新建二级公路设计说明书.doc

西南石油大学本科毕业设计 论文 本本科科毕毕业业设设 计计 论论 文文 题目题目广平公路广平公路 第第 6 6 合同段新建二级公路合同段新建二级公路 学生姓名学生姓名于新慧于新慧学学 号号07080103040708010304 教学院系教学院系土木工程与建筑学院土木工程与建筑学院 专业年级专业年级20072007 级土木工程级土木工程 指导教师指导教师杨琴杨琴职职 称称讲师讲师 单单 位位西南石油大学土建院西南石油大学土建院 完成日期完成日期20112011年年6 6月月2 2日日 广平公路第 6 合同段新建二级公路 1 49 Southwest Petroleum University Graduation Thesis The Design of new second class highway of Guang Ping Road sixth contract segment Grade 2007 Name Yu Xinhui Speciality Civil Engineering Instructor Yang Qin School of Civil Engineering and Architecture 2011 6 西南石油大学本科毕业设计 论文 摘要摘要 新中国成立以后 我国的道路建设取得了前所未有的进步 尤其改革开放以来取 得了骄人的成绩 但是由于公路交通的基础薄弱 我国各地道路发展极不平衡 公路 建设水平与发达国家还有很大的差距 因此 在今后较长一段时间内加快公路建设和 公路运输管理是我国公路建设的主要任务 本次设计是对安徽寿县广平公路的的常规 设计 大致包括 根据设计公路的交通量和及其使用性质 确定公路等级 根据沿线 自然条件与主要技术指标的应用 进行路线方案设计与比选 并确定合理的路线方案 对所选方案进行技术设计 包括 路线的平 纵 横设计 路基路面设计和排水设计 并进行环境评价 在此基础上得到施工阶段需要的各种图 表及说明书等一系列工作 关键词 关键词 公路等级的确定 方案比选 技术设计 说明书 广平公路第 6 合同段新建二级公路 3 49 abstract Since the establishment of the new China the road construction has achieved unprecedented progress Especially since the reform and opening up we have achieved great success But because of the weak basis of highway transportation The road development is uneven around our country and has big disparity when compared with the developed countries So accelerating the highway construction and road transportation management is the first priority in a longer period of time This project is a conventional design for Guang Ping Road of Shou county in Anhui province The content of this design including that determining highway rating according to the traffic and use properties Route design and comparison and selection according to applications of the natural conditions and the main technical indices and then the determination of reasonable route Technical design including plane vertical section cross section subgrade and pavement drainage design and environmental assessment for the selected scheme On these basis obtained various obtained graph tables and the design specification for construction stage Keywords Determination of highway grade Comparison and selection of schemes Technology design Specification 西南石油大学本科毕业设计 论文 目录目录 广平公路第广平公路第 6 6 合同段新建二级公路设计说明书合同段新建二级公路设计说明书 设计总说明设计总说明 1 1 1 1 设计概况设计概况 1 1 1 1 地理位置图 1 1 2 沿线自然地理特征 1 1 3 设计的主要内容 1 1 4 设计 论文 的基本要求 1 1 5 道路等级和主要技术指标的论证和确定 1 2 2 路线平面设计路线平面设计 1 