道路设计摘要和说明书.doc

黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘 要 1 ABSTRACT 2 第 1 章 绪 论 3 1 1 选题的背景目的及意义 3 1 2 设计任务及设计依据 3 1 3 本公路的使用任务功能及建设的意义 4 1 4 路线概况 4 1 5 公路等级确定及采用的主要技术标准 5 1 5 1 确定公路等级公式 5 1 5 2 本设计公路等级计算初始年交通量 5 1 5 3 路线主要技术指标 5 2 章 路 线 8 2 1 路线方案的说明 8 2 2 路线平面设计 8 2 2 1 定线的原则和方法 8 2 2 2 定线具体过程 9 2 2 3 特殊线形的设计方法 9 2 2 4 路线布设中遇到的主要问题及处理措施 17 2 3 路线纵断面设计 18 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 3 1 设计原则和方法 18 2 3 2 纵断面设计中遇到的主要问题及解决方法 20 2 4 本章小结 22 第 3 章 路基路面及排水 23 3 1 路基设计 23 3 1 1 路基横断面布置及加宽超高方案 23 3 1 2 路基横断面形式及尺寸拟定 25 3 路基高度的确定 25 3 1 3 路基横断面面积与路基土石方数量计算方法 25 3 1 4 路基处理工程设计 26 3 1 5 路基防护工程设计 26 3 1 6 路基路面排水设施及排水系统设计 27 3 2 路面设计 27 3 2 1 路面设计方案说明 27 3 2 2 路面等级及类型的确定 28 3 2 3 路面结构拟定及厚度计算 30 3 2 4 路面材料及施工方案 35 3 3 本章小结 36 第 4 章 涵 洞 37 4 1 全线采用的涵洞 37 4 2 涵洞设计 37 4 2 1 涵洞位置确定 37 4 2 2 涵洞类型选择 37 4 2 3 涵洞计算 37 4 3 本章小结 39 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 5 章 路线交叉 40 5 1 全线采用路线交叉说明 40 5 2 平面交叉设计 40 5 2 1 交叉口设计类型 40 5 2 2 交叉口设计技术指标 40 5 2 3 平面交叉计算 40 5 3 本章小结 41 第 6 章 环保设计 42 6 1 环保设计规范 42 6 2 本章小结 42 第 7 章 设计概算 43 7 1 设计概算编制原则和办法 43 7 2 本设计概算的编制过程 43 7 3 本章小结 44 结 论 45 参考文献 46 致 谢 48 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 摘 要 本设计根据给定的资料 在指导老师的指导下 通过对原始数据的分析 根据 该路段的性质 地形 地质 水文等自然条件的特点 依据 公路工程技术标准 JTG B01 2003 公路路线设计规范 JTJ011 95 公路水泥混凝土路面设计 规范 JTG D40 2003 等交通部颁发的有关技术标准 完成了路线平 纵 横设计 及各要素的计算 进行了路基 路面 涵洞 平面交叉及防护工程设计 编制了设计 概算 具体设计内容包括 纸上定线 山岭区 8 437 公里 绘制路线平面图 4 9 公 里 路线纵断面设计 4 9 公里 横断面和路基土石方的计算及路基防护设计两公里 K150 200 K152 200 重交通水泥混凝土路面设计 板厚 22 厘米 完成涵洞 设计 2 45 米 道 路线平面交叉一项 桩号 K152 000 编制设计概算 概算 1182 万元 设计公里 由此 圆满完成了呼齐公路牙克石至免渡河镇两阶段初步设计 关键词关键词 路线 路基 路面 平面交叉 涵洞 工程概算 黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 Abstract With the help of Supervisor the design according to the given record through the analysis to primitive data according to the road s segment and characteristics of term nature such as Topography geology hydrology and so on on the basis of the concern standards that the Ministry of communication issued for example Highway engineering technique standard JTG B01 2003 Specification of Route Design for Highway JTJ011 95 Specifications of Cement Concrete Pavement Design for Highway JTG D40 2003 etc complete horizontal vertical cross design and compute route main factor carry on designs of the subgrade pavement culvert cross here fence engineering and work out budgetary