毕业设计（论文）-李家湾至丁塘二级公路1段设计.doc

2014级道路桥梁与渡河工程毕业设计长安大学继续教育学院毕业设计（论文）设计说明书 题 目 李家湾至丁塘二级公路1段设计专 业 道路桥梁与渡工程学 生 学 号层 次 专升本指导教师 1.公路的建设意义毕业设计是大学本科教育阶段的最后一个教学环节，也是最为重要的一个环节，是在道路勘测设计、路基工程、路面工程及其它有关专业课程学习的基础上，并在教师的指导下，完成一段公路综合设计任务。 本次设计的目的和意义在于对所学过的主干专业课程进行融会贯通，对专业理论知识进行系统化掌握。通过把各部分专业知识系统的应用和再学习，更加巩固大学期间的专业理论知识。本次设计涵盖路线设计、路基设计、路面设计、挡墙、涵洞与小桥设计等几个部分，可以很好的培养我们在公路设计的各个方面和综合设计能力。认真地完成本次毕业设计以后，我们可以对当前我国公路设计各阶段的流程和方法有了一个较为全面的理解和掌握。也对各种公路行业的规范标准有了大致的了解，熟悉了设计文件和成果图表的编写绘制方法。同时培养了我们的发现问题、分析问题、解决问题的能力。经过此次毕业设计，我把理论知识与实践设计有效的结合起来，为自己毕业后从事公路设计工作奠定了良好的基础。1.1国内外研究现状现今世界各国都大力修建高速、高等级公路。每万人的公路长度：美国为63KM、法国140KM、日本92KM、印度22KM、我国11KM。我国的公路交通建设大致经历了以下阶段。建国初期，由于对公路运输在国民经济中的基础性和先导性认识不足，公路“长期滞后”于国民经济的发展。20世纪60年代以后，我国经济的全面发展，公路基础设施成为国民经济建设中的最薄弱环节，出现了“全面紧张”的局面。20世纪90年代以后，中央将交通运输事业尤其是公路的发展作为国民经济发展的全局性、战略性和紧迫性任务，公路建设得以迅速发展。新世纪以来，我国继续加大基础建设投资力度，公路建设获得了前所未有的大发展，使“全面紧张”的交通状况在近几年内得到根本改变，取得了一系列不平凡的成就。目前世界各国的公路总长度约2000万公里，约80个国家和地区修建了高速路，建成通车的高速路已达20万公里，其中美国、英国、德国、法国、意大利、日本、加拿大和澳大利亚这些主要经济发达国家公路里程约占世界公路总里程的一半以上，高速路里程约占世界高速路里程的80%以上。美国现有公路总里程和高速路里程最长，分别约占世界公路总里程和高速路总里程的30%以上和40%以上，已经形成了8万多公里的州际高速路网，公路已成为美国人日常生活必不可少的一部分。西欧各国和日本，由于国土面积小，公路网基础好，高速路也逐步成网，公路运输一直为内陆运输的主力。相比之下，前苏联和印度、巴西等发展中大国公路里程较少，道路质量差，汽车运输在整个交通运输体系中的地位和作用远低于美、日以及西欧诸国。目前，许多国家的高速路已不再是互不连接的分散的线路，而是向高速路网的方向发展，欧州正将各国主要高速路连接起来，逐步形成国际高速路网。总之当今世界公路基础设施的发展趋势是，发达国家以完善、维护和提高现有路网和通行能力为主，发展中国家则是普及和提高相结合，在增加公路通车里程的同时，大力提高干线公路的技术水平。1.2我国公路的发展现状我国公路建设规模快速增长。到2009 年底，全国公路总里程达386.08 万公里，比2008 年末增加13.07 万公里。其中，高速公路通车里程达6.1227万公里，国道15.85 万公里，省道26.60 万公里，县道51.95 万公里，乡道101.96 万公里，专用公路6.72 万公里，村道183.00 万公里。2009 年中国公路建设投资也显著增长。全社会完成公路建设投资9668.75 亿元，其中公路重点项目完成投资4321.35 亿元，路网建设完成投资3214.51 亿元，农村公路建设完成投资2132.88 亿元。“十五”（2001年2005年）的5年间，全社会共完成公路交通建设投资1.98万亿元，年均增长18.7%,是“九五”期间的完成投资的2.2倍，超过了建国至2000年51年的总和。“十一五”前四年公路建设总投资达2.85万亿元，已经超过“十五”投资总和的1.44倍，在交通部 举行了2011年交通工作会议。会议发布的统计数据显示，截至2010年年底，全国公路网总里程达到398.4万公里，五年新增63.9万公里。农村公路建设稳步推进。改革开放初期，我国农村公路只有59 万公里，到2010年底，全国农村公路通车里程达345万公里。全国乡镇通沥青（水泥）路率达到92.7%，东中部地区建制村通沥青（水泥）路率达到94%，西部地区建制村通公路率达到98%。