东部某一级公路设计与计算毕业设计.doc

重庆大学网络教育学院
毕业设计（论文）

题目 东部某一级公路设计与计算

学生所在校外学习中心 唐山学习中心
批次 层次 专业 141批本科二学历土木工程
学 号
学 生
指 导 教 师
起 止 日 期 2015-8-24

东部某一级公路设计与计算
摘 要

根据地形图，对河北省张北至罗家洼段一级公路进行了施工图设计，设计的依据是现行部颁、国家相关技术标准。设计过程中，分为五个阶段；第一阶段是进行平面线形的选取和进行平面曲线设计，选线工作结合地质、地形、地貌、经济等因素综合选取，尽量采用高标准，同时利用纬地软件，对地形进行了平面设计。第二阶段进行了纵断面、横断面图的设计，主要是变坡点的选取、纵坡指标的运用，以及填挖土方量的计算和经济运距的计算，公路的排水设计等。第三阶段根据地形和汇水面积，确定桥涵位置和设计尺寸。第四个阶段是进行路基和路面的构造设计，根据施工要求进行。第五阶段是沿线的交通安全设施和环境保护措施设计。在设计过程中，充分运用了计算机软件进行，如公路CAD辅助设计和西安纬地软件进行道路三维设计，提高和锻炼了计算机设计操作先进手段。

关键词 ：施工图；设计；平面；纵断面；横断面；公路排水；纬地软件

一、设计依据
本项工程设计是对河北省张北-罗家洼段一级公路二阶段进行施工图设计。
张石公路是河北省高速公路网主骨架“五纵、六横、七条线”规划中“五纵”的重要组成部分，是河北省西北地区南北走向的惟一一条交通主干线，也是张家口市十大立市项目之一。该工程全长近300公里、总投资约70亿元，计划工期为7至8年，分三期建设完成。
　　张石一级公路张家口段北起张北县冀蒙交界，南至蔚县和保定涞源县交界，全长262公里，双向四车道。张石一级公路一期工程全长90多公里，自张北至宣化罗家洼段为张石公路的一期工程，概算总投资约28亿元。
本设计包含一条路线：路线总长2.851公里。分一册，共包含路线平面设计图、路线纵断面图、路基路面
本设计执行交通部标准，主要包括：及排水、交通工程、涵洞设计图等施工图设计。
《公路工程技术标准》 JTG B01-2003
《公路路线设计规范》 JTJ 011-94
《公路路基设计规范》 JTG D30-2004
《公路沥青路面设计规范》 JTJ 014-97
《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F40-2004
《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004
《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004
《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTJ024-85
《公路污工桥涵设计规范》 JTG D61-2005
《公路桥涵抗震设计规范》 JTJ 004-89
《公路勘测规范》 JTJ061-99
《道路交通标志线》 GB 5768-1999
二、测设过程
路线选线严格按路线规范执行,在保证设计标准的前提下尽量少拆迁房屋和占地。导线测量坐标系统采用北京54坐标，中央子午线为114°，高程系统采用85高程。中线测量桩距20米，主要路线特征点都予以加桩。基平和中平测量误差均在20(mm)以内。桥涵测量现场进行详细调查，并初步拟定桥梁跨径和结构方案。对路基横断进行了详细调查。
三、自然条件
路线所经区域为沙丘地区，整个地势起伏变化不大，海拔高度在700米左右。张北—罗家洼段属大陆性气候，四季分明，雨热同季，昼夜温差大，冬季寒冷，夏季凉爽，独具特色。
本路段日照时数2800-3100小时，太阳总辐 射为每平方米1500-1700千瓦小时，为太阳能较丰富区。“坝上”西部全年有效风能贮量大于1000千瓦小时/平方米，年有效风能时数大于5000小时，而冬春两季风能贮量占全年的50%-70%，极具开发利用价值。
土质以粘性土加砂土为主，草原区域土质沙化有一定程度，下层土质为砂砾岩石土。
四、主要技术标准
公 路 等 级：一级公路
设计行车速度：80km/h
新建桥梁荷载：公路—Ⅰ级
路面标准轴载：Bzz—100
路基宽度：0.75米土路肩+10.50米路面+3.5米中间带+10.50米路面+0.75米土路肩=26.00米
桥梁设计宽度：2个净10.50+2×0.5防撞墙
涵 洞：与路基同宽
五、路线设计
1、平面设计
平面设计起点终点由说明书确定。
路线平面原则上严格按路线规范执行，并考虑尽量少占地。路线平面设计均达到设计时速80Km/h技术标准，半径300米三处；直线最大长507.284米；平曲线最大超高5%。
2、 纵断面设计
全线最大纵坡2.544%一处,最小凸曲线半径5000米。
路线纵断面设计高程为路面中央分隔带边缘处高程，超高绕路面中分带边缘旋转。
3、 横断面设计
路线设计线为路面中央分隔带边缘，，双侧设抬高式路缘石，集中排水，路基全宽32米。
六、路基设计
路基填方边坡坡度采用1：1.5，路基挖方边坡坡度采用1：1.0，带碎落台的挖方边坡采用1：0.75。
对路基施工提出以下具体要求。
1、原有路基挖台阶
当地面线坡度大于1：5时，地面应先挖成台阶，台阶的具体尺寸及位置详见“挖土质台阶示意图”；台阶底面向路中心横坡3%。
2、新填路基填料
（1）、路基填料选用山皮土，并必须进行CBR试验，凡是借土填筑路段,路床以下0～0.3米,
CBR≥6%，路床以下0.3～0.8米, CBR≥4%，路床填料最大粒径应小于10cm；路基0.8～1.5
CBR≥3%，1.5米以下，CBR≥2%，填料最大粒径应小于15cm。
3、新填路基碾压
路基填料压实度要求如下表：
路基压实度（重型）
路面以下深度
（cm）
上路床
上路堤
下路堤
零填及路堑
0-80
80-150
150以下
0-80
压实度（%）
≥95
≥94
≥92
≥95
注：表列压实度为重型击实法求得的最大干密度的压实度。
七、路面结构
1、设计标准
设计按《公路沥青路面设计规范》 JTG D50-2006、《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000、《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004和《公路改性沥青路面施工技术规范》JTJ036-98执行。，
路面结构方案表
项目
沥青混凝土路面
水泥混凝土路面
干湿类型
中湿
中湿

