陕西秦岭地区双向三级公路设计本科毕业论文.doc

内蒙古工业大学毕业设计说明书 本科毕业设计计算说明书题 目：陕西秦岭地区双向三级公路设计学生姓名：李博学 院：系 别：专 业：道路桥梁与渡河工程班 级：指导教师： 二零一五年十二月第一章 设计资料1.1 陕西秦岭地区设计资料路线所经地区，位于陕西省重镇宝鸡市附近，北靠宝鸡市，南临秦岭，属秦岭北坡地区，是宝鸡市辖地区。该地区属公路自然区划1区，秦巴山地润湿区，紧临3区（甘东黄土山区）和4区（黄渭间山地，盆地轻冻区）。1.1.1气候特点该地区海拔高度在1000 2000米等高线之间，按中国气候分区，属东南湿热区，向青藏高寒区的过渡区，属全国道路气候分2B区，季节冰冻，中湿区，该地区同时受冷热气流的影响较大，气候特征属北亚热带季风气候，夏季降水多，冬季气温低。路线所经地区最高月平均地温25C 32.5C,年平均气温在14C 22C之间,极端最高气温在0C 4C之间,冰冻现象轻.但当偶尔寒流猛烈时,气温可降到-10C以下,土壤最大冻深0.3米，最大积雪深度Z1 即56.403m12.71m，则可以。 JD4：K0+990 第一辅助曲线：ZH:JD4-D=K0+990-87.73=K0+902.27 HY:ZH+L1= K0+902.27+25= K0+927.27 YH:HY+K= K0+927.27+16.97=K0+944.24 HH:YH+L1= K0+944.24+25=K0+969.24 QZ:K0+935.755 主曲线： HY:HH+L= K0+969.24+31.25=K1+000.49 YH:HY+K0= K1+000.49+28.462=K1+028.952 HH:YH+L= K1+028.952+31.25=K1+060.202 QZ:HY+K0/2= K1+000.49+28.462/2=K1+014.721 第二辅助曲线：HY:HH+L1= K1+060.202+25=K1+085.202 YH:HY+K= K1+085.202+16.97=K1+102.172 HZ:YH+L1= K1+102.172+25=K1+127.172 QZ:HY+K/2= K1+085.202+16.97/2=K1+093.687 (5) JD5 =129 假设Ls=30m R=40m JD5:K1+317.172 ZH:JD5-T=K1+218.448 HY:ZH+Ls= K1+218.448+30=K1+248.448 YH:HY+L-2Ls= K1+308.461 HZ:YH+Ls=K1+308.461+30=K1+338.461 QZ:HZ-L/2= K1+338.461-120.013/2=K1+278.4545 JD6:QZ+D/2=K1+317.172 (6) JD6 =36 假设Ls=30m R=10m JD6:K1+497.245 ZH:JD6-T= K1+497.245-47.603=K1+449.642 HY:ZH+Ls=K1+449.642+30=K1+479.642 YH:HY+L-2Ls= K1+479.642+32.8=K1+512.442 HZ:YH+Ls=K1+512.442+30=K1+542.442 QZ:HZ-L/2= K1+542.442 -92.8/2=K1+496.042JD6:QZ+D/2= K1+496.042+2.406/2= K1+497.245 (7) JD7 =26 假设Ls=40m R=194m JD7:K1+607.303 ZH:JD7-T= K1+607.303-64.861=542.442 HY:ZH+Ls=542.442+40= K1+582.4427 YH:HY+L-2Ls= K1+582.4427 +47.99=K1+630.432HZ:YH+Ls= K1+630.432+40= K1+670.432 QZ:HZ-L/2= K1+670.432-27.99/2=K1+606.437 JD7:QZ+D/2= K1+606.437+1.72/2=K1+607.303 (8) JD8 =22 假设Ls=50m R=297m JD8:K1+873.225 ZH:JD8-T= K1+873.225-82.793=K1+790.432 