1 2 1 选线设计 1 2 2 选线方案比选 1 2 3 方案一平面线形设计 1 2 4 路线平曲线要素计算 1 3 3路线纵断面设计路线纵断面设计 1 1 3 1 纵断面设计的原则 1 3 2 纵断面设计技术指标 1 3 3 纵坡设计 1 3 4 竖曲线设计 1 3 5 竖曲线要素计算 1 4 4 路基设计路基设计 1 1 4 1 路基横断面设计 1 4 2 路基排水设计 1 4 3 边坡稳定性分析 1 4 4 路基防护 1 4 5 挡土墙设计 1 4 6 土石方的计算和调配 1 5 5 路面结构设计计算路面结构设计计算 1 1 5 1 沥青混凝土路面 1 6 6 涵洞的设计涵洞的设计 1 1 6 1 涵洞设计原则 1 广平公路第 6 合同段新建二级公路 5 49 6 2 桥涵位置的选择 1 6 3 涵洞型式选择 1 6 4 桥涵跨径的确定 1 7 7 其他沿线设施及环境保护其他沿线设施及环境保护 1 1 7 1 沿线设施设置 1 7 2 公路的环境评价 1 8 8 施工组织设计施工组织设计 1 1 8 1 施工组织设计的基本原则 1 8 2 主要内容 1 8 3 工程概况及工程量 1 谢辞谢辞 1 1 参考文献参考文献 1 1 西南石油大学本科毕业设计 论文 广平公路第广平公路第 6 6 合同段新建二级公路设计说明书合同段新建二级公路设计说明书 设计总说明 一 概述 1 任务依据 依据科技出版社出版张志清主编的 道路勘测设计 的相关规范 另有交通部 公路工程技术标准 公路路线设计规范 公路水泥混凝土路面设计规范 公路桥涵地基与基础设计规范 公路砖石及混凝土桥涵设计规范 等部颁标准 和规范进行勘测设计 2 设计标准 1 道路等级 该段公路按山岭区二级公路技术标准测设 设计行车时速为 60km h 虽然沿线有许多农田和池塘 但合理地考虑各种因素不仅占用少量田地未干 扰养殖户的生活 并且使平纵线型更加完美 2 公路路基路面 基宽 10 米 路面宽度 7 米 采用沥青混凝土路面 路肩宽度 2 0 75 米的硬路肩及 2 0 75 米地土路肩 路基设计洪水频率为 1 25 3 桥涵设计荷载 汽 20 级 挂 100 涵洞与路基同宽 二 路线设计 1 路线走向 本路段为新设路线 起于 k0 000 000 沿线经一个同向曲线和七个反向曲线依次绕过 西北面的梁满山 狮子山 双塔山 安全有效地连接了沿线的和村落和养殖户至东南 部终点 桩号为 K5 197 420 全线设两处 S 形曲线 以满足规范的要求并有效提高行 车的安全性 2 路线平面布设情况 1 定线原则 本段路大部分处于平原微丘地带 所以在选择路线比较容易 个别地 段较差 为确保该路段的测设标准要求 在设计中选出两条路线以备参考 本着尽可 能少占农田 减少征地拆迁和降低工程总造价的前提下 最后选定最佳路线 2 定线情况 路线位于安徽省合肥市西北方向的寿县 桩号为 K0 000 然后开始 布设 对除了设置基本型曲线对于个别特殊路段为了布线更加合理并尽量降低工程造 价设置了 S 形曲线设计 如 JD2 JD3 绕山布线 这些路段为了保证行车安全应设置 相应的安全警告设施 全路线其它段落的各项路线平面指标也均达到设计标准要求 广平公路第 6 合同段新建二级公路 7 49 3 本段路线平曲线共有交点 8 个 平均每公里约 1 6 个 无采用极限平曲线半径 3 路线纵坡设计情况 1 路线按山岭区二级公路测设标准进行 充分考虑线形美观 少占农田 尽量降低 路面工程的总造价 所以路线纵坡设计尽量沿地面高程设计 路线平均纵坡 0 95 2 路线纵坡 共设计了 4 个变坡点 2 个凹曲线 2 个凸曲线 其中最小半径 12500m 最大半径 75000m 最小纵坡 0 83 最大纵坡 2 05 对应坡长为 282 5m 三 路基路面设计 1 路基 1 本段路基宽度为 10 米 其中路面宽为 7m 2 0 75m 硬路肩 2 0 75m 路土路肩 路基横断面形式详见 路基标准横断面图 本段路线为新建工程 路基设计标高取 于平面图 路基超高按路线技术规范规定进行 超高形式采用绕中轴旋转 根据情况 路线根据排水需要设置 0 5 0 5m 梯形边沟 全路段边沟纵坡同路线纵坡 由边沟与 沿线的桥涵组成整个排水系统 路基填方边坡分别采用 1 1 5 1 0 5 两种形式 路堑 挖方边坡视地质情况分别采用 1 0 5 1 1 5 施工时各开挖路段如发现地质情况与所 采用的边坡坡率不符 不尽合理时 可按 公路路基设计规范 所给定的土 石质类 别相应的边坡坡率进行调整 2 用地范围 本路段的用地范围为路堤两侧排水沟外边缘 无排水沟时为路堤或 护脚 护坡道坡脚 以外 路堑坡顶截水沟 无截水沟为路堑坡口 以外不小于 2 米 的土地为公路用地范围 3 为了更好地稳定路堤和路堑边坡 本设计中对于路堤填土大于 5m 路堑挖土深度 大于 5m 的路段均进行挡土墙的支挡 设计路堤挡土墙 255m 路堑挡土墙 270m 挡土 墙总长 525m 4 排水设计 本设计路基地面排水设备包括路拱横坡 边沟 截水沟 排水沟等 2 路面 1 路面设计依据与路面结构组合 路面结构设计为交通部部颁 公路沥青混凝土路 面设计规范 沥青路面交通等级定为中等 路面结构层为基层 31cm 石灰粉煤灰碎砾 石基层 面层为 5cm 厚中粒式沥青混凝土 7cm 厚沥青贯入碎石 基层下是 15cm 的天 然砂垫层 2 沿线边沟均设石砌边沟 全线路肩有硬路肩和土路肩组成 施工中应采用砂性土 填筑并保证压实度 3 取土 