株洲市枫溪大道中段设计--市政道路.doc

（2014届）本科毕业设计（论文）资料 题 目 名 称：株洲市枫溪大道中段设计学 院（部）：土木工程学院专 业：土木工程学 生 姓 名：班 级：土木10*班学号： 指导教师姓名：职称：工程师最终评定成绩：湖南工业大学教务处2014届本科毕业设计（论文）资料第一部分 毕业设计（2014届）本科毕业设计（论文）题 目 名 称：株洲市枫溪大道中段设计学 院（部）：土木工程学院专 业：土木工程学 生 姓 名：班 级：土木10*班学号：104031006*指导教师姓名：职称：工程师最终评定成绩： 2014年 5 月湖南工业大学本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），题目株洲市枫溪大道中段设计是本人在指导教师的指导下，进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文章以明确方式注明。除此之外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本人完全意识到本声明应承担的责任。作者签名： 日期：2014年5月20日 摘 要本设计根据城市道路工程设计规范CJJ37-2012、城市道路和建筑物无障碍设计规范JGJ50-2001、城镇道路工程施工质量验收规范CJJ80-2008、公路工程技术标准JTGB01-2003、公路路基设计规范JTG D30-2004、公路沥青路面设计规范JTG D50-2006、道路交通标志和标线（GB 5768-2009）、公路交通安全设施设计技术规范（JTGD81-2006），2006、公路排水设计规范JTJ018-97、公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F30-2003）、公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004）等规范，并按毕业设计任务书的要求且基于AutoCAD、鸿业市政道路软件、鸿业市政管线等专业软件完成的。设计内容包括线路平面线形设计、纵断面设计、横断面设计，交叉口设计、沥青路面设计、排水工程设计等。设计成果主要包括道路建设方案的确定、道路平面设计、纵断面设计、横断面设计、交叉口设计、沥青水泥路面方案评选、排水设计等，并按照设计计算过程及毕业设计文本格式要求编制了设计计算书，设计达到了毕业设计任务书的要求。本设计遵循城市道路设计的一般原则进行设计，设计合理，符合城市道路设计规范要求。关键词：城市道路；平曲线；交叉口设计；沥青混凝土；排水ABSTRACTThis design according toCity road engineering design codeCJJ37-2012 、 City roads and buildings no barrier design codeJGJ50-2001 、Urban road construction quality acceptanceCJJ80-2008、Technical standard of Highway EngineeringJTGB01-2003、Specifications for design of highway subgrades JTG D30-2004、Specifications for design of highway asphalt pavement JTG D50-2006、The road traffic signs and markings(GB 5768-2009)、Road traffic safety facilities design specification(JTGD81-2006), 2006、Highway drainage design specificationJTJ018-97、Technical specification for construction of highway cement concrete pavement(JTG F30-2003)、Specification for construction of highway asphalt pavement(JTG F40-2004) specification, and press the graduation design task book requirements and AutoCAD, Hongye municipal roads, municipal pipelines and other professional software Hongye software completed based on. The design includes the line plane linear design, vertical section design, cross section design, intersection design, design of asphalt pavement, drainage engineering design. Design achievements mainly include road construction scheme, the road plane design, vertical section design, cross section design, intersection design, scheme