城市道路初步设计毕业设计论文.docx
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城市道路初步设计毕业设计论文
科技大学
毕业设计（论文）
题目
科技大学致志路K0+000.000－K1+366.356段的初步设计
科技大学
毕业设计（论文）任务书
土木工程学院路桥系（教研室）
系（教研室）主任:
（签名）年月日
学生姓名:
学号:
专业:
土木工程（路桥方向）
1设计（论文）题目及专题：
科技大学致志路K0+000.000—K1+366.356段的初步设计
学生设计（论文）时间：
自2012年3月25日开始至2012年6月5日止
3设计（论文）所用资源和参考资料：
该设计路段地形图、水文地质资料、交通量调查（预测）资料；城市道路设计有关技术规范、规程、标准‚《道路勘测设计》、《路基路面工程》、CAD绘图等教材，鸿业设计软件及其他参考资料。
4设计（论文）应完成的主要内容：
⑴路基平、纵、横断面的设计以及土石方的调配；⑵高边坡稳定性分析；⑶平面交叉口设计；⑷路面结构层的设计；⑸道路排水系统设计。
（对以上内容，根据设计需要可增删某项内容，亦可对某项内容进行专题研究）。
5提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：
⑴提交内容：
a）论文部分：
⒈平、竖曲线要素计算；⒉横断面形式的拟定与计算；⒊土石方计算及调配；⒋高边坡稳定性分析；⒌平面交叉口的立面设计；⒍路面结构设计计算；⒎道路排水系统设计。
b）图纸部分：
⒈路线平面图；⒉路线纵断面图；⒊路基标准横断面图及路基横断面图；⒋路面结构图；⒌平交口立面图；⒍排水系统图纸等。
⑵要求：
毕业设计的格式必须符合土木学院对毕业设计的格式要求。
图幅布置合理，比例准确，图面整洁，字迹工整。
图纸应注明注意事项，工艺要求，技术措施，质量标准，材料质量和规格等。
6发题时间：
2012年3月25日
指导教师：
（签名）
学生：
（签名）
科技大学
毕业设计（论文）指导人评语
指导人：
（签名）
年月日
湖南科技大学
毕业设计（论文）评阅人评语
评阅人：
（签名）
年月日
湖南科技大学
毕业设计（论文）答辩记录
日期：
学生：
学号：
班级：
题目：
提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：
1设计（论文）说明书共页
2设计（论文）图纸共页
3指导人、评阅人评语共页
毕业设计（论文）答辩委员会评语：
答辩委员会主任：
（签名）
委员：
（签名）
（签名）
（签名）
（签名）
成绩：
摘 要
本设计为湖南科技大学致志路初步设计，起点桩号K0+000.000，终点桩号K1+366.356，道路全长1366.356m。
道路等级为城市次干道Ⅲ级，设计速度30km/h。
设计主要包括路线平、纵、横设计，沥青路面设计，排水设计，平面交叉口设计等。
路线方案结合了湖南科技大学的校园长期规划蓝图，并对道路沿线的各学生公寓、食堂、教学楼等做了实地考察，遵循城市道路设计的一般原则进行设计。
竖曲线设计考虑了学校学生的出行方便，故纵坡不宜过大，但因部分路段高差相对较大，以及路线两侧已有建筑物地坪标高的限制，所以纵断面设计中的最大纵坡达到了3.8%，对非机动车的行驶带来了一定的困难。
关键词：
平曲线；路基；土石方；挡土墙；沥青混凝土；排水。
ABSTRACT
ThisprogramwaspreliminarydesignedbyZhiZhiLuinHunanUniversityofScienceandTechnology.StartingpointstakenumberisK0+000.000,endingpointstakenumberisK1+366.356andthewholelengthofthisroadis1366.356meters.Theroadgradeisurbansecondarytrunk,classⅢ,thedesignspeedis30km/h.Thisdesignincludesroutes`plane,longitudinalsectionandhorizontalsection,asphaltpavement,drainagedesignandintersectiondesign.
TheschemeofthisroutecombinedtheLong-termblueprintofHunanUniversityofScienceandTechnologyandfacilitiesalongtheroadsuchasapartmentofstudents,canteen,teachingbuildingsandsoon.Itfollowsthegeneralprinciplesoftheurbanroaddesign.Thedesignofverticalcurveconsideredstudents`dailytravel,sothelongitudinalslopeshouldnotbetoosharp.Butontheotherhand,partsoftheroutehavelargeheightdifferences,andthelimitoftheelevationofexistingbuildingsalongbothsides,so,themaximumlongitudinalslopeis3.8%andthismoreorlessmakessometroubletonon-motorvehicledriving.