弃土方案及节约用地措施 西南石油大学本科毕业设计 论文 全线土石方 填挖方总量为 195871 2 立方米 填方 63495 7 立方米 挖方 132375 5 立方米 借方 68879 8 立方米 本线土石方尽可能进行挖方调运利用 减 少弃方 本线需要借方 借方地点应在指定地点借方 请详见路基土石方计算表 广平公路第 6 合同段新建二级公路 9 49 1 设计概况 1 1 地理位置图 图 1 1 线路所在地区地形图 安徽寿县地区 地势复杂 自西北向东南海拔逐渐下降 依次有梁满山 狮子山 双塔山 最高海拔 210m 东部的微丘区最低海拔 115 8m 中部有池塘和养殖场 1 2 沿线自然地理特征 1 气候 寿县位于安徽省合肥市西北方向 在全国气候区划中属于亚热带半湿润季风气候 四季分明呈 春暖 夏炎 秋爽 冬寒 的气候特点 在全国公路自然区划为 5 区 东部温润季冻区 年平均降水量为 900mm 左右 空气湿度较高 年平均相对湿度 在 60 左右 最小相对湿度在 52 左右 最大相对湿度超过 75 2 土质 本合同段地处山岭重丘与平原微丘区结合地区 地形起伏较大 土质为粘土与亚 粘土及部分砂类土 对该地区地质勘探未见有软土分布 基岩一般埋深较浅 基岩以 上的粘土与亚粘土均呈硬塑状 工程地质性质较良好 路线所经地段外貌大体呈低矮 而平缓的起伏地形 属剥落残丘地貌单元 岩石以碳酸岩为主 花岗岩次之该地区基 岩一般埋藏较浅 风化较严重 3 地震 本地区位于华中地震区 著名的郯 城 庐 江 断裂带斜贯城区东侧 沿此带 曾多次发生地震 对本区影响很大 根据 该省地震烈度区划图 确定勘探区的地震 基本烈度为八度 远震 4 地下水 西南石油大学本科毕业设计 论文 地下水埋深较深 对路堤基本无影响 根据水质分析 地下水对混凝土不具侵蚀性 5 沿线材料分布情况 沿线有大量的矿料可就地取材 相距 40km 左右处有水泥厂和石灰生产厂 钢材等 建材 可以在合肥市进货 相距 60km 左右 6 环境保护 本路线设计考虑了道路对自然景观的影响 尽可能减少对自然景观的破坏 对于 道路施工造成的取土坑 弃土区填方及挖方边坡采用完善的排水系统和必要的防护措 施 1 3 设计的主要内容 1 公路路线设计 在 1 2000 的地形图上 进行路线平面 纵段面 横段面设计并选定桥涵位置 类型 完成相应的图 表以及有关的计算书 说明书等工作 2 路基路面设计 在路线设计的基础上 完成路基设计 排水 防护 支挡工程 特殊路基等设 计 路面工程设计 进行沥青路面的结构组合设计 厚度计算与方案比较 3 桥涵初步设计 根据所提供的数据资料 完成桥涵标准图的选择 包括相关图纸 表格 工程 数量及相关说明 4 其他 沿线设施及其他工程布置图 1 4 设计 论文 的基本要求 1 按设计课题的要求 独立完成设计任务 做出不同的设计方案 交出最后的成 果图 2 认真设计 准确计算 细致绘图 文字表达准确流畅 3 树立科学态度 注重钻研精神 独立工作能力的培养 4 严格按照有关文件要求进行毕业设计管理 努力提高毕业设计质量 5 注重资料的收集 分析和整理工作 1 5 道路等级和主要技术指标的论证和确定 1 5 1 交通量计算 1 地形图 安徽六安市寿县地区 1 张 比例尺 1 2000 2 交通资料 据调查 起始年交通组成及数量如下表 2 1 广平公路第 6 合同段新建二级公路 11 49 表 1 1 原始交通量及换算计算 车型交通量 辆 日 换算系数 查表 2 2 标准车型 辆 日 小汽车8001 0800 解放 CA15 中型车 5001 5750 东风 EQ140 中型车 4001 5600 黄河 JN162 大型车 3502 0700 预测年平均增长率 6 初定设计年限 T 15 年 3 车辆换算系数 表 1 2 各汽车代表车型与换算系数 汽车代表车型车辆折算系数说 明 小客车 1 0 19 座的客车和载质量 2t 的货车 中型车 1 5 19 座的客车和载质量 2t 的货车 大型车 2 0 载质量 7t 14t 的货车 拖挂车 3 0 载质量 14t 的货车 初始年平均日交通量 Ne 800 1 0 500 1 5 400 1 5 350 2 2850 辆 日 Ne 假设该公路远景设计年限为 15 年 则远景设计年限日交通量 N 2850 1 6 15 1 5642 辆 日 N 1 5 2 确定公路等级 根据规范 高速公路 一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量 25000 辆以 上 一级公路 一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量 15000 30000 西南石油大学本科毕业设计 论文 辆 二级公路 一般能适应按各种汽车折合成小客车的年平均昼夜交通量 5000 15000 辆 由远景交通量可知本次设计道路等级为二级公路 所以根据给定的条件 本次设计路线为山岭重丘与平原微丘结合区二级公路 设计 速度定为 60km h 该路线位于山区 四周交通闭塞 所以这条通往外界的道路就显得尤为重要 想 致富 先修路 本条公路的建成将很大程度上带动沿线的经济 尤其是地区中部的养 殖户和西北边农业的发展 将会为当地人民带去福祉 2 路线平面设计 道路为带状构造物 它的中线是一条空间曲线 中线在水平面上的投影称为路线 的平面 路线平面的形状及特征为道路的平面线形 而道路的空间位置称为路线 路 线受到各种自然条件 环境 