道路工程(路桥)毕业设计计算书.doc

一、路线设计1.道路等级的确定 根据公路工程技术标准（JTG B01-2003）,将公路根据功能和适应的交通量为五个等级：高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路。 1 高速公路为专供汽车分向 分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路 四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 55000辆 六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 45000 80000 辆八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 60000 100000 辆2 一级公路为供汽车分向 分车道行驶 并可根据需要控制出入的多车道公路 四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 15000 30000 辆六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 25000 55000 辆3 二级公路为供汽车行驶的双车道公路 双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量 5000 15000 辆 4 三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路 双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量 2000 6000 辆 5 四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路 双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量 2000 辆以下 单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量 400 辆以下 1.1已知条件：交通量：经调查预测，本路建成初期每昼夜双向混合交通组成如下：汽车型号（辆/日）解放CA10B175解放CA390284东风EQ140369黄河JN150373黄河JN253363长征XD980166 日野ZM440211 日野KB222128太拖拉13859轴重小于25kN的车辆2906预计年平均交通量增长率（%）6.4%通量换算采用小客车为标准车型 确定公路等级的各汽车代表车型和车辆折算系数规定： 如下表:(1) 畜力车 人力车 自行车等非机动车 在设计交通量换算中按路侧干扰因素计.(2) 一 二级公路上行驶的拖拉机按路侧干扰因素计 三 四级公路上行驶的拖拉机每辆折算为 4 辆小客车 (3) 公路通行能力分析所要求的车辆折算系数应针对路段 交叉口等形式 按不同的地形条件和交通需求 采用相应的折算系数 1.2 交通量换算，各种车型的换算系数如下汽车型号换算系数解放CA10B1.5解放CA3901.5东风EQ1401.5黄河JN1502.0黄河JN2532.0长征XD9803.0 日野ZM4403.0 日野KB2222.0太拖拉1382.03轴重小于25kN的车辆1.0预计年平均交通量增长率（%）6.4假设预测年限为20年，则1.3确定公路等级公路远景设计年限为 20 年，则远景设计年限交通量N:，由远景设计年限交通，查公路工程技术标准，拟定该公路为 4车道一级公路，设计车速为80km/h。查公路路线设计规范（JTG D20-2006）：设计为一级公路：一级服务水平。1.3.1 确定技术标准 以公路工程技术标准为依据，技术标准汇总如下：项目规范规定要求本段采用指标地形山岭公路等级一级设计速度（km/h）80车道数（条）4行车道宽度（m）43.7543.75中央带宽（m）一般值32极限值2硬路肩宽（m）一般值2.52.5极限值1.5土路肩宽（m）一般值0.750.75极限值0.75圆曲线最小半径（m）一般值400400极限值250不设超高2500缓和曲线最小长度（m）7070最小直线长度（m）同向曲线6v480反向曲线2v160最大纵坡（%）55合成纵坡（%）5.55.5最小坡长（m）200200凸形竖曲线最小半径（m）一般值45004500极限值3000凹形竖曲线最小半径（m）一般值30003000极限值2000竖曲线最小长度（m）7070注：各级公路路基宽度为车道宽度与路肩宽度之和，当设有中间带、加（减）速车道、爬坡车道、紧急停车带、错车道等时，应计入这些部分的宽度。：确定路基宽度时，中央分隔带宽度、左侧路缘带宽度、右侧硬路肩宽度、土路 肩宽度等的“一般值”和“最小值”应同类项相加。2选线 2.1平原微丘地区公路路线特点： ( 1 )平原,地形平坦,无明显起伏,地面自然坡度一般在 3以内；( 2 )微丘,指地形起伏不大的丘陵,地面自然坡度一般在 20以内,相对高差在 100以内；( 3 )河湾顺适,地形开阔且具有连续的宽缓台地的河谷地形,河床坡度大部分在 5以下,沿河设线一般不受限制；（4）平原微丘地区地面高度变化较小，有时有较大起伏和倾斜,同时间有水塘、河叉、沟渠等.同时这样的地区往往是农作物和经济作物生产的密集区.因此,在该地区选线在追求高技术标准的同时除了考虑地形,水文,工程数量,还应该考虑路线对当地农业生产的人名群众正常生产生活的影响.使选定线路发挥最大的在哦能和效益,实现可持续发展。