高速公路毕业设计说明书

安徽理工大学毕业设计1目录1设计原始资料411设计原始资料4111自然地理情况4112土壤、地质、水文资料4113路线服务及经济技术调查资料4114交通量资料412设计依据52路线设计621道路等级确定622道路技术指标确定623道路平面设计7231平面线形设计一般原则7232平面线形要素的确定824道路纵断面设计10241纵断面设计原则10242道路坡长及坡度限制11243桥梁通道控制标高的确定11244平纵组合设计11245计算图示123横断面与路基设计1331横断面布置与设计1332路基设计13321边沟13322边坡坡度13323路基土石方数量计算及调配144挡土墙的设计1741挡土墙的布置17411挡土墙的纵向布置17412挡土墙的横向布置17413平面布置17414挡土墙的基础埋置深度18安徽理工大学毕业设计2415排水设施18416沉降缝与伸缩缝1842重力式挡土墙设计19421设计需设挡土墙路段19422设计资料19423设计挡土墙截面19424主动土压力计算20425挡土墙稳定性验算205路面设计2351路面类型及结构层组合2352路面结构层组合设计24521基层组成设计24522面层组成设计2453路面结构层厚度设计25531土基回弹模量的确定25532路基设计参数确定25533路面结构层厚度计算28534方案比较确定3654路面施工要求37541沥青混凝土面层材料37542二灰碎石基层材料38543二灰土底基层材料39544路面施工工艺及步骤396道路排水设计4461排水的目的与要求4462道路排水设计原则4463径流量计算4564拦水带设计4765边沟设计4866截水沟设计4967中央分隔带排水设计497隧道设计5071隧道断面布置5072围岩压力计算51安徽理工大学毕业设计373隧道初支5274隧道初砌设计与计算52741已知资料52742拱顶计算53743边墙计算57744二次衬砌设计58745隧道内路面设计588道路工程量计算5981路基土石方量计算5982路面工程量计算599结束语6010参考文献61安徽理工大学毕业设计4安徽理工大学毕业设计51设计原始资料和依据11设计原始资料111自然地理情况本路段山川起伏，地形以丘陵高丘、低丘、低山及陡峭的中山地形组成。沿线主要与东津河有几处相交，区域内有部分高产农田区。112土壤、地质、水文资料1）土壤及地质该区主要由碎屑岩、碳酸盐岩、浅变质岩和岩浆岩组成，土体类分为卵砾类土、粉细砂类土和粘土砾石类土、粘土类土。土体类主要沿津河分布。允许承载力多在0204MPA。区内地震活动不强烈，烈度区划小于VI度，地壳稳定。2）水文受自然地理与地质构造条件及地层岩性的制约，工作区水文地质条件较简单，地下水主要赋存于基岩风化裂隙和构造裂隙及寒武纪、奥陶纪灰岩溶蚀裂隙和溶洞等空隙中，沿现代河谷分布的第四纪松散岩类赋存有少量孔隙水。地下水主要受大气降水补给，径流、排泄条件良好，地下水的水质好，但水资源量不大。工作区属于北亚热带季风亚湿润气候区。气候温和、雨量充沛、日照尚足，四季分明。春季气温回暖早，不稳定，春末夏初，降水集中，有洪涝，夏季有伏旱，秋季降温快，常有秋绵雨。年平均气温154,年际变动一般在148至164，最热的7、8月平均气温275,最冷的1月平均气温35,极端最高气温是414,极端最低气温是145；在垂直分布上,气温随高度增高而降低，一般每上升100M，气温就降低084。全年无霜期226天。113路线服务范围交通运输要求和经济技术调查资料设计地段主要为旱地和山岭，河流没有通航要求，区域范围内没有高等级公路或铁路，只有一条东津河，需设置一段小桥。由于有高山，所以要设置隧道。对于与其他的乡村公路相交时不需设置通道；排水沟渠，只需修建涵洞。114交通量资料安徽理工大学毕业设计6表11交通量资料车型小汽车黄河JN150跃进NJ130解CA10B太拖拉138交通量（辆/日）35009001100180060012设计依据1批准的设计任务书、地质勘测报告、地形图2公路路线设计规范JTJ0112006）3公路沥青路面设计规范JTGD502006）4公路沥青路面施工技术规范JTGF402004）5公路排水设计规范JTJ0181997）6公路路面基层施工技术规范JTJ0342000）7公路自然区划标准JTJ0011986）8公路路基设计规范JTGD302004）9公路桥涵设计通用规范JTGD602004）10公路工程技术标准JTGB012003）11公路路基施工技术规范JTJ0331995）12公路水泥混凝土路面设计规范JTGD402002）13公路隧道设计规范JTJ0421995）安徽理工大学毕业设计72路线设计21道路技术等级确定交通量是衡量一条道路等级的标准之一，由公路工程技术标准（JTGB012003）可知，高速公路的交通量是以各种汽车折合成小汽车的远景设计年限平均昼夜交通量为标准，所以本设计中采用小汽车为折合标准计算交通量。各种车辆采用小汽车为标准时的折算系数分别为小汽车10（包括吉普车、摩托车）；载重车20；带拖挂载重车、铰接式公共汽车30。以小汽车为标准的交通量换算如下表21换算交通量组成表车型调查交通量（辆/日）换算系数换算交通量（辆/日）小汽车3500103500黄河JN150900201800跃进NJ1301100202200解放CA10B1800203600太拖拉138600301800本设计路段交通量预计年增长率R5，本路段设计使用年限为20年。所以，本设计路段近期交通量如下NO3500180022003600180012900辆/日远景设计平均日交通量依道路使用任务、性质，根据历年交通观测资料推算求得，日前一般按年平均增长率累计计算确定。公式如下101NDNN（21）式中DN远景设计年平均日交通量，辆/日；0N起始年平均日交通量，包括现有交通量和道路修建后从其它道路吸引过来的交通量；年平均增长率，；N远景设计年限。则NDNO1RN1129001520145673辆/日因为本路段地区地形起伏，由公路工程技术标准（JTGB012003）可知本高速公路设计行车速度可为80KM/H。