某新建一级公路工程设计毕业设计.docx
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某新建一级公路工程设计毕业设计
摘要
为了巩固我们所学的知识，并在各方面得到更进一步的提高，我们选择了苏州至无锡某新建一级公路工程设计作为毕业设计，这是在毕业之前对自身学习状况的最后一次检查。
我所选择的设计路段是从K0+000至K3+651.654段，全长3651.654米，设计车速80km/h,路基宽度为24.5m。
此次毕业设计主要包括的内容如下：
1、路线设计：
在已知平面图的情况下，进行纵断面的设计，要求线路顺畅、填挖平衡、经济合理。
2、路基设计：
包括各个桩号的填挖计算、填挖较大地段的稳定分析、整个线路的土石调运借配等。
3、路基、路面排水工程；高填挖地段的防护工程以及路基加固工程：
这一部分相当重要，对于路基排水，采用了边沟、截水沟、急流槽等排水设施；对于路面排水，除了对路面进行了路拱设计；对于特殊路段的防护和加固主要采用了骨架内植草和挡土墙。
4、路面设计：
路基在不同干湿状态下，设计沥青路面要求经济合理，便于施工并满足各设计规范要求。
关键词 路线；路基路面；综合设计
Abstract
Inordertoconsolidateourknowledge,andinallrespectstobefurtherimproved,wechoseLiaoNingprovinceanewhighwaydesignaspartofthegraduationdesign,itisbeforegraduationoftheirlearningsituationforafinalcheck.
Inthisdesign,ourtaskistodesignansecondaryroad.Theroad,whichis3651.654mfromK0+000toK3+651.654.Thedesignspeedis80km/handthewideofthesubgradeis24.5m.
1、Routedesign:
theknownichnography,longitudinalsectiondesign,requestlinesmooth,cutandfillbalance,economicandreasonable.
2、Theroadbeddesign:
includingvariouspileexcavationcalculation,cutandfilllargersectionsofthestabilityanalysis,thewholelineofearth-rockallocationbyetc..Thedesignofpavement,andthiscontentsthattheselectoftheconstructionaboutconcreteandasphaltpavementindifferentcase.
3、Subgrade,pavementdrainageengineering;highcutandfillareaprotectionworksandfoundationreinforcementengineering:
thispartisveryimportant,forthedrainageofsubgrade,theditches,drainageditches,chute,drainagefacilities;topavementdrainage,inadditiontothepavementofroaddesign;inthespecialsectionofthereinforcementandprotectionbytheframeworkofgrassandearthretainingwall.
4、avementdesign:
Subgradeunderdifferentwetanddryconditions,designofasphaltpavementrequirementsreasonableeconomy,convenientconstructionandmeetthedesignrequirement..
Keywords wayroadbedroadsurfacebridgeculvert
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1依据、设计规范
⑴中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准（JTGB01－2003）.北京：
