岳常高速公路路基路面综合设计-道路专业毕业设计模板.doc

Xxx南省xxxx高速公路K75+400-k77+500路基路面综合设计1 总说明书1.1设计任务本设计为湖南省岳常高速公路路基路面综合设计，设计任务段为K75+400K77+500 全长2.10公里。整个设计任务主要包括：纵断面和横断面设计，路基设计(包括排水设计、特殊路基设计及挡土墙设计)，防护工程设计，排水系统工程设计，桥涵工程设计，路面工程设计，专业外文翻译，专题研究，路面设计程序。1.2任务要求通过本设计要求能够综合运用专业所学的知识并联系实际，根据有关设计规范掌握各设计阶段的设计内容，掌握设计过程中设计原始资料的采集方法，掌握路面设计参数的确定、选用及计算方法，掌握公路勘测设计的程序及方法，将计算机这新世纪科技操作技术灵活运用于公路建设中，以达到熟练从事公路专业的工作能力。1.3概述1.3.1历史背景 岳常高速湖南段是湖南省规划的“五纵七横”高速公路网中岳阳临武和岳阳汝城两纵的北端共线段，位于京港澳高速公路和二广国家高速公路之间，是中西部地区与东南沿海发达地区交通往来的便捷通道，对于促进湖南、湖北路网整体功能的充分发挥和促进洞庭湖平原与江汉平原经济发展均具有十分重要的意义。岳常高速的建设，就区域来看，对加强岳阳、常德两市的交流，促进区域经济发展，开发区域旅游资源，构建湘西北旅游大通道，缓解公路运输压力和洞庭湖区防洪减灾都具有十分重要的作用。1.3.2采用的主要标准和规范2、公路工程技术标准（JTG B01-2003）5、公路路线设计规范（JTG D20-2006）6、公路路基设计规范（JTG D30-2004）7、公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2002）8、公路沥青路面设计规范（JTG D50-2006）10、公路软土地基路堤设计与施工技术规范（JTJ 017-96）11、公路排水设计规范（JTJ 018-97）12公路土工合成材料应用技术规范（JTJ/T 019-98）13、公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）14、公路砖石及混凝土桥涵设计规范（JTJ 022-85）15、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D62-2004）1.3.3设计标准 本项目使路湘西北网布局更均衡、完善。本项目“工可报告”、“工可评审意见”，结合沿线地形、地物等情况，本路段采用全封闭、全立交高速公路标准建设。设计速度100Km/h，采用双向四车道，路基宽度26m；桥涵汽车荷载为公路-级；其余技术指标采用交通部颁公路工程技术标准规定值。本项目主要技术标准见表1-1：表1-1 主要技术标准一览表 序号项目 单位 技术标准1公路等级 高速公路2设计速度 Km/h 1003路基宽度 m 264中间带 m 3.505硬路肩 m 3.006土路肩 m 0.757路拱横坡 % 28 平曲线半径 m 60009不设超高最小平曲线半径(m) m 400010最大纵坡 % 411最短坡长 m 25012 凸形竖曲线半径 m 1000013桥涵设计荷载 公路-级1.3.4沿线自然地理概况 1.3.4.1地理位置 本项目路线起于岳阳市君山区建新农场十大队，沿S306右侧西行，在建新垸（蓄洪垸）内布线，经建新农场，跨华洪运河后进入钱粮湖北垸（蓄洪垸），往西经许市镇、采桑湖镇、三封寺镇，跨华容河后进入护城大垸（重点堤垸），然后路线向西绕过华容县城规划的马鞍新区路线转向南经王马港、马家台、高家台、白鹤、甘洋、益群，在双堤村、欧家洲折向西，设安合垸特大桥跨越藕池河东支（鲇鱼须河）、安合垸（蓄洪垸）、藕池河东支（梅田湖河）后，路线进入南县境育乐垸（重点堤垸），随后跨越南茅运河，经曹家铺、金桥、沙湾、东升后设和康垸特大桥跨藕池河中支（）、南鼎垸（蓄洪垸）、藕池河中支（陈家岭河）、和康垸（蓄洪垸）、安乡境安化垸（蓄洪垸）、藕池河西支、安昌垸（蓄洪垸）、跨虎渡河后进入安尤垸（重点堤垸），经黄泥湖跨松滋河进入安保垸，经蒿子港北侧跨澧水进入鼎城区，然后路线经西洞庭农场于黄公嘴跨哑河至周家店园艺场，然后经瓦屋挡走老王庙跨越西洋陂水库，在经陂堰水库上游、赵家桥至终点肖伍铺与二广高速公路交叉，路线全长140.860km。 1.3.4.2地形、地貌 路线所经地带为洞庭湖平原、丘岗地貌，地势总体北高南低；走廊带跨藕池河、虎渡河、松滋河、澧水四大水系，路线沿洞庭湖西侧、北侧湖滨、平原、丘岗地带展布，经华容隆起丘岗、安乡洪泛平原到常德市西洞庭湖湖滨丘岗区；最大标高35m，一般标高2630m，地形平坦，河湖港汊密布，河流走向受构造控制，多为南北向、北东向；走廊带平原区土壤肥沃，物阜人丰，是重要的商品粮基地。 