面层
上面层
4cm细粒式改性混凝土（AC—13）
30水泥混凝土
2mmSBS改性沥青防水层
4cm细粒式改性混凝土
（AC—13）
中面层
6cm中粒式改性混凝土（AC—20c）
2mmSBS改性沥青防水层
下面层
7cm粗粒式密级配沥青混凝土（AC—25c）

8cm沥青稳定碎石（ATB—25）

基层
上基层
18cm水泥稳定级配碎石
20cm水泥稳定级配碎石
下基层
18cm石灰粉煤灰稳定级配碎石
18cm石灰粉煤灰稳定级配碎石
底基层
18cm石灰粉煤灰综合稳定土

2、路面结构组合及面层级配类型选定
路面方案面层采用目前国内公路普遍采用的三层式17cm,本工程表面层采用4cm细粒式改性混凝土（AC—13）C型，中面层采用6cm中粒式改性混凝土（AC—20c）型，下面层采用7cm粗粒式密级配沥青混凝土（AC—25c），上面层、中面层沥青选用SBS（Ⅰ—C）型成品改性沥青，上面层主骨料采用玄武岩，中下面层石料选用石灰岩碎石，沥青采用符合重交通道路石油沥青技术标准的AH—70号沥青。
3、底基层选定
底基层类型结合试验对石灰土、石灰粉煤灰稳定土、水泥石灰稳定土进行比选，由于石灰土强度较低，同时附近电厂均有大量的粉煤灰储备，所以底基层选用石灰粉煤灰稳定土，在造价增加不多的情况下，二灰土的早期强度比石灰土高的多。
4、路面材料设计参数
根据对各结构层的试验结果，参考规范建议值，结合本地气候、水文和土质等具体条件，设计中采用的材料设计参数和土基回弹模量值见下表
路面材料设计参数和土基回弹模量
自然区划
路基土组
干湿类型
土基回弹模量（MPa）
Ⅱ4
粉质低液限粘土
中湿
30
路面材料设计参数
材料名称
细粒式
沥青砼
中粒式
沥青砼
粗粒式沥青砼
水稳
碎石
二灰
碎石
二灰土
抗压模量（MPa）
20°C
1400
1200
1000
1400
1300
500
15°C
2000
1800
1400

