黄土高原某地区二级公路6标段综合设计

1、. 黄土高原*地区二级公路6标段综合设计一、工程概况1、工程名称：黄土高原*地区新建二级、三级公路设计。2、建立单位：第一公路工程局。3、建立场地：拟建公路位于*山区，具体位置见地形图。4、建立规模：路线总长35km。5、本工程拟定开工日期：2015年7月1日，竣工日期：2016年12月30日。二、设计原始资料1、气象条件1夏季近30年连续7天平均最高温度39，冬季最低气温15。2主导风向：西北。根本风压0.37kN/m2。3根本雪压：0.25kN/m2。4年降雨量：412mm；日最大降雨量：63mm；时最大降雨量：33mm；雨季集中在9、10月份。5土壤最大冻结深度550mm。2、工程地质条

2、件1工程建筑场地属山岭重丘区。2平均地下水位高度1.52.0m。3、施工条件1建立场地为山岭重丘，地形复杂，有施工便道，水、电就近可以接通，根本具备开工建立条件。2拟参与投标的施工单位技术力量和机械化水平均较高。4、交通组成及交通量设计过程中提供5、材料供给情况沿途有砂石、石灰、粉煤灰、水泥供给。三、设计任务及要求1、设计任务根据业主单位提供的设计委托书，完成公路等级及其主要技术标准确定、路线方案比选、路线平面设计、路线纵断面设计、路基横断面设计、路基超高、加宽设计、土石方数量计算与调配、防护工程设计、路面构造及材料设计、路基路面排水设计和桥梁涵洞设计等容。2、设计容1路线设计公路等级及其主要

3、技术标准确定；路线方案比选；路线平面设计；路线纵断面设计。2路基设计路基横断面设计路基超高、加宽设计土石方数量计算与调配防护工程设计3路面设计路面等级确定路面构造组合设计路面厚度设计与计算4桥梁设计或挡土墙设计二选一桥梁位置、孔数及跨径、构造类型确定截面配筋设计钢筋砼或预应力砼构造或桥面系构造设计钢桥或圬工拱桥挡土墙构造形式确定、构造与布置以及重力式挡土墙设计5其他选做施工组织设计公路工程概预算编制3、设计成果设计成果包括两局部：1文件 = 1 * GB3 设计说明书按设计容，分章节详细说明设计依据、设计思想、方案论证、计算方法及过程。= 2 * GB3设计计算说明书应用设计软件输入参数及输出

4、结果等。2图纸和表格A3纸路线路线平面图；路线纵断面图；直线、曲线及转角表等图表；路基、路面路基设计表1km；路基横断面图1km；路基土石方数量计算表1km；路基标准横断面图；路基路面排水系统布置图1km；路基路面排水设施设计图；路基防护工程设计图针对具体桩号，标出有关尺寸；路面构造设计图等图表。桥梁、涵洞桥梁、涵洞布设图在路线纵断面图中示出位置、构造类型、孔数及跨径；其他选做工程施工进度图；概预算文件等图表。四、设计成果统一要求毕业设计完成后提交的文件分两本装订：1设计说明书文件应完整地说明设计方案、设计依据、设计步骤及过程；论述充分，条理清晰，表达准确，简明扼要；书写整齐；计算过程尽可能表

5、格化。设计说明书的字数应在10000字以上，打印。设计说明书应按以下顺序装订：封面；扉页；毕业设计任务书；中英文摘要和关键词；目录；正文；参考文献；致。2图纸和表格A3纸设计图纸应符合国家有关制图标准，正确表达设计意图；图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规。图纸和表格应按以下顺序装订：封面；目录；图纸和表格。按照设计成果中的图表顺序五、国家标准及设计参考资料1.现行规标准1公路工程技术标准JTG B012003；2公路路线设计规JTG D202006；3公路路基设计规JTG D302004；4公路沥青路面设计规JTG D502006；5公路水泥混凝土路面设计规JTG D40201

6、1；6公路排水设计规JTG/T D332012；7公路桥涵设计通用规JTG D602004；8公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规JTG D622004等。2.教材1道路勘测设计；2路基路面工程；3桥梁工程；4公路施工组织与概预算等。3.公路设计手册1公路设计手册路线；2公路设计手册路基；3公路设计手册路面；4公路小桥涵设计手册等。4.其它1土木工程专业毕业设计指南：道路工程分册：中国水利水电，20002土木工程专业毕业设计指南：桥梁工程分册：中国水利水电，2000第1章 路线平面设计1.1 公路等级确实定交通量资料所给道路交通量资料如表1.1所示。表1.1 道路交通量序号车型交通量辆/日1

