嘉萝开题报告.docx
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嘉萝开题报告
1设计项目的背景和依据
1.1项目背景
嘉荫县因嘉荫河得名，位于黑龙江省北部，东北界河黑龙江与俄罗斯相邻，属伊春市辖县，面积6740平方公里。
主要河流除界河黑龙江外，还有嘉荫河、结烈河、乌云河、乌拉嘎河、平阳河等50余条，皆属黑龙江水系，水利资源丰富。
森林面积广阔，属温带针阔混交林，树种繁多，有桦、胡桃、水曲柳等。
金矿开采历史悠久，早在清末乌拉嘎金矿就闻名遐迩，此外，还有硫铁矿、蛇纹石、琥珀、褐煤等矿藏。
萝北县位于黑龙江省东北部、小兴安岭南麓与三江平原交汇处，隶属黑龙江省鹤岗市，因位于托罗山之北而得名。
辖区总面积6784平方公里，其中县属面积2167平方公里。
境内耕地17.3万公顷，县属耕地37966公顷。
萝北地势西北高而多山，东南低而多沼泽，形成山地、岗地、平原、洼地四个阶梯。
其中山地、平原、水面各占50.32%、40.47%、9.21%。
属寒温带大陆性季风气候，年平均气温1.57℃，无霜期128天，年降水量549.1毫米。
有丰富的森林资源，林地面积21.8万公顷，活木蓄积量737万立方米，林木种类繁多，林质优良。
本设计选题是嘉萝公路宝兴至太平沟段两阶段初步设计。
该设计公路位于黑龙江省山区，主要服务功能是连接宝兴与太平沟的网化公路，对公路沿线的居民的出行及货物运输起着非常重要的作用，特别是对当地社会政治经济等方面的发展会产生积极影响。
设计任务书和指导书已详细研读，设计任务和具体内容基本明确，所给地形图已按要求放大四倍至1：
1万比例尺，所给路线起、终点位置已经确定，并初步研判了可能的选线方案。
本设计所需的现行国家或行业《标准》和《规范》，以及各种参考用书已准备就绪，按要求检索查阅了一定数量的中外文相关文献资料，设计所需软件和硬件条件业已齐备，开题前的各项准备工作基本完成。
本设计项目是在土木与建筑工程学院邰连河老师的具体指导下，独立完成一段指定起、终点位置的一般公路两阶段初步设计任务，以此达到对四年所学专业知识的巩固、深化与综合应用，使理论与实践相结合，以及解决工程实际问题的能力得到锻炼，进而全面提升自己的专业能力和素质，为毕业后适应生产单位的实际工作需要打牢专业基础。
1.2设计依据
⑴毕业设计任务书和指导书。
⑵所给地形图及交通量。
⑶交通运输部颁发的现行规范和标准：
公路工程技术标准（JTGB01-2003）；
公路自然区划标准（JTJ003-86）；
公路环境保护设计规范（JTJ/T006-98）；
公路路线设计规范（JTGD20-2006）；
公路路基设计规范（JTGD30-2004）；
公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40-2002）；
公路沥青路面设计规范（JTGD50-2006）；
公路排水设计规范（JTJ018-96）；
公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）。
2设计现状分析
2.1自然状况
嘉萝公路是黑龙江省公路网建设中的重要组成部分，其中宝兴至太平沟段沿线为：
第四纪冲积和洪积层,平原及低山区0~10m表层土壤为粉质中液限粘土,中层10~15m为冲积形成的砂砾、圆砾,底层15~30m为白垩系的砂岩。
高山区土层厚为0~5m为风化山砂，土壤渗透性较好；5~15m为半风化花岗岩，岩体比较稳定。
沿线自然情况如下：
路线位于东经129～131度，北纬47～49度之间,地势变化情况山岭重丘区；地表植被树林和草皮；地质年代第四世纪冲积和洪积层；土壤状况粉质中液限粘土；沿线所处自然区划为Ⅱ区；气候：
①年平均气温2.7℃,②降雨量500mm~600mm。
③冬季主导风向西北风④年平均风速1.9m/s⑤最大冻深为1～1.5m。
水文情况：