1.3.4.3气候 本区气候处在中亚热带向北亚热带的过渡地带，温暖湿润，也是北方冷空气频繁入境的“风口”所在。因此冬季冷空气长驱直入，春夏冷暖气流交替频繁，夏秋晴热少雨，秋寒偏旱。多年平均气温16517，一月平均气温3847，七月平均气温29左右。年平均降水量 12501450毫米。无霜期258 275天。雨多集中于3-8月，约占全年降雨量的69%，年均降雨量1370.1mm,年均蒸发量1426.5mm，年平均气温17.9，极端最高气温40.5，极端最低气温-9.3，年平均风速1.9m/s，最大风速25 m/s。 1.3.4.4地质条件 地表水主要有河流、水塘、溪流、水库的地表水构成，接受大气降水的补给，水位及水量受降水量影响较大。地表水主要对跨越冲构或河流的大中桥墩台、边坡等有冲刷作用。线该路段分布地层包括第四系、燕山期花岗岩等2个时代的地层；湖相及河湖相沉积盆地区、河流阶地及沟谷中发育第四系全新统地层，主要为粘性土、淤泥质土、砂、砾等，厚度一般较大，第四系更新统主要为残坡积层，主要为粘性土、砂、砾等，燕山期花岗岩风化层厚度大，埋藏较深。1.3.4.4地震据国家质量技术监督局中国地震动参数区划图（2001），路线所经地域的地震动反应谱特征周期为0.35s，操军-渡口地震动峰值加速度为0.10g，渡口-常德地震动峰值加速度为0.15g，其它地段地震动峰值加速度为0.05g，对应地震烈度度。依据公路工程抗震设计规范JTJ00489的规定，公路工程考虑全线抗震设防。1.4总体设计 施设阶段对公路平、纵、横综合设计，做到合理利用地形，尽量避让不良地质地段，正确、灵活地应用技术指标，达到平面顺畅、纵面均衡、横面合理的目的。 在设计中与地方签定构造物、取弃土场协议，合理设置桥梁、涵洞、分离式、通道、天桥，适当改移、合并地方道路，完善公路自身基础设施的同时，尽可能方便沿线群众生产、生活。按照编制办法规定，所有构造物及改移工程均在公路平面总体设计图中示出。 本项目设置了完整的安全、通讯和监控设施，并对收费、管理、养护、服务设施进行了总体布设，也在公路平面总体设计图中示出。 为充分发挥高速公路服务沿线乡镇的功能，本项目还对公路沿线进行新修或整修便道设计，达到施工期间施工车辆畅通及高速公路营运期间方便地方交通的目的。 在总体设计中坚持“安全为根本、质量为命脉、科技为先导、生态环保为主线”，结合沿线地形、地质、水文、环保、筑路材料等条件，贯彻“地质、地形选线与安全、生态环保选线相结合”的设计理念。合理运用技术指标，尽量减少对沿线自然环境的破坏，使本项目尽可能的融于沿线自然景观之中。1.5路线 影响路线方案的主要因素:本项目路线布设结合沿线地形、地貌、水文、地质等自然条件以及沿线主要城镇发展规划、路网布局等进行路线的平纵面设计。尽量减少良田好地 ，减少房屋及其他拆迁，远离学校和环境敏感区，重视环境保护，减少对自然景观的破坏，减少噪音和废气污染。路线平纵指标掌握均衡，尽量采用较高平竖曲线半径，讲究平纵配合以及与自然景观相协调，影响路线方案的主要因素有：（1）路线起终点应充分考虑与前后衔接项目的顺接；（2）本项目地处平原微丘区，在路线设计时应讲究路线平纵横配合，使其具有流畅的立体效果，在争取较高的平纵技术指标时，更要注意合理运用技术指标，讲究平纵配合和前后指标的均衡掌握。（3）平面线形在不过多增加工程数量的前提下，尽可能采用较高的技术指标，提高服务水平，以利于项目功能的发挥和运营效益的提高。（4）重视环境保护，防止水土流失和环境污染，尽力少占良田，尤其是高产田，尽量避免过多拆迁房屋和重要的电力、电讯、水利设施。1.6路基路面设计1.6.1一般路基设计原则a 设计依据（1） 交通部部颁公路工程技术标准（JTG B01-2003）；（2） 交通部部颁公路路基设计规范（JTG D30-2004）；（3） 交通部部颁公路排水设计规范（JTJ018-97）；b 设计原则本工程路基、路面排水设计按自成体系的原则进行，结合沿线自然水系、农田水利灌溉、桥涵位置等进行综合设计，处理好公路排水系统与农田水利灌溉、鱼塘、水田的关系，以确保排水畅通。同时，排水设计考虑到环境保护要求，避免路面污水流入鱼塘、水田、菜地及周围村庄，做到公路排水与当地现有排灌各成体系。c 填挖方路基设计（1）填挖方路段：路基填挖方边坡坡率根据路基填料种类、边坡高度和基底工程地质条件确定。当路基边坡受到限制时（如建筑物附近），采用路堤挡土墙或矮墙。