公路毕业设计(公路方向).docx

2 道路等级确定2.1交通量计算根据设计原始资料指出，本设计路段预测交通量增长率为6%，根据公路工程技术标准规定，公路交通量计算时，需要先将各种汽车按比例折算成小汽车的设计年限年平均日夜交量。本设计中出现的各种车辆换算成小汽车的交通量时的折算系数：载重汽车：2.0，带拖挂载重车：3.0。原始交通量表如下：表2-1 交通量表车型小汽车黄河JN360长征XD160解放CA10B太脱拉138S交通量(辆/日)25008009001000700折算后的交通量表如下：表2-2 折算交通量表车型小汽车黄河JN360长征XD160解放CA10B太脱拉138S折算交通量(辆/日)25001600180020001400该五种车型折算交通量之和为N0=9300辆/日。假定公路等级为高速公路或一级公路，则远景设计年限为20年。因此远景设计年平均昼夜交通量按下式计算： 计算得Nd=28138辆/日2.2公路等级确定本路线区地区地形地形复杂多山脉沟壑，公路工程技术标准指出，远景设计年限为28138辆/日的道路等级应选为山区一级公路，采用四车道，设计行车速度60km/h。1商州至陕豫界道路选线设计1.1道路选线道路设计中最重要的问题就是路线的设计。一般要想选线会有很多的思路，和要考虑的因素，对于不管什么因素都可能影响选线的，因此，选线会有很多的因素要进行考虑，最终才能找出合适的路线通过比选，选择一个合理的路线，不但能在整个路网中起到重要的作用，还关系到这条道路自身的工程投资和使用效率，更深一点的的说还和国家的政治、经济、国防求和长远利益有关。1.2方案比较方案一：路线全长1948.92米，地形起伏不大，路线基本上沿着等高线的方向，填挖方较小，经济实惠，该路线靠近居民区，并且两个平曲线使路线更加的平顺，当汽车行驶在该路上时，会感到非常的舒适，而且视野会很开阔，有利于缓解驾驶员的疲劳。人民的出行会很方便，因为路很靠近居民，该路也会给使周围的经济得到发展。但是该路线也有不好的地方，占用耕地较大，很大一部分的农田会被损毁，损失较大，并且有部分的路段距离居民太近，会给居民带来很大的噪音，是居民的休息受到打扰。道路的路线较长，路面的径水流可能会污染水体。表3-1 方案一起点及交点坐标控制点桩号坐标XY起点 K0+0003704555.9072495774.59716K0+264.1203704671.21368496012.21778终点K1+927.0623704911.40128497622.39592方案二：路线全长1938.24米，地形走势相对方案一起伏较大，但设计相对简单，只有一个圆曲线，远离村庄，减少房子的拆迁、耕地的占用。并且路线很平顺，当汽车行驶在该路上时，会感到非常的舒适，而且视野会很开阔，有利于缓解驾驶员的疲劳，但是路线距离居民区比较远，对于居民的出行不是很方便。表3-2 方案二起点及交点坐标控制点桩号坐标XY起点 K0+0003704555.9072495774.59716K0+624.1273704382.1156496374.03913终点K1+927.0623704911.40128497622.39592 图3.1 方案一图3.2 方案二表3-2 方案主要技术指标比选表项目单位方案方案备注线路长度km1.6601.695最小半径m500800最大纵坡%-2.634.116土方量m3较多较多拆迁房屋m2较多较少占用农田亩较少较多 经过道路技术指标、工程造价、拆迁等因素的综合比选，虽然方案造价比方案大，但是从服面积，方便村庄居民，减少房屋迁等方面，确定本项目的最优方为方案。2 路线平面设计2.1平曲线设计通过前面的道路方案比选，采用方案一中的路线作为本设计的路线，）该道路平曲线设计采用缓和曲线，设计交点及桩号见表4-1。表4-1平曲线各交点及桩号交点号桩号起点K0+000ZHK0+054.697HYK0+174.697QZK0+259.594YHK0+344.490HZK0+464.490ZHK0+824.212HYK0+924.212QZK0+984.059YHK1+043.905HZK1+143.905终点K1+927.0622.2圆曲线的各要素计算2.2.1交点间距计算交点间的距离计算公式为： (4-1)计算相邻交点的距离见表4-2。表4-2 交点距离表控制点XY距离（m）起点3704555.9072495774.59716264.11956JD013704671.21368496012.21778731.43632JD023704577.98754496737.68865945.44787终点3704911.40128497622.39592 2.2.2导线方位角计算 (4-2)根据JD1方位角计算为例：JD1的交点桩号K0+264.1202.06072.3 曲线要素计算曲线要素的计算采用“图 4-1 平曲线计算示意图”的形式。