某某二级公路项目设计方案.docx
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某某二级公路项目设计方案
某某二级公路项目
设计方案
绪论
1.1概述交通运输事业是国民经济的重要组成部分，是国民经济的命脉。
公路运输作为其中最重要的运输方式之一，具有如下特点：
（1）机动灵活，能迅速集中和分散货物，做到直达运输，不需中转，可以实现“库—库”的直接运输，节约时间和减少中转费用，减少货损。
（2）受交通设施限制少，是最广泛的一种运输方式。
（3）适用性强，服务面广，时间上随意性强。
70
（4）投资少，资金周转快，社会效益显著。
由于公路运输的这些特点，使公路运输事业得以快速发展。
到上世纪年代，经济发达国家大多改变了一个多世纪以来以铁路运输为中心的局面，公路运输在各种运输方式中起了主导作用，是我国综合运输体系中最为活跃的一种运输方式，并显示出了广阔的发展前景。
2.2选题意义综合运用已学的知识，解决土木工程专业道桥方向有关道路工程的技术问题，从而获得综合运用本专业的基础理论、基本技能和专业知识的能力，提高分析和解决实际问题的能力，并受到科学研究的初步训练通过毕业设计进一步培养调查研究、检索和阅读中外文献资料、综合分析、设计计算、计算机应用、技术经济分析、绘图、撰写论文和设计说明书等方面的能力。
毕业设计所采用的地形图是陕西省柞水县地区，我的设计任务为陕西省柞水县到镇安县KO+OO0-K2+956.013段二级公路设计。
该地形图由指导老师提供，位于陕西省柞水县附近，该设计具有现实意义。
本次设计，在了解、熟悉和掌握道路及其构造物详细设计程序的基础上进行二级公路两阶段施工图设计。
使学生应用所学专业理论，运用公路有关技术标准及定额，进行工程施工图设计和技术分析；培养和训练学生的专业设计能力、独立解决综合问题的能力和计算机应用能力。
本次大约三公里的道路设计结合了道路勘测课程设计、路基路面课程设计、概预算课程设计等内容。
此外毕业设计也是作为大学生毕业前的一次重要的演练，为我们将来顺利踏上工作岗位，但当好自己的职责具有重要的意义。
第1章总体设计
2.1选线
路线所经地区，位于陕西柞水县，位于陕西南部，地处秦岭南坡，呈西北高、东南低，并由西北向东南呈倾斜地势。
气候为暖温带间凉亚热带过渡性气候，介于亚热带和暖温带的过度地带。
柞水为中国西北东线内陆地区，兼有南北气候带的特征，北部属暖温带，东南部属北亚热带，整个县域属亚热带和温暖带两个气候的过渡地带，植被繁衍群落差异明显。
全年日照1860.2小时，最冷平均气温0.2C,最热平均气温23.6C。
极端最高气温37.1C，最低一13.9C,无霜期209天，年降水量742mm最大降水量1225.9m（83年），最小降水量567.6m（76年），四季分明，温暖湿润，夏无酷暑，冬无严寒，宜长、短日照和不同温湿度条件下的植物发育生长。
本地区公路路线特点：
地处陕西省柞水县境内，属秦岭山系，地面高度变化较大，属山岭重丘区。
期间又有河流分布，乾佑河贯穿整个地区。
同时又处于柞水县县城附近，综合情况复杂。
该地区选线原则及依据：
根据该地区地形起伏变化情况摸清地形、地质和水文条件，选出方向顺直，工程量少的路线方案。
同时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，选线必须深入实际，综合考虑路线、路基、路面、桥涵等，最后选出合适的路线。
并且要注意一下问题：
（1）注意利用有利条件减少工程量，
（2）注意平、纵、横应综合设计。
道路等级的确定：
由于每条道路在国民经济中的作用不同，自然条件的复杂程度不同，
行车种类、速度和运量的不同，在技术完善程度方面就有着各种不同的要求。
公路等级应根据使用任务、功能和适应的交通量来确定，还应考虑到公路网的规划等因素。
《公路路线设计规范JTGD20-2006》将公
路根据功能和适用的交通量分为以下五个等级：
（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40000〜80000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汽车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汽车折合成小客车的年平均日交通
量2000以下。
