土木工程本科毕业论文

1、1 工程概况1.1 项目概况 津港高速公路工程（西外环临港）起于滨海新区西外环高速公路与津港高速公路互通立交(本项目主线起点设计桩号K0+000)，自西外环向东，穿越现状塘沽盐场，上跨在建的中央大道轻纺联络线，与海滨大道相交之后进入临港经济区，止于海滨大道以东1.8km处（本项目主线终点设计桩号K6+000），接临港经济区规划主干道。 本项目采用全封闭、全立交、全部控制出入的高速公路标准，设计车速120km/h。路线全长6.07，双向六车道。1.2地质水文及气候1.2.1地质条件津港高速沿线为冲积平原,皆为新生界沉积层覆盖,以陆相沉积为主。第四纪晚期受海进海退影响,形成了海陆交互相沉积层。线路

2、沿线沉积的海陆交互相沉积层具有明显沉积韵律,各地层沉积厚度、沉积层位、岩性特征在线路不同地段虽有差异,但在成因上有明显的规律性。 地层分布自上而下依次为:人工填土层、新近沉积层、第陆相层、第海相层、第陆相层、第陆相层、第海相层、第陆相层、第海相层 。第四系全新统人工填土层:杂填土、素填土,多分布于市区内,厚薄不均,差别较大。该层土密实程度差,易变形。新近沉积层(故河道、洼淀冲积):以淤泥质粉质粘土、淤泥、粉土为主,分布于故沟坑、河漫滩、河流故道内,该层土工程性质较差。第陆相层(Q43al):以软塑可塑状粘土、粉质粘土为主,层底埋深47m,为浅基础的良好持力层。第海相层(Q42m):由灰色粉土、

3、粉质粘土、淤泥质粉质粘土组成,层底埋深1216m,触变性和灵敏度高,工程性质较差。第陆相层的湖沼相沉积层(Q41h):以粉质粘土为主,厚度一般小于2 0m,粘性土为相对隔水层。 第陆相层的河床河漫滩相沉积层(Q41al):以粉质粘土、粉土为主,层底埋深一般1820m。上部粘性土为相对隔水层。第陆相层(Q3eal):以黄褐色的粉质粘土、粉土为主,可塑硬塑,局部夹粉细砂和粘土透镜体。层底埋深2530m。该层工程性质较好。1.2.2水文条件受构造、地层岩性和地形、地貌、气候以及海进、海退等综合因素影响，天津地区水文地质条件复杂。场地内地下水类型可分为浅层地下水和深层承压水。对工程影响较大的主要为浅层

4、地下水，浅层地下水可分为上部潜水层和下部承压水层。粉土、粉细砂层构成含水层，粘性土层构成相对隔水层。在天然条件下,总的地下水补、径、排特点是:在水平方向上,浅层水和深层水由北向南形成补给,在垂向上,下伏含水岩组接受上覆含水岩组的越流补给。 浅层地下水有下列补给、径流和排泄特点。 补给:浅层地下水接受大气降水入渗和地表水体入渗补给,地下水具明显的丰、枯水期变化,丰水期水位上升,枯水期水位下降。 径流:在水位作用下,浅层地下水由山前平原向滨海平原径流,但由于含水介质颗粒较细,水力坡度小,浅层地下水径流十分缓慢。 排泄:浅层地下水主要的排泄方式有潜水蒸发、向深层承压水越流和人工开采。 根据地铁工程结

5、构物的埋深和特点,对工程影响较大的地下水主要是浅层地下水。 1.2.3气候条件天津位于中纬度欧亚大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属大陆性气候。主要气候特征是，四季分明，春季多风，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥少雪。天津年平均气温在11.412.9°C，市区平均气温最高为12.9°C。1月最冷，平均气温在-3-5°C；7月最热，平均气温在2627°C。天津季风盛行，冬、春季风速最大，夏、秋季风速最小。年平均风速为24米/秒，多为西南风。天津平均无霜期为196246天，最长无霜期为267天，最短无霜期为

6、171天。在四季中，冬季最长，有156167天；夏季次之，有87103天；春季5661天；秋季最短，仅为5056天。天津年平均降水量为520660毫米，降水日数为6370天。在地区分布上，山地多于平原，沿海多于内地。在季节分布上，6、7、8三个月降水量占全年的75%左右。天津日照时间较长，年日照时数为25002900小时。 2平面设计本工程是津港高速k0+000k6+000路段工程，现进行本路段的平面线性设计。平面线形设计根据平面线性一般规则进行设计。平曲线线形设计一般规则： 1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。2）行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要

