昌图至调兵山二级公路综合设计计算书.docx

摘 要根据设计任务书提供的设计资料和设计要求以及部颁标准和规范对昌图之调兵山二级公路K0+000K4+579.918段进行了路基路面综合设计。设计车速为80km/h ，双向二车道。主要内容包括：路线平面设计、路线纵断面设计、路基横断面设计、路基路面排水设计、路面结构设计、小桥设计、施工组织设计以及概预算的编制等。在平面设计中，在设计线路上选了四个交点，曲线半径分别为500m，600m, 300m, 370m。在纵断面设计中，全线共设六个变坡点，竖曲线半径分别为12500米，10000米，3800米，112100米, 10000米，3400米。在小桥涵设计中，设计内容是一座跨径为18米的钢筋混凝土T型梁桥，主要进行了桥梁上部结构的计算和验算。另外还有施工组织设计和概预算等相关内容。 通过本次毕业设计，在专业知识方面得到了综合训练和提高，增强了独立分析和解决问题的能力，取得了很好的效果。关键词： 二级公路；路基；路面；综合设计AbstractAccording to the technical standards and specifications for highway design published by the Ministry of Communications of China, the comprehensive design of highway subgrade and pavement from K0+000 to K4+579.918has been carried out based on the data of Changtu-Diaobingshan secondary roads in Liaoning Province. The designed vehicle speed is 80km/h , bidirectional two traffic lanes. The main contents of the design included highway line of graphic design, vertical alignment design, , subgrade and pavement drainage, pavement design, , construction design, and the ect. In the plane design, considered is the mountainous terrain area newly built road, I have chosen four points of intersection on the Lines in the design roads, the point of intersection radius respectively is 500m, 600m, 300m, 370m,. In the profile section design, the entire line has six to change the slope spot, the radius respectively is 12500m, 10000m, 3800m, 112100m, 10000m，3400m. The small arch of bridge design has mainly carried on the bridge structure computation and checking computations. Design is a 18 meters of reinforced concrete T-beam bridge. In addition, it has the related content of the construction organization plan and budgets and so on .Key words : 目 录第一章 设计资料与任务11.1地质概况11.2 公路运输的情况11.3 沿线自然条件21.4 设计内容3第二章 公路平面设计42.1 路线布设42.1.1路线布设原则42.1.2选线52.1.3平原区选线要点62.1.4 