单车道四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400以下。
（1已知资料
路段初始年交通量（辆/日，交通量年平均增长率8%
表1—1路段初始年交通量
车型
黄河JN360
太脱拉138
东风EQ140
日野ZM440
交通量
550
450
450
400
（2）我国《公路工程技术标准》规定：
标准车型为小客车各汽车代表车型与标准车型换算系数如下：
表1—2各车型换算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
说明
小客车
1.0
<19座的客车和载质量w2t的货车
中型车
1.5
>19座的客车和载质量〉2t的货车
大型车
2.0
载质量〉7t~w14t的货车
拖挂车
3.0
载质量〉14t的货车
（3）交通量计算
初始年交通量：
折合成小型车为：
N0二5501.54502（450400）3二4275
按设计年限15年考虑，交通量年增长率6%则远期交通量可达:
Nd=N0（1l）z=4275（18%）15J=12557
交通量处于5000〜15000之间，根据《公路路线设计规范JTGD20
—2006》拟定该公路等级为双车道二级公路。
地形为重丘区设计车速为
60KM/6
2.2设计要素确定
2.2.1路线方案及主要技术指标确定
在本设计中，地形复杂、地区范围很广.由老师给出的要求，该公路为二级公路双车道，设计车速为60km/h。
道路宽度为10米.
（1）停车视距:
75m.
（2）圆曲线最小半径：
一般值:
200m,最小值:
125m.
（3）二级公路整体式断面形式不用设计中间带，其断面各部分宽度
应符合:
二级公路基本要求
（4）路肩宽度：
表2—3路肩宽度表
一般值（m
最小值（m
右侧硬路肩宽度
2.00
0.50
土路肩宽度
0.75
0.75
（5）最大纵坡:
6%，最小纵坡0.5%。
（6）最小坡长：
一般值200m最小值150m
（7）竖曲线最小长度和最小半径表（60Km/h）如表2-4
（8）最大坡长：
如表2—5
表2—4凸形竖曲线最小半径和最小长度
凸形竖曲线半径（
m
一般值
极限值
2000
1400
竖曲线最小长度（
m
一般值
60
极限值
50
表2—5纵坡最大坡长表
纵坡坡度（%
3
4
5
最大坡长（m）
0
120
000
1
00
8
连续上坡（或下坡）时，应在不大于上面所规定的纵坡长度范围内
设置缓和坡段。
缓和坡段的纵坡应不大于3%,其长度应符合纵坡长度的规定。
在路基设计中应符合环境保护的要求，避免引发地质灾害，减少对生态环境的影响。
路基工程应具有一定的强度，耐久性和稳定性。
设计前应做好地质工程勘察工作，查明水文地质和工程地质条件，或许所需的岩土物理力学参数。
路基设计应从地基出路、路基填料选择、路基强度与稳定性、防护工程、排水系统，以及关键部位路基施工技术等方面进行综合设计。
路基设计避免高路堤深路堑，当路基中心填方高度超过20m、中心挖方深度超过30m时，宜结合路线方案与桥梁。
隧道等构造物或分离式路基作方案比选。
在沥青路面设计中应遵循的原则如下：
（1）开展现场资料调查和收集，做好交通荷载分析与预测，按照全寿命周期成本的理念进行路面设计。
（2）调查掌握沿线路基特点，路基干湿类型，在对不良地质路段处理的基础上，进行路基路面综合设计。
（3）遵循因地制宜、合理选材、节约资源与投资的原则，选择技术先进、经济合理、安全可靠、方便施工的路面结构方案。
（4）结合当地条件，积极、慎重地推广新材料、新工艺、新技术，并认真铺筑试验路段，总结经验，不断完善，逐步推广。
（5）符合国家环境保护的有关规定，保护相关人员的安全和健康，重视材料的再生利用与废弃料的处理。
在路基排水设计中的一半规定：
（1）为了保持路基能经常处于干燥、坚固和稳定状态,必须将影响路基稳定的地面水予以拦截,并排除到路基范围之外,防止漫流、聚积和下渗。
对于影响路基稳定的地下水,应予以截断,疏干,降低水位,并引导到路基范围以外。
（2）路基施工中应校核全线排水系统的设计是否完备和妥善,必要时予以补充和修改。
使全线的沟渠、管道、桥涵构成完整的排水体系。
（3）路基排水设施应有合适的泄水断面和纵坡。
高速公路和一级公路的边沟不应作为农业排灌渠道,其他公路不得已时可和排灌渠道结合,但应适当加大泄水断面,并采取加固措施以防水流危害路基。
排水设施的进出水口,应视当地土质、水文、地形条件及筑路材料等情况,适当加固。