7、小客车25002解放CA158003东风EQ1406504黄河JN1625001.2设计交通量确定道路上行驶的的车辆主要是汽车，对于混合交通的道路还有一局部非机动车辆，汽车的行驶性能、外廓尺寸以及不同种类车辆的组成对道路几何设计具有决定作用，比方确定路幅组成、车道宽度、平曲线加宽、纵坡大小、行车视距都与设计车辆有密切关系。因此选择有代表性的车辆作为道路设计的依据是必要的。作为道路设计依据的车辆可分为四类：小客车、载重汽车、鞍式列车、铰接车。当道路上行驶的车辆种类较多时，其行驶规律、速度以及占用道路的净空差异较大，作为道路设计的交通量应折算成*一标准车型。公路工程技术标准JTBG B01-200

8、3规定交通量换算采用小客车为标准车型。确定公路等级的各代表车型和车辆折算系数规定如表1.2。 表1.2 各汽车代表车型与车辆折算系数序号代表车型折算系数说 明1小客车1.019座的客车载质量2t的货车2中型车1.519座的客车载质量2t-7t的货车3大型货车2.0载质量 7t-14t的货车4拖挂车3.0载质量14t的货车1.3道路交通量参数表序号汽车 型 号总重力kN载重力kN前轴重力kN后轴重力kN后轴数轮组数出产国1解放CA1591.3550.0020.9770.381双中国2东风EQ14092.9050.0023.7069.201双中国3黄河JN162174.5100.0059.5011

9、5.001双中国经计算得，各汽车所载重及所确定车型大小如下：解放CA15载重5.102吨，属中型车；东风EQ140载重5.102吨，属中型车；黄河JN162载重10.204吨，属大型车。确定设计交通量为：N=25001.0+8001.56501.55002.0=5675(辆/日)根据公路路线设计规JTG-D20-20062.1.1g规定，双车道二级路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量500015000辆，确定该路为二级路。1.2 道路选线选线的根本原则：1路线的走向根本走向必须与道路的主客观条件相适应2在对多方案深入、细致的研究、论证、比选的根底上，选定最优路线方案。3路线设计应尽

10、量做到工程量少、造价低、营运费用省，效益好，并有利于施工和养护。在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术标准。4选线应注意同农田根本建立的配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园。5要注意保持原有自然状态，并与周围环境相协调。6选线时注意对工程地质和水文地质进展深入勘测调查，弄清其对道路的影响。7选线应综合考虑路与桥的关系 选线的步骤和方法：道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素

11、，通过纸上选线把路线的平面布置下来。1全面布局全面布局是解决路线根本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中表达。路线的根本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由教师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。2逐段安排在路线根本走向已经确定的根底上，根据地

12、形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。3具体定线在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算根本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用适宜的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。1.3平曲线要素值确实定 平面设计原则：(1) 平面线形应直捷、连续、顺舒，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。(2) 除满

13、足汽车行驶力学上的根本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。(3) 保持平面线形的均衡与连贯。为使一条公路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意使线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。(4) 应防止连续急弯的线形。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缓和曲线。(5) 平曲线应有足够的长度。如平曲线太短，汽车在曲线上行驶时间过短会使驾驶操纵来不及调整，一般都应控制平曲线包括圆曲线及其两端的缓和曲线的最小长度 平曲线要素值确实定：平面线形主要由直线、圆曲线、缓和曲线三种线形组合而成的。当然三个也可以组合成不同的线形。在做这次设计中主

14、要用到的组合有以下几种：1根本形曲线几何元素及其公式：按直线缓和曲线圆曲线缓和曲线直线的顺序组合而成的曲线。这种线形是经常采用的。例如设计中的大多数点都是应用这个的。如以下图一。缓和曲线是道路平面要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间或半径相差较大的两个转向一样的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。标准规定，除四级路可以不设缓和曲线外，其余各级都应设置缓和曲线。它的曲率连续变化，便于车辆遵循；旅客感觉舒适；行车更加稳定；增加线形美观等功能。设计是要注意和圆曲线相协调、配合，在线形组合和线形美观上产生良好的行车和视觉效果，宜将直线、缓和曲线、圆曲线之长度比的围应在1：1：1与1：2：1之间。求。在

