道路工程毕业设计.doc
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1、 1概述 1.1公路概述 本次设计是枣庄到济南的一级公路五标段,该公路是是枣庄到济南交通的重要组成部分,本地地形平坦,坡度平缓,农田密布,灌溉渠道纵横交错,城镇较多,居民点也比较稠密。作为平原地区,设计速度为100Km/h,该公路的设计将对本地的经济发展带动十分大,因而此线路具有很重大的政治、经济、军事、通讯意义,在设计时就十分注意线路的长远性、合理性;对服务沿线新农村的建设更具有十分重要的意义。1.2自然条件该地区地形平坦,农田成片,灌溉渠道纵横相交,水塘较多,城镇较多,人口稠密。该地区属平原地区。年平均气温14.1,年降水780左右,年无霜期200天左右,年相对湿度66。1.3设计依据本设
2、计主要采用了大量国家及交通部设计规范,主要包括如下:道路勘测设计,路基路面设计,公路路线设计规范(JTJ011-94) ;公路路基设计规范(JTJ013-95) ;公路工程技术标准(JTJ001-97) ;公路路基施工技术规范(JTJ001-97);公路路面基层施工技术规范(JTJ034-2000) 。路基路面施工及组织管理,张 润,人民交通出版社,2003 路基工程,人民交通出版社,方左英,2001路基设计原理与计算,周宪华、姚代褛、李俊利,人民交通出 版社,1989公路排水设计手册,姚祖康,人民交通出版社,2002涵洞,顾克明、苏清洪、赵嘉行,人民交通出版社,1997公路桥涵设计通用规范(
3、JTG D60-2004) 1.4设计标准(1)各级公路路基宽度 表1-1 各 级 公 路 路 基 宽 度 表公路等级高 速 公 路 一 级 公 路设计速度km/h1201008060车 道 数864864644路基宽度(m)一般值45.0034.5028.0044.0033.5026.0032.0024.5023.00最小值42.00-26.0041.00-24.50-21.5020.00(2)圆曲线最小半径 表1-2 圆 曲 线 最 小 半 径 表设计速度km/h1201008060403020一 般 值 (m)10007004002001006530极 限 值m6504002501256
4、03015不设超高最小半径m路 拱2.0%5500400025001500600350150路 拱2.0%7500525033501900800450200(3)最大纵坡 表 1-3 最 大 纵 坡 表设计速度(km/h)1201008060403020最大纵坡(%)3456789(4) 竖曲线最小半径和最小长度表1-4 竖 曲 线 最 小 半 径 和 最 小 长 度 表设 计 速 度km/h1201008060403020凸 形竖曲线半径m一般值170001000045002000700400200极限值11000650030001400450250100凹 形竖曲线半径m一般值600045
5、0030001500700400200极限值6000450030001500700400200竖曲线最小长度m100857050352520(5)路设计洪水频率表1-5 路 基 设 计 洪 水 频 率 表公路等级高速公路一级公路二级公路三级公路四级公路设计洪水频率1/1001/1001/501/25按具体情况确定1.5 设计思路1、平面线形设计在进行平面线形设计时,分别进行了直线、圆曲线、缓和曲线设计。参考标准要求 直线的最大长度和最小长度分别为20v=2000m、2v=200m,本设计直线的最大长度和最小长度分别为1735.2m、637.2m符合标准要求。对于一级公路 v=100m时,圆曲线
6、的一般最小半径为700m,本设计圆曲线最小半径为1000m,u符合标准要求。一级公路平原地区缓和曲线一般最小长度为85m,本设计缓和曲线的最小长度为180m,符合标准要求。2、 纵断面设计 在进行纵断面设计时,主要进行了纵坡和竖曲线设计,由于本设计公路地形较平坦,为不额外增加总工程量,故本设计采用纵坡小于0.3%,为保证排水顺利防止水浸路基,设计了排水系统。 标准要求竖曲线最小半径一般值为10000m;最小竖曲线长度为210m,本设计竖曲线长度为450m.3、 横断面设计 横断面设计主要设计路基宽度和路基高度,本设计的路基狂赌为33.5m,包括: 土路肩: 20.75m 硬露肩: 23.00m
7、 行车道: 63.75m 中央分隔带: 2m 路缘带: 20.75m 路基高度一般采用正常路基。4、 方案比选 本次设计主要设计两个方案,两个方案在经济上差不多。设计先线性也差不多,且方案一较方案二更加顺应地形地势,但方案一经过学校。经过综合考虑决定采用方案二,方案二设计思路:尽量顺应地形地势;沿线经过很多村庄,以带动沿线经济的发展;在满足设计要求的条件下尽量不拆除或少拆除建筑物。5、 路面设计 本次设计的路面结构如下: - 细粒式沥青混凝土 4 cm - 中粒式沥青混凝土 5 cm - 粗粒式沥青混凝土 6 cm - 水泥稳定碎石 21 cm - 水泥稳定砂 25 cm - 土基6、 排水设
