最新版交通土建工程设计毕业论文设计.docx
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最新版交通土建工程设计毕业论文设计
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2014届自考本科毕业设计
题目：
专业：
交通土建工程
助学站点：
考籍号：
姓名：
指导教师：
204年4月
题目名称
专业：
交通土建工程
学生姓名：
考籍号：
站点：
指导教师：
完成日期：
2014年4月
目录
1绪论1
1.1引言..........................................................2
1.2DICADPRO技术.................................................2
1.3拟建项目地区概述1
1.4项目建设的重要意义1
1.5沿线地形地质及自然环境1
2路线设计2
2.1公路技术标准的确定2
2.1.1设计车辆2
2.1.2设计交通量2
2.1.3设计速度2
2.1.4、服务水平3
2.2路线方案的比选................................................5
2.3路线平面设计3
2.3.1平面线形设计的一般原则4
2.3.2直线设计4
2.3.3圆曲线半径设计4
2.3.4缓和曲线设计4
2.3.5平面要素组合类型4
2.3.6平面线形要素组合计算5
2.3.7主点桩号计算5
2.3.8路线设计图5
2.3.9平曲线要素及主点桩号计算示例6
2.3.10回旋线与圆曲线长度比、S形参数比6
2.3.11平曲线的敷设6
2.4纵断面设计7
2.4.1纵坡设计的一般要求7
2.4.2.纵坡7
2.4.3纵坡设计的步骤15
2.4.4竖曲线15
2.4.5竖曲线计算示例（其他竖曲线计算见附表Ⅲ竖曲线表）15
2.4.6平、纵线形组合设计16
2.4.7拟建路线纵坡设计成果16
2.5路线比选17
2.5.1影响路线方案选择的主要因素17
2.5.2路线方案选择17
2.6横断面设计23
2.6.1横断面组成23
2.6.2行车道宽度23
2.6.2行车道宽度23
2.6.3路肩23
2.6.4路拱23
2.6.5边沟23
2.6.6边坡23
2.6.7超高24
2.6.8行车视距验算33
2.6.9填挖方计算33
3路基路面设计35
3.1概述35
3.1.1路基路面工程的特点35
3.1.2路基路面应具备的性能35
3.2路基设计35
3.2.1路基设计的一般要求35
3.2.2结构组合与材料选取35
3.2.3各层材料的抗压模量和劈裂强度35
3.2.2路基的类型与构造38
3.2.3路基宽度38
3.2.4路基边坡坡度38
3.2.5路基压实38
3.3路面结构设计39
3.3.1设计原则39
3.3.2设计步骤40
3.3.3交通量分析41
3.3.4路面结构的破坏模式与设计指标44
3.3.5计算设计弯沉值46
3.3.6确定路基回弹模量46
3.3.7拟定路面结构46
3.3.8路面结构厚度计算47
3.3.9方案比较47
4排水设计48
4.1排水量的确定48
4.2排水结构的确定48
4.3新建沥青混凝土路面结构排水系统材料及施工要求48
4.4路基地面排水设计49
4.5路基地下排水49
4.6路面排水50
4.7中央分隔带排水50
5桥涵设计51
5.1桥涵设计的一般规定51
5.2位置及尺寸51
6结论57
参考文献58
致谢59
附录60
第一章绪论
1.1引言
５０年来，我国公路建设已取得巨大成就。
回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，可以认为，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。
但是，由于基础十分薄弱，我国公路建设总体上还不能适应国民经济和社会发展的需要，与发达国家的先进水平相比还有较大差距。
从公路技术等级看，在全国公路总里程中还有近20万公里等外公路，等外公路占公路总里程的比重达到14.4%，西部地区更高，达到21.8％，技术等级构成不理想。
从行政区划分布看，由于经济发展和人口分布的不平衡，公路发展在各地区之间存在着较大差距，总的来看，东部地区公路密度较大，高等级公路的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。
因此，为逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标，按照道路的使用功能和交通需求，重点提高经济相对发达地区的公路技术等级，根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设，将是本世纪末以至下世纪初我国公路交通发展的战略重点。
1.2DICADPRO技术