地表排水良好，地下水位埋深大于3m；沿线公路主要病害雪害、翻浆、冻胀。
2.2资源状况
⑴砂砾：
秦家砂场，运距18km，汽车运输。
⑵碎石、片石：
光明石场，运距193km，汽车配合火车运输。
⑶水泥：
伊春水泥运距150km，汽车运输。
⑷石灰：
采自吉林四平梨树县。
⑸沥青：
采用辽宁盘锦产沥青。
⑹钢材：
伊春运距150km，汽车运输。
⑺汽、柴油：
伊春石油公司。
⑻水：
井水。
⑼电：
国电配合自发电。
2.3交通量调查
经调查统计本公路设计初年的年平均昼夜交通量折算为小客车为3760辆/日；交通量年平均增长率为7.0%。
2.4路线起点桩号及起讫点坐标
起点桩号：
K97+700。
起点坐标：
N-5247800，E-22498750。
终点坐标：
N-5253100，E-22495060。
2.5地形图研判
3拟采用的主要技术标准
3.1公路等级
根据拟建公路的功能、路网规划和交通量预测数据确定为二级公路。
3.2设计速度
根据公路等级和地形条件，设计速度按60公里/小时确定。
3.3其它拟采用的主要技术标准
⑴路基宽度：
10m
⑵行车道宽度：
2×3.5m
⑶路肩：
2×0.75m（硬路肩）+2×0.75m（土路肩）
⑷极限/一般/不设超高最小半径：
125m/200m/1500m
⑸最大纵坡：
6.0%
⑹最小坡长：
150m
⑺竖曲线一般最小半径：
凹形1500m；凸形2000m
⑻设计视距：
150m
⑼一般路基、小桥涵设计洪水频率：
1/50
⑽汽车荷载：
公路-Ⅱ级。
3.4路面类型及结构
面层采用：
水泥混凝土板；
基层采用：
水泥稳定砂砾；
底基层采用：
水泥、石灰稳定土；
垫层采用：
砂砾或碎石材料。
4设计的基本内容和拟解决的主要问题
4.1设计内容
本设计选题是嘉萝公路宝兴至太平沟段两阶段初步设计。
本选题的专项设计是线形设计。
基本内容为公路几何线型设计，纵断面设计，横断面设计及土石方量的计算，路基排水总体设计，水泥混凝土路面的设计，小桥涵设计，路线平面交叉设计及施工组织设计。
本设计的所有图纸均采用计算机出图。
具体设计内容包括：
1路线平纵横设计
选择一条符合现行公路技术标准，经济合理、线形美观均衡、技术可行并与地形相协调的等级公路，根据计算出的设计参数，利用公路路线CAD绘出路线平纵横图；
2路基路面设计
拟定路基横断面尺寸，技术路基超高加宽，并结合路基排水要求，确定路基标准横断面图，计算路基土石方数量，编制路基设计表，绘出路基横断面图；根据需要进行路基防护加固设计；结合当地特点，选定路面类型并按路面设计基本程序进行路面结构组合设计，绘出路面结构图，填写路面工程数量表；
3平面交叉设计
按平面交叉等级及技术标准，进行平面交叉设计，绘出平面交叉设计图；
4小桥涵设计
根据地形条件和汇水面积，计算设计流量，确定涵洞位置和孔径，绘出涵洞布置图，填写涵洞工程数量表；
5施工组织设计
主要完成施工组织，施工方案，施工进度安排，施工平面图，保证措施等；
6编写设计说明书
按照设计程序逐项编写本设计项目的设计说明书。
4.2拟解决的主要问题
由于山区地形复杂，道路设计时应尽可能多地收集有关地质水文方面的资料和沿线社会经济、环境资源、交通运输等状况以及设计的专项要求，确定本设计拟解决的主要问题。
⑴由于该设计路线所经地区为山岭重丘区，地形起伏较大且复杂多变。
因此，如何结合地形特征，做到平面顺适，纵面均衡，横面合理，控制填挖高度，减少不良地质地段，保证路基稳定是路线设计要解决的主要问题；
⑵根据公路设计标准的要求，结合当地自然资源，如何做到安全耐久、就地取材、经济合理，是路面结构组成设计要解决的主要问题。
⑶寒区山区公路，地质水文条件影响布线位置，在满足技术标准的前提下，应尽量减少开挖面，避免涎流冰等路基病害；
⑷重点完成线形专项设计中要求的线形组合，适应多变的地形条件，做好平面设计，体现人与自然相和谐，线形与地形相协调；注重道路的功能需求，满足技术经济标准，保护自然环境。
