土木工程专业毕业设计说明书.docx

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土木工程专业毕业设计说明书

引言

施工图设计是进行公路和城市道路设计施工建设的必要环节，此环节设计的好坏直接影响着以后整个工程的施工进度和质量。

它是通过所给的地形图在充分考虑当地的地形地物条件并且结合各种规范而进行的道路的综合设计。

它一般包括道路的平纵横设计、防护设计、排水设计、路基设计、路面设计、交通工程设施设计等。

本次通过设计实例――重庆S319公路01段公路按新建三级公路设计，使我们能掌握道路设计过程的一些基本的原则，了解道路基本设计的内容和程序等。

通过此次毕业设计，可以使我们在如何进行公路施工图设计方面进行一次全面的、系统的训练，使我们了解公路施工图设计所包括的工作内容、工作程序、施工图设计文件所包括的内容及文件的编制办法等，为今后从事公路工程工作打下良好的基础。

通过毕业设计，既有助于提高我们综合运用知识的能力，同时也有助于以后在工作岗位能很快地适应工作环境。

本次设计中的主要任务是：

根据现行有关设计标准与规范的规定完成在指定的起、终点之间的新建公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按公路等级三级、设计车速40km/h进行设计：

1.在进行技术经济分析论证的基础上，选定本次三级公路的路线设计方案，根据道路技术等级和道路技术标准，计算确定相关参数。

2、进行该道路曲线要素计算、编制相关计算结果表。

3、路基路面设计。

4、绘制本公路路线平、纵、横断面设计图，路基路面结构图；涵洞图；小桥设计图等。

本毕业设计是严格在各种规范的指导之下进行的，内容严谨、详细，具有一定的参考价值和实用价值。

2014年5月

摘要

本路线途经山岭微丘区，本着安全、经济、实用、美观的原则，对该路段进行施工图设计。

本次三级公路施工图设计是在所在地区的地形、地质、气候的影响下，按照设计规范进行的。

本次设计的内容有：

平面线设计、纵断面设计、横断面设计。

平面线设计包括纸上选线、定线，圆曲线、缓和曲线参数设定，直线设计等；纵断面设计包括拉坡、竖曲线设计等，超高的设定满足了设计要求，在竖曲线设计时，应注意行车视距和视线诱导问题即满足“平包竖，竖包圆”，合成坡度也要满足规范要求；横断面设计时，使行车更加舒适，为确保道路的使用年限，在路段上还做了防护和排水设计。

排水设计包括路基排水，路面设计为沥青混凝土路面设计。

施工图是工程的重要组成部分，可以使道路的实用性和经济性得到更好的保证，同时，也要求道路的美观性和实用性、经济性相结合。

关键词：

施工图路基设计平面纵断面横断面

Abstract

ThisroutegoesbywayoftheMicromountainhillareaofhillockofmountainrange,beinginthelightofthesafety,economy,practical,theprincipleofthebeauty,carryontheconstructiontotheroad'ssegmentdiagramdesign.

Workingproperlytohopethehighwayconstructiondiagramdesignisundertheinfluenceofthegeography,geology,weatheroftheplaceregion,carryingonaccordingtothedesignnormof.AcontentsfordesignhaveTheflatsurfacelinedesign,verticalsectiondesign,crosssectiondesign,blockthesoilwalldesignandtheengineeringquantitycalculationsandgroundssquaredispensation.Theflatsurfacelinethedesignincludesthepaperselectline,settleline,acurve,themitigationcurveparameterenactment,straightlinedesignetc.;Theverticalsectiondesignincludestopullthegradient,Setextremelyhighlyonsatisfying6%ofthedesignrequestinsidetheverticalcurvedesign...etc.,attheverticalcurvedesign,attherequestofnoticetogothecartoseetobeapartfromtoinducetheproblemtosatisfy"averticalcurve"namelywithview,synthesizetheslopealsowantsatisfythenorm;Whenthecrosssectiondesign,consideredtheextremelyhighconstitution,makegothecarmorecomfortable,inordertoinsuretheusagetimelimitoftheroad,stilldidtheprotectionanddrainthedesignontheroadsegment.Drainthedesigntoincludetheroadbedcatchment,theroadfacesthedesignandhasthesideditchdesignandcutsthedraindesignandtheroadarchcatchments.

