交通土建毕业设计

交通土建毕业设计1.绪论高速公路的建设和使用，为汽车快速、高效、安全、舒适地运行提供了良好的条件，标志着我国的公路运输事业和科学技术水平进入了一个崭新的时代。本-丹高速公路地处东北山岭重丘地区，地质状况良好，沿线的土质多为粘性土。但是地形条件十分复杂，分布有大量山峦、丘陵以及农田水利设施。山岭地区的展线问题是主要的考虑因素。本毕业设计的主要内容包括:原始资料、道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计等部分。此外，本着科学、谨慎、认真、务实的原则。本人在设计过程中参阅了《道路勘测设计》，《道路设计规范》，《路基路面工程》，《公路设计手册》，《工程概预算》等专业文献。力求做到在技术上先进适用;费用上经济合理;施工上安全可靠，并把理论知识与现场实践相结合，从而达到使设计更加完善的目的。1.1原始资料本设计是根据所给比例尺为1:2000的等高线地形图，以及所在的东北地区的气候、土壤、地质、水文等资料进行的本溪至丹东段高速公路的施工设计。本设计地形图主要为山岭重丘区，整个设计应遵循山岭重丘区高速公路的技术标准。1.1.1地形、地貌本设计路段所在地区为本溪至丹东段，地处东北季冻区，公路自然区划为?2区，在地形图上可见该路段处于山岭重丘区，地形较复杂。1.1.2地质、气候、水文本设计道路沿线多为粘性土，影响地基稳定的主要因素为较小的滑坡;气候方面，本路段所处东北季冻区，一般夏季降水量较大，冬季有冰冻现象;水文方面，由于该设计路段处于辽宁省东南部，年平均降水量较小。1.1.3公路设计基本参数通过对道路所处的地形、地貌、道路等级、交通量及设计车速的分析调查，确定该段道路为高速公路，现依据《公路工程技术标准》[1]将汽车专用高速公路的设计指标列出如下:设计车速120Km/h交通量25000辆/日圆曲线一般最小半径1000m圆曲线极限最小半径650m公路最大纵坡3%公路最小纵坡0.3%缓和曲线最小长度100m平曲线最小长度200m同向曲线最小长度6v=720m反向曲线最小长度2v=240m平曲线最大超高10%行车道数4行车道宽度15m中央分隔带宽度3m路缘带宽度0.75m硬路肩宽度3.5m土路肩宽度0.75m纵坡最短坡长300m纵坡最大坡长900m,3%坡度最大直线长度20v=2400m平曲线采用的超高方式绕中线旋转凸形竖曲线半径极限最小值11000m一般最小值17000m凹形竖曲线半径极限最小值4000m一般最小值6000m竖曲线最小长度100m2.道路平面设计平面设计是道路设计的基本组成部分，是根据汽车行使的性能，结合当地的地形条件，按照道路设计规范在平面上布置出一条通顺，舒畅的线形来设计的。本设计中设计道路总长1000米，设有1个转折点。2.1道路平面设计的技术标准[1]根据道路等级为高速公路，设计车速为120Km/h，由《公路工程技术标准》中查得下列指标:圆曲线最小半径:一般值为1000m，极限值为650m;缓和曲线最小长度为100m;平曲线最小长度为200m;同向曲线间的直线最小长度不小于6v=6×120=720m;反向曲线间的直线最小长度不小于2v=2×120=240m。2.2平面线形要素计算本次设计取圆曲线的半径为800m，缓和曲线长度取240m，缓和曲线应满足的条件:33V120(1):l,0.036,0.036，,77.76msR8003V3，120(2):l,,,100ms3.63.6R(3):l,~R,88.89~800ms,min9缓和曲线的取值必须大于(1)、(2)值的最大值，且大于技术标准中规定的最小长度值，同时取值还应在条件(3)的取值范围内，本次设计取缓和曲线的长度240m满足条件的要求，故本次缓和曲线的长度取240m。设定起点QD(364.00，0.00)、JD(106.00，408.00)、ZD(84.34，936.05)坐标增1D,XJ,XJ,D,YJ,YJ量:(2-1)Xii,1Yii,1DY象限角:(2-2),arctg,DX22，，，，S,D，D交点间距:(2-3)XY计算方位角A:D,0,D,0时，A,,(2-4)XY(2-5)D,0,D,0时，A,180,,XY(2-6)D,0,D,0时，A,180，,XY(2-7)D,0,D,0时，A,360,,XY,,A,A,,为“，”右偏，,为“,”左偏转角iii,1ii起点QD与JD之间:1坐标增量:Dm,,,,106.00364.00258.00xDm,,,408.000.00408.00y22交点间距:Sm,,，,(258)408482.73408,,,:象限角:arctg57.69,258DDA,:,:,:18057.69122.31因为,0，,0，故方位角yx0JD与ZD之间:1坐标增量:D,84.34,106.00,,21.66mXD,936.05,408