平原区定线步骤72.2 平面选线设计72.2.1 公路等级的确定72.2.2 方案比选82.2.3 经济技术分析92.2.4 二级公路的主要技术指标112.2.5 带有缓和曲线的平曲线计算公式122.2.6 路线曲线要素计算13第三章 纵断面设计173.1 纵断面设计方法与原则173.2 平纵线形的协调173.3 竖曲线计算183.3.1 简述183.3.2 竖曲线设计19第四章 横断面设计214.1 横断面的组成214.1.1横断面的组成214.1.2 路基的类型214.1.3 横断面设计综述224.2 横坡的确定224.3 超高的确定及过渡方法234.3.1 超高及超高缓和段234.3.2超高值的计算244.3.3 加宽274.4 土石方数量计算与土石方调配274.4.1 横断面面积的计算274.4.2 路基土石方工程数量的计算274.4.3 土石方调配28第五章 路基路面排水设计305.1 路基路面排水的一般原则305.2 路面排水设备305.2.1 边沟305.2.2 排水沟315.2.3 截水沟315.3 涵洞的设置315.3.1 选定桥涵位置及桥涵类型315.3.2 桥涵形式的选择325.4 排水系统分析33第六章 路面结构设计346.1路面设计的原则346.1.1 路面类型与结构方案设计346.1.2 路面建筑材料设计346.1.3 路面结构设计346.2 路面设计步骤356.3 路面设计366.3.1 沥青路面结构设计标准366.3.2 累计当量轴次计算366.3.3 各层材料计算参数的确定376.3.4 路面结构设计38第七章 钢筋混凝土T型梁桥基本资料及设计原则427.1 设计资料427.1.1 桥面净空427.1.2 主梁跨径和全长427.1.3 设计荷载427.1.4 材料427.1.5 计算方法427.1.6 结构尺寸427.1.7 设计依据437.2 恒载产生的内力437.3 桥面板荷载产生的内力447.3.1 内力组合457.3.2 桥面板的截面设计、配筋、强度验算457.4 恒载产生的主梁内力477.4.1 第一期恒载477.4.2 第二期恒载477.4.3 最终恒载487.4.4 永久作用效应487.5 活载产生的主梁内力487.5.1 支点截面的荷载横向分布系数487.5.2 跨中的荷载横向分布系数497.5.3 计算活载内力517.6 持久状况承载力极限状态下截面设计、配筋和验算567.6.1 计算截面的确定567.6.2 截面受力类型判别567.6.3 配筋计算567.6.4 持久状况截面承载能力极限状态验算577.6.5 根据斜截面抗剪承载力进行斜筋配筋577.7 裂缝宽度验算587.8 挠度变形验算587.8.1 T梁换算截面的惯性矩I和I计算597.8.2 计算开裂构件的抗弯刚度607.8.3 受弯构件跨中截面处的长期挠度值617.8.4 预拱度设置617.9 横梁内力的计算627.9.1 确定作用在中横隔梁上的计算荷载627.9.2 绘制中横隔梁的内力影响线627.9.3 截面内力计算647.9.4 横隔梁内力组合64第八章 施工组织设计658.1 概述658.1.1编制依据658.1.2编制原则658.2工程简介668.2.1工程概况668.2.2自然、气候条件668.2.3工程的主要特点678.2.4工期要求678.2.5主要工程数量678.3施工总体计划与安排678.3.1施工工期安排678.3.2组织机构及其主要职责范围688.3.3施工现场平面布置698.4施工准备工作698.4.1技术工作计划698.4.2临时驻地建设708.4.3人力资源配置708.4.4工程材料进场计划安排(详见材料进场计划表)708.4.5施工机械选型、进场计划718.4.6质量工作准备718.4.7建立测量控制系统728.4.8建立现场临时试验室728.4.9施工组织设计的报审728.4.10编制申请开工报告728.5主要项目施工方法738.5.1工程测量施工方案738.5.2道路施工748.5.3盖板函施工808.6确保工程质量的技术组织措施818.6.1质量保证措施818.6.2特殊及关键过程（道路工程）质量控制848.6.3雨季施工措施858.6.4新技术、新材料、新工艺、新设备措施868.7确保安全生产的技术组织措施868