长安大学交通土建路桥方向二级公路毕业设计论文.docx
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长安大学交通土建路桥方向二级公路毕业设计论文
长安大学交通土建路桥方向二级公路毕业设计论文
引言
初步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――广西雷江-凤灵新建二级公路初步设计，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设计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：
1.在进行技术经济分析论证的基础上，选定广西雷江-凤灵二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、绘制广西雷江-凤灵二级公路路线平、纵、横断面设计图，路基路面结构图；
3、进行该道路曲线要素计算、编制相关计算结果表。
4、路基路面设计。
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。
2012年6月
摘要
雷灵二级公路是全国公路往中的一条主要干线，对雷灵地区的经济发展起着很大的作用。
本路线途经山岭重丘区，本着安全、经济、实用、美观的原则，对该路段进行施工图设计。
雷灵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，超高的设定一满足了设计要求的8%之内，在竖曲线设计时，应注意行车视距和视线诱导问题即满足“平包纵”，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和路面排水，路面设计又有边沟设计和截水沟设计和路拱排水。
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；横断面；纵断面；
Abstract
Workingproperlytohopesecondclasshighwayisthenationalhighwaygotowardmediumofamaintrunkline,toworkproperlytheeconomicdevelopmentofhopetheregiontoriseverybigfunction.Thisroutegoesbywayoftheheavyareaofhillockofmountainrange,beinginthelightofthesafety,economy,practical,theprincipleofthebeauty,carryontheconstructiontotheroad'ssegmentdiagramdesign.
Workingproperlytohopethehighwayconstructiondiagramdesignisundertheinfluenceofthegeography,geology,weatheroftheplaceregion,carryingonaccordingtothedesignnormof.Acontentsfordesignhave:
Theflatsurfacelinedesign,verticalsectiondesign,crosssectiondesign,blockthesoilwalldesignandtheengineeringquantitycalculationsandgroundssquaredispensation.Theflatsurfacelinethedesignincludesthepaperselectline,settleline,acurve,themitigationcurveparameterenactment,straightlinedesignetc.;Theverticalsectiondesignincludestopullthegradient,Setextremelyhighlyonsatisfying8%ofthedesignrequestinsidetheverticalcurvedesign...etc.,attheverticalcurvedesign,attherequestofnoticetogothecartoseetobeapartfromtoinducetheproblemtosatisfy"averticalcurve"namelywithview,synthesizetheslopealsowantsatisfythenorm;Whenthecrosssectiondesign,consideredtheextremelyhighconstitution,makegothecarmorecomfortable,inordertoinsuretheusagetimelimitoftheroad,stilldidtheprotectionanddrainthedesignontheroadsegment.Drainthedesigntoincludetheroadbedcatchmentandroadstofacethecatchment,theroadfacesthedesignandhasthesideditchdesignandcutsthedraindesignandtheroadarchcatchments.
