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黑龙江工程学院本科毕业生毕业设计开题报告 毕业设计开题报告 题 目:公路至段两阶段初步设计 院 系 名 称:土木与建筑工程学院 专 业 班 级:土木工程（道桥）10-5班 学 生 姓 名: 导 师 姓 名:张家平、赵一晖 开 题 时 间:2014年3月28日 学院指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日18目 录1 设计项目的背景和依据21.1 项目背景21.2设计项目的意义和目的31.3 设计依据42 国内外设计现状分析52.1 国外公路设计现状52.2 国内公路设计状况72.3 本设计所采用的理念及技术手段83方案的拟定与技术标准的确定83.1公路等级与设计速度的确定83.2主要技术指标确定93.3路面类型及结构93.4方案比选104 设计的基本内容和拟解决的主要问题114.1设计内容114.2 拟解决的主要问题125 技术路线及进度安排125.1技术路线图135.2进度安排136 文献参考156.1文献摘要156.2文献综述166.3 参考文献161 设计项目的背景和依据1.1 项目背景台庄为山东省枣庄市辖区之一，地处苏鲁两省交界处，总面积538.5平方公里，人口28万。台庄为山东南大门、江苏北屏障，历来为兵家、商家必争之地。台庄区地理位置优越，具备了良好的投资环境。台儿庄150公里半径之内有徐州观音、连云港、济宁、临沂四个机场；有石臼、岚山、连云港三大港口；京福高速公路、206国道、潍 ( 坊 ) 徐 ( 州 ) 、枣 ( 园 ) 徐 ( 州 ) 公路穿境而过；京杭大运河横贯东西；南有陇海铁路，西有京沪铁路。区域内已经形成了由航空、铁路、公路、水运等组成的综合运输网络歧吴公路是山东省公路网建设中的重要组成部分，其中台庄至古奇段沿线为：第四纪冲积和洪积层，湿润丘陵、重丘和低山局部为中山，土壤以低液限粘性土和砂砾土粗粒岩和可溶岩为主，土壤渗透性较好，地层比较稳定。沿线自然情况如下：路线位于东经1170643 1180353北纬345142 345152之间, 地势变化情况为湿润丘陵、重丘和低山局部为中山；地表植被树林和草皮；地质年代第四纪冲积和洪积层；土壤状况主要以低液限粘土；沿线所处自然区划为5a区,；气候：年平均气温14 降雨量年平均降雨量794毫米 冬季主导风向南风 年平均风速2.3m/s 最大冻深为0.5米水文情况：地表排水良好，地下水位地下水埋深不小于3m ；沿线公路主要病害水毁、泥石流。资源状况：:砂砾、碎石、片石：万广平石料加工厂，50km，汽车配合火车运输。水泥：枣庄市汇昌水泥厂,15km，枣庄市金鸡崮水泥有限公司。石灰：滕州市木石镇后连水俞道兰石灰厂，20km，汽车运输钢材：枣庄正旺建材厂，18km，汽车运输。汽、柴油：宏达石油加油站、胜利石油加油站。水：井水，江水。电：国电配合自发电。起点桩号以及起讫点坐标：起点桩号： K00+000 起点坐标： N-5265650，E-22544620 终点坐标： N-5269950，E-22547310 1.2 设计项目的意义和目的设计选题为岐（山镇）吴（子乡）公路台庄至古奇段两阶段初步设计 。本公路是全省公路网化建设中的重要组成部分，本段公路的设计、建设与开通，将会对当地社会政治经济等方面的发展产生积极影响，具有重要意义！ 设计任务书和指导书已详细研读，设计任务和具体内容基本明确，所给地形图已按要求放大四倍至1：1万比例尺，所给路线起、终点位置已经确定，并初步研判了可能的选线方案。本设计所需的现行国家或行业标准和规范，以及各种参考用书已准备就绪，按要求检索查阅了一定数量的中外文相关文献资料，设计所需软件和硬件条件业已齐备，开题前的各项准备工作基本完成。本设计项目是在土木与建筑工程学院张家平老师与赵一晖老师的具体指导下，独立完成一段指定起、终点位置的一般公路两阶段初步设计任务，以此达到对四年所学专业知识的巩固、深化与综合应用，完善知识体系，加强独立完成设计任务的基本能力，从而使解决工程实际问题的能力得到锻炼，进而全面提升自己的专业能力和素质，为将来完成相应的工作打下坚实的基础。1.3 设计依据毕业设计任务书。所给地形图及交通量。