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道路毕业设计论文
内蒙古集宁至丰镇公路设计
高等教育自学考试学生毕业设计
内容摘要：
本设计根据给定的资料，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。
设计内业详细资料有：
路线设计（包括平面设计的要求、圆曲线设计、路线方案的比选）；路基设计，完成三公里横断面和路基土石方的计算及土石方配合设计、边坡设计；路面设计（包括纵断面设计，横断面设计），沥青路面设计。
应用计算机绘制工程图，按老师指导和要求完成。
整个设计计算了路线的平、纵、横要素,设计了路基、路面等内容,由此圆满完成了内蒙古集宁至丰镇公路设计
两阶段初步设计。
目录
第一章绪论4
1.1引言4
1.2DICADPRO技术4
1.3选题的背景5
1.4毕业设计的主要内容5
第二章路线平面设计7
2.1平面设计的要求7
2.2圆曲线设计7
2.2.1圆曲线半径的选用原则7
2.2.2一般规定8
2.3路线方案的比选8
第三章纵横断面设计10
3.1纵断面设计10
3.1.1概述10
3.1.2纵坡设计的步骤和方法10
3.1.3竖曲线的最小半径和长度11
3.2横断面设计13
3.2.1横断面设计的原则13
3.2.2横断面组成及要素的确定13
3.2.3土石方的调配14
第四章路基路面及排水结构设计16
4.1一般路基设计16
4.1.1路基的类型和构造16
4.1.2设计依据16
4.1.3路基填土与压实16
4.2路基防护17
4.2.1路堤边坡防护17
4.3支挡结构设计17
4.3.1挡土墙的用途17
4.3.2挡土墙的类型及使用范围18
4.3.3本土路段挡土墙设置18
4.4排水设计18
4.4.1公路排水设计的内容18
4.4.2设计依据19
4.4.3路基排水设计19
4.4.3.1地表排水设备的类型19
4.4.3.2边沟设计19
4.4.3.3排水沟设计19
4.4.4路面排水设计20
4.4.5涵洞设计20
4.5路面设计21
4.5.1路面设计的原则21
4.5.2沥青路面结构设计的计算书21
4.5.2.1交通分析21
4.5.2.2当量换算的计算22
4.5.2.3结构组合与材料选取24
结语26
致谢27
参考文献28
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。
对比世界公路发展趋势，可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。
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，导致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，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，将是我国公路交通发展的战略重点。
1.2DICADPRO技术
自1963年美国的工.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）随着计算机的发展急速的成长，成为一门实用的技术，在工程设计领域得到了广泛的应用。
它把人从体力、脑力劳动中解放出来，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方式及理论产生了重大变革，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。
3、强化智能更新功能，平、纵、横面图及端部高程图数据自动刷新，变更设计不再烦恼。
4、丰富自动成表功能，增加EXCEI表格形式，改善图表效果且利于后续处理！
5、提高设计效率，使道路及立交的设计效率至少增强一倍，使用更便捷、效益更高。
6、方便学习掌握，DICADPRO更具可学习性、易懂性，适合所有设计人员使用。
1.3选题的背景
此次设计的道路是郊区公路，从资金上讲它与市政府、路政局、区县政府的建设资金以及融资有很大关系，没有多元化投资公路建设的良好环境就没有郊区公路建设跨越式的发展。
另外在政策上要制定可操作性强的各种优惠政策。
调动各级政府和社会各阶层修路的积极性。
从管理上要充分发挥各分局的技术和行业管理优势，保障公路建设按规范科学的进行，达到远期与近期相结合，城区与郊区相结合，国道、市道、县道相结合，高速公路与一般公路相结合，达到公路资源配置合理，充分利用，协调统一的目的。
为了加快县级、乡级农村公路建设应大力推广多元化投资的建路新模式。