（4）路基施工中,必须按设计要求首先做好排水工程以及施工场地附近的临时排水设施,然后再做主体工程。
在无条件时,排水工程可与路基同步施工,并使其随施工进度逐步成型。
第2章路线设计
（1）概述
路线方案是路线设计最根本的问题。
路线方案是否合理，不仅关系到道路本身的工程投资和运营效益，还关系到道路的使用功能和国家的路网规划、国家的政策和国防要求等。
因此，路线基本走向的选择应综合考虑公路的等级、在路网中的作用、水文、气象、地质、地形等自然条件，结合铁路、航空、水运、管道的布局和城镇、工矿企业、资源状况等，从所有可能的方案中，通过调查、分析、比选，确定一条最优路线方案。
公路选线和定线，是根据公路的性质、等级、任务和标准，在路线起终点间综合地形，地质,地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素在实地或纸上选定公路中线位置，然后进行测量和有关设计工作。
路线的选定与公路线形设计有密切的关系,线形设计是对公路路线平、纵、横设计的基础，平、纵、横设计也是对其深一步细化和调整的依据，故选线定线应与几何设计相结合。
（2）选线的一般原则
选线要综合考虑多种因素，妥善处理好各种因素的关系，其基本原则如下：
（1）在路线设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案做深入、细致的研究，在多方案论证、比选的基础上，选定最优路线方案。
（2）路线设计应在保证行车安全、舒适、快捷的前提下，做到工程量小、造价低、运营费用省、效益好，并有利于施工和养护。
在工程量增加不大时，应尽量采用较高的技术指标，不要轻易采用极限指标，也不应片面追求高指标。
（3）选线注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，并应尽量不占高产田、经济作物田或穿过经济林园等。
（4）通过名胜、风景、古迹地区的道路，应注意保护原有自然状态，其人工构造物应与周围环境、景观相协调，处理好重要历史文物遗址。
（5）选线时应对工程地质和水文地质进行深入勘测调查，弄清它们对道路工程的影响。
（6）选线应重视环境保护，注意由于道路修筑、汽车运营所产生的影响和污染等问题。
（3）选线步骤一条道路路线的选定是经过由浅入深、由轮廓到局部、由总体到具体、由面到带进而到线的过程来实现的，一般要经过以下三个步骤:
（1）首先确定起终点的位置,根据地形图上的地形地貌及相关的设计资料确定两点间路线的基本走向。
（2）按地形、地质、水文等自然条件选定一些细部点，如沿线房屋、农田等地点要重点控制,然后连接控制点，初步完成路线布局。
（3）本设计本着方便城镇出入,少占田地,尽量避免穿越池塘,尽可能利用老路,路线短,填挖少且平衡的原则，在满足技术标准的前提下,进行平纵横综合设计,以定出道路的中线。
（4）平面线形设计
1平面线形设计的一般原则
（1）平面线形应直捷、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调；
（2）各级公路不论转角大小均应敷设曲线，并尽量地选用较大的圆曲线半径。
3）两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得以短直线相连。
（4）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直
线段为宜。
1曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。
2应避免连续急转弯的线形。
342线形
JD（B）
r
a2
JJD（C）
图3-1线形图
转角值分别为:
：
i=46;：
2=21;：
3=59
3.4.3带缓和曲线的圆曲线计算
（1）ABC段
取圆曲线半径Ri=200m，如图3-2
图3-2ABC段曲线图
Li—曲线长（rrj）
Ei—外矩（m）
Ls—缓和曲线（m）
Ti—切线长（m）
Ri—曲线半径（m）
L—圆曲线（m）
①设定缓和曲线长度依照标准取缓和曲线Is=80m
②带有缓和曲线的平曲线计算公式
切线长：
Th
a
=（R+P号an
+q
曲线长：
Lh
n
=RLs
180
外距：
Eh
ot
=（R+P）sec
2
-R
切曲差：
Jh
=2Th-Lh
内移值：
P
1214
sLs
一…3