Theconstructiondiagramistheimportanceoftheengineeringtoconstitutethepart,canmakethefunctionandeconomyoftheroadgetthebetterassurance,atthesametime,alsorequestthebeautyandfunction,economyoftheroadtocombinetogether.
Keywords:
Diagramdesign；Roaddesign；Flatsurfacedesign；Verticalsectiondesign；Crosssectiondesign.
1.依据、设计规范
本段公路进行施工图设计的编制依据和设计规范有：
1《公路路线设计规范》（JTGD20-2006）
2《公路沥青路面设计规范》（JTGD50-2004）
3《公路路基设计规范》（JTGD30—2004）
4《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
5《沥青路面施工及验收规范》（GBJ50092-96）
6《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
7《国家建筑标准设计给水排水标准图集》2002年
8《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40--2004）
9《公路路基施工技术规范》（JTGF10—2006）
10《乳化沥青路面施工及验收规程》（CJJ42—91）
11《公路桥涵通用规范》（JTGD60—2004）
12《公路排水设计规范》（JTJ018-97）
13《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）
14中华人民共和国国家标准《道路交通标志和标线》（GB5768-1999）
2.工程概况
2.1工程简介
2.1.1工程名称
Ⅱ区某一级公路设计。
2.1.2设计内容
K00+0.000～K03+0.000范围内的道路平纵横设计、路基路面设计。
2.1.3工程特点
Ⅱ区一级公路南宁府城至雷江二级公路的重要组成部分，是通往大明山景区最快捷、最重要的高等级公路。
雷江-凤灵区段地形比较复杂、地势起伏较大。
本次设计地形为山岭重丘区。
为了达到高等级公路的规范标准，填挖方较大。
本设计本着多挖少填的原则，确保路基的稳定性。
2.2设计原则
2.2.1平面设计
道路为平原重丘区二级公路，设计车速为80km/h，道路全长3000.000m，起点桩号为K00+0.000，终点桩号为K03＋0.000。
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1.497个，平曲线占路线总长26.397%，最小平曲线半径200米/2处，最小圆曲线半径为200m，最大圆曲线半径为320m。
最大直线段的长度为1110.572m。
2.2.2纵断面设计
在本设计项目中最大纵坡5.978％，420.026米/1处。
最短坡长151.385，变坡点共8个，平均每公里纵坡的变更次数为2.993%，竖曲线占路线总长36.143％，竖曲线的最小半径是2000.000米。
竖曲线增长系数:
1.03079。
2.2.3横断面设计
此公路为平原重丘区一级公路，计算行车速度为80km/h，路基宽度为10m，其中行车道宽21.0m，两边土路肩各0.75m，硬路肩各0.75m。
路拱坡度为1.5％，路肩坡度为1.5％，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中粒式沥青混凝土
6cm粗粒式沥青混凝土
1cm沥青透油层
22cm水泥稳定碎石（水泥剂量5.5％）
18cm级配碎石
2.3路基路面工程
工程路基主要是根据当地的地形地物合理的设计出路基的类型和构造。
必须严格保证路基的压实。
压实时采用重型击实标准控制，土方要求分层碾压，按道路路基施工规范要求进行施工。
填方路段路堤在路槽以下0～80cm深度范围内压实度为>95%，80～150cm深度范围内压实度为>93%，挖方路段路堑在0～30cm深度范围内压实度为>95%。
路面工程主要有沥青路面结构层的设计，根据所给的交通资料合理的计算出路面的结构组成。
3.道路定线
3.1定线原则
根据交通部《公路路线设计规范》（JTGD30—2004）的有关规定及广西区交通厅路网改造精神，公路布线遵循经济合理的原则。
尽可能少拆迁，少占用农田，利用有利地形布线，使公路路线与自然景观协调统一，并以充分利用旧路改建减少工程投资为目的进行选线。
定线的任务是按照一定的技术标准，在选线布局阶段选定的“路线带”（或叫定线走廊）的范围内，结合细部地形、地质条件、综合考虑平、纵、横三面的合理安排，确定并通常实地定出道路中线的确切位置。
定线是公路设计过程中很关键的一步。
它不仅要解决工程、经济方面的问题，而且对如何使公路与周围环境想配合，以及公路本身线形的美观等问题都要在定线过程中给予充分的考虑。
