毕业设计论文(公路).doc
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摘要
大董湾至槐店乡二级公路地处江苏无锡地区，全长3000m左右。
该设计首先根据远景设计交通量确定公路等级及相关技术规范和标准，并通过对当地地形、气候、水文、地质等资料的收集，并且在此基础上进行路线方案论证与比选，选择出合理的设计方案，确定了线路的平面布置；结合当地的具体情况以及本地区的未来发展计划，合理确定平曲线、竖曲线的半径及缓和曲线长度的选用；按照行车安全舒适、线形美观流畅的原则对平、纵线形进行了合理的组合，本路线有一段平曲线和一段竖曲线设置缓和曲线，其中平曲线设置了超高，无加宽。
横断面设计严格按照技术标准及根据当地实际情况绘制，确定了路基宽度、高度及边坡坡度及路拱和超高，并且对路面结构层材料、排水等进行了设计。
本设计说明书较为系统地讲述了大董湾至槐店乡二级公路的设计方案、水文地质条件、原理及步骤，共设十一章。
主要内容包括：
工程概况、路线方案的拟订和选择、平面设计、纵断面设计、横断面设计、路基设计、路面设计、排水设计、概算，专题（边坡防护与加固）等。
关键词：
二级公路；平面设计；纵断面设计；横断面设计；路基设计
ABSTRACT
DaDongwatoHuaiDianxiangsecondaryroadlocatedinWuxicity,Jiangsuprovincewithatotallengthof3000m.Accordingtothedesignofhighwaytrafficvisionanddeterminetheleveltechnicalspecificationsandstandards,andbasedonthelocalterrain,climate,hydrology,geology,aswellasdatacollection.Then,basedonrouteprojectargumetntationandselectiontoselectthereasonabledesignschemeanddeterminethelinelayout;combinedwithlocalspecificsituationandtheregion'sfuturedevelopmentplan,thenreasonableverticalplanecurve,thecurveradiusandthelengthofthecurve;accordingtothetrafficsafetyandcomfortable,theprincipleoflinearbeautifulfluent,thereasonableverticalalignment,itsroutehasaFlatcurveandaverticalcurvesetcurve,flatcurvesethigh,nowidened.Cross-sectionaldesignaccordingtothetechnicalstandardsandstrictaccordingtolocalactualcondition,sowecandeterminetheroadbedwidth,heightandslopeandroadarchandhigh.Andthepavementstructurelayermaterials,drainage,etc.
ThedesignmanualsystematicallytellsthedesignoftheDaDongwatoHuaiDianxiangSecondaryRoadscheme,hydrogeologicalconditions,principlesandstepsoftenchapters.Maincontentsinclude:
engineeringsurvey,routeandchoosetheschemedesign,graphicdesign,longitudinalandtransversedesign,roadbeddesign,design,drainagedesign,projectbudget（Slopeprotectionandreinforcement）,etc.
Keywords:
SecondaryRoad；PlanarDesign；LongitudinalDesign；Cross-sectionalDesign；RoadbedDesign
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河南理工大学本科毕业设计（论文）第二章工程概况