24R2384R
LsLs
q=—2
切线增值：
2240R
主点桩号计算公式
ZY二JD-Th
YZ二ZYL
QZ二YZ-丄
2
JD-QZ-
2
③曲线主点桩号：
-io288
JD,=QZ,KO524.015KO529.159
1122
ZH1二K0403.612
HY1=K0483.612
QZ1=K0524.015
YH1=K0564.418
HZ1=K0644.418
1BCD段
取圆曲线半径R^-250m,如图3-3
2/2
¥Z
图3-3BCD段曲线图
L2—曲线长（mT2—切线长（m）
E2—外矩（m）J2—校正数（m）
r—曲线半径（m
1设定缓和曲线长度：
依据标准取缓和曲线长Ls=90m
2曲线主点桩号计算：
JD2二K1233.94
ZH2=K1141.381
HY2二K1231.381
QZ2=K1233.179
YH2=K1234.976
HZ2=K1324.976
（3）CDE段
取圆曲线半径R3-250m，如图3-4:
a3/2
I（I）
图3-4CDE段曲线图
L3—曲线长（m
T3—切线长（m）
巳一外矩（m）
J3—校正数（m）
R—曲线半径（m
1设定缓和曲线长度：
依据标准取缓和曲线长ls=90m
2曲线主点桩号计算：
JD2=K2288.630
ZH2二K2102.226
HY2二K2192.226
QZ2二K2275.375
YH2=K2358.525
HZ2=K2448.525
3.5纵断面设计
纵断面反映了路线纵坡的的变化、路中线位置地面的起伏、设计线
与原地面线的高差的等情况，它与路线平面、公路横断面结合起来，可以完整的表达出路线作为空间曲线的立体线形效果。
纵断面设计主要包括纵坡和竖曲线的设计。
在纵断面设计中，首先绘制路线经由地带的纵断面地面线，依据平面选线确定的控制点及其高程、填挖平衡经济点及与周围景观的协调，综合考虑平、纵、横三方面试定坡度线，在用横断面图检查、调整，确定纵坡值，确定竖曲线半径，计算设计高程及填挖高度。
根据道路的等级（二级公路）、沿线自然条件和构造物控制标高，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。
具体路段设计可见纵断面设计图。
3.8.1纵断面设计原则
有以下四条：
（1）纵面线形应与地形相适应，线形设计应平顺、圆滑、视觉连续，保证行驶安全。
（2）纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、以及填挖平衡。
（3）平面与纵断面组合设计应满足:
（4）视觉上自然地引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。
3.8.2纵坡设计要求
（1）设计必须满足各项规范。
（2）纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。
连续上坡或下坡路段，应避免反复设置反坡段。
（3）沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑。
（4）应尽量做到填挖平衡，使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。
具体规范规定如下：
（1最大纵坡是指在纵坡设计时各级公路允许采用的最大坡度值。
它是道路纵断面设计的重要控制指标。
在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及造价。
各级道路允许的最大纵坡是根据当前具有代表性标准车型的汽车动力特性、道路等级、自然条件以及工程、运营经济因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的。
我国《公路工程技术标准》在规定最大纵坡时，对汽车在坡道上行驶情况进行了大量调查、试验，并广泛征求了各有关方面特别是驾驶人员的意见，同时考虑了汽车带拖挂车以及畜力车通行的情况，结合交通组成、汽车性能、工程费用和营运经济等，经综合分析研究后确定了道路的最大纵坡。
各级公路最大纵坡的规定见表3—1所示。
表3—1最大纵坡
计算行车速度
20
1
00
1
80
60
最大纵坡（%
3
4
5
6
⑵坡长限制
最小坡长：
