南平一级公路设计毕业论文.doc

南平一级公路设计（水泥路面）南平一级公路设计毕业论文1 绪论1.1 毕业设计的目的和意义毕业设计是教学计划最后一个重要的教学环节，是培养学生综合应用所学的土木工程基础理论、基本理论和基本技能，进行工程设计或科学研究的综合训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓展，是培养我们综合素质和工程实践能力的重要阶段。毕业设计是在学院培养计划所规定的基础课、技术基础课及各类必修和选修专业课程之后，较为集中和专一地培养我们综合运用所学基础理论、基本理论和基本技能，分析和解决实际问题的能力。和以往的理论教学不同，毕业设计要求我们在教师指导下，独立地、系统地完成一个工程设计，以及能掌握一个工程设计的全过程，学会考虑问题，分析问题和解决问题，并可以继续学习到一些新的专业知识，有所创新。1.2 毕业设计的主要任务本次毕业设计主要任务是南平一级水泥路面设计，其主要的设计任务有：确定公路等级，选择并确定路线线形；计算平曲线要素；确定路线纵坡、绘制纵断面图；计算竖曲线要素；路基设计、挡土墙设计与验算；横断面设计以及绘制路线横断面图，计算土石方量，土石方调配；设计路面结构；路基路面排水设计，此外还包括施工组织设计等。1.3 公路设计的研究与发展方向平纵线形的组合，是道路设计的重点，它对视觉诱导起重要作用，在视觉上违背自然诱导的线形组合是危险的。在平纵线形设计中，要避免竖曲线与回旋曲线重合，特别是凹形竖曲线与平面上两反向回旋线的拐点重合；避免竖曲线顶部有急弯，以免驾驶员靠近顶部来不及判断，从而造成速度过高引发交通事故。在平曲线的组合中，尽量避免或少采用反向曲线、断背曲线和复曲线。看起来扭曲的路段，破坏了线形的一致性，造成驾驶员心理、视觉不舒服，对线形变化不适应，使视觉诱导紊乱，往往是行驶上危险的路段。特别是行车速度较高时，公路粗线条的轮廓成了驾驶员判断方向的重要因素，因此特别应该注意线形的配合与视觉效果。我国公路设计发展趋势应在绿色环保方面应有新的技术突破，要特别注重道路工程建设与沿线周边的“生态、环保、旅游、景观”的协调，为未来的交通基础工程建设持续发展，打下了良好的基础。2 技术等级和技术指标的确定南平公路为一级公路，主要技术指标如下表2.1 平面线形设计主要技术指标汇总简表 21圆曲线最小半径（m）一般值400极限值250圆曲线最大半径值（m）10000缓和曲线最小长度（m）70平曲线最小长度（m）一般值400最小值140圆曲线间最小直线长度（m）同向曲线480反向曲线1602.2 路线纵断面设计主要技术指标汇总简表22最大纵坡5%最小纵坡0.3%最小坡长（m）200凸形竖曲线最小半径（m）一般值4500极限值3000凹形竖曲线最小半径（m）一般值3000极限值2000竖曲线长度（m）一般值170最小值70不同纵坡最大坡长（m）3%11004%9005%7006%5002.3 路基横断面设计主要技术指标汇总简表23车道数4车道宽度（m）3.75路基宽度（m）一般值24.5最小值21.5右侧硬路肩宽度（m）一般值2.5最小值1.5土路肩宽度（m）一般值0.75最小值0.75停车视距（m）110会车视距（m）220超车视距（m）一般值550最小值350不设超高圆曲线最小半径（m）路拱250合成坡度最大值9.0%合成坡度最小值0.5%3 路线平面设计3.1 纸上选线3.1.1 路线方案的预选如地形图所示，预选的路线方案有：(1)方案一：路线ACDB(2)方案二：路线AEFB3.1.2 预选方案走向的理由（1）路线要避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点。（2）新建线路应少占农田，尽可能避免和减少破坏现有水利灌溉系统。（3）坚持技术标准，尽可能缩短行车里程。（4）处理好路线和桥位的关系，通常桥涵的位置要服从路线的走向。（5）宜曲则曲，宜直则直。3.1.3 预选方案的试算（1）计算平曲线要素方案一 路线ACDBJD1 =400 m =80 m内移值 切线增值 缓和曲线角 圆曲线长 切线长 平曲线长 外距 切曲差 1计成符合规范要求。JD2 =350 m =90 m内移值 切线增值 缓和曲线角 圆曲线长 切线长 平曲线长 外距 切曲差 1计成符合规范要求。方案二 路线AEFBJD3 =350 m =90 m内移值 切线增值 缓和曲线角 圆曲线长 切线长 平曲线长 外距 切曲差 1计成符合规范要求。JD4 =260 m =130 m内移值 切线增值 缓和曲线角 圆曲线长 切线长 平曲线长 外距 切曲差 1计成符合规范要求。