以及社会因素的影响和限制时 路线要改变方向和发生 转折 2 1 选线设计 2 1 1 选线的基本原则 1 路线的基本走向必须与道路的主客观条件相适应 2 在对多方案深入 细致的研究 论证 比选的基础上 选定最优路线方案 3 路线设计应尽量做到工程量少 造价低 营运费用省 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标准 4 选线应注意同农田基本建设的配合 做到少占田地 并应尽量不占高产田 经济作物田或穿过经济林园 5 要注意保持原有自然状态 并与周围环境相协调 6 选线时注意对工程地质和水文地质进行深入勘测调查 弄清其对道路的影响 7 选线应综合考虑路与桥涵的关系 2 1 2 选线的步骤和方法 道路选线的目的就是根据道路的性质 任务 等级和标准 结合地质 地表 地 物及其沿线条件 结合平 纵 横三方面因素 在纸上选定道路中线的位置 而道路 选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局 具体定出道路的交点位置和选定 广平公路第 6 合同段新建二级公路 13 49 道路曲线的要素 通过纸上选线把路线的平面布置下来 1 全面布局 全面布局是解决路线基本走向的全局性工作 就是在起终点以及中间必须通过的 据点间寻找可能通过的路线带 具体在方案比选中体现 路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应 限制和影响道路的走向的因素 很多 大门归纳起来主要有主观和客观两类 主观条件是指设计任务书或其他的文件 规定的路线总方向 等级及其在道路网中的任务和作用 我们的起终点就是由老师规 定的 而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局 城镇以及地形 地质 水文 气象等自然条件 上述主观条件是道路选线的主要依据 而客观条件是道路选 线必须考虑的因素 2 逐段安排 在路线基本走向已经确定的基础上 根据地形平坦与复杂程度不同 可分别采 取现场直接插点定线和放坡定点的方法 插出一系列的控制点 然后从这些控制点 中穿出通过多数点 特别是那些控制较严的点位 的直线段 延伸相邻直线的交点 即为路线的转角点 3 具体定线 在逐点安排的小控制点间 根据技术标准的结合 自然条件 综合考虑平 纵 横三方面的因素 随后拟定出曲线的半径 至此定线工作才算基本完成 做好上述工作的关键在于摸清地形的情况 全面考虑前后线形衔接与平 纵 横 综合关系 恰当地选用合适的技术指标 使整个线形得以连贯顺直协调 2 1 3 平面设计原则 1 平面线形应直捷 连续 顺舒 并与地形 地物相适应 与周围环境相协调 2 除满足汽车行驶力学上的基本要求外 还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理 上的要求 3 保持平面线形的均衡与连贯 为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶 应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变 4 应避免连续急弯的线形 这种线形给驾驶者造成不便 给乘客的舒适也带来 不良影响 设计时可在曲线间插入足够长的直线或缓和曲线 5 平曲线应有足够的长度 如平曲线太短 汽车在曲线上行驶时间过短会使驾 驶操纵来不及调整 一般都应该控制平曲线 包括圆曲线及其两端的缓和曲线 的最 西南石油大学本科毕业设计 论文 小长度 6 平曲线应注意线形的美观及与途径山体等构造物的协调 2 1 4 平曲线要素值的确定 平面线形主要由直线 圆曲线 缓和曲线三种线形组合而成的 当然三个也可以 组合成不同的线形 在做这次设计中主要用到的组合有以下几种 1 基本形曲线几何元素及其公式 按直线 缓和曲线 圆曲线 缓和曲线 直线的顺序组合而成的曲线 这种线形是经常采用的 例如设计中的大多数点都是应用这个 如下图一 缓和曲线 是道路平面要素之一 它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同 的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线 标准 规定 除四级路可以不设缓和曲线 外 其余各级都应设置缓和曲线 它的曲率连续变化 便于车辆遵循 旅客感觉舒适 行车更加稳定 增加线形美观等功能 设计是要注意和圆曲线相协调 配合 在线形 组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果 1 平曲线主要参数的规定 表 2 1 二级公路平面设计主要技术指标表 设计车速 60km h 一般最小半径 200m 平曲线 极限最小半径 125m 缓和曲线最小长度 60m 路拱 2 0 1500m 不设超高的圆曲线最小半径 路拱 2 0 1900m 圆曲线最大半径 10000m 同向圆曲线大于 6v 360m 两圆曲线间 直线最小长度反向圆曲线大于 2v 120m 回旋线长度 圆曲线长度 回旋线长度 1 1 1 1 3 1 S 形曲线短直线或重合段的长度 1 2 40 2 2 选线方案比选 根据以上的各种原则和要求 初拟以下两条平面线性 方案一 广平公路第 6 合同段新建二级公路 15 49 方案二 2 1 平面设计方案比选图 根据设计要求 公路现状 确定公路线路走向的基本原则是 