Theconstructiondiagramistheimportanceoftheengineeringtoconstitutethepart,canmakethefunctionandeconomyoftheroadgetthebetterassurance,atthesametime,alsorequestthebeautyandfunction,economyoftheroadtocombinetogether.

Keywords:

Diagramdesign；Roaddesign；Flatsurfacedesign；Verticalsectiondesign；Crosssectiondesign.

第1章绪论

根据重庆交通大学土木建筑学院公路与城市道路专业要求，按照三级公路的标准完成对重庆S319公路01段进行全线设计。

该路段全长3706.914米，设计阶段为一阶段施工图设计，公路等级为三级公路，设计车速40km/h，设计文件必须符合现行有关设计标准与规范的规定。

1.1设计的任务与内容

完成在指定的起、终点之间的三级公路设计，设计阶段为一阶段施工图设计，要求按公路等级三级、设计车速40km/h进行设计。

1.1.1设计原始资料

1.地形图：

1：

2000

2.交通量：

交通量年增长率7%，近期交通量如下：

车型作用次数（辆/昼夜）

EQ14050

JN150100

JN16250

交通14170

CZ361100

延安60

3.自然地理条件：

该区属湿润的亚热带季风气候，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在21.6度左右。

主要气候特点是炎热潮湿。

一般是夏季潮湿，而冬季稍显干燥，干湿季节分明。

春秋两季气候温和，集中的雨季是在夏天。

4.材料供应：

沿线附近可采集到砂、碎石、块石、片石、条石，沥青、水泥、钢材、木材、石灰、煤渣等主要材料可根据计划需要供应。

5.中间控制点：

根据地形、地物条件，尽量少占用农田.由于设计时速为40km/h，因此设计是应控制好线形，线形标准在满足规范的情况下，尽量减少公路造价。

1.1.2设计后应提交的设计文件

1、说明书-----------------------------------------------------------SⅠ-2

2、设计图

①路线平面图（全线）--------------------------------------------SⅢ-2

②路线纵断面图（全线）------------------------------------------SⅢ-3

③路基标准横断面图（１公里）------------------------------------SⅣ-4

④横断面设计图（１公里）----------------------------------------SⅣ-6

⑤小桥设计图（一座）--------------------------------------------SⅤ-5

⑥涵洞设计图（一道）--------------------------------------------SⅤ-7

⑦路基防护工程设计图（挡土墙１整段）----------------------------SⅣ-18

⑧路面结构图（全线）--------------------------------------------SⅣ-20

⑨专题特色设计-------------------------------------------------SⅣ-30

3、表格

①直线、曲线及转角表（全线）-------------------------------------SⅢ-4

②路基土石方数量表（１公里）-------------------------------------SⅣ-12

③路基设计表（１公里）-------------------------------------------SⅣ-2

④路基排水及防护工程数量表（１公里）-----------------------------SⅣ-17

⑤路面工程数量表（全线）----------------------------------------SⅣ-19

⑥平曲线上路面加宽表（全线）-------------------------------------SⅣ-21

⑦施工图预算表（只计算已设计有工程量部分的工程预算）-------------SⅩⅢ

1.2设计任务要求

1.设计必须符合“重庆交通大学本科毕业设计规范化要求”的内容。

2.所有设计图均要求在坐标纸上（路线平面图直接在地形图上完成），手工绘制（计算机绘制的路线平面图只完成路线与曲线表部分）。

3.说明书必须用计算机打印；表格可采用计算机绘制。

4.图幅要求：

297×420（A3复印纸）。

5.设计文件在答辩完后进行装订，共装订成二册，第一册为说明书，第二册为设计图表。

6.设计文件（包括说明书）严禁雇人代做、抄袭。

一经查出，毕业设计成绩为“不及格”。

第2章路线平面设计

线形是道路的骨架，对路段平面线形设计，是道路最基本的，也是最重要的设计阶段，此阶段的设计将影响后面的道路构造物设计，排水设计，土石方数量，路面工程及其他结构物，对汽车行驶的安全、舒适、经济以及公路的通行等都产生很大的影响。