（2）起点A、JD1、JD2、JD3、JD4、JD5、终点B坐标计算如下A点： N： E：JD1： N： E：JD2： N： E：JD3： N： E：JD4： N： E：B点： N： E：方案一 路线ACDBA-JD1 JD1-JD2 JD2-B 两反向曲线之间的距离为方案二 路线AEFBA-JD3 JD3-JD4 JD4-B 两反向曲线之间的距离为 （3）预选方案路线长度及延长系数 AB间的直线长度 方案一：路线ACDB 路线长度： 延长系数：方案二：路线AEFB 路线长度： 延长系数：3.2方案比选3.2.1 公路选线基本原则根据设计要求、公路现状,确定公路线路走向的基本原则是:（1） 一级公路的任务主要是解决起终点间直达客货运输，因此，路线除必须经过的控制点外，一般对沿线城镇不宜过多靠近，路线的走向应力求顺直，不可过多偏离路线走向，以缩短直通客货运输的距离和时间。（2） 对于严重不良的地质地区，缺水地区，高烈度地震地区，选线时应进行绕避。（3）避让村镇、干渠及高压干线等,尽可能减少拆迁民房等建筑物。（4）应尽可能避免和减少破坏现有水利灌溉系统。（5）宜曲则曲，宜直则直。3.2.2合理考虑线形影响因素（1） 正确处理好道路与农业之间的关系，尽量做到少占和不占高产田。 （2）合理考虑路线和城镇的联系，做到“靠村不进村，利民不扰民”。（3）处理如路线与桥位之间的关系，特大桥是路线基本走向的控制点，中、小桥和涵洞位置应服从路线走向。（4）注意土壤水文条件。（5）正确处理新、旧路的关系。（6）尽量靠近建筑材料产地。方案比较是确定路线方案的有效方法，在可能布局的多种方案中，通过方案比较决定取舍，选择出技术合理、费用经济、切实可行的最佳方案。 通过方案的粗算，相关指标见下表主要指标比较表31指标单位方案一方案二路线长度m2314.982485.23路线延长系数1.031.10转角数个22转角平均度数32.555最小半径m350260占用农田较少较少线形优势好较好工程量比较结果推荐总结：根据道路路线要避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点，做到“靠村不进村，利民不扰民”，及服务方便运输又保证安全，可得出，方案一与方案二均占用较少或不占用房屋，但方案二距一处池塘较近。本次设计是V=80km/h的一级公路，从线形美观和舒适的角度来看，方案二路的转角较大，线形不如方案一美观，工程量大，不经济，综上所述，方案一优于方案二，即路线ACDB3.3路线方案的精算由方案比选可知，选择方案一，从起点到终点之间有两个转角，交点分别为JD1和JD2，比例尺选择1:2000。3.3.1根据坐标推算方位角和转角坐标：A（N3006，E3452） JD1（N2188，E3356） JD2（N1650，E2970） B（N808，E2974）从A点到JD1 象限角 方位角 从JD1点到JD2 象限角 方位角 从JD2点到B 象限角 方位角 转角 负号为左转，正号为右转。2.3.2平曲线要素及主点桩号计算 （1）JD1 K0+823.61 =400 m 内移值 切线增值 缓和曲线角 圆曲线长 切线长 平曲线长 外距 切曲差 1计成符合规范要求。 JD2 K1+481.00 =350 m =90 m 内移值 切线增值 缓和曲线角 圆曲线长 切线长 平曲线长 外距 切曲差 1计成符合规范要求。 （2）各主点桩桩号计算 取A点桩号为K0+000 JD1桩号为K0+823.61 校核： 满足要求 JD2桩号为 823.61+662.154.76=K1+481.00 校核： 满足要求 B点桩号： A到JD1之间直线长度： JD1到JD2之间直线长度： JD2到B之间直线长度：3.4直线曲线及转角表直线、曲线及转角一览表是平面设计的主要成果之一，它反映了平面线形设计的直线、曲线要素及数据，是施工时恢复路线的主要依据之一，见附表1。3.5逐桩坐标计算 （1）曲线的敷设方法采用切线支距法，QZ点前以ZH点为原点，QZ点后以HZ点为原点。 在缓和曲线上： 式中: R为圆曲线半径，L为弧上任意计算点到坐标原点的距离，为缓和曲线长度。