必须有好的规划性的道路设计。
发挥养路费的资金优势、技术优势、行业管理优势来吸引更多的投资。
加快郊区公路建设是刻不容缓的问题，特别是较偏僻的一些区县更需要加快步伐，由于其基础设施相对滞后，经济发展比较缓慢，而快速顺畅的交通对于拉动地方经济的发展，实现城乡一体化战略将起到巨大作用，同时也为各个远郊卫星城更好地服务于市区创造良好的条件。
1.4毕业设计的主要内容
道路是一条三维空间的实体。
它是由路基、路面、桥梁、涵洞、和沿线设施所组成的线形构造物。
一般所说的路线，是指道路中线的空间位置。
路线在水平面上的投影称作路线的平面。
沿中线竖直剖切再行展开则是路线的纵断面。
中线上任意一点的法向切面是道路在该点的横切面。
路线设计是指确定路线空间位置和各部分尺寸的工作，即通常所说的路线平面设计、路线纵断面设计和横断面设计。
三者是相互关联，既分别进行，又综合考虑。
此次毕业设计的内蒙古自治区乌兰察布市一条以集宁为起点，途径郊区新街村村十九组，新街村二十一组，新街村十八组，新街村二十三组，新街村十七组，新街村八组，新街村二组，最后到达风镇一组砖瓦厂，途中除了这些村落外还有大片的农作物和塘，以及河流和港，它是一条郊区公路。
本次设计内容主要包括：
首先要熟悉地形图和所给的原始资料，分析其地貌、高差、河渠、耕地、建筑物等的分布情况。
然后进行选线，方案比选，路线平面设计，纵断面设计，横断面设计，土石方计算，土方调配，边坡设计，沥青路面设计。
要完成这些任务必须要借助辅助软件DICADPro，在此软件里输入道路的基本信息，然后处理得出的成果。
最后，把这整个过程整理好以论文的形式表现出来。
第二章路线平面设计
2.1平面设计的要求
圆曲线半径，缓和曲线长度是路线平面设计中要解决的基本问题。
实践证明，直线长度过长或过短、曲线与直线、曲线与曲线配置的不适当也会导致行车事故，降低通行能力，造成行驶时间和运营费用的损失以及破坏与自然景观的协调。
一般来说，平面设计应满足以下几点要求：
1.平面设计必须满足《标准》和《规范》的要求
2.平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形地物相适应，与周围环境相协调
3.行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求应尽量满足
4.保持平面线形的均衡和连贯
5.应避免连续急转的线形
本方案路线的全场3312.977m。
设有三个弯道。
为了避免给给驾驶者造成不便，设计时在曲线间插入了足够长的直线和回旋线。
6.平曲线应有足够的长度
本次设计的道路是二级公路，地形为平原微丘，查规范得出：
平曲线的最小长度为140m。
而所采用的最小平曲线的长度（包括圆曲线和两端的缓和曲线）的最小长度为232.056m，满足要求。
7.曲线间直线最小长度的要求
（1）《规范》推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于6v为宜。
二级公路的计算行车速度为60km/h，因而同向曲线间的最短直线长度为360m。
所采用的同向曲线间的直线长度为393.222m，满足要求。
（2）《规范》规定反向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的两倍为宜。
按要求本次设计的反向曲线的最短直线长度为120m，所采用的最小长度为520.904m，满足要求。
2.2圆曲线设计
2.2.1圆曲线半径的选用原则
1.圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。
选用曲线半径时，应充分注意地质，水文条件，使曲线既能更好的吻合地形，减少工程。
2.在确定圆曲线半径时，应注意:
（1）一般情况下，宜采用极限最小平曲线的4~8倍；
（2）地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；
（3）前后线形要素相协调，构成连续、均衡的曲线线形，是平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变；
（4）应同纵断面线形相配合，必须避免小半径曲线和陡坡相重合。
3.为保证行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也宜有3s的行程。
不能满足时，应考虑增大圆曲线半径或减少缓和曲线的长度；条件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接相连。
2.2.2一般规定