7、求对高速路应尽量满足。a、高速公路、一级公路以及设计速度60km/h的公路，应注重立体线形设计，尽量做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。b、设计速度<40kmh的公路，首先应在保证行车安全的前提下，正确地运用平面线形要素最小值3）保持平面线形的均衡与连贯（技术指标的均衡与连续性）a、长直线尽头不能接以小半径曲线。特别是在下坡方向的尽头更要注意。若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插入中等曲率的过渡性曲线，并使纵坡不要过大。 b、高、低标准之间要有过渡。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回旋线

8、。5）平曲线应有足够的长度 汽车在公路的任何线形是行驶的时间均不宜短于3s，以使驾驶操作不显的过分紧张。a、平曲线一般最小长度为9s行程；b、平曲线极限最小长度为6s行程；c、偏角小于7°时的平曲线最小长度。2.1缓和曲线计算本公路设计为时速120km/h的高速公路，平曲线主要参数根据公路工程技术标准规定见表2-1。序号项目单位主要技术指标1设计车速km/h1202路基宽度一般值m17.0最小值3平曲线半径一般值 m1000极限值650不设超高最小半径路拱2.0%m5500路拱>2.0%m75004平曲线最小长度m200缓和曲线最小长度m1005最小纵坡%0.36最大纵坡%37

9、最小坡长m3008相应纵坡的最大坡长3%m9004%700>4%不限制10竖曲线半径凸形一般值m17000极限值m11000凹形一般值m6000极限值m400011竖曲线最小长度m10012平曲线最大超高%8或10表2-1 三级公路主要技术指标表2.1.1调整缓和曲线参数法1)计算原理设第一缓和曲线长度为Ls1，第二缓和曲线长度为Ls2，且Ls1< Ls2，则：缓和曲线参数：A12 = RLs1，A22 = RLs2缓和曲线参数：A12 = RLs1，A22 = RLs2因为Ls1Ls2，所以A1A2， p1p2， 方法令p2 = p1，由p2反推缓和曲线参数A2，再进行缓和曲线计

10、算。2)几何要素计算： 上、下半支曲线分别按Ls1和Ls2单独计算切线长：上半支 ： 下半支 ：曲线长：上半支 ： 下半支：曲线总长：外 距：校正值： J=T1+T2-L 2.1.2缓和曲线计算1 设计的线形大致如下图所示： 由图计算出起点、交点、终点的坐标如下： A： （290161.0717, 104216.0676） JD1： (289205.9824, 104345.8918)JD2： (288457.6006, 105346.7565) JD3： (287309.3580, 106101.3081) JD4： (286516.6959, 107428.2163) A： （285570

11、.3913, 107866.0057） 路线长、方位角计算（1）AB段 DAB= 因为图在第二象限里,故 同理可得：BC段： CD段： DE段： EF段：2.2圆曲线计算（1） 、ABC段 已知 取圆曲线半径，如下图：路线转角 Lh曲线长（m） Th切线长（m） L缓和曲线长（m）Eh外矩（m） J校正数（m） R曲线半径（m）切线增值： 内移值 ： 切线总长 ： 外矢距 ：曲线总长 ： 切曲差 ： 特殊点桩号校核： A K0+000 +LAB 938.251 JD1 K0+938.251 Th 600.857 ZY K0+337.394 +1/2 Lh 1/2×1150.024 Q

12、Z K0+912.406 +1/2J 1/2×51.69 JD1 K0+938.251校核无误。同理可得其余各交点如表22所示。表22 平曲线各交点曲线要素表交 点 号交 点 坐 标交点桩号转 角 值曲 线 要 素 值 (m)N (X)E (Y)半 径缓和曲缓和曲切 线曲 线外 距校正值线长度线参数长 度长 度123456789101112JD0290161.0717104216.0676K0+000JD1289205.9824104345.8918K0+963.87245°2821.1(Z)1100280554.978602.1261153.009995.896851.2

13、43JD2288457.6006105346.7565K2+162.35219°5410.4(Y)1500180519.615353.327701.056223.82655.598JD3287309.358106101.3081K3+530.73025°5011.7(Z)2000200.000190.000632.456616.441558.730554.0851096.867252.74815.948JD4286516.6959107428.2163K5+060.42134°1912.9(Y)1600180.000190.000536.656551.362584

14、.485589.1711143.402175.477530.254JD5285570.3913107866.0057K6+072.8333纵断面设计 本次纵断面设计设计津港高速(K0+000K6+000)路段。纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少