selection, asphalt cement pavement drainage design, and in accordance with the design process and the design requirements of graduation design calculations of text format, designed to achieve the graduation design task book requirements. The design follows the general principle of city road design, design reasonable, accord with city road design specifications.路线方案结合了湖南省株洲市董家塅路段长期规划蓝图，并对道路沿线做了实地考察，遵循城市道路设计的一般原则进行设计。本段由于线路规划标高以及规划纵坡限制，故本段不设置平曲线及竖曲线，所以纵断面设计中的最大纵坡达到了4.1%，对非机动车的行驶带来了一定的困难。关键词：城市道路；平曲线；交叉口设计；沥青混凝土；排水Keywords: City Road; plane curve; Intersection design; Asphalt concrete; DrainageII湖南工业大学本科毕业设计（论文）目 录第1章 概述 11.1 工程概况 11.2 设计范围 11.3 设计内容和设计任务 11.4 设计依据 11.5 设计标准 2第2章 道路规划网及标准横断面设置42.1 路网规划42.2 标准横断面布置4第3章 平面设计及纵断面设计43.1 道路平面设计43.2 道路纵断面设计73.3 道路横断面设计8第4章 路基路面设计124.1 设计原则及设计指标124.2 设计资料124.3 设计说明134.4 路面结构设计134.4.1沥青混凝土路面设计134.4.2水泥混凝土路面设计174.4.3路面结构方案必选234.5 路面结构拟定234.5.1机动车道路面结构设计234.5.2非机动车道路面结构设计244.5.3人行道路面结构设计244.6材料要求与技术标准244.7路基设计确定的原则及内容254.8路基土石方数量计算及调配254.8.1 横断面面积计算264.8.2 土石方数量计算264.8.3 路基土石方调配264.9交通工程设计原则内容274.10道路公用设施布置28第5章 交叉口设计295.1 交叉口概述295.2 平面交叉口设计内容295.2.1 平面交叉口的一般规定295.2.2 设计依据295.3 平面交叉口设计与视距保证305.3.1 平面交叉口的转弯设计305.3.2 平面交叉口的视距保证305.4 交叉口立面设计315.4.1 交叉口立面设计原则315.4.2 交叉口立面设计31第6章 排水设计326.1 排水的重要性326.2 道路排水设计的内容326.3 路基排水设计326.3.1 路基排水设计的任务326.3.2 地表排水336.4 路面排水设计336.5 排水工程设计346.5.1 排水平面设计346.5.2 排水纵断面设计356.5.3 管材及构筑物设计366.5.4 管道开挖回填366.5.5 其他设计376.6 其他管线工程设计37第7章 交通工程设施387.1 设置要求387.2 设计布局38结 论40参考文献41致 谢42IV 第1章 概述1.1工程概况株洲市枫溪大道是连接芦淞区与株洲县的主要通道，同时也是株洲市南面一条重要的进出口通道，然而这条道路邻近株洲县的路段，一直以来配套设施极不齐备，行人行车很不方便，满足不了日益增长的人流车流量。今年年初，株洲市政府将枫溪大道列入基础设施建造计划，它的建设，能进一步的改善芦淞区的交通与投资环境，具有极大的社会效益与环境效益。本次设计起点（K0+000）接服饰一路，终点（K0+239.842）接董家塅服饰二路，全长239.842m。1.2设计范围本段设计的枫溪大道北起服饰二路，期间与规划一路相交，南至服饰一路，全长239.842米，宽60.0米。1.3设计内容和设计任务（1）设计资料：地形图及道路规划网图、各种道路规范，根据道路网规划选择道路等级进行设计。（2）了解市政道路网规划：路网布局结构及道路控制点，标准横断面等。（3）按个人选择道路网中的一条道路进行道路施工图设计：包括平面、横断面、纵断面、路面结构，道路交叉口设计及相关计算表格。（4）道路排水规划：在规划图上对所设计道路进行排水规划。（5）排水设施设计：排水平面设计、纵断面设计，排水构筑物设计。（6）其它设施设计1.4设计依据【1】城市道路工程设计规范CJJ37-2012【2】城市道路和建筑物无障碍设计规范JGJ50-2001【3】城镇道路工程施工质量验收规范CJJ80-2008【4】公路工程技术标准JTGB01-2003【5】公路路基设计规范JTG D30-2004【6】公路沥青路面设计规范JTG D50-2006【7】道路交通标志和标线（GB 5768-2009）【8】公路交通安全设施设计技术规范（JTGD81-2006），2006【9】公路工程集料试验规程JTG E42-2005【10】公路土工试验规程JTG E40-2007【11】公路排水设计规范JTJ018-97【12】公路路基施工技术规范（JTG F102006）【13】公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTG F302003）【14】公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）【15】公路路面基层施工技术规范（JTJ034-2000）【16】2014届毕业设计任务书和指导书1.5设计标准表1.1 枫溪大道主要设计技术指标表序号指 标 名 称单 位数 量备 注1路线长度m239.8422道路等级城市主干路3路面设计使用年限年154计算行车速度Km/h405路面宽度m606道路荷载设计等级城A级7路面结构计算荷载BZZ-100型标准车8排水体制雨、污分流制9地震烈度度6第2章 路网规划及标准横断面布置2.1路网规划根据株洲市董家塅路网规划，枫溪大道南起株洲县县界、北接枫溪大道城市公园入口处，与之相交的规划道路有服饰二路、服饰一路、高新一路等。