.7.1安全生产组织保证措施868.7.2安全生产管理制度888.7.3安全生产技术保证措施888.7.4施工现场防火保证措施898.7.5易燃、易爆危险品管理制度908.8确保工期的技术组织措施908.8.1保证工期的组织措施908.8.2保证工期的技术措施918.8.3施工组织不断优化，实行网络化管理918.8.4加强施工管理，实行责任承包918.8.5保障资源供应918.8.6重点、难点工程的工期保证918.9环境保护和文明施工管理措施918.9.1环境保护的主要措施918.9.2文明施工管理措施938.10其他应说明的事项958.10.1保修期内质量保证的承诺与维护措施958.10.2廉政建设措施958.10.3对业主的重要承诺96第九章 报价计算989.1 概预算的编制依据989.2 预算项目的主要组成部分（路线部分）989.3 编制内容999.4基础单价计算1019.5 建筑安装工程费计算1049.6 编制说明105设计结论106参考文献107致 辞108附录一：中文译文附录二：外文资料原文附录三：概预算表第一章 设计资料与任务1.1地质概况昌图县隶属于辽宁省铁岭市，区域总面积4317平方公里，下辖39个乡镇（场），40个社区，425个行政村，总人口为102万人。其中，所辖镇有23个，分别为八面城镇、昌图镇、老城镇、毛家店镇、宝力镇、亮中桥镇、三江口镇、双庙子镇、泉头镇、金家镇、朝阳镇、头道镇、马仲河镇、此路树镇、老四平镇、大洼镇、傅家镇、四合镇、古榆树镇、七家子镇、前双井子镇、四面城镇、东嘎镇；所辖乡有10个，分别为下二台乡、平安堡乡、曲家店乡、通江口乡、十八家子乡、长发乡、太平乡、大兴乡、大四家子乡、后窑乡；所辖农林场有4个，分别为宝力农场、傅家林场、新乡农场、虻牛马场；所辖农场办事处有2个，分别为两家子农场办事处和三江口农场办事处。昌图境内有辽河、东辽河、招苏太河等15条河流。有光顶子山、天桥山、大台子山等10余条山脉。县内东部的光顶子山巍峨挺立，西部的辽河曲折蜿蜒，展现出东西山水环抱、中部平原广阔的美丽自然景象。构成一幅“一分山水七分田，二分林路与庄园”的旖旎风光。总之,本条昌图至调兵山二级公路将对于促进昌图地区的经济的发展，综合立体运输网络的形成，旅游事业的发展及招商引资方面具有积极的意义。1.2 公路运输的情况昌图位于沈阳、长春两个省会城市的中心点和交通干线的交汇点上，交通四通八达。京哈电气化铁路、筹建中的京哈快速铁路客运专线、平齐铁路，102国道、303国道，京哈高速公路、铁阜高速公路，构成了横跨东西，纵贯南北的交通网络。驱车向北，40分钟可抵达四平市，2个小时可抵达长春市；向南，35分钟到达铁岭市，一个半小时可到达沈阳桃仙机场，4个小时到达大连港，7个小时可到达首都北京。全县33个乡镇、450个行政村，实现了乡乡通油路，村村通砂石路，有285个村通了油路，实现了村村通客车。形成了以乡镇为中心，延伸村屯，纵横交错，四通八达的公路运输网络。到2007年末，全县境内拥有公路592条，公路里程达到3788公里，其中国道2条（即102、303线）122公里，全部达到二级路以上标准；省级路3条（即昌法、彰桓、新梨）143公里，都已达到二级路标准以上，县级路9条349公里（即昌北、昌付、八亮、双八、老老、昌威、东德、满四、高速出口路）都已达到三级路标准；乡级公路98条1140公里，其中黑色路面里程达到了475公里；村屯道路478条2035公里；全县拥有桥梁366座、9594延米；全县公路密度达到了83公里/百平方公里。今后几年，在公路建设方面，我县将逐步对县级公路进行全面改造，逐步提高技术等和技术标准，全部实现黑色化。在“十一五”期内将实现村村通油路，并逐步向村屯公路黑色化延伸。到2007年末，全县共有营运车辆5653台（其中：货运汽车1481台、柴油五轮车3045台）；出租车899台；营运大客车116台、中巴112台；全县渡口3处，船只7艘；配货和物流中心15家；维修厂家60家；A级检测线一个，全县拥有客运线路129条，其中跨县线路9条。为适应经济发展需要，逐步使我县客货运输行业集约化、规范化管理，我县先后成立5家客运线路公司、4家出租车公司、5家货运公司。新建了宝力、古于2个四级站，双井子、此路、双庙子、十八家子4个五级乡镇客运站。