最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性的要求考虑的，如果坡长过短，使道路纵向变坡点增多，汽车行驶在连续起伏路段产生的超重与失重的变化频繁，导致乘客感觉不舒适，车速越高越感突出。
纵坡变换频繁，尤其是过短的起伏纵坡，使驾驶员频繁换挡，加剧驾驶劳累。
换挡引起能量，油料和时间的损失，加速齿轮，离合器和轮胎的磨损。
为满足汽车行驶力学的要求，保证车辆行驶安全性和司乘人员在视觉和心理两方面的连续性，舒适性，《公路路线设计规范JTGD2C—2006》规定了各级公路最小坡长。
见表3—2:
表3—2最小坡长
设计速度（
Km/h）
120
100
80
60
最小坡长
（m）
「300
「250
200
150
（3）竖曲线最小半径
在纵断面设计中，竖曲线的设计要受到许多因素的限制，其中有三个因素决定着竖曲线的最小半径，即最小半径须满足缓和冲击、行驶时间不过短和行驶视距的要求。
查《公路路线设计规范JTGD20-2006》
得：
设计车速为v=60Km/h时，凸形竖曲线极限最小半径为1400m一般值为2000m凹形竖曲线极限最小半径为1000m一般值为1500m竖曲线最小长度为50m见表3—3:
表3—3竖曲线最小半径与竖曲线长度
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
凸形竖曲线最小半径
（m）
一般
值
17000
10000
4500
2000
700
400
200
极限
值
11000
6500
3000
1400
450
250
100
凹形竖曲线最小半径
（m）
一般
值
6000
4500
3000
1500
700
400
200
极限
值
4000
3000
2000
1000
450
250
100
竖曲线长度
（m）
一般
值
250
210
170
120
90
60
50
最小
值
100
85
70
50
35
25
20
3.5.3竖曲线设计
竖曲线是纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车而设置的一段缓和曲线。
设计时充分结合纵断面设计原则和要求，并依据规范的规定合理的选择了半径。
该公路全长2956.013m,全线共设两个竖曲线。
其中一个凹形竖曲线，一个凸形竖曲线。
变坡点桩号：
K0+880,K2+150
纵坡坡度：
-2.404%，2.717%,-1.933%
竖曲线半径：
2000m3000m
以变坡点1为例计算：
（凹形竖曲线）如图3—5：
桩号：
l：
1
dd
图3—5变坡点1示意图
“2-ii=2.717%-（-2.404%）=5.121%，为凹形
曲线长：
L=R=20005.121%=102.42m
切线长：
LR102.42
T51.21m
222
外距：
T251.212
E0.656m
2R22000
变坡点K0+880
竖曲线起点桩号
=K0+880-51.21=K0+828.79
竖曲线终点桩号
=K0+880+51.21=K0+931.21
以变坡点2为例计算：
（凸形竖曲线）如图3—6:
图3—6变坡点2示意图
=i27=-1.933%-2.717%=4.65%，为凸形。
曲线长：
L=30004.65%=139.5m
切线长:
139.5
2
-69.75m
22
外距：
E=-69空0.811m
2R2汉3000
变坡点K2+150
竖曲线起点桩号=K2+150-69.75=K2+080.250
竖曲线终点桩号=K2+150+69.75=K2+219.750
以上计算值均与软件计算值相符。
3.6超高设计
3.6.1超高确定
而将
设置超高是为了抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力,路面做成外侧高于内侧的单向横坡的形式。
可采用绕中线旋转的方式来设计。
由汽车在曲线上行驶的力的平衡方程式，可得公式
v2
127R
ih—曲线超咼率，
'■—横向力系数，
V—车速，
R—半径。
2第一段圆曲线上超高计算：
4.1超高缓和段长度的计算
由于半径R=200m设计速度K=60Km/h
根据规范取超高坡度iy=4%，
超高渐变率P=——
175
所以，超高缓和段长度为：
BA（3.5+0.5）x（4%+2%）
Lc42m
P1/175
Lc—最小超高过渡段长度（m）
B—旋转轴至
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