道桥毕业设计.docx
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道桥毕业设计
第一章设计说明书
1.1地理位置图
1.2总说明书
1.21设计概况
任务依据，道路等级的确定和技术标准，路线起终点、全长，所经主要河流，垭口、及城镇等。
本设计为G25长深高速（长春--深圳）彰武县段的设计，彰武县地处辽宁省西北部，科尔沁沙地南部。
北纬42.07′—42.51′、东经121.53′—122.58′，总面积3641平方公里。
地势北高南低，东西丘陵，北部沙荒，中、南部为平原。
海拔最高（西北部）为313.1米，最低（南部）为57.6米。
彰武县属温带季风气候，四季分明，雨热同季，昼夜温差大，光照充足，春季多风，全年主导风向西南风。
全年平均气温7.2℃，最高温度37.4℃，最低温度为-30.4℃。
平均无霜期156天。
全年最大降雨量744.1毫米，最小降雨量329.4毫米，年均降水量510毫米，降雨多集中在7-8月。
平均相对湿度61％，最大相对湿度78％，最小相对湿度48％。
平均冻土深度1.11米，最大冻土深度1.48米，最小冻土深度0.68米。
本合同段起点坐标（501200.000，4686800.000）、终点坐标（504800.000，4687600.000），路线全长3883.340m。
共3个交点：
JD1（501836.7203,4686475.0243），JD2（503184.1125,4687307.0278），JD3（504421.1925,4687346.6875）。
全线穿越村庄（阜新市彰武县合不土村）一个、工程段内设涵洞一个，高架桥两座。
第二章道路等级确定及路线方案拟定
2.1公路等级的确定
根据该地区交通量资料表2-2，该公路主要是作为汽车专用车道，根据《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）中2.1公路分级所规定：
八车道高速公路能适应各种汽车折合成小客车的年平均日交通量6000–10000辆，所以此公路定为八车道高速公路。
表2-2交通量资料表
类别
车型
交通量（辆/日）
系数
折合成小汽车（辆/日）
小汽车：
小型
6200
1.0
6200
解放CA30A：
中型
1200
1.5
1800
东风EQ140：
中型
980
1.5
1470
黄河JN162：
大型
900
2.0
1800
长征XD160：
大型
860
2.0
1720
预测年平均增长率：
10.2％
设计年限：
20年
总和：
82236（辆/日）
2.2技术标准与技术标准的总体运用情况
表2-2主要技术指标
指标名称
单位
指标
指标出处
计算行车速度
km/h
100
（JTJ011-94）表2.1.2
最小平曲线半径
m
700
项目总说明书
极限最小平曲线半径
m
400
（JTJ011-94）表7.3.2
不设超高平曲线半径
m
4000（路拱≤2.0%）
5250（路拱＞2.0%）
（JTJ011-94）表7.4.1
平曲线最小长度
m
500（一般）
170（最小）
（JTJ011-94）表7.8.1
不设缓和曲线的半径R
m
9000
（参考文献10）表4-12
缓和曲线最小长度
m
85
（JTJ011-94）表7.4.3
圆曲线部分最大超高值
%
8
（JTJ011-94）表7.5.1
同向曲线间最小直线长度
m
600（6*V）
（JTJ011-94）第7.2.3条
反向曲线间最小直线长度
m
200（2*V）
（JTJ011-94）第7.2.3条
最大纵坡
%
7
（JTJ011-94）表8.2.1
最大纵坡坡长限制
m
700（5%）500（6%），300（7%）
（JTJ011-94）表8.3.2
凸形竖曲线一般最小半径，
m
700
（JTJ011-94）表8.6.1
凸形竖曲线极限最小值
m
450
（JTJ011-94）表8.6.1
凹形竖曲线一般最小半径，
m
700
（JTJ011-94）表8.6.1
凹形竖曲线极限最小值
m
450
（JTJ011-94）表8.6.1
竖曲线最小长度
m
35
（JTJ011-94）表8.6.1
停车视距
m
40
（JTJ011-94）表7.9.1
路面类型
沥青/水泥混凝土
工程指标
设计年限
年
20
（JTJ011-94）第2.2.2条
2.3路线方案