图4.1平曲线计算示意图在JD1处：取缓和曲线的长度120m切线增值：59.9712m内移值：1.1993m缓和曲线角：切线长：209.4225m曲线长：409.7928m其中圆曲线长：169.7928m外距：23.0071m切曲差：9.0522m在JD2处：取缓和曲线的长度100m切线增值： 49.9794m内移值：0.9255m缓和曲线角：切线长：162.2916m曲线长：319.6932m其中圆曲线长：119.6932m外距： 14.7019m切曲差：4.89m2.4主点桩号的设置JD1处：JD1 K0 + 264.120 209.4225 K0 +054.697 + 120 K0 + 174.697 + 169.7928 K0 + 344.490 + 120 K0 + 464.490 204.8964 QZ K0 + 259.594 4.5261 JD1 K0 + 264.120JD2处：JD2 K0 + 986.504 162.2916 K0 + 824.212 + 100 K0 + 924.212 + 119.6932 K1 + 043.905 + 100 K1 + 143.905 159.8466 QZ K0 + 984.059 2.445 JD2 K0 + 986.504将以上的资料汇总得下表4-3。表4-3 直线、曲线及转角表交点号交点坐标(m)交点桩号曲线要素值（m）XY转角值（ ）直径缓和曲线长度切线长度曲线长度外距起点3704555.90495774.59K0+000.0013704671.21496012.21K0+264.12右 33.2500120209.42409.7923.0023704577.98496737.68K0+986.50左 27.9450100162.29319.6914.70终点3704911.404 97622.39K1+927.062.5逐桩坐标表逐桩坐标表中为20m桩，囊括了路线主要点的坐标（CAD图中坐标位置）。表4-4 逐桩坐标表桩 号坐 标N (X)E (Y)K0+0003704555.907495774.5972K0+0203704564.639495792.5906K0+0403704573.37495810.584K0+054.6973704579.786495823.8065K0+0603704582.101495828.5776K0+0803704590.792495846.5904K0+1003704599.331495864.6758K0+1203704607.596495882.8879K0+1403704615.462495901.2754K0+1603704622.803495919.8788K0+174.6973704627.785495933.705K0+1803704629.486495938.7278K0+2003704635.418495957.8263K0+2203704640.582495977.1467K0+2403704644.97495996.6582K0+2603704648.573496016.3296K0+2803704651.387496036.1293K0+3003704653.407496056.0257K0+3203704654.63496075.9869K0+3403704655.053496095.9811K0+344.4903704655.038496100.471K0+3603704654.687496115.9766K0+3803704653.625496135.9475K0+4003704652.001496155.881K0+4203704649.949496175.7751K0+4403704647.602496195.6369K0+4603704645.094496215.4788K0+464.4903704644.521496219.9322K0+4803704642.545496235.3158K0+5003704639.995496255.1526K0+5203704637.446496274.9895K0+5403704634.897496294.8264K0+5603704632.348496314.6633K0+5803704629.799496334.5002K0+6003704627.25496354.3371K0+6203704624.701496374.174K0+6403704622.152496394.0108K0+6603704619.602496413.8477K0+6803704617.053496433.6846K0+7003704614.504496453.5215K0+7203704611.955496473.3584K0+7403704609.406496493.1953K0+7603704606.857496513.0321K0+7803704604.308496532.869K0+8003704601.759496552.7059K0+8203704599.209496572.5428K0+824.2123704598.673496576.7206K0+8403704596.675496592.3815K0+8603704594.28496612.2375K0+8803704592.201496632.1288K0+9003704590.616496652.0651K0+9203704589.703496672.0431K0+924.2123704589.613496676.2543K0+9403704589.626496692.0413K0+9603704590.438496712.0232K0+9803704592.137496731.9492K1+0003704594.72496751.7801K1+0203704598.181496