新中国成立后,特别是改革开发以来,我国的经济取得了跨越式发展，这不但得益于我们的经济模式，也得益于我国的道路发展。虽然我国公路建设取得了巨大成绩,但是与国际上发达国家相比,差距仍然很大。国外发达国家城市道路建设日趋饱和，已经进入改善优化阶段，讲究道路的美观和环保。而我国的道路发展还需要多途径发展，国外的发展模式和先进经验值得我们借鉴；与国内其他工业相比,仍相对滞后,远不能满足新形式下对公路运输的要求.归纳起来,还存在如下几方面的问题: 1. 公路数量少，通达深度不够，特别是乡村公路； 2. 公路网等级低，高等级公路少，公路质量差，标准低； 3. 发展不平衡，通行能力差，服务水平低。 由于我国公路总量仍然偏少,今后很长一段时间还必须坚持提高公路质量,等级与加大公路密度并重的原则。大力发展公路建设，沟通断头桥,加速国道主干线高速公路网建设与旧公路的技术改造. 运输工具向专业化方向发展,运输服务向高效优质发展。高等级公路的建设，特别是高速公路发展，改善了我国公路的技术等级结构，改变了我国公路事业的落后面貌，缩短了我国同发达国家之间的差距，有效地拉动内需，刺激了高等级公路附近地区的经济繁荣和发展。然而西部地区公路发展水平明显低于东部地区，而且这个差距还在不断加大。回顾历史，国外发达国家公路的发展大致都已经历了三个发展阶段，现正处于第四个发展阶段。当前，许多国家的高等级公路已不再是互不连接的分散的线路，而是向高等级公路网的方向发展，欧洲正将各国主要高等级公路连接起来，逐步形成国际高等级公路网。总之，当今世界公路基础设施的发展趋势是发达国家以完善、维护和提高现有路网和通行能力为主，发展中国家则是普及和提高相结合，在增加公路通车里程的同时，大力提高干线公路的技术水平。1.3主要研究内容完成在指定的地形图（约5公里）的新建公路设计，包括1路线平面图（全线）、2. 路线纵断面图（全线）、3. 路基标准横断面图（公里）、4. 横断面设计图（公里）、5. 路基排水设计图（1公里）、 6. 路面结构图（全线）、7. 弯道超高方式图、8.路线平面交叉设计。设计阶段为一阶段施工图设计，要求按公路等级二级、设计车速80km/h进行设计。设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定。1.4研究方法与实施方案这一次毕业设计的内容是李家湾至丁塘二级公路1段设计。对此要进行以下几个方面的考虑。在整个设计中，首先应先了解道路的等级以及主要技术指标，对整个方案进行一个初步设计。因此考虑李家湾至丁塘二级公路1段设计基本的地形地貌，村庄、农田的位置，对整个工程有个大体上的环境的认识是必不可少的。熟悉所给的地形图，参考国家和省里的公路路线设计规范和公路勘测规范，对毕业设计是非常重要的。下一步就要对施工图进行设计。施工图设计分为道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、路面结构、排水沟、平面交叉设计这几大类。每一类都要画出相应的设计图。对于道路平面设计要处理好平面三要素的合理应用。如直线的最大长度，曲线间的直线长度，缓和曲线的设计，直线与圆曲线半径的协调配合，也要从行车安全型，视觉和心理角度去考虑平面三要素的应用。对于道路纵断面设计要考虑到汽车的动力特性来设计最大纵坡，考虑汽车的加减速行程来对坡长加以限制以及对缓和坡段的设计。最小纵坡，及合成纵坡也是要考虑的范围。对于道路横断面设计，要绘制出道路标准横断面，有超高和加宽处要特殊对待。同时要考虑道路横断面的排水问题以及土石方数量计算及调配问题。因为设计中需要有加宽和超高的设计，所以必须在合适的设计加宽和超高。与此同时要考虑好加宽和超高值的计算，设计好加宽过渡和超高过渡。对于路面结构，既要考虑到沥青路面也要考虑到水泥路面。这样可以通过不同路面的比较来感觉不同路面的优缺点。道路排水沟是公路建设过程中的重要组成部分，也是关系到公路正常运营的重要保障。根据地区的气候条件确定排水沟的大小，为以后的发展打下基础。平面交叉是控制交通的咽喉，改善几何形状，加强渠化设施，提高交通控制系统，以增大交叉口通行能力和安全程度，是十分重要的。1.5主要参考文献1、中华人民共和国交通部标准公路工程技术标准JTG B012003，人民交通出版社出版，2004年2月。3、路线设计手册编写组，路线，人民交通出版社，1979年10月。4、高速公路丛书编委会，高速公路规划与设计，人民交通出版社出版，1998年1月。5、交通部第二公路勘察设计院，路基，人民交通出版社出版，1996年12月。