2.3.1路线拟定的基本原则
1、在道路设计的各个阶段，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、迅速的前提下，做到工程量小、造价低、营运费用省、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，也不应不顾工程大小，片面追求高指标。
3、选线应注意同农田基本建设相配合，做到少占田地，道路平面线形应与地形、地质、水文等结合，并符合各级道路的技术指标。
4、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。
对严重不良地质路段，如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、泥沼等地段和沙漠、多年冻土等特殊地区，应慎重对待，一般情况下应设法绕避。
当必须穿过时，应选择合适位置，缩小穿越范围，并采取必要的工程措施。
5、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应综合考虑土石方平衡，汽车运营经济效益等因素，合理确定路面设计标高
6、对于高级路和以及路，由于起路幅宽，可根据通过地区、地物、自然环境等条件，利用起上下行车道分离的特点，本着因地制宜的原则，合理采用上下行车道分离的形式设线。
2.3.2选线步骤
本设计八车道高速公路，采用纸上选线，根据1:
2000的地形图并结合当地地质、水文资料，初步拟订线路。
具体步骤如下：
1、路线带选择
本路段大部分在高差不是很大的丘陵穿行，起点和中间处经过多处农田，地形不是很复杂，填挖方比较少，该地形中地形起伏均在8m以内。
公路设计中力求少占农田和经济作物田。
在路线布置中自然要尽量避开为数不多的水稻田及桔林。
特别是在水田集中的地段尽量选择了较短距离的穿越方案。
2、具体定线
经过以上工作，路线雏形已经明显勾画出来。
根据技术标准地形及路线方案，做到减少工程量，避免高填深挖，同时又尽量缩短路线长度。
在起点和第一个交点处尽量做到少占用田地，尽量饶过高产田，并且留出一定的空隙。
。
尽量把线形控制在有利的路线带内进行平、纵、横综合设计，最后定出了道路中线。
（平面线形布置如图1-2）。
图2-1平面选线图
2.3.3路线走向
路线大致走向为由东向西。
2.3.4设计范围
K0+000.000—K3+883.340
第三章几何设计
3.1平面设计
结合地形地物、转角、确定半径、选取缓和曲线的长度，选一个交点，计算曲线要素，主点里程桩。
对于平面设计中出现的特殊技术问题，应详细加以阐述。
曲线的超高、加宽均按《规范》中规定进行设计。
对于行车视距，应结合所设计的道路等级加以考虑。
平面设计时，综合考虑各影响因素，灵活运用线形要素，顺应地形、地物。
在处理好与重要地物点（交叉口、桥梁）关系的基础上，尽可能采用较高的线形指标。
平面线形控制要素：
1）起点与老路顺接，终点与互通篇顺接。
2）老路尽量位于左侧半幅道路上，增加老路利用率。
3）苏州绕城高速上跨西城大道处为避让桥墩，道路中线及路幅布置都作了相应调整。
4）一般路段辅道沿主车道两侧拓宽布设。
3.1.1平曲线要素计算
图3-1平曲线计算图示
对JD1进行平面要素设计计算。
同理得：
JD2，JD3，如下表：
表3-1平曲线要素表
交点号
交点坐标
交点桩号
转角值
曲线要素值（m）
N（X）
E（Y）
半径
缓和曲
缓和曲
切线
曲线
外距
校正值
线长度
线参数
长度
长度
JD0
4686800
501200
K0+000
JD1
4686475.024
501836.7203
K0+714.858
58°44′03.5″（Z）
700
360
501.996
577.836
1077.575
112.05
78.097
JD2
4687307.028
503184.1126
K2+220.332
29°51′31.6″（Y）
1150
300
587.367
457.407
899.3038
43.548
15.51
JD3
4687346.687
504421.1925
K3+442.537
31°56′05.4″（Z）
900
250
474.342
383.264
751.6313
39.125
14.897
JD4
4687600
504800
K3+883.340