又由公路工程技术标准（JTGB012003）可知远景年限的设计年平均日交通量范围如下表安徽理工大学毕业设计8表22远景年限的设计年平均日交通量范围（辆/日）计算行车速度四车道六车道八车道80KM/H250004500045000800006000080000综上可知，本设计道路选定高速公路四车道，计算行车速度为80KM/H。22道路技术指标确定根据道路具体情况，以及相关规范，结合计算得到道路的技术指标如表表23道理技术指标序号项目单位主要技术指标1设计车速KM/H802路基宽度一般值M245最小值2153平曲线半径一般值M400极限值250不设超高最小半径路拱20M25004平曲线最小长度M140缓和曲线最小长度M705最小纵坡036最大纵坡57最小坡长M2008相应纵坡的最大坡长3M1100490057005M,取I01，751551210151）（BI，21S87577515244502450MTHQ，荷载等效高度MQHQ153528757；安徽理工大学毕业设计52深、浅埋隧道分界深度2525315787560PQHHMHM，故为深埋隧道。水平均布围岩压力QE150，取22790787508757100MTMTE73隧道初支查看公路隧道设计规范（JTGD702004），则由811有公路隧道应作衬砌，根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可分别采用喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌。高速公路应采用复合式衬砌。841有复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间夹放水层组合而成的衬砌形式。复合式衬砌设计应复合下列规定1、初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用，锚杆支护宜采用全长粘结锚杆。2、二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。由842有复合式衬砌可采用工程类比法进行设计，并通过理论分析进行验算。初期支护及二次衬砌的支护参数可参照表8421选用。由表8421，对于级围岩，有初期支护拱部、边墙的喷射混凝土厚度为812CM，拱、墙锚杆长度为2030M，间距1015M；钢筋网局部2525；二次衬砌厚度拱、墙混凝土厚度为35CM。本隧道大部分地段为深埋隧道。深埋隧道外层支护，根据规范规定，采用锚喷支护，锚杆采用水泥砂浆全长粘结锚杆，规格222500MM，间距1015M，锚喷混凝土厚度120MM；钢筋网局部2525。74隧道初砌设计与计算因围岩稳定性较好，二衬作为安全储备，按构造要求设计，采用直墙式衬砌，拱顶采用单心圆。取衬砌中线为计算线，则隧道计算宽度为123M，计算高度为72M。741已知资料顶拱和边墙的厚度均为04M，宽度为10M，跨度L123M，拱的矢高F37M，垂直均布压力28757MTQ，侧向均布压力2790MTE，衬砌选用C30混凝土，其弹性模量E31GPA，围岩弹性抗力系数3310200MTK。安徽理工大学毕业设计53图73隧道衬砌计算模型（单位M）742拱顶的计算（1）几何尺寸R68M，5362ONQ，SINNQ08902，COSNQ04556，5361016530124010EJ，边墙的弹性标值31911016530410244554EJK752624533191H（边墙属于长梁）。（2）计算各项特征数值（计算过程参考地下结构静力计算一书）（A）拱的单位变位由式（318）与附表53，得551110469290099611016530862，5522112107049116208601016530862，35225268006962647848100165310；（B）拱的载变位安徽理工大学毕业设计54由式（319）与附表54，得050531102012661173801016530862QQP，0505421012091446055901016530862QQP；（C）拱的弹性抗力变位由式（48）与附表57，得NN55311032615001401016530862，NNP554110108818000701016530862；（D）墙顶（拱脚）的单位变位边墙属于长梁，按式（415）计算墙顶的单位变位。5531105895410231914，55221107398110231912，55210319110231912；因为边墙属于长梁，且不承受水平荷载，故033NENE。（E）左半拱上的荷载引起墙顶处的竖向力、水平力和力矩由于竖向均布荷载0Q200000NPNP060560501830132NPQVQQMQ；，由于弹性抗力按式（47A）与附表57，得NN0601108608840NV，NN0N923408613580Q，NN20N795308601720M；将以上算出的各项数值代入式（44）中，则得安徽理工大学毕业设计5555111064829910589542469290A，5521121014681541058954737398127049116AA，25522264784821319437173982374598510418832410A510N0NN50N6612012Q532612183013Q0795320923417398108291889Q14473410PA520N0NN50NN50N14461209Q1810882183013Q0795317398209234131910237183013Q079534589523709234173981021313563Q62263610PA（3）求解多余力21XX和将以上算出得各A值代入式（43），得120996482154146882918891447340NXXQ，12015414684188324213135636262360NXXQ，解出101043101998NXQ，204704902237NXQ；下面求弹性抗力N。