学士道路毕业设计说明书secret.docx
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学士道路毕业设计说明书secret
本科毕业设计说明书
1前言
1.1毕业设计的意义
毕业设计是教学计划中最后的和最重要环节，是培养学生综合应用所学到的知识，进行道路的设计的综合训练。
通过毕业设计，使学生熟悉道路设计的具体过程，为以后参加工作打下良好的基础；同时，发挥学生独立创新精神，培养综合运用所学知识解决问题的能力，为社会建设作出应有的贡献。
1.2我国现代道路的发展概况
1.2.1公路建设成就
至20XX年底全国公路总里程345.70万公里,全国公路营运汽车802.58万辆,完成公路投资6231.05亿元。
全国XX年底拥有高速公路4.5万公里。
截至20XX年7月底，我国高速公路通车里程为4.9万公里，投资总额超过1.5万亿元，预计到2010年通车里程为8.56万公里。
各地区公路里程持续增长，东部地区高速公路20279公里；中部地区高速公路13339公里；西部地区高速公路11717公里。
1.2.2我国道路建设的问题
（1）公路数量少、等级低、质量差；
（2）公路网密度底，通达深度不够；
（3）干线公路网技术等级低，未形成网络，难以发挥规模效益；
（4）全国公路交通发展不平衡，东西部地区差距拉大；
（5）大中城市过境公路及出入口公路建设严重滞后；
（6）公路场站设施、运输装备落后；
（7）公路测设和施工技术水平还较落后。
1.3我国公路发展规划
随着科学技术的发展，尤其是IT（intelligenttechnology）产业和智能交通系统的发展，公路运输的发展呈如下趋势：
（1）随着高速公路由单线向跨区域和全国网络的发展，开展公路快速客、货运业务；
（2）随着全国高速公路网的形成和WTO的加入，促使公路运输企业按规模化要求建立集约化经营的运输企业；
（3）公路货运业将纳入物流服务业发展的系统中，更强调在专业化原则上的合作，包括不同运输方式之间的合作，与服务对象的合作；
（4）在经营管理方面，现在许多运输企业都建立并运用了运输信息管理系统；
（5）运输组织方式按生产力水平分层发展。
（6）逐步加强运输规划，使公路建设及运输站场设施的配置与客货流规律更好地协调起来，同时还根据效率与效益原则，把运输服务向纵深推进。
2可行性研究报告
2.1概况：
从下石坑到十里铺，由于彼此之间没有直接连接的公路，限制了两地及沿线地区经济的发展，随着近年来交通运输的发展，在两地修建一条高等级公路是十分必要的。
2.2编制可行性报告的依据：
1）该地区道路总体规划；
2）下石坑道十里铺高速公路的设计规划方案；
3）交通部颁布《水运、公路建设项目可行性研究报告编制办法》；
4）交通部颁布《公路工程技术标准》等技术规范；
5）工程可行性研究任务书。
2.3规范要求
公路根据功能和适应的交通量分为以下五个等级:
1.高速公路为专供汽车分向分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。
四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000-55000辆。
六车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量45000-80000辆。
八车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量60000-100000辆。
2.一级公路为供汽车分向分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路。
四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000-30000辆。
六车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000-55000辆。
3.二级公路为供汽车行驶的双车道公路
双车道二级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量5000-15000辆。
4.三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路
双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000-6000辆。