3.1.3主点桩号计算
表3-2曲线主点桩号
交点号
曲线主点桩号
第一缓和曲线
第一缓和曲线终
曲线中点（QZ）
第二缓和曲线起
第二缓和曲线
起点（ZH）
点（HY）
点（YH）
终点（HZ）
JD1
K0+137.022
K0+497.022
K0+675.810
K0+854.597
K1+214.597
JD2
K1+762.925
K2+062.925
K2+212.577
K2+362.229
K2+662.229
JD3
K3+059.273
K3+309.273
K3+435.089
K3+560.905
K3+810.905
3.2纵断面设计
纵坡大小与坡长反映公路起伏程度，关系到行车质量和工程经济，因此要对纵坡、坡长及其配合进行科学合理的设计，详细计算竖曲线。
在满足标准、不增加工程量的前提下，采用较高的指标；在满足设计洪水位和最小填土高度，以及构造物设置的条件下，尽量降低填土高度，同时注意平、纵组合，力求平面线形与纵断线形指标间的均衡。
纵断面线形控制要素：
1）起、老路顺接，终点与互通篇顺接。
2）苏州绕城高速上跨西城大道处控制西城大道净高满足5.2m。
3）沿线河道均不处于航道段，桥梁梁底标高控制在常水位以上1.5m并满足昆山市水利局复函中的梁底控制要求。
4）西城大道一般路段中，设计时以满足老路面边缘最小加铺抬高29cm的原则设计纵断面。
5）其余路段考虑与周围环境的协调以及排水坡度要求，在设计时尽可能降低纵断高度，最小纵坡按0.3%控制。
3.2.1设计原则
3.2.1.1纵坡设计原则
1.坡设计必须满足《标准》的各项规定。
2.为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性，起伏不宜过大和过于频繁。
3.纵坡设计应对沿线地形、地下管线、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。
4.一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节约用地。
5.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。
6.在实地调查基础上，充分考虑通道、农田水利等方面的要求。
3.2.1.2平纵组合的设计原则
1.平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线；
2.平曲线与竖曲线大小应保持均衡；
3.暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理悦目；
4.平、竖曲线应避免不当组合；
5.注意与道路周围环境的配合，以减轻驾驶员的疲劳和紧张程度，并可起到引导视线的作用。
3.2.2竖曲线半径选择说明
1.平纵面组合设计，即竖曲线的起终点最好分别在平曲线的两个缓和曲线内，其中任一点都不要再缓和曲线以外的直线或圆弧段上；
2.竖曲线的半径应大于≤标准≥中规定的竖曲线的最小半径和最小长度；
3.相邻竖曲线的衔接应平缓自然，相邻方向竖曲线之间最好插入小段直线段且这段直线段至少应为计算行车速度的3S行程，当半径比较大时应亦直接连接。
3.2.3竖曲线计算
3.2.3.1计算竖曲线的基本要素
根据沿线各控制点标高拉坡，由于本工程设计路线横穿已有道路，为了更好的与原有道路相接，不影响已有设施的工作。
故确定路段纵坡值控制标高点共两个，分别为K3+044.072，K3+798.000，本路段设计纵坡依次为:
i1=0.545%，i2=0.826%
竖曲线基本要素计算公式：
（4-1）
L=
（4-2）
T=
（4-3）
E=
（4-4）
式中：
————坡度差，
L————曲线长，（m）
T————切线长，（m）
E————外距（m）
变坡点桩号为K2+200,
，i2=-3.45%
桩号K1+340.00：
=-3.45%-0.77%=-4.23%
L=
=5000
=211.3251（m）
T=
=
=105.66255（m）
E=
=
=1.11645（m）
表4-1竖曲线要素表
桩号
竖曲线
纵坡（％）
变坡点间距
直坡段长
曲线半径R（m）
切线长T（m）
外距E（m）
+
-
（m）
（m）
K0+000
-2.8981912
680
446.7365605
K0+680
13000（凹）