6、高速公路丛书编委会，高速公路路基设计与施工，人民交通出版社出版，1998年4月。7、姚祖康主编，路面，人民交通出版社出版，1993年6月。8、高速公路丛书编委会，高速公路路面设计与施工，人民交通出版社出版，2001年8月。2.设计综述根据长安大学继续教育学院下达的毕业设计任务书,要求学生在设计中,通过纸上观察,定线,检索和查阅资料,方案的技术经济比较,设计与计算,上机运算,绘图,制表,等实践环节,达到培养分析和解决问题能力的训练.在设计中,还要求学生通过方案设计,线形设计,结构设计等环节,综合运用工程测量,工程制图,工程地质,地基基础,计算机应用 ,路基,路面,公路勘测设计的知识,从而提高学生的综合应用及分析的能力.学生应按设计任务书的设计任务,独立完成必须完成的全部设计图,计算表格,计算书,说明书.对于任务书建议完成设计内容,学生根据自己情况,在完成必须完成设计内容的基础上,由指导老师安排,使设计进一步深化提高.为了培养学生独立思考能力,指导老师对学生提出的问题,仅作解决方向简要性提示,介绍有关参考资料.对于一些原则,设计方案,只作建议,不代作决定.为了充分利用地形,节约工程的造价和适应未来经济的发展的需要，更好地为社会经济建设服务,按照交通部公路工程基本建设项目设计文件编制办法，长安大学继续教育学院学生开始该工程初步设计工作。2.1设计在指定的地形图（约5公里）完成新建公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，按公路等级 二 级、设计车速 80 km/h。其余指标按公路工程技术标准（JTG B01-2014）及部颁标准、规范、规程的规定进行设计。2.2 设计原始资料 1. 地形图：1：2000 2. 交通量：交通量年增长率8%，近期交通量如下：车 型交通量（辆昼夜）车 型交通量（辆昼夜）车 型交通量（辆昼夜）东风EQ140280解放CA10B220黄河JN150270五十铃EXR181280江淮HF140A180五十铃NPR595G200三菱FR4151803. 自然地理条件：本区属亚热带温润气候，四季分明，冬暖夏热，年平均气温1718.8，极端最高气温43，极端最低气温-3.8。年平均降雨量1032毫米，年平均雾日50天，平均风速1.75米/秒。本地区地震烈度为IV度。山坡地段上覆11.5米粘土表层，下为粉砂质泥岩及长石石英砂岩，呈互层状产出；水田段淤泥0.5米，其下25米粘土。4. 材料供应：沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石、沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应。2.3 设计路线方案比选 本路段路线有两种方案，分别为A、B两种方案，最后通过必选为B路线。下面将两种方案做以下说明： A方案: 优点:地势较平坦，填挖方量较少，施工较方面。 缺点：沿线拆迁量较大，占农田、鱼塘较多，且对施工带来麻烦，如换填。B方案: 优点:地势平坦，填挖方量均衡，施工方面。沿线拆迁量较小，占农田、鱼塘较小，且对施工进度计划有良好的发展。 3.路线平面设计线形是道路的骨架，对路段平面线形设计，是道路最基本的，也是最重要的设计阶段，此阶段的设计将影响后面的道路构造物设计，排水设计，土石方数量，路面工程及其他结构物，对汽车行驶的安全、舒适、经济以及公路的通行等都产生很大的影响。因此，路线线形必须满足汽车行力学，司机视觉和心理的要求，必须与地形，地物环境相协调，与沿线的土地利用，自然资源开发和社会经济等相适应。合理利用地形，正确选用标准，确保路线线形的均衡性，处理好远期和近期的关系，整体与局部的关系，充分考虑农业等方面的要求，既要使工程量小，投资少，又要考虑施工养护管理、经济效益、交通运营等方面的利弊得失。选用较好的技术指标，以提高公路的使用质量，充分做到技术上可行、经济上合理。设计者的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线来。在设计的顺序上，一般是尽量顾及到纵断面、横断面的前提下先定平面，沿这个平面线形进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其他必要的资料后，再设计纵断面和横断面。为求得线形的均衡、土石方数量的减少以及构造物的节省，必要时在修改平面，这样经过几次反复，可望得到一个满意的结果。由于给定了地形图（1：2000），在选线时采用纸上定线，在已知的地形图上，进行路线布局方案比选，从而在纸上确定路线，其优点是能在室内纵观全局，结合地形、地物、地质等自然条件，综合平、纵、横三方面的因素进行考虑。