Detailed data that designed comprise settle the line on the paper of8 437km mountain range area draw the flat route chart of 4 7km proceed vertical route design of 4 9km cross sections the calculation of square groud and fence design of subgrade for 2km from K150 200 to K155 100 cement concrete pavement design for TANGLUO Road the thickness of the cement concrete block is 22cm culver design 10culver in all a route cross in K152 000 work out engineering budgetary compute that the pay of budgetary for this project is 11820000 yuan Therefore complete to settle two stage in line first step of TANGLUO road designing on the paper Key word Route subgrade pavement intersection culvert engineering budgetary 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 第 1 章 绪 论 1 1 选题的背景目的及意义 根据给定的设计任务书 我的毕业设计任务为呼齐公路牙克石至免渡河镇段两 阶段初步设计 需要根据该路段所处地区的地理经济条件和调查交通量等资料 确定 该路段的公路等级 并通过对原始数据的分析 结合该拟建路段的使用功能 性质及 气候 地质 水文等自然条件 按照交通部颁发 公路工程技术标准 JTJ B01 2003 公路路线设计规范 JTG D20 2006 公路路基设计规范 JTJ D30 2004 公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40 2002 等有关技术文件 完成了 1 10000 比例尺地形图的路线纸上定线 经比较确定设计的路线方案 主要完成路 线平面 纵断面和横断面线形设计及相关要素计算 完成路基 路面 平面交叉 涵 洞等的结构设计 编制初步工程概算 呼齐公路牙克石至免渡河镇段位于内蒙古省东南部地区 属于丘陵地区 地表植 被为人工林和次生林 地势起伏大 公路自然区划为 2区 冬季受极地大陆气团控 制 严寒干燥 夏季受副热带海洋气团的影响 气候炎热多雨 该公路是我省的是重 要城镇有机联接 对于开发该地区的资源 矿产提供了保证 从而推动了该地区的经 济发展 提高了人民的生活水平 在改善人民生活水平的同时 对于巩固国防也有着 极为重要的政治目的 从而推动了该地区的经济发展 提高了人民的生活水平 因此 建设这条路具有相当重要的意义 1 2 设计任务及设计依据 参考 道路勘测设计毕业设计指导 根据给定的地形图完成呼齐公路牙克石至 免渡河镇段上定线 查阅 公路路线 CAD 程序设计 对公路路线 CAD 软件进行使用并 进行全程的详细设计 绘制路线 4 9 公里的平面图和 4 9 公里的纵断面图 对路基横 断面设计及土石方计算 完成路基排水系统总体设计 完成全程水泥混凝土路面设计 完成一项小桥涵设计 完成一项路线平面交叉设计 利用软件完成设计概算 设计中 主要的参考依据有 公路工程技术标准 JTG B01 2003 公路路线设计规范 JTG D20 2006 公路水泥混凝土路面设计规范 JTG D40 2003 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 公路路基设计规范 JTG D30 2004 公路沥青路面设计规范 JTG D30 2004 公路排水设计规范 JTJ018 96 公路桥涵设计通用规范 JTG D60 2004 1 3 本公路的使用任务功能及建设的意义 公路运输分为直达运输 干线运输和短距离集散运输三种形式 因此 公路运输 有通过运输和送达或集散的功能 尤其是送达或集散功能作为其它几种运输方式 管 道除外 的终端运输方式是交通运输中不可缺少的组成部分 在综合交通运输体系中 发挥着非常重要的作用 呼齐公路牙克石至免渡河镇段公路为二级公路 是全省公路建设规划中的重要组 成部分 本段公路的建设与开通 将会对该地区政治经济方面的发展产生积极作用 1 完善地区路网的需要 2 带动地区经济发展的需要 3 服务功能改善的需要 1 4 路线概况 路线位于东经 128 42 126 42 北纬 45 54 43 00 之间 地势变化情况 倾斜较大 地表植被 针叶阔叶林 地质年代 白垩纪 新生代 土壤状况 粘性土 沿线所处自然区划为 2 区 气候 年平 均气温 2 3 降雨量 532 3 毫米 冬季主导风向 西北风 年 平均风速 3 级 最大冻深为 2 5 米 水文情况 地表排水 良好 地下 水位 1 5 米 沿线公路主要病害 冻胀 公路路基是路面的基础 它承受着本身土体的自重和路面结构的重量 同时还承 受由路面传递下来的行车荷载 所以路基是公路的承重主体 特别是深路堑应设置截 水沟 加强边坡防护和防排水设计 