今后几年我们将建乡镇级客运站15个，新开辟线路9条（包括昌图至哈尔滨、秦皇岛、苏家屯、锦州、丹东、辽源、长春、佟二堡、浑河），并且逐步使客货运输市场实现集约化、规范化管理。1.3 沿线自然条件(1) 气候特点：昌图县属于中温带亚湿润、大陆性、季风气候，四季明显，雨热同期。春季气温回升较快，多为降水少，春风大，空气干燥；夏季天气多为闷热多雨，最高气温可达36；秋季多是天高云淡、秋高气爽的好天，气温迅速下降；冬季多是天气寒冷，最低气温可达-33。(2) 地形与地貌：全县地貌由东部低山丘陵向西部辽河平原过渡，土壤类型由东至西分布为暗棕壤、黑土或草甸土、风沙土。根据境内的地形、地貌、土壤类型和利用方式的不同，大体可划分为四个区。东部低山丘陵区：本区为低山丘陵，海拔在200米以上；春来层峦叠嶂，青翠欲滴，群峰耸峙，林壑幽美；盛产名贵的中草药及山货野果；该区多为棕壤性土壤，适于农果木综合利用，多种经营，全方位发展。中部漫岗平原区：本区地处漫岗平原，土层深厚，土质肥沃，土地利用率高，农业产业发达，是县内重点产粮区之一。西部沿河区：本区分布在辽河、招苏太河冲积平原上，地势平坦，土壤深厚，肥力较高，水利条件较好，适于稻麦生产。西北风沙区：本区因受内蒙风沙影响，多为风沙土壤。土质瘠薄，地力贫瘠，是县内低产区；该区未利用地较多，适宜发展林牧业；在种植业方面适于发展花生、地瓜等经济作物。 (3) 植被及作物概况：1.4 设计内容第二章 公路平面设计2.1 路线布设本项目路线方案受多种因素的影响，除路线长度、工程量及投资等因素外，还受地质、水文、环保、景观、人文等因素的制约。因此重点把握好路线与周围环境、结构物的协调以及自身线形的协调。2.1.1路线布设原则地质选线：始终把地质条件作为确定路线方案的第一要素，尽量将线位选在较好的地段，确保本项目的可实施性并避免因不良地质而造成不必要的浪费。地形选线：合理利用有利地形，不片面追求高指标，对于陡坡坡面路线具体位置，均综合考虑平纵横后确定。环保选线：尽量与沿线地形地物、环境、景观协调，保护古树，减少工程对环境的影响。在路线走向和公路等级确定后，应对全线总体布局作出设计，其要点如下： 1、根据地形特征，确定地形类别和计算行车速度。2、路线起终点除必须符合路网规划要求外，对起、终点前后一定长度 范围内的线形必须作出接线方案和近期实施的具体设计。3、合理划定设计路段长度，恰当选择不同设计路段的衔接地点，处理好衔接处前后一定长度范围内的线形设计。4、根据交通量及运行需要确定车道数。5、调查沿线主要城镇规划，确定同其连接的方式、地点。6、调查沿线交通、社会、自然条件，确定互通式立体交叉的位置及其同连接道的连接方式。7、根据公路的功能，确定交通安全设施，交通管理设施，以及停车区、服务区等的布局与位置。8、应综合考虑互通式立体交、服务区、停车区、公共汽车停站、大型桥梁、隧道等的位置和间距，以保证交通运行安全所需的最小距离。9、拟分期修建的工程，必须在按总体规划的技术标准作出设计之基础上，制定分期修建方案并作出分期实施的设计。2.1.2选线选线是在符合国家建设发展的需要下，结合自然条件选定合理路线，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，选线人员必须认真观贯彻国家规定的方针政策，深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。一公路选线应符合以下原则：1. 路线基本走向的选择，是根据指定的路线总方向和公路等级，及其在公路网中作用，适合铁道、航空、管道的布设和城镇、工矿企业、资源状况以及水文、气象、地质、地形等自然条件，由面到带，从现有可能的路线方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优秀路线方案。2. 在工程量增加不大的情况下，尽量采用较高的线形指标，路线设计在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用省，收效快、前景好，并有利于施工和养护。3. 路线应注意与农田基本建设相配合，做到少占田地，并尽量不占高产田，经济物田或穿过经济林园等。4. 通过名胜、风景、古迹地区的公路，注意与周围环境，自然景观相协调，并适当照顾美观，严禁损坏重要历史文物。