土木工程毕业论文(公路)

1、土木工程毕业论文第1章绪论1.1选题的背景目的及意义本次的嘉（荫）萝（北）公路太平沟至跃进段两阶段初步设计位于嘉荫和萝北之间，嘉荫县位于黑龙江省东北部，小兴安岭北麓，隔黑龙江与俄罗斯与远东隔江相望。边境线长249公里，被国务院批准为国际客货运输口岸、江海联运港口和对外国人开放地区。萝北位于黑龙江省东北部，是亚洲最大的石墨矿床，林木种类繁多，也是我省的口岸城市，对俄贸易繁荣，萝北自然生态景观独特，有名山旅游经济开发区、龙江三峡国家森林公园、望云峰滑雪场等名胜，随着当地经济的飞速发展，和旅游事业的兴旺，原来的公路已经远远不能要求，这两个城市都是重要的边境城市，在很多方面都有广阔的交流空间。一直以来

2、，随着当地经济的飞速发展，和旅游事业的兴旺，原来的公路已经远远不能要求，因此，经过有关部门的研究，决定在此两地间修建一条公路，促进两个城市之间的资源流通，信息共享，共同发展，减小地区经济差异。根据两个城市的经济发展水平，以及沿线自然地形条件，远景交通量，公路建成后所承担的主要任务，拟修建二级公路，此公路的开通，对公路沿线的居民的出行及交通运输和大力发展当地的旅游事业，起着非常重要的作用，有利于当地的经济发展。我国幅员辽阔，公路对我们生活意义非常重要。该路的修建可以提高沿线附近城镇的经济发展,拉动区域间的经济和文化交流。这条路修好之后一定会非常有利于两地之间的发展以及沿线城镇的发展！本次设计是在

3、老师的具体指导下完成嘉（荫）萝（北）公路太平沟至跃进段两阶段初步设计任务，以达到对所学专业知识的巩固、深化与综合应用，使理论与实践相结合，全面提升自己的综合能力和素质。要求掌握路线设计、路基设计、路面设计、路线交叉设计、小桥涵设计以及工程概算设计等有关理论和具体设计方法，并能够运用计算机独立完成全部设计图表。为毕业后适应生产单位的实际工作需要打下坚实的基础。1.2设计任务及设计依据设计任务依据地形图完成给定路线的初步设计，包括：路线设计、路基设计、路面设计、小桥涵设计、路线平面交叉设计、应用计算机绘制工程图。设计依据设计本路的主要依据是沿线的自然情况和公路规范。本道路工程属于一般公路建设，具体

4、设计资料如下：（1）地形图，比例尺1：10000（2）等高距为10米（3）施工条件：两侧都可以取土，尽量采用机械施工，地形为山岭重丘区，按照中华人民共和国交通部颁布公路工程技术标准2公路路线设计规范3进行设计。(4)设计年限为20年1.3本公路的使用任务功能及建设意义本公路主要用于连通嘉荫和萝北两个省内主要边境城市，以及沿线的小镇，带动该地区的经济发展。作为与俄罗斯远东经济交流的窗口，急需发展更完备的基础设施。所以建这条公路可以直接带动两地经济及文化的快速发展，对推动两地的发展能起到非常积极的作用。该公路位于我国的最东北部，对国防建设也有很积极的作用。可以保证人民的安居乐业。1.4路线概况本路

5、线设计为二级公路，设计速度为60km/h，路线位于山岭重丘区，所以道路比较曲折，曲线比较多，本次设计的路线共有9个交点，根据交点处的特殊地形分别设置了不同的平曲线，其中包括四个特殊的曲线，一个卵形，两个S形，一个非对称。为了使公路排水通畅，免受水的危害，该路线上设置了八个涵洞，沿线还设了边沟，截水沟和排水沟及渗沟。查公路自然区划标准1路线位于黑龙江省北部地区，属于山岭重丘区，地表植被为人工林和次生林，地势起伏较大。公路自然区划为12区，属寒温带大陆性季风气候区，冬季受极地大陆气团控制，严寒干燥。年平均气温1.5C，历年极端最高气温37.7C，极端最低气温-34.5C，多年平均最大冻深0.82.