由式（42）的第二式求出墙顶（拱脚）的水平位移0为5000505010431019981739847049Q022311319173983710183013079531739809234131910646661218810NNNNNQQQ代入式（46）55021064666121881008902NNQ解得021561NQ因此，得多余力1X和2X如下100016542008271043101998215610612348219NXQQQTM，2000576220273247049022372156151872408492NXQQQT；（4）求拱顶的内力安徽理工大学毕业设计56由于对称关系，将左半拱分为四等段，计算04各截面的弯矩M和轴力N，见图410（A），按下式计算20122IIQXMXXYM；20COSSINSINCOSIIINXQXVH式中IMII、V、H按式（47）与附表57计算，结果见表741所示。表741IMII、V、H数值表截面IVIHIM09312002727421084028142207024995838315328771720446075025301947196906018774101581304419132841坐标尺寸的计算见表742，弯矩IM的计算见表743，轴力IN的计算见表744。表742拱轴线的坐标截面SINCOSXY00“0000000000010000000000000010“1543150271009626184280254320“3126300521608532354690998230“4709450733306799498642176740“62530008901045586052737006表743拱的弯矩IM截面1XY2XY202QXIMIMTM04821900000000000108402848219148219025431038801337143831534971189248219099824077574953577502532604433482192176788916597902701877753638448219370061511665144251013284117602633安徽理工大学毕业设计57表744拱的轴力IN743边墙的计算边墙属于长梁，按式（414）进行计算。由于对称，仅取左边墙。边墙的弹性标值1319。墙顶的力矩0M及水平力0Q按式（410）计算，得00012482193740849218301378750795321561787516624NPNMXFXMMTM0002408492007953215617875273456NPNQXQQT墙顶的竖向力0V为0006057875060112156178755785NPNVVVT将坐标原点取在墙顶，分边墙为四等段，求48各截面的弯矩IM、轴力IN和弹性抗力I。由式（414）0078787827345616634166242073211319IQMM每等段的边墙自重为35042308054DN故48各截面的轴力为0IDDNVNN202541函数58可从附表3查出，计算结果见表745。表745边墙的IMII、N、截面IVIHSINIVCOSIH0SINQX2COSXINT093120027274200000272742000004084921357501422070249958114381240609393283932143063132877172044604575317444614569234852536552530194719690601428133877287952277734433236410158130441990417138754424266186191562120安徽理工大学毕业设计58截面XX5678IMTMINTITM40010000100001000010000190697202514066349950875120171601092038990280751713203319088706617502301416006680008000748153752041240399927262535001770028300389001060155120492901939183500460008900011001110010001889205734001309以上的计算结果表明再墙的6、7各截面处其弹性抗力为拉力（对围岩），这是不合理的但是由于数值较小故计算结果仍然可用。根据假定，墙下端不能产生水平位移，故该处的弹性抗力应等于零，而计算结果不为零，这是由于计算误差所致。744二次衬砌设计（1）因围岩稳定性较好，二衬作为安全储备，按构造要求设计；（2）衬砌结构防水本隧道放水采取以下措施1、复合式衬砌间采用防水夹层；2、混凝土满足抗渗要求，采用砼抗渗标号为S6；3、施工缝变型缝等处的放渗采取专门的防水措施。本隧道采用复合式衬砌，设计应用近似解析法结合工程类比法确定衬砌支护参数。但复合式衬砌设计和施工密切相关，应结合施工，通过测量监控取得数据不断修改和完善设计。745隧道内路面设计考虑到本区段采用沥青路面，其性能优良，路面反光好，抗滑好，所以，在隧道内也采用与外部相同的路面结构设计。安徽理工大学毕业设计598道路工程量计算81路基土石方量计算由于本设计路段有填有挖，即任意两相邻填方断面或挖方断面可以假定为一棱柱，即采用平均断面法进行计算，其体积的计算公式如下VF1F2/2L61式中V土石方量，M3；F1,F2相邻两断面面积，M2；L相邻断面间距离，M。K900000K1424307段的路基土石方量的计算见打印表格。82路面工程量计算K900000K1424307段的路面工程量计算见下表表82沥青路面结构工程量表序号名称厚度（CM）宽度（M）截面积（M2）长度（M）工程量（M3）1AK13A4230925243074823622AC2OI6231385243077235443AC306231385243077235444二灰碎石3424583334830729013975级配碎石202454903483071706704合计6537551安徽理工大学毕业设计609结束语本设计是在凌云老师和林雨老师的悉心指导和严格要求下完成的。道路设计的每一个环节我们都存在问题，