2.2选线基本原则及依据 选线应在符合国家建设发展的前提下，结合各种条件选定合理路线，使筑路费用与使用质量得到正确的统一，达到行车迅速安全，经济舒适及构造物稳定耐久，易于养护的目的.选线过程必须认真观贯彻国家规定的方针政策，综合考虑自然条件,社会条件，自身技术要求,妥善处理各方面关系.其基本原则如下: (1) 道路设计阶段,应对路线方案做深入细致的研究,多方论证和比选,选定最优方案。 (2)路线设计应在保证行车安全,舒适,迅速的亲提线,做到工程量小,造价小,营运效益好,有利施工养护,在工程量增加不大的情况下,应采用较高的技术指标.合理处理技术和经济的关系. (3)充分利用有利地形、地势，尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从性车的安全畅通和施工养护的经济、方便着眼，对路线与地形的配合加以研究，做好路线平、纵、横三方面的结合，力求平面短捷舒顺，纵断面平缓、均匀，横断面稳定、经济。 (4)充分利用土地资源，减少拆迁，就地取材，带动沿线城镇及地方经济的发展。 (5).应注意同农田基本建设结合,尽量少占不占用农田和经济林园. (6).重视环境保护,协调周围景观.保护文物古迹.2.3.纸上定线及线路比选 方案A和方案B对比差异主要在一下几个方面：(1) 占用农田及填方挖方方面：虽然方案A占用农田比方案B多，但是方案B挖方量和填方量明显比方案A大得多，从成本资源来和施工难易度考虑，方案A比方案B要好。(2)行车舒适度方面 ：方案A地势比方案B平缓，所设计的道路的能够给驾驶员带来舒适之感。(3)推荐方案A线路路线技术标准较高，避免了与河流的斜交，且平纵组合较好。经过以上比较分析,设计推荐采用方案A。3.平面线形设计3.1平纵线形的协调 为了保证汽车行使的安全与舒适，应把道路平、纵两面结合作为主体线形来分析研究。( 1 ).平曲线与竖曲线的配合应该在视觉上自然地诱导司机的视线，并保持视觉的连续性。( 2 ).平纵曲线的技术指标大小应该均衡。( 3 ).选择组合得当的合成坡度,以利于路面排水和行车安全。( 4 ).注意路线与周围环境的配合。3.2线形与环境的协调（1）.定线时尽量避开村镇等居民区，减少噪音对居民生活带来的影响，同时采用柔性沥青混凝土路面以减少噪音。（2）.路基用土由地方政府同意安排，利用开挖鱼塘或沟渠，避免乱开挖，同时又利于农田、水利建设。（3）.注意绿化，对路基边坡及中央分隔带加强绿化和防护，在护坡道上互通立交用地范围内的空地上均考虑绿化。（4）.对位置适当的桥梁在台前坡脚（常水位以下）设置平台，以利非机动车辆和行人通过。（5）.对位于公路两侧的建筑物建议注意其风格，以求和道路想协调，增加美感。3.3 设计的线形示意图设计线性大致走向如下图,，从A点到B点：有图计算可得个点坐标如下：A：（520733.6159, 920555.2190） JD1（C）：（520093.9434, 919742.5580）B：（516581.2020, 918850.3708） JD2（D）：（517611.4767, 919533.1452） AC段路线长及方位角计算：920857.8540, 520926.7237方位角：由于0，0 属于第三象限，所以方位角CD段路线长及方位角计算：方位角：由于0，0 属于第三象限，所以方位角DB段路线长及方位角计算：方位角：由于0，0 属于第三象限，所以方位角转角计算：3.4平面线型设计计算： 根据JTG D202006公路路线设计规范对圆曲线有如下规定： 各级公路不论转角大小均应该设置圆曲线。在选用圆曲线半径时应该与设计速度相适应。 圆曲线最小半径按设计时速规定如下表 圆曲线最大半径不超过10000m。 根据JTG D202006公路路线设计规范对缓和曲线最小长度有如下规定： 各级公路缓和曲线最小长度设计速度（km/h）1201008060403020缓和曲线最小长度（m）一般值13012010080504025最小值100857060403020对称式计算图示如：JD1（C）处：设计成对称形曲线转角 取半径R1=600m一般值400m 缓和曲线Ls=Ls1=Ls2=170m一般值100m曲线几何元素计算如下：内移值：切线增长值： 缓和曲线角： 由于 故满足设置基本型曲线几何条件。切线长：平曲线长：外距： 切曲线： D=2T-L=2346.517-661.619=31.415m桩号校核：QD（A） K0+000m+ +1034.214mJD1 k1+34.214m-T -346.517mZH K0+687.697m+L/2 +330.810mQZ K1+18.507m+D/2 +15.708mJD1 K1+34.215m 校核无误。JD2（D）处：设计成对称形曲线转角 取半径R2=800m一般值400m 缓和曲线Ls=Ls1=Ls2=150m一般值100m曲线几何元素计算如下：内移值：切线增长值： 缓和曲线角： 由于 故满足设置基本型曲线几何条件。切线长：平曲线长：外距：切曲线：D=2T-L=2279.939-550.524=9.354m桩号校核：JD1 K1+34.215m+ +2460.198mJD2 k3+494.413m-T -279.939mZH K3+214.474m+L/2 +275.626mQZ K3+489.736m+D/2 +4.677mJD2 K3+494.413m校核无误。 3.5平曲线计算结果总汇见表S2-54.纵断面设计 4.1概要 1纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。 纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。 