填挖方路段设置护坡道，宽度统一采用2.0m，护坡道设置外倾3%的横坡；表1-2填挖方路段边坡坡率一览表填方高度边坡坡率挖方高度边坡坡率08m1:1.508m1:0.5d 路基压实标准及填料强度说明为保证路基的压实度，填方路基两侧各超宽填筑50cm，路基施工完成后再对边坡进行整修，恢复正常路基宽。路基填料压实采用重型压实标准，分层压实。根据湖南省经验，适当提高路基压实度，可以在增加造价不多的条件下，有效地提高路基整体强度，减小不均匀沉降，故本项目对路基压实度适当进行了提高。1.7路基、路面排水设计1.7.1路基排水 路线填方路段均设置边沟，用于排除路面水，填方路基坡脚设2.0m宽护坡道，护坡道外侧设变截面梯形边沟，然后利用排水沟将水流引入天然沟渠、河流中，全路段的边沟、排水沟等均采用浆砌片石护砌。1.7.2路面排水（1）路面横坡行车道、硬路肩设置2%的横坡，土路肩采用3%的横坡并进行硬化加固处理以利排水。超高路段行车道和硬路肩的横坡由双向坡过渡到单向坡。（2）路表排水在填方路段，设拦水带，通过急流槽引入路侧边沟。在挖方路段，路面积水直接排入边沟。在超高路段，对超高路段外侧路面的排水采用纵向排水沟、集水井、横向排水管、急流槽排入路基排水沟。中央分隔带排水通过设置中央分隔带盲沟、横向排水管、急流槽排入路基排水沟；超高路段内侧路面排水系统的处理，同正常路段。（3）中央分隔带排水在中央分隔带底部设置一道4040cm的纵向级配碎石渗沟，渗沟底设一根10cm纵向透水管，每隔50m左右设置一个30cm的横向硬塑排水管，将中央分隔带渗水排至路基之外（一般填方路段）。（4）路面外部排水在填方路面边缘土路肩处设置拦水带，通过边坡急流槽排至边沟。（5）路面内部排水通过设置排水层排水系统或边缘排水系统将渗入路面结构内部的水排出。1.8计算机运用本次毕业设计过程中，我利用计算机进行了word文档、excel档编辑、CAD绘图，既体现了以后设计的发展趋势，也充分提高了自己运用计算机解决工程实际的速度和能力。（1）利用auto CAD2004绘制了全部图纸，用Excel验算了部分数据资料，并用Word2003编辑了全部文字资料。（2）利用查旭东教授设计软件设计了沥青路面，并认真学习了公路专业软件，包括纬地，现在对软件操作到了非常熟练的程度。（3）利用VB编辑了路面设计程序。1.9专题研究及专业文献翻译本次毕业设计过程中,我运用已学的基础英语知识，加上所学的专业知识及专业英语，对一篇专业英文文献进行了翻译。在提高英文翻译水平的同时，巩固了部分专业知识。这对我综合能力的提高有一定的促进作用。2 线形设计2.1 平曲线的计算2.1.1 平曲线要素的计算已知：圆曲线半径R=6000m,平曲线中不设缓和曲线 既L=0.0m，转角=133902(Z)；计算：得曲线总长1429.483m，外距m,切线长m2.1.2 各主点桩号的计算已知：JD11桩号为：K77+145.184，直缓点桩号为ZH=JD-T=K76+427.042，曲中点桩号为QZ=ZY+=K77+141.784， 缓直点桩号为HZ=ZH+L=K77+856.525。（不在本设计任务范围内） 2.1.3平曲线中各中桩坐标的计算值表2-1 中桩坐标表桩 号坐 标桩 号坐 标N (X)E (Y)N (X)E (Y)K75+4004948.55013135.518K75+9004940.69513635.231K75+4204949.23613155.507K75+9204939.29813655.182K75+4404949.83813175.497K75+9404937.81813675.127K75+4604950.35713195.491K75+9604936.25613695.066K75+4804950.79213215.486K75+9804934.61013714.998K75+5004951.14513235.483K75+986.1084934.09113721.084K75+5204951.41313255.481K76+0004932.90113734.925K75+5404951.59913275.480K76+0204931.18813754.851K75+5604951.70113295.480K76+0404929.47513774.778K75+5804951.72013315.480K76+0604927.76213794.704 续表2-1桩 号坐 标桩 号坐 标N (X)E (Y)N (X)E (Y)K75+6204951.50813355.479K76+1004924.33613834.557K75+6404951.27713375.478K76+1204922.62413854.484K75+6604950.96313395.475K76+1404920.91113874.410K75+6804950.56513415.471K76+1604919.19813894.337K75+7004950.08413435.466K76+1804917.48513914.263K75+7204949.52013455.458K76+2004915.77213934.190K75+7404948.87213475.447K76+2204914.05913954.116K75+7604948.14113495.434K76+2404912.34613974.043K75+7804947.32713515.417K76+2604910.63313993.969K75+8004946.43013535.397K76+2804908.92014013.896K75+8204945.44913555.373K76+3004907.20814033.822K75+8404944.38513575.345K76+3204905.49514053.749K75+8604943.23813595.312K76+3404903.78214073.676K75+8804942.00813615.274K76+3604902.06914093.602K76+3804900.35614113.529K76+8604874.83614592.728K76+4004898.64314133.455K76+8804874.59814612.727K76+4204896.93014153.382K76+9004874.42614632.726K76+427.0484896.32714160.404K76+9204874.32114652.725K76+4404895.23114173.309K76+9404874.28214672.725K76+4604893.59514193.242K76+9604874.31014692.725K76+4804892.02514213.180K76+9804874.40514712.725K76+5004890.52114233.124K77+0004874.56714732.725K76+5204889.08414253.072K77+0204874.79514752.723K76+5404887.71314273.025K77+0404875.09014772.721K76+5604886.40914292.983K77+0604875.45114792.718K76+5804885.17114312.944K77+0804875.88014812.713K76+6004884.00014332.910K77+1004876.37414832.707K76+6204882.89514352.879K77+1204876.93614852.699K76+6404881.85714372.852K77+1404877.56414872.689K76+6604880.88614392.829K77+141.7844877.62314874.472K76+6804879.98114412.808K77+1604878.25914892.677K76+7004879.14314432.791K77+1804879.02014912.663K76+7204878.37114452.776K77+2004879.84814932.646K76+7404877.66614472.763K77+2204880.74314952.625K76+7604877.02814492.753K77+2404881.70414972.602K76+7804876.45614512.745K77+2604882.73214992.576K76+8004875.95114532.739K77+2804883.82615012.546K76+8204875.51314552.734K77+3004884.98715032.512K76+8404875.14114572.730K77+3204886.21415052.475续表2-1桩 号坐 标桩 号坐 标N (X)E (Y)N (X)E (Y)K77+3404887.50815072.433K77+4404894.97615172.152K77+3604888.86915092.386K77+4604896.66815192.080K77+3804890.29615112.335K77+4804898.42815212.003K77+4004891.78915132.279K77+5004900.25315231.919K77+4204893.34915152.2192.2 竖曲线的计算2.2.1 竖曲线要素的计算已知：本路段起点：K75+400，设计高程：33.1m;变坡点：K75+760，高程：38m,竖曲线半径R=10000m，凸形曲线；本路段终点：K77+500，设计高程：32.4m。