高速公路计算设计书毕业设计.docx
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高速公路计算设计书毕业设计
普萨～阿卡孜达坂公路设计第二合同段
摘要：
普萨～阿卡孜达坂公路设计第二合同段进行道路工程、路基路面工程的施工图设计，同时进行桥梁和涵洞的总体布置图设计。
道路路线设计对路线进行了平面设计、纵断面设计，设计是从工程建设的经济性和合理性的出发，尽量采取少填挖，减少工程量。
同时也要考虑路线要与周围的自然景观相协调。
道路路基路面设计主要对道路的横断面和路面的结构层进行设计和计算。
道路横断面根据设计车速、交通量要求进行设计，同时考虑了边坡的坡率取值。
路面的结构层牵涉到路面材料的选取和材料强度、刚度和稳定性的验算。
考虑到沥青价格昂贵，所以本段路采用混凝土路面。
桥涵设计要求在施工的使用过程中应具有足够的强度、刚度和稳定性。
根据地形要求本段路设置了4个涵洞和一座跨径50米的连续梁桥，其中圆管涵2个，板涵2个。
本设计在制图方面严格按照中华人民共和国国家标准《道路工程制图标准》（GB50162-92）进行，采用AutoCAD制图。
Abstract：
PuSathe~Akaunweariedeffortreachesbanthehighwaydesignsecondcontractsectiontocarryontheroadengineering,theroadbedroadsurfaceprojectconstructiondrawingdesign,simultaneouslycarriesonthebridgeandtheculvertgenerallayoutdesign.thepathlocationhascarriedontheplanedesign,thelongitudinalsectiondesigntotheroute,thedesignisfromengineeringconstruction'sefficiencyandrationalembarking,adoptsasfaraspossiblelittlefillsindigs,reducestheresilience.Simultaneouslymustconsiderthattheroutemustbecoordinatedwiththeperipherynaturallandscape.thepathroadbedpavementdesignmainlycarriesonthedesignandthecomputationtopath'scrosssectionandtheroadsurfacestructurelevel.Thecross-sectionofroadaccordingtothedesignvehiclespeed,thevolumeoftrafficrequeststocarryonthedesign,simultaneouslyhasconsideredthesidesloperatioofslopevalue.Theroadsurfacestructurelevelinvolvestotheroadsurfacematerialselectionandthematerialstrength,therigidityandthestablecheckingcalculation.Consideredtheasphaltpriceisexpensive,thereforethissectionofroadsusethecoagulationearthenroadpavement.thearchofbridgedesignrequirementsshouldhavetheenoughintensity,therigidityandthestabilityintheconstructionuseprocess.Requestedthissectionofroadsaccordingtotheterraintoestablish4culvertsandaspan50metercontinuousbridge,thecircularpipecontained2,theboardcontained2.thisdesignstrictly"RoadengineeringChartingStandard"（GB50162-92）carriesonthechartingaspectaccordingtothePeople'sRepublicofChinanationalstandards,usestheAutoCADcharting.
【关键词】高速公路横断面图路基设计路面设计线形设计施工图设计
Keywords:
cross-sectionshighwayroadbeddesignlineardesignoftheroaddesignandconstructiondesignplans
1设计内容
1.1设计依据
1.1.1公路等级：
高速公路；
1.1.2设计行车速度：
80Km/h；
1.1.3路基顶宽：
24.5m。
1.1.4设计起点桩号：
K0+000
1.2工程概况
1.2.1地形地貌
该段地处西昆仑山东缘，公路自普萨开始进入柯克亚河上游的昆仑山中、低山岭重丘区。
1.2.2气象条件
（1）气象
以天山为界，将新疆分为南疆、北疆两大部分。
北疆属于温带大陆性干旱气候，南疆属暖温带大陆性干旱气候。
由于新疆地处欧亚大陆腹地，远离海洋，加之受周围高山的屏障和塔克拉玛干沙漠的影响，主要表现为干旱和荒漠化的气候特征。
本区地处塔里木盆地以南，属暖温带大陆性干旱气候，主要气候特点为年温差、日温差大，降水少，蒸发强，空气干燥，日照长。