771.4767K1+0403704602.514496791K1+043.9053704603.461496794.7888K1+0603704607.695496810.3158K1+0803704613.593496829.4255K1+1003704620.031496848.3605K1+1203704626.837496867.1665K1+1403704633.843496885.8992K1+143.9053704635.22496889.5538K1+1603704640.896496904.6144K1+1803704647.949496923.3295K1+2003704655.002496942.0446K1+2203704662.055496960.7597K1+2403704669.108496979.4748K1+2603704676.161496998.1899K1+2803704683.214497016.905K1+3003704690.267497035.6201K1+3203704697.32497054.3351K1+3403704704.373497073.0502K1+3603704711.426497091.7653K1+3803704718.479497110.4804K1+4003704725.532497129.1955K1+4203704732.585497147.9106K1+4403704739.638497166.6257K1+4603704746.691497185.3408K1+4803704753.744497204.0559K1+5003704760.797497222.771K1+5203704767.85497241.4861K1+5403704774.903497260.2012K1+5603704781.956497278.9163K1+5803704789.009497297.6314K1+6003704796.062497316.3465K1+6203704803.115497335.0616K1+6403704810.169497353.7766K1+6603704817.222497372.4917K1+6803704824.275497391.2068K1+7003704831.328497409.9219K1+7203704838.381497428.637K1+7403704845.434497447.3521K1+7603704852.487497466.0672K1+7803704859.54497484.7823K1+8003704866.593497503.4974K1+8203704873.646497522.21253 路线纵断面设计纵断面线形的设计往往是结合着平面线形的，而在商州山区公路的设计中，地形起伏较大，纵断面的设计就显得非常重要，纵断面设计的主要内容有拉坡和竖曲线设计。3.1 纵坡设计3.1.1 纵坡选定在商州山区，地形起伏较大，为了维持填挖平衡，往往纵坡的的坡度会设计的大一些，因为在本设计中设计车速是60km/h，所以最大纵坡不能超过6%。为了排水顺畅，纵坡的最小坡度又不能小于0.3%。本设计设置了两个边坡点，由于在桩号KO+170.400到桩号KO+383.480之间地势比较低洼，而桩号K1+396.599到桩号K1+883之间地势比较高，为了使填挖方量均衡，结合平曲线型，在桩号K0+263.440和桩号K1+523.480处设置边坡点，竖曲线均为凹曲线，前后纵坡分别为，-3.25%和0.96%，0.96%和5.06%。3.1.2 坡长根据规范规定，当道路设计车速为60km/h时最小坡长的长度为150m。最大坡长见表5-1。表5-1 公路纵坡长度限制设计速度（km/h）60纵坡坡度（%） 31200 41000 5800 66003.1.3 桥位的选定桩号K1+150K1+270之间，最大高程差有30米，在此段铺路时，填方量非常大。从地形图上可知，在此段之间还有一些农田和鱼塘。为了减少工程量，保护环境，维护居民的利益，方便生活，在K1+150K1+270之间设置跨度为230米的桥梁。见纵断面图纸。3.2 竖曲线设计3.2.1 竖曲线半径在本设计的纵断面线形中，设置了两个变坡点，是两个凹曲线，根据规范中的要求，在设计速度为60km/h时的条件下的凹形竖曲线一般最小半径为1000m。在本设计中，为了使道路排水顺畅，平纵组合合理，填挖方量平衡，变坡点1出的半径设计为6000m，边坡点2出的半径设置为7000m。3.2.2 竖曲线长度由于本设计中的设计车速为60km/h，因此设计的竖曲线长度的最小值为120m。3.3 竖曲线要素计算1. 变坡点桩号：K0+260.00，-3.25%，0.96%，6000m坡差：4.21 为凹型曲线长：252.95m切线长：126.47m外距：1.33m2. 变坡点桩号：K1+540.00，0.96%，5.06%，7000m坡差：4.10 为凹型曲线长：286.80m切线长：143.40m外距：1.46m3.4 各桩的设计高程及填挖高度地面高程用直线内插法在平面设计图上算得；设计高程=变坡点高程-(本桩号-变坡点桩号)坡度；填挖高度=设计高程-地面高程。各桩号设计高程及填挖高度见表5-2。