线长度计算和 汽车在道路曲线段驶时，如果曲线很，则司机操作方盘频繁，在高速驾驶行短向 的况下是很危险的，因此，应该对缓曲线的最小度加以限制。情和长 1）按离心加速度的变率计算化 （2- R V .Lsmin 3 0360 6） 2）按驾驶员的操及反应时间计算作 （2- 21. V Lsmin 7） 3）按超高渐变率计算 （2- P B L i smin 8） 4）按视觉条件计算 （2- 9 R Lsmin 9） 综上取以上四者的最大值，并且为 5 的整倍数 d 有缓和曲线的道路平曲线几何要素 缓和曲线设置在直线与圆曲线之间，在起点处与直线相切，在终点处与圆曲线相 切，所以，圆曲线的位置必须向移动一小段距离p，本设计采用圆曲线的圆不内心 动，使半径略为减小而向移动。如图 2-3内 全套图纸加扣 3012250582 9 （2- R L 2 l s 2 10） （2- 3 4 2688R L 24R L p s 2 s 11） （2- 2 3 240R L 2 L q ss 12） 切线总长 （2-qtanpRTh 2 停停 13） 曲线总长 （2- sh 2L2-RL停停 14） 外失距 （2-R-secpREh 2 停停 全套图纸加扣 3012250582 10 15） 超距 （2- hhh -LTJ2 16） 2.2 平面线形设计的原则 进行平面设时，应遵循以下则：计原 1）平面形应简捷、连续、与地形地物相应，与周围环境相协调。线适 2）保持平面线形的连与均衡。贯 3）在满足行驶力学基本准的前提下，也应尽量满足视觉和理上的要求。标心 2.3 平曲线要素的组合类型 本设计中按直线-回旋线-圆曲线-回旋线-直线的顺序合，即为基型。如图 2-4组本 所示 2.4 行车视距 为了行车安全，驾驶员应该能时看到前方相当远的一段离，如果发生紧急情，随距况 能及时采取紧急施，避免相，这一必须的最短称为行车距。由于本设计中措撞距离视 设计的是一级公路，存在中央分隔带和专门的行车道，不存在会车的问题，所以只用考 虑停车视距即可。 停车视距计算 （2- 0 2 021 2543 S i VV SSSS 停停 停 全套图纸加扣 3012250582 11 17） 2.5 平面线形的具体设计过程 2.5.1 平曲线要素的设置 在之前的工作中已经确定了交点，确定出坐标系，找出坐标起点（140,0） ，交点 1（-94,815.4） ，交点 2（-675,1935.6）和终点（-954.4,2835） 。 2.5.2 路线转角、交点间距、曲线要素及中点桩计算 设起点坐标为，第 个交点坐标为 =1,2,3.则 000 ,YJXJJDi iii YJXJJD,i 坐标增量 （2- 1 1 ii ii DXXJXJ DYYJYJ 18） 交点间距： （2- 22 DYDXS 19） 象限角： （2- DY arctg DX 20） 计算方位角 A： 0 ，0 DYDXA 0 ，0 DYDX180A 0 ，0 DYDX180A 0 ，0 DYDX 360A 转角：，若0 时，路线右偏；时，路线左偏。 1 iii AA i 0 i 下面是交点的计算过程，其结果见表 2-1。 已知起点 JD0（140.0,0.0） ，交点 1JD1（-94.0,815.4） ，交点 2JD2（- 675.0,1935.6） ，终点 JD3（-954.4,2835.0） m.-.DDDX 2 Y 2 AB 3128481409404815 22 ）（）（ m.-.-.DDDX 2 Y 2 BC 907126194675481561935 22 停停停停 m.954.4-.-DDDX 2 Y 2 CD 799941675619352835 22 停停停停 全套图纸加扣 3012250582 12 象限角 . - -. D D arctan x y 1 1165973987873 14094 04815 由于，00 YX D,D 则方位角 . .A94301061165973180180 11 象限角 . 675- . D D arctan x y 2 85543362565262 94 481561935 由于，00 YX D,D 则方位角 . .A8492411785543362180180 22 象限角 . 67-954.4- . D D arctan x y 3 04334472742572 5 619352835 由于，00 YX D,D 则方位角 .A271510704334472180180 33 （1）计算两角的角度转 )( . . .AA路线右转0952411943010684924117 121 )( . . AA路线左转0922910849241172715107 232 （2）计算平线型要素面 JD1：K70+848.312 处 R1=600m，Ls1=100m， .952411 1 曲线要素计算 圆曲线的内移值m. 60024 100 R L 24R L p 2 s 2 s 1 69430 6002688 100 2688 3 4 3 4 m. 2 100 R L 2 L q 2 s 2 s 988449 600240 100 240 2 4 2 3 1 08330 6002 100 2 1 . R Ls m. . tan.qtanpRT954109988449 2 952411 69430600 2 1 停停停停 m. .LRL)(RL ss 398219100600952411 180 22 1 全套图纸加扣 3012250582 13 m. . sec).