5. 路线定向时应综合考虑出处理好路与桥的关系。6. 选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对公路工程的影响，对于滑坡、坍塌、泥石流、软土、泥沼等严重不良地质地段应设法绕避或选择最适合位置穿越。二公路选线的步骤和方法1、选线 道路选线的目的就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地质、地表、地物及其沿线条件，结合平、纵、横三方面因素。在纸上选定道路中线的位置，而道路选线的主要任务是确定道路的具体走向和总体布局，具体定出道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线把路线的平面布置下来。2、全面布局全面布局是解决路线基本走向的全局性工作。就是在起终点以及中间必须通过的据点间寻找可能通过的路线带。具体的在方案比选中体现。路线的基本走向与道路的主观和客观条件相适应，限制和影响道路的走向的因素很多，大门归纳起来主要有主观和客观两类。主观条件是指设计任务书或其他的文件规定的路线总方向、等级及其在道路网中的任务和作用，我们的起终点就是由老师规定的。而客观条件就是指道路所经过的地区原有交通的布局，城镇以及地形、地质，水文、气象等自然条件。上述主观条件是道路选线的主要依据，而客观条件是道路选线必须考虑的因素。3、 逐段安排在路线基本走向已经确定的基础上，根据地形平坦与复杂程度不同，可分别采取现场直接插点定线和放坡定点的方法，插出一系列的控制点，然后从这些控制点中穿出通过多数点(特别是那些控制较严的点位)的直线段，延伸相邻直线的交点，即为路线的转角点。4、 具体定线在逐点安排的小控制点间，根据技术标准的结合，自然条件，综合考虑平、纵、横三方面的因素。随后拟定出曲线的半径，至此定线工作才算基本完成。做好上述工作的关键在于摸清地形的情况，全面考虑前后线形衔接与平、纵、横综合关系，恰当地选用合适的技术指标，使整个线形得以连贯顺直协调。2.1.3平原区选线要点平原区选线，先把路线总方向内所规定经过的地点如城市、工厂、农场和乡镇以及文物风景地点作为大控制点；然后在大控制点之间进行实地勘察，了解农田优势及地物分布情况，确定可穿越、该绕避、应趋就的点，从而建立起一系列中间控制点。1、平原区路线的特点是克服平面障碍。2、重丘区选线应注意： a. 正确处理道路与农业的关系尽量少占和不占高产田；少和灌溉渠道相交；当路线靠近河边低洼的村庄或田地通过时，应争取靠河岸布线。 b.合理考虑路线与城镇的关系平原区有较多的城镇村庄、工业及其他设施，选线应以绕避为主，尽量不破坏或少破坏，并采用较高的技术指标通过。 c.处理好路线与桥位的关系d.注意土壤水文条件e.正确处理新、旧路的关系f.尽量靠近建筑材料产地2.1.4 平原区定线步骤按照已定的技术标准，在选线布局阶段选定的路线带的范围内结合细部地形、地质条件，综合考虑平、纵、横三方面的合理安排，确定并通过实地定出道路中线的确切位置。1.定导向点在选线布局确定的控制点之间，根据平原、微丘区路线布设要点，通过分析比较，确定可穿越、应趋就和该绕避的点和活动范围，建立一些中间导向点。2.试定路线导线参照导向点，试穿出一系列直线并交出交点，或直接将导向点作为交点，试定出路线导线3.初定平曲线 读取交点坐标计算或直接量测转角和交点间距，其中纸上定线转角须用正切法量测计算，初定圆曲线半径和缓和曲线长度，计算平曲线要素。4.定线检查各技术指标是否满足标准要求，以及平曲线线位是否合适，不满足时应调整交点位置或圆曲线半径或缓和曲线长度，直至满足为止。本次昌图至调兵山二级公路的设计时速为80km/h，其相应的技术指标为： 平曲线的最小半径：极限半径250米，一般值400米。 平曲线长度：最小长度100米，一般长度300米。 缓和曲线的长度：最小长度60米，一般长度80米。 同向曲线的最短直线长度不小于6V=480米。 反向曲线的最短直线长度不小于2V=160米。2.2 平面选线设计2.2.1 公路等级的确定 交通量是单位时间内通过道路某断面的交通流量（既单位时间通过道路某断面的车辆数目），根据对昌图当地近期交通量调查：见表2-1。 