表5-2 各桩设计高程及填挖高度表桩号设计高程地面高程填挖高度K0+000434433.67-0.33K0+020436.29433.02-3.27K0+040435.61432.37-3.24K0+054.697434.5431.9-2.6K0+060433.82431.72-2.1K0+080429.55431.071.52K0+100427.71430.422.71K0+120426.58429.773.19K0+140425.44429.133.69K0+160424.42428.534.11K0+174.697423.89428.144.25K0+180423.784284.22K0+200423.37427.544.17K0+220422.96427.154.19K0+240422.51426.824.31K0+260(变坡点)422.08426.564.48K0+280422.07426.364.29K0+300421.85426.234.38K0+320421.8426.174.37K0+340421.45426.174.72K0+344.49421.31426.184.87K0+360421.47426.254.78K0+380421.13426.385.25K0+400421.6426.574.97K0+420421.91426.774.86K0+440423.11426.963.85K0+460423.91427.153.24K0+464.490423.88427.23.32K0+480423.97427.353.38K0+500423.21427.544.33K0+520423.74427.733.99K0+540424.72427.923.2K0+560425.82428.122.3K0+580425.56428.312.75K0+600425.93428.52.57K0+620427.99428.70.71K0+640429.65428.89-0.76K0+660433.69429.08-4.61K0+680438.03429.28-8.75K0+700440.28429.47-10.81K0+720439.8429.66-10.14K0+740438.23429.85-8.38K0+760437.55430.05-7.5K0+780439.16430.24-8.92K0+800438.41430.43-7.98K0+820438.04430.63-7.41K0+824.212438.11430.67-7.44K0+840437.87430.82-7.05K0+860435.04431.01-4.03K0+880423.37431.217.84K0+900422.39431.49.01K0+920442.63431.59-11.04K0+924.212445.89431.63-14.26K0+940451.92431.78-20.14K0+960453.63431.98-21.65K0+980449.85432.17-17.68K1+000442.76432.36-10.4K1+020439.03432.56-6.47K1+040444.22432.75-11.47K1+043.905444.26432.79-11.47K1+060444.14432.94-11.2K1+080443.94433.14-10.8K1+100440.37433.33-7.04K1+120426.83433.526.69K1+140421.56433.7112.15K1+143.905421.37433.7512.38K1+160424.03433.919.88K1+180428.89434.15.21K1+200421.63434.2912.66K1+220406.1434.4928.39K1+240407.32434.6827.36K1+260413.2434.8721.67K1+280423.2435.0711.87K1+300424.12435.2611.14K1+320427.73435.457.72K1+340427.76435.657.89K1+360437.09435.84-1.25K1+380441.7436.03-5.67K1+400441.83436.22-5.61K1+420443.94436.46-7.48K1+440437.32436.74-0.58K1+460440.39437.09-3.3K1+480436.52437.490.97K1+500435.73437.952.22K1+520435.02438.473.45K1+540(变坡点)437.58439.041.46K1+560442.49439.68-2.81K1+580447.19440.36-6.83K1+600449.07441.11-7.96K1+620451.02441.91-9.11K1+640451.24442.77-8.47K1+660450.15443.69-6.46K1+680448.2444.66-3.54K1+700448.19445.67-2.52K1+720449.07446.69-2.38K1+740448.15447.7-0.45K1+760447.8448.710.91K1+780447.39449.722.33K1+800448.39450.742.35K1+820452.1451.75-0.35K1+840453.63452.76-0.87K1+860452.01453.771.76K1+880450.33454.794.46K1+900453.96455.81.84K1+920456.84456.81-0.03K1+927.062458457.17-0.834 路线横断面设计4.1 概述路线设计中的横断面设计只限于与行车直接相关的路幅部分，即两侧路肩外缘之间各组成部分的宽度、横向坡度等问题。