高路堤应注意边坡防护 必要时采取坡面的防护 和加固措施 以保证其稳定性 表1 1 起终点及高程表 名称桩号高程NE 起点K150 200510 670483240022594500 终点K158 636 937563 53482810022599300 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 1 5 公路等级确定及采用的主要技术标准 1 5 1 确定公路等级公式 1 0 1 n d rNN 1 1 式中 预测年的年平均日交通量 辆 d d N 起始年平均日交通量 辆 d 包括现有交通量和道路建成后从其 0 N 它道路吸引过来的交通量 r 年平均增长率 n 远景设计年限 1 5 2 本设计公路等级计算初始年交通量 标准 规定交通量换算采用小客车为标准型 如表 1 1 表 1 1 初始年交通量 车型 交通量 辆 日 折算系数 折算后交通量 辆 日 小客车221012210 中型车4751 5712 大型车3202640 1 0 1 n d NNr 2210 475 1 5 320 2 1 0 071 120 13115 辆 日 根据 标准 年平均日交通量在 5000 15000 辆之间属于二级公路 1 1 5 3 路线主要技术指标 其设计标准按 公路工程技术标准 JTG B01 2003 执行 其主要技术标准采用情况 如表 1 2 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 表 1 2 主要技术济指标表 序号指 标 名 称单 位 1计算行车速度Km h60 2公路里程Km8 437 3路基宽度m10 0 4行车道宽度m2 3 5 5 硬路肩宽度 全幅 m2 0 75 6土路肩宽度 全幅 m2 0 75 7中央分隔带宽度m0 8不设超高最小平曲线半径m1500 9平曲线最小半径m180 10直线最大长度m980 645 11最大纵坡 5 983 12最小坡长m240 13凸形竖曲线最小半径m 个4800 1 14凹形竖曲线最小半径m 个5000 1 15竖曲线最小长度m50 16设计洪水频率1 50 根据远景设计年限的交通量 确定公路等级为双车道二级公路 由于路线处山岭 重丘区 因此设计行车速度采用 60Km h 路基宽 10m 本段路路拱横坡为 1 5 硬路肩为 1 5 土路肩为 3 0 边坡坡度为 1 1 5 路面类型分为干燥和中湿两种 干燥路段路面结构层分为 面层 水泥混凝土路面 25cm 基层 6 水泥稳定砂砾基层 20cm 底基层 石灰土碎石底基层 15cm 中湿路段路面结构层分为 面层 水泥混凝土路面 25cm 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 基层 6 水泥稳定砂砾基层 20cm 底基层 石灰土碎石底基层 15cm 垫层 天然砂砾 20cm 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 2 章 路 线 2 1 路线方案的说明 此段路地势比较陡 根据 道路勘测设计 中的方法进行全线的选线并开始布线 此段路在设计时有两套方案 路线走向参照 0 号大图纸 经论证比较定出推荐方案 路线方案比较选择主要考虑下列因素 1 路线长度 2 平纵面线形指标的高低 及配合情况 3 占地面积 4 工程数量 路基土石工程数量 桥梁涵洞 工程 数量 5 沿线自然环境等 方案的说明 此方案所设计的线型包括三个基本型 一个非对称 二个 S 型 一个 C 型和四种类型设置 10 个交点 且各种曲线配合得当 没有出现最小极限半径 和一般最半径的情况 2 2 路线平面设计 2 2 1 定线的原则和方法 1 选择控制点 2 试坡 a 2cm 根据此平距 采用圆规在地形图上对越岭线部分定点 3 平面试线 方案一着重考虑平均纵坡 方案二重点考虑线性的协调 线位选择均在 1 10000 地形图上进行 根据给定的起终点 分析其距离和所需的展线长度 选择合适的中间控制点 在 路线各种可能的走向中 初步拟定可行的路线方案 如果有可行的局部路线方案 应进行比较确定 然后进行纸上定线 在 1 10000 的小比例尺地形图上在起 终控制点间研究路线的总体布局 找出中 间控制点 查阅 Highway Design Manual 中内容 相邻控制点间的地形 地貌 地 质 农田等分布情况 选择地势平缓山坡顺直的地带 拟定路线各种可行方案 对于山岭重丘地形 定线时应以纵坡度为主导 对于平原微丘区域 即地形平坦 地面自然坡度较小 纵坡度不受控制的地带 选线以路线平面线形为主导 最终合理 确定出公路中线的位置 定出交点 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 2 2 2 定线具体过程 1 总体布局 在 1 10000 的地形图上研究路线的总体面局 一般在地势平坦的地方进行路线 的总体布置 找出中间控制点 一般为垭口 由于地形为山领重丘区 所以定线时 以纵坡为主导 卡出均坡线 2 山岭重丘区的选线步骤 1 试坡 定均坡线 在山岭重丘区地带 根据等高线间距和所选定的平均纵坡进行试坡 用分规卡等高线距 然后将各点连成折线 即均坡线 二级山区公路平均纵坡 5 5 5 根据比例关系分规距为 2cm 2 定导向线 分析这条均坡线对地形 地物等艰苦工程和不良地质的避让情况 如有不合理之 处 应选择出须避让的中间控制点 调整平均纵坡 重新试坡 经过调整后得出的折 线 称为导向线 3 平面试线 穿直线 