湘潭某地区老屋塘—梅子岭高速公路 毕业设计.doc

摘 要本设计为湘潭某地区老屋塘梅子岭高速（），本次选题，是依据大学专业课程，道路勘测设计、路基路面工程等内容而定的具有代表性，全面检测所学知识的结业性选题。巩固大学生在校期间所学的基本理论和专业知识；巩固、深化、拓宽所学过的基础课程、专业基础课和专业课知识，提高综合运用这些知识独立进行分析和解决实际问题的能力；以及锻炼自己画图、识图能力。解决道路工程设计中各方面问题所需的综合能力和创新能力，达到初步了解与掌握道路工程实际工作内容和设计工作的方法与步骤。设计内业详细资料有：路线设计，包括纸上定线,绘制路线平面图、路线纵断面设计；路基设计，包括两公里横断面和路基土石方的计算及路基排水设计；路面设计,包括沥青路面设计和水泥混凝土路面设计；结构物设计包括立交桥设计，小桥涵设计，完成一项涵洞设计；在k1+300-k1+350设置重力式挡土墙，荷载标准为汽20；最后进行软件复核。通过对原始数据的分析,根据该路段的地质、地形、地物、水文等自然条件,依据公路工程技术标准 、公路路线设计规范等交通部颁发的相关技术指标,在老师的指导和同学的帮助下完成的。关键词：高速公路，路线，路基,路面,挡土墙，排水 abstractthis design for the xiangtan house pond - plum hill high speed in a given area (80/h), the selected topic, is based on university courses, road reconnaissance design, roadbed engineering and so on as representative, comprehensive testing knowledge in graduation sexual topics. consolidate college students during the period of school learning basic theories and professional knowledge; consolidate, deepen and broaden the learned basic course, professional basic course and specialized course knowledge and improve the integrated use of these knowledge independent analysis and ability to solve practical problems; able to read drawing and exercise myself,. solve the problem of all aspects in the design of road engineering the comprehensive ability and innovation ability, to preliminary understanding and mastery of road engineering practice content and method and step of design work.design details in the industry are: the route design, alignment, including paper and draw the route plan, route profile design; cross-sectional roadbed design, including two kilometers and roadbed subgrade drainage conditions of the calculation and design; pavement design, including the design of asphalt pavement and cement concrete pavement design; structure design including the design of overpass, small bridge culvert design, complete a culvert design; in k1 + 300 - k1 + 350 set gravity retaining wall, the load standard for steam - 20; finally carries on the software review.sections through the analysis of original data, according to the geology, topography, terrain, hydrology and other natural conditions, on the basis of highway engineering technical standards, the specification for highway route design, such as the ministry of communications issued by the