因此，路线线形必须满足汽车行力学，司机视觉和心理的要求，必须与地形，地物环境相协调，与沿线的土地利用，自然资源开发和社会经济等相适应。

合理利用地形，正确选用标准，确保路线线形的均衡性，处理好远期和近期的关系，整体与局部的关系，充分考虑农业等方面的要求，既要使工程量小，投资少，又要考虑施工养护管理、经济效益、交通运营等方面的利弊得失。

选用较好的技术指标，以提高公路的使用质量，充分做到技术上可行、经济上合理。

设计者的任务就是在调查研究、掌握大量材料的基础上，设计出一条有一定技术标准、满足行车要求、工程费用最省的路线来。

在设计的顺序上，一般是尽量顾及到纵断面、横断面的前提下先定平面，沿这个平面线形进行高程测量和横断面测量，取得地面线和地质、水文及其他必要的资料后，在设计纵断面和横断面。

为求得线形的均衡、土石方数量的减少以及构造物的节省，必要时在修改平面，这样经过几次反复，可望得到一个满意的结果。

由于给定了地形图（1：

2000），在选线时采用纸上定线，在已知的地形图上，进行路线布局方案比选，以而在纸上确定路线。

2.1基本线形要求

2.1.1直线

直线是公路线形中最常采用的基本形式，它以最短的距离连接两目的地，具有路线短捷，缩短里程，行车方向明确等优点。

但从行车的安全和线形美观来看，直线过长线形呆板，会使司机行车单调引起疲劳，容易使司机超速行驶，难以准确目测车间间距，以及夜间对向行车产生眩光等原因，直接影响行车安全。

另外，在山区、丘陵区，过长的直线难以与地形及周围环境相协调，会严重破坏自然景观，容易造成大挖大填，经济性差。

关于直线的最大最小长度应该有所限制，从理论上求解是非常困难的，主要是根据驾驶员的视觉反应及心理上的承受能力来决定。

根据《公路路线设计规范》，对于设计车速大于或者等于60km/h的公路，同向曲线间直线最小长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的6倍为宜；当计算行车速度小于等于40km/h时，可参照上述规定进行。

而反向曲线间直线最小长度以不小于行车速度2倍为宜。

本路段设计车速为40km/h，根据《公路路线设计规范》JTGD20-2006对直线长度作了如下限制：

（1）同向曲线间最小长度：

6V=6×40=240m

（2）反向曲线间最小长度：

2V=2×40=80m

2.1.2圆曲线

圆曲线也是平面线形中常用的线形，它在路线遇到障碍或地形需要改变方向时设置。

各级公路无论转角大小都应设置圆曲线，圆曲线配合得当，可获得圆滑舒顺的路线。

较大的圆曲线具有线形美观、顺适、行车舒适等优点。

在平曲线设计中，都希望采用较大半径的圆曲线，以提高路线质量，是因为过短的平曲线使汽车在曲线上行使时间短暂，司机操作极为不便，同时乘客也受到冲击。

在较小转角的平曲线，即使半径很大，曲线长度仍然很短，司机容易将曲线半径判断得比实际小得多，而使在行车速度降低。

因此对圆曲线的相关指标也应做出限制。

（1）一般限制

①从行车稳定、舒适、经济方面考虑，《公路路线设计规范》JTGD20-2006对圆曲线半径作了如下限制：

圆曲线最小半径：

一般最小半径：

100m

极限最小半径：

60m

不设超高（i路拱≤2.0％）最小半径：

600m

不设超高（i路拱＞2.0％）最小半径：

800m

圆曲线最小半径极限值（m）：

60m

一般最小半径是在一般情况采用的平曲线最小半径限值，这种半径能充分保证行车的舒适感，是全线绝大多数情况下可能采用的半径,是设计时建议采用的值，确定一般圆曲线最小半径采用的横向力分布系数为μ=0.05～0.06。