1.圆曲线的最小半径
我国《公路工程技术标准》和《城市道路设计规范》中所规定的圆曲线最小半径如表2-1所示。
表2-1各级公路最小平曲线半径
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
一般值（m）
1000
700
400
200
100
65
30
极限值（m）
650
400
250
125
60
30
15
本次设计的设计速度为60km/h，查表2-1得知：
最小平曲线的最小半径的一般值为200m，极限值为125m，本方案的设有三个弯道，即有三段圆曲线，半径依次为：
1304.6m，483.651m，330.712m。
比较最小的平曲线的半径为330.712m，大于最小半径的一般值200m。
因此，满足要求。
2.圆曲线的最大半径
选用圆曲线半径时，与地形等条件相适应得前提下应尽量采用大半径。
但半径大到一定程度其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果。
所以，《规范》规定圆曲线最大半径不宜超过10000m。
2.3路线方案的比选
路线方案比较选择主要考虑下列因素：
1.路线长度；2.平、纵面线形指标的高低及配合情况；3.占地面积；4.工程数量（路基土石工程数量，桥梁涵洞工程数量）；5.造价等。
根据地形图，通过DICAD中的平面导线法和导线模式法等可以画出平曲线图如下：
图2-1路线平面图
由于各方面条件的限制，本次毕业设计只做了两条路线的比选，不做定量的比较，做定性的比选，两个方案的前一段是一样的走向，分析如下：
从起点出发，必经的是与道路相垂直分布的两块地和两处住宅楼，此处的住宅必定要拆迁，根据后面的选线来定具体的拆迁位置。
接着是一半是田，一半是住宅楼，考虑到造价，应选择从田里经过，考虑到后面的曲线的半径的要求，选择了通过住宅楼。
以下是两个方案的不同选线的分析：
方案一：
分析其地貌、高差、河渠、耕地、建筑物等的分布情况，得出图上有两个港：
同心港和穿心港。
考虑到要尽量不穿过这两条港，桥的造价比较高。
选择沿着港的方向分布，可以不要穿过穿心港，由于同心港的走向是与道路的大体走向垂直的，所以回避不了，考虑到拆迁的问题，选择在中间的区域通过，接着本次设计要求道路的全过程要求有两个或两个以上的弯道，又结合地形图的分布，在新街村二组的地方设置一个弯道。
最后再与终点相连。
该方案的路线总长度为3.31km。
方案二：
此方案是从尽量减少拆迁的角度考虑的，分析地貌、高差、河渠、耕地、建筑物等的分布情况，知地形图上的的分布以田和村庄为主，但是需要考虑到其他因素，比如地形图里的穿心港要尽量的避免，如果只考虑要减少拆迁的话，那么就会两次通过穿心港。
在这个问题上要使减少拆迁和尽量避免穿心港这两个因素相结合，尽量做的最好。
而其他的走向的选择跟一方案考虑相似，比如，和道路的大致走向垂直的住宅楼是必须要拆的，无法回避的。
该方案的路线总长度为3.28km。
两方案的比较：
方案一：
总长度比方案二长一点。
在起终点之间平均圆曲线半径比方案二大，路线顺适。
有三个弯道，由于这条路线途中是沿着河流的方向走的。
避免了穿过穿心港。
减少桥梁的个数，路线联系好，可将沿线的乡镇连接起来，有利于促进地方经济发展。
但穿越乡村多，行车干扰大，安全隐患多。
方案二：
总长度比方案二短一点。
在起终点之间平均圆曲线半径比方案一稍小，路线顺适。
同样有三个弯道，这条路线途中穿过了穿心港和同心港，因而桥多，造价高。
沿线联系乡镇少，服务性差。
但是路位多远离村镇，行车速度快，干扰少。
所以，综合以上各种因素，本设计选择第一方案为主方案，第二方案为参考方案。
第三章纵横断面设计
3.1纵断面设计
3.1.1概述
沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。
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、运输经济合理及旅客感觉舒适的目的。
图3-1路线纵断面图
图3-1为路线纵断面示意图。
纵断面图是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一，把道路的纵断面图与平面图结合起来，就能准确地定出道路的空间位置。
纵断面图上有两条主要的线：
一条是地面线，它是根据中线上各桩号的高层而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化的情况；另一条是设计线，它是经过技术上，经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。