2该路地处平原微丘区，农业土地资源宝贵，本项纵断面设计采用小纵坡，微起伏与该区域农田相结合，尽量降低路堤高度，反向竖曲线之间直线长度不足 3 秒行程的则加大竖曲线半径，使竖曲线首尾相接。此外，所选用的半径还满足行车视距的要求。 4.2相关技术指标 根据根据JTG D202006公路路线设计规范 对纵坡，坡长及竖曲线半径有如下规定： 公路最小坡长规定： 4.3竖曲线设计在本设计中，根据地形、环境，并考虑合适的平纵组合的情况下，共设计了两组竖曲线，分别在桩号K1+050和K3+460处，设计凹形竖曲线和凸形竖曲线，计算过程如下。4.3.1 竖曲线1变坡点的桩号K1+050，为凹形竖曲线，拟定半径R=15000m3000m的规范要求，线路起点设计高程为108.635m。则竖曲线长度切线长竖曲线外距竖曲线起点桩号：K1+050-46.5=K1+3.5竖曲线起点高程：108.635-0.34%1003.5=105.223m变坡点高程：108.6348-0.34%1050=105.065m竖曲线内各桩号高程计算如下表： 计算公式为： 其中：为竖曲线起点高程；为曲线上任意点到竖曲线起点的水平距离桩号起点高程(m)(m)(m)切线高程(m)设计高程(m)K1+03.5105.2230.00.000105.223105.223K1+010105.2236.50.001105.2009105.202K1+020105.22316.50.009105.1669105.176K1+030105.22326.50.023105.1329105.156K1+040105.22336.50.044105.0989105.143K1+050105.22346.50.072105.0649105.137K1+060105.22356.50.106105.0309105.137K1+070105.22366.50.147104.9969105.144K1+080105.22376.50.195104.9629105.158K1+090105.22386.50.249104.9289105.178K1+96.5105.22393.00.288104.9068105.1954.3.2 竖曲线2变坡点的桩号K3+460，为凹形竖曲线，拟定半径R=10000m4500m的规范要求。则竖曲线长度切线长竖曲线外距竖曲线起点桩号：K3+460-77.5=K3+382.5竖曲线起点高程：105.065+0.28%(K3+382.5-K1+050)=111.596m变坡点高程：105.065+0.28%（K3+460-K1+050）=111.813m竖曲线内各桩号高程计算如下表：计算公式为：其中：为竖曲线起点高程；为曲线上任意点到起点的水平距离桩号起点高程(m) (m) (m)切线高程(m)设计高程(m)K3+382.5111.5960.0 0.000 111.596111.596 K3+390111.5967.5 0.002 111.617111.619 K3+400111.59617.5 0.010 111.645111.655 K3+410111.59627.5 0.025 111.673111.698 K3+420111.59637.5 0.047 111.701111.748 K3+430111.59647.5 0.075 111.729111.804 K3+440111.59657.5 0.110 111.757111.867 K3+450111.59667.5 0.152 111.785111.937 K3+460111.59677.5 0.200 111.813112.013 K3+470111.59687.5 0.255 111.841112.096 K3+480111.59697.5 0.317 111.869112.186 K3+490111.596107.5 0.385 111.897112.282 K3+500111.596117.5 0.460 111.925112.385 K3+510111.596127.5 0.542 111.953112.495 K3+520111.596137.5 0.630 111.981112.611 K3+530111.596147.5 0.725 112.009112.734 K3+537.5111.596155.0 0.801 112.03112.831 4.4 全线路竖曲线计算结果汇总表如下：全路线逐桩高程表桩号设计高程桩号设计高程桩号设计高程K0+000108.635K1+560106.493K3+240111.197K0+020108.567K1+580106.549K3+260111.253K0+040108.499K1+600106.605K3+280111.309K0+060108.431K1+620106.661K3+300111.365K0+080108.363K1+640106.717K3+320111.421K0+100108.295K1+660106.773K3+340111.477K0+120108.227K1+680106.829K3+360111.533K0+140108.159K1+700106.885K3+382.5111.596K0+160108.091K1+720106.941K3+390111.619K0+170108.023K1+740106.997K3+400111.655K0+180107.955K1+760107.053K3+410111.698K0+200107.887K1+780107.109K3+420111.748K0+220108.635K1+800