15、设计的时候还要注意一下缓和曲线长度确定除应满足最小，外还要考虑超高和加宽的要求，所选择的缓和曲线长度还应大于或等于超高缓和段和加宽缓和段的长度要求。1平曲线主要参数的规定表1.4二级公路主要技术指标表设计车速60km/h平曲线一般最小半径200m极限最小半径120m缓和曲线最小长度60m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2000m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m极限最小半径1000m1.4 方案比选黄土高原地区的二级公路是属于山岭丘区，其地质条件较差，地形比拟复杂，所以修建的工程量也非常巨大，为了能更好的完本钱工程的全部设计工作，并根据该区域经济开展的情况，还有当地的工程费用等多

16、方面因素的考虑，路线要尽量避开深水鱼塘地区，同时也要防止穿过海拔比拟高的山体，并减少建筑物的拆迁，依据这些要求，我们作了多路段、多方案比选，现举出两个该路线段比拟合理的方案。两个方案的技术指标如下：1.5 方案经济指标比照表主要的技术指标方案一方案二平曲线路线总长km4.414.34平曲线最小半径米 150 130最大直线长度(米)718.35632.05竖曲线最大纵坡%1.0360.648最短纵坡长(米)713.0732016.275竖曲线的最小半径值凸/凹m8000/1500030000/0路基填土最大高度(m)14.523.440挖土最大高度(m)14.04615.263工程数量挖方m3

17、填方m3桥涵个数66中桥个数00拆迁量m23258.2741385方案一：这条路线总长度为4410m。避开了高填深挖的地段，减少了了土石方的量，降低了工程造价，靠近居民区，同时避开了学校和工厂，防止大规模的拆迁，给沿线居民的出行带来了很大的方便，同时也能拉动当地的经济效益，且该方案能够满足各种技术经济指标，符合路线的设计要求。方案二：该方案的路线总长度为4340m，路线长度相比方案一要短一点。虽然线型相对一方案比拟好，但是有大围的填挖方，拆迁量也比一方案大。相比方案一给沿线居民带来的经济效益小。经过综合分析，方案一虽然线路稍微长了一点，占用农田较多，但是防止了大填大挖，并且也没有造成大面积居民

18、区拆迁，从两个方案的工程量的大小和建立难度的比照，以及分别给沿线带来的经济效益来看，方案一的优势要大一些，故推荐方案一。第2章 线形设计2.1 平面设计 概述道路是一条带状的三维空间实体，以其外表的中心线为中线，而路线即道路中线的空间位置。路线在水平面上的投影叫路线的平面，沿中线竖直剖切而展开则路线的纵断面，中线上任一点法向切线是该点的横断面。本设计主选方案采用二维交点设计，路线全长3232m，平面交点个数为5。 平曲线设计的原则1在条件允许的情况下尽量使用大的曲线半径；2一般情况下使用极限半径的48倍或超高为24%的原曲线半径值，即3901500m为宜；3从现行设计要求方面考虑，曲线长度按最

19、小值58倍；4地形受限时曲线半径应该尽量大于一般最小半径；6为使线形连续协调宜将盘旋线与原曲线长度比例定位1:1:1与1:2:1之间7尽量保证全线指标均衡。 平面设计的技术标准表2.1 二级公路主要技术指标表设计车速60km/h平曲线一般最小半径200m极限最小半径125m缓和曲线最小长度50m不设超高的圆曲线最小半径路拱2.0%为1500m；路拱2.0%为1900m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径2000m极限最小半径1400m凹曲线一般最小半径1500m极限最小半径1000m本设计中8个交点处均采用圆曲线，曲线要素如下表2.2，圆曲线的最小半径为150m，圆曲线的最大半径为，所以全部满足规要

20、求。表2.2 曲线要素表交点号桩号切线长度缓和曲线长度平曲线长度外距JD1K0+430.92996.02160187.133211.3341JD2K1+389.088161.51180292.491738.439JD3K1+855.224136.19865248.079631.6123JD4K2+395.550101.09260199.40368.7971JD5K2+856.551179.893100333.155637.1575JD6K3+281.109128.72160233.766130.4283JD7K3+693.250109.77370214.53512.1973JD8K3+954.