路线由叶城的山前平原区域到西昆仑山高山峡谷区，跨越不同的垂直气候带，因此公路沿线的气候状况存在较大差异，尤其是水分、热量的分布差异最为突出。
①降水
本区的降水特点为山区多，平原少。
降水主要来自西风带来的含水气流，即源于以西约6900公里的大西洋。
在高山区以固态降水为主，在中、低山及平原区以降雨为主。
据有关资料显示，叶城县城多年平均降水量56mm，4～9月降水量45mm，占年降水量的80%。
一日最大降水量为36mm（1964年5月23日），一日最大降雪量为9mm（1967年2月22日）。
在昆仑山高山区形成的大面积冰川和积雪在夏季持续高温天气作用下产生的冰雪融水导致冰湖溃决而形成泥石流，危害公路。
在中、低山区，由于降水强度大，历时短，常形成山洪或暴雨泥石流。
②气温
气温从昆仑山山前平原的叶城到阿卡孜达坂，随海拔升高发生明显变化。
叶城（1347.3米）的年平均气温为11.2℃，日最高气温为39.5℃（1958年7月12日），日最低气温为-22.7℃（1967年1月5日）。
沿线高山温度梯度为0.57℃/100米。
据此可推断出阿卡孜达坂（3310米）的年平均气温为0℃左右。
叶城县最大冻土深度为78厘米（1961年2月）。
③湿度和蒸发量
叶城县的年平均相对湿度为50%，而昆仑山高山区仅为40%以下，春季湿度最小，冬季最大。
叶城县年蒸发量为2500mm～3000mm，而昆仑山区年蒸发量约为2500mm，年蒸发量为年降水量的45倍。
④风向和风速
叶城县全年盛行西风和西北风，而在昆仑山山地的盛行风向却为山谷风局地环流所代替。
叶城县年平均风速为2.0m/s，而在昆仑山的山脊和山谷中平均风速多在4m/s,年大风日数在100天以上，为冬春季公路风吹雪和积雪灾害的形成提供了充分的动力条件。
叶城县城主要气象要素见表1-1。
叶城县城主要气象要素表表1-1
海拔
1347.3m
年平均气温
11.2℃
年平均降水
56mm
最高气温
39.5℃
一日最大降水
36mm
最低气温
-22.7℃
一日最大降雪
9cm
最大冻土深度
78cm
（2）水文
新藏公路新疆段的沿线均属内陆水系,项目影响区有塔里木河支流柯克亚河、提孜纳甫河支流哈拉斯坦河。
其走向大致为南北向，补给水源为高山冰雪融水、中高山季节雪融水、大气降水和地下水。
在秋季，大量冰雪融水及冰湖溃决洪水常引发泥石流和洪水，危害公路，这是新藏公路沿线道路病害的一大特点。
近几十年来，随着全球气候变化，昆仑山雪线上升了数百米，冰雪强烈消融导致的冰雪融水型泥石流及冰湖溃决型泥石流、洪水有显著增加趋势。
1.2.3地质特征
本区地处NW-SE走向的西昆仑山地震带，该地震带位于帕米尔高原北缘，沿帕米尔～喀喇昆仑山、西昆仑山向东延伸与东昆仑山～阿尔金山地震带相连接。
该区南临青臧高原新构造活跃区，北依南天山地震带和沉降强烈的喀什～和田坳陷。
差异活动十分强烈，此带新近虽发生过Ms8.1级地震，但以Ms≥7.0级地震为多。
该区地震活动呈频度高、强度大、震源浅、分布广、地震具有明显的活跃期和平静期等特点。
该地震带的震源主要来自印度板块向北推移与欧亚板块撞击。
据有关资料，新疆地震的活跃期为11年左右，平静期为8～17年，西昆仑山地震带自1985后进入平静期，东昆仑山若羌已于2001年11月14日发生8.1级地震。
据《中国地震烈度区划图》（1990），国道219线本段除K70～K102区段为Ⅷ度地震烈度区外，其余地段为Ⅶ度烈度区
第2章总体设计
总体设计是指在公路设计之前对公路的走向、布局、路线方案、等级、标准、工程方案等方面进行的总体安排和设计的工作，总体设计是公路具体设计的依据和基础，总体设计的好坏直接影响公路的设计、施工、营运的质量，是公路设计重要的前期工作
2.1总体设计的任务、原则及要点
2.1.1总体设计的任务
总体设计的任务可归纳为实现“三个协调”，即通过总体设计实现公路与各自然因素的协调；公路与周围环境的协调；公路自身各工程的协调。
2.1.2总体设计的原则
①坚持围绕生态环境保护这一主题进行路线方案论证比选的原则
②坚持技术指标与地形条件相互协调的原则
③坚持按地质条件选线的原则
④坚持对典型工程方案进行综合比选的原则
⑤正确处理公路建设占地、拆迁的关系
⑥综合考虑路线与水源地、水利设施的关系
⑦综合考虑路线、已有公路的交叉处理
⑧充分考虑土石方数量，做好土地复垦、弃方造地和恢复植被设计
2.1.3总体设计要点
在路线走向、公路等级和设计速度确定后，应对全线总体布局做出设计，其要点如下：
①路线起、终点除必须符合路网规划要求外，对起、终点前后一定长度范围内的线形必须做出接线方案。
②合理划定设计路线长度，恰当选择不同设计路段的衔接地点，处理好衔接处前后一定长度范围内的线形设计。
③根据设计交通量论证并确定车道数，及其路基、桥梁、遂洞等标准横断面宽度。
④根据路线所在地区地形、地质的复杂程度，调查各种路基断面形式对路基稳定、水土保持、取弃土量等给环境带来的影响，并提出解决的技术方案。
⑤路线起、终点和特大桥的位置为路线基本走向的控制点，一般构造物及中小桥涵的位置应服从路线走向。
第3章平面设计
道路为带状构造物，它的中线是一条空间曲线，中线在水平面上的投影称为路线的平面，路线平面的形状及特征为道路的平面线形，而道路的空间位置成为路线。
路线受到各种自然条件、环境、以及社会因素的影响和限制时，路线要改变方向和发生转折
3.1选线设计
3.1.1选线的基本原则：
①路线的走向基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、比选的基础上，选定最优路线方案。