3.1 基本线形要求3.1.1 直线直线是公路线形中最常采用的的基本形式，它以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷，缩短里程，行车方向明确等优点。但从行车的安全和线形美观来看，直线过长线形呆板，会使司机行车单调引起疲劳，容易使司机超速行驶，难以准确目测车间间距，以及夜间对向行车产生眩光等原因，直接影响行车安全。另外，在山区、丘陵区，过长的直线难以与地形及周围环境相协调，会严重破坏自然景观，容易造成大挖大填，经济性差。关于直线的最大最小长度应该有所限制，从理论上求解是非常困难的，主要是根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来决定。根据国外资料介绍，对于设计车速大于或者等于80km/h的公路，最大直线长度为以汽车按设计车速行驶70s左右的距离控制；一般直线路段的最大长度（以m计）应控制在设计车速（以km计）的20倍为宜。本路段设计车速为60km/h，根据公路工程技术标准JTG B01-2003对直线长度作了如下限制：1.同向曲线间最小长度：6V=660=360米 2.反向曲线间最小长度：2V=260=120米在定直线过程中，直线的最大、最小值限制以不超出上值为宜。3.1.2 圆曲线圆曲线也是平面线形中常用的线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。各级公路无论转角大小都应设置圆曲线，圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。较大的长缓圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等优点。在平曲线设计中，都希望采用较大半径的圆曲线，以提高路线质量，是因为过短的平曲线使汽车在曲线上行使时间短暂，司机操作极为不便，同时乘客也受到冲击。在较小转角的平曲线，即使半径很大，曲线长度仍然很短，司机容易将曲线半径判断得比实际小得多，而使得行车速度降低。因此对圆曲线的相关指标也应做出限制。1.一般限制 从行车稳定、舒适、经济方面考虑，公路工程技术标准JTG B01-2003对圆曲线半径作了如下限制：圆曲线最小半径一般最小半径：200极限最小半径：125不设超高（i路拱2.0）最小半径：1500不设超高（i路拱2.0）最小半径：1900一般最小半径是在一般情况采用的平曲线最小半径限值，这种半径能充分保证行车的舒适感，是全线绝大多数情况下可能采用的半径,是设计时建议采用的值，确定一般圆曲线最小半径采用的横向力分布系数为=0.05-0.06。极限最小半径是平曲线半径设计的极限值，在设计中任何情况下都必须满足。为保证汽车行驶安全、舒适、经济，只有在特殊困难地形条件下才采用极限最小半径。在设计时，圆曲线半径应尽量采用大于或等于曲线一般最小半径值，以提高公路的使用质量，提高行车的舒适性。圆曲线半径过大，会使圆曲线太长，对测设和施工不利，且过大的圆曲线半径其几何性质与直线无多大差异。因此公路路线设计规范规定圆曲线最大半径不超过10000m为宜。曲线最小长度：一般公路以2倍（即在平曲线上行使6s）计算。因此公路路线设计规范规定二级公路缓和曲线最小长度为50m。而各级公路的平曲线，一般情况下应该能够设置两段缓和曲线及一段圆曲线，平曲线一般长度按9s行程长度控制，即缓和曲线与圆曲线长度均保证3s的行程，缓和曲线：圆曲线：缓和曲线1：1：1，才能使其线形美观、顺畅。2. 圆曲线半径的确定原则圆曲线能较好地适应地形的变化，并可获得圆滑的线形，使用范围较广且灵活。圆曲线在适应地形的条件下，应尽量选用较大的半径。在定半径时宜遵循以下原则：一般情况下以采用极限最小半径的4-8倍或超高为2-4%的圆曲线半径为宜。当地形条件不受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径为宜。选择半径时应结合前后线形综合考虑，以形成连续的线形。并要考虑平曲线与纵坡的关系，避免小半径与大纵坡重合即形成陡坡急弯。弯道半径的选择，应按技术标准根据实地的地形、地物、人工构造物及其它条件的要求，按合理的曲线位置用外距、切线长等控制条件反算。小偏角的弯道容易使司机产生错觉，应尽量避免。一般情况下转角不小于7为宜。当同向曲线间插入短直线时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉是整个组织线形缺乏连续性，形成“断背曲线”。