劈裂强度（MPa）
15°C
1.4
1.0
0.8
0.5
0.5
0.2
5、路面竣工时的整体刚度，以不利季节用BZZ—100标准轴载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉的代表值Lr评定。要求面层顶面：Ld≤0.39 mm。
八、排水防护
1、路基排水
路基排水应全面规划，合理布局，少占农田，并结合当地的水文地质、气象条件与排灌系统相协调，重视环境保护，防止水土流失和水源污染。
沿线采用的路基排水系统设施主要有边沟、排水沟、泄水槽、急流槽等。
1）排水沟
排水沟设置在填方路基两侧，排水沟中水能与沟渠贯通时排入沟渠，不能贯通时自然蒸发消渗。排水沟断面为梯形，底宽1.0m，深1.0m。
2）边沟
边沟设在挖方路堑的两侧，断面为矩形，底宽1.0m，深0.8m。
3）泄水槽、急流槽
对于路线纵坡大于0.3%的路段采用泄水槽排水，每20米设一道，对于路线纵坡小于0.3%的路段和超高段的内侧，为利于路面排水，采用拱形防护。
2、路面排水
路面排水是根据该地区降水量、地形、地貌、地质和水文地质条件等因素，结合路基排水设计，合理布置路面排水设施，确保排水畅通和路基、路面稳定和行车安全。
1）路面表面排水采用沥青砂拦水带配泄水槽的集中排水方式，以减少边坡防护工程量。
2）为排除通过路面接缝、裂隙或空隙及由路基或路肩渗入并滞留在路面结构内部的自由水在沥青混凝土路面路肩下设置13cm的碎石垫层将路面结构内的自由水排至边坡再流入边沟。
九、交通工程及沿线设施
根据《公路工程技术标准》JTG B01-2003和GB5768-1999《道路交通标志和标线》及其它相关行业标准和规范进行设计。
1、路面标线
按路面宽分为双向四车道，车道宽3.75米，线宽均为150mm，横断面上共设5种标线即行车道白色边缘实线、白色车道分界线、中心单黄实线、中心单黄虚线、导向箭头。平面交叉处划线，凡是设置加铺转角的交叉口，白色边缘实线应划为虚线。
2、交通标志
根据本条路线开放式公路的特点，共设置4种标志，即警告标志、指路标志、禁令标志和路口标注标志。各种标志的版面按“GB5768-1999”要求制定。
路口标志设置于平面交叉处，距平面交叉口处前后各20米无障碍处，以便于夜间提示司机交叉路口位置。
3、路侧护栏
路线部分路段处于高填方路段，为行车安全，设置加强波形钢板防护。
4、交通安全设施材料：
1）、路面标线
为满足夜间行车的视觉效果，提高夜间行车的安全性，全部采用热熔反光标线，标线厚度为1.8mm。标线涂料应符合JT/T280-1995《路面标线涂料》的相关要求。
2）、交通标志
交通标志版面结构均采用钢管柱上固定2mm厚铝合金板，立柱及连接螺栓所用钢材为普通碳素钢（Q235），其技术条件应符合《碳素结构钢技术条件》（GB700-88）的规定，钢制立柱、横梁、法兰盘采用热浸镀锌防腐处理，镀锌量550g/m2，紧固件为350g/m2。
标志版面尺寸、内容、颜色均按标准制作，所有材料均用反光材料。
3）、路侧护栏
波型梁、立柱、端头梁及连接螺栓所用钢材为普通碳素结构钢（Q235），其技术符合《碳素结构钢技术条件》（GB700-88）的规定。
所有波型梁护拦的准予弯型钢部件均应作防腐处理，一般可采用热浸镀锌处理。波型梁、端头梁、立柱梁、立柱镀锌量为600g/m2；螺栓、螺母、垫圈、锚固件镀锌量为350g/m2。热浸镀锌所用的锌应为《锌锭》（GB470-83） 中所规定的0号锌或1号锌。螺栓、螺母等紧固件在采用热浸镀锌后，必须清理螺纹或进行离心分离处理。
十、桥涵工程
一）一般设计原则
1、设计荷载：公路—Ⅰ级
2、洪水频率：特大桥1/300,其余桥涵为1/100。
3、地震作用：地震动峰值加速度为0.05g。
4、桥面铺装：采用沥青混凝土路面路段采用4cm细粒式沥青混凝土，6cm中粒式沥青混凝土，10cm 40号防水混凝土；采用水泥混凝土路面路段采用2.5cm橡胶沥青混凝土，15cm40号防水混凝土。