6、5m。地貌类型为温润重丘，低山为主，其次为冲击平原和沼泽，地表切割深度大部为200500cm，土质为粉质中液限粘土主要自然灾害为雪害，冻胀，翻浆，水毁。年降水量6001200mm.整个设计所处路段位于山岭重丘区，地表排水畅通，不会形成长期地表积水。地下水位也较低，大多路段的路基不受地下水影响。1.5道路等级的确定及主要采用技术标准1.5.1确定公路等级(1.1)交通量年平均增长率为7.2%，一般能适应各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交量，=8284,交通量在500015000之间，所以所选路段为二级公路该道路为二级公路，设计速度为60Km/h，采用普通水泥混凝土路面，设计基准期为20年，安全等

7、级为三级，目标可靠度85%，目标可靠指标1.04,变异水平为中级，一般能适应各种车辆折合成小客车的年平均昼夜交通量为8284辆/日，在500015000之间，交通量年平均增长率为7.2%.1.5.2采用的技术标准表1.1技术指标选取表序号指标名称单位（含名山支线）1公路里程Km7.342计算行车速度Km/h603路基宽度m10.04行车道宽度m2x3.55硬路肩宽度（全幅）m2x0.756土路肩宽度（全幅）m2x0.757中央分隔带宽度m08不设超高最小平曲线半径m15009最大纵坡%610最小坡长m15011凸形竖曲线最小半径m300012凹形竖曲线最小半径m300013竖曲线最小长度m90

8、14设计洪水频率一1/50第2章路线2.1路线方案的说明和比较2.1.1路线方案说明本路线共走了7.34公里，地形比较复杂，道路比较崎岖，设置的平曲线较多，而且由于地形比较复杂，所以特殊地区采用了一般最小半径。由于路线所处地区处于山岭重丘区，很多地方容易汇水，所以设计了良好的排水设施，共8个涵洞，沿线都设计了边沟，截水沟和排水沟。由于某些路段地质条件不好，所以需要对特殊地基需要进行处理，常见的有基底处理，清草皮，砍挖树根，自然横坡较陡时地面需要挖台阶，湿软地基处理，路基加宽填筑，防护与加固工程2.1.2路线方案的比选如有路线局部方案，应分别进行定线设计，经论证比较定出推荐方案，路线方案比较选择

9、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）等。1、对路线方案作深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优方案。本段路起讫点已定（N=5277830，E=22437000，高程为360米），终点（N=5277700，E=22442550,高程为450），经分析比较，确定两个方案，即方案一，方案二。方案一是沿河线，沿线高程一直增加，途中没有遇到垭口，所以从头到尾都是从低到高得走向。线路虽然比较平缓，但是线性过于普通无法满足特殊线性设计要求，临河一侧受洪水威胁大，需做防护工程。方案二是走一

10、段谷地然后沿山腰经过垭口，再进入谷底平坦地带，全程高程呈先升高后降低再升高，可取到较好的线形和最优的设计，满足特殊线形设计要求，又方案一线路长于方案二，所以选择方案二。2.2路线平面线形设计2.2.1定线的原则和方法1、一般原则道路平面位置应按照道路总体规划道路网布设。道路平面线形设计应与地形、地质、水文等结合，并综合考虑公路的平面、纵断面、横断面三者间关系，做到平面顺适、纵断面均衡、横断面合理。（3）路线设计必须贯彻执行加强环境保护和合理利用土地资源的基本国策，在确定路基、路面、桥梁、隧道、交叉、交通工程及沿线设施等人工构造物的结构形式、布设位置、取弃土场、征用土地等设计中，应减少因修建公路

11、给沿线生态带来的影响，并结合绿化或采取相应工程措施，协调、改善人工构造物与沿线自然景观间的配合，提高公路环境质量。平面线形必须与地形、地物、环境、景观等相协调，同时应注意线形的连续与均衡性，并同纵断面相互配根据公路路线设计规范3（JTGD202006）规定，应满足直线最小长度的规定，其最小长度为：当计算行车速度60km/h时，同向曲线间最小直线长度不小于行车速度的6倍为宜；反向曲线间最小直线长度不小于行车速度的2倍为宜。对于本路段，计算行车速度为60km/h，同向曲线间最小直线长度不小于360m；反向曲线间最小直线长度不小于120m。2、定线的方法根据给定的起终点，分析其航空（直线）距离和所需

12、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。根据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）。山岭区地形的选线步骤:a试坡:由道路勘测设计10198定导向线。在山岭重丘地带，根据等