按照 照顾多数 保证重点 的原则综合考虑平面线形设计的要求 穿 线交点 初定路线导线 初定出交点 敷设曲线 按照路中线计划通过部位选取且 注明各弯道的圆曲线的长度 平面试线中要考虑平 纵 横配合 满足线形设计 和 标准 的规定和要求 综合分析地形 地物等情况 穿出直线并选定曲线半径 4 修正导向线 纵断面控制 在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线 可用分规直接在 图纸上量距 确定地面标高 进行初步纵坡设计 并根据纵坡设计情况修正平面线 形 横断面较核 根据初步纵坡设计 计算出路基填挖高度 绘出工程困难地段的路 基横断面图 如地面横坡陡或工程地质不良地段等 根据路基横断面的情况修平面 线形 5 定线 经过几次修正后 最终确定出满足 标准 要求 平纵线型都比较合适的路线导 线 最终定出交点位置 一般由交点坐标控制 2 2 3 特殊线形的设计方法 全线共设 10 个平曲线 公路工程技术标准 JTGB01 2003 规定 当平曲线半径 小于等于 250 米时应设置加宽 当平曲线半径大于等于 1500 米时不设置缓和曲线和 超高 超高的横坡度由行车速度 半径大小 结合路面类型 自然条件和车辆组成情 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 况确定 二级最大超高不应大于 8 在积雪地区不宜大于 6 当超高横坡度的计算 值小于路拱坡度时 应当设等于路拱坡度的超高值 查阅 State Highway Geometric Design Manual 设计适合的线形 1 基本型 如图2 1 例如对于交点 JD7 K156 696 922 图 2 1 基本型 偏角为右 27 35 6 7 LS 80m R 380m p m 3 42 238424R L R L S S 702 0 3802384 80 38024 80 3 42 99 39 2402 2 3 R LL q ss 133 442 m40 2 tan 702 0 380 2 tan h qPRT m952 262 180 Sh LRL m005 12 2 sec RPREh Jh 2Th Lh 2 133 442 262 952 3 93m 2 S型曲线 如图2 2 例如JD1 JD2组成S型 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 图2 2 S 型 交点1桩号为K150 901 281 偏角为左68 32 0 9 交点2桩号为K151 625 409 偏角为右75 51 12 8 交点间距L 802 4015 m 设计曲线1的半径和缓和曲线长R1 380 m 200m 1S L m 8 99 2402 2 3 11 1 R LL q SS m386 4 24 2 1 R L p S m286 399 8 99 2 tan 386 4 380 2 tan 1111 qPRTh Th2 L Th1 802 4015 399 286 403 12m 拟 R2 441 3858 m R1 R2 380 441 3858 0 861 在 1 到 1 3 之间 m 3858 44124022402 3 22 2 2 3 22 2 SSSS LL R LL q 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 代入下式 3858 4412424 2 2 2 2 2 SS L R L p m115 403 2 tan 2222 qPRTh 由上两式解得 Ls2 200 m A2 R2Ls2 1 2 441 3858 200 1 2 297 114 A1 R1 Ls1 1 2 380 200 1 2 275 681 A1 A2 275 681 297 114 0 9 1 5 q 2 99 8 m P2 3 78 m Th2 403 115 m L L Th1 Th2 0 005 A1 A2 40 8 5 m 各项验算满足要求 3 非对称型缓和曲线测设 平移圆心法设平曲线半径为R 两段缓和曲线长度分别为Ls1 和Ls2 公路偏角 为 则由对称型缓和曲线计算公式可得 p1 Ls21 24 R q1 Ls1 2 Ls31 240 R2 1 Ls1 2 R p2 Ls22 24 R q2 Ls2 2 Ls32 240 R2 2 Ls22 R 则根据图2 4 的几何关系可得两切线长分别为 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 图2 3 非对称 T1 q1 R p1 tg R p2 sin T2 q2 R p2 tg R p1 sin 曲线长为 L 1 2 180 R Ls1 Ls2 180 R Ls1 2 Ls2 2 设非对称缓和曲线的主点里程计算方式与对称 型基本相同 即 ZH JD T1 HY ZH Ls1 QZ ZH L 1 Y H HZ Ls2 HZ ZH L JD QZ T1 L 1 调整缓和曲线参数法采用调整缓和曲线参数法进行非对称缓和曲线的测设可用以 下两种方法进行 按缓和曲线平均插入圆曲线原则设计 即缓和曲线的一半长度插 入圆曲线 圆曲线亦不对称 人为干预缓和曲线与圆曲线连接的位置 即根据实际 情况由设计人员指定YH 或HY 点里程桩号 然后接入缓和曲线 按缓和曲线平均 插入圆曲线原则设计本方法是保持圆曲线的圆心位置不变 通过调整缓和曲线参数可 控制不同缓和曲线长度下的圆曲 