因此在设计时应予以尽量避免。3.1.3 缓和曲线在直线和圆曲线间或半径不同的圆曲线间设置曲率半径连续变化的曲线即为缓和曲线。其作用是线形缓和、行车缓和及超高加宽缓和。当平曲线半径小于不设超高的最小半径事应设置缓和曲线。缓和曲线可采用回旋曲线、三次抛物线，高次抛物线等线型。因回旋曲线与汽车由直线进入圆曲线的轨迹完全符合，在我国，公路路线设计标准规定采用回旋曲线。公路工程技术标准JTG B01-2003规定山岭重丘区二级路（设计车速=60km/h）最小缓和曲线长度不小于50m。3.1.4平面组合线形平面线型组合有许多考虑因素。因此限制了直线，曲线的长度，衔接要求等。不同的平面线型组合有具体的要求，详见相关设计手册。总体来说，平面线型组合最终要考虑行车的舒适性和安全性。通常平面线型采用基本型曲线，即：直线缓和曲线1圆曲线缓和曲线2直线的组合方式。公路路线设计规范按6s行程长度制定了平曲线最小长度指标。本设计路段仅采用了基本型曲线，缓和曲线1长：圆曲线长：缓和曲线2长1：1：11：2：1，使其线形美观、顺畅。3.2 平面设计步骤 3.2.1 选线1.选线的目的和任务道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地形、地质、地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，在实地或纸上选定道路中线平面的位置。道路选线的主要任务是：确定道路的走向和总体布局；具体确定道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上或实地选线，把路线的平面位置确定下来。2. 选线原则（1）.路线的基本走向必须与公路的主客观条件相适应。主观条件是指设计任务书（或其它文件）规定中的路线总方向，等级及其在公路网中的地位和作用。客观存在条件是指公路所在地区原有交通布局，城镇、工矿企业、资源状况，土地开发利用和规划的情况以及地形、地质、气象、水文等自然条件。根据1：2000带状地形图，路线的走向所要解决的问题是在保证公路线形等级标准的同时如何避免少拆迁、少占地，减少填挖方数量以降低和节约公路造价的问题。（2）.正确掌握和运用技术标准。根据任务要求，本次毕业设计应采用最新的公路工程技术标准JTG B01-2003，因此，在进行纸上定线时，首先应吃透规范。在定线过程中，如工程量增加不大，应尽量采用较高的技术指标。（3）.注意与农业配合，选取线时要处理好公路与农业的关系。注意与农田基本建设的配合，做到少占耕地，并应量不占高产田，经济农作物田或穿过经济园林等。并注意与修路造田、农田水利灌溉、土地规划等相结合。（4）.重视环境保护，尽量减少施工对自然环境和生态平衡的破坏。（5）.选线时应综合考虑路与桥的关系。在选线时，个别特殊大桥桥位，一般作为路线总方向的控制点，大中桥位原则上服从路线的总方向。3.选线步骤根据指导老师意见，公路起终点（指导老师给定起终点）位置、高程不变，选线时以这两个控制点为依据进行全面布置、逐段安排、具体定线。用“以点定线、以线交点”的办法大致定出平面交点，然后反复试线最后确定出交点。在设计中，定线是一项比较重要的工作，是整个路线的基础，对路线的好坏起关键性的作用，不同地点，考虑的因素也不同，如有些以平曲线设计为主，有些则以经济性为准。3.2.2交点位置,交点间距,转角的确定方案设计中,在做好导向线,确定交点后。按照图纸的坐标，逐点测量出各点的大地坐标，然后计算交点的间距，路线的转角，其计算程序如下：（1）路线的方位角：根 据 公 式 式（2.1） 则路线的方位角为：第一象限： 第二象限：180- 第三象限：=180+ 第四象限：=360- （2）路线的转角等于后一方位角减去前一方位角，即 =2 -1 （是“+”为右转，是“-”为左转）（3） 交点间距： D= 式（2.2）3.2.3平曲线敷设3.2.4平面设计计算书确定交点坐标以及转角和交点间距的计算 交点坐标是根据地形图上给出的起终点坐标，通过直尺在地形图上读出交点的坐标值，结果如下(N北X，E东Y，单位km)：交 点 号交 点 坐 标N (X)E (Y)JD03947556.000494392.000JD13947382.034495629.835JD23947873.146496876.595JD33947162.053498242.592JD43947438.691498894.309 转角是通过相邻直线的方位角算出，其计算公式如下：相邻三个交点的坐标分别为（x0，y0），（x1，y1），（x2,y2），以正为X轴，正东为Y轴。