relevant technical indicators, with the help of the teachers guidance and classmates.key words: expressway , route, subgrade, pavement, retaining wall, drainage 目 录第一章 设计说明及主要技术指标11.1 设计说明11.2主要技术指标1第二章 路线设计计算书22.1选线的基本原则22.2平面设计：4第三章 纵断面设计11第四章 路基设计184.1路基设计原则及规定194.2路基填挖土高度194.3边坡稳定性分析194.4公路用地宽度界限194.5软土路基处理194.6路基防护204.7排水设计204.8路基土方量计算22第五章 路面设计23 5.1沥青路面设计计算23 5.2水泥路面设计计算29 5.3 路面结构推荐34第六章 结构物设计356.1挡土墙设计356.2 桥梁涵洞设计41总 结43参 考 文 献44致 谢45 1 第一章 设计说明及主要技术指标1.1 设计说明 本次设计是湘潭某地区老屋塘-梅子岭高速公路的设计，设计车速为80km/h，双向四车道，设置中央分隔带。设计中主要包括以下几个阶段：（1）主线平面设计：在这段路上选了三个交点，交点半径为1000m、1000m和1200m。（2）纵断面设计：考虑满足排水的最小纵坡要求进行了路线纵断面设计。全线共有两个变坡点，半径为20000m和8000m。（3）本公路位于中国公路自然区划的5区，为东南湿热区（4）路基干湿类型为中湿，土类为粘质土，土基干湿状态的稠度值为0.9。（5）横断面设计：以桩号为基本点，进行了横断面设计、路基设计表设计、土石方计算、排水平面设计等。（6）路面结构设计：采用手工和程序相结合的办法进行了路面结构设计。（7）在k1+300-k1+350设置重力式挡土墙，荷载标准为汽20级。（8）预算：编制了路线范围内路基和路面部分的预算文件。关键词： 主线平面设计、纵断面、横断面、路面结构设计1.2主要技术指标1设计行车速度为80km/h。2路基宽度为24.5m，其中中央分隔带2m，路缘带20.5m，行车道43.75m，硬路肩22.5m，土路肩20.75m。3圆曲线一般最小半径：400m，圆曲线极限最小半径：250m，不设超高的最小半径为2500m。缓和曲线最小长度为60m。4竖曲线一般最小半径：凹型为3000m，凸型为4500m。竖曲线极限最小半径：凹型为2000m，凸型为3000m。5竖曲线最小坡长200m。竖曲线最大纵坡为5%。 第二章 路线设计计算书2.1选线的基本原则（1）正确处理道路与农业的关系，新建公路要占用一部分农田，这是不可避免的，但是要尽量做到不占或少占高产田；路线应与农田水利建设相配合，有利于农田灌溉，尽可能少与水渠相交；当路线靠近村庄或田地通过时，尽量沿河岸布线，利用公路的防护措施，兼作保村、护田之用。（2）正确处理新、旧路的关系路线与原有道理相交时，等级较高时需要修建跨线构造物，使之成立体交叉，若为低等级道路相交，可做成平面交叉。（3）合理考虑路线与城镇的联系路线选择时，应坚持便民不扰民，靠村不进村的原则；路线应尽量避开重要的电力、电讯设施，尽可能减少拆迁民房，树木，电杆，通讯设施的数量。（4）处理好路线与桥位的关系大、中桥位常常是路线的控制点，原则上应服从路线总方向，并满足桥头接线的要求，桥路综合考虑；小桥位置应服从路线走向，但遇到斜交过大或河沟过于弯曲的情况，可采用改河措施或改移路线。（5）当地景区较多，道路路线经过风景区时，其线形要与当地风景协调一致，路线如果与当地历史古迹相冲突时，必须改线避绕。（6）注意土壤水文条件2.2平面设计： 平面线形的设计主要是确定交点位置、曲线半径、缓和曲线的长度等。确定过程中应保证平面线形连续顺适，保持各平面线形指标的协调、均衡，而且要与地形相适应和满足行驶力上的要求。根据地图上的地形，我选定了两个路线方案，下面将两个方案均进行完整的平面设计，再将两方案进行进一步比选后，选择更为合理的方案进行纵断面设计。1方案一平面设计 设计的线形大致如下图所示： 图2-1（1）交点坐标计算在路线上选取a、b、c、d、e、f、g、h点，其坐标为：a（529.280, 074.0） b（529.320, 074.8）c（529.313, 075.4） d（529.256，075.8）e（529.288，076.4） f（529.476，077.0）g（529.570, 077.4） h（529.594, 078.0）起点（529.260, 074.20） 终点（529.600, 078.13）已知交点前直线上两点的坐标为（,）和(),后直线上两点坐标为（）和（）,则交点坐标为（x,y） 故 jd1（529.352371, 75.123710） jd2（529.207232, 76.142232） jd3（529.565415, 77.285367） （2） 交点间距、转角计算设起点坐标为（），第i个交点坐标为（）,i=1,2,3,.n,则坐标增量：，交点间距：计算方位角：如果dx0，路线为右偏；如果0, 路线为左偏经计算求得交点距离：=928.317m =1028.811m =1197.937m =841.344m方位角： 公路偏角： （3） 圆曲线计算jd1段，取半径r=1000。