人民交通出版社
⑵中华人民共和国行业标准.路线设计规范（JTJ011－94）.北京：
人民交通出版社
⑶中华人民共和国行业标准.沥青路面设计规范（JTGD50-2004）.北京：
人民交通出版社
⑷中华人民共和国行业标准.公路水泥混凝土路面设计规范（JTGD40－2004）北京：
人民交通出版社
⑸中华人民共和国行业标准.公路排水设计规范（JTJ018－97）.北京：
人民交通出版社
⑹姚祖康主编.路面设计手册.北京：
人民交通出版社，1998
⑺中华人民共和国行业标准.公路沥青路面施工技术规范（JTGF40－2004）.北京：
人民交通出版社
⑻邓学均主编.路基路面工程.北京：
人民交通出版社，2001
⑼张雨化主编.公路勘测设计.北京：
人民交通出版社，1997
⑽中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范（JTGD30－2004）.北京：
人民交通出版社
2工程概况
2.1工程简介
2.1.1工程名称
苏州至无锡某新建一级公路工程
2.1.2设计内容
我所选择的设计路段是从K0+000至K3+651.654段，全长3651.654米，设计车速80km/h,路基宽度为24.5m。
此次毕业设计主要包括的内容如下：
1、路线设计：
在已知平面图的情况下，进行纵断面的设计，要求线路顺畅、填挖平衡、经济合理。
2、路基设计：
包括各个桩号的填挖计算、填挖较大地段的稳定分析、整个线路的土石调运借配等。
3、路基、路面排水工程；高填挖地段的防护工程以及路基加固工程：
这一部分相当重要，对于路基排水，采用了边沟、截水沟、急流槽等排水设施；对于路面排水，除了对路面进行了路拱设计；对于特殊路段的防护和加固主要采用了骨架内植草和挡土墙。
4、路面设计：
路基在不同干湿状态下，设计沥青路面要求经济合理，便于施工并满足各设计规范要求。
2.1.3工程特点
本次设计的公路路线所经地区地处沿江、滨海的地理位置，具有以平原为主，兼有低山丘陵的地形特点。
地貌类型，内陆为冲积平原和湿润丘陵低山。
在地形和气候的综合影响下，本区河川密布、湖泊成群，且终年有水。
河流内水量充沛，季节变化不大，泥沙含量小，陆地水面约占总土地面积的8%左右。
该地区河流及沟谷水量丰富，地面径流资源丰富，水土流失不太严重。
广阔平坦，村镇、田地、水利建筑设施等较多。
2.2设计原则
2.2.1平面设计
道路为平原重丘区一级公路，设计车速为80km/h，道路全长3651.654m，起点桩号为K0+000，终点桩号为K3＋651.654。
本次设计的平面线形中全线共设交点3个，平均每公里交点数为1.11个，最小平曲线半径800米，最大圆曲线半径为2800m。
最大直线段的长度为919m。
2.2.2纵断面设计
在本设计项目中最大纵坡0.88％，最小纵坡0.30％。
最短坡长251.654，最长坡长11000。
最小凸竖曲线半径是2000米，最小凹竖曲线半径是25000米，
2.2.3横断面设计
此公路为平原微丘区一级公路，计算行车速度为80km/h，路基宽度为24.5m，其中行车道宽3.75×4m，路缘带宽0.5m，两边土路肩各0.75m，硬路肩各2.5m。
路拱坡度为2％，土路肩坡度为3％，详见道路标准横断面。
2.2.4路面结构设计
行车道路面结构为：
4cm细粒式沥青混凝土
6cm中粒式沥青混凝土
8cm粗粒式沥青混凝土
20cm水泥稳定碎石
25cm水泥稳定碎石
2.3路基路面工程
由《公路路基设计规范》，结合实际的工程地质条件综合考虑：
路堤边坡坡度取为1：
1.5～1：
1.75，本工程取1:
1.5。
路堑边坡取为1：
0.5～1：
0.75，本工程取1:
1.05。
路拱坡度需要考虑路面类型和当地的自然条件。
查《公路工程技术标准》（JTGB01-2003），沥青路面横坡宜取1.0～2.0%。
考虑到该地区降雨量，路面排水状况和施工行车安全舒适，拟采用2.0%的路拱横坡。
公路的硬路肩，采用与行车道相同的横坡。
土路肩的横坡采用3%，路拱形式拟采用直线形式。
3道路选线定线
3.1选线
3.1.1选线内容
1、路线带选择
公路设计中力求少占农田和经济作物田。
本路段为山岭地形，在路线布置中自然要尽量避开为数不多的农田及民宅。
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。
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。
3.1.2路线控制点