自1963年美国麻省理工学院的工.E.萨瑟兰德在其博士论文中提出了交互式图形生成技术的概念以来，CAD技术（ComputerAidedDesign，计算机辅助设计）伴随着计算机技术和计算机图形学技术的发展而迅速地成长起来，成为一门实用的技术，在机械、电子、建筑、化工、能源、交通土建等工程设计领域得到了广泛的应用。
它把人从许多重复繁重的体力、脑力劳动中解放出来，大大提高了工作效率。
CAD技术在公路勘测设计中的应用，使得传统的公路设计手段、设计方法甚至设计理论都产生了重大变革，极大地促进了交通土建行业的技术进步，成为道路勘测设计现代化的主要标志之一。
互动式道路及立交CAD系统专业加强版－DICADPRO是东南大学交通学院刘洪波老师继DICAD之后的又一力作，DICADPRO全面摒弃华而不实的方法和功能，更注重实用功能的研究与开发。
1、加强辅助成图功能，变速车道、收费广场、桥梁涵洞等自动成图，高质量、高效益。
2、增加辅助桥梁功能，保证路线与桥梁设计整体进行，提高整个项目的设计效率。
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1.3拟建项目地区概述
陕西省位于中国西北地区东部的黄河中游，地处北纬31°－39°35'东京105°29'－111°15'，与山西、河南、湖北、四川、甘肃、宁夏接壤。
地域南北长，东西窄，南北长约870公里，东西宽约200－500公里，土地总面积20．56万平方公里，占全国土地总面积的2．145%。
因位于陕原以西，故名"陕西"。
陕西境内山塬起伏，河川纵横，地形复杂。
其本特征是：
南北高，中间低。
以北山和秦岭为界，全省可分为陕北高原、关中平原和秦巴山地三大地貌区。
陕北黄土高源海拔800－1300米，约占全省总面积的45％。
畜牧业较为发达，煤、石油、天然气储量丰富。
关中平原西起宝鸡，东至潼关，平均海拔520米，东西长360公里，面积约占全省土地总面积的19％。
是全省的精华之地，号称"八百里秦川"。
陕南秦巴山地包括秦岭、巴山和汉江谷地，约占全省土地总面积的36％。
秦岭在省境内东西长400－500公里，南北宽120－180公里，海拔1000－3000米。
巴山们于本省最南部，长约300公里，海拔1500－2000米。
秦巴山区是林特产的宝库，汉江谷地土质肥美，农产丰富。
陕西地处内陆中纬度地带，形成显著的大陆性季风气候。
从北到南跨温带、暖温带和北亚热带三个气候带。
1.4项目建设的重要意义
近几十年来，随着公路等级的不断提高以及汽车性能的不断改善，再加上高新技术在公路运输中的广泛应用，使得公路运输越来越快捷、安全、舒适、方便，公路在国民经济和社会生活中的地位日益提高。
拟建公路对于拉动沿线经济增长具有重要意义，也是构建便捷、通畅、高效、安全的交通运输体系的重要组成部分。
该公路的建成可以改善沿线城镇的运输条件和投资环境，可以加快这些城镇的信息传播和对外交流，可以有效地促进公路沿线资源的开发利用，有利于沿线经济的快速发展。
1.5沿线地形地质及自然环境
1：
地形特征 西安以北，陕甘黄土高原边，由梁山、黄龙山、药王山、陇山组成的北山山系，与秦岭山脉遥相对应，共同构成环绕关中平原的自然屏障。
黄河的最大支流渭河横贯关中平原。
关中平原由渭河及其众多支流冲积形成，因而又称渭河平原。
它西起宝鸡，东到黄河，号称“八百里秦川”。
:
2：
气候西安属于暖温带半湿润的季风气候区，雨量适中，四季分明。
无霜期平均为219~233天。
1月份最冷，平均气温-0.5℃~1.3℃；7月份最热，平均气温26.4℃~26.9℃；年平均气温13.3℃。
年降水量平均为507.7毫米~719.8毫米。
年平均湿度为69.6%。
年平均降雪日为13.8天。
:
3：
矿产资源 西安地质发育史复杂，构造类型多样。
秦岭山区大片的火成岩、变质岩以及渭河盆地巨厚的新生代沉积层，为各种金属、非金属以及能源资源的集聚奠定了基础。
现已查明的各类矿产共47种，其中金属矿产21种，非金属矿产22种，能源矿产2种，其他矿产2种。
主要金属矿有：
铁、锰、铬、钛、铜、铅、锌、锌铜、钼、金、钨、铀和高铝矿物原料。
非金属矿主要有：
大理石、长石、白云岩、水泥灰岩、石墨、建筑砂砾、脉石英、“蓝田玉”、砂线石、硫矿等。
4：
自然资源西安的自然植被未遭受第四纪大陆冰川直接侵袭，尚保留若干第三纪古老的孑遗植物，如银杏、水青树、连香、马甲子等。
秦岭山地从高海拔向低海拔垂直分布有高山灌丛草甸、针叶林、针阔叶混交林和落叶阔叶林等自然植被类型。
自然植被中野生植物资源丰富，计有野生植物138科、681属、2224种，为中国种子植物的重要“基因库”之一。
渭河平原主要为大田农作物、蔬菜、果园和城市绿化等栽培植物类型。
野生动物资源主要分布在秦岭山地，有兽类55种，鸟类177种，包括有大熊猫、金丝猴、扭角羚秦岭亚种、鬣羚、大鲵、黑鹳、白冠长尾雉、血雉、金鸡等珍稀动物。
为保护自然生态系统和珍稀动植物资源，境内已建立3个国家级自然保护区。
2路线设计
2.1公路技术标准的确定
