铜汤高速石汤段第三标段高速公路设计毕业设计.docx

铜汤高速石汤段第三标段高速公路设计毕业设计.docx

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铜汤高速石汤段第三标段高速公路设计毕业设计

前言

本设计的题目为铜汤高速石汤段第三标段高速公路设计，本设计是按照道路设计的步骤和方法，采用最新的高速公路设计规范标准，结合具体的地形、地质、地貌以及水文情况，严格编写而成。

本设计是根据所给的比例为（1:

2000）的地形图，以安徽省的气候、地质情况为依据，按照交通土建专业毕业设计的大纲要求，对资料进行整理、分析，并在指导教师的帮助下编制而成。

毕业设计是教学计划中最后一个重要的教学环节，是培养学生综合应用所学的道路交通基础理论、基本知识和基本技能，进行道路设计或科学研究的综合训练；毕业设计是前面教学环节的继续、深化和扩展，是学生综合素质和实践工作能力培养的重要阶段。

本设计的主要内容包括：

道路的选线及定线、道路平面设计、道路纵断面设计、道路横断面设计、公路路基设计、公路路面设计、公路排水设计、附属物结构设计以及英文翻译。

本设计参阅了《道路勘测设计》、《道路工程技术标准》、《路基路面工程》、《专业英语》等专业文献。

由于专业知识掌握水平有限，没有实际施工经验，在设计中难免有遗漏和不足之处，恳请各位老师、同学给予批评和指正。

1原始资料

本设计是交通土建专业毕业设计，设计任务是铜汤高速石汤段第三标段公路设计。

本设计的原始资料为地形图一幅（比例1:

2000），地形、地貌、地质、气候、水文等设计资料以安徽为依据。

1.1地形、地貌、水文状况

由北至南地貌特征分别为平原，山区。

东西方向为10kv的高压线，在地形图的东北角为村庄，在平原的中部为城镇延伸方为东南自西北方向，平原地区有两条南北方向的高速公路，其中间有两个水库，地形图西南角靠近山体存在一个城镇。

地形图整体呈现由山体到平原再到山体的大致分布。

海拔高度差不大便于施工的展开。

平原地区有几处水塘，路线设计时应尽量避免。

1.2地质、气候状况

此处土质为粘性土，无不良地质现象，地质稳定。

安徽的气候类型属于暖温带向亚热带的过渡型，此处地形的气候特点为：

气候温和，日照充足，季风明显，四季分明。

1.3本设计的主要技术标准

现依据《规范》将高速公路的设计指标列出如下：

设计车速：

100（km/h）；

车道数：

4；

单车道宽：

3.75（m）；

直线最大长度：

20V=2000（m）；

同向圆曲线间的直线最小长度：

6V=600（m）；

反向圆曲线间的直线最小长度：

2V=200（m）；

圆曲线极限最小半径：

400（m）；

圆曲线一般最小半径：

700（m）；

回旋线最小长度：

85（m）；

平曲线长度一般值：

500（m）；

平曲线长度最小值：

170（m）；

停车视距：

160（m）；

最大纵坡：

4（%）；

最大合成坡度值：

10（%）；

最小纵坡：

0.5（%）；

最小坡长：

250（m）；

凸形竖曲线最小半径一般值：

10000（m）；

凸形竖曲线最小半径极限值：

6500（m）；

凹形竖曲线最小半径一般值：

4500（m）；

凹形竖曲线最小半径极限值：

3000（m）；

竖曲线长度一般值：

210（m）；

竖曲线长度极限值：

85（m）；

圆曲线最大超高横坡度：

8（%）；

平曲线采用的超高方式：

绕中间带的中心线旋转。

2选线与定线

道路选线是在路线的起终点之间的大地表面上，根据规定的使用任务和性质，综合考虑各方面因素，依据拟定的技术标准，选定一条技术上可行、经济上合理、能符合技术标准、满足使用要求的道路中心线。