第一章绪论
1.1选题意义
公路交通是衡量一个国家经济实力和现代化水平的重要标志，是国民经济发展、社会发展和人民生活必不可少的公共基础设施。
公路建设的发展速度对于促进国民经济的发展，拉动其他产业的发展具有非常重要的意义。
但是现代公路还具有建设周期长，财产人力耗费大，建设质量要求高的特点，为避免资源人力的浪费，在筑路之前，都要做好道路线形结构的优化设计，这样在施工中才能减少资源、人力物力的浪费，保证工程质量，提高工程施工进度。
1.2我国道路的发展状况
新中国成立之后，为了迅速恢复和发展国民经济，巩固国防，国家在非常薄弱的基础上，对公路建设做了很大的努力，取得了显著成就，到1978年的30年间，我国公路总里程增加到89万公里。
1978年以来，是我国公路事业发展最快、建设规模最大、最具活力的时期。
期间我国用10至20年的时间走过了发达国家一般需要30至40年走完的路程，我国公路建设实现了跨越式发展，取得了举世瞩目的成就。
新世纪以来的几年，无疑是我国公路运输发展最快最好的时期。
2006年，我国公路投资高达6231.05亿元，比2005年增加746.08亿元，同比增长13.6%。
2006年末，全国公路总里程达345.70万公里，比上年末增加11.18万公里，其中高速公路总里程达4.5万公里，比2002年末增长80%，位居世界第二。
尽管我国公路建设取得了巨大成就，但由于公路交通基础设施薄弱，各地发展不平衡，与发达国家相比尚有较大差距，还不能适应国民经济和社会发展的需要。
存在的主要问题：
一是数量少，按国土面积计算的公路网密度仍然很低，只相当于印度的1/5，美国的1/7，日本的1/30；二是质量差、标准低，在通车里程中，大部分为等级较低的三、四级公路，还有达不到技术标准的“等外路”。
因此在今后相当长的时期内，加快新建公路和低等级公路的改建，将是我国公路建设的主要任务。
未来我国高速公路网有望形成7918的布局，即7条首都放射线，9条南北纵向线18条东西横向线，总里程约8.5万公里，该高速公路网将连接所有人口在20万以上的城市、国家4A级及以上的旅游景区城市等。
1.3本课题研究主要内容
本毕业设计的任务就是在教师的指导下独立完成大董湾至槐店乡新建二级公路的设计工作，具体内容包括项目可行性分析、平面设计、纵断面设计、横断面设计、概预算编制、专题设计、设计文件的编制和图纸绘制。
（1）资料整理与分析
设计资料是设计的客观依据，必须认真客观地分析。
首先要对设计任务书提供的各种资料加以理解和必要的记忆，明确对设计的影响，在头脑中对工程要求、自然条件、材料供应情况和施工条件等，构成一幅明晰的画面；其次要对资料进行分析、概括和系统地整理，从中抽取、确定有关设计数据[4]。
（2）路线平面、纵断面及横断面设计。
（3）排水设计
（4）设计文件
毕业设计文件包括设计说明书和计算书。
说明书交代设计内容、设计意图。
计算书交代设计中的具体计算方法和过程。
（5）设计图纸
一般要求绘制路线平面图、纵断面图、路基标准横断面图、横断面设计图、路面设计图、路基排水设计图等主要图纸，编制直线、曲线及转角表、路基设计表、路基土石方数量计算表等表格，其中一部分图纸需要计算机绘图。
第二章工程概况
2.1沿线自然条件
2.1.1地形地貌
计划建设的大董湾至槐店乡二级公路，位于江苏无锡地区，属公路自然区划的Ⅳ1区－长江下游平原湿润区，该地区地处沿江、滨海的地理位置，具有以平原为主，兼有低山丘陵的地形特点，地貌类型为内型为冲积平原和湿润丘陵低山。
在地形和气候的综合影响下，本地区河川密布、湖泊成群，且终年有水。
河流内水量充沛，季节变化不大，泥沙含量小，陆地水面约占总土地面积的8%左右。
2.1.2气候特点
路线所经地区，属全国道路气候分区巨日区，不冰冻、中湿区。
区内湿热度高，温暖湿润。
最高月平均地温达30℃～35℃，一月份平均气温在3℃～16℃左右，七月份平均气温24℃～30℃之间，属亚热带气候。
2.1.3降水量及地下水
路线所经地区，年降水量多，年降水量1000～1400mm之间，常年为1200mm左右。
潮湿系数一般为1.0～1.5，最高月潮湿系数2.5～3.5。
雨型主要为春雨和梅雨，且梅雨期较长，该地区属中国暴雨分区第四区，地下水埋深一般为1.5米，丘陵地区为2米左右。
2.1.4地质与土质
在平原地区，地表上层覆盖较厚一般15米左右；在地面自然横坡大于15％的丘陵低山地带，上层覆盖厚度一般为10米左右。
该地区水稻田分布广泛，土质属红粘性土及砖红粘性土，属高液限粘性土，呈中密状态。
本地区岩石埋藏较深，开采不易，一般砂石料缺乏。