107.165K3+430111.804K0+240107.819K1+820107.221K3+440111.867K0+260107.751K1+840107.277K3+450111.937K0+280107.683K1+860107.333K3+460112.013K0+300107.615K1+880107.389K3+470112.096K0+320107.547K1+900107.445K3+480112.186K0+340107.479K1+920107.501K3+490112.282K0+360107.411K1+940107.557K3+500112.385K0+380107.343K1+960107.613K3+510112.495K0+400107.275K1+980107.669K3+520112.611K0+420107.207K2+0107.725K3+530112.734K0+440107.139K2+20107.781K3+537.5112.831K0+460107.071K2+40107.837K3+560110.543K0+480107.003K2+60107.893K3+580110.289K0+500106.935K2+80107.949K3+600110.035K0+520106.867K2+100108.005K3+620109.781K0+540106.799K2+120108.061K3+640109.527K0+560106.731K2+140108.117K3+660109.273K0+580106.663K2+160108.173K3+680109.019K0+600106.595K2+180108.229K3+700108.765K0+620106.527K2+200108.285K3+720108.511K0+640106.459K2+220108.341K3+740108.257K0+660106.391K2+240108.397K3+760108.003K0+680106.323K2+260108.453K3+780107.749K0+700106.255K2+280108.509K3+800107.495K0+720106.187K2+300108.565K3+820107.241K0+740106.119K2+320108.621K3+840106.987K0+760106.051K2+340108.677K3+860106.733K0+780105.983K2+360108.733K3+880106.479K0+800105.915K2+380108.789K3+900106.225K0+820105.847K2+400108.845K3+920105.971K0+840105.779K2+420108.901K3+940105.717K0+860105.711K2+440108.957K3+960105.463K0+870105.643K2+460109.013K3+980105.209K0+880105.575K2+480109.069K4+0104.955K0+900105.507K2+500109.125K4+20104.701K0+920105.439K2+520109.181K4+40104.447K0+940105.371K2+540109.237K4+60104.193K0+960105.223K2+560109.293K4+80103.939K1+3.5105.202K2+580109.349K4+100103.685K1+010105.176K2+600109.405K4+120103.431K1+020105.156K2+620109.461K4+140103.177K1+030107.819K2+640109.517K4+160102.923K1+040105.143K2+660109.573K4+180102.669K1+050105.137K2+680109.629K4+200102.415K1+060105.137K2+700109.685K4+220102.161K1+070105.144K2+720109.741K4+240101.907K1+080105.158K2+740109.797K4+260101.653K1+090105.178K2+760109.853K4+280101.399K1+96.5105.195K2+780109.909K4+300101.145K1+120105.261K2+800109.965K4+320100.891K1+140105.317K2+820110.021K4+340100.637K1+160105.373K2+840110.077K4+360100.383K1+180105.429K2+860110.133K4+380100.129K1+200105.485K2+880110.189K4+40099.875K1+220105.541K2+900110.245K4+42099.621K1+240105.597K2+920110.301K4+44099.367K1+260105.653K2+940110.357K4+46099.113K1+280105.709K2+960110.413K4+48098.859K1+300105.765K2+980110.469K4+50098.605K1+320105.821K3+0110.525K4+52098.351K1+340105.877K3+20110.581K4+54098.097K1+360105.933K3+40110.637K4+56097.843K1+380105.989K3+60110.693K4+58097.589K1+400106.045K3+80110.749K4+60097.335K1+420106.101K3+100110.805K4+62097.081K1+440106.157K3+120110.861K4+64096.827K1+460106.213K3+140110.917K4+66096.573K1+480106.269K3+160110.973K4+68096.319K1+500106.325K3+180111.029K4+70096.065K1+520106.381K3+200111.085K4+72095.811K1+540106.437K3+220111.1415.