(Rsec)pR(E6803600 2 952411 69430600 2 1 51039821995410922 1 .LTJ 主点里程桩号计算 3587073895410931270848.TJDZH （条件满足）31270848 2 510 05770848 2 7567095739821935870738 7567085710039821935870738 05770848 2 398219 35870738 2 3587083810035870738 . . . J QZJD .LZHHZ .LLZHYH . . . L ZHQZ .LZHHY s s JD2：K72+109.708 处 R2=800m，Ls2=80m， .922910 2 曲线要素计算 圆曲线的内值移m. 80024 80 R L 24R L p 2 s 2 s 2 33330 8002688 80 2688 3 4 3 4 m. 2 80 R L 2 L q 2 s 2 s 99739 800240 80 240 2 4 2 3 2 050 8002 80 2 2 . R Ls m. . tan.qtanpRT11711199739 2 922910 33330800 2 2 停停停停 m. .LRL)(RL ss 81022180800922910 180 22 2 m. . sec).(Rsec)pR(E4873800 2 922910 33330800 2 2 424081022111711122 1 .LTJ 主点里程桩号计算 5917199811711170872109.TJDZH 全套图纸加扣 3012250582 14 （条件满足）70872109 2 4240 99672109 2 4017222181022159171998 40172418081022159171998 99672109 2 810221 59171998 2 591720788059171998 . . . J QZJD .LZHHZ .LLZHYH . . . L ZHQZ .LZHHY s s （3）中桩坐标计算 利用已知 JD1（XJ1，YJ1）坐标交点相邻直线的方位角 A1、A2，则 1）ZH 点（或 ZY 点）坐标 (2-21) 停停 停停 180 180 1 1 ATsinYY ATcosXX JZH JZH 2）HZ（或 YZ）点坐标 (2-22) 2 2 TsinAYY TcosAXX JZH JHZ 设直线上距 JD0 的加桩里为 L，ZH、HZ 表示曲线起点、终点里程，已知程 JD0（XJ0, YJ0）则加桩坐（X，Y）可由下式计标算 前直线上任一点标（LZH）坐 (2-23) )A(sin)LZHT(XJY )Acos()LZHT(XJX 180 180 1 1 后直线上任一点标（LHZ）坐 (2-24) 2 2 Asin)HZLT(JYY Acos)HZLT(XJX 3）曲线上任意点的切线横距： (2-25) 5913 224466 403456599040 sss lll xl R LR LR L 式中 缓和曲线上任意点至点的曲线长l)(HZZH 缓和曲线长度 s L 4) 第一缓和曲线任意点坐标：)(HYZH 全套图纸加扣 3012250582 15 （ 为缓和曲线内任意点到 ZH 点的曲线长度）l (2-26) 停停停停 停停停停 s 2 s 2 ZH s 2 s 2 ZH RL 30l Asin RL 30l cos x YY RL 30l Acos RL 30l cos x XX 1 1 5)圆曲线内任意点坐标 由 HY-YH 时（为圆曲线内任意点到 HY 点的曲线长度）l (2-27) R )Ll ( Asin) R l sin(RYY R )Ll ( Acos) R l sin(RXX s HY s HY 90 180 90 2 90 180 90 2 2 2 6）第二缓和曲线（YH-HZ）任意点坐标： （ 为缓和曲线内任意点到 HZ 点的曲线长度）l (2-28) 停停停停 停停停停 s 2 s 2 HZ s 2 s 2 HZ RL 30l -Asin RL 30l cos x YY RL 30l -Acos RL 30l cos x XX 180 180 2 2 7）方位角的计算 缓和曲线上的方位角计算 (2-29)n.,i RL l A s ii 321 90 2 停 为转角符号 第一缓和曲线偏为正，偏为负；第二缓和曲线右偏为负，左偏右左 为正。 圆曲线上的方位角计算 (2-30)n.,i RL Ll A s s ii 321 90 停 停停 为转角符号 右偏为正，左偏为负。 坐标计算过程如下 全套图纸加扣 3012250582 16 以 JD1 处为例进行计算： 桩号 K70+848.312，坐标（-94,815.4） ，R=600m，Ls=100m， m.T .A .A954109849241179430106 121 停停 711709 18094301069541094815 180 67063 180943010695410994 180 1 1 . ) .sin(. ATsinYY . ) .(cos.- ATcosXX JZH JZH 停停 停停 007913 849241179541094815 625144 8492411795410994 2 2 . .sin. TsinAYY . .cos.- TcosAXX JHZ JHZ 当距 JD1 的加桩里程为 K70+450 时（位于 ZH 点之前） 541432 180943010