,528.05mY22，，，，S,,21.66，528.05,528.49m交点间距:528.05,,arctg,87.65:象限角:,21.66DD因为,0，,0，故方位角A,180:,87.65:,92.35:yx1,,,,:,:,,:AA92.35122.3129.96转角:1102.3平曲线几何要素计算QZaYHETLpHYL'qLsHZLsZHR0β0βa图2-1平曲线如图2-1几何元素的计算公式如下:3LLss(2-8)q,,(m)22240R24LLss(2-9)p,,(m)324R2384RLs,,28.6479(rad)(2-10)0R,T,(R，p)tg，q(m)(2-11)2,L,(,2)R，2L(m)(2-12),,0s180,E,(R，p)sec,R(m)(2-13)2J,2T,L(2-14)JD处的几何元素:13240240q,,,119.91m22240，80024240240p,,,2.99m3240，8002384，800240:,,28.6479，,8.59080029.96:T,(800，2.99)tg，119.91,334.77m2,L,(29.96:2，8.59:，800，2，240658.35m,),18029.96:E,(800，2.99)sec,800,31.24m2J,2，334.77,658.35,11.19m2.4线路上主点里程的计算主要点里程:JD处:1JD,K，482.7310ZH,JD,T,K，482.73,334.77,K，147.961100HY,ZH，l,K，147.96，240,K，387.9611s00YH,HY，L,2l,K，387.96,2，240,K，566.2711s00HZ,YH，l,K，566.27，240,K，806.2711s00L658.35QZ,HZ,,K，806.27,,K，477.141100222.5道路中桩坐标的计算NN2.5.1计算直线中桩坐标如图2-2，设交点坐标为JD(XJ，YJ)，交点相邻直线的方位角分别为A1和A2。JDαQZYHHYA1A2ZHHZ图2-2中桩坐标计算图则ZH(或ZY)点坐标:,X,XJ，Tcos(A，180)(2-15)ZH1,Y,YJ，Tsin(A，180)ZH1(2-16)HZ(或YZ)点坐标:X,XJ，TcosA(2-17)HZ2Y,YJ，TsinA(2-18)HZ2设直线上加桩里程为表示曲线起、终点里程，则L,ZH,HZ前直线上任意点坐标(L,ZH),X,XJ，(T，ZH,L),cos(A，180)(2-19)1,Y,YJ，(T，ZH,L),sin(A，180)(2-20)1后直线上任意点坐标(L,HZ)X,XJ，(T，L,HZ),cosA2(2-21)Y,YJ，(T，L,HZ),sinA2(2-22)2.5.2计算曲线中桩坐标曲线上任意点的切线横距:5913lllxl,,，,，,,,22446640RL3456RL599040RLsss(2-23)l式中:—缓和曲线上任意点至点的曲线长ZH(HZ)L—缓和曲线长度s1)第一缓和曲线任意点坐标:(ZH,HY)2230l30l,X,X，xcos(),cos(A，)ZH1,,RLRLss(2-24)22ll3030,Y,Y，xcos(),sin(A，)ZH1,RL,RLss2)圆曲线内任意点坐标HY,YHa由时，l，L90()l90，，s,X,X，R,A，2sin()cos1HY,,,,RR，，(2-25)l，Ll90()90，，s,Y,Y，R,A，2sin()sin1HY,,,,RR，，lHY式中:—圆曲线内任意点至点的曲线长;X,Y—HY点坐标;HYHYYH,HYb由时:l，L90()l90，，s,X,X，R,A，,2sin()cos1802YH,,,,RR，，(2-26)l，Ll90()，，90s,Y,Y，R,A，,2sin()sin1802YH,,,,RR，，lYH式中:—圆曲线内任意点至点的曲线长;3)第二缓和曲线内任意点坐标;(HZ,YH)22ll3030,XXxA,，cos(),cos(，180,)HZ2,RL,RLss(2-27)2230l30l,,，cos(),sin(，180,)YYxAHZ2,RL,RLsslHZ式中:—第二缓和曲线内任意点至点的坐标;4)方向角计算a缓和曲线上坐标方向角:290l,,,A，,(2-28)i,1,2,,,nii,RLs转角符号，第一缓和曲线右偏为“+”，左偏为“—”;,第二缓和曲线右偏为“—”，左偏为“+”;l式中:—缓和曲线上任意点至点的曲线长;ZH(HZ)L—缓和曲线长度;sb圆曲线上坐标方向角:lL90(，)s,,,,A，(2-29)i,1,2,,,nii,RLs为转角符号，右偏为“+”，左偏为“—”;,2.5.3坐标计算过程以桩号K0+100.00、K0+300.00和K