Keywords:
Horizontalcurve,Subgrade,Earthwork,Retainingwall,AsphaltConcrete,Drainage.
第一章前言
毕业设计是大学教学计划中最后和最重要的环节，是为培养学生综合应用所学知识进行道路设计的能力。
通过毕业设计，可以巩固大学所学的专业知识，熟悉道路设计的具体过程，以及为以后的学习和工作打下良好的基础，同时培养大学毕业生独立思考问题、分析问题、处理问题的能力，发挥大学生独立创新的精神，进一步提高大学毕业生的综合素质。
随着时代的进步和科技的发展，我国道路工程建设达到了一个新的顶峰，道路总里程位居世界前列。
但其中仍存在一些问题，概括为如下几方面：
其一、城市道路规划不到位，部分城市仍有严重的交通堵塞问题；其二、城市道路施工质量差，导致部分道路提前发生破坏，给城市交通带来不便；其三、道路养护工作需加强。
本设计针对国内各城市道路出现的各方面问题，并参照湖南科技大学校园路线规划图，对湖南科技大学致志路做了初步设计，旨在解决南北两校区及学生公寓、食堂的连接问题，为南北两校区提供交通上的便利，使同学们的出行更加方便、快捷。
设计涉及到道路的线形（平、纵、横设计）、交叉口、排水、路基路面等内容，并对道路的排水系统做了详细设计。
第二章工程概况及设计标准
2.1工程概况
2.1.1路线起讫点
本设计为湖南科技大学致志路K0+000.000～K1+366.356段初步设计，设计主线起点在北校区体育馆前方路口处附近，终点在东大门路口处，该设计主要包括道路线形设计（平、纵、横设计）、交叉口设计、路基路面及排水设计、防护工程设计、涵洞设计、挡土墙设计等。
2.1.2地形、地质、气候、水文等自然特征
道路沿线地势较为平坦，相对高差在20m以下，属微丘地形；道路全线均为一般粘性土覆盖，土质较好，能直接用于填筑路基；该地区日照充足，年降雨量大，主要集中在春夏两季，冬季寒冷而夏季炎热，为亚热带季风性气候。
2.1.3施工条件
本路段起终点均与已建成校园路相连，交通条件较好；线路及附近区域路基填料、砂石料等原材料相当丰富。
经学校规划，本设计K0+600桩号处何做弃土场，方便土石方的调配与运输。
可直接利用学校已有的生活饮用水做工程用水。
2.2设计标准
2.2.1设计依据
《城市道路路线设计规范》CJJXX－2012
《城市道路工程设计规范》CJJ37－2012
《城市道路路基设计规范》ＣJJXX－2012
《城市道路路面设计规范》CJJ169－2012
《城市道路交叉口设计规程》CJJ152- 2010
《城市道路绿化规划与设计规范》CJJ75－97
《室外排水设计规范》GB50014－2006
《全国统一市政工程预算定额》GYD－302－1999
2.2.2主要技术指标及参数
道路等级：
城市次干道
设计车速：
30km/h
路基宽度：
16m（3+5+5+3）
圆曲线一般最小半径：
85m极限最小半径：
40m
不设超高的最小半径：
150m
圆曲线最小长度：
25m
平曲线一般最小长度：
80m极限最小半径：
50m
缓和曲线最小长度：
25m
停车视距：
30m
最大超高横坡：
2%
凸形竖曲线一般最小半径：
400m极限最小半径：
250m
凹形竖曲线一般最小半径：
400m极限最小半径：
250m
竖曲线一般最小长度：
60m线极限最小长度：
25m
第三章平面设计
3.1选线
选线是在道路规划路线起终点之间选定一条技术上可行，经济上合理，且能符合使用要求的道路中心线的工作。
3.1.1选线的原则
在道路设计的各个阶段，应运用各种先进手段对路线方案作深入，细致的研究，选定最优路线方案。
1.应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，做到工程量小，造价低。
2.应符合城市路网规划、道路红线、道路，并应综合考虑土地利用、文物保护、环境景观、征地拆迁等因素。
3.应与地形地物、地质水文、地域气候、地下管线、排水等要求结合，并应符合各级道路的技术指标，应与周围环境相协调，线形应连续与均衡。