按施工难易程度分，土质25％为松土，75％为普通土，丘陵地带埋藏较深的岩石主要是石灰岩和花岗岩，为坚石．强度≮3级。
2.1.5植被及作物等概况
路线所经地区属中国自然地理区划的Ⅲ1区，自然地理特征为亚热带绿林，四季分明。
农业以水田为主，一年二熟，主要农作物为水稻等，为我国重要的商品粮基地。
经济物种类多，以油菜、棉花、麻类为主。
丘陵地区其竹、木等分布广泛。
各种水果树木较多。
地表植被覆盖茂密除田地、林木等处，以灌木丛为主。
林木地带，其郁闭度约为80％左右，本区水力资源丰富，日照时间长，自然条件优越，具有综合发展农、牧、林、副、渔业的巨大潜力。
2.1.6工程概况
该公路设计段全长3公里左右，位于江苏无锡地区，属于公路自然区划的Ⅳ区。
根据交通量观察，可以确定公路等级为二级。
该公路设计段从大董湾开始，途径刘湾、黄乡，至槐店乡结束，主要是为方便沿途居民的出行，发展地区经济和加强各乡镇的联系而筹建的。
公路所经地区以平原为主，同时兼有低山丘陵的特点，土质属红粘性土及砖红粘性土，属高液限粘性土，呈中密状态，地区年降雨量较大，年平均温度较高。
路面采用沥青混凝凝土结构。
第三章路线方案的拟定与选择
3.1交通量预测
经调查，本地区现年交通量如表3-1所示：
表3-1现年交通量
序号
车型名称
前轴重（KN）
后轴重（KN）
后轴数
后轴轮组数
后轴距（m）
交通量
（量/日）
1
黄河JN150
49
101.6
1
双轮组
--
300
2
黄海DD690
56
104
2
双轮组
>3
150
3
东风CS938
24
70
2
双轮组
>3
20
4
平板车
100
100
3
四轮组
<3
50
5
其他车
50
50
1
单轮组
--
150
该公路设计年限为12年，通过实际交通量调查可知，该公路交通量在设计年限内年平均增长率分为三个阶段（前5年：
γ=6%；中间4年：
γ=5%；最后3年；γ=4%）。
则远景设计交通量（取车道系数为0.6）为：
（1）当以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时:
路面竣工后第一年日平均当量轴次:
1328
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
4750001
（2）当进行半刚性基层层底拉应力验算时:
路面竣工后第一年日平均当量轴次:
1768
设计年限内一个车道上累计当量轴次:
6323797
由计算结果可知，设计年限内一个车道上累计当量轴次为6323797次，据《国家公路等级划分标准》可知该新建公路沥青路面交通等级为中等交通，故可将该拟建公路定为二级公路。
表3-2各级公路线形设计主要技术指标汇总表
根据公路技术指标及设计任务书确定拟建公路段全线长3000米左右，路基宽度10m；双向双车道，行车道宽度3.5m，土路肩0.75m，硬路肩0.75m。
本路线主线设计标准为：
计算行车速度：
60公里∕小时；
路基宽度：
路基宽10米；
设计标准轴载：
BZZ—100KN；
3.2方案的确定和比选
3.2.1道路选线的一般原则
（1）路线的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。
大董湾至槐店乡二级公路选线考虑了以下几个要点：
（1）正确处理道路与农业的关系
该地区农田成片，渠道纵横交错，选线应从支援农业着眼，处理好以下问题：
新建公路要尽量做到少占和不占高产田。
布线要从路线对国民经济的作用、对支农运输的效果、地形条件、工程数量、交通运输费用等方面全面分析比较，既不能片面求直占用大片良田，也不能片面强调不占某块田，使路线弯弯曲曲，造成行车条件恶化。
（2）合理考虑路线与城镇的联系
丘陵区有较多的城镇村庄，应充分考虑“近村不进村”的原则，选线应以绕避为主，尽量不破坏或少破坏具名住房。
在避让局部障碍时，要注意线形的连续舒顺。
（3）注意土壤水文条件以及高填高挖路段
该区域有部分土地土质较差，在选择线路的时候应设法绕避。
当必须穿过的时候，应选择合理位置，缩小穿越范围，并采用必要的工程措施。
对于高填高挖路及路段，应做好路基边坡岩土质情况的勘测工作，必要时采取切实可行及安全可靠的防护措施。
3.3.2方案比选
影响路线方案选择主要有一下因素：
（1）路线在政治、经济、国防上的意义，国家或地方建设对路线使用任务、性质的要求，改革开放、综合利用等重要方针的体现。
（2）路线在铁路、公路、水运、航空等综合交通运输系统中的作用，与沿线工矿、城镇等规划的关系，以及与沿线农田水利等建设的配合及用地情况。
（3）沿线自然条件的影响。