1 路线尽可能的经过地势较低的地区 2 路线选择时尽可能的减少占地 尽量不要跨越高差较大 的山谷 3 路线在符合规范要求的前提下尽量缩短里程 根据以上原则 最终在方案一 方案二中进行了方案比选 方案一所走路线地势比 较低而且平缓 方案二所走的路线地势稍高且高差较大 会产生大量的填挖工程 虽 然方案二线路总长比方案一短 8m 且占地少一些 但是由于方案一比方案二少设计一 个 S 形曲线 增大了线性的指标值 减小了施工难度并提高了行车安全 所以选定方 案一为最终方案 2 3 方案一平面线形设计 在起终点大致定下来的情况下 路中线的位置是经过多次尝试和论证得到的 总的来 西南石油大学本科毕业设计 论文 讲 本着不跨越大沟的原则 尽可能的提高路线的线性指标 减少工程土石方数量 JD1JD1 的确定基于以下原因 由于起点未定 所以可以充分考虑少占农田 若沿着山脚选线则很 难满足道路位于平坦处 也难满足视距的要求 所以线路的起点设置 在农田内 减小施工难度同时增大安全性 据调查占用山区的田地修 公路对农户的赔偿不是很多 JD2 与 JD1 成 S 型连接 为满足规范对平曲线的相关要求 地形限 制缘故 JD1 的位置不能再靠后 如果靠前又不能满足前直线长度的极 限要求 所以 JD1 设在距山脚不远的位置 JD2JD2 的确定基于以下原因 左转弯交点选择左侧突出的山嘴做边坡点 JD2 太前会导致 JD1 JD2 的距离难以满足平曲线的要求 JD2 太后将会导致 JD2 JD3 之间的 S 型连接难以满足规范对平曲线 的要求 JD2 太高会导致大挖方 太低会延长线路长度又无益于增大两边 S 型曲线的指标 JD3JD3 的选择基于以下原因 右转弯选择山脚的平缓地段 以便最小的挖填方 同时考虑前面的 S 型曲线和后面的同向曲线的规范要求 JD4JD4 的选择基于以下原因 右转弯交点放在山坳处 避免大挖方 JD3 JD4 直线段较长但小于 20V 注意其挖方与填方的平衡 不宜 太高或太低 JD4 JD5 之间山坡比较陡峭 土石方考虑占主要因素 但考虑向东 池塘转角点的固定性 为满足直线最小长度及平曲线的要求增大路线 指标 目前的 JD4 点位的选择再合适不过了 JD5JD5 的选择基于以下原因 村庄南面为池塘 北面有养殖场 只能从村庄的中间经过 但尽量 减小对村庄的干扰 左转弯交点放在距周围池塘均不远的位置上 不宜太前是因为不容 易满足平曲线的指标要求 不宜太后是考虑避免大挖方破坏山体 广平公路第 6 合同段新建二级公路 17 49 JD6JD6 的选择基于以下原因 右转弯选左侧山沟处 2383 2897m 处地势较平坦 高程起伏小 自然沿山谷线走向是最 合适的 不仅减小挖填方工程量同时避免与池塘位置冲突 JD6JD6 的选择基于以下原因 右转弯选左侧山沟处 2383 2897m 处地势较平坦 高程起伏小 自然沿山谷线走向是最 合适的 不仅减小挖填方工程量同时避免与池塘位置冲突 JD7JD7 的选择基于以下原因 JD6 JD7 反向组合间的线性沿着山沟线走向 避免较大的挖方工程 量 JD6 JD7 反向组合间的连接满足规范对平面线性的要求 最小直线 段长度 2V 即 120m 所以不能太靠前 若交点靠后必将不仅不必要的延长路线更会造成大的挖填方 JD8JD8 的选择基于以下原因 为了充分利用地形 右转弯选左侧山沟处 考虑两交点建最大直线距离 所以不能太靠后无法直达终点 况且 还有小的山坡需要跨越及后直线距离的考虑 路线的选定考虑了 公路路线设计规范 和 公路技术指标 的相关要求 也考虑了 山区道路影响造价较大的因素 填挖方 定出了限制条件下较合理的路线走向 2 4 路线平曲线要素计算 2 4 1 路线简介 广平新建二级公路 根据路线选线原则 综合各方面因素 路线基本情况如下 共有 8 个交点 其中 5 个右转弯 3 个左转弯 平曲线半径均在 200m 以上 1 个同向组合及 两个 S 型组合 其他均为反向组合 交点具体选定详见平面图 2 4 2 平曲线要素计算 交点间距计算公式为 2 1 2 12 2 12 YYXXL 导线方位角计算公式为 2 2 12 12 XX YY arctgB 交点偏角计算公式为 i Bi 1 Bi 2 3 西南石油大学本科毕业设计 论文 1 有缓和曲线的圆曲线要素计算公式 1 在简单的圆曲线和直线连接的两端 分别插入一段回旋曲线 即构成带有缓和 曲线的平曲线 其要素计算公式如下 2 4 3 42 238424R L R L p SS 2 5 2 3 2402R LL q SS 2 6 R LS 6479 28 0 2 7 qtgpRT 2 2 8 S LRL2 180 2 0 2 9 RpRE 2 sec 2 10 LTJ 2 2 11 Sy LLL2 式中 T 总切线长 m L 总曲线长 m s E 外距 m J 校正数 m R 主曲线半径 m 路线转角 0 缓和曲线终点处的缓和曲线角 q 缓和曲线切线增值 m p 设缓和曲线后 主圆曲线的内移值 m s L 缓和曲线长度 m y L 圆曲线长度 m 2 主点桩号计算 ZHJDT 2 12 广平公路第 6 合同段新建二级公路 19 49 S HYZHL 2 13 Y YHHYL 2 14 S HZYHL 2 15 2QZHZL 2 16 2JDQZJ 2 17 图 2 2 JD3 处的平曲线图 2 JD3 处平曲线计算 JD3JD3 K0 929 100K0 929 100 设R 280m S L 130m 则曲线要素计算如下 