在圆曲线上： ZH点：K0+680.11： K0+700.00： K0+720.00： K0+740.00： K0+760.00：HY点：K0+760.11： K0+780.00： K0+800.00： K0+820.00：QZ点：K0+821.23： K0+840.00： K0+860.00： K0+880.00：YH点：K0+882.35： K0+900.00： K0+920.00： K0+940.00： K0+960.00：HZ点：K0+962.35: L=0 x=0 y=0ZH点：K1+322.22： L=0 x=0 y=0 K1+340.00： K1+360.00： K1+380.00： K1+400.00：HY点： K1+412.22： K1+420.00： K1+440.00： K1+460.00：QZ点：K1+476.94： K1+480.00： K1+500.00： K1+520.00： K1+540.00：YH点：K1+541.66： K1+560.00： K1+580.00： K1+600.00： K1+620.00：HZ点：K1+631.66: L=0 x=0 y=0 JD1、JD2处切线支距坐标表32桩号L(m)计算切线支距缓和曲线圆曲线X（m）Y（m）（）X（m）Y（m） ZH K0+680.11000K0+700.0019.89019.8900.041K0+720.0039.89039.8880.331K0+740.0059.89059.8711.119K0+760.0079.89079.8112.656 HY K0+760.118079.9202.667K0+7808.5899.6665.147K0+80011.44119.3278.617K0+82014.31138.85713.081QZ K0+821.2314.48140.00713.376K0+84011.80121.7889.123K0+8608.93102.0815.519K0+8806.0782.2872.913YH K0+882.358079.922.667K0+90062.35062.3271.262K0+92042.35042.3470.396K0+94022.35022.3500.058K0+9602.3502.3500.000HZ K0+962.35000ZH K1+322.22000K1+34017.78017.7800.030K1+36037.78037.7780.285K1+38057.78057.7641.021K1+40077.78077.7082.490HY K1+412.229089.8513.857K1+4208.6497.5593.012K1+44011.92117.2718.507K1+46015.19136.68713.188QZ K1+476.9417.96152.90418.015K1+48017.46149.99417.086K1+50014.19130.77811.639K1+52010.92111.2837.298K1+5407.6491.5124.075YH K1+541.669089.8513.857K1+56071.66071.6121.947K1+58051.66051.6510.729 K1+60031.66031.6590.168K1+62011.66011.6600.008HZ K1+631.66000(2)逐桩坐标的实际计算直线上：（A点）K0+000.00 X=3006 Y=3452 K0+50.00: K0+100.00: K0+150.00: K0+200.00: K0+250.00: K0+300.00: K0+350.00: K0+400.00: K0+450.00: K0+500.00: K0+550.00: K0+600.00: K0+650.00: （ZH点）K0+:680.11:曲线上：第一缓和曲线上的任意点坐标 :缓和曲线上任意一点的切线横距 :缓和曲线上任意一点到ZH点的曲线长 ：方位角 ：转角符号，右转为“+”，左转为“” R：圆曲线半径 ：缓和曲线长 圆曲线上任意一点的坐标 第二缓和曲线上任意点的坐标（HZYH） ：第二缓和曲线内任意点到HZ点的曲线长第一缓和曲线上K0+700.00： K0+720.00： K0+740.00： K0+760.00： （HY点）K0+700.00： 圆曲线上K0+780.00： K0+800.00： K0+820.00： （QZ点）K0+821.23： K0+840.00： K0+860.00： K0+880.00： （YH点）K0+882.35： 第二缓和曲线上：JD1坐标 =2188 =3356 （HZ点）K0+962.350： K0+900.00： K0+920.00： K0+940.00： K0+960.00： 直线上K1+000.00：K1+50.00：K1+100.00：K1+150.00：K1+200.00：K1+250.00：K1+300.00：（ZH点）K1+322.22：第一缓和曲线上K1+340.00： K1+360.00： K1+380.00： K1+400.00： （HY点）K1+412.22： 