确定缓和曲线长度：按离心加速的变化率计算：=0.036vr=0.036801000=18.43m按驾驶员操作反映时间：=v1.2=801.2=66.67m按超高渐变率计算：= =118.13m按视觉条件计算：=r/9=111.11m综上取=120m=0.600m=59.993m=181.266m361.224m7.922m1.308m主点桩号计算：jd1=k0+928.317zh=jd=k0+928.317181.266=k0+747.051hy=zh+=k0+747.051+120=k0+867.051yh=hy+(-2)=k0+867.051-（361.224-2120）=k0+988.275hz=yh+=k0+988.275+120=k1+108.275qz=hz2=k1+108.275361.2442=k0+927.663验算jd=qz+2= k0+927.663+1.3082= k0+928.317（计算无误）对于交点jd2，取半径r=1000，缓和曲线=120m, p=0.600, q=59.993=286.480m565.200m25.913m7.760m主点桩号计算：jd2=(k1+108.275)+1028.811181.266=k1+955.820zh=jd=k1+955.820-286.480=k1+669.340hy=zh+=k1+669.340+120=k1+789.340yh=hy+(-2)=k1+789.340+(565.2002120）=k1+1114.540hz=yh+=k1+1114.540+120=k1+1234.540qz=hz2=k1+1234.540515.2002=k1+951.840验算jd2=qz+2=k1+951.840+7.7602= k1+955.820（计算无误）对于jd3段，半径取值r=1200m确定缓和曲线长度：按离心加速的变化率计算：=0.036vr=0.036801200=15.36m按驾驶员操作反映时间：=v1.2=801.2=66.67m按超高渐变率计算：= =118.13m按视觉条件计算：=r/9=133.33m综上取=135m=0.633m=67.493m=226.006m450.038m11.052m1.974m主点桩号计算：jd3桩号=k2+234.540+1197.937-286.480=k3+145.000zh=jd=k3+145226.006=k2+918.994hy=zh+=k2+918.994+135=k3+53.994yh=hy+(-2)= k3+53.994-（450.038-2135）=k3+234.032hz=yh+= k3+234.032+135=k3+369.032qz=hz2= k3+369.032-450.0382=k3+144.013验算jd3=qz+2= k3+144.013+1.9742= k3+145.000（计算无误）表2.1 方案一交点参数表jd1jd2jd3r(m)100010001200 (m)120120135()13 49 16（z）25 30 29（y）15 02 31（z）p(m)0.6000.6000.633q(m)59.99359.99367.493 (m)181.266286.480226.006 (m)361.224565.200450.038 (m)7.92225.91311.052 (m)1.3087.7601.974jdk0+928.317k1+955.820k3+145.000zhk0+747.051k1+669.340k2+918.994hyk0+867.051k1+789.340k3+53.994yhk0+988.275k2+114.540k3+234.032hzk1+108.275k2+234.540k3+369.032qzk0+927.663k1+951.940k3+144.013经验算，第一个平曲线和第二个平曲线间直线段长度为561.065m，第二个平曲线和第三个平曲线间直线长度为684.454m，均大于2v（=160m），且本设计的平曲线均为反向曲线，故满足要求。2方案二平面设计设计的线形大致如下图所示：图2.2 方案二平面线形图交点坐标计算在路线上选取a、b、c、d、e、f、g、h点，其坐标为：a（529.220, 074.6） b（529.284, 075.0）c（529.231, 075.4） d（529.043，075.8）e（529.054，076.4） f（529.126，076.8）g（529.324, 077.2） h（529.766, 077.8）起点（529.188, 074.4） 终点（529.913, 078.0）已知交点前直线上两点的坐标为（,）和(),后直线上两点坐标为（）和（）,则交点坐标为（x,y） 故 jd1（529.270529, 75.315806） jd2（529.945412, 76.008302） jd3（529.157245, 76.973615） 交点间距、转角计算设起点坐标为（），第i个交点坐标为（）,i=1,2,3,.n,则坐标增量：，交点间距：计算方位角：如果dx0，路线为右偏；如果2.0m的路段，路床顶面以下0-60cm采用7%石灰土处理层,立即底部设3%土拱,土拱设30cm5%石灰土处理层,对于路基中部填土的掺灰,又施工建立根据具体情况,在保证路基压实度的前提下,决定处理的土层及掺灰量。本路段软土路基采用抛石挤淤方法处理。4.6路基防护1.