13、高线间距和所选定的平均纵坡（视路线高差大小，一般选5%5.5%之间）按计算得等高线间平均长度a（a=等高距/平均纵坡）（2.1）式中一一相邻等高线间平距山岭重丘区二级公路平均纵坡为5%地形图上的等高距为10m所以，=10/0.05=20m,在1：10000的地形图上，=2cm。将各点连成折线，即均坡线。b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。c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

14、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，满足线形设计和公路路线设计规范3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。d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。e定线：经过几次修正后，最终确定出满足公路路线设计规范3要求，平纵线型都比较合适的路线导线（最终定出交

15、点位置）。根据公路路线设计规范3规定，二级公路山岭重丘区最大纵坡为6%,最小坡长限制为150m,最大坡长视其具体坡度而定。二级公路山岭重丘区最大容许合成坡度为9%。当陡坡于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，特别是在冬季路面有积雪结冰的地区，其合成坡度必须小于8%。为保证路面排水迅速，各级公路的最小合成坡度不宜小于0.5%，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%。根据以上规定，结合路线起讫点，桥涵等控制点的高程，兼顾平、纵线形的协调和经济进行拉坡。（3）确定各平曲线半径及缓和曲线长度圆曲线能够较好地适应地形的

16、变化，并可以获得圆滑的线形，在与地形、地物等条件相适应的前提下，宜尽可能采用较大曲线半径，以优化线形和改善行车条件。确定圆曲线半径时，应注意以下几点；a、在条件许可时，争取选用不设超高的圆曲线半径。b、在一般情况下，宜采用极限最小半径的4至6倍或超高横坡度为2%至4%的圆曲线半径。c、当地形条件受到限制时，曲线半径应尽量大于或接近于一般最小半径。d、在自然条件特殊困难或受其他条件严格限制而不得已时，方可采用圆曲线的极限最小半径。e、圆曲线的最大半径不宜超过10000m。缓和曲线的作用是：曲率逐渐变化，便于驾驶操作；离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变;为设置超高和加宽提供过度段；与圆曲线配合得

17、当，美化线形。缓和曲线一般采用回旋线。2.2.2定线具体过程1、定均坡线。用2cm的长度在图纸上卡线，然后将各个点连接成折线。本设计中卡出了两条路线，即两种方案。2、初定导向线。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）。方案一共交出了9个交点。3、大略先设计一下各个交点处应该设计的平曲线的半径。下面以方案一为例，具体说明一下这个过程。本设计的方案一中：交点1处半径采用一般最小半径200米，主要是考虑到交点2与交点3是一个S型曲线，所以交点1与交点2之间要保持2V的距离即120米，所以采用了一般最小半径。交点2与交点3形成S型曲线，交点2与

18、交点3形成S型曲线可以使线路很好的跨越河流。交点4做非对称基本型，与前后两交点较远，只考虑与水沟的距离，所以选用300米的半径。交点5和交点6之间距离较近，又距离前后交点很远，有交点5转角较小，适宜做较大半径曲线，所以交点5与交点6可以做成卵形曲线。交点7在平坦的谷地，做成一般基本型曲线。交点8和交点9处在谷底，等高线比较稀疏，而且地形比较开阔，所以设计成S型曲线，有利与跨河。4、将设计好的路线粗略点绘在纵断面图上（直线五十米一个桩曲线二十五米一个桩），然后按照要求进行拉坡设计，检查出大填大挖的地方然后在平面图上进行修正，方法是将路线抬高一个等高线或降低一个等高线。经矢量化后从新精确点绘地面线

19、，同时将涵洞的设计考虑了进去，发现K72+825处有一跨水沟处需要设涵，为设涵采用了6%的极限坡度，为保持线性垭口处采用了2.15%的坡度，垭口处进行了大挖。2.2.3特殊线形设计方法在特殊的地段，由于地形比较复杂，需要设计一些特殊的线形，比如卵形，S形，非对称形等等，具体设置哪种线形需要根据具体地形具体情况来定，下面就逐一列举一些本设计中出现的特殊线形。1、卵形曲线两个不同半径的的圆曲线，当半径相差较大时，按设计规范要求，应在两曲线之间加入一段缓和曲线以使曲率渐变。这样在圆曲线两端和中间均设缓和曲线的时构成卵形曲线。2.2.4路线布设中遇到的主要问题和处理措施由于本路线位于山岭重丘区，其特征