1 5 402458 m R L R L p SS 1 52 2802384 130 28024 130 238424 3 42 3 42 m R LL q SS 6 464 130240 130 2 130 2402 2 3 2 3 mqtgpRT68 32226 464 2 5 402458 tan 1 52280 2 01 313 280 130 6479 286479 28 0 R LS mLRL S 49 44151302280 180 631813240 52458 2 180 2 0 mRpRE58 541280 2 5 402458 sec 68 0280 2 sec mLTJ87 22949 4415368 22222 西南石油大学本科毕业设计 论文 主点里程桩号计算 JD3 K0 929 100 ZH JD T K0 929 100 222 368 K0 706 732 HY ZH S L K0 706 732 130 K0 836 732 YH HY L 2 S L K0 836 732 415 449 2 130 K0 992 181 HZ YH S L K0 992 181 130 K1 122 181 QZ HZ L 2 K1 122 181 415 449 2 K0 914 457 校核 JD QZ J 2 K0 914 457 29 287 2 K0 929 100 经验证 交点校核无误 其它交点的计算结果见 直线 曲线及转角表 3 路线纵断面设计 沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面 由于自然因素的影响以及经济 性要求 路线纵断面总是一条有起伏的空间线 纵断面设计的主要任务就是根据汽车 的动力特性 道路等级 当地的自然地理条件以及工程经济性等研究起伏空间线的大 小和长度 以便达到行车安全 迅速 运输经济合理及乘客感觉舒适的目的 3 1 纵断面设计的原则 1 纵面线形应与地形相适应 线形设计平顺 圆滑 视觉连续 保证行驶安全 2 纵坡均匀平顺 起伏和缓 坡长和竖曲线长短适当 以及填挖平衡 3 平面与纵断面组合设计应满足规范的基本要求 4 视觉上自然地引导驾驶员的视线 并保持视觉的连续性 5 平曲线与竖曲线应相互重合 最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓 和曲线内 即所谓的 平包竖 6 平 纵线形的技术指标大小应均衡 7 合成坡度组合要得当 以利于路面排水和行车安全 8 与周围环境相协调 减轻驾驶员的疲劳和紧张程度 并起到引导视线的作用 3 2 纵断面设计技术指标 表 3 1 二级公路纵断面设计主要技术指标 广平公路第 6 合同段新建二级公路 21 49 一般最小半径2000m 极限最小半径1400m凸曲线 视觉要求的最小半径9000m 一般最小半径1500m 极限最小半径1000m凹曲线 视觉要求的最小半径6000m 竖曲线最小长度50m 最短坡长150m 3 1200m不同纵坡下的 最大纵长4 1000m 3 3 纵坡设计 3 3 13 3 1 纵坡设计的要求纵坡设计的要求 1 设计必须满足 公路工程技术标准 JTG B01 2003 的各项规定 2 纵坡应具有一定的平顺性 起伏不宜过大和过于频繁 尽量避免采用极限纵坡 值 合理安排缓和坡段 不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡 连续上坡 或下坡路段 应避免反复设置反坡段 3 沿线地形 地下管线 地质 水文 气候和排水等综合考虑 4 应尽量做到填挖平衡 使挖方用于就近路段填方 以减少借方和废方 降低造 价和节省用地 5 纵坡除应满足最小纵坡要求外 还应满足最小填土高度要求 保证路基稳定 6 对连接段纵坡 如大 中桥引道及隧道两端接线处 纵坡应避免产生突变 7 在实地调查基础上 充分考虑通道 农田水利等方面的要求 3 3 23 3 2 纵坡设计的步骤纵坡设计的步骤 1 准备工作准备工作 在厘米绘图纸上 按比例标注里程桩号和标高 点绘地面线 里程桩包括 路线起点桩 终点桩 交点桩 公里桩 百米桩 整桩 50m 加桩或 20m 加桩 平曲线控制桩 如直缓或直圆 缓圆 曲中 圆缓 缓直或圆直 公切点等 桥涵或直线控制桩等 2 标注控制点标注控制点 如路线起 终点 越岭垭口 重要桥涵 地质不良地段的最 小填土高度 最大挖深 隧道进出口 平面交叉和立体交叉点 城镇规划控制标高以 及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等 西南石油大学本科毕业设计 论文 3 试坡试坡 在已标出 控制点 的纵断面图上 根据技术指标 选线意图 结 合地面起伏变化 以控制点为依据 穿插与取直 试定出若干直坡线 反复比较各种 可能的方案 最后定出既符合技术标准 又满足控制点要求 且土石方较省的设计线 作为初定试坡线 将坡度线延长交出变坡点的初步位置 4 调整调整 对照技术标准检查设计的最大纵坡 最小纵坡 坡长限制等是否满 足规定 平 纵组合是否适当等 若有问题应进行调整 5 核对核对 选择有控制意义的重点横断面 如高填深挖 作横断面设计图 检 查是否出现填挖过大 坡脚落空或过远 挡土墙工程过大等情况 若有问题应调整 6 定坡定坡 经调整核对无误后 逐段把直坡线的坡度值 变坡点桩号和标高确 定下来 坡度值要求取到 0 1 变坡点一般要调整到 10m 的整桩号上 