纵断面设计线是由直线和竖曲线组成。
直线（即均匀坡度线）有上坡和下坡，是用高差和水平长度表示的。
在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凸有凹，其大小用半径和水平长度表示。
3.1.2纵坡设计的步骤和方法
1、准备工作
纵坡设计（俗称拉坡）之前应在方格坐标纸上，按比例标注里程桩号和标高，点绘地面线，填写有关内容。
同时应收集和熟悉有关资料，并领会设计意图和要求。
2、标高控制点
控制点是指影响纵坡设计的标高控制点。
如路线起、终点，越岭垭口，重要桥涵，地质不良地段的最小填土高度，最大挖深，沿溪线的洪水位，隧道进出口，平面交叉和立体交叉点，铁路道口，城镇规划控制用地范围与标高以及受其他因素限制路线必须通过的标高控制点等。
山区道路还有根据路基填挖平衡关系控制路中心填挖值的标高点，成为“经济点”。
平原区道路一般无经济点问题。
3、试坡
在已标出“控制点”、“经济点”的纵断面图上，根据技术指标、选线意图，结合地面起伏变化，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位之间进行穿插与取直，试定出若干直坡线段。
对各种可能的坡度线方案反复比较，最后定出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方较省的设计线作为初定坡度线，将前后坡度线延长交会出变坡点的初步位置。
4、调整
将所定坡度与选线时坡度的安排比较，二者应基本符合，若有较大差异时应全面分析，权衡利弊，决定取舍。
然后对照技术标准检查设计的纵坡是否合理，若有问题应进行调整。
调整方法是对初定坡度线平抬、平降、延伸、缩短或改变坡度值等。
5、核对
选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖、地面横坡较陡路基。
挡土墙、重要桥涵以及其他重要控制点等，在纵断面图上直接读出对应桩号的填、挖高度，用“模板”在横断面图上“戴帽子”，检查是否填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大、桥梁过高或过低、涵洞过长等情况，若有问题应及时调整纵坡、在横坡陡峻地段核对更显重要。
6、定坡
经调整核对无误后，逐段把直线的坡度值、变坡点桩号和标高确定下来。
坡度值可用三角板推平行线法确定，要求取值到千分之一，即0.1％。
变坡点一般要调整到10米的整桩号上，相邻变坡点桩号之差为坡长。
变坡点标高由纵坡度和坡长依次推算而得。
7、设置竖曲线
根据技术标准、平纵组合均衡等要求确定竖曲线半径，计算竖曲线要素。
3.1.3竖曲线的最小半径和长度
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，称为竖曲线。
竖曲线的形式可采用抛物线和圆曲线，在使用范围上二者几乎没有差别，但在设计和计算上，抛物线比圆曲线更为方便。
本次设计中采用的是二次抛物线。
1.凸形竖曲线的最小半径和最小长度
在纵断面设计中竖曲线的设计要受众多因素的限制，其中有三个限制因素决定着竖曲线的最小半径或长度。
分别为：
缓和冲击、行驶时间不过短、满足视距的要求。
根据以上三个限制因素，可计算出个设计速度时的凸形竖曲线最小半径和最小长度。
如表3.1所示《标准》规定的最小半径为极限最小半径的1.5~2.0倍，在条件许可时应尽量采用大于一般最小半径的竖曲线为宜。
竖曲线最小长度相当于各级公路设计速度的3S行程。
表3.1凸形竖曲线最小半径和最小长度
设计速度（km/h）
停车视距S（m）
缓和冲击
（v,km/h）
视距要求（m）
《标准》规定值（m）
竖曲线半径
竖曲线长度
一般值
极限值
一般值
极限值
120
210
4000w
11025w
17000
11000
250
100
100
160
2778w
6400w
10000
6500
210
85
80
110
1778w
3025w
4500
3000
170
70
60
75
1000w
1406w
2000
1400
120
50
40
40
444w
400w
700
450
90
35
30
30
250w
225w
400
250
60
25
20
20
111w
100w
200
100
50
20
2.凹形竖曲线的最小半径和最小长度
凹形竖曲线的最小长度，应满足两种视距的要求：
一是保证夜间行车安全，前灯照明应有足够的距离；二是保证跨线桥下行车有足够的视距。
根据影响竖曲线最小半径的三个限制因素，可计算出凹形竖曲线最小半径，如表3.2所示。
表3.2凹形竖曲线最小半径