HY:ZH+Ls= K1+790.432+50= K1+840.432 YH:HY+L-2Ls= K1+840.432+63.982=K1+904.414 HZ:YH+Ls=K1+904.414+50=K1+954.414 QZ:HZ-L/2= K1+954.414 -163.982/2=K1+872.423 JD6:QZ+D/2= K1+872.423+1.604/2= K1+873.225 (9) JD9 =11 假设Ls=30m R=350m JD8:K2+017 ZH:JD8-T= K2+017-48.71=K1+968.29 HY:ZH+Ls= K1+968.29+30= K1+968.29 YH:HY+L-2Ls= K1+968.29+37.161=K2+035.451 HZ:YH+Ls= K2+035.451+30= K2+065.451 QZ:HZ-L/2= K2+065.451 -97.161/2=K2+016.8705 JD6:QZ+D/2= K2+016.8705+0.259/2= K2+017 2.4纵断面设计 路线的纵断面是指沿着公路中线竖直剖切然后展开的线。把公路的纵断面图与平面图结合起来,就能准确地定出公路的空间位置。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点的高程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情况；另一条设计线是一条具有规则形状的几何线，反映了公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的。高速公路和一级公路采用中央分隔带的外侧边缘高程作为路基设计高程。2.4.1纵断面设计原则（1）纵坡的设计必须满足相关的各项规定。（2）纵坡应有一定的平顺性，起伏不宜过于频繁。（3）纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，保证道路的稳定和通畅，尤其平直线应注意排水。（4） 一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少废方和借方，降低造价和节省用地。（5）平原微丘地区地下水埋深较浅，或池塘、湖泊分布较广，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) 对连接纵坡，如大中桥等，纵坡应和缓，避免产生突变，交叉处前后的纵坡应缓一些。 (7）在实地调查的基础上，充分考虑通道和农田水利等方面的要求。2.4.2竖曲线技术标准（1)最大纵坡：是指在纵坡设计时各级道路允许使用的最大坡度值。各级公路最大纵坡见下表2-1-1。 表2-2-1 各设计车速下公路最大纵坡设计速度（km/h）1201008060403020最大纵坡（%）3456789(2)理想最大纵坡：是指设计车型在油门全开的情况下，持续以希望速度等速行驶所能克服的坡度。 (3)不限长度最大纵坡：是指设计车型在油门全开的情况下，持续以容许速度等速行驶所能克服的坡度。容许速度一般为设计速度的1/22/3（高速路取低限，低速路取高限）。 （4）最小纵坡：各级公路在特殊情况下容许使用的最小坡度值。最小纵坡值：0.3%，一般情况下0.5%为宜。 （5）最小限制坡长：最小坡长规定汽车以设计速度的915S 的行程为宜。30km/h的公路，最小坡长一般值为400m，最小坡长最小值为250m。 （6）最大坡长限制：指控制汽车在坡道上行驶，当车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。各纵坡坡长限制见下表2-1-2。 表 2-1-2 设计车速30km/h时纵坡长度限制表纵坡坡度（%）坡长（m）8300750067005900411003无2.4.3竖曲线要素计算（1）竖曲线计算公式 式中：两纵坡段的坡差(%)；L竖曲线长度(m)；T切线长度(m)；E外矩(m)； R竖曲线半径(m)根据平面设计成果，把握沿线地势地形情况，进行纵坡设计和纵曲线设计。