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 线内移值或缓和曲线终点的相对位置不变 这样实现圆曲线与缓和曲线的光滑连 接 两段缓和曲线的参数分别为 A RLs1 和 A RLs2 因为 Ls1 Ls2 所以 2122 内移值 p1 p2 圆曲线内移值随缓和曲线长度而变 且回旋线参数 A 1 A 2 这 时 令 p2 p1 即令 Ls2 对应的圆曲线 以 JD3 为例 JD3 为 K152 847 471 左偏 98 51 27 1 R 400 m m m 180 1 S L280 2 S L m 1 P37 3 238424 3 4 1 2 1 R L R L SS m90 2402 2 3 11 1 R Ll q Ss m 2 P127 8 238424 3 4 2 2 2 R L R L SS 4 17 57 71 180 2 1 1 R LS 7 09 56 18 180 2 2 2 R LS 565 765 m sin tan 2111 PRPRqTh 611 269 m sin tan 1222 PRPRqTh 920 1558 m 2121 180 SSh LLRL 565 765 611 269 920 1558 256 88 m h J 4 主点里程桩号计算公式 以JD7为例 ZH JD7 Th K156 696 922 133 442 K156 563 48 HY ZH Ls K156 563 48 80 K156 643 48 YH HY Lh 2Ls K156 643 48 102 9519 K156 746 432 HZ YH Ls K156 746 432 80 K156 826 432 QZ HZ Lh 2 K156 826 432 262 9519 2 K156 694 956 JD QZ Jh 2 校核 K156 696 922 无误 式中 ZH 第一缓和曲线起点 直缓点 HY 第一缓和曲线终点 缓圆点 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 QZ 圆曲线终点 曲中点 YH 第二缓和曲线终点 圆缓点 HZ 第二缓和曲线起点 缓直点 5 坐标计算 完成路线平面设计以后 按照要求及时绘制各种图纸和表格 填写 直线 曲线 及转角表 逐桩坐标表 导线坐标按导线测量的方法 首先计算各交点坐标 依 次推算各直线点坐标 曲线坐标按曲线坐标公式计算 单曲线内中桩坐标计算 如图 2 5 图 2 4 坐标计算 现坐标公式摘录如下 设交点坐标为 JD XJ YJ 交点相邻方位角分别为 A1和 A2 则 ZH 或 ZY 点坐标 XZH XJ Tcos A1 180o 2 1 YZH YJ Tsin A1 180o 2 2 HZ 或 YZ 点坐标 XHZ XJ TcosA2 2 3 YHZ YJ TsinA2 2 4 设直线上加桩里程为 L ZH HZ 表示曲线起 终点里程 则前直线上任一点坐标 L ZH X XJ T ZH L cos A1 180o 2 5 Y YJ T ZH L sin A1 180o 2 6 后直线上任点坐标 X XJ T ZH L cos A2 2 7 Y YJ T ZH L sin A2 2 8 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 单曲线中桩坐标计算 曲线上任意点的切线横距 2 9 5 22 40 S l xl R L 式中 缓和曲线上任意点至 ZH 或 HZ 的曲线长 l 第一缓和曲线上任意点坐标 2 10 2 1 2 30 cos 30 cos ZH s s Xl XXA RLl RL 2 11 2 1 2 30 sin 30 cos ZH s s Xl YYA RLl RL 圆曲线上任意点坐标 由 HY YH 2 12 1 9090 2 sincos s HY lll XXRA RR 2 13 1 9090 2 cossin s HY lll YYRA RR 由 YH HY 2 9090 2 sincos180 s YH lll XXRA RR 2 14 2 9090 2 cossin180 s YH lll YYRA RR 2 15 第二缓和曲线上任意点坐标 2 16 2 2 2 30 cos180 30 cos ZH s s Xl XXA RLl RL 2 17 2 2 2 30 sin180 30 cos ZH s s Xl YYA RLl RL 6 平面图标注 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 路线起终点里程 交点位置及编号 公里桩 百米桩 水准点地物 人工构造物 曲线主点桩号 曲线要素表 坐标网格等 7 弯道视距的检查 对于曲线内侧受建筑物 树木 路堑边坡等限制较严的弯道应进行视距检查 对 于需要进行工程处理来保持视距的弯道绘出视距包络图 视距检查既可按公式计算最 大横净距来进行 也可按绘制包络图的方法进行 8 绘图 根据路基横断面设计图确定出公路用地范围 并据此绘出公路用地图 比例尺 纵向1 2000 横向1 1000 图上标出百米桩左右两侧的用地范围 连结细实线 并注上 占地宽度 各曲线要素点要标出 2 2 4 路线布设中遇到的主要问题及处理措施 1 路线布设中的主要问题 路线布设中遇到的主要问题就是山岭区具有地形起伏大 沟壑纵横 平面展线位 置狭窄 平纵配合困难等特点 具体自然特征如下 1 山高谷深 地面起伏大 高差大 地形复杂 山脉水系分明 地面自然坡 度一般大于20 以上 2 