圆曲线上K1+420.00： K1+440.00： K1+460.00： （QZ点）K1+476.94： K1+480.00： K1+500.00： K1+520.00： K1+540.00： （YH点）K1+541.66： 第二缓和曲线上：JD2坐标 =1650 =2970 （HZ点）K1+631.66： K1+560.00： K1+580.00： K1+600.00： K1+620.00： 直线上K1+650.00：K1+700.00：K1+750.00：K1+800.00：K1+850.00：K1+900.00：K1+950.00：K2+000.00：K2+50.00：K2+100.00：K2+150.00：K2+200.00：K2+250.00：K2+300.00：K2+314.89： 逐桩坐标表33 桩号坐标（m）方向角（）桩号坐标（m）方向角（）XYXYK0+000.0030063452186.69K1+250.001837.693104.65215.66K0+50.002956.343446.16186.69K1+300.001797.073075.50215.66K0+100.002906.683440.35186.69K1+322.221779.023062.55215.66K0+150.002857.023434.53186.69K1+340.001764.563052.21215.56K0+200.002807.363428.70186.69K1+360.001748.163040.76215.23K0+250.002757.703422.88186.69K1+380.001731.493029.70214.65K0+300.002708.043417.05186.69K1+400.001714.143019.27213.83K0+350.002658.383411.23186.69K1+412.221703.773013.30213.20K0+400.002608.723405.40186.69K1+420.001772.133058.94207.66K0+450.002559.063399.58186.69K1+440.001754.063050.37206.02K0+500.002509.403393.75186.69K1+460.001735.533042.84204.38K0+550.002459.743387.93186.69K1+476.941719.533037.30203.00K0+600.002410.093382.10186.69K1+480.001716.613036.40202.75K0+650.002360.433376.28186.69K1+500.001697.343031.02201.11K0+680.112330.523372.77186.69K1+520.001677.803026.77199.47K0+700.002310.773370.41186.81K1+540.001658.053023.64197.83K0+720.002290.943367.79187.16K1+541.661656.413023.42197.70K0+740.002271.193364.68187.76K1+560.001562.842972.36181.29K0+760.002251.563360.84188.59K1+580.001542.872971.24180.54K0+760.112251.453360.81188.60K1+600.001522.882970.77180.03K0+780.002232.143356.05193.84K1+620.001502.882970.70179.77K0+800.002212.993350.30195.25K1+631.661491.222970.75179.73K0+820.002194.143343.61196.71K1+650.001472.882970.83179.73K0+821.232192.993343.16196.80K1+700.001422.882971.07179.73K0+840.002175.663335.98198.14K1+750.001372.882971.31179.73K0+860.002157.583327.44199.57K1+800.001322.882971.54179.73K0+880.002139.953317.99201.01K1+