为了满足经济发展、设计交通量、路网建设和功能的要求，公路必须分等级建设。
《公路工程技术标准》（JTGB01—2003），将公路根据功能和适应的交通量分为五个等级：
高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路。
一级公路：
为供车辆分向、分道行驶，并可根据需要控制出入的多车道公路。
四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的远景设计年限内年平均日交通量为15000～30000辆。
六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的远景设计年限内年平均日交通量为25000～55000辆。
2.1.1设计车辆
设计车辆是指道路设计所采用的具有代表性的车辆。
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，对确定路幅组成、车道宽度、平曲线加宽、纵坡大小、行车视距等都与设计车辆有密切关系[1]。
按使用目的、结构或发动机的不同，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。
鞍式列车适用于大型集装箱运输，可作为高速公路、一级公路和有大型集装箱运输公路的设计依据。
其车辆外形轮廓如下表2-1。
表2-1设计车辆外廓尺寸
尺寸
车型
总长（m）
总宽（m）
总高（m）
前悬（m）
轴距（m）
后悬（m）
鞍式列车
16
2.5
4
1.2
4+8.8
2
2.1.2设计交通量
设计交通量：
设计交通量是指拟建道路到预测年限时所能达到的年平均日交通量，其值根据历年交通观测资料预测求得，目前多按年平均增长率计算确定。
（2.1）
式中：
AADT—设计交通量（辆天）；
ADT—起始年平均日交通量（辆天）；
γ—交通量预计年增长率；
n—设计年限
将初始年日交通量换算成小汽车数量：
辆天。
各种车型换算系数见下表2-2，初始年交通量见下表2-3.
一级公路的设计交通量按20年预测，交通量年平均增长率取γ=8%。
计算
辆天。
介于15000~30000之间，定此公路为一级四车道。
表2-2各车型车型换算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
≤19座的客车和载质量≤2t的货车
中型车
1.5
＞19座的客车和载质量＞2t的货车
大型车
2.0
载质量＞7t≤14t的货车
拖挂车
3.0
载质量＞14t的货车
表2-3初始年交通量
车型分类
代表车型
数量（辆天）
小汽车
桑塔纳2000
2200
中客车
江淮AL6600
440
大客车
黄海DD680
480
轻型货车
北京BJ130
510
中型货车
解放CA50
570
中型货车
沃尔沃N8648
320
2.1.3设计速度
设计速度，是指当气候条件良好、交通密度小、汽车运行只受道路本身条件（几何要素、路面、附属设施等）的影响，中等驾驶技术的驾驶员能保持安全顺适行驶的最大行驶速度。
设计速度是决定道路几何形状（如曲线半径、超高、视距）的基本依据,同时还影响车道宽度、中间带宽度、路肩宽度等指标。
该一级公路交通量比较大，位于山岭地区，地势起伏较明显、高差大，选取设计速度为80kmd）1431
13土基模量参数土基模量（MPa）39.5
14泊松比.35
15结构组合（基层&垫层）层号1
16是否控制层位否
17材料类型沥青混凝土类
18材料名称细粒式密级配沥青混凝土
1915度材料模量（MPa）2000
2020度材料模量（MPa）1400
21材料厚度（cm）4
22劈裂强度（MPa）1.4
23泊松比.25
24层号2
25是否控制层位否
26材料类型沥青混凝土类
27材料名称中粒式密级配沥青混凝土
2815度材料模量（MPa）1800
2920度材料模量（MPa）1200
30材料厚度（cm）8
31劈裂强度（MPa）1
32泊松比.25
33层号3
34是否控制层位否
35材料类型沥青混凝土类
36材料名称粗粒式密级配沥青混凝土
3715度材料模量（MPa）1400
3820度材料模量（MPa）1000
39材料厚度（cm）10
40劈裂强度（MPa）.8
41泊松比.25
42层号4
43是否控制层位是
44材料类型沥青混凝土类
45材料名称密级配沥青碎石
4615度材料模量（MPa）1400
4720度材料模量（MPa）1200
48最小材料厚度（cm）18
49最大材料厚度（cm）20
50劈裂强度（MPa）.8
51泊松比.25
52层号5
53是否控制层位否
54材料类型松散粒料类
55材料名称级配碎石
5620度材料模量（MPa）275
57材料厚度（cm）20
58泊松比.25
59计算结果
60路面设计弯沉值（0.01mm）40.93832
61路面结构的实测弯沉值（0.01mm）30.95852
62设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数（万次）709.0978