4.选线应深入了解人们的出行情况，尽量满足人们日常生活出行的需要，综合考虑与当地其他已有道路的衔接。
3.1.2选线的步骤和方法
选线的任务就是在众多的方案中选出一条符合设计要求、经济合理的最优方案。
步骤如下：
1.根据三维地形图确定路线的大致走向。
2.收集资料，包括交通量、沿线水文地质条件、沿线重要的建筑设施、公共场所等。
3.现场勘察，对沿线地形进行勘察，初步落实导线的位置找出不合理导线点并纠正。
本设计选线主要是根据是湖南科技大学校园规划图，道路总走向为起点体育馆上方，经过北校区学生新公寓到达终点学校在建的东门。
道路沿线地形较为平坦，相对高差较小，便于定线，选线时避免经过大塘等校园规划用地范围，最后确定路线走向及导线交点。
3.2平曲线设计
3.2.1平面线形设计的一般原则
1.道路平面线形宜由直线、平曲线组成，平曲线宜由圆曲线、缓和曲线组成。
道路平面设计应处理好直线与平曲线的衔接，合理设置直线、圆曲线、缓和曲线、超高、加宽。
2.道路平面设计应符合城市路网规划、道路红线、道路功能的要求。
3.道路平面线形应与地形地物、地质水文、地域、地下管线、排水等要求结合，与周围环境相协调，并应符合各级道路的技术指标，注重线形的连续与均衡，确保行驶的安全与舒适。
4.道路平面设计应根据道路的性质、等级、交通特点，以交通组织设计为指导，合理设置交叉口、出入口、分隔带断口、公交停靠站、人行通道等。
5.城市快速、主干路应做好路线的线形组合设计，各技术指标应恰当、平面顺适、断面均衡、横断面合理；和结构的选型与布置应合理、实用、经济。
3.2.2设计参数的确定
根据《城市道路工程设计规范》CJJ37－2012及《城市道路路线设计规范》CJJXX－2012确定设计速度为30km/h的城市道路设计参数如下：
不设超高最小半径：
150m
设超高最小半径：
一般值85m；极限值40m
圆曲线最小长度：
25m
缓和曲线最小长度：
25m
最大超高横坡度：
2%
停车视距：
30m
3.2.3平面线形要素的组合类型
本路段共设三个平曲线，均采用基本型组合。
第一个平曲线（对称基本型）：
JD1桩号K0+393，圆曲线半径200m，缓和曲线长100m，切线长168.291m，平曲线长311.991m，外距34.208m。
第二个平曲线（对称基本型）：
JD2桩号K0+954.321，圆满曲线半径250m，缓和曲线长120m，切线长1952.061，平曲线长365.849m外距36.314m。
每三个平曲线（非对称基本型）：
JD3桩号K1+218.317，圆曲线半径60m，第一段缓和曲线长75m、切线长93.113m，第二段缓和曲线长35m、切线长76.792m，平曲线长144.621m，外距24.993m。
3.2.4平曲线要素的计算
1.对称基本型平曲线要素计算
图3.1 平曲线—对称基本型图
基本型平曲线几何要素计算公式如下：
内移值：
切线增长值：
缓和曲线角：
切线长：
平曲线长：
外距：
切曲差：
本设计以JD1处基本型平曲线为例，计算过程如下：
1）计算转角α
起点桩号K0+000.000，坐标（88987.076，40198.027），JD1坐标（88987.076，40591.027），JD2坐标（88475.965，40877.487）。
起点至JD1：
DX＝88987.076-88987.076＝0
Dy＝40591.027-40198.027＝393
第一段导线长度S1＝393m，方位角θ＝90º
JD1至JD2：
DX＝88475.965-88987.076＝-511.111
Dy＝40877.487-40591.027＝286.46
第二段导线长度S2＝585.913m，方位角θ＝150.73º
所以，路线转角α＝60.73º。
2）初步确定圆曲线半径和缓和曲线长度
查《城市道路路线设计规范》初步确定圆曲线半径R＝200m，缓和曲线长度Ls＝100m。
3）平曲线几何要素计算
将α＝60.73º、R＝200m、Ls＝100m代入式（3.1）～（3.7）
得：
p＝2.078m
q＝49.9m
β＝14.32
T＝168.291m
L＝311.911m
E＝34.208m