21、407168.10480307.778937.9518 平曲线要素计算图2.1 曲线要素图1各要素计算公式如下：2.12.22.32.42.52.62.72.8式中：； 外距(m)；切曲差(m)；路线转角；(m)；设缓和曲线后m；(m)；(m)。2以为例，路线转角673817.5， 圆曲线半径，缓和曲线长，各要素计算如下：移值：切线增长值：缓和曲线角：切线长：平曲线长：外距：切曲差：圆曲线：根据以上算出的曲线要素与表2.2根本一样，且在误差围之，所以该桩点无误。3主点桩号计算公式：式中：直缓点桩号缓圆点桩号圆缓点桩号缓直点桩号曲中点桩号4实例：处的桩号为K0+782.964:经校核处桩号无误。

22、详细可见附录7直线及曲线转角表。2.2 纵断面设计 纵断面设计的步骤1拉坡前的准备工作2标注控制点的位置控制点是指路线纵坡设计的高程控制点。本设计线路中有2处原有乡村小道与新建道路平面相交，不作为设计控制点。而另外两处乡村马路(分别在桩号K1+490和K3+050处)，分别与拟建道路和新建道路相交，可作为高程控制点。第三个高程控制点的桩号为K2+304.000，该处是一条66m宽的河流，也是一个高程控制点，故整条路线总共有三个高程控制点。在山区还应该根据路基挖填平衡选择控制中桩处填挖的工程点，称为经济点。3试坡、调整、核对、定坡试坡主要是在已标出控制点和经济点的纵断面图上，根据技术标准，选线意

23、图，结合底面起伏情况，本着以控制点为依据，照顾多数经济点为原则，在这些点之间进展穿插和截弯取直，试定出假设干直坡线。试定纵坡以后，将所定纵坡与选定线时考虑的纵坡进展比拟，两者应该根本符合。根据调整后的直坡线，选择有控制作用的重点横断面，如高填深挖和重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对应中桩的挖填高度。经调整无误后即可定坡，定坡是逐段将直坡线的纵坡值，变坡点桩号和高程确定。边坡点一般要调整到10m整桩位上，变坡点的高程是根据纵坡、坡长依次计算确定。最后在边坡点进展竖曲线的设计。 竖曲线主要参数公路工程技术标准平曲线主要参数的规定，如表2.2。公路的纵坡不宜大于6%，也不宜小于0.3%，在横向排

24、水不畅的路段或长路堑路段，采用平坡(0%)或小于0.3%的纵坡时，其边沟应作纵向排水设计。桥上及桥头路线的纵坡设计需要注意的事项：(1)在小桥和涵洞处的纵坡根据路线的纵坡来设计；(2)桥梁及其引道的平、纵、横技术指标应与路线总体布设相协调，各项技术指标应表2.3 竖曲线指标设计车速km/h60最大纵坡6最小纵坡0.3凸形竖曲线半径m一般值2000极限值1400凹形竖曲线半径m一般值1500极限值1000竖曲线最小长度m一般值120最小值50符合路线布设的规定。大桥的纵坡一般小于4，桥头引道的纵坡一般小于5，引道紧接桥头局部的线形应与桥上线形相配合。隧道及其洞口两端路线的纵坡：隧道的纵坡应大于0

25、.3并小于3；(3)高速公路、一级公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当加大，但不宜大于4；(4)隧道的纵坡宜设置成单向坡；地下水发育的隧道及特长、长隧道宜采用人字坡。 竖曲线几何要素计算图2.2 竖曲线要素示意图1竖曲线要素计算坡度差：2.9曲线长：2.10切线长：2.11外距：2.12式中：竖曲线的半径(m)；切线长(m)；竖曲线长(m)；外距(m)。2 手算实例以变坡点3为例计算竖曲线要素来复核：变坡点1桩号K0+990，高程为1327.3228m，%，%，半径。坡度差：为凸形；曲线长：；切线长：；外距：；计算设计高程：竖曲线起点桩号=(K0+990)215.5

26、5=K0+774.45竖曲线起点高程=1327.323215.55(1.036%)=1325.093竖曲线终点桩号=(K0+990)+215.55 =K1+205.55竖曲线终点高程=1327.32+215.550.401%=1413.755该计算结果与本设计在海地软件中生成的切线长，外距，以及起点和终点的桩号和高程根本一致。故符合要求。详细见附录15纵坡及竖曲线表。2.3 平、纵线型的组合设计在平纵线形组合中，平曲线与竖曲线应该相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线,即平包竖。本设计整个设计路段，平、纵面线形技术指标的大小均衡，使线形在视觉、心理上保持连续协调。平曲线设置往往会出现小半径、长直线等

27、情况，路线中的构造物也使路线坡度起伏，因此平纵面线形的配合就显得十分重要，凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线的底部不宜与反向平曲线的拐点重合。直线段的纵面线形防止出现驼峰、暗凹、跳跃。横断面的设计3.1 横断面设计的原则、组成及类型 横断面设计的原则1设计应根据公路等级、行车要求和当地自然条件，并综合考虑施工、养护和实用等方面的情况，进展精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理；2沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁；3路基设计除选择适宜的路基横断面形式和边坡坡度等外，还应设置完善的排水设施和必要的防护加固工程以及其他构造物，采用经济有效的病害防治措施；4还应结合路线和路面进展设计。选线时