设计速度
（km/h）
停车视距S（m）
缓和冲击
（v,km/h）
夜间行车照明（m）
视距要求（m）
《标准》规定值（m）
极限值
一般值
120
210
4000w
3527w
1683w
4000
6000
100
160
2778w
2590w
951w
3000
4500
80
110
1778w
1666w
449w
2000
3000
60
75
1000w
1036w
209w
1000
1500
40
40
444w
445w
59w
450
700
30
30
250w
293w
33w
250
400
20
20
111w
157w
15w
100
200
《标准》规定的一般最小半径为极限最小半径的1.5~2.0倍凹形竖曲线的最小长度同凸形竖曲线。
本方案的设计速度为60km/h,有五处设有竖曲线，其中有三个是凹形竖曲线。
依次为：
桩号K0+145.000，半径R=9000m，曲线长L=188.684m；桩号K1+475.000，半径R=14600m，曲线长L=177.678m；桩号K2+910.000，半径R=4200m，曲线长L=71.414m；对照表3.1,发现选取的竖曲线满足规范的要求。
另外的两个的竖曲线是凹形的，依次为：
桩号K0+785.000，半径R=9400m，曲线长L=136.778m；桩号K2+380.000，半径R=6400m，曲线长L=99.576m；同理，对照表3.2发现选取的竖曲线也满足规范的要求。
3.2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、分隔带、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。
城市道路的横断面组成中，还包括机动车道、人行道、绿带、分车带等。
高速公路和一级公路上还有变速车道、爬坡车道等。
而横断面中的地面线是表征地面起伏变化的那条线，它是通过现场实测或由大比例尺地形图、航测像片、数字地面模型等途径获得的。
路线设计中所讨论的横断面设计只限于与行车直接相关的那一部分，即各组成部分的宽度、横向坡度等问题，所以有时也将路线横断面设计称作“路幅设计”。
3.2.1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，进行精心设计，既要坚实稳定，又要经济合理。
2.路基设计除选择合适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结构物，采用经济有效的病害防治措施。
3.还应结合路线和路面进行设计。
选线时，应尽量绕避一些难以处理的地质不良地段。
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行比较，以减少工程数量，确保路基稳定。
4.沿河及受水浸水淹路段，应注意路基不被洪水淹没或冲毁。
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行换填并压实，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农田基本建设及环境保护等的需要
3.2.2横断面组成及要素的确定
1.横断面的组成
公路横断面的组成应根据公路等级、设计速度、地形、气候、地质等条件来确定，以保证公路的交通安全、通行能力、路基的强度和稳定性。
高等级的公路和低等级公路的横断面的组成不同。
本次设计的道路是二级公路，二级公路的横断面组成主要包括：
行车道、路肩、边坡、排水设施等。
在某些路段，可能要增加错车道和紧急停车带（见图3-2），在边坡上可能有护坡道、碎落台等。
图3-2二级公路的横断面组成
2.横断面要素的确定
横断面要素的确定主要是确定组成公路路幅的各部分的几何尺寸，在实际设计中，一般是根据公路等级和交通量的大小，参考《公路工程技术标准》中各级公路路基横断面来确定，同时结合当地地交通规划和有关要求进行适当的调整。
各级公路的路基宽度一般规定如表3.3所示
表3.3各级公路路基宽度
公路等级
二、三、四级公路
计算行车度（km/h）
80
60
40
30
20
车道数
2
2
2
2
2或1
路基宽度（m）
一般值
12.00
10.00
8.50
7.50
6.5（双）
4.50（单）
最小值
10.00
8.5
-
-
-
本次设计的是二级公路设计速度是60km/h，根据上表查的车道数为2，路基宽度取为10km/h。
3.2.3土石方的调配
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