③路线设计应尽量做到工程量少、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选线应注意同农田基本建设的配合，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行深入勘测调查，弄清其对道路的影响。
⑦选线应综合考虑路与桥的关系
3.1.2选线的步骤和方法：
㈠选线
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，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基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体现。
路线的基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。
老师给了我们两个控制点。
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
在路线基本走向已经确定的基础上，根据地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，至此定线工作才算基本完成。
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，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。
3.2平曲线要素值的确定
3.2.1平面设计原则：
①除满足汽车行驶力学上的基本要求外，还应满足驾驶员和乘客在视觉和心理上的要求。
②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。
③应避免连续急弯的线形。
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。
④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3.4.23.2.2平曲线要素值的确定：
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。
在做这次设计中主要用到的组合有以下几种：
（1）基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。
如下图3-1。
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相同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、圆曲线之长度比设计成1：
1：
1。
在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。
图3-1“基本型”平曲线
缓和曲线切线增值q=Ls/2－Ls3/240R2（m）
圆曲线的内移值p=Ls2/24R－Ls4/2688R3（m）
切线长T=（R+p）tga/2+q（m）
平曲线长度=π（a-2β。
）R/180+2Ls（m）
外距E=（R﹢p）seca/2－R（m）
校正值J=2T－L（m）
①平曲线主要参数的规定
根据《公路工程技术标准JTGB01—2004》的规定如表：
表3-1规范规定
公路等级
一级
设计车速
80km/h
地形
山岭重丘
圆曲线一般最小半径（m）
400
圆曲线极限最小半径（m）
250
平曲线最小长度（m）
200
缓和曲线最小长度（m）
70
设计所采用的平曲线主要参数如下：
表3-2参数选用表
交点
参数
JD1
JD2
JD3
JD4
JD5
JD6
圆曲线半径（m）
450
600
800
650
600
800
平曲线长度（m）
282.777
245.783
275.038
292.288
296.548
271.59
缓和曲线长度（m）
90
85
90
90
95
90
②主要几何元素的计算
设计行车速度V=80km/h，根据一般最小半径μ、ih取值表，μ=0.10,ih=0.10
R=V2/127（μ+ih）=252m
例如：
桩号JD1：
（1）平曲线几何元素计算：
（1）平曲线几何元素计算：
右24°32'42"R=450（m）Ls=90（m）
缓和曲线切线增值q=Ls/2－Ls3/240R2
=90/2－903/240×4502
=44.985（m）
圆曲线的内移值p=Ls2/24R－Ls4/2688R3
=902/24×450－904/2688×4503
=0.75（m）
切线长T=（R+p）tga/2+q
=（450+0.75）tg24°32'42"/2+44.985
=143.038（m）
平曲线长度L=π（a-2β。
）R/180+2Ls
=3.1415926×（24°32'42″-28.6479×90/450）×450/180+2×180
=282.777（m）
外距E=（R﹢p）seca/2－R
=（450+0.75）sec24°32'42"/2－450
=11.099（m）
校正值J=2T－L
=2×143.038-282.777
=3.3（m）
（2）平曲线主点桩号计算及校正：
JD1：
K0+632.328
ZH=JD1－T=K0+632.328－143.038
=K0+489.289
HY=ZH＋Ls=K0+489.289＋90
=K0+579.289
YH=HY＋Ly=K0+579.289＋102.777
=K0+682.066
HZ=YH＋Ls=K0+682.066＋90
=K0+772.066
QZ=HZ－L/2=K0+772.066－282.777/2
=K0+630.678
JD3=QZ＋J/2=（K0+630.678）＋3.3/2