交通运输部颁发的现行规范和标准：公路工程技术标准(JTG B01-2003)公路自然区划标准(JTJ 003-86)公路勘测规范（JTG C10-2007）公路路线设计规范(JTG D20-2006)公路路基设计规范(JTG D30-2004)公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)公路排水设计规范(JTJ 018-97)公路桥涵设计通用规范(JTG D60-2004)公路涵洞设计细则(JTG/T D65-04-2007)2 国内外设计现状分析2.1国外公路设计现状（1）法国规范中的公路类型1)隔离分开的独立道路高速公路及与其相类似的型公路：分隔式的双车道，无通道及平面交叉；型公路：单车道，无通道和平面交叉。它是以高水平的服务和对长距离的交通（运输）优惠为目标而布置。2)乡下主要道路双车道型公路（城市之间的交通干线）：有可能存在通往沿线地块的通道，一般无建筑物，有平面交叉口（环形或半交叉）；单车道型公路（多功能公路）：有进入沿线地块的通道，一般无建筑物，有平面交叉口，单车道。3)乡下次要公路（2级公路）与单车道型公路的特征相同，但其交通量较小（很少超过1500辆/d），且宽度小（一般为5-5.5m）。（2）交叉口分类及交叉类型选择1)交叉口分类法国规范中交叉口分为2大类：立体交叉；平面交叉。平面交叉主要有2种类型：普通平面交叉和环形交叉。普通平面交叉包括型交叉、十字型交叉等除环形交叉以外的平面交叉。半交叉也是一种普通平面交叉，即平面交叉口右进右出。2)交叉口类型选择L型公路L型公路只能采用立体交叉方式。T型公路T型公路交叉口设置有3种：取消交叉口（合并到相邻交叉口处或相邻立交桥上）、分离式立交或互通式立交。T型公路交叉口的设置一般按表2原则来选择表2.1 T型公路交叉口型式适用原则交叉口布置型式一般使用条件取消交叉口小的次要交通量，已存在或布置了相平行的道路分离式立交次要交通，主要横穿互通式立交大量交通，重要交叉点表2.2 R型公路交叉口型式适用原则交叉口布置型式一般使用条件平面交叉在其他情况下，排除在22车道的公路或更多车道的公路特殊情况22车道公路（3）R型公路 R型公路承担远距离运输，与短途运输相比没有被给予特权。型公路上，交叉口可以按3种型式设置：环形交叉、平面交叉（十字型、丁字型）、特殊情况（半交叉）。R型公路交叉口设置一般按表3原则来选择。此外，在22车道R型公路上普通平面交叉始终都按半交叉考虑，在交叉整体被转移处按环形平面交叉考虑。（4）乡村次要公路对于乡村次要公路，推荐设置如下交叉类型：1）普通平面交叉，带有警示语：“右方先行”或用“停止”“缓行”疏导； 2）环形交叉（一般为小尺寸），在一些略微重要的交叉处设置。（5）一般交叉口设计步骤结合刚果（布）国家1号公路介绍一般交叉口的设计步骤和相关道路类型确定通过勘测确定以下信息：1）相关道路在公路网等级划分中所处的位置。新建刚果（布）国家1号公路是连接刚果（布）首都布拉柴维尔（Brazaville）与黑角（Pointe-Noire）问的一条重要交通通道。项目起点黑角位于大西洋东岸，其同时也是刚果（布）铁路运输的起点；终点位于首都布拉柴维尔北部地区，与已建成的国家2号公路相连接。2）相关道路所属类型刚果（布）国家1号公路主要承担首都布拉柴维尔到黑角的远距离运输，技术标准采用R型道路，设计速度80km/h，双向4车道。可能的布置型式刚果（布）国家1号公路为R型公路，且采用22车道，普通平面交叉始终都按半交叉型式考虑，在交通流整体被转移处按环形平面交叉对待。场地资料收集和分析场地资料收集和分析包括：地形测量、环境、可能的防护手段、公路线形或现有公路情况、运行情况（事故、交通流量）等。（6）公路上交叉口交叉类型确定 刚果（布）国家1号公路为型公路，平面交叉口主要采用半交叉和环形交叉型式1)详细几何尺寸设计详细几何尺寸设计可以考虑以下3点：总体轮廓确定，如左行道的存在、环形交叉处支道的布置等；大样设计和尺寸确定；可见度、通行能力、整体一致性检查，如简易性、相容性。2)平面交叉口设计图纸平面交叉口设计图纸主要有：平面图、线位图纵断面图、竖向设计图、横断面图、排水图、平交口路面设计图。