5.四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下。
单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下。
2.4各级公路设计交通量的预测
1.高速公路和具干线功能的一级公路的设计交通量应按20年预测具集散功能的一级公路以及二三级公路的设计交通量应按15年预测四级公路可根据实际情况确定；
2.设计交通量预测的起算年应为该项目可行性研究报告中的计划通车年；
3.设计交通量的预测应充分考虑走廊带范围内远期社会经济的发展和综合运输体系的影响。
2.5公路等级选用的基本原则
1．公路等级的选用应根据公路功能路网规划交通量并充分考虑项目所在地区的综合运
输体系远期发展等经论证后确定；
2．一条公路可分段选用不同的公路等级或同一公路等级不同的设计速度路基宽度但不
同公路等级设计速度路基宽度间的衔接应协调过渡应顺适；
3．预测的设计交通量介于一级公路与高速公路之间时拟建公路为干线公路时宜选用高速公路拟建公路为集散公路时宜选用一级公路；
4．干线公路宜选用二级及二级以上公路。
2.6道路等级的确定
表2-1各种车型及交通量
车型
数量（辆/年平均日）
车辆折算系数
小客车（包括小汽车、小货车、吉普车等）
北京130型轻型货车
900
1.0
成都CD130型轻型货车
1100
1.0
车型
数量（辆/年平均日）
车辆折算系数
载重汽车（包括中货车、大货车、大客车等）
日野FC164型
600
1.5
解放AS141DL
1200
1.5
东风SP3090
1400
1.5
黄河JN163
600
2.0
红岩CQ30290型
1050
2.0
黄海DD690
950
2.0
金陵JL6121S
750
2.0
查《公路工程技术标准》得小客车和中型载重汽车折算系数如下：
表2–2汽车折算系数
汽车代表车型
车辆折算系数
小客车
1.0
中型车
1.5
大型车
2.0
托挂车
3.0
交通增长率：
γ=8.0%
道路必经点：
包楼、东殷村
交通量计算：
远景设计年限为20年的年平均昼夜交通量为：
查《路线设计规范》可知，高速六车道公路能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量为45000~80000辆。
高速公路八车道为60000~100000辆，，因该路段地形起伏较大，选线较为困难，综合考虑选线、工程量、工程造价、施工难度等各方面因素，依据规范，判断出该高速公路为双向六车道。
2.7设计时速的确定
本设计为山丘与平原混合高速公路，查《公路工程技术标准》可知，作为高速公路，混合交通量较大，全封闭立交设计，设计行车速度宜采用120km/h。
2.8现状及建设条件：
1）随着经济的发展，以前的低等级公路已无法满足经济的发展，急需修建一条高级别公路；
2）原有的公路已破损不堪，不能满足交通量增加的要求；
3）工程水文及水文地质条件：
沿线没有不良地质现象，途经颖河、双洎河、清异河、清流河与人工河等，地下水埋深1.73米。
4）气象资料：
气候夏天炎热多雨，夏天最高气温+39℃，冬天寒冷最低气温-18℃，年平均气温在14.3~14.6℃之间。
2.9修建公路的必要性：
1）将大大促进两地及沿线城镇经济的发展和货物的运输，使沿线的土地资源得到更大的利用和发展；
2）一旦经济得到发展，交通量势必增加，高速公路的发展势必成为现实；
3）修建该高速公路将对当地的工农业生产和人民生活水平产生重大影响，俗话说，“要想富，先修路。
”
4）建筑材料主要来源：
沿线有水泥厂，有充足的碎砾石材料，其它材料外运。
。
3路线设计
3.1平面线形设计
3.1.1直线
3.1.1.1直线的适用条件
（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
3.1.1.2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。
3.1.1.3直线的最小长度
规范规定设计速度大于或等于60km/h时，同向曲线间的直线最小长度（以米计）以不小于设计速度（以km/h计）的6倍为宜，即600米；反向曲线间的直线最小长度为2V，即200米。
当直线两端没有缓和曲线时，可直接相连,构成S形曲线。
本设计中采用大半径曲线相连或曲线间通过缓和曲线构成S型曲线。
3.1.2圆曲线
圆曲线是平面线形中常用的线形要素，圆曲线的设计主要确定起其半径值以及超高和加宽。
3.1.2.1圆曲线的最小半径
各级公路平面不论转角大小，均应设置圆曲线。
在选用圆曲线半径时，应与设计速度相适应。