0+400.00为例如下:L已知:交点JD处坐标为(106.00，408.00)，T=334.77,A=122.31?,=240m11s1)ZH点坐标:X,，，:，,106.00334.77cos(122.31180)284.92ZHY,，，:，,408.00334.77sin(122.31180)125.06ZH2)K0+100.00点处于前直线段上，坐标为:X,，，,,:，,106.00(334.77147.97100)cos(122.31180)310.56Y,，，,,:，,408.00(334.77147.97100)sin(122.31180)84.523)K0+300.00点处于ZH与HY之间，坐标为:l,,,300147.97152.0359152.03152.03x,,，,152.03151.972244408002403456800240，，，，2230152.0330152.03，，X,，,:,284.92151.97cos()cos(122.31)3.148002403.14800240，，，，,206.272230152.0330152.03，，Y,，,:,125.06151.97cos()sin(122.31)3.148002403.14800240，，，，,255.14l,,,400387.9712.034)K0+400.00点处于HY与YH之间:9012.0390(12.03240)，，，，X,，，,:,,167.062800sin()cos122.31162.31,,3.148003.14800，，，，9012.0390(12.03240)，，，，Y,，，,:,,333.852800sin()sin122.31344.91,,3.148003.14800，，，，逐桩坐标表里程桩号里程桩号XYXYK0+000364.00000.00K0+550117.31487.77K0+050337.28042.26K0+566.27114.06503.71K0+100310.56084.52K0+600108.33536.33K0+147.96284.92125.06K0+650101.99586.27K0+150283.83126.78K0+700097.68636.27K0+200257.21169.10K0+750094.74686.25K0+250231.17211.78K0+800092.54736.21K0+300206.27255.14K0+806.27092.28742.48K0+350183.11299.45K0+850090.49786.17K0+387.96167.06333.85K0+900088.44836.13K0+400162.31344.91K0+950086.39886.09K0+450144.34391.56K1+000084.34936.05K0+477.14135.83417.31K0+500129.32439.243.道路纵断面设计纵断面是一条沿着道中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。由于自然因素的影响以及经济性要求路线纵有起伏的空间线。纵断面上有两条主要的线，一条是地面线，它是根据中线上个桩点的高程而绘制的一条不规则的折线，反应了沿着中线地面的起伏变化情况;一条是设计线。纵断面设计的主要任务是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，研究起伏空间线几何构成的大小及长度，以便达到行车安全迅速、运输经济合理和乘客感觉舒适的目的，同时还要考虑到公路等级的因素，要与其相适应。3.1纵断面的竖曲线要素及主要点设计高程计算3.1.1纵断面设计的所需基本资料[1]由《公路工程技术标准》中规定:最大纵坡3%，最小纵坡0.3%;最小坡长300m，最大允许的合成坡度为10%;纵坡为3%时，最大坡长为900m;凸竖曲线一般最小半径为17000m，凸竖曲线最小长度为100m;凹竖曲线一般最小半径为6000m，停车视距为210m。3.1.2竖曲线要素的确定纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车用一段曲线来缓和，成为竖曲线。竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便，故在该设计中采用抛物线如图3-1:YLT1T22iPEh1iQX图3-1竖曲线要素示意图在图示坐标下，以二次抛物线作为竖曲线的一般方程式为:12y,x，ix(3-1)2k其竖曲线的诸要素计算公式如下:竖曲线长度L或竖曲线半径R:LR,LR,,(3-2)或,竖曲线切线长T:LR,T,,(3-3)22竖曲线上任意一点竖距h:2xh,(3-4)2R竖曲线外距E:22TR,L,T,E,或(3-5)E,,,2R884式中:,—坡差，%L—竖曲线长度，mR—竖曲线半径，m3.1.3各变坡点处竖曲线要素及设计高程计算变坡点桩号K0+500.00m处，取半径R=17000m，高程为149.00m，(其中起点高程142m，终点高程146m)。