63路面第1层厚度（cm）4
64路面第2层厚度（cm）8
65路面第3层厚度（cm）10
66路面第4层厚度（cm）18
67路面第5层厚度（cm）20
68设计控制层厚度（cm）18
69第1结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）30.95852
70实际路面结构第1层底最大拉应力（MPa）0
71第2结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）35.07125
72实际路面结构第2层底最大拉应力（MPa）0
73第3结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）45.57467
74实际路面结构第3层底最大拉应力（MPa）2.680602E-02
75第4结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）65.21417
76实际路面结构第4层底最大拉应力（MPa）.
77第5结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）180.1277
78土基层顶面施工控制弯沉（0.01mm）235.8347
沥青路面结构方案二计算结果
旧路检测轴载及其对应弯沉轴重（KN）弯沉（0.01mm）
1项目类型参数项目类型新建项目
2设计弯沉（0.01mm）未知
3验算内容验算方式弯拉应力验算
4交通参数设置公路等级一级公路
5路面等级高级路面
6设计使用年限（年）15
7基层类型系数1.0
8面层类型系数1.0
9轴载类型标准轴载
10交通增长率（%）8
11车道系数.5
12使用初期标准轴载作用次数（nd）1718
13土基模量参数土基模量（MPa）39.5
14泊松比.35
15结构组合（基层&垫层）层号1
16是否控制层位否
17材料类型沥青混凝土类
18材料名称细粒式密级配沥青混凝土
1915度材料模量（MPa）2000
2020度材料模量（MPa）1400
21材料厚度（cm）4
22劈裂强度（MPa）1.4
23泊松比.25
24层号2
25是否控制层位否
26材料类型沥青混凝土类
27材料名称中粒式密级配沥青混凝土
2815度材料模量（MPa）1800
2920度材料模量（MPa）1200
30材料厚度（cm）6
31劈裂强度（MPa）1
32泊松比.25
33层号3
34是否控制层位否
35材料类型沥青混凝土类
36材料名称粗粒式密级配沥青混凝土
3715度材料模量（MPa）1400
3820度材料模量（MPa）1000
39材料厚度（cm）10
40劈裂强度（MPa）.8
41泊松比.25
42层号4
43是否控制层位是
44材料类型无机结合料稳定集料类
45材料名称水泥碎石
4620度材料模量（MPa）1500
47最小材料厚度（cm）18
48最大材料厚度（cm）20
49劈裂强度（MPa）.5
50泊松比.25
51层号5
52是否控制层位否
53材料类型无机结合料稳定集料类
54材料名称二灰碎石
5520度材料模量（MPa）1500
56材料厚度（cm）20
57劈裂强度（MPa）.65
58泊松比.25
59计算结果
60路面设计弯沉值（0.01mm）24.66796
61路面结构的实测弯沉值（0.01mm）22.92559
62设计使用年限内设计车道的标准轴载累计作用次数（万次）851.3138
63路面第1层厚度（cm）4
64路面第2层厚度（cm）6
65路面第3层厚度（cm）10
66路面第4层厚度（cm）18
67路面第5层厚度（cm）20
68设计控制层厚度（cm）18
69第1结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）22.92559
70实际路面结构第1层底最大拉应力（MPa）0
71第2结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）25.318
72实际路面结构第2层底最大拉应力（MPa）0
73第3结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）29.3155
74实际路面结构第3层底最大拉应力（MPa）0
75第4结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）37.52362
76实际路面结构第4层底最大拉应力（MPa）4.737459E-02
77第5结构层顶面施工控制弯沉（0.01mm）88.94326
78实际路面结构第5层底最大拉应力（MPa）.
79土基层顶面施工控制弯沉（0.01mm）235.8347
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