石多 土薄 地质复杂 不良地质现象 如岩堆 滑坡 崩塌 泥石流 岩 溶等 较多 3 水文条件复杂 山区河流曲折迂回 河岸坡陡 水流比降大 洪水短暂 水位涨落变化大 流速快 流量集中 冲刷及破坏力较大 4 气候条件多变 昼夜温差大 山高雾大 气压较低等 在山岭区修建公路无论其在设计方面还是在施工方面 其难度都是比较大的 相 应的工程造价也要高出平原区公路很多 同时 由于我国的绿化工作已得到全民的高 度重视 封山育林 退耕还林正在积极运作 森林植被的恢复和发展较快 因此 公 路的修建将不可避免地对原有的森林植被 景观 地貌造成破坏 如何充分利用山岭 区的地形 地貌 巧妙的对线形进行布设 尽可能减小工程量 降低工程造价 是山 岭区公路设计过程中必须认真考虑的 2 路线布设中的主要问题的解决 根据 公路工程技术标准 中规定的指标 山岭及重丘区采用的计算行车速度一 般为 80km h 60km h 特殊情况也可能采用 40km h 的计算行车速度 由于计算行车速度的不同 其指标差异很大 影响的工程数量也是十分巨大的 因此 合理的选用计算行车速度作为控制指标 是控制设计标准和工程造价的决定因 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 素 在确定计算行车速度以后 如何采用合适的技术指标是保证行车安全 舒适以及 控制工程造价的关键 我认为 在指标选取时 应采用本计算行车速度指标与上一计 算行车速度指标的中值作为全线的控制指标较为合理 同时 应避免采用极限指标 具体理由如下 较高的线形指标是可以更好的保证行车安全 舒适的必要条件 可以做到工程造价不会有过大的增加 可以较好的做到平面及纵断面线形与地形 地貌有机的结合 尽可能减小对 原有景观及地貌地破坏 在具体的选线工程中 应注意以下问题 线形指标运用上要做到均衡 舒展 避免长直线接小半径的平曲线等现象出 现 除非特殊限制 建议少用复合曲线 直线段长度尽管在 路线设计规范 中做了长度限制 但我认为这不是绝对 的 应该结合地势综合决断 必要时 可采用标志牌提示或景观设计来弥补长直线的 不足之处 对于设置缓和曲线的平曲线缓和曲线长度应在满足规范规定的前提下尽可能 取大值 其长度宜为规定值的 2 3 倍 在北方冰冻积雪地区 路线应尽可能选在阳坡面上 在平面线形布置上应尽量与地形相结合 宜采用曲线定线法 具体做法为在选线 时首先在地形图上确定平曲线的位置和曲率半径 然后插入直线进行连接 相应的平 曲线可以采用单曲线 对称曲线非对称曲线 卵形曲线和复曲线等 2 3 路线纵断面设计 2 3 1 设计原则和方法 1 设计原则 1 纵坡设计必须满足 标准 的各项规定 2 为保证车辆能以一定速度安全顺利地行驶 纵坡应具有一定的平顺性 欺 负宜过大和过于频繁 尽量避免采用 规范 中的极限纵坡值 留有一定的余地 3 设计应对沿线地形 地质 水文 地下管线 气候和排水等综合考虑 并 根据需要采取适当的技术措施 以保证道路的稳定与通畅 4 一般情况下纵坡设计应尽量减少土石方和其他工程数量 以降低造价和节 省用地 5 山岭重丘区地形纵坡设计应考虑纵向填挖平衡 尽量使挖方运作就近路段 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 填方以减少借方和废方 称为填挖平衡 新建公路的路基设计标高 二级公路采用路基边缘标高 在设置超高 加宽地段 为设超高 加宽前该处边缘标高 2 设计方法 1 根据各里程桩号及对应的地面高程 在米格线上按横向1 2000纵向1 200 点绘出路线地面线 2 根据 公路路线设计规范 规定 二级公路山岭重丘区最大纵坡为6 最 小坡长不能小于200m 最大坡长视不同坡度而定 二级公路山岭重丘区最大容许合 成坡度为5 5 当陡坡与小半径平曲线重迭时 在条件允许的情况下 宜采用较小的 合成坡度 为保证路面排水迅速 各级公路的最小合成坡度不宜小于0 3 最好不小 于0 5 在超高过渡的变化处 合成坡度不应设计为零 任意连续3000m路段范围内 的平均纵坡不宜大于5 5 确定设计高程时 应根据 公路路线设计规范 规定公路的最大纵坡 限制坡长 纵坡折减 合成坡度等 并结合路线起终点 桥隧 交叉口 越岭线垭口 沿溪线水 位等控制点和经济点的高程 确定出公路路线纵断面设计线 该设计线必须满足技术 标准 又尽可能照顾平 纵面线形的协调 同时还是最经济的设计 3 高程纵断面设计线不宜太碎 应保证最小坡长要求 还不能超过最大坡长 的要求 变坡点位置最好选择在整50m桩号上 变坡点高程精确到小数点后三位 中 桩精度小数点后三位 坡度值为0 00 4 纵断面图的详细设计 确定各变坡点处竖曲线半径同时满足曲线的最小长 度 计算各竖曲线要素 根据设计资料绘制出路线中桩点的地面线 并写出纵断面设 计图的地质土壤情况 地面标高里程桩号 桥涵位置 孔径 结构类型 水准点的高 程和位置 坡度 填挖高度 与公路交叉的位置 纵坡设计应考虑汽车的性能 有利 于安全 提高车速 减少大气污染 应当避免出现小于0 3 的不利于排水的纵坡度 5 平 竖曲线的组合 平 竖曲线应相互重合 且平曲线应稍长于竖曲线 平 竖曲线大小应保持均衡 选择合适的合成坡度 6 竖曲线要素的计算 由 规范 查的主要技术经济指标 规范 规定 级 公路山岭重丘区凸形竖曲线最小半径为2000m 极限最小半径为1400m 凹形竖曲线 最小半径为1500m 极限最小半径为1000m 竖曲线最小长度为50m 在进行竖曲线 线形设计时 应考虑相邻竖曲线的衔接问题 参照 规范 要求 结合本段路的实际情况 设置竖曲线 