8、计 在进行排水设计时,主要对路堤边坡 、边沟、排水沟、路面排水、桥梁、涵洞进行了设计。对于边沟形式,常用的有梯形、矩形、三角形和流线型等几种形式。一般情况,土质边坡宜采用梯形;石质边沟宜采用矩形,以减少沟顶宽度;易于积雪或积沙路段,边沟宜采用流线型,本设计为土质边坡,故采用梯形形式。对于排水沟,一般采用梯形边沟,其大小根据流量确定。然后进行了路面排水设计,确定路拱坡度。最后进行了桥梁、涵洞设计。本设计分别在k0+388.59、k1+203.86、k5+771.27 位置设计桥梁用以跨越河流;在k0+880、 k1+560 、k1+840 、k2+226、 k2+480 、k2+700 、k2+
9、980 、k3+260 、k3+670 、k4+060 、k4+780 、k5+040、 k5+360处设计涵洞用以排水。2平面设计 在进行平面线形设计时,分别进行了直线、圆曲线、缓和曲线设计。参考标准要求 直线的最大长度和最小长度分别为20v=2000m、2v=200m,本设计直线的最大长度和最小长度分别为1735.2m、637.2m符合标准要求。对于一级公路 v=100m时,圆曲线的一般最小半径为700m,本设计圆曲线最小半径为1000m,u符合标准要求。一级公路平原地区缓和曲线一般最小长度为85m,本设计缓和曲线的最小长度为180m,符合标准要求。2.1 平面选线 2.1.1平面选线的原
10、则1.在路线设计的各个阶段,应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究,在多方案论证、比较的基础上,选定最优的路线方案。2. 路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下,使工程数量最小、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指标,不宜轻易采用低限指标,也不应片面追求高指标。3. 选线应同农田基本建设相配合,做到少占田地,注意尽量地不占高产田、经济作物田或经济林园(如橡胶林、茶林、果园)等。4充分利用有利地形、地势,尽量回避不利地带,正确运用技术标准,从行车的安全、畅通和施工、养护的经济、方便着眼,对路线与地形的配合,加以研究,搞好路线平、
11、纵、横面的结合,力求平面短捷舒顺,纵面平缓均匀,横面稳定经济。5. 通过名胜、风景、古迹地区的公路,应与周围的环境、景观相协调,并适当照顾美观。注意保护原有的自然生态环境和重要的历史文物遗址。6. 选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测,查清其对公路工程的影响程度.对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流、岩溶、软土、泥沼等严重不良地质地段和沙漠、多年冻土等特殊地区、应慎重对待。一般情况下,路线应设法绕避;当路线必须穿过时,应选择合适的位置,缩小穿越范围,并采取必要的工程措施。7大中桥位应在服从路线总方向的原则下,对路桥综合考虑,不要因桥位而过多地增长路线,桥位应尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的
12、河段上,并注意方便群众。小桥涵位置应服从路线走向,但在不降低路线技术指标的情况下,也应适当照顾小桥涵位置的合理。8对于高速公路和一级公路,由于其路幅宽,可根据通过地区的地形、地物、自然环境等条件,利用其上下车道分离的特点,本着因地制宜的原则,合理采用上下行车道分离的形式布线。9要考虑施工条件对选定路线的影响,推荐路线方案要注意结合可能的施 工方式和施工力量,并积极采用新结构,新材料和先进的施工技术。 2.1.2平面选线步骤 一条 路线的选定是一项由大到小、由粗到细、由轮廓到具体,逐步深入的工作。按照测设程序分阶段分步骤进行,比较分析后,选定最合理的路线。一般分为一下三步: 1全面布局全面布局是
13、解决路线基本走向的工作。 这是在路线总方向(起、迄点和中间必须经过城镇或地点)确定后,从大面积着手由面到带进行总体布置的过程。本次设计先在1/10000地形图上进行路线布局,选定出可能的路线方案。 2逐段安排在总体路线方案既定的基础上,以相邻主要控制点间划分段落,根据公路标准,结合其间具体地形通过试坡展线方法逐段加密细部控制点,进一步明确路线走法,即在大控制点间,结合地形、地质、水文、气候等条件,逐段定出小控制点,这样就构成了路线的雏形。 3具体定线有了上述路线轮廓即可进行具体定线,根据地形起伏与复杂程度不同,可分为现场直接插点定线或放坡定点的方法。插出一系列的控制点,然后从这些点位中穿出通过