850.001272.882971.78179.73K0+882.352137.913316.84201.17K1+900.001222.882972.01179.73K0+900.002122.793316.80214.50K1+950.001172.892972.25179.73K0+920.002106.053296.70215.12K2+000.001122.892972.48179.73K0+940.002089.603285.32215.51K2+50.001072.892972.72179.73K0+960.002073.363273.71215.66K2+100.001022.892972.96179.73K0+962.352071.413272.34215.66K2+150.00972.892973.19179.73K1+000.002040.823250.39215.66K2+200.00922.892973.43179.73K1+50.002000.193221.25215.66K2+250.00872.892973.66179.73K1+100.001959.573192.10215.66K2+300.00822.892973.90179.73K1+150.001918.943162.95215.66K2+314.898082974179.73K1+200.001878.323133.80215.664 纵断面设计4.1 纵坡设计的一般要求纵坡设计必须满足标准的有关规定，一般不轻易使用极限值,在地形条件特殊或困难地区方可使用，同时必须进行经济技术论证，在平原微丘区，纵坡应力求平缓，避免连续陡坡，过长陡坡，以及存在视距问题的坡度，纵断面线形应连续、平顺、均衡，并且要充分考虑平纵的组合。4.1.1纵坡设计注意事项从行车安全，舒适和视觉良好的要求来看，要求纵断面线形注意有以下几点：（1） 在短距离内应避免线形起伏，易使纵断面线形发生中断，视觉不良。（2） 避免“凹陷”路段，若线形发生凹陷出现隐蔽路段，使驾驶员视觉不适，产生莫测感，影响行车速度和安全。（3）在较大的连续上坡路段，宜将最陡的纵坡放在底部，接近顶部的纵坡宜放缓些。（4）纵坡变化小的，宜采用较大的竖曲线半径。（5）纵断面线形设计应注意与平面线形的关系，汽车专用公路应设计平、纵面配合良好协调的立体线形。4.2内差法读取各中桩地面高程通过内差法读取各中桩高程，点绘地面线。各中桩地面高程表。各中桩地面高程表 41桩号高程(m)桩号高程(m)桩号高程(m)(A) K0+000.00197.60K0+860.00211.38K1+480.00189.86K0+50.00197.80K0+880.00210.21K1+500.00189.62K0+100.00197.48YH K0+882.35210.10K1+520.00189.58K0+150.00200.44K0+900.00208.95K1+540.00190.40K0+200.00207.08K0+920.00207.47YH K1+541.66190.42K0+250.00206.00K0+940.00206.50K1+560.00190.71K0+300.00196.00K0+960.00204.18K1+580.00190.92K0+350.00197.43HZ K0+962.35203.83K1+600.00190.77K0+400.00206.21K1+000.00200.63K1+620.00190.13K0+450.00208.32K1+50.00199.31HZ K1+631.66188.88K0+500.00208.10K1+100.00202.33K1+650.00188.63K0+550.00197.20K1+150.00206.40K1+700.00188.72K0+600.00196.00K1+200.00209.82K1+750.00188.80K0+650.00198.80K1+250.00204.18K1+800.00188.89ZH K0+680.11207.78K1+300.00197.04K1+850.00188.99K0+700.00210.44ZH K1+322.22194.87K1+900.00189.09K0+720.00210.36K1+340.00193.08K1+950.00189.18K0+740.00212.83K1+360.00191.19K2+000.00189.42K0+760.00214.09K1+380.00191.76K2+50.00188.67HY