道路定线是在选线布局任务基本完成后，在选线布局阶段选定的范围内，结合细部地形、地质条件，综合考虑平面、纵断面、横断面三者的合理安排，具体计算，确定出道路中线的确切位置。

2.1路线方案选择

路线方案选择主要是解决起终点间路线的基本走向问题。

路线方案选择是一个十分复杂的问题，影响因素也较多，因此我们要通过多方面考虑，选择一条最优路线。

方案一：

图2-1方案一

Fig.2-1Weddingschemeone

优点：

1）平曲线所处地形较为平坦。

2）水库和水塘全部绕避。

3）路线长度较短。

缺点：

1）对附近城镇拆迁量相对较小。

2）路线的两头部分，高程变化较大。

3）整个路线穿越两座山，填挖量较大。

方案二：

图2-2方案二

Fig.2-2Weddingschemetwo

优点：

路线所处地形较为平坦，线性美观。

缺点：

1）路线相对较长。

2）第一个平曲线所处地形相对陡峭

3）路线的两头部分，高程变化较大。

4）穿过水塘。

2.2本设计的定线

本设计采用纸上定线。

纸上定线的步骤：

1）定导向点；确定路线的大致走向。

2）拟定路线；通过对地形、地质情况的仔细研究，拟定路线各种走法。

3）定导向线；考虑坡度和高程的影响，不断调整，得出折线。

4）初定平曲线；在满足平曲线半径和长度要求的情况下，初步绘制平曲线。

5）定线；在满足各项规范的前提下，对路线进行小范围修整，确定路线。

3道路平面设计

3.1本设计平面线形要素

3.1.1直线

直线是平面线形中的基本线形。

它能以最短的距离连接两控制点，并且线形易于选定；笔直地道路给人以简捷、明快的视觉效果。

但是过长的直线容易使驾驶人员感到单调、疲倦，警觉性降低，容易引起交通事故。

直线的最大长度：

一般认为直线的最大长度取20V为宜，即20×100=2000m。

直线的最小长度：

1）同向圆曲线间的直线最小长度，不小于设计速度的6倍为宜，即6×100=600m。

2）反向圆曲线间的直线最小长度，不小于设计速度的2倍为宜，即2×100=200m。

3.1.2圆曲线

1）圆曲线的几何要素：

（3-1）

（3-2）

（3-3）

（3-4）

式中T——切线长（m）；

L——曲线长（m）；

E——外距（m）；

J——超距或校正值（m）；

R——圆曲线半径（m）；

——转角（°）

主点桩号：

直圆点

曲中或

圆直点

校验

2）圆曲线半径：

当设计车速为100（km/h）时，

圆曲线极限最小半径为400（m）；

圆曲线一般最小半径为700（m）；

但圆曲线最大半径不宜超过10000（m）。

3.1.3缓和曲线

缓和曲线是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线。

1）缓和曲线的几何要素：

（3-5）

（3-6）

（3-7）

（3-8）

（3-9）

（3-10）

（3-11）

式中——内移值

——切线增加值

——转向角

——切线总长

——曲线总长

——外失距

——超距或校正值

直缓点

缓圆点

曲中或

圆缓点

缓直点

校验

2）缓和曲线长度：

当设计车速为100（km/h）时，缓和曲线最小长度为85[（m）。

3）平曲线最小长度：

当设计车速为100（km/h）时，

平曲线最小长度一般值为：

500（m）；

平曲线最小长度最小值为：

170（m）。

3.1.4停车视距

汽车在路面上行驶，从驾驶员看到前方障碍物时起，至到达障碍物前安全停止，所需的最短距离称为停车视距。

《标准》规定：

高速公路的视距采用停车视距，并且在设计车速为100km/h时，停车视距为160（m）。

停车视距的计算公式：

（3-12）

式中——停车视距（m）；

——驾驶员反应时间内汽车行驶的距离（m）；

——制动距离（m），指汽车从开始制动到完全停止时行驶的距离；

——安全距离（m），一般取10m。

——设计速度（km/h）；

——路面附着系数，一般按潮湿状态考虑；

——纵坡度，上坡为正，下坡为负。

现利用公式对高速公路最危险点进行停车视距检验，查表得，路面类型为沥青混凝土，路面状况为潮湿时，路面附着系数为0.4；设计车速为100km/h时，最大纵坡度为4%；