圆曲线最小半径按设计速度规定如表3-1
表3-1圆曲线最小半径
设计速度（km/h）
120
100
80
60
40
30
20
圆曲线最小半径（m）
一般值
1000
700
400
200
100
65
30
极限值
650
400
250
125
60
30
15
注：
“一般值”为正常情况下采用值；“极限值”为条件受限制时可采用的值
当圆曲线半径大于一定数值时，可以不设超高，允许设置与直线路段相同的路拱横坡。
本设计中圆曲线半径都小于此数值，因此都需设超高。
表3-2圆曲线半径（路线设计规范--表7.4.1）
设计速度（km/h）
100
不设超高最小半径（m）
路拱
4000
路拱
5250
3.1.2.2圆曲线的最大半径
选用圆曲线半径时，在地形条件允许的条件下，应尽量采用大半径曲线，使行车舒适，但半径过大，对施工和测设不利，所以圆曲线半径不可大于10000米。
3.1.2.3圆曲线半径的选用
在设计公路平面线形时，根据沿线地形情况，尽量采用了不需设超高的大半径曲线，最大半径为3000米，极限最小半径及一般最小半径均未采用，设置曲线最小半径为2000米。
3.1.2.4平曲线的最小长度
公路的平曲线一般情况下应具有设置缓和曲线（或超高，加宽缓和段）和一段圆曲线的长度；平曲线的最小长度一般不应小于2倍的缓和曲线的长度。
由缓和曲线和圆曲线组成的平曲线，其平曲线的长度不应短于9s的行驶距离，由缓和曲线组成的平曲线要求其长度不短于6s的行驶距离。
平曲线内圆曲线的长度一般不应短于车辆在3s内的行驶距离。
3.1.2.5关于小偏角的曲线长
当路线转角等于或小于7°时,应设置较长的平曲线,见《路线规范》表7.8.2设计速度120km/h时平曲线长度1400/△（△为路线转角值，当△<2°时，按△=2°计算。
）
3.1.3缓和曲线
缓和曲线的最小长度一般应满足以下几方面：
（1）离心加速度变化率不过大;
（2）控制超高附加纵坡不过陡;
（3）控制行驶时间不过短;
（4）符合视觉要求;
因此，《规范》规定：
设计速度120km/h时缓和曲线最小长度为100m。
一般情况下，在直线与圆曲线之间，当圆曲线半径大于或等于不设超高圆曲线最小半径时，可不设缓和曲线。
超高过渡段长度：
由直线段的双向路拱横断面逐渐过渡到圆曲线段的全超高单向横断面，其间必须设置超高过渡段。
超高过渡段长度按公式（3-1a）计算：
（3-1a）
式中：
—超高过渡段长度（m）；
B—旋转轴至行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘的宽度（m）
—超高坡度与路拱坡度的代数差（%）；
P—超高渐变率，即旋转轴与行车道（设路缘带时为路缘带）外侧边缘线之间的相对坡度，其取值见《规范》。
根据上式求得过渡段长度，应凑整成5m的倍数，并不小于10m的长度。
本路段取为：
取
=150m。
3.1.4行车视距
行车视距是否充分，直接关系着行车的安全与速度，它是公路使用质量的重要指标之一。
行车视距可分为：
停车视距、会车视距、超车视距。
本路段设计速度120km/h时停视距210m,高速公路、一级公路的视距采用停车视距。
3.1.5平面视距的保证
汽车在弯道上行驶时，弯道内侧行车视线可能被树木、建筑物、路堑边坡或其他障碍物所遮挡，因此，在路线设计时必须检查平曲线上的视线是否能得到保证，如有遮挡时，则必须清除视距区段内侧适当横净距内的障碍物。
当视野内有稀疏的成行树木，单棵树木或灌木，对视线的妨碍不大并可引导行车或能构成行车空间时，则可予以保留。
3.1.6平曲线要素的计算
以JD1为例，计算直曲线各要素，其中已知
，求得
（3-1b）
（3-1c）
（3-1d）
由余弦定理得，
（3-1e）
（3-1f）
（3-1g）
（3-1h）
甲乙两方案的直曲线及转角见附表1.2.
3.1.7路线平面图
根据以上设计和计算结果，在1：
16667地形图上画出两条方案的路线平面图，并标注公里桩。
其中方案1的里程桩号前加A，路线总长度为15.641km；方案2的里程桩号前加B，路线总长度为15.258km。
初步设计平面线路设计图见方案比选平面图。
3.2纵断面设计技术指标的确定
3.2.1纵坡
纵坡的大小与坡段的长度反映了公路的起伏程度,直接影响公路的服务水平，行车质量和运营成本，也关系到工程是否经济、适用，因此设计中必须对纵坡、坡长及其相互组合进行合理安排。
3.2.1.1最大纵坡
汽车沿纵坡向上行驶时，升坡阻力及其他阻力增加,必然导致行车速度降低。