根据给定的起终点，分析其直线距离和所需的展线长度，选择合适的中间控制点。
在路线各种可能的走向中，初步拟定可行的路线方案，（如果有可行的局部路线方案，应进行比较确定），然后进行纸上定线。
3.1.3选线侧重
不同的设计阶段，选线工作内容应各有所侧重，后一阶段是前一阶段的继续与深化，随着勘察、设计工作的深入，应复查并优化前一阶段的路线方案，使路线线位更臻完善。
3.1.4选线原则
根据给定的起终点，分析其直线距离和所需的展线长度，选择合适的中间控制点。
在路线各种可能的走向中，初步拟定可行的路线方案，（如果有可行的局部路线方案，应进行比较确定），然后进行纸上定线。
1．在1:
10000的小比例尺地形图上在起，终控制点间研究路线的总体布局，找出中间控制点。
根据相邻控制点间的地形、地貌、地质、农田等分布情况，选择地势平缓山坡顺直的地带，拟定路线各种可行方案。
2.对于平原微丘地形，定线时应以纵坡度为主导；对于平原微丘区域（即地形平坦）地面自然坡度较小，纵坡度不受控制的地带，选线以路线平面线形为主导。
最终合理确
定出公路中线的位置（定出交点）。
3.1.5选线方法
1、全面布局。
全面布局就是要确定公路起终点的基础之上，定出路线的基本走向，在路线的走向之间找出几个特殊点作为主要的公路路线控制点。
2、逐段安排。
逐段安排就是在确定路线的基本走向之后，再相邻的大控制点之间划分成不同的段落参照设计道路的等级，结合路线通过区的按地形、地质等条件选出一些细布点， 从而确定出路线带。
3、具体定线。
具体定线就是对初步确定的路线带进行加密，结合技术标准和自然条件等考虑到平、纵、横三方面进行综合设计，最后确定出道路中线的具体位置
4、建立公路选线单因素分析模型，公路选线受会社会因素、经济因素、技术因素等多方面因 素的影响必须使各因素有机的结合在一起以消除不利的影响。
为了找出各因素之间的联系需要将地形图、地质图、拟选 路线平面图等图件资料进行数字化，建立不同因素之间的空间关系找准它们之间联系的关键部分
5、应当建立公路选线单因素分析模型、建立公路选线多因素空间分析模型
3.2定线原则
1、在路线设计的各个阶段，应运用先进的手段对路线方案进行深入、细致地研究，在多方案论证、比较的基础上，选定最优的路线方案。
2、路线设计应在保证行车安全、舒适、迅速的前提下，使工程量最小，造价最低，并有利于施工和养护。
3、选线应同农田基本建设相符合，做到少占农田，注意尽量不占高产农田、经济作物田等。
4、充分利用有利地质、地势、尽量回避不利地带，正确运用技术标准，从行车的安全、畅通和施工养护的经历、方便从着眼，对路线与地形的配合，搞好路线平纵横结合，力求平面短捷舒顺，纵面平缓均匀，横面稳定经济。
3.3定线方法
（1）试坡：
定均坡线。
在平原微丘地带，根据等高线间距和所选定的平均纵坡（视路线高差大小，一般选5%-5.5%）按计算得等高线间平均长度a（a=等高距/平均纵坡）进行试坡（用
分规卡等高线），本设计中a取2cm，将各点连成折线，即均坡线。
（2）定导向线：
分析这条均坡线对地形、地物等艰苦工程和不良地质的避让情况。
如有不合理之处，应选择出须避让的中间控制点，调整平均纵坡，重新试坡。
经过调整后得出的折线，称为导向线。
（3）平面试线：
穿直线：
按照“照顾多数，保证重点”的原则综合考虑平面线形设计的要求，穿线交点，初定路线导线（初定出交点）。
敷设曲线：
按照路中线计划通过部位选取且注明各弯道的圆曲线的长度。
平面试线中要考虑平﹑纵﹑横配合，满足线形设计和《标准》的规定和要求，综合分析地形、地物等情况，穿出直线并选定曲线半径。
（4）修正导向线：
纵断面控制：
在平面试线的基础上点绘出粗略纵断面地形线，（可用分规直接在图纸上量距，确定地面标高），进行初步纵坡设计，并根据纵坡设计情况修正平面线形。
横断面较核：
根据初步纵坡设计，计算出路基填挖高度，绘出工程困难地段的路基横断面图（如地面横坡陡或工程地质不良地段等），根据路基横断面的情况修平面线形。
（5）定线：
经过几次修正后，最终确定出满足《标准》要求，平纵线型都比较合适的路线导线，最终定出交点位置（一般由交点坐标控制）。
3.4本施工图的定线原则
本路段大部分在落差不大的平原微丘地区穿行，并与起点处有一东西向的河流，路线所经前段有部分厂房及民建需要拆除，其余均为农田及荒地，沿线与低等级公路有交叉，通过分析地形图发现路线中段有几处高压线，为减小高压线切改的工程量路线尽量选择高压线中间穿越而过。
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农田及民宅，力求以最优的设计线位和最经济的工程造价实现南北的畅通及沿线村镇居民出行的的便利。