本次设计的规划路段北起服饰二路，期间与规划1路相交，南至服饰一路，该段全程为直线段，无变坡点。2.2标准横断面布置株洲市枫溪大道标准横断面形式采用三块板，双向六车道，路幅总宽60.0m，具体分幅为：24.0m（机动车双向六车道）+22.5m（机非分隔带带）+24.5m（非机动车道）+27m（绿化带）+24m（人行道）=60.0m；机动车道横坡为2.0%，非机动车道横坡为1.5%，绿化带横坡为2.0%，人行道横坡为2.0%。标准横断面如图2.1所示：图2.1 标准横断面图第3章 平面设计及纵断面设计3.1道路平面设计道路平面即：道路中线在水平面上的投影。本路段平面定线主要受到道路网布局、道路规划红线宽度以及沿街已有建筑物位置等因素的约束，平面线形能且只能局限在一定的范围内变动。在道路规划路线起点之间选定一条技术上可行、经济上合理、又能符合使用要求的道路中心线的工作，需要综合考虑多方面的因素，这就是所谓的定线。对于城市道路，由于城市交叉口多、地下管线多，则应首先考虑敷设以直线为主的线形。该段设计与规划一致，设计起点（K0+000）与服饰二路相交，设计高程46.43m，交点坐标为（X=3073974.801 Y=501219.568），终点（K0+239.842）与服饰一路相交，设计高程56.26m，交点坐标为（X=3073744.242 Y=501285.233），道路大致呈南北走向，此设计路段全长为239.842m，道路规划红线宽度为60m。该设计段，除在各交叉口设圆曲线外，全线不设平曲线。逐桩坐标计算过程如下：计算原理转角计算 =arctanY/X （3.1）（3.2）待定点坐标计算 X12X1+ D12 cosY12Y1+ D12 sin1.计算转角起点桩号K0+000，坐标（X=3073974.801 Y=501219.568），终点坐标（X=3073744.242 Y=501285.233）。起点至终点：X3073974.801-3073744.242230.599Y501285.233- Y=501219.56865.665=arctanY/X=1553512.计算逐桩坐标计算K0+20.000桩号的坐标：已知X0=3073974.801 , Y0=501219.568,D2020m, =155351。X20X0+ D20 cos=3073974.801+20 cos155351=3073955.553Y20Y0+ D20 sin=501219.568+20 sin155351=501225.002计算K0+40.000桩号的坐标：已知X0=3073974.801 , Y0=501219.568,D4040m, =155351。X20X0+ D40 cos=3073974.801+40 cos155351=3073936.305Y20Y0+ D40 sin=501219.568+40 sin155351=501230.436计算K0+60.000桩号的坐标：已知X0=3073974.801 , Y0=501219.568,D6060m, =155351。X20X0+ D60 cos=3073974.801+60 cos155351=3073917.058Y20Y0+ D60 sin=501219.568+60 sin155351=501235.87计算K0+80.000桩号的坐标：已知X0=3073974.801 , Y0=501219.568,D8080m, =155351。X20X0+ D80 cos=3073974.801+80 cos155351=3073897.81Y20Y0+ D80 sin=501219.568+80 sin155351=501241.304计算K0+100桩号的坐标：已知X0=3073974.801 , Y0=501219.568,D100100m, =155351。X20X0+ D100 cos=3073974.801+100 cos155351=3073878.562Y20Y0+ D100 sin=501219.568+100 sin155351=501246.738其他桩号坐标的计算与上述计算方法相同。通过计算，该段设计符合城市道路规范根据所学鸿业市政道路软件，选择所设计的路段，定义中心线，然后进行桩号标注，最后根据红线宽度以及设计要求进行线转道路，完成道路平面绘制。