主要内容有路肩设计、路拱设计、平曲线的超高与加宽设计以及土石方量计算。4.2 路肩设计位于行车道外缘至路基边缘具有一定宽度的带状部分称为路肩。根据规范规定山岭区一级公路设计速度为60km/h时路肩宽度取3m。4.3 路拱设计为利于路面横向排水，将路面做成中央高于两侧具有一定横坡的拱起形状，称为路拱。一般应采用双向坡面，由路中央向两侧倾斜。不同类型的路面因平整度和透水性不同，应当根据当地自然条件选择适当的横坡度。具体见下表6-1。表6-1 路拱横坡度路面类型路拱横坡度（%）水泥混凝土路面、沥青混凝土路面1.0-2.0其它黑色路面、整齐石块1.5-2.5半整齐石块、不整齐石块2.0-3.0碎、砾石等粒料路面2.5-3.5低级路面3.0-4.0本路面为沥青混凝土路面，由表6-1知本次设计路拱坡度可取2%，路肩坡度3%。本次设计的合成坡度值均为不超过10%，验算合成坡度，满足要求。4.4 平曲线的超高与加宽4.4.1加宽1. 圆曲线加宽对于R250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。有三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。本次设计中所取的圆曲线半径大于不设加宽最小圆曲线半径，不需要进行加宽计算。4.4.2 超高另外，各个交点圆曲线半径均不大于不设超高最小半径，因此均需设置相应超高。绕内边线旋转法能使行车道内侧不降低，有利于路基纵向排水，一般新建工程多用此种方法。故本设计中主要采用此法进行曲线的超高。先将外侧车道绕路中线旋转，待达到与内侧车道构成单向横坡后，整个断面再绕未加宽前的内侧车道边线旋转，直至超高横坡值。4.4.3 横断面上超高值的计算表6-2 绕内边线旋转超高值计算公式超高位置计算公式注圆曲线上外缘1. 计算结果均为与设计高之高差2. 临界断面距缓和段起点：3、距离处的加宽值：中缘内缘过渡段上外缘中缘内缘根据规范规定：当平曲线半径小于不设超高的最小半径时，应在曲线上设置超高。故JD1、JD2处平曲线均需设置超高。本设计路为山岭地区一级公路，设计速度为60km/h，圆曲线半径590R870时，超高坡度=3%，240R320超高坡度=6%路拱横坡度=2%，路肩横坡度=3%，路肩宽度=1.5m，行车道宽度=7m。1. 计算全超高段（从HYQZYH）的全超高值JD1处：JD2处：2. 超高过渡段（ZHHY及YHHZ）内各桩点左、中、右超高值计算 (7-2)超高缓和段长度应取5m的整倍数，并不小于10m的长度。本设计取无中间带的公路，超高设置绕内边线旋转，则JD1、JD2处均有：，其中，对于JD1、JD2处，有：=23m，=4%，P=1/125平曲线超高缓和段长度：取5m的整倍数为115m。缓和曲线：120m，先取120m，计算临界长度：检查横坡从路拱坡度(-2%)过渡到超高横坡（2%）时的超高渐变率P：故不能取=120m。经过对比由公式(7-2)与不设超高最小半径计算出的缓和段长度对比可知应取=115m，在缓和曲线部分范围内超高。然后检查横坡从路拱坡度(-2%)过渡到超高横坡（2%）时的超高渐变率P：此时临界长度：6.5 挡土墙设计在商州山区，耕地面积少，适合居住的平坦的地区也少，为了减少占用耕地，尽量避免房子的拆迁，在一些必要的地方，需要挡土墙的设置。本设计，根据具体情况具体分析，有的地方不能自然放坡，需要设置挡土墙，还有的地方填挖方量太大，也需要挡土墙的设计。因为在商州山区，土地的利用率也很重要。因此，根据设计要求。本设计选取K+560K1+927.062路段，总长367.062m。此设计中，选用的是衡重式路肩挡土墙，在桩号K1+780处，设置的衡重式挡土墙墙身最高、最难施工，所以只要在此处的挡土墙验算合格，剩下的挡土墙也就合格。墙身的高度为12m，墙底埋深1m，上墙高：3.4m， 墙顶宽： 0.5m台宽: 2.140m，面坡倾斜坡度：1：0.05，上墙背坡倾斜坡度：1：0.349，下墙背坡倾斜坡度： 1：-0.25，用1个扩展墙址台阶:墙趾台阶b1： 0.600m，墙趾台阶h1： 1.200m。经过理正岩土6.0的验算，完全符合要求。7.6 土石方计算计算土石方体积。对于求出中桩的横断面面积后，就可以进行土石方的数量的计算。对于A1和A2相差较大时，则按棱台体计算更为接近。 式中：m=A1/A2 ，其中 A1A2 V 土石方体积（m）；A1，A2相邻两桩号的横断面积（m）全部桩号土石方体积计算与上类似。下表为土石方量表土石方计算见表7-3。