15、的目的。3.1纵坡设计设计要求（1）设计必须满足各项规范。（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。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，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。3.1.2 纵坡设计具体规范具体规范规定如下：（1）最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。它是道路纵断面设计的重要控制指标。在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程

16、、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。我国公路工程技术标准在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道路的最大纵坡。各级公路最大纵坡的规定见表31所示。 表31 各级速度的最大纵坡 计算行车速度120100806040 最大纵坡（%）34567 （2）坡长限制：最小坡长：最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的超重与失重的变化频繁，导

17、致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，加剧驾驶劳累。换挡引起能量，油料和时间的损失，加速齿轮，离合器和轮胎的磨损。为满足汽车行驶力学的要求，保证车辆行驶安全性和司乘人员在视觉和心理两方面的连续性，舒适性，公路路线设计规范JTG D202006规定了各级公路最小坡长。 表32 最小坡长 设计速度（Km/h）120100806040最小坡长 （m）300250200150120（3）竖曲线最小半径：在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三个因素决定着竖曲线的最小半径，即最小半径须满足缓和冲击、行驶时间不过短和行驶视距的要求。查公

18、路路线设计规范JTG D202006得：设计车速为40Km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为450m，一般值为700m；凹形竖曲线极限最小半径为450m，一般值为700m。竖曲线最小长度为35m。见表33： 表33 竖曲线最小半径与竖曲线长度 设计速度(km/h)1201008060403020凸形竖曲线最小半径(m)一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹形竖曲线最小半径(m)一般值6000450030001500700400200极限值4000300020001000450250100竖曲线长度(m)一般值250

19、210170120906050最小值1008570503525203.2竖曲线设计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。标准规定：各级公路的最大纵坡及坡长长度限制不易轻易采用，而应有适当的余地。为了有利于路面排水和边沟排水，一般情况下，以采用不小于0.3%纵坡为宜。坡长限制主要是控制一般纵坡的最小坡长。该路段津港高速全长6070m，全线共设有8个竖曲线，四个凹曲线，四个凸曲线。1）变坡点参数变坡点桩号：K0+590、K1+280、K1+970、K2+470、K3+130、K3+920、K4+62

20、0、K5+460。纵坡坡度：1.058%、-1.178%、1.182%、-1.589%、1.420%、-1.377%、1.345%、-0.931%、0.902%。竖曲线半径：20000m、10000m、20000m、12000m、22000m、11000m、21000m、11000m。2）竖曲线要素的计算公式汇总如下： （3.1） （3.2） （3.3） （3.4）式中： 竖曲线半径，（m）； 切线长，（m）； 竖曲线长，（m）； 外距，（m）； 竖曲线上任意一点到曲线起点或终点的水平距离。 计算点纵距。3）举例计算：以变坡8（K）为例。根据以上所述的原则，为了使竖曲线包平曲线内，取半径R=1

21、1000m，坡度角A、计算竖曲线基本要素竖曲线长度： (3.5) 切线长： (3.6) 外距 ： (3.7)B、求各桩号的设计标高K4+620处：切线标高 K6+070处： 切线标高 同理可得其余各变坡点数据及各桩号高程，如表34所示。表34 各桩号数据表 桩 号竖 曲 线标 高（m）凸曲线半径R（m）凹曲线半径R（m）切线长T（m）外距E（m）起点桩号终点桩号K0+0002.07K0+5908.313620000223.60488821.249978651K0+366.395K0+813.605K1+2800.186710000118.00579710.696268407K1+161.994

22、K1+398.006K1+9708.344620000277.11843481.919865672K1+692.882K2+247.118K2+4700.400212000180.54281.358154276K2+289.457K2+650.543K3+1309.773322000307.64795362.151074167K2+822.352K3+437.648K3+920-1.102111000149.69974891.018637038K3+770.300K4+069.700K4+6208.3141649421000238.95994791.359568016K4+381.040K4+858.960K5+4600.4968870411000100.8109040.461947199K5+359.189K5+560.811K6+0706.00094横断面设计4.1查规范，得各项技术指标路基宽度据任务书知道公路等级是高速公路，车道数为六车道。再查公路工程技术标准可知高速公路车速为六车道的路基宽度一般值为34.5m,取设计车道宽度为3. 75m，得总车道宽度为3. 75×622.5m，硬路肩宽度一般值为3.5m或3.0m，土路肩一般值为0.75m。中央分隔带宽度一般值为3