D＝24.67m
2.非对称基本型平曲线要素计算:
图3.2平曲线—非对称基本型图
非基本型平曲线要素计算公式:
第一切线长:
第二切线长:
平曲线长:
其中:
Ls1第一缓和曲线长度
L2s第二缓和曲线长度
、对应的曲线内移值和切线增长值
、对应的曲线内移值和切线增长值
除上述三个参数的计算公式与对称基本型不同外，其余各参数计算公式均与对称基本型相同。
JD3处非对称基本型平曲线各基本要素计算如下：
1）计算转角
α＝85.56º（计算方法同前）
2）确定圆曲线半径和缓和曲线长度
查《城市道路路线设计规范》初步确定圆曲线半径R＝60m，缓和曲线长度＝75m、＝35m。
3）平曲线几何要素计算
将α＝85.56º、R＝60m、＝75m、＝35m代入公式
得:
＝3.85m、＝37.01m
＝0.85m、＝17.45m
第一切线长:
第二切线长：
平曲线长:
详细计算结果见《直线、曲线及转角表》（C2-3）。
3.3行车视距保证
行车视距是为行车安全，驾驶员应能随时看到汽车前方相当远的一段路程，一旦发现前方路面上有障碍物或迎面来车，能及时采取措施，避免相撞，这一必需的最短距离。
根据《城市道路工程设计规范》CJJ37－2012，本设计应该满足会车视距的要求，即60m。
3.4逐桩坐标计算
根据前面算出来的方位角和平曲线要素，进行逐桩坐标的计算。
本设计采用的是绝对坐标，计算方法采用工程数据处理系统进行计算。
在进行计算时分直线和曲线两部分，曲线采用综合曲线放样，直线则采用直线放样，计算方法如下：
3.4.1直线上中桩坐标的计算
图3.3中桩坐标计算示意图
设交点坐标为JD（XJ，YJ）交点相邻直线的方位角分别为A1和A2。
则
ZH点坐标：
XZH=XJ+Tcos（A1+180） （3.11）
YZH=YJ+Tsin（A1+180） （3.12）
HZ点坐标：
XHZ=XJ+TcosA2 （3.13）
YHZ=YJ+TsinA2 （3.14）
设直线上加桩里程为L，ZH，HZ表示曲线起终点里程，则直线上任意点坐标（L〈=ZH〉
X=XJ+（T+2H-L）cos（A1+180） （3.15）
Y=YJ+（T+2H-L）sin（A1+180） （3.16）
后直线上任意点坐标（L>ZH）
X=XJ+（T+2H-L）cosA2 （3.17）
Y=YJ+（T+2H-L）sinA2 （3.18）
3.4.2设缓和单曲线中桩坐标计算
曲线上任一点的切线横距：
=
（3.19）
式中：
－缓和曲线上任意点至
（或
）的曲线长；
－缓和曲线长度。
第一缓和曲线（
～
）任意点坐标
（3.20）
（3.21）
式中:
：
－转角符号，右偏为“+”，左偏为“-”。
圆曲线内任意点坐标：
～YH：
3.22）
（3.23）
式中：
－圆曲线内任意点至HY点的曲线长；
、
：
点的坐标。
～
：
（3.24）
（3.25）
式中：
－圆曲线内任意点至YH点的曲线长。
第二缓和曲线（
～
）内任意点的坐标
（3.26）
（3.27）
式中：
－第二缓和曲线内任意点至HZ点的曲线长。
各中桩坐标计算成果详见《逐桩坐标表》（C2-4）。
第四章纵断面设计
沿道路中线竖直剖切再行展开即为路线纵断面。
它反映了道路中线地面高低起伏的情况及设计路线的纵向坡度情况，从而可以看出纵向土石方工程的挖填情况。
把道路的纵断面图与平面图结合起来就能完整的表达出道路的空间位置。
纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，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。
4.1纵坡及坡长设计
4.1.1纵坡设计的一般要求
1.道路纵断面上的设计高程一般受用道路中心线处路面设计标高，有中央分隔带时可采用中央分隔带的外侧边缘处路面设计标高。
2.道路纵断面设计应满足城市竖向规划要求，与临街建筑立面布置相适应，有利于沿线范围内地面水的排除。
3.道路纵坡应平顺、圆滑、视觉连续，起伏不宜频繁，与周围环境相协调。
4.道路纵断面设计应根据道路等级，综合考虑交通安全、节能减排、环保效益和经济效益等因素，合理确定路面设计纵坡和设计高程。