路线与x轴的夹角按下式计算： 式（2.3）路线的方位角按下式计算：第一象限： 第二象限： 第三象限： 第四象限： 路线转角为： （是“+”为右转，是“-”为左转）两交点之间的直线长度： 式（2.4）由计算可知交点间距如下：JD0-JD1： 1250m JD1-JD2: 1340m JD2-JD3: 1540m JD3-JD4: 708m确定缓和曲线长度二级公路其最短缓和曲线长为50米，而当R1500米时，可不设缓和曲线。关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素：1）最小缓和曲线长度：Lsmin=50m2）ls与ly的比值一般应使ls:ly=1:11:2为,宜经计算取 :平曲线设计:把缓和曲线长度Ls，半径R和转角a分别带入曲线几何元素计算公式中，其具体的平曲线数据及平面设计详见平面设计图及直曲表。3.2.5绘制直线、曲线、转角表根据计算所得数据编制直线、曲线、转角表，汇总数据。3.2.6绘制路线平面图根据直曲表数据，规范化绘制路线平面图。(见设计图)4.路线纵断面纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置、形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。纵断面设计应根据公路的性质、任务、等级和地形地物、地质等情况，考虑路基排水等的要求，对纵坡的大小、长短、前后纵坡情况、竖曲线半径大小以及与平曲线线形组合关系进行设计。4.1 本路段纵断面概况公路工程技术标准JTG B01-2003对二级公路纵坡所作规定如下：最小坡长：150 m最大纵坡：6.0% 纵坡长度限制： =3% 最大坡长1200m=4% 最大坡长1000m=5% 最大坡长800m=6% 最大坡长600m竖曲线最小半径和最小长度：凸形竖曲线半径（m） 一般值:2000极限值:1400凹形竖曲线半径（m） 一般值:1500极限值:1000竖曲线最小长度（m） 50当连续上坡（或下坡）时，应在不大于上述最大坡长所规定的纵坡长度范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不大于3%，其长度应符合上述规定。 长路堑路段及其它横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3%的坡。本路段共设变坡点4个，最大纵坡2.208%，最小纵坡-0.188 %，2个凸形竖曲线和2个凹形竖曲线。最大凸形竖曲线半径为10000米，最大凹形竖曲线半径为10000米。4.2 纵坡设计4.2.1 设计的基本原则1.纵坡设计必须满足标准的有关规定，一般不轻易采用极限值。2.纵坡应力求平缓，避免连续陡坡，过长陡坡和反坡。3.纵面线形应连续、平顺、均衡，并重视纵面线形的组合，在纵面线形的组合上应注意以下几点：（1）在短距离内应避免线形起伏过于频繁，由于纵面线形连续起伏使纵面线形发生中断，视距不良。（2）避免“凹陷”路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全。（3）在较长的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓。（4）纵坡变化小时，宜采用较大的竖曲线半径。（5）纵面设计时应注意与平面线形相协调，尽量作到“平包竖”，“竖包圆”。4. 纵坡设计应争取填挖平衡，尽量做到利用挖方作就近填方，以减少借方和废方。节省土石方数量，降低过程造价。4.2.2 纵坡设计步骤1.加桩及地面标高的读取关于地面高程的读取，采用直线内插法读取，结果保留一位小数。2.点绘地面线根据各中桩所对应的地面高程，在规定图纸或计算机上点绘地面线，具体采用的比例分别为：横向（里程方向） 1:2000 ， 纵向（高程方向） 1:400。同一张图纸中可以采用不同的高程坐标系，以有利于绘图。绘出平面直线、曲线示意图，写出每个中桩的桩号和地面高程、设计高程、填挖高、坡度、坡长、以及土壤地质说明。3.标注纵断面控制点本路段的主要控制点有：起点、终点.在起点和终点处的填挖值均为0。4.试坡按满足控制点，照顾经济点的原则，用三角板推平行线的办法，移动坡度线，反复试坡，对各种可能的坡度线方案进行比较，最后确定既符合标准、又能保证控制点要求，而且土石方量最省的坡度线，将其延长交出变坡点的位置。5.调坡将试坡线与选线时所考虑的坡度进行比较，两者基本相符。