7 设置竖曲线设置竖曲线 根据技术标准 平纵组合均衡等确定竖曲线半径 计算竖曲 线要素 软件自动生成 8 计算各桩号处的填挖值计算各桩号处的填挖值 根据该桩号处地面标高和设计标高确定 软件自 动生成 3 4 竖曲线设计 共设计了 4 个变坡点 2 个凹曲线 2 个凸曲线 其中最小半径 12500m 最大半 径 75000m 最大纵坡 2 05 最小纵坡 0 83 关于变坡点位置的选择 主要基于几点 最大纵坡及最大纵坡条件下的最大坡长 此项目设计的二级公路 设计速度 60km h 极限最大纵坡 6 对应最大坡长大于 1200m 设计中最大坡度为 2 05 其坡长为 282 5m 填挖平衡 由于此项目地面起伏较大 导致填挖工程量相当大 最好考虑挖方 做填方用 路段整个过程为上下起伏 全程 5197 420m 平均纵坡为 0 95 左右 但是 在 JD6 附近设计线的抬高 原因有二 减少挖方 方便排水 整个路线的变坡点大多选择都考虑了平曲线包含纵曲线的原则 一处为满足挖 填平衡及坡长的要求将竖曲线设置在了平面直线段上 3 5 竖曲线要素计算 竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处 为了便于行车而设置的一段缓和曲线 设 计时充分结合纵断面设计原则和要求 并依据规范的规定合理的选择了半径 竖曲线基本要素计算公式 广平公路第 6 合同段新建二级公路 23 49 3 1 12 L 3 2 R T 3 3 2 L E 3 4 R T 2 2 式中 坡度差 L 曲线长 m T 切线长 m E 外距 m 变坡点变坡点 1 1 里程和桩号 里程和桩号 K1 300 000K1 300 000 1 竖曲线要素计算 i1 1 0882 i2 1 2961 取半径 R 14000m w i2 i1 1 2961 1 0882 2 3843 凸形 mRwL02 8333 843 32 14000 曲线长 m L T01 9166 2 02 8333 2 切线长 m R T J995 0 140002 901 166 2 22 外距 2 设计高程计算 竖曲线起点桩号 K1 300 000 166 901 K1 133 099 竖曲线起点高程 136 9466 166 901 1 0882 135 130m 竖曲线终点桩号 K1 300 166 901 K1 466 901 竖曲线终点高程 136 9466 166 901 1 2961 134 783m 其他变坡点算法一致 详细数据见竖曲线表 4 路基设计 路基应根据其使用要求和当地自然条件 并结合施工方案进行设计 既有足够的 西南石油大学本科毕业设计 论文 强度和稳定性 又要经济合理 影响路基强度和稳定的地面水和地下水 必须采取拦 截或排出路基以外的措施 并结合路面排水 综合排水设计 形成完整的排水系统 修筑路基取土和弃土时 应符合环保要求 以适当处理 减少弃土侵占耕地 防止水 土流失和淤塞河道 4 1 路基横断面设计 4 1 14 1 1 横断面设计原则横断面设计原则 1 设计应根据公路等级 行车要求和当地自然条件 并综合考虑施工 养护和使 用等方面的情况 进行精心设计 既要坚实稳定 又要经济合理 2 路基设计除选择合适的路基横断面形式和边坡坡度等外 还应设置完善的排水 设施和必要的防护加固工程以及其他结构物 采用经济有效的病害防治措施 3 还应结合路线和路面进行设计 选线时 应尽量绕避一些难以处理的地质不良 地段 对于地形陡峭 有高填深挖的边坡 应移改路线位置及设置防护工程等进行比 较 以减少工程数量 保证路基稳定 4 沿河及受水浸水淹路段 应注意路基不被洪水淹没或冲毁 5 当路基设计标高受限制 路基处于潮湿 过湿状态和水温状况不良时 就应采 用水稳性好的材料填筑路堤或进行换填并压实 使路面具有一定防冻总厚度 设置隔 离层及其他排水设施等 6 路基设计还应兼顾当地农田基本建设及环境保护等的需要 7 横断面设计应考虑超高加宽和缓和曲线的协调 公路是一带状结构物 垂直于路中心线方向上的剖面叫横断面 这个剖面的图形 叫横断面图 4 1 24 1 2 路线横断面设计路线横断面设计 在安徽寿县广平公路的横断面设计中 由于平面和纵断面线性的不断调整 横断 面总体来说 小填小挖的占多数 均是一般路基 最大挖方小于 9 91m 最大填方 6 81m 且路段比较短 所以无需设置桥梁或隧道 4 1 2 14 1 2 1 横断面的参数确定横断面的参数确定 1 横坡的确定 根据规范二级公路的应采用双向路拱坡度 由路中央向两侧倾斜 利于排水 但也 降低了行车的平稳性 所以路拱坡度选择要考虑两方面因素 该项目采用 2 路肩和 车道采取同样的坡度 2 平曲线的加宽 广平公路第 6 合同段新建二级公路 25 49 车行驶在曲线上 各轮迹半径不同 其中后轮轮迹半径最小 且偏向曲线内侧 故 曲线内侧应增加路面宽度 以确保曲线上行车的舒适与安全 但对于 R 250m 的圆曲线 由于其加宽值比较小 可以不设加宽 由于本条设计线路的圆曲线半径均大于 250m 且均设置了缓和曲线的过渡 所以未设置加宽 3 曲线的超高 为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力 将路面做成外侧高于内侧的单向 横坡的形式 这就是曲线上的超高 合理设置超高 可以全部或部分抵消离心力 提 高汽车行驶在曲线上的稳定性和舒适性 当汽车等速行驶时 其离心力也是变化的 因此 