5、特大桥、大、中桥相邻并行的两座上、下行独立桥设计，中间相隔1米，桥梁内、外侧均为墙式护栏。
6、小桥及明板式涵洞与路基同宽，按并行的两座上、下行独立桥涵设计，中间相隔1m，若采用轻型桥台或箱涵时，在两座桥台之间设2cm宽的沉降缝，桥内侧设置墙体护栏，外侧设置钢板护栏。
7、内侧护栏在路面以上的高度为81cm，外侧护栏高度在路面以上为100cm.
8、上下行桥涵之间，设置电缆管道托架，以供通讯电缆使用。
二）桥涵分布情况
新建路段共设小桥1座，涵洞3道。
十一、环保绿化
为保证公路建成后运营环境舒适、美观，与周围环境和协一致，全线中央分隔带采用种植绿化。边坡坡面、护坡道采用菱形网格护坡，中间种草或灌木，绿化品种根据当地实际情况选择优势树种，形成一地一景，地方特色鲜明。
在互通区、服务区内适当位置建筑小品或雕塑等人工景点，以丰富沿线景观。道路两侧坡脚以外，尽可能设置绿化带，以乔木为主，配以高度适宜的灌木丛，除起到美化作用外，也可对交通噪声的传播，机动车辆尾气的逸散起到阻挡作用。
十二、施工要点
1、路面施工前应对交验的路基进行再检验，包括填料强度CBR、压实度及路床顶面土基回弹模量，路基标高等参数。实验的在面板铺筑前，应对基层进行全面破损检查，有损坏时应进行彻底修复。
2、沥青稳定碎石（ATM）、水泥稳定碎石、二灰稳定碎石、二灰土均采用集中厂拌法和摊铺机摊铺，碾压时严格按照路面基层施工规范的碾压方法进行，水泥稳定碎石基层表面浮灰一定要清扫干净，使基层顶面的集料颗粒部分外露，清扫干净后才可施工透层油。
3、对于沥青面层各层如果施工时间间隔较长，下层受到污染，摊铺上一层前就应清洁表面后浇撒粘层沥青后再施工。
4、改性沥青混和料路面的施工应符合公路沥青路面施工技术规范的有关规定和公路改性沥青路面的施工技术规范的规定。改性沥青建议采用成品，改性沥青混合料路面施工温度应在现行公路沥青路面施工技术规范规定的普通沥青混合料温度的基础上提高10~20°，特殊情况下由试验另行确定。当气温低于10°时，不得进行改性沥青混合料的施工。
5、路面大面积铺筑前必须进行试铺，通过试验确定材料的组成和施工工艺。经检验合格后再进行大面积施工。
6、沥青混合料的摊铺、碾压要一气呵成，在尽可能的高温下进行。所有施工工艺必须在混合料温度下降至100°C以下前全部完成。混合料碾压应由轻到重，最后碾压轴载应大于18吨，以保证沥青混合料达到压实度的要求，减少车辙的发生。

参考文献

[1] 《公路工程技术标准》 JTG B01-2003
[2]《公路路线设计规范》 JTG D20-2006
[3]《公路路基设计规范》 JTG D30-2004
[4] 《公路沥青路面设计规范》 JTG D50-2006
[5]《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F40-2004
[6] 《公路桥涵设计通用规范》 JTG D60-2004
[7] 《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》 JTG D62-2004
[8] 《公路桥涵地基与基础设计规范》 JTG D63-2007
[9] 《公路圬工桥涵设计规范》 JTG D61-2005
[10] 《公路桥涵抗震设计规范》 JTG D61-2005
[11] 《公路勘测规范》 JTJ C10-2007
[12] 《道路交通标志线》 GB 5768-1999
[13] 《结构设计原理》 叶见曙 主编 人民交通出版社出版 2007.1
[14] 《公路工程质量监理》 第二版 李宇峙主编人民交通出版社出版 2008.5
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