根据初定变坡点的位置，详细检查设计最大纵坡，坡长限制，纵坡折减以及平纵线形组合是否符合技术标准要求，特别是注意陡坡与平曲线、桥头接线等的地方是否一致，如不符合，将对其进行修正和调整，同时考虑选线的意图。6.核对主要核对曲线的合成纵坡，检查是否满足要求，同时检查填挖值是否超过20米。7.定坡度线经调整核对合理后，把坡度值、变坡点桩号确定下来，将变坡点桩号调整到整10米桩号处，变坡点的高程是根据路线起点的设计高程由以确定的坡度、坡长依次推算出来。在设计纵坡时还应注意：平竖曲线重合时，要注意保持技术指标均衡，位置组合合理适当，尽量避免不良组合情况；大中桥上不不宜设置竖曲线，如在桥头路线有竖曲线，其起（终）点应在桥头两端10m以外，并注意桥上线形与桥头线形变化均匀，不宜突变。4.2.3设计竖曲线1. 半径的选择竖曲线半径的选择主要考虑以下因素：选择半径应符合标准所规定的竖曲线最小半径和最小长度的要求。在不过分增加土石方工程的情况下，为使行车舒适，应采用较大半径。结合纵断面起伏情况和标高控制要求：确定合适的外距，按外距控制反算半径： R=（m） 式（3.1）考虑相邻竖曲线的连接（即保证最小坡段长度或不发生重叠），限制曲线的长度，按切线长选择半径： R=（m） 式（3.2）过大的竖曲线半径将使竖曲线过长，从施工和排水来看都不利，选择应注意。2.几何要素的计算： =i2-i1 式（3.3） L=R 式（3.4） T=L/2 式（3.5） E= 式（3.6） y= 式（3.7） 其中R-竖曲线半径（m） T-切线长度 （m） L-竖曲线长度（m） E-竖曲线变坡点的外距（m） x-竖曲线上任意一点P距竖曲线起点或终点的水平距离 y-竖曲线上任意一点P距竖曲线起点或终点的纵距（m）3. 计算竖曲线上任意一点的纵距y。 起点桩号=变坡点桩号-T 起点高程=变坡点高程Ti x =任意点桩号-起点桩号 4. 计算竖曲线后各桩号的设计标高 设计标高=切线高程 + y5. 点绘竖曲线。6. 计算施工高度，填绘有关资料，完成纵断面图:施工高度为设计高与地面高之差。4.3 纵坡计算以起点为基准点，根据各中桩间的桩距、对应的坡度值和是否在曲线上，进行设计标高的计算。 例如确定第一个纵坡为2.028%，第二个纵坡为-1.176%， = =3.204% 取竖曲线半径为10000米。 L=R=100003.204%=320.4（m） T=L/2=320.4/2=160.2（m） E=T2/2R=1.28(m) 起点（K0+000）地面高程为30米，因为起点有填挖且为0.42，则起点设计高程为30.42米。点K0+020与起点桩的桩距为20米，路线纵坡为i=2.028%，则点K0+020的设计高程为：H+020=H+000+20i=30.42+202.028%=30.82（m）Hs-Hd=30.82-29=1.82（m） 0 为填方对竖曲线上的点，先按直坡段计算各中桩点的标高，再考虑竖曲线的影响，加（或减）去y（或E）值（注：对凸形竖曲线用减，对凹形竖曲线则用加），可得到有竖曲线时的标高。将设计标高与地面标高相减，可得到填挖值（注：正为填，负为挖）。4.4 坡设计成果 详见路线纵断面图 5.路线横断面设计5.1 基本要求横断面是中线上各点的法向切面，它有横断面设计线和地面线构成，路基横断面设计就是在各中桩位的横断面地面线的基础上，确定横断面设计线的形状、尺寸、结构等的工作。目的主要是：为路基施工提供资料数据（即路基横断面设计图）；为计算土石方提供面积资料。路基是路面的基础，路基的强度与稳定性直接影响到路面的强度与稳定性。所以对路基的一般要求是：(1) 断面尺寸符合设计公路工程技术标准；(2) 具有足够的强度与稳定性，又要经济合理；(3) 防水害，必须采取拦截或排出路基以外的措施，兼顾当地农田基本建设要求按二级公路标准，本路段路基宽度为10米，硬路肩宽度为20.75米，土路肩宽度为20.5，路面和硬路肩横坡为2%,土路肩横坡为3%。超高方式为绕行车道内边缘旋转。路基设计标高采用未设超高、加宽之前的路基中线标高。各路段路基设计详见路基横断面图。5.2 一般路基设计本次毕业设计由于任务重，时间紧，故仅要求选做1000米范围的路基横断面设计(因一些条件限制，选了1000米左右的)。本设计选做桩号为K3+600K4+600米段。5.2.1 加宽计算根据公路标准规定：凡半径等于或小于250米的平曲线都应在内测予以加宽，以能使汽车安全的通过曲线。本设计路段所有各交点按相应值进行加宽。5.2.2 超高计算在平曲线范围内，为抵消车辆在曲线路段行使时产生的离心力，应设置超高，提高行车的安全性和舒适性。