桩号标准设置，如图3.1所示：图3.1 桩号标准设置道路平面布置，图如图3.2所示：图3.2 道路平面布置图通过鸿业市政道路软件生成逐桩坐标表，如表3.1所示：表3.1 逐桩坐标表桩号坐标(米)方向角XYK0+003073974.801501219.568164146+203073955.553501225.002164146+403073936.305501230.436164146+603073917.058501235.87164146+803073897.81501241.304164146K0+1003073878.562501246.738164146+1203073859.315501252.172164146+1403073840.067501257.605164146+1603073820.819501263.039164146+1803073801.572501268.473164146K0+2003073782.324501273.907164146+2203073763.076501279.341164146+239.8423073743.981501284.7321641463.2道路纵断面设计为了方便排水及适应地形要求，一般路段都要进行纵断面设计；株洲市枫溪大道纵断面设计根据株洲市道路规划网确定的控制点标高进行拉坡设计，该设计路段北与服饰一路相交，规划交点标高为46.43m，南与服饰二路相交，交点标高为56.26m，该段坡长239.842m，最大纵坡4.1%，完全按着规划标高和坡度进行设计，该设计段纵坡满足规范要求。根据已知图形，从其上提取的纵断面自然标高和横断面文件作为前提数据，此纵断面图形可直接由计算机绘制出，然后根据地面控制点规划标高来进行动态拉坡，从而完成道路纵断面设计任务。利用鸿业市政道路软件，首先提取地形自然标高，进行纵断面设计，定义拉坡后保存文件，然后设置纵断面表头及相关参数，最后进行纵断面绘制，如图3.3所示：图3.3 绘制纵断面道路纵断面设计如图3.4所示：图3.4 道路纵断面设计3.3道路横断面设计市政道路横断面是指道路中心线法线方向的道路断面, 其设计内容主要包括车行道 (机动车道和非机动车道)、人行道、分隔带、绿化带、设施带等。道路横断面的设计依据是：道路性质、道路类别、道路规化红线以及交通组织等方式，同时还要考虑到道路红线范围以内的各种地下管线设施规划与建设情况。道路横断面图的主要任务是合理确定行车道（机动车道和非机动车道）、人行道、分隔带、绿化带、设施带等各部分几何尺寸及其相互布置关系，同时也包括路拱坡度和路拱曲线的确定。城市道路横断面形式的确定，根据性质和作用，需综合考虑各方面的要求，并结合城市道路与交通规范，对各组成部分进行合理安排。该路段横断面规划与设计要求在城市规划的红线范围内进行，其主要任务是在满足交通、环境、公用设施、管线敷设以及排水要求的前提下，经济合理地确定各组成部分的宽度以及相互之间的位置和高度，横断面的形式、布置和各组成部分的尺寸及比例，要求根据道路类别、等级、设计速度、设计年限、机动车道与非机动车道的交通量和人流量、交通特征、交通设施、交通组织、地上杆线、地下管线、绿化以及地形等因素的统一安排标准，以保障车辆的穿梭通畅和行人的交通安全。为了有利于路面横向排水，将路面做成中央高两侧低，且具有一定横坡的拱起形状。路拱设计坡度应随路面宽度、路面类型、设计速度、纵坡及气候等条件而变动和确定，机动车道通常适合选用直线型路拱，人行道路和非机动车拱则更适宜采用直线单面坡。根据规范，本设计机动车道采用2.0%的直线型双向路拱横坡，非机动车道采用1.5%的直线型单向路拱横坡，人行道采用2.0%的单面坡。通过鸿业市政道路软件，首先提取地形自然标高，然后进行标准土方断面定义，再进行边坡参数定义，最后进行横断面出图设置进而完成横断面计算绘图。道路横断面形式定义，如图3.5所示：图3.5 横断面形式设置边坡参数定义如图3.6所示：图3.6 边坡参数定义横断面出图设置如图3.7所示：图3.7 横断面出图设置生成横断面计算绘图如图3.8所示：图3.8 普通横断面图第4章 路基路面设计4.1设计原则及设计指标路面设计应根据道路等级与使用要求，遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护的原则，结合当地条件和实践经验，对路基路面进行综合设计，以达到技术经济合理，安全适用的目的。柔性路面结构应按土基和垫层稳定，基层有足够强度，面层有较高抗疲劳、抗变形和抗滑能力等要求进行设计。结构设计应以双圆均布垂直和水平荷载作用下的三层弹性体系理论为基础，采用路表容许回弹弯沉、容许弯拉应力及容许剪应力三项设计指标。路面结构用计算机计算；无计算机时对于三层以上体系用当量层厚度法换算为三层体系后查诺模图计算。面层材料应具有足够的强度与温度稳定性；上基层应采用强度高稳定性好的材料；底基层可就地取材；垫层材料要求水稳定性好。4.2设计资料1. 该段设计为城市主干道A级道路，设计行车速度为40km/h 。设计标准轴载为BZZ-100KN。交通资料如表4.1：表4.1 交通资料序号车 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（辆/日）1三菱T653B29.348.01双轮组3002黄河JN16358.6114.01双轮组33003东风EQ15526.556.72双轮组34004新疆XJ-662A32.764.71双轮组5005湘江HQP4023.173.21双轮组3400注：上表为三车道双向交通量调查结果； 单位为辆/昼夜； 交通量平均增长率为5%。2. 该设计路段气候温和，雨量充沛，应注意路面水毁防治；按照公路沥青路面施工技术规范附录A的沥青路面施工气候分区，湖南属于热区，最低日平均气温大于0，另外根据该地区的降雨量，属于多雨湿润地区。3. 沿线有丰富的砂石材料，砂质好；石料为石灰岩，质量可靠，运输便利；当地有水泥厂和电厂，粉煤灰较丰富。4.3设计说明依据规范要求，选用的各结构层，其中基层采用水泥稳定碎石，以满足多雨湿润地区路面结构层排水的要求。