2.2 国内公路设计状况（1）与国内平交口设计相同点1）平面线形要求：平面交叉范围内2相交公路应正交或接近正交，且平面线形宜为直线或大半径曲线。新建公路与等级较低的现有公路斜交时，交角在70110之间。2）交叉口设计都需满足一定的视距要求。3）纵面线形要求：主要公路在交叉口范围内的纵坡应在3%以内。（2）与国内平交口设计不同点1）设计理念不同法国提倡平面交叉口以人为本，安全第一。在保证良好安全水平的原则下优化设计，尽量提高交叉口的（通行）能力；当安全与通行能力相冲突时，要求安全第一，严格减速，否则就停止。国内提倡快速交通转换，拓宽车道，避免拥堵。例如环形交叉口设计，在法国规范中，对于22车道的公路，在交叉口上游需将2车道先合并为1个车道，然后再改造成2车道。环形交叉口的车道变化如图2所示。2）停车视距要求值不同国内规范是根据设计速度提出停车视距要求。根据JTG-D20-2006公路路线设计规范，国内公路安全交叉停车视距应符合表4规定。法国规范是根据的变化提出停车安全距离d值。根据法国规范城市间公路干道上交叉路口的布置一个平面交叉，法国公路安全交叉停车视距d值应符合表5规定。3）平面交叉最小间距。国内规范是根据公路等级及公路功能提出的平面交叉最小间距要求。根据JTG-D20-2006（公路路线设计规范，国内1级、2级公路的平面交叉最小间距应符合表6的规定。法国规范是根据的变化提出平面交叉最小间距值。根据法国规范城市间公路干道上交叉路口的布置平面交叉，法国公路平面交叉的最小间距应符合表7的规定。4）平面交叉口设计图纸要求不同。国内一般平面交叉口设计只出平面图和竖向设计图。在非洲，法国监理要求出平面图、线位图（环形交叉需要）、纵断面图、竖向设计图、横断面图、排水图、平面交叉口路面设计图。2.3 本设计所采取的理念及技术手段设计理念：设计路线所经地区为山区丘陵区，地形复杂多变，因此结合地形特征，做到平面顺适，纵面均衡，横面合理，控制填挖高度，减少不良地质地段，保证路基稳定，适应多变的地形条件，做好平面设计。在保证安全的前提下尽可能提高公路的舒适、和谐、美观、耐久。技术手段：采用初步设计方法，一部分根据规范要求手算得到，另外应用纬地软件和Cass软件AutoCAD软件进行设计。3方案的拟定与技术标准的确定3.1公路等级与设计速度的确定经调查统计该公路设计初年的年平均昼夜交通量折算为小客车为3880辆/日 ；交通量年平均增长率为前8年9.5%、后7年8.6% 。根据公式Nd=N0(1+r)n-1计算出设计终年交通量为13689辆/日。 具体计算过程：No= 1980*1.0+760*1.5+380*2.0=3880辆/日 Nd= No*(1+r) n-1 + No*(1+r) n-1 =13689辆/日表3.1 车辆系数折算表汽车代表车型车辆折算系数说明小客车1.019座的客车和载质量2t的货车中型车1.519座的客车和载质量2t 7t的货车大型车2.0载质量7t17t的货车拖挂车3.0载质量14t的货车标准规定：二级公路适应的年平均日交通量为500015000辆，故选用二级公路标准设计适宜。根据公路等级和当地经济与地形条件，本公路为干线公路，设计速度按80公里/小时确定。 3.2要技术指标确定路基宽度：12m行车道宽度：23.75m路肩：21.5m(硬路肩) + 20.75m(土路肩)极限/一般/不设超高最小半径：250m/400m/2500m最大纵坡：5.0%最小坡长：200m竖曲线最小半径：凹形2000m；凸形3000m设计视距：220m一般路基、小桥涵设计洪水频率：1/50汽车荷载：公路-级 3.3路面类型及结构 （1）方案一： 干燥 中湿面层采用：水泥混凝土板； 面层采用：水泥混凝土板基层采用：水泥稳定砂砾； 基层采用：水泥稳定砂砾底基层采用：水泥石灰稳定土； 底基层采用：水泥石灰稳定土；垫层采用：砂砾或碎石材料。 （2）方案二：面层采用：沥青混凝土 面层采用：沥青混凝土基层采用：石灰稳定碎石 基层采用：石灰稳定碎石底基层采用：石灰粉煤灰稳定土 底基层采用：石灰粉煤灰稳定土垫层采用：砂砾或碎石材料。