定线应吸收桥梁、水文、地质等专业人员参加，发挥各种专业人员的才能和智慧，使定线成为各专业组协作的共同目标。
3.2定线方法
公路定线质量还在很大程度上取决于采用的定线方法，常用有直接定线和纸上定线两种方法。
在道路的勘测设计中，一般是先在地形图上进行纸上定线，然后进行实际定线，技术标准高的、地形、地物复杂的路线必须使用“纸上定线”，然后把纸上路线敷设在地面上。
“直接定线”省去了纸上定线这一步，所以只适用于标准较低的路线。
在本设计中，道路等级为一级，且地形、地物较为复杂，故线路采用“纸上定线”的方法。
3.3本施工设计中的定线原则
本项目是公路新建工程，由于地形比较复杂、落差较大，故为了减少填挖方量，达到标准要求，优化线形，采用了沿等高线的走向布线。
个别无法避免的地方，只好直穿等高线了，但尽量使其交角小。
4.平面设计
4.1概述
道路是带状的三维空间结构实体，一般由线形、路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施等组成。
不论是公路还是城市道路，其路线位置的选定都会受到社会经济，自然地理和技术条件等多重因素的制约。
需要设计者再进行充分调查，掌握大量可靠资料的基础上，利用现行的技术标准和设计规范，结合当地的地形，地质和地物等条件，设计出一条经济，合理而又与自然景观协调的路线来。
道路平面设计就是在平面图上研究确定路中线几何形状的原理和方法的工作。
直线是最简单的平面线形，然而从道路的起点到终点之间往往不能用一条直线将其连接起来，由于受地形、地物等因素的制约，路线在平面上往往出现很多转折，，为了保证行车的安全性和平稳性，在转折处需要用圆曲线加以连接。
如果圆曲线半径较小，还要进行曲率过渡，即加设缓和曲线。
因此，道路的平面线形要素是由直线，圆曲线和缓和曲线构成的，通常称之为“平面线形三要素”。
直线是曲率为零的线形；圆曲线是曲率为常数的线形；缓和曲线是曲率逐渐变化的线形。
三要素是道路平面线形最基本的组成，在道路上各要素所占比例难以量化规定，但只要各组成要素使用合理，组合得当，均可以得到较为理想的平面线形。
4.2直线
4.2.1直线的特点
作为平面线形要素之一的直线，在公路和城市道路中的使用最为广泛，当地势平坦，地物障碍较小时，定线人员往往首先考虑使用直线线形通过。
这因为两点之间的连接长度以直线最短；汽车在直线上行驶时受力简单，方向明确，驾驶操作容易；同时，路线测设简单、方便。
基于直线的上述优点，在个种线形工程中都有着其独特的地位。
当然直线线形也有其缺点:
直线线形灵活性差，难以与地形，地物等周围的环境相协调；过长的直线易使驾驶员感到单调、疲倦，注意力难以集中；直线路段上难以准确目测车辆之间的距离；长直线上容易导致高速行车，引发交通事故等。
因此，在运用直线线形和确定其长度时，需要持谨慎态度，尽量不采用过多和过长的直线线形。
4.2.2直线长度的限制
（1）直线的最大长度：
我国地域辽阔，各地区的地形条件差异非常大，很难统一规定直线的最大长度。
我国在道路辽阔设计中参考使用外国的经验值，根据德国和日本的规定:
直线的最大长度（单位m）为20v（v-----设计速度，km/h）。
虽然地域不同，环境不同，但一般情况下应尽量地避免追求过长地直线指标。
（2）直线的最小长度：
为了保证行车安全，相邻两曲线之间应具有一定地直线长度。
这个直线长度是指前一曲线的终点（缓直HZ或圆直YZ）到后一曲线起点（直缓ZH或直圆ZY）之间的长度。
①对于同向曲线间的最小直线长度:
JTGD20-2006<<公路路线设计规范>>（以下简称<<规范>>）规定同向曲线间地最短直线长度（单位为m）以不小于6v（单位km/h）为宜。
另外，对于计算行车速度V≤40km/h地山岭重丘区公路地特殊困难地段，可以适当放宽。
②对于反向曲线间的最小直线长度:
<<规范>>规定反向曲线间最小直线长度（单位为m）以不小于2V（单位为km/h）为宜。
4.3圆曲线：
4.3.1圆曲线几何要素
各级公路和城市道路不论转角大小均应设置平曲线，而圆曲线是平曲线中的重要组成部分。
路线平面线形中常用的单曲线、复曲线、双交点或多交点曲线、虚交点曲线、回头曲线等中一般均包含了圆曲线。
圆曲线具有易与地形相适应、可循环好、线形美观、易于测设等优点，使用十分普遍。
四级公路可以不设缓和曲线，其他各级公路当曲线半径大于或等于“不设缓和曲线的半径”时也可不舍缓和曲线，因而在此类弯道中只有圆曲线。
本次公路为二级公路，故应该合理的设置缓和曲线。
圆曲线几何要素及公式如下：
（4-1）
式中：
T—－切线长（m）；
L――曲线长（m）；
E――外距（m）；
R――圆曲线半径（m）；
α――转角（度）。
4.3.2圆曲线半径
行驶在曲线上的汽车由于受离心力作用其稳定性受到影响，而离心力的大小又与曲线的半径密切相关，半径愈小愈不利，所以在选择平曲线半径时应尽可能采用较大的值，只有在地形或其他条件受到限制时才可以使用较小的半径。
为了行车的安全，标准规定了圆曲线半径在不同情况下的最小值。
（1）圆曲线半径的计算公式与影响因素
根据汽车行驶在曲线上力的平衡式得到
（4-2）
式中R――圆曲线半径，m；
V--行车速度，km/h；
--超高横坡度，％。
在公路等级和地形条件已定时，设计车速V也就唯一确定了，圆曲线半径R的大小取决于横向力系数
和曲线的超高横坡度
的取值范围。