233.2634395
2.092762778
0.69047712
1530
1159.059203
K2+210
22000（凸）
137.6773573
0.430796698
-0.5611352
1673.34
1535.662643
K3+883.340
3.2.3.2竖曲线起点和终点桩号
（1）竖曲线1起点桩号：
K2+200.00-105.66255=K2+94.33745
竖曲线1终点桩号：
K2+200.00+105.66255＝K2+305.66255
求各桩号的设计标高
3.3横断面设计
根据公路的等级及工程地质情况，设计横断面的形状和尺寸。
编制“路基设计表”和“路基土石方数量计算表”。
3.3.1等级与标准
3.3.1.1计算横断面要素
本路段为二级公路，且位于山岭重丘区，查《公路路线设计规范》（JTJ011-94）表6.1.2，路基宽度一般值为8.5m，变化值没有具体的规定。
查《公路路线设计规范》（JTJ011-94）表6.1.3，行车道宽度为7.0m，本路段为二级公路，且位于山岭重丘区，设计车速为40km/h,查表可知在交通量大和有大型车混入率高时，车道宽可取3.50m。
土路肩宽取0.75m。
整个路基宽度为8.5m。
3.3.1.2确定设计年限和设计交通量
根据交通调查，2005年年平均日交通组成如下，年增长率5.8%
解放CA30A200辆/日
长征XD160100辆/日
东风EQ140200辆/日
交通SH141150辆/日
太脱拉138200辆/日
日野KB-222150辆/日
吉尔130200辆/日
依士兹TD50150辆/日
解放CA15200辆/日
小轿车1800辆/日
公路等级应根据公路网的规划和远景交通量，从全局出发，结合公路的使用任务和性质综合确定。
白莲岩线公路为二级公路，设计年限为12年。
据参考文献[2][7][8]所述一条公路交通量的普遍计算单位是年平均日交通量（简写为ADT），用全年总交通量除以365而得。
设计交通量是指欲建公路到达远景设计年限时能达到的年平均日交通量（辆/日）。
它在确定公路等级，论证道路的计划费用或各项结构设计等有重要作用，但直接用于几何设计却不适宜。
因为在一年中的每月，每日，每一小时交通量都会变化，在某些季节，某些时段可能会高于年平均日交通量数倍，不宜作为具体设计依据
。
远景设计年平均日交通量依道路使用任务和性质，根据历年交通观测资料推断求得。
目前一般按年平均增长率累计计算确定。
式中：
————远景设计年平均日交通量（辆/日）；
————起始年平均日交通量（辆/日），包括现有交通量和道路建成后从其他道路吸引过来的交通量；
————年平均增长率（%）；
n————远景设计年限。
设计小时交通量按下式计算：
（5-1）
式中：
————主要方向高峰小时设计交通量（辆/小时）；
————高峰小时两个方向的总交通量（辆/小时）
D————方向系数，即高峰小时期间主要方向交通量与两个方向总交通量之比（
/
），可采用0.6；
————设计年限的年平均日交通量（辆/日）；
K————设计小时交通量系数（
/
）：
平时有观测资料，仿图绘制关系图求得；无资料，可按如下近似式计算：
K=18（1+A）
（5-1a）
式中：
A————地区气候修正系数；
X————设计小时时位；
————设计年限的日交通量修正系数，按下式计算：
=0.2–0.0002
（5-1b）
据参考文献[2]、参考文献[9]所述，交通量的折算：
我国的城市道路和一般公路（即二、三、四级公路）都是混合交通，非机动车占较大比重。
非机动车辆速度低，行驶规律性差，从而影响机动车辆正常行驶。
在机动和非机动车混合行驶的公路上，其交通量是将公路上行驶的各种车辆折合成中型载重汽车的数量来表示；在设置慢车道实行分道行驶的道路或路段上，其交通量应按汽车交通量和非汽车交通量分别计算。
参考文献[10]，各种车辆的折算系数与车辆的行驶速度和该车种行车时占用道路净空有关，如何定量，目前尚在研究之中，先仍暂采用1972年的规定，以载重汽车为标准的折算系数
。
载重汽车=1.0（包括：
大客车、重型载重汽车、三轮车、胶轮拖拉机带挂车）；
带拖挂的载重汽车=1.5（包括大平板车）；
小汽车=0.5（包括吉普车，摩托车）；
兽力车=2.0；
架子车=0.5（包括人力车）；
自行车=0.1。
以小汽车为标准的折算系数，尚无公认值。
习惯上采用：