极限最小半径是平曲线半径设计的极限值，在设计中任何情况下都必须满足。

为保证汽车行驶安全、舒适、经济，只有在特殊困难地形条件下才采用极限最小半径。

在设计时，圆曲线半径应尽量采用大于或等于曲线一般最小半径值，以提高公路的使用质量，提高行车的舒适性。

②圆曲线半径过大，会使圆曲线太长，对测设和施工不利，且过大的圆曲线半径其几何性质与直线无多大差异。

因此《公路路线设计规范》规定圆曲线最大半径不超过10000m为宜。

③平曲线最小长度：

一般公路以2倍（即在平曲线上行使6s）计算。

因此《公路路线设计规范》规定三级公路40km/h缓和曲线最小长度35m。

而各级公路的平曲线，一般情况下应该能够设置两段缓和曲线及一段圆曲线，平曲线一般长度按9s行程长度控制，即缓和曲线与圆曲线长度均保证3s的行程，缓和曲线：

圆曲线：

缓和曲线≈1：

1：

1，才能使其线形美观、顺畅。

（2）圆曲线半径的确定原则

圆曲线能较好地适应地形的变化，并可获得圆滑的线形，使用范围较广且灵活。

圆曲线在适应地形的条件下，应尽量选用较大的半径。

在定半径时宜遵循以下原则：

①一般情况下以采用极限最小半径的4-8倍或超高为2-4%的圆曲线半径为宜。

②当地形条件不受限制时，应尽量采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径为宜。

③选择半径时应结合前后线形综合考虑，以形成连续的线形。

并要考虑平曲线与纵坡的关系，避免小半径与大纵坡重合即形成陡坡急弯。

④弯道半径的选择，应按技术标准根据实地的地形、地物、人工构造物及其它条件的要求，按合理的曲线位置用外距、切线长等控制条件反算。

⑤小偏角的弯道容易使司机产生错觉，应尽量避免。

一般情况下转角不小于7°为宜。

⑥当同向曲线间插入短直线时，在视觉上容易形成直线与两端的曲线构成反弯的错觉是整个组织线形缺乏连续性，形成“断背曲线”。

因此在设计时应予以尽量避免。

2.1.3缓和曲线

在直线和圆曲线间或半径不同的圆曲线间设置曲率半径连续变化的曲线即为缓和曲线。

其作用是线形缓和、行车缓和及超高加宽缓和。

当平曲线半径小于不设超高的最小半径事应设置缓和曲线。

缓和曲线可采用回旋曲线、三次抛物线，高次抛物线等线型。

因回旋曲线与汽车由直线进入圆曲线的轨迹完全符合，在我国，《公路路线设计规范》规定采用回旋曲线。

《公路路线设计规范》JTGD20-2006规定三级公路（设计车速=40km/h）最小缓和曲线长度不小于35m。

2.1.4平面组合线形

本设计路段采用的平面线形形式有基本型、S型曲线、C型曲线。

1.基本型曲线所采用的回旋曲线：

圆曲线：

回旋曲线控制在1：

1：

1左右；

2.S型曲线采用两个反向圆曲线间用两个反向回旋线连接的组合形式，从行使力学上和线形协调、超高缓和考虑，S型曲线相邻两个回旋曲线参数A1和A2宜相等，若采用不同参数，其值相差不宜过大，应符合：

≤1.5及R/3≤A≤R

S型曲线两个圆曲线半径之比不宜过大，以符合：

=1～1/3

式中：

R1为大圆曲线半径（m），R2为小圆曲线半径（m）；C型曲线采用同向曲线的两回旋线在曲率为零处径向衔接的形式。

3.C型曲线采用同向曲线的两回旋线在曲率为零处径向相衔接的形式，C型曲线只有在特殊地形条件下方可采用，根据现有地形图，为了更好地节约工程量，故选择在JD8～JD11处设置C型曲线。