5.机动车与非机动车混合行驶的车行道，宜按非机动车设计纵坡标准控制。
6.平原微丘区地下水埋深较浅或池塘、湖泊分布较广，纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。
7.纵坡设计应尽量考虑填挖平衡，节省土石方及其他工程数量，降低工程造价。
4.1.2平曲线与竖曲线的组合一般原则
1.应使线形在视觉上能自然地诱导驾驶员的视线，并应保持视觉的连续性。
2.应避免平面、纵断面、横断面极限值的相互组合设计。
3.平、纵面线形应相互对应，技术指标大小均衡连续，以及与之相邻路段各技术指标的均衡、连续。
4.条件受限时选用平面、纵断面的各接近或最大、最小值及其组合时，应考虑前后地形、技术指标运用等对实际运行速度的影响。
5.横坡与纵坡应组合得当，并应利于路面排水和行车安全。
4.1.3设计依据
1.最大纵坡
最大纵坡是根据道路等级、自然条件、行车要求等因素所限定的路线纵坡最大值，它是道路纵断面设计的重要控制指标。
查《城市道路工程设计规范》CJJ37－2012知本设计最大纵坡一般值为7%，极限值为8%。
2.最小纵坡
在长路堑、低填以及其它横向排水不通畅地段，为保证排水要求，防止积水渗入路基而影响其稳定性，规范规定道路最小纵坡不应小于0.3%；当遇特殊困难纵坡小于0.3%时，应设置锯齿形边沟或采取其他排水设施。
3.坡长限制
坡长是纵断面相邻变坡点的桩号之差，即水平距。
对一定纵坡长度的限制称为坡长限制，包括最大坡长限制和最小坡长限制。
规范规定设计速度为30km/h的城市道路最小坡长85m，最大坡长不限。
4.合成坡度
合成坡度是指道路纵坡和横坡的矢量和，《城市道路工程设计规范》CJJ37-2012规定设计速度为30km/h的道路最大合成纵坡为7%，各级道路最小合成坡度不宜小于0.5%。
4.1.4纵断面设计步骤
1.拉坡前的准备工作
绘出地面线并标注各中桩高程，确定路线各中桩位置。
收集和熟悉相关规范资料。
2.标注控制点位置
控制点是指影响路线纵坡设计的高程控制点。
如路线起、终点，重要桥涵，地质不良地段的最小填土，最大挖深，道路沿线主要建筑物，交叉口以及受其它因素限制路线必须通过的标高控制点等。
3.试坡
试坡主要是在已标注“控制点”的纵断面图上根据技术指标、选线意图，结合地面起伏情况，本着以“控制点”为依据，照顾多数“经济点”的原则，在这些点位间进行穿插和裁弯取直，试定出若干直坡线。
再对各可能的直坡线方案反复比较，选出既符合技术标准，又满足控制点要求，且土石方数量较省的设计线作为初定直坡线，将前后直坡线延长将会，定出各变坡点的初始位置。
4.调整
试定坡后，将所定纵坡与选线时考虑的纵坡进行比较，两者应基本符合。
若有圈套差异，则应全面分析，找出原因，对照规范检查设计的最大纵坡、合成坡度、坡长等是否满足规范要求，平面线形与纵断面线形的配合是否宜等。
5.核对
根据调整后的直坡线，选择有控制作用的重点横断面，如高填深挖、挡土墙、重要桥涵等断面，在纵断面图上直接读出对应中桩的填（挖）高度，并检查是否有填挖过大、坡脚落空或挡土墙工程过大的情况。
6.定坡
经调整核对无误后即可定坡。
定坡是逐段将直坡线的纵坡值、变坡点位置（桩号）和高程确定。
变坡点一般要调整到10m整桩位上，变坡点的高程是根据纵坡、坡长依次计算确定。
7.纵坡设计成果如表4.1所示
表4.1纵坡设计成果表
变坡点
变坡点桩号
设计高程（m）
坡长（m）
纵坡值（%）
1
K0+000.000
67.660
100
2.052
2
K0+100.000
65.608
290
3.800
3
K0+390.000
54.588
920
0.534
4
K1+310.000
49.675
56.356
1.287
5
K1+366.356
50.400
4.2竖曲线设计
竖曲线是设在纵断面上两个坡段的转折处，为了便于行车，起缓和作用的一段曲线。
竖曲线的形式可采用抛物线或圆曲线，在使用范围内
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