地形、地质、水文、气象等自然条件，决定了工程难易和运营质量，对选择路线走向有直接的影响。
对于严重不良地质的地区，选线时宜考虑绕避。
（4）设计道路主要技术标准和施工条件的影响。
设计道路的主要技术标准，如最大纵坡在一定程度上影响路线走向的选择。
（5）其他如与沿线旅游景点、历史文物、风景名胜的联系等。
影响路线方案选择的因素是多方面的，各种因素又多是互相联系和互相影响的。
路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，综合考虑自然条件、技术标准和技术指标、工程投资、施工期限和施工设备等因素，通过多方案的比较，精心选择，提出合理的推荐方案。
该公路所处地区地形相对平坦一些，可供选择的方案很多，但考虑到促进沿线村庄经济发展，加强各地区间的联系及填挖方量等因素，从中确定了两个方案作为进一步比较的方案，下面对备选方案进行比选：
方案一：
路线靠近沿线所在的村庄，方便农民出行，加强了沿途百姓的联系，刺激了消费，可方便农作物的运输，从而推动农业发展，增加农民收入。
该路线所经地区地势较为平坦，填挖工程量小，道路纵坡较小，最大程度的避开了不良地质。
方案二：
路线虽然较短一些，同样较为靠近所在的村庄，但是，值得注意的是该方案违背了“应遵循靠村却尽量少扰村”的原则，对村庄的影响较大，有部分路线穿越了地质情况比较复杂的池塘、山谷地带，增加了施工难度，同时路线在设计过程中由于线形比较复杂，不便于后续施工和行车，与方案一比较而言工程经济投入大。
通过以上技术经济比较，结合各项原则，决定采用方案一作为推荐方案进行设计。
第四章平面设计
4.1纸上定线
定线是在选线布局的基础上具体定出道路中线位置的作业过程。
定线工作
是依据下达的设计任务书、选线阶段确定的路线走向和主要控制点、所采用的技术标准进行的。
定线的任务是在选线布局阶段选定的“路线带”的范围内，按已定的技术标准，结合细部地形、地质等自然条件，综合考虑平、纵、横三面的合理安排，定出道路中线的确切位置。
定线是道路设计过程中关键的一步，它不仅要解决工程和经济问题，而且要充分考虑道路与周围环境的配合、道路与生态平衡的关系、道路自身线形的美观和协调，以及驾驶员的视距和心理反应等问题。
平原、微丘区定线步骤：
（1）定导向点
在选线布局确定的控制点之间，根据平原、微丘区路线布设要点，通过分析比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，建立一些中间导向点。
（2）试定路线导线
参照导向点，试穿出一系列直线、交汇出交点，作为初定的路线导线。
初定平曲线
（3）读取交点坐标计算或直接量测转角和交点间距，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算曲线要素。
（4）定线
检查各技术指标是否满足《标准》要求，以及平曲线线位是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。
4.2线形设计
现代道路平面线形是由直线、圆曲线和缓和曲线构成的，称之为平面线形三要素，道路平面线形设计就是从线形的角度去研究三个要素的选用和相互间的组合等问题。
道路平面线形设计，是根据汽车行驶的力学性质和行驶轨迹要求，合理地确定各线形要素的几何参数，保持线形的连续性和均衡性，避免采用长直线，并注意使线形与地形、地物、环境和景观等协调。
由于线形几何要素的确定是以设计速度为依据的，因此，对于车速较高的道路，线形设计还应考虑汽车行驶美学及驾驶员视觉和心理上的要求。
4.3平曲线设计
4.3.1平面线性设计原则
（1）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。
（2）保持平面线形的均衡与连贯
为使一条道路上的车辆尽量以均匀的速度行驶，应注意各线形要素保持连续性而不出现技术指标的突变。
以下几点在设计时应充分注意：
①长直线尽头不能接小半径曲线。
长的直线和长的大半径曲线会导致较高的车速，若突然出现小半径平曲线，会因减速不及而造成事故。
特别是在下坡方向的尽头更要注意线形的连续性，若由于地形所限小半径曲线难免时，中间应插人中等曲率的过渡性平曲线，并使纵波不要过大。
②高、低标准之间要有过渡。
同一等级的道路由于地形的变化在指标的采
用上也会有变化，或同一条道路按不同设计速度的各设计路段之间也会形成技术标难的变化。
遇有这种高、低标准变化的路段，除满足有关设计路段在长度和梯度上的要求外，还应结合地形的变化，便路线的平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变。