3.4路线方案比选方案一方案二起点点终点图3.1 方案路线图初步设计路线方案比选序号评价指标方案一方案二1路线长度5.37Km5.701 Km2路线增长系数1.061.123平曲线个数443平均每公里交点数1.341.434平曲线占路线总长44%51%5平曲线最小半径600m400m6最大直线长度781.34m945.13m7最小直线长度234.66m164.72m8平曲线组合类型基本型基本型、S型9地形条件最大高差起伏100m，横向地表坡度较小，沿线主要为林地、草地和少量旱田最大高差起伏110m，横向地表坡度较大，沿线主要为小山、林地10地质状况地表稍破碎、地层基本稳定，总体地质状况良好沿线有部分软基、横向滑坡，总体地质状况一般11水文地质条件有少量沼泽、阴面，地表基本比较干爽，有浅层承压地下水有较多水沟、阳面，地表略有潮湿，地下水较浅并有部分露头12与沿线村镇距离较近较远拟推荐方案方案一表3.2 方案比选表4 设计的基本内容和拟解决的主要问题4.1设计内容本设计选题是岐（山镇）吴（子乡）公路台庄至古奇段两阶段初步设计.本选题的专项设计是线形设计。基本内容为公路几何线型设计，纵断面设计，横断面设计及土石方量的计算，路基排水总体设计，水泥混凝土路面的设计，小桥涵设计，路线平面交叉设计及施工组织设计。本设计的所有图纸均采用计算机出图。具体设计内容包括：(1)路线平纵横设计选择一条符合现行公路技术标准，经济合理、线形美观均衡、技术可行并与地形相协调的等级公路，根据计算出的设计参数，利用公路路线CAD绘出路线平纵横图；(2)路基路面设计拟定路基横断面尺寸，计算路基超高加宽，并结合路基排水要求，确定路基标准横断面图，计算路基土石方数量，编制路基设计表，绘出路基横断面图；根据需要进行路基防护加固设计；结合当地特点，选定路面类型并按路面设计基本程序进行路面结构组合设计，绘出路面结构图，填写路面工程数量表； (3)平面交叉设计按平面交叉等级及技术标准，进行平面交叉设计，绘出平面交叉设计图；1)小桥涵设计根据地形条件和汇水面积，计算设计流量，确定涵洞位置和孔径，绘出涵洞布置图，填写涵洞工程数量表；2)编写设计说明书按照设计程序逐项编写本设计项目的设计说明书。4.2 拟解决的主要问题(1)由于本设计路线所经地区为低山微丘区，地形起伏大并且复杂。因此，当以地质选线、环境选线、安全选线为理念合理选线，并选出多条线路进行对比，选定出一条便民、惠民的最佳路线；(2)根据公路设计标准的要求，合理的进行平纵横设计，避免大填大挖、破坏当地的生态环境，坚持人与自然相和谐，树立尊重自然、保护环境的理念；(3)注意沿线道路病害防治，如泥石流、水毁、冻胀、积雪等问题，保证道路的质量，坚持质量第一，树立让公众满意的理念。(4)重点完成路面设计，根据具体情况和需要，决定道路的面层结构类型，和路基结合良好，保证道路使用寿命。5 技术路线及进度安排5.1技术路线平面设计纵断面设计横断面设计路基设计编写设计说明书交通量公路等级会和设计速度干线公路社会经济发展较快方案比选平纵横综合设计确定路幅各组成部分尺寸计算路基土石方量路基排水设计、特殊路基处理路面设计确定路面等级及类型技术经济比较确定结构方案编制路面工程数量表涵洞设计确定涵洞形式及孔径、涵长路线交叉设计确定全线交叉位置及类型完成平面交叉设计及工程数量表设计概算图5.1 技术路线图5.2进度安排（1） 纸上定线：定均坡线 定导向线： 3月31日-4月2日 平面试线： 4月3日-4月4日 修正导向线： 4月5日-4月6日 定线： 4月7日-4月8日 （2）平面设计：计算主点里程 编制直线曲线转角表：4月8日-4月9日 绘制平面图： 4月12日-4月13日 绘制总体布置图： 4月14日 绘制公路用地图： 4月16日-4月17日（3）纵断面设计： 点绘地面线 试坡： 4月18日 确定变坡点位置高程及纵坡度： 4月19日-4月20日 计算各中桩设计高程及填挖高度： 4月22日-4月23日 路线纵断面图绘制： 4月24日-4月28日 （4）路基设计：确定主要行车道宽度 绘制标准横断面图 绘制路基设计表： 4月29日- 4月30日 逐桩绘制本路线的路基横断面设计图 5月1日 编制土石方用量表路基排水设计 特殊路基处理工程设计： 5月2日-5月6日（5）路面设计：根据公路等级和交通量，确定路面等级与类型：5月7日 根据路面等级类型确定结构方案： 5月8日 检测及演算防冻厚度： 5月9日 确定设计方案： 5月11日 绘制路面结构图： 5月12日 编制路面工程数量表： 5月14日（6）小桥涵设计：计算主沟纵坡及汇水面积： 