=K0+632.328
3.2.3中点桩号的确定
在整个的设计过程中就主要用基本线形，在3-4公里的路长中，充分考虑了当地的地形，地物和地貌，相对各种相比较而得出的。
在地形平面图上初步确定出路线的轮廓，再根据地形的平坦与复杂程度，具体在纸上放坡定点，插出一系列控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点的直线段，延伸相邻直线的交点，既为路线的各个转角点（既桩号），并且测量出各个转角点的度数，再根据《公路工程技术标准JTGB01—2004》的规定，初拟出曲线半径值和缓和曲线长度，代入平曲线几何元素中试算，最终结合平、纵、横三者的协调制约关系，确定出使整个线形连贯顺直协调且符合技术指标的各个桩号及几何元素。
各个桩号及几何元素的计算结果见直线、曲线及转角表。
第4章纵断面设计
沿着道路中线竖直剖切然后展开既为路线纵断面，由于自然因素的影响以及经济性要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线，纵断面设计的主要任务就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的大小和长度，以便达到行车安全，迅速，运输经济合理及乘客感觉舒适的目的。
4.1纵断面设计的原则
①纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。
②平曲线与竖曲线应相互重合，最好使竖曲线的起终点分别放在平曲线的两个缓和曲线内，即所谓的“平包竖”
③与周围环境相协调，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并起到引导视线的
4.2纵坡设计的要求
①设计必须满足《标准》的各项规范
②纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。
尽量避免采用极限纵坡值，合理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的短坡。
连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。
③沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。
④应尽量做到添挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。
⑤纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。
⑥对连接段纵坡，如大、中桥引道及隧道两端接线等，纵坡应和缓、避免产生突变。
⑦在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。
4.2.1最大纵坡
最大纵坡是指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值。
它是道路纵断面设计的控制指标。
在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。
各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。
4.2.2最小纵坡
在长路堑、低填以及其它横向排水不畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，均应设置不小于0.3%的最小纵坡，一般情况下以不小于0.5%为宜。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3%时，边沟应作纵向排水设计。
在弯道超高横坡渐变段上，为使行车道外侧边缘不出现反坡，设计最小纵坡不宜小于超高允许渐变率；干旱少雨地区最小纵坡可不受上述限制。
4.2.3坡长限制
最短坡长的限制主要是从汽车行驶平顺的要求考虑的。
如果坡长过短，使变坡点增多，汽车行使在连续起伏地段产生的增重与减重的华频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感觉突出。
从路容美观、相邻两竖曲线的设置和纵面视距等也要求坡长应有一定最短长度。
坡长最大的限制是指控制汽车在坡道上行使，当车速下降到最低容许速度时所行使的距离。
4.2.4平均纵坡
平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与长度之比，是为了合理运用最大纵坡、坡长及缓和坡长的规定，以保证车辆安全顺利地行驶的限制性指标。
二级、三级、四级公路越岭路线的平均纵坡，一般以接近5.5%（相对高差为200m-500m）和5%（相对高差大于500m）为宜，并注意任何相连3km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。
4.2.5合成坡度
合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡组合而成的坡度，其方向即流水方向。
将合成坡度控制在一定范围之内，目的是尽可能地避免急弯和陡坡的不利组合，防止因合成坡度过大而引起的横向滑移和行车危险，保证车辆在弯道上安全而顺适地运行。
当路线的平面和纵坡设计完成以后，合成坡度如果超过最大允许合成坡度时，可减小纵坡或加大平曲线半径以减小横坡，或者两方面同时减小。
4.3纵坡设计的步骤
①准备工作：
在厘米绘图纸上，按比例标注里程
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