(149142),(143149),则i,,，1.40%i,,,0.60%125001000wii,,,,,,,0.60%1.40%2.00%计算竖曲线要素为凸形21LRwm,,，,170000.02340.00曲线长L340Tm,,,170.00切线长2222T170.00外距Em,,,0.852217000R，计算设计高程:,，,,，(500.00)170.00330.00KKm竖曲线起点桩号00,,，,149170.00.014146.62m竖曲线起点高程,(K，500.00)，170.00,K，670.00m竖曲线终点桩号00,149,170.0，0.006,147.98m竖曲线终点高程桩号K0+400.00处xKKm,，,，,(400.00)(330.00)70.00横距10022x70.001竖距hm,,,0.1412217000R，,，，,146.6270.000.014147.60m切线高程,,,147.600.14147.46m设计高程坚曲线计算表桩号坡段高程(m)标高修正y=x*x/2R(m)竖曲线高程(m)K0+330146.620146.62K0+350146.900.012146.89K0+400147.600.144147.46K0+450148.300.423147.88K0+500149.000.85148.15K0+550148.700.423148.28K0+600148.400.144148.26K0+650148.100.012148.09K0+670147.980147.984.道路横断面设计道路的横断面,是指中线上各点的法向切面，它是由横断面设计线和地面线所构成的。其中横断面设计线包括行车道、路肩、分割带、边沟边坡、截水沟、护坡道以及取土坑，弃土堆，环境保护等设施。4.1道路横断面的组成4.1.1横断面尺寸的确定为满足汽车行人以及其它车辆在公路上正常运行要求，路基须有一定宽度。整体式断面包括行车道、中间带、路肩以及紧急停车带、爬坡车道等组成部分。本设计为汽车专用高速公路路基宽为28m，路幅采用整体式双幅四车道,中间采用分割带将上，下车道分开.具体横断面组成和各部分尺寸见图4-1。路基土路肩土路肩硬路肩硬路肩行车道行车道中间带中间分隔带路缘带路缘带33××53.028.00图4-1横断面4.1.2公路行车道宽度的确定本设计路段为地形为山岭重丘区地形，远景交通量为25000辆,日，根据《标准》[1]规定并结合实际情况取道路等级为汽车专用高速公路，路幅定为整体式双幅四车道，[1]》中间采用分割带分开。根据《标准可以查得重丘区汽车专用高速公路行车道宽度为7.5m。4.1.3路肩宽度的确定路肩应具有足够的宽度保证其功能的充分发挥，但是过宽的路肩将使驾驶员把路肩当成外加的行车道使用。。[1]本设计中参照《标准》的有关规定，选择的路肩宽度。硬路肩3.5米，土路肩0.75米，路肩坡度为3,，在填方路段，为使路肩能汇集路面积水，需在路肩边缘设置路缘石。4.1.4加宽值的确定当汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后内轮轨迹半径最小，且偏向曲[1]线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。《标准》规定:对于半径大于250m的圆曲线，由于加宽值甚小，可以不加宽。本设计中最小圆曲线半径为1000m>250m,因此本设计中不需要采用加宽。4.2路拱和超高的确定4.2.1路拱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，称为路拱。路拱对排水有利但对行车不利，路拱坡度所产生的水平分力增加了行车的不平稳，同时给[1]乘客以不舒适的感觉。《标准》规定:路面类型为沥青混凝土路面时路拱横坡度取1.0%-2.0%，本设计道路等级较高，为了增加横向排水能力取2.0%。4.2.2超高为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力，将路面做成外侧高与内侧低的单向横坡的形式，这就是曲线上的超高。超高横坡在圆曲线上是与圆曲线半径相适宜功能的全超高。在缓和曲线上上逐渐变化的超高，是从双向坡度过度到单向横坡度的路段。1)最大超高和最小超高超高过大会使慢性的车辆产生向曲线内侧滑移的可能性，最小超高应满足道路排[1]水性的要求，根据上述因素查《公路工程技术标准》确定了平原微丘区汽车专用高速公路的最大超高横坡度为6%，最小超高为该道路所采用的路拱坡度之值。