K0+760.11214.18K1+400.00190.41K2+100.00188.52K0+780.00214.85HY K1+412.22190.34K2+150.00187.43K0+800.00215.48K1+420.00190.27K2+200.00186.42K0+820.00214.00K1+440.00190.15K2+250.00185.58QZ K0+821.23213.84K1+460.00190.00K2+300.00185.58K0+840.00212.67QZ K1+476.94189.88K2+314.89185.594.3在厘米格坐标纸上点绘地面线 4.3.1纵断面图上的拉坡设计（1） 坡度 （2）竖曲线类型：当为正值时，为凹型竖曲线；当为负值时，为凸型竖曲线。（3） 经过反复试坡、调坡, 根据土石方填挖大致平衡和道路设计规范中最小坡长等设计要求最后确定出变坡点:变坡点桩号:K0+840.00 地面高程212.67m（4） 坡度 =（211-196）/840100=1.8=（181.5-211）/1474.89100=-2.0 (5) 坡长的计算如下: 由此路段的设计时速为80km/h，则最小坡长为200m，以上两段坡长均大于最小坡长，均满足规范要求。4.4竖曲线要素计算 为凸形竖曲线则竖曲线长度切线长 外距4.5平纵组合检查校核平曲线与竖曲线宜相互重合，且平曲线稍长于竖曲线，这种结合方式是平曲线与竖曲线对应设置，且能做到“平包竖”。二者错开时间保留至少行程变坡点处，平曲线与竖曲线相互重合，竖曲线的起终点落在平曲线的两条缓和曲线上，满足“平包竖”的设置要求。4.6 各中桩高程计算4.6.1 竖曲线高程计算变坡点计算公式为：切线高程 竖距 设计高程 （凹“+” 凸“-”）式中：一 变坡点标高 一计算点切线高程 一设计标高 一竖曲线上任意点的纵距 一计算点桩号与竖曲线起点的桩号差。 一纵坡度，有正负参与计算。上坡为正，下坡为负。 设计半径竖曲线起点桩号竖曲线终点桩号 4.6.2直线段的设计高程 式中：一直线段上任意点的设计高程一路线起点或终点设计高程 一计算点桩号与路线起点或终点的桩号差。一纵坡度，有正负参与计算。上坡为正，下坡为负。K0+000.00： K0+50.00： K0+100.00： K0+150.00： K0+200.00： K0+250.00： K0+300.00： K0+350.00： K0+400.00： K0+450.00： K0+500.00： K0+550.00： K0+600.00： K0+650.00： K0+680.11： K0+700.00： K0+720.00： K0+740.00： K0+50.00： K0+940.00： K0+960.00： K0+962.35： K1+00.00： K1+50.00： K1+100.00： K1+150.00： K1+200.00： K1+250.00： K1+300.00： K1+322.22：K1+340.00： K1+360.00： K1+380.00： K1+400.00： K1+412.22： K1+420.00： K1+440.00： K1+460.00： K1+476.94： K1+480.00： K1+500.00： K1+520.00： K1+540.00： K1+541.66：K1+560.00： K1+580.00： K1+600.00： K1+620.00： K1+631.66：K1+650.00： K1+700.00： K1+750.00： K1+800.00： K1+850.00： K1+900.00： K1+950.00： K2+00.00： K2+00.00： K2+50.00： K2+100.00： K2+150.00： K2+200.00： K2+250.00： K2+300.00： K2+314.89：竖曲线上的高程计算表42桩号竖曲线设计切线高程（m）设计高程（m）x(m)h(m)KO+745.0000209.29209.29K0+760.00150.02209.56209.54K0+760.1115.110.02209.56209.54K0+780.00350.12209.92209.80K0+800.00550.30210.28209.98K0+820.00750.56210.64210.08K0+821.3376.230.58210.66210.08K0+840.00950.90211210.10K0+860.001151.32211.36210.04K0+880.001351.82211.72209.90