根据计算结果说明该路线的各点均满足停车视距。

3.2本设计平面线形设计过程

3.2.1平面线形要素的设置

结合所处地形、地质情况，在指导老师的帮助下，确定了一条具有两条平曲线，并且转向相反地路线。

路线的起点桩号为K0+000.000，终点桩号为K2+2579.478，总里程为2579.478米。

起点的坐标为（470,0），JD1的坐标为（290，870），JD2的坐标为（520，1914），终点坐标为（280，2510）。

JD1处的圆曲线半径拟为800（m），缓和曲线长度为100（m）；JD2处的圆曲线半径拟为800（m），缓和曲线长度为100（m）。

平面线形要素的组合类型采用基本型，即直线—回旋线—圆曲线—回旋线—直线的顺序组合的形式。

3.2.2路线转角交点间距

设起点坐标为，第个交点坐标为，=1,2,3，…，n，则：

坐标增量：

（3-13）

交点间距：

（3-14）

象限角：

（3-15）

计算方位角：

当>0，>0时：

当<0，>0时：

（3-16）

当<0,<0时：

当>0，<0时：

转角：

（3-17）

当为“+”时，路线右偏；当为“-”时，路线左偏。

1）起点与之间：

坐标增量：

交点间距：

象限角：

计算方位角：

=

2）与之间：

交点间距：

象限角：

计算方位角：

转角：

=（左偏）

3）与终点之间：

4）

交点间距：

象限角：

计算方位角：

转角：

（右偏）

3.2.3几何要素计算及主点桩计算

1）几何要素及主点桩计算：

圆曲线半径：

R=800（m）；

缓和曲线长度：

=100（m）；

转角

2）几何要素及主点桩计算

圆曲线半径：

R=800（m）；

缓和曲线长度：

=100（m）；

转角：

；

3.2.4直线上中桩坐标计算

设交点坐标为，交点相邻两直线方位角分别为和，则：

点坐标：

（3-18）

点坐标：

（3-19）

设直线上加桩里程为，，为曲线起点，终点里程，则：

前直线上任意点坐标为：

（3-20）

后直线上任意点坐标为：

（3-21）

3.2.5曲线上中桩坐标计算

1）曲线上任意点的切线横距：

（3-22）

式中——缓和曲线上任意点到或点的曲线长；

——缓和曲线长度。

2）第一缓和曲线（-）上任意点坐标：

（3-23）

式中——转角符号，右偏为“+”，左偏为“-”。

3）圆曲线内任意点坐标（-）：

（3-24）

式中——圆曲线上任意点至点的曲线长；

4）第二缓和曲线（-）内任意点坐标：

（3-25）

式中——第二缓和曲线内任意点至点的曲线长。

5）方向角计算：

缓和曲线上坐标方向角：

=1,2，…，n（3-26）

式中——转角符号，第一缓和曲线右偏为“+”，左偏为“-”；

第二缓和曲线右偏为“-”，左偏为“+”。

——缓和曲线上任意点至或点的曲线长；

——缓和曲线长度。

圆曲线上坐标方向角：

=1,2，…，n（3-27）

式中——转角，右偏为“+”，左偏为“-”。

3.2.6中桩坐标举例计算

1）的点坐标：

2）的点坐标：

3）前直线上K1+000点坐标：

4）后直线上K2+000点坐标：

5）曲线上K1+100点坐标：

K1+100桩号的方向角计算：

本设计平面线形的桩号以60（m）为间隔，其余各桩坐标及方向角的计算结果见附表中的逐桩坐标表。

4道路纵断面设计

4.1纵坡及坡长设计

4.1.1纵坡设计