为适应行车要求，圆曲线上必须设置超高，以消除离心力引起的行车不适。且当路拱横坡大于超高横坡时该段不超高。5.2.3 设计方法（1）.根据平面图上中桩位置量出路中心线两侧20米的地面高程，做描点绘地面线。（2）.根据路线及路基资料将横断面的填、挖值及有关资料(路基宽度、加宽值、超高值、缓和曲线长、曲线半径)抄于相应桩号断面上。（3）.绘制横断面设计线，又称“戴帽子”。（4）.计算横断面面积。5.2.4 填方路基边坡设计根据土质情况故考虑到边坡稳定性，选取路堤边坡按1：1.5放坡。在填方高度较大，按1：1.5放坡占地面积大时，可设置挡土墙或以填石路堤石砌护肩、砌石路基和石砌护脚等结构物以节省占地。在原地面线横坡大于1：5的斜坡上填筑路堤时，原坡面应开挖台阶，宽度为1-2米，台阶应有2%4%的反向横坡，以保证填土的稳定性。低填方路段设置边沟，以保证雨后积水的顺利排出。5.2.5 挖方路基设计由于本路段挖方为良好的筑路材料。在开挖地段，除表层土为粘土外其余则为强度较高的砂岩和泥页岩，所以在浅挖方的土方边坡的路段按1：0.5边坡，边沟采用矩形。边沟均深0.6米，宽0.6米。5.3 路基排水设计排水的一般原则:1.各种路基的排水沟渠的设置与联结应尽量少占或不占农田,并与当地农田水利建设相结合。2.设计前必须进行调查研究，以使排水系统的规划和设计做到正确合理。3.排水设计要因地制宜，经济适用。4.排水沟渠的出水口应尽量引至天然河沟，以减少桥梁涵的工程，不应使其流入农田，损害农业生产。5.排水构造物的设计，应贯彻因地制宜，就地取材的原则。本路段有边沟及挖方段的截水沟设计，边沟设置为梯形边沟，底宽0.6m,高0.6m,如为挖路段,其边沟外侧于边坡坡度一致;填方路段，外侧边沟坡度1：0.5。截水沟下方一侧，堆置挖沟的土方，顶部向沟倾斜2%。5.4 工程量及土石方调配5.4.1 基本公式路基土石方计算工作量较大，加之路基填挖的不规则性要精确计算土石方体积是十分困难的。在工程上多采用近似计算。假定相邻横段面间为一棱柱体，按平均断面法计算其公式为： 式（4.1）式中： ，相邻断面的面积。相邻断面的间距。 = 式（4.2） 填方 = 本桩利用+填缺 挖方 = 本桩利用+挖余调配后分页进行闭合核算:借方 = 填缺-远运利用废方 = 挖余-远运利用全线总调运量复核:挖方+借方 = 填方+废方5.4.2 断面积计算可以采用数格子的方法。如果采用了计算机绘图，断面面积可以用CAD程序中“查询面积”命令直接求取。 5.4.3 土石方调配（1）以先横向后纵向的次序进行。（2）纵向调运要求在经济运距范围之内。（3）不跨越深沟和少做上坡调运。（4）借方，弃方应与借土还田、整地建田相结合，减少对农业的影响。（5）土石应分别调运，调运时可以石代土，但不能以土代石。（6）回头曲线路段优先考虑上下线竖向调运。5.5 设计成果绘制路基横断面图、路基标准横断面图，填写平曲线加宽表、路基设计表和路基土石方数量表。6.路面设计6.1 概述本路段采用沥青路面，按二级路标准，结合规范推荐组合，综合考虑防水和耐磨性等指标，采用4cm中粒式沥青混凝土做表面层，6cm粗粒式沥青混凝土做下面层。以水泥稳定碎石做基层，级配碎砾石做垫层。中湿段基层厚度为20cm,底基层厚15cm，再加铺15cm级配碎砾石垫层；在干燥路段，基层厚20cm，底基层厚20cm。沥青路面设计原理:我国现行的是沥青路面设计方法,是基于多层弹性层状体系理论进行沥青路面结构设计与计算。是采用多层弹性层状体系理论理论为基础，以路面回弹弯沉为设计控制指标，并对基底弯拉应力和上层破裂面剪应力进行验算的设计。 三大设计指标: A ：路面设计弯沉值 B ：容许弯拉应力 C ：容许剪应力6.2 计算步骤6.2.1 判别土基干湿类型，划分路段，确定各段土基E0由于缺乏有关资料，只能根据填挖值划分路段。高填方段不易受到水流侵蚀，故划作干燥段；挖方段易受地下水影响，低填方段也易受到水流冲击，故划分为中湿段。全线共分为三段。土基回弹模量E0参考路基路面工程 路面中相关表格取值，中湿段为34MPa，干燥段为40Mpa。6.2.2 计算分析 土基E0参考路基取值，中湿段为34Mpa，干燥段为40Mpa。车 型交通量（辆昼夜）车 型交通量（辆昼夜）车 型交通量（辆昼夜）东风EQ140280解放CA10B220黄河JN150270五十铃EXR181280江淮HF140A180五十铃NPR595G200三菱FR415180设计使用年限内交通量的平均年增长率为8%。1.划分路段 K0+840-K2+240 干燥: E0=4