一般坡度越大，车速降低越大，这样在较长的陡坡上，将出现发动机水箱开锅、气阻、熄火等现象，导致行车条件恶化，汽车沿陡坡下行时，司机频繁刹车，制动次数增加，制动容易升温发热导致失效，驾驶员心里紧张、操作频繁，容易引起交通事故。
尤其当遇到冰滑、泥泞道路条件时将更加严重。
因而，应对最大纵坡进行限制。
最大纵坡值应从汽车的爬坡能力、汽车在纵坡段上行驶的安全、公路等级、自然条件等方面综合考虑，《规范》对公路最大纵坡规定如下：
设计速度120km/h时：
最大纵坡为3%。
本设计中设置最大纵坡为2.94％。
3.2.1.2最小纵坡
各级公路的路堑以及其他横向排水不畅路段，为保证排水顺利，防止水浸路基，规定采用不小于0.3%的纵坡。
当必须设计平坡（0.0%）或小于0.3%的坡度时，其边沟应做纵向排水设计。
3.2.1.3最小坡长
如果坡长过短,变坡点增多，形成”锯齿形”的路段，容易造成行车起伏频繁，影响公路的服务水平，减小公路的使用寿命。
为提高公路的平顺性，应减少纵坡上的转折点；两凸形竖曲线变坡点间的间距应满足行车视距的要求，同时也应保证在换档行驶时司机有足够的反应时间和换档时间，通常汽车以计算行车速度行驶9s－15s的行程可满足行车舒适和插入竖曲线的要求。
《规范》表8.3.1规定设计速度120km/h时公路的Smin=300m
3.2.1.4最大坡长
汽车沿长距离的陡坡上坡时，因需长时间低挡行驶，易引起发动机效率降低。
下坡时，由于频繁刹车将缩短制动系统的使用寿命，影响行车安全。
一般汽车的爬坡能力以末速度约降低至设计车速的一半考虑，对坡度的最大坡长应加以限。
《规范》规定公路最大坡长如
表3-3。
表3-3《规范》不同纵坡最大破长
设计速度（km/h）
120
100
80
60
纵坡坡度（%）
3
900
1000
1100
1200
4
700
800
900
1000
5
——
600
700
800
6
——
——
500
600
续表3-3
设计速度（km/h）
120
100
80
60
7
——
——
——
——
纵坡坡度（%）
8
——
——
——
——
9
——
——
——
——
3.2.1.5平均纵坡
平均纵坡是衡量纵断面线形设计质量的一个重要指标。
二级公路、三级公路、四级公路越岭路线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200~500时平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500m时平均纵坡不应大于5%，且任意连续3km不应大于5.5%。
（3-2a）
式中
——平均纵坡；
H——相对高差；
L——路线长度。
3.2.2竖曲线
3.2.2.1竖曲线最小半径
（1）凹形竖曲线最小半径
对凹形竖曲线最小半径的确定主要考虑：
限制离心力不过大、汽车在跨线桥下行车视距的保证和夜间行车视距的保证和夜间行车前灯照射范围内的视距保证等三个方面。
《规范》规定在设计时速120km/h时，凹形竖曲线满足最小半径一般值R=6000m和极限值R=4000m的要求设计竖曲线
（2）凸形竖曲线最小半径
确定凸形竖曲线最小半径主要考虑保证汽车行驶视距和汽车能够安全行驶通过曲线段。
通常当汽车行驶在凸形竖曲线变坡点附近时，由于变坡角的影响在司机的视线范围内将产生盲区。
此时司机的视距与变坡角的大小及视线高度有密切关系。
当变坡角较小时，不设竖曲线也能保证视距，但变坡角较大时，必须设竖曲线以满足行车视距的要求。
《规范》规定在设计时速120km/h时，凸形竖曲线满足最小半径一般值R=17000m和极限值R=11000m的要求设计竖曲线。
3.2.2.2竖曲线长度要求
规范规定：
在设计时速120km/h时，竖曲线长度最小值为100m。
3.2.2.3竖曲线要素计算
为了提高行车的平顺性，相邻变坡点之间的距离应不小于两竖曲线间的切线长，以便插入适当的竖曲线。
竖曲线有凹形竖曲线和凸形竖曲线两种。
初步设计中只确定了竖曲线的半径、切线长和外矢距三个要素。
计算图示如下：
图3-1竖曲线示意图
图中：
L——竖曲线长度（米），R——竖曲线半径（米），W——坡差（%），W=i2-i1（上坡i>0,下坡i<0）,T——竖曲线切线长（米），E—外距（米）。
竖曲线几何要素计算相关公式：
竖曲线长度：
（3-2b）
竖曲线切线长：
（3-2c）
竖曲线上任一点竖距：
（3-2d）
竖曲线外距：
或
（3-2e）
以一个变坡点为例进行计算：
变坡点起点桩号：
K7+400,高程H=140m,
。
，为凸形。
曲线长：
切线长：
外距：
变坡点起点设计高程：
得到甲乙方案竖曲线要素表见表3-6，3-7。