不同标准路段相互衔接的地点，应选在交通量发生变化处，或者驾驶者能够明显判断前方需要改变行车速度的地方。
（3）平曲线应有足够长的长度
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，所以规范规定了平曲线最小长度。
公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线和一段圆曲线组成。
缓和曲线的长度不能小于该级公路对其最小长度的规定；中间圆曲线的长度宜不小于3s的行程，当条件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接连接，此时的圆曲线长度等于零。
4.3.2设计要求
（1）行驶轨迹
现代道路是供汽车行驶的。
因此，在路线的平面设计中，主要考察汽车的行驶轨迹。
为保证行车舒适安全，其轨迹在几何性质上有以下特征：
①轨迹是连续的和圆滑的；
②曲率是连续的；
③曲率变化率是连续的。
（2）线形要素
行驶中的汽车其导向轮旋转面与汽车本身纵轴之间有下列三种关系：
角度为0；角度是常数；角度是变数，与之对应的行驶轨迹分别为直线、圆曲线和缓和曲线。
而现代道路线形是有上面三种线形组合而成的，因此在平面线形设计中应考虑三要素的组成。
（3）平曲线长度
公汽车在平曲线上行驶，若曲线长度很短，则方向盘操作必须很快，离心加速度急剧变化，行车安全难于保证。
在交角很小情况下，曲线半径很大，驾
驶员也感到曲线很短，会引起操作失误。
从行车安全、舒适要求考虑，公路平曲线长度，应能安置一段圆曲线和两段回旋线（或超高、加宽缓和段）平曲线长度不应小于2倍回旋线长度。
一般按9s行程控制平曲线最小长度，回旋线和圆曲线段各占3s。
平曲线长度一般应大于下表规定的一般值，当地形条件及其它特殊情况限制时可采用表4-1中最小值。
表4-1平曲线最小长度
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
一般值（m）
1000
850
700
500
350
250
200
最小值（m）
200
170
140
100
70
50
40
（4）视距
各级公路的每一条车道均应保证有大于规范规定的停车视距。
停车视距计算中的眼高和物高规定为：
眼高1.2m，物高0.10m。
4.3.3圆曲线设置
各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线的重要组成部分。
在路线改变方向的转折处（即交点处），往往可插入与两端直线相切的圆曲线来实现路线方向的改变。
按照地形条件选用不同大小的圆曲线使其更加适应地形和驾驶员的视觉心理。
一般认为，圆曲线作为公路平面线形具有以下主要特点：
①曲线上任意点的曲率半径R为常数，曲率1/R也为常数，故测设和计算简单；
②曲线上任意一点都在不断地改变着方向，比直线更能适应地形的变化，尤其是由不同半径的多个圆曲线组合而成的复曲线，对地形、地物和环境有更强的适应能力；
③汽车在圆曲线上行驶要受到离心力的作用，而且往往要比在直线上行驶多占用道路宽度；
④汽车在小半径的圆曲线内侧行驶时，视距条件较差，视线受到路堑边坡或其他障碍物的影响较大，因而容易发生行车事故。
4.3.4缓和曲线的设置
缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与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。
4.4圆曲线半径
表4-2圆曲线最小半径
设计速度（）
120
100
80
60
40
30
20
圆曲线最小半径
一般值
1000
700
400
200
100
65
30
极限值
650
400
250
125
60
30
15
注：
“一般值”为正常情况下的采用值；“极限值”为条件受限制是可采用的值。
根据设计标准，二级公路，当设计车速为60km/h时，圆曲线最小半径一般值取200m。
大董湾至槐店乡二级公路，地处平原微丘区，综合各种因素，圆曲线半径分别取200m,500m,500m，满足标准要求。
4.5缓和曲线长度的确定
一般用回旋线作为缓和曲线。
关于确定缓和曲线的最小长度主要考虑一下因素：
（1）旅客感觉舒适
汽车在缓和曲线上行驶，其离心加速度随缓和曲线曲率的变化而变化，如果变化过快将会使乘客感受到
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