计算得：i=(38-33.1)/(75760-75400)100%=1.361%i=(32.4-38)/(77500-75760)100%=-0.322%竖曲线数据计算如下：w=ii=-1.683%0 ,为凸形曲线，曲线长L1=R1 w=100001.683%=168.3m，切线长T=L1/2=84.147m，外距E=T/(2R1)=84.15/20000=0.354m；2.2.2 竖曲线要点桩号及高程的计算根据竖曲线要素计算如下：起点桩号=K75+760T=K75+675.852，终点桩号=K75+760T=K75+844.148，变坡点一对应桩号设计高程=38E=380.19638.196m，竖曲线一起点设计高程=38Ti36.583m，竖曲线一终点设计高程=38Ti37.729m。2.2.3 竖曲线要点桩号及高程的计算表2-2 各桩高程表桩 号地 面高 程()设 计高 程()桩 号地 面高 程()设 计高 程()K75+40029.129.1K75+94030.837.59 +42029.231.33 +96029.737.77 +44029.233.14 +98031.637.95 +46029.233.31 +986.10831.838 +48029.233.49K76+00033.137.95 +50029.233.67 +02030.237.87 +52030.233.85 +04030.137.8 +54030.234.03 +06029.337.73 +56030.234.21 +08029.337.65 +5803034.38 +10029.237.58 +64033.234.92 +16029.137.36 +66031.535.1 +1802937.28 +68031.535.27 +2002937.21 +70031.535.45 +2202937.13 +7203235.63 +24029.237.06 +74033.235.81 +26029.136.99 +76032.135.99 +28029.136.91 +78032.136.16 +3002936.84 +8003236.34 +32029.236.76 +82032.136.52 +34029.636.69 +8403236.7 +36029.636.62 +86032.136.88 +38030.136.54 +88032.437.06 +4003036.47 +90032.237.23 +4203036.4 +92032.237.41 +427.0483036.37K76+4403036.32K76+98029.334.32 +46030.136.25K77+00029.334.25 +48030.236.17 +02029.334.18 +50030.236.1 +04029.334.1 +52030.236.03 +06029.334.03 +54030.335.95 +08029.333.95 +56030.135.88 +10029.333.88 +58030.135.8 +12028.933.81 +60030.135.73 +14028.933.73 +62030.135.66 +141.7842933.73 +6403035.58 +1602933.66 续表2-2桩 号地 面高 程()设 计高 程()桩 号地 面高 程()设 计高 程() +6603035.51 +18029.133.58 +68030.135.43 +18029.133.58 +70029.835.36 +20029.133.51 +72029.835.29 +22029.233.44 +74029.635.21 +24029.133.36 +76029.435.14 +26028.833.29 +78029.435.06 +28028.933.21 +80029.334.99 +30028.933.14 +82029.434.92 +32028.933.07 +84029.434.84 +34028.932.99 +86029.534.77 +36029.732.92 +88029.434.69 +38030.232.84 +90029.334.62 +40030.232.77 +92029.334.55 +42032.732.7 +94029.334.47 +44032.732.62 +96029.334.4 +46031.732.55K77+48032.732.47 K77+50032.432.43 边坡稳定性分析31、设计资料 选择最高填方路段K76+180断面作边坡稳分析，路基高度H= 7.55m，路堤边坡坡度1:1.5。