在设计中，遵循纵坡坡度、坡长以及竖曲线设计的规范要求，具体计算如下：(1） 第一个变坡点要素计算：第一个变坡点位置：K0+545.402 R=2700 i1=4 % i2=7.6% 凹型曲线竖曲线要素计算： 凹型曲线曲线长:97.2米切线长:48.6米 外距:0.4米竖曲线上其他桩号高程计算：起点（QD）高程： H=1060米终点（ZD）高程： H=1065.7米K0+520: K0+540: QZ点: （2） 第二个变坡点要素计算第二个变坡点位置：K0+860 R=1300 i1=7.6% i2=2.9% 竖曲线要素计算： 凸型曲线60.1米 切线长：30.5米 外距：0.36米竖曲线上其他桩号高程计算：起点（QD）桩号：K0+829.5起点（QD）高程： H=1083.7米终点（ZD）桩号：K0+890.5终点（ZD）高程： H=1086.9米（3） 第三个变坡点要素计算第三个变坡点位置：K1+278.455 R=2800 i1=2.9% i2=7.1% 竖曲线要素计算： 凹型曲线118米 切线长：59米 外距：0.62米竖曲线上其他桩号高程计算：起点（QD）桩号：K1+219.455起点（QD）高程：H=1096.9米终点（ZD）桩号：K0+337.455终点（ZD）高程：H=1102.7米（4） 第四个变坡点要素计算第四个变坡点位置：K1+606.473 R=2300 i1=7.1% i2=2.7% 竖曲线要素计算： 凸型曲线101.2米 切线长：50.6米 外距：0.56米竖曲线上其他桩号高程计算：起点（QD）桩号：K1+555.837起点（QD）高程： H=1118.4米终点（ZD）桩号：K1+657.037终点（ZD）高程： H=1123.4米（5） 第五个变坡点要素计算第五个变坡点位置：K1+860R=900 i1=2.7% i2=8.0% 竖曲线要素计算： 凹型曲线47.7米 切线长：24米 外距：0.32米竖曲线上其他桩号高程计算：起点（QD）桩号：K1+836起点（QD）高程： H=1128.4米终点（ZD）桩号：K1+884终点（ZD）高程： H=1130.9米第三章 路基路面设计3.1设计原则及技术指标3.1.1 路基设计原则：稳定性好，强度高，防水性能好，整体性能好，经济耐用。3.1.2路面设计原则：平整度高，整体性好，抗滑能力强，高温稳定性好，水稳性好，3.1.3 排水设施设计原则：(1) 设计前必须进行调查，查明水源与地质条件，重要路段要进行排水系统的全面规划。(2）排水设施要因地制宜、全面规划、合理布局、综合治理、讲究实效、注意经济，并充分利用有利地形和自然水系。(3）各种路基排水沟渠的设置，应注意与农田水利相配合，必要时可适当地增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。(4）路基排水要注意防止附近山坡的水土流失，尽量不破坏天然水系。(5）路基排水要结合当地水文条件和道路等级等具体情况，注意就地取材，以防为主，既要稳固适用，又必须讲究经济效益。(6）为了减少水对路面的破坏作用，应尽量阻止水进入路面结构，并提供良好的排水措施，以便迅速排除路面结构内的水。(7）降落在路面上的雨水，应通过路面横向坡度向两侧排走，避免行车道路面范围内出现积水。(8）路面纵坡平缓、汇水量不大、路堤较低且边坡破面不会受到冲刷的情况下，应采用在路堤边坡上横向漫坡的方式排除路面表面水。3.2路基设计本次毕业设计按照要求，选择了其中一千米的横断面，其桩号为K0+200.00K1+200.00。公路横断面是中线上各点的法向切平面, 它是由横断面设计线和地面线所构成的, 包括路面、路肩、边沟、边坡以及截水沟等。公路横断面的组成和各部分的尺寸要根据设计交通量、交通组成、设计速度、地形条件等因素确定。在保证必要的通行能力和交通安全与畅通的前提下, 尽量做到用地省、投资少, 使道路发挥其最大的经济效益与社会效益。路基横断面的典型形式，可归纳为填方路基路堤、挖方路基路堑和填挖结合等三种类型。在本次设计山岭重丘区的一公里横断面图中，以上三种横断面形式均有涉及，故较典型。 3.2.1填方路基及填料选择为了控制与旧路交叉以及与河道交叉满足净空高度的要求，填方路堤在本路段会出现超过20米的地方，但是不太多，一般均控制在10米左右。路基左右边坡坡度均控制在1:1.5，且对于高陡填路堤采用设置挡土墙的办法进行边坡加固处理，详细见路基标准横断面图。