小汽车=1.0（包括吉普车，摩托车）；
载重汽车=2.0；
带拖挂的载重汽车、铰接式公共汽车=3.0。
3.3.1.3确定设计小时交通量和可能通行能力
据参考文献[11]，道路通行能力是在一定的道路和交通条件下，道路上某段适应车流的能力，以单位时间内通过的最大车辆数表示。
单位时间通常以小时计（辆/小时），车辆数对于多车道道路用一条车道的通过数表示，双车道公路用往返车道合计数表示，它是正常条件下道路交通的极限值。
基本通行能力是指在理想条件下，单位时间内一个车道或一条车道某路段可以通过的小客车最大数，是计算各种通行能力的基础。
所谓理想条件包括道路本身和交通两个方面，即道路本身应在车道宽、侧向净宽有足够的宽度及平、纵线形、视距良好；交通上只有小客车行驶，没有其他车型混入且不限制车速。
现有道路即使是高速公路，基本上没有合乎理想条件的，可能通过的车辆数一般都低于基本通行能力。
基本通行能力的计算可采用“车头视距”或“车头间距”推求。
车头视距是指连续两车通过车道或道路上同一地点的时间间隔，车头间距是指交通流中连续两辆车之间的距离
。
如以车头视距为例，则一条车道的通行能力按下式计算：
C=3600/t（5-2）
式中：
C————一条车道的通行能力；
t————连续车流平均车头间隔时间（S），可通过观测得到。
可能通行能力是由于通常现实的道路和交通条件与理想条件有较大的差距，考虑了影响通行能力的诸多因素如车道宽、侧向净宽和大型车混入后，对基本通行能力修正后的通行能力。
所以，该路段定为双向两车道。
一般双车道公路行车道宽度的确定：
双车道公路有两条车道，行车道宽度包括汽车宽度和富余宽度。
汽车宽度取载重汽车车厢的总宽度，为2.5m。
富余宽度是指对向行驶时两车厢之间的安全距离、汽车轮胎至路面边缘的安全距离。
双车道公路每一条单向行驶的车道宽度可用下式计算：
（5-3）
两条车道：
（5-4）
式中：
a————车厢宽度（m）
c————汽车轮距（m）
2x————两车厢安全间隙（m）
y————轮胎与路面边缘之间的安全距离（m）
根据大量试验观测，得到计算x、y的经验公式为：
x=y=0.50+0.005V（5-5）
式中：
V————行车速度（Km/h）
从上述公式来看，对于车速较低、交通量不大的公路可取较小的宽度，双车道公路行车道宽度试等级一般取值7.5、7.0、6.5、6.0。
五九线属于山岭重丘区三级公路，应该取6.0为宜。
3.3.1.4平曲线的加宽及其过度
汽车行驶在曲线上，各轮迹半径不同，其中以后轮迹半径最小，且偏向曲线内侧，故曲线内侧应增加路面宽度，以确保曲线上行车的顺适与安全。
普通汽车的加宽值可由几何关系得到：
b=R–（R1+B）（5-6）
而
故
上述第二项以后的值很小，可省略不计，故一条车道的加宽：
（5-7）
式中：
A————汽车后轴至前保险杠的距离（m）
R————圆曲线半径（m）
对于有N个车道的行车道：
（5-8）
半挂车的加宽值由几何关系求得：
（5-9）
（5-10）
式中：
————牵引车的加宽值；
————拖车的加宽值；
————牵引车保险杠至第二轴的距离（m）；
————第二轴至拖车最后轴的距离（m）；
由于
，而
与R相比甚微，可取
=R，于是半挂车的加宽值：
（5-11）
令
=
，上式仍旧纳成为式：
（5-12）
3.3.2超高与加宽
对于R>250m的圆曲线，由于其加宽值甚小，可以不加宽。
有三条以上车道构成的行车道，其加宽值应另行计算。
各级公路的路面加宽后，路基也应相应加宽。
3.3.2.1加宽过度
为了使路面由直线上的正常宽度过渡到曲线上设置了加宽的宽度，需设置加宽缓和段。
在加宽缓和段上，路面具有逐渐变化的宽度。
加宽过渡的设置根据道路性质和等级可采用不同的方法。
白莲岩线公路设计中主要是采用比例过渡，在加宽缓和段全长范围内按其长度成比例逐渐加宽，加宽缓和段内任意点的加宽值：
（5-13）
式中：
————任意点距缓和段起点的距离（m）；
L————加宽缓和段长（m）；
b————圆曲线上的全加宽（m）。
比例过渡简单易操作，但经加宽以后的路面内侧与行车轨迹不符，缓和断定起终点出现破折，于路容也不美观。
这种方法正适应与三级公路。
3.3.2.2曲线的超高
据参考文献[12]所述，为抵消车辆在曲线路段上行驶时所产生的离心力
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