14、多数点(特别那些控制较严的点位)直线段,延伸相邻直线的交点,即为路线的转角点。随后拟定出曲线半径,至此定线工作基本完成。2.1.3选线要点该设计区为平原区,平原区选线要点为:1、正确处理道路与农业的关系(1)平原区新建道路要占用一些农田,这是不可避免的,但要尽量少占或不占高产田。(2)路线应与农田水利建设相配合,有利农田灌溉,尽可能少和灌溉渠道相交。(3)当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时,应争取靠河岸布线,利用道路的防护措施,兼做护村保田之用。2、合理考虑路线和城镇的联系(1)国防公路和等级较高公路,应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居 民区。 (2)路线应尽量避开重要的电力、电信设施。
15、3、处理好路线与桥位的关系4、注意土壤水文条件5、正确处理新、旧路的关系6、尽量靠近建筑材料产地2.2平面线形设计 2.2.1直线 1、直线的线形特征直线作为平面线形要素之一,在公路中使用最为广泛。因为两点之间距离以直线为最短,因此一般在选线和定线时,只要地势平坦,无大的地物、地形障碍,选线定线人员都会首选考虑使用直线。其主要特征是: (1)直线以最短的距离连接两目的地,具有路线短捷、缩短里程和行车方向明确的特点。 (2)直线具有视距良好、行车快速、易于排水等特点。 (3)由于已知两点就可以确定一条直线,因而直线线形简单,容易测设。 (4)从行车的安全和线形美观来看,过长的直线,线性呆板,行车
16、单调,易使驾驶员产生疲劳,也容易发生超车和超速行驶,行车时驾驶员难以估计车间距离,在直线上夜间行车 时,双方车容易产生眩光等。因而过长直线行车的安全性较差,往往是发生车祸较多的路段。 (5)直线虽然路线方向明确,但只能满足两个控制点的要求,难以与地形及周围环境相协调。特别是在山区、丘陵区,采用过场的直线会破坏自然景观,并易造成大挖大填,工程的经济性也较差。 (6)笔直的公路给人以简捷、直达、顺畅的良好印象,在美学上直线也有其自身的视觉特点。 2、直线的长度限制 直线是平面线形的基本线形。在设计中,应根据路线所处地形、地物、驾驶员的视觉、心理状态以及保证行车安全等合理布设。直线的最大、最小长度应
17、有所限制。 (1)直线最大长度长直线的安全性差,一些国家对直线的最大长度作了规定:德国、日本规定不超过20V(V是设计车速,用km/h表示);前苏联规定为8km;美国为4.83km。我国目前尚无统一的规定。在运用直线线形并确定其长度时。必须持谨慎态度。总的原则是:公路线形应与地形相适应,与景观相协调,直线的最大长度应有所限制,当采用长直线时,为弥补景观单调的缺陷,应结合具体情况采取相应的技术措施。 本设计的最大直线长度为1735 m,满足设计要求。 (2)直线的最小长度 1)同向曲线间的直线最小长度同向曲线是指两个转向相同的相邻曲线间以直线形成的平面的线形。其中间的直线长度就是指前一曲线的终点
18、至后一曲线的起点之间的长度。当此直线长度很短时,在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉,使整个组合线形缺乏连续性,形成所谓的“断背曲线”,规范规定,当设计速度60km/h时,同向曲线直线最小长度(以m计)以不小于设计速度(以km/h计)的6倍为宜,当设计速度40km/h时,可参照上述规定执行。 2)反向曲线间的直线最小长度反向曲线是指两个转向相反的相邻曲线间以直线形成的平面的线形。由于两弯道转弯方向相反,考虑其超高和加宽缓和的需要以及驾驶员的操作方便,其间的直线最小长度应予以限制。规定规定,当设计速度60km/h时,反向曲线直线最小长度(以m计)以不小于设计速度(以km/h计)的2倍为
19、宜,当设计速度40km/h时,可参照上述规定执行。R2R1O1JD2O2JD12211L212O1O2R2L1JD112JD2R1图2-1 同向与反向曲线 本设计采用反向曲线,反向曲线间的直线长度为637.2 m ,符合标准要求。 3、直线的设计要点 (1)适用条件1)路线不受地形、地物限制的平原区或山间的开阔谷地;2)市镇及其邻近或规划方正的农耕区等以直线为主体的地区;3)为缩短构造物长度以便于施工的长大桥梁、隧道路段;4)为争取较好的行车和通视条件的平面交叉前后;5)双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线,以提供较好条件的超车路段。 (2)直线运用注意问题 1)采用直线应特别注意它同地形
20、的关系,在运用直线并决定其长度时,必须持谨慎态度,并不宜采用长直线。2)长直线或长下坡尽头的平面曲线,除曲线半径、超高、视距等必须符合规定要求外,还必须采取设置标志、增加路面抗滑能力等安全措施。3)在长直线上纵坡不宜过大,因为长直线在陡坡下行时很容易导致超速行车。 4)长直线与大半径凹形竖曲线组合为宜,这样可以使生硬呆板的直线得到一些缓和改善。5)公路两侧地形过于空旷时,宜采取种植不同树种或设置不同风格的建筑物、雕塑等措施,以改善单调的景观。6)“长直线”量化我国地域辽阔,地形条件在不同的地区有很大的不同,对直线最大长度很难作出统一的规定。总的原则是:公路线形应该与地形相适应,与景观相协调,不
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