路基填土高度h3m，时，采用浆砌片石衬砌拱防护，当3h4m时，设置单层衬砌拱，当4h6m时，设置双层衬砌拱，拱内铺设草坪网布被为保证路面水或坡面水不冲刷护坡道，相应于衬砌拱拱柱部分的护坡道也做铺砌，并设置20号混凝土预制块至边沟内侧。20号混凝土预制块的规格分为两种，拱柱及护脚采用5cm30cm50cm的长方体预制块，拱圈部分采用5cm30cm65cm的弧形预制块（圆心角30度，内径125cm，外径130cm），预制块间用7.5号砌浆灌注。3.路线经过河塘地段时，采用浆砌片石满铺防护，并设置勺形基础，浆砌片石护坡厚30cm，下设10cm砂垫层，基础埋深60cm ,底宽80cm，个别小的河塘全部填土。4.桥梁两端各10cm及挖方路段采用浆砌片石满铺防护，路基两侧边沟全部浆砌片石满铺防护，厚25cm。4.7排水设计 常见的地面排水设施有边沟、截水沟、跌水与急流槽等。分别设于路基的不同部位，各有其主要功能。各类地表排水设施的沟槽顶面应高出设计水位0.1-0.2m。地表排水设施的横断面形状和尺寸应满足排水设计流量的要求，不产生冲刷和淤积。1.排水明沟的设计与计算 在k2+50处进行排水计算，取设计流量为0.70ms，沟底纵坡i=0.005，沟渠粗糙系数n=0.025，用选择法求沟渠的断面尺寸并验算水流速度。(1) 设置沟底宽度b=0.5m，边坡坡率m=0.83。沟底深度，h=0.60m.(2) 计算湿周。 =2.06m(3) 计算过水断面面积。 =bh+mh =0.50.6+0.830.6 =0.60m(4) 计算水力半径。r= =0.602.06=0.29m(5) 计算流速。 因r=0.29m，y=1.5=29.71则 =1.13ms查规范可知vmax=1.6ms。根据vmin=r，并取=0.45。则vmin=0.24ms可知：vminvvmax(6) 计算通过流量q=0.601.13=0.68ms，通过流量q与设计流量qs相差未超过，水流速度在允许的范围内，无需要加固，故计算结果满足要求不需要验算，因此，该沟渠的尺寸可定为0.5m,h=h+0.15=0.75m。2.截水沟设计采用矩形截水沟，沟底宽度和深度均为0.6m.截水沟设置在路堑坡顶和路堤坡脚，截水沟与坡脚之间有2.5m的间距，并有2%向沟倾斜的横坡，确保路堤不受水害。 填方路段截水沟示意图（4-2） 挖方路段截水沟示意图（4-3） 4.8路基土石方计算： 经过路基土石方数量计算表计算得，本段路基的填方为331366，挖方为344209，本庄利用为24631.9，弃方为12843. 第五章 路面设计5.1 沥青路面设计路面是用各种材料混合料铺筑在路基上供车辆行使的层状结构物。路面的基本功能是为车辆提供快速、安全、舒适和经济的行使表面，要求路面能够满足行车的使用要求，降低运输费用和延长路面的使用年限。路面设计说明（1）根据路面所适用的公路等级，高速、一级、二级公路面层类型为水泥混凝土与沥青混凝土，本设计公路对两种路面都进行了设计。（2） 在高等级公路建设中，为了将路面结构内的水分迅速排出，需要在路基全宽范围内铺筑路面。（3）根据规范要求沥青混凝土路面与水泥混凝土路面路拱在1%2%之间，本设计公路取2%。（4） 沥青混凝土路面：根据规范要求路面结构层采用15cm厚沥青混凝土面层（其中表面层采用4cm厚的中粒式密集配沥青混凝土抗滑表面，下面层采用6cm厚的粗粒式密集配沥青碎石，基层采用25cm厚的二灰碎石，底基层采用47cm厚的级配碎石。（5）水泥混凝土路面：面层采用25cm厚的普通混凝土面层，基层采用15cm厚的碾压混凝土，底基层采用20cm厚的天然砂砾路面设计基本原则（1）路面应具有良好的稳定性和足够的强度，表面应满足平整、抗滑和排水要求；（2）面层、基层的结构类型及厚度应与公路等级、交通等级组成相适应；（3）要顾及各结构层本身的结构特性；（4）要考虑水文状况的不利影响；（5）适当的层厚和层数，各结构层既要满足最小厚度要求，又应考虑施工可行性；（6）应与当地的气候、水文、地质状况相适应，并充分利用当地筑路材料。5.1.1 设计资料（1） 公路等级：高速公路（2）设计年限： 15年 （3）车道系数：0.5（4）自然区划：（5）交通增长率：10%（6）车辆组成及交通量：5-1 交通量调查表型号前轴载(kn)后轴载(kn)后轴数轮组数轴距(cm)交通量(辆/日)三菱t653b29.348.01双-400黄河jn16358.6114.01双-450湘江hqp4023.173.22双3350解放spq20031.378.03双3300东风eq15526.556.72双3500金杯sy13212.827.61双4805.1.2设计要求沥青路面应采用道路石油沥青或其加工产品，沥青的选择应根据公路等级、气候条件、交通量及其组成，路线线形、面层结构、施工工艺等因素，并结合当地使用经验确定。（1）沥青面层应具有坚实、平整、抗滑、耐久的品质，同时，还应具有高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害以及防止雨水渗入基层的功能。（2）基层是主要承重层，满足稳定、耐久、较高的承载能力。（3）底基层是设置在基层之下, 并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用的次要承重层，因此，对底基层材料的技术指标要求可比基层材料略低。（4）垫层是设置在底基层与土基之间的结构层