5技术路线
⑴路线平面设计：
在给出1:
1万比例尺地形图上，在指定的路线起终点间进行纸上定线，并按交点坐标法计算路线方位角及路线长度。
交点坐标采样精度要求达到1/1000以上，保留两位小数（0.00）。
要保证平面线形的多样性，至少设计一个S型曲线或卵型曲线或非对称曲线或同向曲线（双交点）或回头曲线或虚交点曲线等特殊平面线型。
地形复杂的局部路段至少要拟定两个设计方案，通过论证确定推荐方案。
绘制其中4.9km典型路段（必须包含哑口、特殊曲线线形等）的平面图。
⑵路线纵断面设计：
从1:
1万比例尺地形图采集地面高程，精度达到1/100以上，保留两位小数（0.00）。
按纵向填挖平衡原则进行纵断面设计（拉坡），最大填挖方高度控制在10m以内。
填挖方数量不平衡量以不超过20%为限，并保证挖方数量不超过填方数量。
绘制全线纵断面图。
⑶路基设计：
从1:
1万比例尺地形图采集横断面地面高程，用等高线与中桩点的距离控制，距离精度达到1/100以上。
横断面面积及土石方数量由计算机完成。
路基处理、排水系统、防护及加固工程等按处理路段起讫桩号计算长度、宽度按设计图确定，工程量计算精度达到1/100，以m3位单位，保留到整数位。
绘制2km典型路段横断面图，计算该路段的土石方数量、处理工程量、排水设施工程、防护与加固工程量并制表提交。
⑷路面设计:
根据沿线材料来源、施工条件、造价等方面因素确定采用水泥混凝土路面。
详细计算路面结构厚度并进行技术经济比较分析确定设计方案。
⑸桥涵工程设计:
论证确定设计路段的桥涵结构类型及位置，并详细设计一处涵洞的孔径和长度，绘制出设计图。
⑹路线交叉设计：
确定设计路段的路线交叉形式及位置，并详细设计一处路线平面交叉，绘制出设计图。
⑺施工组织设计：
根据设计图纸和文件以及项目实际情况，完成本工程的施工组织设计。
⑻设计说明书：
按照设计程序逐项编写本设计项目的设计说明书，字数不少于20000字。
必须严格执行学院关于毕业设计撰写的有关规定，说明书必须为打印稿，并正式装订成册。
6文献摘要
（1）、浅谈城市道路横断面形式的设计
从城市道路横断面形式设计的指导思想、断面形式的使用效果、适用条件三个方面,阐述了横断面形式的设计理念,以合理地进行道路横断面形式的设计,从而有效提高城市道路的通行能力。
——张亚峰;浅谈城市道路横断面形式的设计[J].山西建筑2009年04期
（2）、简述减水剂在混凝土中的应用
1.混凝土中掺加有关外加剂，如高效减水剂和早强剂，可使混凝土的7天强度提高1倍以上，降低泌水率，提高减水率，并在标养28天后抗压强度比可达到150％以上，这样在配制高强或超高强度混凝土就易于实现。
在混凝土掺加有关外加剂提高强度同时，改善了其和易性和泌水性，调节含气量，提高耐腐蚀性，减弱碱－集料反应，提高钢筋抗锈能力，提高粘结力，这不但扩大了混凝土的使用范围，并节省了建筑材料，节约水泥或替代特种水泥。
而在混凝土中掺加缓凝型减水剂，可调节凝结时间、改善可泵送性，延缓了混凝土凝结时间和硬化时间，可满足不同工程，特别是大体积混凝土工程的施工及质量要求。
在混凝土中选用外加剂时，要同时考虑水泥的品种和其他成分的特性，并根据目的不同选择不同类型减水剂，选用时既要考虑经济性，又要注意减水剂的质量稳定性。
如遇到水泥和外加剂不适应的问题，必须通过试验排除有关因素，选择适当的减水剂类型，分析水泥有关质量问题，确定合适掺量，混凝土配合比影响等。
在几种外加剂复合使用时，需注意品种之间的相容性及对混凝土性能的影响，使用前应进行试验，如聚羧酸系高性能减水剂与萘系减水剂不宜复合使用。
随着混凝土外加剂的发展和应用，克服了工程中存在的“强度低、自重大、脆性高”等弱点，并确保了工程施工的连续性，大大缩短了工期，推动了流态混凝土技术及泵送浇注新工艺的发展，加速了商品混凝土的发展。
而商品混凝土的发展给我国建筑业带来了很好的经济效益和环境保护效益，进一步推动了建筑业的发展和建筑技术的提高。