竖曲线设计完成之后 应计算其竖曲线要素 具体数值见路线纵断面图 现将计 黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 算公式摘录如下所示 L R 2 18 T L 2 R 2 2 19 E T2 2R 2 20 y X2 2R 2 21 式中 R 竖曲线半径 m L 竖曲线的曲线长 m T 竖曲线的切线长 m E 竖曲线的外距 m 相邻纵坡的代数差 以小数计 在竖曲线要素计算时取其绝对值计 y 竖曲线上任意点到切线的纵距 即竖曲线上任意点与坡线的高差 m x 竖曲线上任意点与竖曲线始点或终点的水平距离 m 以变坡点桩号为 K153 400 高程为 535 642m 竖曲线半 270 1 488 3 21 ii 径 R 4000m 为例 计算竖曲线要素 为凸形曲线02218 0 701 4 773 2 12 iiw 曲线长 L R 10000 0 02218 221 8mw 切线长 m 89 110 2 96 298 2 L T 外距 615 0 10000 89 110 2 22 R T E 计算设计高程 竖曲线起点桩号 K153 400 110 89 K153 289 113 竖曲线起点高程 535 642 110 89 0 02218 533 182 m 竖曲线终点桩号 K153 4000 110 89 K153 510 887 竖曲线终点高程 535 642 110 89 0 02218 536 102 m 7 标高计算 施工标高 填挖高度 设计标高 地面标高 竖曲线上点的设计标高 切线高程 竖曲线改正值 将标高计算结果按要求填于对应纵断面图上 2 3 2 纵断面设计中遇到的主要问题及解决方法 由于本路线起终点间高差较大 在纵断面设计中会出现连续爬坡或连续下坡的情 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 况 而纵坡越陡 坡长越长 对行车影响越大 主要表现在使行车速度显著下降 甚 至要换较低排挡克服坡度阻力 易使水箱开锅 导致汽车爬坡无力 甚至熄火 下坡 行驶制动次数频繁 易使制动器发热而失效 甚至造成车祸 当连续陡坡由几个不同坡度值的坡段组合而成时 应对纵坡长度受限制的路段采 用平均坡度法进行验算 即 i i 均 l il i 2 22 连续陡坡路段的平均纵坡 均 i 坡度的实际坡长 m i l i 当连续纵坡大于坡长限制时 为了避免出现此种情况 应在不大于表2 1所规定 长度处设置缓和坡段 用以恢复在陡坡上降低的速度和保证安全 表2 1 各级公路纵坡长度限制 设计速度 km h 1201008060403020 390010011001200 47008009001000110011001200 5 6007008009009001000 坡度 6 500600700700800 1 平纵线形的综合设计 公路路线设计规范 规定计算行车速度 60km h 的公路 必须注重平 纵线 形的合理组合 不仅应满足汽车运动学和力学的要求 而且应充分考虑驾驶者在视觉 平纵线形设计应注意避免的组合 1 应避免在凸型曲线的顶部和凹型竖曲线的底部与反向平曲线的拐点重合 2 小半径竖曲线不宜与缓和曲线相重叠 3 设计速度大于 40 千米 时的道路 应避免在凸形竖曲线顶部或凹形竖曲线底 部插入小半径的平曲线 4 在长平曲线内 要尽量设计成直坡线 避免设置短的 半径小的竖曲线 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 5 平 竖曲线半径都很小时不宜重合 此时应将两者分开 把二者拉开相当距 离 使平曲线位于直坡段或竖曲线位于直线上 2 4 本章小结 本章对呼齐公路牙克石至免渡河镇的路线选线 定线做了明确的说明 而且进行 了全线的平面设计 也对主要线形做了详细计算得出了其平曲线要素 并进行逐桩坐 标计算 同时对必要路段进行视距检查 还对该公路进行全线的拉坡 定坡 以及竖 曲线半径的设定 计算竖曲线要素 以及标高计算 黑龙江工程学院本科生毕业设计 23 黑龙江工程学院本科生毕业设计 24 第 3 章 路基路面及排水 路基是公路的重要组成部分 它是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状构造 物 承受由路面传来的荷载 必须具有足够的强度 刚度 稳定性和耐久性 中期设 计在公路设计中占有重要的地位 3 1 路基设计 根据 公路路基设计规范 规定 路基路面裸露在大气中 其稳定性在很大程度 上由当地自然条件所决定 因此 应深入调查公路沿线的自然条件 因地制宜地采取 有效的工程措施 以确保路基路面具有足够的强度和稳定性 3 1 1 路基横断面布置及加宽超高方案 横断面设计是在横断面测量所得的数据点绘到横断面上 按纵断面设计确定的填 高度和平曲线上的超高 加宽值逐桩绘出路基横断面设计图 并计算的填挖中桩高度 填 方面积和挖方面积分别标注于横断面图上 1 超高设计平曲线超高 当圆曲线半径小于 公路路线设计规范 规定二级公路 当平曲线半径小于 1500m 时为让汽车在曲线上行驶时能够获得一个指向曲线圆心的横向分力 以克服离 心力对行车的影响应设置超高 超高的横坡坡度按公路等级 计算行车速度 同曲线 半径 路面类型 自然条件和车辆组成等情况确定 公路路线设计规范 规定一级 路积雪冰冻地区最大超高值不能大于 6 最小超高值应是该值不低于 80m 曲线半 径大于不设加宽半径所以不设加宽 本设计中超高的设置方法采用的公路直线部分的 路拱坡度之值 