顶宽24.5m。路基土的粘聚力C=25Kpa,容重=17KN/m3，内摩擦角为26, 验算荷载为公路一级（车辆重力标准为550KN）。32、边坡稳定性计算321换算填土高 按公路一级布载，横向可布3辆标准车（取半幅路分析）。B=Nb + (N-1)d=3*2.5+2*0.6=8.7mh=N*G/（*B*L）=3*550/（19*8.7*12.8）=0.78mN-横向分布的车辆数L-纵向分布长度，L=12.8mB-横向分布车辆轮胎最外缘间总距离b-每辆车的轮胎外缘之间的距离d-相邻两辆车轮胎（或履带）之间的净距322、按4.5H法确定滑动圆心辅助线. 由路基路面工程书查表得1=26 , 2=35 .据此两角分别自坡角和左顶点作直线交于O点,距坡角4.5H处向下H得点B,BO的延长线为滑动圆心辅助线.323、确定滑动圆弧中心 在圆心辅助线上取先定出圆心O1，作通过坡脚的圆弧得半径，按填土的断面的形状把整个路堤分为0.1R宽的土条，计算K值检验其稳定性。另外在辅助线上另找O2、O3、O4、O5四个圆心按同样的方法算得K值再比较5个K值，取最小的K值对应的圆心分别作过坡面和坡底的滑动面。最后作出轨迹线找出最小值,确定其稳定性。33、圆弧法稳定性分析见下表.(按简化的比肖普法分析)。 331、取圆心O1时(假定圆弧过坡脚)： 图3.1 用条分法计算土坡稳定表3-1 土坡稳定计算表第一圆弧滑动面R14.237926c25土条号土条宽bi土条高hi土条重WiXisinaicosaiWi*sinaiWi*cosaiWi*cosai*tgliC*ZLi11.40 0.62 14.76 -3.05 -0.21 0.98 -3.14 14.42 7.03 19.620 490.512 21.40 1.79 50.12 -1.65 -0.12 0.99 -5.80 49.78 24.28 31.40 2.82 78.96 -0.25 -0.02 1.00 -1.39 78.95 38.51 41.40 3.71 103.88 1.15 0.08 1.00 8.39 103.54 50.50 51.40 4.46 124.74 2.55 0.18 0.98 22.23 122.74 59.87 61.40 5.06 141.54 3.95 0.27 0.96 38.79 136.12 66.39 71.40 5.51 154.14 5.35 0.37 0.93 56.60 143.37 69.93 81.40 5.78 161.84 6.75 0.46 0.89 73.92 143.97 70.22 91.40 5.44 152.32 8.15 0.54 0.84 82.55 128.01 62.44 101.40 4.37 122.36 9.55 0.62 0.78 76.09 95.82 46.74 111.40 2.86 79.94 10.95 0.70 0.72 55.62 57.42 28.00 121.15 1.00 22.89 12.35 0.76 0.65 17.46 14.79 7.22 421.32 531.12 19.62 490.51 k2.425332、取圆心O2时(假定圆弧过坡脚)：图3.2 用条分法计算土坡稳定表3-2 土坡稳定计算表第二圆弧滑动面R15.0210126c25土条号土条宽bi土条高hi土条重WiXisinaicosaiWi*sinaiWi*cosaiWi*cosai*tgliC*ZLi11.60.6417.41 -1.98-0.13 0.99 -2.29 17.26 8.42 26.477 661.925 21.61.8450.05 -0.38-0.03 1.00 -1.27 50.03 24.40 31.62.8691.52 1.220.08 1.00 7.43 91.22 44.49 41.63.7118.40 2.820.19 0.98 22.10 116.32 56.73 51.64.37139.84 4.420.29 0.96 40.56 133.83 65.27 61.64.86155.52 6.020.39 0.92 60.68 143.19 69.84 71.65.08162.56 7.620.49 0.87 78.98 142.09 69.30 81.64.59146.88 9.22