2.实现混凝土施工中的低用水量的技术途径
混凝土工作性特性是流动性和其强度的控制，主要取决于混凝土单位用水量和水灰比（水胶比）。
我国现行混凝土设计规范中混凝土用水量的取值是依据混凝土坍落度和石子最大粒径确定的。
设计高性能混凝土配合比时，用水量仍以满足其工作性为条件，按规范所列经验数据选用。
往往用水量的多少，对控制砼强度的高低是有直接影响因素。
有时在未使用有关外加剂时候，使用一定用水量时虽然满足了和易性（即坍落度要求），但是其强度往往上不去，甚至达不到设计强度，这是因为水灰比大了，并且水泥的用量又要满足有关规范要求，所以就无法设计出一个合理的配合比；而砼在较低塌落度时候，强度是比较容易提高的，但其和易性是不行的。
所以，为了既保证和易性又要保证强度的不降低甚至提高，就必须使用有关外加剂。
许多流动性混凝土利用高效减水剂的减水作用，改善了混凝土的和易性，并减少水泥用量，不仅达到同样的混凝土标号，节约了水泥15%～25%，而且使流动性混凝土施工省力、工效提高、造价低，大大满足了现代化施工要求和特种工程需要。
3、缓凝作用的减水剂，尤其要注意不能超掺量。
如对于粉剂和水剂又有不同掺量要求，粉剂掺量需少点，因其浓度更高，不宜大量掺入。
高效减水剂掺量过小，失去高效能作用，而掺量过大（>1.5%），则会由于泌水而影响质量。
氯离子的限制是有要求的，过量会引起钢筋锈蚀等等来控制外加剂的掺量。
总之，影响外加剂掺量的因素较多，在掺加减水剂之前，需通过试验取得用途不同的适量掺量，有关试验可根据国标《混凝土外加剂GB8076-2008》和有关行业标准对所掺的外加剂量的减水率、泌水率、含气量、凝结时间之差、抗压强度比、收缩性等进行试验。
外加剂需采用适宜的掺加方法。
在混凝土搅拌过程中，外加剂的掺加方法对外加剂的使用效果影响较大。
如减水剂掺加方法大体分为先掺法（在拌合水之前掺入）、同掺法（与拌合水同时掺入）、滞水法（在搅拌过程中减水剂滞后于水2～3min加入）、后掺法（在拌合后经过一定的时间才按1次或几次加入到具有一定含量的混凝土拌合物中，再经2次或多次搅拌）。
不同的掺加方法将会带来不同的使用效果，不同品种的减水剂，由于作用机理不同，其掺加方法也不一样。
影响外加剂掺加方法的因素主要有水泥品种、减水剂品种、减水剂掺量、掺加时间及复合的其它外加剂等，均宜通过试拌确定。
——简述减水剂在混凝土中的应用[J].黄威.人民交通.2007,（02）（3）、完善面层设计混凝土面层直接承受行车荷载和自然因素的作用，直接体现使用功能的好坏，同时又是混凝土路面的承重结构。
混凝土面板应保证表面平整、耐磨、抗滑
1、面层在设计中必须保证面层具有足够的结构强度、良好的温度稳定性、耐磨、抗滑、平整和不透水，杜绝因设计考虑不周导致路面在使用期限内产生裂缝、断板、露骨、麻面及脱皮等破坏现象。
2、对路用水泥要加以选择，应采用抗折强度高、收缩小、耐磨性强、抗冻性好的道路硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。
3、控制砂石质量，特别要控制含泥量指标。
据有关研究资料表明:
含泥量增加1%，混凝土的强度将会减少10%。
为此，含泥量决不允许超标，并且规定:
砂子含泥量要控制在2%以内，碎石含泥量不允许超过1%。
同时对碎石中针片状颗粒含量也要严格控制，不允许大于10%，以保证混凝土路面的强度和耐久性。
砂石材料的其他指标要符合设计规范。
4、要重视混凝土路面各种接缝的设置。
混凝上面层是由一定厚度的混凝土面板组成的，具有热胀冷缩的性质。
由于东北地区四季气温的变化明显，混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩。
白天和夜间温差较大，以及板自重和车轮荷载等的约束，造成板的断裂或拱胀破坏。
为了避免这些缺陷，水泥混凝土路面需要设置纵缝和横缝，接缝设计应满足规范要求。