横断面设计 5.1.查规范，拟定各项技术指标 5.1.1路基宽度 本路线设计为一级公路，车速拟定为80km/h,车道数拟定四车道,服务水平为一级。 路基技术标准: 路基全宽: 24.5m ；行车道宽度: 4 3.75=15m ；中间带宽度: 3.00m,其中中央分隔带宽2.00m,左侧路缘带宽度 20.50=1.00m ；右侧硬路肩宽度: 22.5m 其中右侧路缘带宽度 20.50m。基本横断面如下图所示：5.1.2路拱坡度 沥青混凝土及水泥混凝土路拱坡度均为12%；硬路肩路拱坡度与行车道相同.但不得大于5.0%,土路肩横向坡度一般应较路面横向坡度大1%2%，故取路拱坡度为2%,土路肩横向坡度为3%，路拱坡度采用双向坡面，由中央分隔带向两侧倾斜。 5.1.3路基边坡坡度 由公路路基设计规范得知，当H8m（H路基填土高度）时，路基边坡按 1：1.5 设计。超过 8m时路基边坡按 1:1.75 设计. 5.1.4护坡道 公路工程技术标准:当路肩边缘与路侧取土坑底的高差小于或等于 2m时，取土坑内侧坡顶可与路坡脚位相衔接，并采用路堤边坡坡度，当高差大于2m时，应设置宽 1m 的护坡道；当高差大于 6m 时，应设置宽 2m 的护坡道。本设计结合当地的自然条件设置护坡道,护坡道坡度设计为3%。 5.1.5截水沟截水沟一般设置在挖方路基边坡坡顶以外，或山坡路堤上方合适的地点，截水沟一般距坡脚距离为5米，采用梯形截面形式，沟底宽度不小于0.5m，沟的边坡一般采用1:11:1.5 。5.2 横断面设计步骤 5.2.1根据地形图绘横断地面线。 5.2.2根据路线及路基资料，将横断面的填挖值及有关资料（如路基宽度、加宽值、超高横坡、缓和段长度、平曲线半径等）抄于相应桩号的断面上。 5.2.3根据地质资料，示出土石界限、设计边坡度，并确定边沟形状和尺寸。 5.2.4绘横断面设计线，又叫“戴帽子” 。设计线应包括路基边沟、边坡、截水沟、加固及防护工程、护坡道、碎落台、视距台等，在弯道上的断面还应示出超高、加宽等。 5.2.5计算横断面面积（含填、挖方面积），并填于图上。 5.2.6由图计算并填写逐桩占地宽度表、路基设计表、路基土石方计算表及公里路基土石方数量汇总表。详见表S2-6、S3-4、S3-6。5.3 土石方的计算和调配5.3.1调配要求（1）土石方调配应按先横向后纵向的次序进行。（2）纵向调运的最远距离一般应小于经济运距（ 按费用经济计算的纵向调运的最大限度距离叫经济运距）。（3）土石方调运的方向应考虑桥涵位置和路线纵坡对施工运输的影响，一般情况下，不跨越深沟和少做上坡调运。（4）借方、弃土方应与借土还田，整地建田相结合，尽量少占田地，减少对农业响，对于取土和弃土地点应事先同地方商量。（5）不同性质的土石应分别调配。（6）回头曲线路段的土石调运，要优先考虑上下线的竖向调运。 5.3.2调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。本设计采用表格调配法,分段调用。土方调配步骤如下：（1）准备工作 调配前对土石方计算进行复核，确认无误后 方可进行。（2）横向调运 即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。（3）纵向调运定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见叫免费运距（4）计算借方数量、废方数量和总运量 借方数量=填缺纵向调入本桩的数量 废方数量=挖余纵向调出本桩的数量 总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量（5）复核 横向调运复核：填方=本桩利用+填缺 挖方=本桩利用+挖余 纵向调运复核：填缺=纵向调运方+借方 挖余=纵向调运方+废方 总调运量复核：挖方+借方=填方+弃方二、公路路面结构设计计算6.沥青路面设计6.1 轴载分析 该地区的交通组成情况如下表交通组成表车型前轴重后轴重后轴数后轴轮组数后轴距（m）交通量解放CA10B19.4060.85 1双175解放 CA39035.0070.151双284东风EQ14023.7069.201双369黄河JN15049.00101.601双373黄河JN25355.0066.00 2双 3363长征XD98037.1072.652双 3166日野ZM44060.00100.002双 3211日野KB22250.20104.301双128太拖拉13851.4080.002双 359小客车2906注：路面设计以单轴双轮组 BZZ-100作为标准轴载6.1.1以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次。a).轴载换算：轴载换算采用如下的计算公式：式中： N标准轴载当量轴次，次/日 被换算车辆的各级轴载作用次数，次/日 P标准轴载，KN