28、，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段如本地形图中的池塘。对于地形陡峭、有高填深挖的边坡，应与移改路线位置及设置防护工程等进展比拟，以减少工程数量，确保路基稳定；5当路基设计标高受限制，路基出于潮湿、过湿状态和水温状态不良时，就应采用水稳性好的材料填筑路堤或进展换填并压实，使路面具有一定防冻总厚度，设置隔离层及其他排水设施等；6路基设计还应兼顾当地根本建立及环境保护等的需要。 横断面的组成公路横断面的组成和各局部的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证公路通行能力、交通平安与畅通的前提下，尽量做到用地省、投资少，使公路发挥最大的经济效益与社会效益。本设计的山区二级

29、公路为不设分隔带的整体式断面，包括行车道、土路肩。设计时速为60km/h，为双向两车道。适应的交通量围最大达15000小客车/昼夜。3.2 路基横断面技术指标路拱是为了利于路面横向排水，将路面做成由中央向两侧倾斜的拱形。根据公路沥青路面设计规JTJ01497规定，水泥混凝土路面的路拱横坡度12% 。在本设计中考虑到地区气候条件采用1.5%的横坡度，土路肩的排水性远低于路面，所以其横坡度取用3%。(1)：；(2)：；(3)路基总宽度：；(4)视距保证：停车视距：75m； 会车视距：150m；超车视距：350m；(5)双车道路面加宽值：设计路段采用第3类加宽值，不同圆曲线半径下的路基全加宽值如下表

30、：表3.1 圆曲线半径下的路基加宽表圆曲线半径(m)加宽值(m)圆曲线半径(m)加宽值(m)2502000.8100702.02001501.070502.51501001.56不同圆曲线半径的超高值：表3.2 圆曲线半径与超高圆曲线半径(m)超高值(%)6003901390270227020032001504150120512090690607注：当圆曲线半径大于250m时，可以不设加宽；大于600m时，可不设超高。而此设计路线圆曲线半径均大于250m，故横断面不设加宽，计算中只需要计算超高局部。 详细可见附录7直线曲线及转角表。3.3 路基横断面超高设计超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时

31、所产生的离心力，而将路面做成外侧高于侧的形式。超高横坡度在圆曲线上应是与圆曲线半径相适应的全超高，而在缓和曲线上则是逐渐变化的超高。因此，从直线上的双向横坡渐变到圆曲线上的单向横坡的路段，称作超高缓和段或超高过渡段。根据公路工程技术标准规定，二级公路一般地区圆曲线局部最大超高值不大于8%。且考虑到超高横坡度与路线纵坡组合而成的坡度，即合成坡度，规规定二级公路丘陵区的最大允许合成坡度不大于10%。表3.3 各级公路圆曲线最大超高值公路等级高速公路、一级公路二级公路、三级公路、四级公路一般地区%8或108积雪冰冻地区%6根据表3.2可知本设计路线的最大超高值不大于3%。 超高值确实定以JD4为例计

32、算曲线的超高值：超高横坡的计算公式：3.1式中：超高横坡度； 横向力系数； 行车速度 ()； 圆曲线的半径 (m)；计算的值，要先确定的大小，其主要与圆曲线半径有关，随半径的增大而减小。与的拟合计算公式如表3.4。表3.4 与关系式设计速度km/h与关系式设计速度km/h与关系式1204010030802060桩号处曲线的超高横坡度计算，设计速度，圆曲线半径,根据公路工程技术标准与的拟合计算公式得:3.2可得。则圆曲线超高横坡为：,符合要求。 超高过渡方式本设计路线是新建的二级公路，无中央分隔带，采用绕边线旋转的超高过渡方式，具体是将外侧行车道绕路基中线旋转，使到达与侧车道构成单项横坡后，整个断面再绕未加宽前的侧车道边线旋转，直至超高值。 超高过渡段长度超高过渡是为了行车的舒适、路容的美观以及排水的通畅，应该在全长围设置一定长度的超高过渡段。双车道公路超高过渡段最小长度按公式(3.3)计算：3.3式中：超高过渡段的最小长度m；旋转轴到行车道的外侧边缘宽度，当绕边旋转时，；当绕中线 旋转时，为行车道宽度；超高坡度与路拱横坡的代数差，当绕边线旋转时，；当绕中线旋 转时，为路拱横坡坡