表2-1 新建二级道路道路交通量表 序号 车型 名称 前轴重 (kN)后轴重(kN) 后轴数 后轴轮 组数后轴距(m)交通量1黄河JN15049101.61双轮组2502红旗CA63019.327.91双轮组3503东风LZ34129.564.51双轮组1004黄海DD690561042双轮组31005东风CS93824702双轮组31506解放CA30A*26.536.72双轮组2.0% 3350m最大纵坡6%凸曲线一般最小半径4500m极限最小半径3000m凹曲线一般最小半径3000m极限最小半径2000m本设计公路共设4个交点，平曲线半径为：500m，600m, 300m, 370m；缓和曲线长度均为：80m，80m，80m, 80m；共设5个变坡点，竖曲线半径分别为：12500米，10000米，3800米，112100米10000米，3400米，经验证均满足要求。2.2.5 带有缓和曲线的平曲线计算公式1、有缓和曲线的圆曲线要素计算公式在简单的圆曲线和直线连接的两端，分别插入一段回旋曲线，即构成带有缓和曲线的平曲线。其要素计算公式如下： （2-3） （2-4） （2-5） （2-6） （2-7） （2-8） （2-9） （2-10）式中: 总切线长，（）；总曲线长，（）； 外距，（）；校正数，（）；主曲线半径,（）；路线转角，（）；缓和曲线终点处的缓和曲线角，（）；缓和曲线切线增值，（）；设缓和曲线后，主圆曲线的内移值，（）；缓和曲线长度，（）；圆曲线长度，（）。2、主点桩号计算 （2-11） （2-12） （2-13） （2-14） （2-15） （2-16）2.2.6 路线曲线要素计算1路线简介该二级公路，根据路线选线原则，综合各方面因素，路线基本情况如下：全长：4579.918m交点：4个交点桩号：K0+806.425，K1+638.329，K2+648.647，K3+331.256选用的平曲线半径： 500m，600m, 300m, 370m选用缓和曲线长度：80m，80m，80m, 80m 2曲线要素图2-1 平曲线要素图JD1：K0+806.425设=500m，=80m ，= 713814.6(Y)，则曲线要素计算如下：=80/2-803/（2405002）=39.99m=802/(24500-804/(23845003) =0.8415m=28.647980/500=4.5837=(500+0.8415)tan(713814.6/2)+39.99=401.54m=(713814.6-24.5837)500/180+280=704.55m=(500+0.8415)sec（713814.6/2）-500=117.560m=2401.54-704.55=98.53m主点里程桩号计算：JD1：K0+806.425ZH=JD-T=K0+806.425- 401.54=K0+404.885= K0+404.885+80=K0+484.885QZ=HY+L/2= K0+837.16YH=HY+(L-2)= K1+29.435HZ=YH+= K1+109.435JD=QZ+J/2= K0+837.16+98.53/2= K0+886.425交点校核无误。JD2：K1+638.329设=600m，=80m ，= 475036.1(Z)，则曲线要素计算如下：=80/2-803/（2406002）=39.99m=802/(24600)- 804/(23846003) =0.44m=28.647980/600=3.819=(600+0.44)tan(475036.1/2)+ 39.99=306.194m=(475036.1-23.819)600/180+280=580.57m=(600+0.44)sec（475036.1/2）-600=56.937m=2306.194-580.57=31.818m主点里程桩号计算：JD2：K1+638.329ZH=JD-T= K1+332.135= K1+412.135QZ=ZH+L/2= K1+622.42YH=HY+(L-2)= K1+832.705HZ=YH+= K1+922.705JD=QZ+J/2= K1+622.42+31.818/2= K1+638.329交点校核无误。JD3：K2+648.647设=300m，=80