5月15日 确定涵洞形式并算孔径： 5月17 日 绘制布置图： 5月19日 编制全线的桥梁，涵洞工程数量表： 5月20日-5月21日 （7）路线交叉：绘制交叉道路的横、纵断面图： 5月22日 绘制交叉口平面布置图： 5月24-5月25日 绘制工程数量表： 5月27日 （8）施工组织设计：工程施工组织设计 5月28日-6月3日 （9）整理设计说明书： 6月 4日-6月11日（10）上交毕业设计资料： 6月12日-6月13日（11）毕业设计评阅： 6月12日-6月20日（12）合计： 60天毕业答辩时间 2013年 6月23日 6月29日6 文献参考6.1文献摘要文献摘要：平面交叉口的选定平交口的设计主要是以平交口立面设计为主。平交口立面设计主 要是按照纵断面，道路横坡进行设计，再设计的时候要尽量使路面等 高线圆滑，不要有棱角突出，在车道转弯的时候想到车道横坡方向及 大小。同时还要想到被交路是新建筑的道路还是老道路的问题。更要想到交叉口排水的问题。 浅谈城市道路平面交叉口设计. 张慧 刘思林 2012文献摘要：国省道沥青路面裂缝分布评价指标与处治技术 通过对国省道典型路段沥青路面裂缝分布调查，分析了目前中国国省道沥青路面裂缝评价方法的诸多不足，在此基础上提出沥青路面裂缝分布密度评价指标，并采用沥青基密封胶处治拉毛后的沥青路面裂缝。结果表明：裂缝分布密度能较好地表征沥青路面裂缝状况，拉毛后再处治裂缝效果良好，为沥青路面预防性养护提供了重要参考。 中外公路.卢天翔、李祖仲2014年02文献摘要：土质边坡最大滑坡推力滑动面研究目前，边坡稳定问题的关键就是如何寻找最危险滑动面。最危险滑动面并不代表是有最大滑坡推力的滑动面。而在对边坡进行处治时，滑坡推力是最重要的参数之一。为了得到所有潜在滑动面中最大的滑坡推力，该文提出了最大滑坡推力滑动面的概念。以圆弧滑动面为研究对象，采用模式搜索法进行最危险滑动面的搜索，并采用不平衡推力法计算所有潜在滑动面的剩余下滑力。通过对所有潜在滑动面对应的剩余下滑力的比较，找出最大滑坡推力滑动面。算例结果表明：最大滑坡推力滑动面是存在的，其比最危险滑动面有更大的剩余下滑力，同时还有更大的滑动范围。因此，最大滑坡推力滑动面在边坡处治设计时是有必要考虑和重视的。 中外公路 李扬波，陈文胜 20146.2文献综述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20多万公里等外公路，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，展望未来，近期的国家十二五规划对公路建设的大力投入，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，是我国公路交通发展的战略重点，公路行业的前景明朗，大有可为。6.3参考文献参考文献1 中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准(JTG B01-2003)S.北京：人民交通出版社，2003.2 中华人民共和国行业标准.公路自然区划标准(JTJ 003-86)S.北京：人民交通出版社，1999.3 中华人民共和国行业标准.公路环境保护设计规范(JTJ/T 006-98)S.北京：人民交通出版社，2000.4 中华人民共和国行业标准.公路路线设计规范(JTG D20-2006)S.北京：人民交通出版社，2006.5 中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范(JTG D30-2004)S.北京：人民交通出版社，2004.6 中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范(JTG D40-2011)S.北京：人民交通出版社，20117 中华人民共和国行业标准.公路沥青路面设计规范(JTG D50-2006)S.北京：人民交通出版社，2006.8 中华人民共和国行业标准.公路排水设计规范(JTJ 018-97)S.北京：人民交通出版社，1997.9 中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规