表3-4竖曲线要素表（方案甲）
序号
桩号
R
T
E
1
K0+500
6000
75
0.47
2
K2+700
6000
67
0.38
3
K3+400
17000
331.5
3.24
4
K5+100
8000
69
0.3
5
K7+400
27000
52.7
0.05
6
K8+600
12000
50
0.1
7
K10+500
33000
54.5
0.045
8
K13+400
33000
54.5
0.045
9
K15+000
18000
113.4
0.36
表3-5竖曲线要素表（方案乙）
序号
桩号
R
T
E
1
K0+600
8000
90
0.5
2
K2+500
30000
54
0.05
3
K3+300
20000
210
2.1
4
K5+000
15000
57
0.11
5
K6+400
25000
60
0.XX2
6
K8+250
25000
50
0.51
7
K12+200
10000
159.5
1.27
8
K14+400
40000
58
0.04
注：
上表中的单位为米。
3.2.3平曲线与纵断面的组合情况
3.2.3.1平面直线与纵断面直线组合
这种线形组合单调、呆板，行驶过程中路线视景不变，容易使司机产生疲劳感。
尤其在高速行车时，容易导致交通事故。
在交通比较复杂的路段，这种线形组合是有利的。
设计中可采取措施来弥补景观单调的不足。
3.2.3.2平面直线与纵断面凹形曲线组合
这种组合具有较好的视距。
在设计中应该注意以下几点：
（1）避免插入较短的凹形竖曲线，或插入小半径曲线（一般应大于最小半径的3－4倍），以免产生折点。
（2）两个凹形竖曲线间不要插入短直线，此时宜将两个凹曲线合并成一个凹曲线，可改善视觉条件。
（3）长直线的末端不宜插入小半径凹形竖曲线。
3.2.3.3平面直线与纵断面凸形曲线组合
这种组合视距条件差、线形单调，使司机对前方道路情况无法做出判断，应尽量避免。
使用这种组合应注意采用大半径曲线，以保证视距。
当连续出现凹形和凸形竖曲线时，会造成不良视觉效果，一般应尽量避免。
3.2.3.4平面曲线与纵断面直线组合
如果平曲线半径选择适当，这种组合效果良好，汽车在这种线形上行驶，可获得良好的景观效果。
如果平曲线与直线组合不当，曲线半径过小，或直线长度过短，平曲线半径与纵坡不协调，都会导致线形折曲。
这种组合还应满足合成坡度的要求，尤其应避免急转陡坡组合。
3.2.3.5平面曲线与纵面曲线组合
这两种组合形式很常见，但比较复杂，如果曲线半径适宜，平纵线形要素均衡，可以获得视觉舒适、诱导效果良好的空间曲线。
此种组合应注意以下几点：
（1）一般情况下，当平竖曲线半径较大时，宜将平竖曲线半径顶点对应。
若两者不能很好的配合，两者的半径都小于某一限度时，宜将平竖曲线拉开相当距离。
（2）平曲线与竖曲线的大小保持均衡
（3）竖曲线的顶部或底部，不得与反向平曲线的拐点重合，尤其是凸形竖曲线，容易造成判断失误。
（4）避免转角小于7°的平曲线与坡度角较大的凹形竖曲线组合。
（5）缓和曲线不得与小半径竖曲线重叠。
（6）不宜将小半径平曲线设置在竖曲线的底部或顶部。
平竖曲线对应重叠有如下优点：
（1）利于诱导视线
（2）有利于行车安全
（3）线形舒适美观
平曲线与竖曲线的各种组合见下图3-2。
图3-2平曲线与竖曲线的各种组合
3.2.4路线纵断面图设计
此设计中纵向比例为1：
500，横向比例为1：
10000。
设计步骤如下：
（1）在所确定的路线上，进行加桩，每100米加一个桩号；
（2）在1：
16670地形图上确定加桩路线的地面高程；
（3）在纵断面设计图上（米格纸）点绘出地面线；
（4）标出里程桩号和平面线形信息
（5）根据路线控制点的要求，初步定出坡度线；
（6）调整坡度线。
检查各指标是否满足，使道路的平纵线形协调，同时考虑排水和路基设计的基本要求。
（7）在完成拉坡的纵断面图上，通过坡度和坡长计算纵断面上的设计高程。
初步设计纵断面设计图见方案比选（方案甲）纵断面图和方案比选（方案乙）纵断面图。
3.3横断面设计
3.3.1路面组成
高速公路的横断面组成主要有中间带，行车道，硬路肩和土路肩组成。
对于高速公路还有特殊组成部分，如：
爬坡车道，加减速车道，错车道，紧急停车带等。
3.3.2宽度组成
高速公路和一级公路路基横断面分整体式和分离式。
其采用数据如下表：
表3-6各级公路路基宽度
公路等级
高速公路、一级公路
设计时速
120
100
80
6
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