20、是宽脊低岭，山岭连绵，分水岭多，垭口不高，常存在路路可通的情况。丘陵区选线，一般按地形大势来确定它的走线，合理的方案往往不是最直最短的路线。因为丘陵区路线平、纵、横三方面制约较严，短路线会造成高填深切，工程量大，占田过多，破坏自然景观和生态平衡。但也不是随地形变化而变化，不填不切过分曲折起伏频繁的路线，从而使行车条件恶化，达不到公路使用性质和任务的要求。丘陵区布线，首先要因地制宜，掌握好线性技术标准。还要考虑横断面设计的经济合理性。在一般横坡平缓地段，可采用半添半挖，或添多于挖的地基；横坡较陡的地段，则宜考虑全挖或挖多于填的路基，并注意纵向土石方的平衡，以减少废方和借方，尽量少破坏自然景观。在

21、本设计中遇到的主要问题是，地形比较复杂，不能采用较合理的半径，因为如果采用大半径的曲线的话，容易造成大填大挖，所以只能采用小半径的曲线。而且有时曲线间插的直线段长度不容易满足，所以只能采用极限最小半径，或将反向的圆曲线连接在一起，构成S形曲线，或将同向的圆曲线设计成卵形曲线。2.3纵断面设计2.3.1纵断面设计的原则和方法1、纵断面设计的原则纵坡设计必须满足标准中的各项规定。为保证汽车能在一定的车速安全的行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。丘陵区地形的纵坡应避免过分迁就地形而起伏大。山区的越岭线应避免采用极限纵坡，缓和坡段应自然的配合地形设置，在连续采用极限长度的陡坡之间，不

22、宜插入最短的缓和坡段，以争取较均匀的纵坡。纵坡设计时，应对沿线的地形、地质、水文、气候等自然条件综合考虑，根据不同的具体情况妥善处理，以保证公路的通畅和稳定。(4)纵坡设计应考虑填挖平衡，并尽量利用挖方运作就近路段填方，以降低工程造价.2、纵断面设计的方法点绘地面线根据各里程桩号及对应的地面高程，横向比例尺为1:2000，纵向1:200,点绘路线纵断面图的地面线。拉坡调坡定坡确定设计高程时，应根据技术标准规定公路的最大纵坡、限制坡长、纵坡折减、合成坡等，并结合路线起点、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

23、平、纵在线形的协调。同时还是最经济的设计。确定纵坡度，变坡点的位置高程纵断面设计线不宜太碎，应保证最小坡长要求，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%。纵断面图的详细设计选取各变坡点处竖曲线半径：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。平、竖曲线的组合规范规定计算行车速度60的公路，必须注重平、纵线形的合理组合。

24、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和心理方面的要求。基本要求如下：平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线，即“平包纵”。合成坡度的控制应与线形组合设计相结合。有条件时，一般最大合成坡度不宜大于8%,冰雪严寒地区不宜大于6%，最小合成坡度不小于0.5%。计算行车速度40km/h的公路，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部，不得插入小半径平曲线。直线段内不能插入短的竖曲线。小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重迭。避免在长直线上设置陡坡及曲线长度短、半径小的凹形竖曲线。全线设计基本满足平、纵配合的要求在平曲线处，满足“平包纵”的要求。设计竖曲线在纵坡变更处设竖曲线，竖曲

25、线采用抛物线形式。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2000。极限最小半径为1400；凹形竖曲线最小半径为1500，极限最小半径为1000。竖曲线最小长度为50。2.3.2纵断面设计的具体过程K70+000.00K70+700.00之间，K70+000地面高成为360，K70+700处地面高成为370，平均纵坡为1.43%，设计中采用0.91%的坡。K70+700.00K71+500.00之间，地面线的平均纵坡是5.13%，设计中采用5.00%的坡。K71+500.00K72+400.00之间，由于前800采用了较大的纵坡，所以这900设置缓和坡段，地面线的平均纵坡是3.48%，设计中采用3.00%的坡。K72+400.00K73+000.00之间，地面线的平均纵坡为6.13%，但在K72+825处有一涵洞，为了满足涵洞的填土要求，在这600设置6.00%的纵坡。K73+000.00K73+820.00之间，由于前一段采用6.00%的极限纵坡，所以要接一缓和坡段，此段经过垭口所以可以进行大挖，所以在此820采用-2.15%的纵坡。K73+820.00K74+500.00之间，地面线比较陡，为了尽量减少填挖方，此680采用-5.47%的坡度。K74+500.00K75+