——水泥混凝土路面中有关问题的初探[J].潘英炬.吉林劳动保护.2010.（04）
（4）、在平面线形设计中，直线是最常用的线形,其优点是勘测、设计简单，方向明确，距离短捷,但直线单调，对驾驶人员易产生乏味感，降低集中力，不利于行车安全在选用直线线形时，一定要十分慎重。
我国规定最小直线长度为；当设计速度为60km/h，同向曲线间最小直线长度（以米计）以不小于行车速度（以km/h计）的6倍为宜，反向曲线间最小直线长度（以米计）以不小于行车速度（以km/h计）的2倍为宜。
在实际设计中，要充分利用地形,尽量采用直线，特别在平原地区，不能过多的人为改变直线线形，但也要注意适当引入曲线，以便吸引驾驶员的注意力，一般直线最大长度为20V（单位以米计），其中V为设计行车速度，V为通常在直线段的实际行驶速度与设计行车速度的差值，一般取V=15~20km/h。
曲线线形要适合地形的变化，并能圆滑的将前后线形连接以保持线形的连续性。
圆曲线的曲率半径尽可能大些，一般避免采用极限最小半径。
缓和曲线通常采用回旋线,对于设计车速较高的公路，在计算缓和曲线时，横向加速度变化率宜采用0.45m/S2，并相应增加缓和曲线的长度。
在较小半径弯道上，应该设置超高，超高不能太小，也不能太大，应该根据弯道半径以及道路等级、所在地区的寒冷积雪程度、地形状况等综合考虑。
对超高、加宽值的计算，必须满足条件，超高、加宽不足往往是引发交通事故的直接原因。
曲线转角对公路交通安全也有影响。
大量资料统计，小偏角曲线容易导致驾驶员产生急弯错觉，不于行车安全。
因此,在公路设计中合理确定路线转角十分重要。
纵断面线形应注意纵向坡度和变坡点处的竖曲线两类。
道路原则上按在同一设计车速路段保持同一行驶状态来进行设计，纵向坡度和别的线形因素不同，受车辆和行驶性能的影响较大。
爬坡能力明显不同的车辆混在一起，不采用适当纵向坡度和在路段设置爬坡车道，就会成为道路通行能力低和发生交通事故的主要原因。
纵向坡度的标准值，要在经济容许范围内按尽可能较少的降低车辆速度的原则来确定。
在连续下坡时，车速越来越快,不安全，因此必须控制坡长。
高速公路、一级公路应对纵坡长度受限路段采用平均坡度法进行验算。
公路的路面横向分布即路幅宽的布置方式对交通安全也有一定的影响，行车道、路缘带、路肩以及中央分隔带的形状和尺寸，都应根据使用功能、交通量大小、交通流的组成以及安全行车要求进行合理设计，做到连续性和一致性。
交通事故数的相对值与车行道宽度有直接关系，一般随车行道宽度的变窄而增加，但如果车行道过宽，易形成一个车道两列车并行驶。
因此，一般车行道的宽度控制在3.5~4.0m之间。
车行道宽度的有效利用，在很大程度上取决于路缘带和路肩的状况，高速公路设置规定宽度的路缘带能起到分隔车行道和路肩、车行道和分隔带的作用，并诱导驾驶员，有利于安全行驶。
桥面宽度与路基宽度不一致时,或者桥上的人行道与护拦引起路面、路肩宽度发生变化时，或者跨线桥下车行道侧面的桥墩、桥台过近,侧向余宽不够时，都会引起驾驶员心理作用发生变化，导致不应有的事故发生,因此，在设计过程中，对此类问题要高度重视。
——公路几何设计与交通安全[J].森林工程，2002，17（5）。
7具体进度安排
毕业设计时间分配表
序号
工作内容
时间安排
有效工作天数（天）
1
方案确定（纸上定线）
3月28日—4月08日
10
2
路线平纵横设计
4月09日—5月02日
15
3
路基路面设计
5月03日—5月18日
12
4
小桥涵设计
5月19日—5月25日
5
5
路线交叉设计
5月26日—5月31日
4
6
施工组织设计
6月01日—6月06日
5
7
整理设计说明书
6月07日—6月10日
4
8
上交毕业设计资料
6月11日—6月14日
2
9
毕业设计评阅
6月15日—6月17日
3
10
合计
3月28日—6月17日
8参考文献
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