本设计取最大超高6%。最小超高2%。用2)超高的过渡方法本设计中路段采用绕中间带中心线旋转，有利于纵向排水。3)平曲线上超高缓和段长度的确定但因照顾线形的协调性，则超高的过渡可仅在回旋线的某一区段内进行。在确定缓和曲线的最小长度时，已经考虑了超高缓和段所需的最短长度，所以在一般的情况下，超高缓和段与缓和曲线相等。4.3横断面上超高值的计算本设计采用的数据为:行车道宽2×7.5=15.0m;路面宽度B=15.0+4.50=19.50m;B,3.5mB,0.75m硬路肩宽度，土路肩宽度;中间带宽度为4.50m;J土J硬i,6%路缘带宽度为0.75m;中央分隔带为3.0m;超高横坡度;路拱横坡度hi,2.0%i,3.0%;路肩横坡度;路基宽度为28m。GJ绕中间带中心线旋转的计算圆曲线外缘:Bh,b(i,i)，(b，)(i，i)(4-1)cJJGJGh2B'h,bi，icJJG2圆曲线中线:(4-2)BB"h,bi，i,(b，，b)icJJGJh22圆曲线内缘:(4-3)Bxxh,b(i,i)，(b，)(i，i)(或,h)cxJJGJGhc2LLcc过渡段外缘:(4-4)B'h,bi，i(定值)cxJJG2过渡段中线:(4-5)"h,bi,(b，b)i(x,x)过渡段内缘:(4-6)cJJJxG0BBx"(4-7)h,bi，i,(b，，b)i(x,x)cJJGJxh022Lc备注:1)结果均为与设计高之差;2iG2)临界断面距缓和段起点:(4-8)3)x距离xL,0cii，ghx处的加宽值:(4-9)式中:B-b,bxLc行车道宽度;b,路肩宽度;Ji,路拱坡度;Gi,土路肩坡度;j土i,超高横坡度;hL,超高缓和段长度(或缓和曲线长度);cil,路基坡度由i变为所需的距离,一般取1.0m;0Gjx,与路拱坡度的单向超高点至超高缓和段的起点的距离;0超高缓和段中任一点至起点的距离;x,h,路肩外缘最大抬高值;c''h,路肩内缘最大降低值;ch,x距离处路肩外缘最大抬高值;cx'h,距离处路中线最大抬高值;xcxb,路基加宽值;b,距离处路基加宽值;xx具体计算如下:圆曲线各处的外缘、内缘抬高值都相等。Bh,b(i,i)，(b，)(i，i)外缘:cJJGJGh219.5,4.25，(3%,2%)，(4.25，)(2%，6%)2,1.16mBB"h,bi，i,(b，，b)i内缘:cJJGJh2219.519.5,4.25，3%，2%,(4.25，，0)，6%22,,0.52m过渡段上各处内、外缘上抬高值不相同,取一点为例计算如下:桩号K0+200.00处:2i22.0%，GxLm,,，,2401200cii，，2.0%6.0%ghxmx,,,,200.00147.9752.030xBx,,，，，或,外缘:hb(ii)(b)(ii)(h)cxJJGJGhcL2Lcc19.552.03,，,，，，4.25(3%2%)(4.25)(2%6%)2240,0.285m"h,bi,(b，b)i,4.25，3%,(4.25，0)，2%,0.04m内缘:cJJJxG4.4路基标准横断面和特征横断面的绘制根据本设计路段的地质，地形条件，画出挖方、填方和半填半挖的标准横断面。详见附图中横断面图。根据地形确定特征点并测出原地面高程，特征点布置如下图。横断面高程表桩号12345设计高程K0+000146.96146.75145.72144.72144.65142.00K0+050143.25142.72141.67141.72141.78142.70K0+100144.510144.13141.29142.42142.48143.40K0+150145.21144.83143.41143.12143.18144.10K0+200145.45145.10145.10145.20145.69144.80K0+250149.25148.70148.00149.00149.46145.50K0+300149.53148.20149.00149.30149.98146.20K0+350150.91150.50150.00148.50147.87146.88K0+400159.22154.16149.66149.16148.77147.46K0+450162.48155.58153.58150.58149.71147.88K0+500161.28158.28152.03150.85149.98148.15K0+566.27144.36144.12143.96145.01145.01148.29K0+600145.48145.19143.59145.29146.69148.26K0+650146.94146.70145.92147.02146,87148.09K0+700147.27147.20146