混凝土路面结构的强度高、稳定性及耐久性好，但是水泥的需求量大，有接缝，这些接缝影响行车的舒适性，增加施工和养护的复杂性，而且又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边和板角处的破坏；开放交通较迟；修复困难，混凝土路面破坏后，开挖很困难，修补工作量也大，且影响交通。 沥青路面是用沥青材料做结合料粘结矿物修筑面层与各类基层和垫层所组成的路面结构。由于沥青路面使用沥青结合料，因而增强了矿料间的结合力，提高了混合料的强度和稳定性，使路面的使用质量和耐久性都得到提高。与水泥混凝土路面相比，沥青路面具有表面平整、无接缝、行车舒适、耐磨、振动小、噪音低、开放交通早、容易养护维护等优点。4.4路面结构设计依据设计要求，拟分别采用两种路面结构设计方案（水泥砼路面与沥青砼路面两种方案）进行路面结构方案比选，选取其中最优方案作为本设计路段路面结构，并付诸于工程实际。4.4.1沥青混凝土路面设计沥青路面结构设计采用弹性层状体系理论结合本路段新建沥青路面设计基本参数（如路面等级、面层类型、土基回弹模量、各结构层材料抗压回弹模量及抗拉强度等）采用公路路面设计程序系统进行验算。其基本原理依据设计弯沉值计算路面厚度。1. 轴载分析 路面设计以双轮组单轴载100KN为标准轴载。（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。 轴载换算轴载换算采用如下的计算公式： （4.1）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；被换算车辆的各级轴载，KN；K被换算车辆的类型数；轴载系数，m是轴数。当轴间距离大于3m时，按单独的一个轴载计算；当轴间距离小于3m时，应考虑轴数系数；轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。表4.2 交通资料序号车 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（辆/日）1三菱T653B29.348.01双轮组3002黄河JN16358.6114.01双轮组3003东风EQ15526.556.72双轮组34004新疆XJ-662A32.764.71双轮组5005湘江HQP4023.173.21双轮组3400表4.3 轴载换算结果（弯沉）车型/KN三菱T653B前轴29.316.43009.208后轴48.01130012.317黄河JN163前轴58.616.4300187.783后轴114.011300530.465东风EQ155前轴26.516.44007.932后轴56.72140067.792新疆XJ662A前轴32.716.450024.742后轴64.71150075.232湘江HQP40前轴23.116.44004.365后轴73.211400102.963累计1022.799 累计当量轴次根据设计规范，沥青路面的设计年限取15年，六车道的车道系数是0.300.40，取0.40。 （4.2）式中：设计年限内累计交通量；设计的初始年平均日交通量；设计年限内交通量年平均增长率；轮迹分布系数；t设计年限。则 2113019 次（2）验算半刚性基层层底拉应力的累计当量轴次。 轴载换算当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载（包括车辆的前后轴）的作用次数N，应按下述公式换算成标准轴载P的当量作用次数。验算半刚性基层层底拉应力的轴载换算公式为 （4.2）式中：为轴数系数，；轮组系数，单轮组为1.85，双轮组为1，四轮组为0.09。表4.4 交通资料序号车 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（辆/日）1三菱T653B29.348.01双轮组3002黄河JN16358.6114.01双轮组3003东风EQ15526.556.72双轮组34004新疆XJ-662A32.764.71双轮组5005湘江HQP4023.173.21双轮组3400表4.5 轴载换算计算结果 车型/KN黄河JN163前轴58.6118.530077.175后轴114.011300855.776东风EQ155后轴56.7214008.546新疆XJ662A后轴64.71150015.353湘江HQP40后轴73.21140032.972（待续）续表累计989.822 累计当量轴次 2. 结构组合与材料选取由上面的计算得到设计年限内一个行车道上的累计标准轴次约为200万次左右，根据规范推荐结构，路面结构层采用沥青混凝土（13cm）、基层采用水泥碎石（40 cm）。规范规定城市二级道路的面层由二至三层组成，查规范，采用二层沥青面层，表面层采用细粒式密级配沥青抗滑表层（厚4cm），下面层采用中粒式（厚4cm）加粗粒式（厚5cm）沥青混凝土（厚9cm）。3. 各层材料的抗压模量与劈裂强度表4.6 各层材料抗压模量（20）与劈裂强度层位结构层材料名称厚度(cm)抗压模量(MPa) (20)抗压模量(MPa) (15)容许应力(MPa)劈裂强度1细粒式沥青4140020000.431.42粗粒式沥青混凝土8100012000.280.83水泥稳定砂砾150015000.240.54土基4. 土基回弹模量的确定该路段处于5区，为粘质土，稠度为1.00，查路基路面工程表16.6.2，可知土基回弹模量为39.5MPa。5.