超高缓和段的起终点在设缓和曲线的情况下应与缓和曲线重合但最小 是绕边线旋转的方法 超高的形成过程包括提肩阶段 双坡阶段和旋转阶段 本段公路全部曲线需设置超高 以曲线半径为 240m 为例 由 公路路线设计规 范 查出二级公路山岭重丘区 积雪严寒地区超高横坡为 5 超高过渡方式按新建 公路选 绕路面内侧边缘旋转 使之各自成为独立的单向超高断面 1 超高值的计算 路基设计调和一般是指路肩边缘的高程 在超高设置段路基及中线的填 挖高度 内改变 因此在该段应对超高值进行计算 1 正常断面 黑龙江工程学院本科生毕业设计 25 303 3323 202 2212 101 111 i ii I ii i i HH ibHH HH ibHH HH ibH 3 2 2 全超高断面 330203 220102 101 323 222 11 ibHH ibHH ibH ibHH ibHH ibbH h hii hii hi 3 3 3 双坡断面 双坡阶段长度 h ii i x 1 0 2 Lc 3 4 当 003 0 2 0 11 1 x bi P 时 11 11 1 11 0 660 003 0 22 bi bi p bi x 当超高的过渡设在回旋线的某一区段范围之内 Lc2 00 低 中 高液 限粘土 0 30 0 500 40 0 600 50 0 700 60 0 95 中湿路基 粉土 粉质粘 土 0 40 0 600 50 0 700 60 0 850 70 1 10 低 中 高液 限粘土 0 40 0 600 50 0 700 60 0 900 75 1 20 潮湿路基 粉土 粉质粘 土 0 45 0 700 55 0 800 70 1 000 80 1 30 黑龙江工程学院本科生毕业设计 31 表 3 8 综合系数 kc 公路等级高速公路一级公路二级公路三 四级公路 Kc1 301 251 201 10 2 交通分析 由 JTG D40 2003 公路水泥混凝土路面设计规范 二级公路的设计基准为 20 年 安全等级为三级 临界荷载处的车辆轮迹横向分布系数取 0 39 交通年平均 增长率为 7 1 为单轴双轮 计算得到设计基准期内设计车道标准荷载累计作用次数 为 表 3 9 轴载换算结果表 车型轴型轴重 i NiNsi 前轴19 40620 301330解放 CA10B 后轴60 8511330 047 前轴35 00481 30142 50 003解放 CA390 后轴70 151142 50 490 前轴23 70569 10199 50东风 EQ140 后轴69 201199 50 552 前轴49 00416 50115 20 530黄河 JN150 后轴101 601115 2148 509 前轴59 50383 10807 563黄河 JN162 后轴115 00180748 610 前轴55 00396 30124 83 468沃尔沃 N8648 后轴120 001124 82307 356 3217 si N r t r g gNs Ne 11365 黑龙江工程学院本科生毕业设计 32 39 0 071 0 1071 0 13217365 20 1508 71 4 10 在 100 至 2000 万次之间 属于重交通 3 2 3 路面结构拟定及厚度计算 本设计路段为呼齐公路牙克石至免渡河镇段 查 中国公路自然规划 知 此路 线位于 2区 根据交通等级为重交通 公路等级为二级 变异水平为中 初估干燥路 段水泥砼板厚h 250mm 基层选用6 的水泥稳定砂砾 厚200mm 底基层选用8 的 石灰稳定土 厚150mm 中湿路段加铺沙垫层 厚20mm 水泥砼板尺寸 板宽450mm 板长500mm 纵缝为设拉杆的平缝 横缝为设传力杆的假缝 1 确定设计参数 1 确定土基回弹模量 根据路槽底到地下水位或地表积水的高度确定路基的干湿类型 然后根据路基干 湿类型 土组及自然区划确定路基平均稠度 最后按路基平均稠度查表得推荐的土基 回弹模量确定值作为该路段土基的回弹模量值 该公路为二级公路 沿线性土质为粘 性土 路段为呼齐公路牙克石至免渡河镇段 查得所在 2区 潮湿系数 年0 75 1 50K 降水量为570mm 多年平均最大冻深为1750mm 最高月平均地温3米 由临界高度法确定了此路段内路基干湿状态为 干燥和中湿 干燥路段 0 36E 中湿路段 0 34E 干燥路段计算 由交通等级为重交通查表得 MPa MPa 5 0 r f 3 31 10 c E 0 36E 基层MPa 底基层MPa mm mm 1 1500E 2 500E 1 200h 2 200h 计算基层顶面的当量回弹模量 t E t E 3 10 2222 1122 22 12 X E hE h E hh 22 2222 1122 22 12 0 215000 15500 0 20 151140 X E hE h EMPa hh 黑龙江工程学院本科生毕业设计 33 3 11 1 2 33 12 1 122 1 122 11 12124 x hhE hE h D E hE h 2 98 MN m 3 12 3 12 X x X D h E 3 3 1212 2 98 0 32 1140 X x X D h E 3 13 0 45 0 6 22 1 1 51 X E a E 0 45 0 6 22 1 1 51 X E a E 0 45 1140 6 221 1 514 24 36 3 14 0 55 0 1 1 44 X E b E 0 55 1140 1 1 440 78 36 b 3 15 13 0 0 b X tx E