超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适宜的全超高 在缓和曲线上应是 逐渐变化的超高 规范 规定 二级公路的最大超高值有 8 6 4 该项目选择 6 路肩跟随行车道内缘呈线性超高变化 安徽寿县广平二级公路设计中采用绕内边线旋转的方法进行曲线的超高 先将外 侧车道绕中心线旋转 待达到单向横坡度后 整个断面仍绕内侧行车道边缘旋转 直 至超高横坡度 绕边线旋转由于行车道内侧不降低 有利于路基纵向排水 4 1 2 24 1 2 2 路基横断面布置路基横断面布置 由横断面设计 查 公路技术标准 可确定 二级公路路基宽度 10 00m 其中路 面跨度为 7 00m 无须设置中央分隔带 硬路肩宽度为 0 75 2 1 50m 土路肩宽度为 0 75 2 1 50m 路面横坡为 2 土路肩横坡采用与行车道相同的坡度 2 图 4 1 公路路基宽度示意图 4 1 2 34 1 2 3 路基边坡路基边坡 由横断面设计查 公路路基设计规范 可知 当二级公路路基边坡小于 8m 时 采 用 1 1 5 的坡度 当路基边坡大于 8m 时采用 1 1 75 当路堑开挖有些路段大于 15 米 由规范采用 1 0 5 与 1 0 75 的边坡相结合 鉴于安徽寿县基本属于黏性土地区 挖方路段均采用 1 0 5 的边坡 西南石油大学本科毕业设计 论文 4 1 2 44 1 2 4 路基压实标准路基压实标准 路基压实采用重型压实标准 压实度应符合要求 表 4 1 路基压实度要求 填挖类别路面以下深度 m 二级公路 路基压实度 0 0 30 95 零填及挖方 0 30 0 80 94 0 0 30 95 0 30 0 80 95 0 80 1 50 94 填方 1 50 以下 92 4 1 2 54 1 2 5 路基填料路基填料 填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料 砾 角砾 类土 砂类土应优先选作路床填料 土质较差的细粒土可填于路基底 部 用不同填料填筑路基时 应分层填筑 每一水平层均采用同类填料 细粒土做填料 当土的含水量超过最佳含水量 2 以上时 应采取晾晒或掺入石灰 固化材料等技术措施进行处理 桥涵台背和挡土墙墙背填料 应优先选用内摩檫角值较大的砾 角砾 类土 砂 类土填筑 4 1 2 64 1 2 6 路床处理路床处理 1 路床土质应均匀 密实 强度高 上路床压实度达不到要求时 必须采取晾 晒 掺石灰等技术措施 路床顶面横坡应与路拱坡度一致 2 挖方地段的路床为岩石或土基良好时 可直接利用作为路床 并应整平 碾 压密实 地质条件不良或土质松散 渗水 湿软 强度低时 应采取防水 排水措施 或掺石灰处理或者换填渗水性土等措施 处理深度可视具体情况确定 3 填方路基的基底 应视不同情况分别予以处理 基底土密实 地面横坡缓于 1 2 5 时 路基可直接填筑在天然地面上 地表有树 根草皮或腐殖土土应予以处理深除 当陡于 1 2 5 时 地面须挖成阶梯式 梯宽 2 0m 并做 2 的反坡 路堤基底范围内由于地表水或地下水影响路基稳定时 应采取拦截 引排等措施 或在路堤底部填筑不易风化的片石 块石或砂 砾等透水性材料 水稻田 湖塘等地段的路基 应视具体情况采取排水 清淤 晾晒 换填 掺灰 广平公路第 6 合同段新建二级公路 27 49 及其它加固措施进行处理 当为软土地基说 应按特殊路基处理 4 2 路基排水设计 路基的强度与稳定性同水的关系十分密切 水的作用是导致路基病害的主要因素 之一 因此 路基设计 施工和养护中 必须重视路基排水工程 地面水对路基产生 冲刷和渗透 冲刷可能导致路基整体稳定性受损害 形成水毁现象 渗入路基土体的 水分 使土体过湿而降低路基强度 路基设计时 必须考虑将影响路基稳定性的地面 水 排除和拦截于路基用地范围以外 并防止地面水浸流 滞积或下渗 对于影响路 基稳定性的地下水 则应予以隔断 疏干 降低 并引至路基范围以外的适当地点 4 2 1 路基排水设计的一般原则 1 排水设计要因地制宜 全面规划 综合治理 讲究实效 注意经济 并充分利 用地形和自然水系 一般情况下地面和地下设置的排水沟渠 宜短不宜长 以使水流 不过于集中 及时疏散 就近分流 2 路基排水沟渠的设置 应注意与农田水利相结合 3 路基排水要注意防止附近山坡的水土流失 尽量不破坏天然水系 不轻易合并 自然沟溪和改变水流性质 尽量选择有利地质条件布设人工沟渠 4 路基排水要结合当地水文条件 就地取材 以防为主 4 2 2 常用的路基地面排水设备 常用的路基地面排水设备包括边沟 截水沟 排水沟等 必要时亦有渡槽 倒虹 吸及蓄水池等 这些排水设备 分别设在路基的不同部位 各自的主要功能 布置要 求或构造形式 均有所差异 1 边沟 设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧 多与路中线平行 用以汇集和 排除路基范围内或流向路基的少量地面水 边沟的排水量不大 一般根据沿线具体条 件 选用标准横断面形式 边沟不宜过长 尽量使沟内水流就近排至路旁自然水沟和 低洼地带 土质或软弱石质边沟 一般都用梯形 其底宽与深度约 0 4 0 6m 内侧边 坡一般为 1 1 外侧边坡通常与挖方边坡一致 2 截水沟 一般设置在挖方路基边坡坡顶以外 或山坡路堤上方的适当地点 用以拦截路基 上方流向路基的地面径流 减轻边沟的水流负担 保护挖方边坡和填方坡脚不受流水 冲刷 截水沟的横断面形式 一般为梯形 沟的边