另外在此地区属于黄棕粘性土，不能直接作为路基填料，应采用掺灰的质量好的土。3.2.2挖方路基及挖余处理本路段地处山岭重丘区，全挖方路段也较多，且存在深挖方路段，总体挖方量略大于填方量。对于挖方路段的石质边坡控制在1:0.3，土质挖方边坡控制在1:0.75。详见路基标准横断面图。由于本路段所在地区覆土高度2.5米，因此挖出的石料可作为填方用料，但仍有弃料，故建议在距离线路不远处的山包处可设置土石方废弃地点，且不可占用良田。3.2.3半填半挖路基由于地势陡峻，地形复杂，因此在本路段设计中，也会出现半填半挖路基，对于本路段出现的半填半挖路基，边坡按1：1.3的坡度设计，且根据道路设计规范进行合理分析设计。详细过程见路基标准横断面图。3.2.4超高设计计算(1)超高计算所涉及的公式为了抵消曲线路段上行驶时所产生的离心力,将路面做成外侧高于内侧的单向横坡的超高形式。当设计时速30Km/h，路线设计中平曲线的半径R250m时，必须设置超高段。设计中各交点半径均小于250m，所以均要设置超高。超高值计算公式如下： 超高缓和段： 由直线段的双向横坡断面渐变到圆曲线段全超高的单向横坡断面，其间必须设超高缓和段,公路超高缓和段长度按下式计算： 式中： Lc超高缓和段长度(m)； B旋转轴至行车道(设路缘带时为路缘带)外侧边缘的宽度。 超高坡度与路拱坡度代数差(%)； p超高渐变率，采用1/75；超高缓和段长度确定主要从两个方面来考虑：一是从行车舒适性来考虑，缓和段长度越长越好；二是从横向排水来考虑，缓和段长度短些好。超高计算公式如下：圆曲线段上：缓和过度段上： (2)在所选的一公里范围路段内，涉及到了1个回头曲线。第一平曲线 ： 取 则 绕边线(行车道内侧边缘)旋转,有公式 则 p=1/75 , B=b=6.5 , i=ic =2% 取Lc= 30m 圆曲线（HY K0+253.817YH K0+291.850）超高：外缘 中线 内缘 过渡段上的点(K0+223.817,K0+252.817)K0+240(X=16.183X0)外缘: 中线： 内缘：第二平曲线：R=100，Bj=1.0，ic=0.04， 米 圆曲线(HY K0+524.174YH K0+566.630)超高外缘 中线 内缘 过渡段上的点（K0+480，K2+920）K0+480(X=6 X0)外缘中线：内缘： K0+520：外缘：中线：内缘：K0+580：X X0外缘：中线：内缘：K0+600X X0外缘：中线：内缘：第三平曲线 圆曲线上（HY K0+681.637YZ K0+752.704）超高外缘 中线 内缘 过渡段上的点K0+616.630(X=3.37X0)：外缘中线 内缘：K0+640（X=23.37X0）外缘：中线 内缘：第四回头曲线段副曲线 圆曲线上（HY K0+927.270YH K0+944.240）超高外缘 中线 内缘 过渡段上的点K0+920 (X=17.730X0)外缘中线 内缘 K0+960：(X=9.24X0)外缘中线 内缘 主曲线X0=12.5m 圆曲线上（HY K1+000.490YH K1=028.952）超高外缘 中线 内缘 过渡段上的点K0+980(XX0)外缘：中线：内缘：第二副曲线X0=25m 圆曲线上（HY K1+085.202YH K1+93.687）超高外缘 中线 内缘 过渡段上的点K1+080(XX0)外缘 中线 内缘 K1+120：(XX0)外缘： 中线 内缘 注：以上所计算的超高值均是相对未超高之前的值。3.3路面设计本设计属于新建三级公路路面设计，设计段处在陕西秦岭地区。气候特点、降水量及地下水、地形与地貌方面、地质与土质等资料见第一章介绍。此设计为沥青路面设计。3.3.1交通分析根据设计资料，十年末交通如下：10年末交通量N10=2500辆/日（1）解放CA10B：250065%=1625辆/日 总轴重8.025吨 折算系数为2.0 换算为小客车的交通量为16252.0=3250辆/日。（2）跃进NJ130：250015%=375辆/日 总轴重5.84吨 折算系数为1.5 换算为小客车的交通量为3751.5=562.5辆/日。（3）黄河JN150：250010%=250辆/日 总轴重15.06吨 折算系数为3.0 换算为小客车