2.2平面设计步骤

2.2.1选线的目的和任务

道路选线的目的，就是根据道路的性质、任务、等级和标准，结合地形、地质、地物及其他沿线条件，综合平、纵、横三方面因素，在纸上选定道路中线平面的位置。

道路选线的主要任务是：

确定道路的走向和总体布局；具体确定道路的交点位置和选定道路曲线的要素，通过纸上选线，把路线的平面位置确定下来。

2.2.2选线原则

1.路线的基本走向必须与公路的主客观条件相适应。

主观条件是指设计任务书（或其它文件）规定中的路线总方向，等级及其在公路网中的地位和作用。

客观存在条件是指公路所在地区原有交通布局，城镇、工矿企业、资源状况，土地开发利用和规划的情况以及地形、地质、气象、水文等自然条件。

根据1：

2000带状地形图，路线的走向所要解决的问题是在保证公路线形等级标准的同时如何避免少拆迁、少占地，减少填挖方数量以降低和节约公路造价的问题。

2.正确掌握和运用技术标准。

根据任务要求，本次毕业设计应采用最新的《公路路线设计规范》JTGD20-2006，因此，在进行纸上定线时，首先应吃透规范。

在定线过程中，如工程量增加不大，应尽量采用较高的技术指标。

3.注意与农业配合，选取线时要处理好公路与农业的关系。

注意与农田基本建设的配合，做到少占耕地，并应量不占高产田，经济农作物田或穿过经济园林等。

并注意与修路造田、农田水利灌溉、土地规划等相结合。

4.重视环境保护，尽量减少施工对自然环境和生态平衡的破坏。

在选线时综合考虑由道路修建、汽车交通运行所引起的环境保护问题。

5.选线时应重视水文、地质问题。

2.2.3选线步骤

公路起终点位置由指导老师给定，用“以点定线、以线交点”的办法大致定出平面交点，然后反复试线最后确定出交点。

1.方案的确定

根据地形图观察山脉走势，寻找合适的路线方向，进而确定大致的路线走向。

然后再进一步选择交点：

寻则合适的通过垭口的位置等，垭口位置选择是相对比较重要控制因素，垭口位置选择点的变动对工程量的影响相对是比较大的，在尽量考虑工程量的条件下逐个选出控制点，在选定控制点后，根据平面线形要求在满足技术要求的前提下确定交点。

本次设计公路为新建三级公路，设计时速为40km/h。

整体地形为山岭微丘地形，起终点高差10.7m，纵坡起伏变化较大，路线在K0+740处由于需要跨越一条深沟，所以需要修建一座桥，总体地形较复杂，在确定交点过程需要综合分析地形。

2.交点位置,交点间距,转角的确定:

方案设计中,在做好导向线,确定交点后。

按照图纸的坐标，逐点测量出各点的大地坐标，然后计算交点的间距，路线的转角，其计算程序如下：

（1）路线的方位角：

根据公式β=arctg

=arctg

式（2.1）

则路线的方位角θ为：

第一象限：

θ＝β

　　　　　　　　第二象限：

θ=180°-β

第三象限：

θ=180°+β

第四象限：

θ=360°-β式（2.2）

（2）路线的转角等于后一方位角减去前一方位角，即

α=θ2-θ1

（α是“+”为右转，α是“-”为左转）式（2.3）

（3）交点间距：

D=

式（2.4）

3.平曲线设计及敷设

（1）缓和曲线长度的确定

三级公路其最短缓和曲线长为35m。

关于缓和曲线长度的确定主要考虑下列三点因素：

①最小缓和曲线长度：

ls≥35m

②超高缓和段长度

按Lc=

计算，式中：

式（2.5）

Lc----超高缓和段长度

B----路面宽度，取7m

Ic----最大超高横坡（%）

Ig----路拱横坡（%）

ｐ----超高渐变率

且一般应满足Ls＞Lc

③当Lc<35时取Ls=35,当Ls>35时,Ls=Lc。

另外，对控制条件较严的路段进行验算，看是否满足要求，确有把握后才把R和ls定下来，在进行曲线验算时特别要注意抓住主要矛盾，确定好控制条件。

一般同向、反向曲线间距较近时，需要验算中间直线段长度是否符合要求；桥头引线段宜用切线长为控制条件：

小偏角宜用曲线长控制；大偏角及弯道内侧有地形、地物限制时，宜用外距控制；陡坡急弯段宜用合成纵坡控制；当线位在曲线上时，宜用曲线上任意点控制。

设计时应综合考虑以上因素，最终确定缓和曲线的长度。

（2）平曲线设计

平曲线的设计有多种组合型式，如：

简单型、基本型、Ｓ型、Ｃ型、凸型、卵型及复曲线等，常用型式有简单型、基本型及Ｓ型。

其计算公式各有不同，下面就基本型曲线计算公式分列如下：

基本型曲线：

　T=（R+p）×tg

+q（m）

L=

×（α-2β）×R+2ls=

×α×R+ls（m）

E=（R+P）×sec

-R（m）

J=2T-L

q=ls/2+ls3/（240R2）

P=ls2/（24R）-ls4/（2384R3）

β0=

式（