表7-3 路基土石方数量计算表桩 号横 断 面距离（m）挖方体(m3)填方体积(m3)挖方（m2）填方（m2）K0+00092.3053.759K0+020126.840.978202191.4547.37K0+040121.4072.936202482.4739.140K0+054.69798.9113.6214.6971619.0048.176K0+06084.6765.945.303486.7825.348K0+08022.22837.792201069.04437.32K0+1001.89668.41320241.241062.05K0+1201.77187.9062036.671563.19K0+1401.562105.9952033.331939.01K0+1601.489120.8582030.512268.53K0+174.6971.494123.84814.69721.9201798.22K0+1801.493124.0645.3037.920657.338K0+2001.415124.6932029.082487.57K0+2201.422124.3472028.372490.4K0+2401.365128.0942027.872524.41K0+2601.339129.4542027.042575.48K0+2801.385124.1992027.242536.53K0+3001.319132.1812027.042563.8K0+3201.388136.4222027.072686.03K0+3401.203153.32025.912897.22K0+344.4901.17163.0344.495.327710.169K0+3601.328147.41515.5119.3712407.53K0+3801.483159.0812028.113064.96K0+4001.46148.0852029.433071.66K0+4201.805130.3892032.652 784.74K0+4401.562106.052033.672364.39K0+4601.45988.9022030.211949.52K0+464.4901.47690.924.496.589403.70K0+4801.5395.32615.5123.3111444.33K0+5001.69131.7872032.22271.13K0+5201.499110.2972031.892420.84K0+5401.23889.9322027.372002.29K0+5601.47162.6592027.091525.91K0+5802.27173.3592037.421360.18K0+6007.39852.22096.691255.59K0+62045.99828.56320533.96807.63K0+640123.32924.846201693.27534.09K0+660263.2418.111203865.69429.57K0+680401.8528.571206650.92266.82K0+700471.80412.493208736.56210.64K0+720442.893209146.97124.93K0+740367.724208106.17K0+760311.16820788.92K0+780360.661206718.29K0+800324.056206847.17K0+820292.57206166.26K0+824.212295.7124.2121238.92K0+840274.60715.7884502.09K0+860195.015204696.22K0+8803.525214.609201985.42146.09K0+9001.532396.0862050.576106.95K0+920398.415203999.473960.86K0+924.212518.8384.2121931.73K0+940780.3715.78810255.94K0+960895.6762016760.46K0+980751.2722016469.48K1+000474.8282012261K1+020333.38833.713208082.16337.13K1+040529.275245.116208626.632788.29K1+043.905526.49234.7233.9052061.38936.875K1+060533.733241.08616.0958532.143829.07K1+080552.245234.8242010859.784759.1K1+100424.911384.15209771.566189.74K1+120106.072808.808205309.8311929.58K1+140105.617939.294202116.8917481.02K1+143.905103.8161008.6653.905408.9253803.347K1+160111.954976.93616.0951736.40515979.125K1+165110.5009979.6405556.1394891.403K1+32065.4571063.473K1+34083.9321118.096201493.8921815.69K1+360223.119955.981203070.5120740.77K1+380328.476811.741205515.9517677.22K1+400367.593709.344206960.6915210.85K1+420475.467636.728208430.613460.72K1+440315.462735.64207909.2913723.68K1+460306.4