4平面设计
4.1概述
圆曲线半径，缓和曲线长度是路线平面设计中要解决的基本问题，但只此对于满足一条路线行驶安全顺畅的要求是不够的。
实践证明，直线长度过长或过短、曲线与直线、曲线与曲线配置的不适当也会导致行车事故，降低通行能力，造成行驶时间和运营费用的损失以及破坏与自然景观的协调。
因此，一般来说，平面设计应满足以下几点要求：
1.平面设计必须满足《标准》和《规范》的要求
2.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
3.行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求应尽量满足
4.保持平面线形的均衡和连贯
5.应避免连续急转的线形
本方案路线的全场3651.654m。
设有三个弯道。
为了避免给给驾驶者造成不便，设计时在曲线间插入了足够长的直线和回旋线。
6.平曲线应有足够的长度
本次设计的道路是一级公路，地形为平原微丘，查规范得出：
平曲线的最小长度为400m。
而所采用的最小平曲线的长度（包括圆曲线和两端的缓和曲线）的最小长度为606.538m，满足要求。
7.曲线间直线最小长度的要求
（1）《规范》推荐同向曲线间的最短直线长度以不小于6v为宜。
一级公路的计算行车速度为80km/h，因而同向曲线间的最短直线长度为480m。
所采用的同向曲线间的直线长度为919m，满足要求。
（2）《规范》规定反向曲线间的最短直线长度（以m计）以不小于行车速度（以km/h计）的两倍为宜。
按要求本次设计的反向曲线的最短直线长度为160m，所采用的最小长度为520.904m，满足要求。
4.2直线
4.2.1直线的特点
1路线完全不受地形，地物限制得平原区或山区得开阔谷底；
2市镇及其近郊或规划方正得农耕区等以直线为主体的地区；
3为缩短构造物长度，便于施工，创造有利的引道条件；
4平面交叉点附近，为争取较好的行车和通视条件；
5双车道公路在适当间隔内设置一定长度的直线，以提供较好的超车路段。
4.2.2直线的长度限制
1、直线的最大长度
直线的最大长度应有所限制，当采用长的直线线形时，为弥补景观单调之缺陷，应结合沿线具体情况采取相应的措施。
规范规定，直线的最大长度，在城镇及其附近或其他景色有变化的地点可大于20V，在景色单调的地点最好控制在20V以内。
本工程最长直线度长度为919.579米。
2、直线的最小长度
规定一级公路：
同向曲线间的直线最小长度为6V，即480米。
反向曲线间的直线最小长度为2V，即160米。
当直线两端没有缓和曲线时，可直接相连,构成S形曲线。
本设计中曲线间通过缓和曲线构成基本型曲线。
4.3圆曲线
1、.圆曲线半径的确定，必须能够保证汽车以一定的车速安全行驶。
选用曲线半径时，应充分注意地质，水文条件，使曲线既能更好的吻合地形，减少工程。
2、在确定圆曲线半径时，应注意:
（1）一般情况下，宜采用极限最小平曲线的4~8倍；
（2）地形条件受限制时，应采用大于或接近于一般最小半径的圆曲线半径；
（3）应同前后线形要素相协调，使之构成连续、均衡的曲线线形，是路线平面线形指标逐渐过渡，避免出现突变；
（4）应同纵断面线形相配合，必须避免小半径曲线和陡坡相重合。
3、为保证汽车行驶的舒适性和安全性，平曲线应有足够的长度，圆曲线的长度也宜有3s的行程。
当不能满足时，应考虑增大圆曲线半径或减少缓和曲线的长度；在条
件受限时，可将缓和曲线在曲率相等处直接相连。
4、圆曲线的最小半径
我国《公路工程技术标准》和《城市道路设计规范》中所规定的圆曲线最小半径如下表所示
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
一般值（m）
1000
700
400
200
100
65
30
极限值（m）
650
400
250
125
60
30
15
本次设计的设计速度为80km/h，查表得知：
最小平曲线的最小半径的一般值为400m，极限值为250m，本方案的设有三个弯道，即有三段圆曲线，半径依次为：
800m，28001m，1000m。
比较最小的平曲线的半径为800m，大于最小半径的一般值400m。
因此，满足要求。
5、圆曲线的最大半径
选用圆曲线半径时，在与地形等条件相适应得前提下应尽量采用大半径。
但半径大到一定程度时，其几何性质和行车条件与直线无太大区别，容易给驾驶人员造成判断上的错误反而带来不良后果。
所以，《规范》规定圆曲线最大半径不宜超过10000m。
4.4缓和曲线
缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线和圆曲线之间的或两个圆曲线之间的曲率半径逐渐变化的线形。
《标准》规定，除四级公路可以不设缓和曲线外，其余各级公路在其半径不小于不设超高的最小半径时都应设置缓和曲线。
4.4.1缓和曲线的作用
1、曲率逐渐变化，便于驾驶操作；
2、离心加速度逐渐变化，消除了离心力突变；
3、为设置超高和加宽提供过渡段；
4、与圆曲线配合得当，美化线形。
4.4.2缓和曲线的最小长度
为了车辆在缓和曲线上平稳的完成曲率的过渡与变化，保证线形顺适美观，同时为在圆曲线上设置的超高和加宽提供过渡段，应规定缓和曲线的最小长度。
通过考虑了离心加速度的变化率、驾驶员的操作反应时间、超高渐变率和视觉条件，我国《规范》规
定了各级公路缓和曲线最小长度值，本次设计为一级公路，设计速度为80km/h，取缓和曲线最小长度100m。
4.5平曲线要素计算
1、平曲线要素计算
取JD1作为算例，具体计算如下：
图7-1圆曲线几何要素
JD1处:
取圆曲线半径R=800m，缓和曲线长度确定如下：
根据离心加速变化率计算
，
根据司机操作反应时间计算
，取
因此曲线的几何要素为：
偏角α＝36°16′41″，半径R＝800m，
其中，切线增量
，内移值
，缓和曲线角
切线长
曲线总长
外矢距
超距
2、主点桩号计算如下：
JD1桩号K0+381.295
－T312.248
ZHK0+069.047
+Ls100
HYK0+169.047
+Lh–2LS406.537
YHK0+575.584
+LS100
HZK0+675.584
－Lh/2303.269
QZK0+372.315
+J/28.98
JDK0+381.295
校正后的交点与原来的交点相符。
5纵断面设计
5.1纵段及坡长设计
5.1.1概述
纵断面线形设计主要是解决公路线形在纵断面上的位置，形状和尺寸问题，具体内容包括纵坡设计和竖曲线设计两项。
纵断面线形设计应根据公路的性质、任务、等级和地形、地质、水文等因素，考虑路基稳定，排水及工程量等的要求对纵坡的大小，长短，前后的纵坡情况，竖曲线半径大小及与平面线形的组合关系等进行组合设计，从而设计出纵坡合理，线形平顺圆滑的最优线形，以达到行车安全、快速、舒适，工程造价省，运营费用较少的目的。
5.1.2最大纵坡
最大纵坡是指在纵坡设计时各级道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。
本次设计一级公路设计速度为80km/h，最大纵坡取4%，本设计最大坡度为0.88%，符合设计要求。
5.1.3最小纵坡
挖方路段以及其他横向排水不良的路段所规定的纵坡最小值称为最小纵坡。
在长路堑以及其他横向排水不利地段，为了防止积水渗入路基而影响其稳定性，各级公路均应设置不小于0.3％的最小纵坡，一般情况不小于0.5％。
当必须设计平坡或纵坡小于0.3％的路段时，边沟应作纵向排水设计，本设计最小坡度为0.3%符合要求。
5.1.4坡长限制
1、最小坡长限制
最小坡长的限制主要是从汽车行驶平顺性和布设竖曲线的要求考虑的。
80km/h时规定最小为200m。
2、最长坡长限制
所谓最大坡长限制是指控制汽车在坡道上行驶时，当车速下降到最低允许速度时所行驶的距离。
《规范》规定80km/h时纵段为3%坡长不应大于1100米，本次设计中设计
坡度0.88%时坡长为400m，设计坡度为0.3%时坡长为1100m，均符合设计要求。
5.1.5合成坡度
合成坡度是指由路线纵坡与弯道超高横坡或路拱横坡组合而成的坡度，其方向即为流水线方向。
合成坡度的计算公式为：
式中，I――合成坡度，％；
――超高横坡或路拱横坡，％；
――路线设计纵坡坡度，％。
一级公路最大允许合成坡度值的规定为小于10.5％
本次设计中最大合成坡度为：
，
1.3％＜10.5％，符合设计要求。
各级公路最小合成纵坡不宜小于0.5％。
当合成纵坡小于0.5％时，应采用综合排水措施，以保证路面排水畅通。
5.2道路平纵组合
5.2.1平纵组合设计原则
1、应在视觉上能自然地引导驾驶员的视线，并保证视觉的连续性。
2、注意保持平纵线形的技术指标大小应均衡。
3、选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。
4、注意与道路周围的环境的配合。
5.2.2平曲线与竖曲线的组合
1、应避免在凸型曲线的顶
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