值的采用影响到行车的安全、经济与舒适度等。
在计算最小平曲线半径时，应综合考虑汽车行驶的横向稳定性、驾驶员的驾驶操作、燃料消耗和轮胎磨损以及乘车的舒适性等因素，采用一个适当的值。
经分析得出的
的取值范围：
值最好≯0.10，最大≯0.16。
（2）超高横坡度
超高横坡度有最大超高横坡度与最小超高横坡度之分。
在制定最大超高横坡度
要综合考虑道路所在地区的气候条件、驾驶员和乘客的心理上的安全感。
对山岭重丘区、城市附近、交叉口以及有相当数量非机动车行驶的道路上，最大超高横坡度比一般道路还要小些。
超高值的大小与设计速度、半径、路面类型、当地的自然条件等因素有关，设计时可根据半径大小等条件确定具体超高的采用值。
本次设计为二级公路最大超高为8%。
道路的最小超高横坡度不应小于道路直线段的路拱横坡度，否则不利于道路的排水，因此有
（4-3）
式中
――路拱横坡度。
（3）圆曲线最小半径的计算
圆曲线最小半径包括极限最小半径、一般最小半径和不设超高的的最小半径。
极限最小半径是指各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其行车的安全的最小允许半径。
它是圆曲线半径允许采用的极限最小值，只有当地形条件特殊困难或受其他条件严格限制时，方可采用。
根据我国《规范》规定的极限最小半径值本次设计的二级公路极限最小半径为125m。
一般最小半径是指通常情况下各级公路对按设计速度行驶的车辆，能保证其安全性和舒适性行车的推荐采用的最小半径。
对此，我国的《规范》也做了相应的规定，本次设计取200m。
当平曲线半径较大时，根据情况可以不设超高。
此时我国的《规范》所制定的“不设超高的最小半径”是取
＝0.035，
，由半径计算公式计算得出。
因而在本次设计中，对于不设超高的最大半径
，即当圆曲线半径大于1400m时，就可以不设置超高。
对于本次设计中所有交点的半径均小于1400m,故每个交点都应设置合理的超高，以确保行车的安全、稳定。
（4）圆曲线最大半径
选用圆曲线半径时，在地形、地物等条件允许时，应尽量采用较大曲线半径。
但是，当半径大到一定程度时，其几何性质与直线区别不大，而且容易给驾驶员造成判断上的失误，因此，《规范》规定了圆曲线的最大半径不宜超过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；
（2）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有缓和曲线的平曲线的曲线要素的计算
道路平面线形三要素的基本组成是：
直线――回旋线――圆曲线――回旋线――直线。
图3.2所示的组合形式是最常见的在直线与圆曲线之间假设缓和曲线后的形式。
（1）曲线要素计算公式
（4-4）
4.4.3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，本次设计为二级公路，设计速度为60km/h，取缓和曲线最小长度50m。
4.5平面线形设计
4.5.1平面线形设计的一般原则
（1）平面线形应直接、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。
（2）各级公路不论转角大小均应敷设直线，并尽量地选用较大地圆曲线半径。
当公路转角过小时，应设法调整平面线形，当不得已而设置了小于7°的转角时，必须设置足够长的平曲线。
（3）两同向曲线间应设有足够长度的直线，不得已短直线相连。
否则，应调整线形，使之成为一条单曲线或复曲线，也可以运用回旋线组合成卵形、C型、复合型等曲线。
（4）两反向曲线间夹有直线段时，以设置不小于最小直线长度的直线段为宜。
否则，应调整线形或运用回旋线而组合成S型平曲线。
（5）曲线线形应特别注意技术指标的均衡性与连续性。
（6）应避免连续急转弯的线形。
4.5.2平曲线的最小长度
（1）平曲线的极限最小长度
现行的《规范》规定了平曲线（包括圆曲线及其两端的缓和曲线）最小长度，本次设计的二级公路最小长度取100m。
（2）平曲线的一般最小长度
公路弯道在一般情况下是由两段缓和曲线和一段圆曲线组合而成的，中间圆曲线的长度也不宜小于3s行程。
5.纵断面设计
沿着道路中线竖直剖切然后展开得到的断面即为路线纵断面。
纵断面设计的主要任务就是根据汽车的动力特性、道路等级、当地的自然地理条件以及工程经济性等，确定起伏空间线的位置，以便达到行车安全迅速、运输经济合理以及乘客感觉舒适的目的。
5.1纵坡及坡长设计
5.1.1概述
沿着道路中线竖直剖切然后展开即为路线纵断面。
由于自然因素的影响以及经济性的要求，路线纵断面总是一条有起伏的空间线。
纵断面设计根据地形、地质、水文、地物，综合考虑平面、横断面而设。
设计纵坡连续、协调、充分利用旧路。
纵断面是道路纵断面设计的主要成果，也是道路设计的重要技术文件之一，见《纵断面设计图》。
在纵断面图上有两条主要的线：
一条是地面线，它是根据中线上各桩点的高程而点绘的一条不规则的折线，反映了沿着中线地面的起伏变化情况；另一条是设计线，它是经过技术上、经济上以及美学上等多方面比较后定出的一条具有规则形状的几何线，反映了道路路线的起伏变化情况。
纵断面设计线是由直线和长度影响着汽车的行驶速度和运输的经济以及行车的安全，它们的一些临界值的确定和必要的限制，是以通行的汽车类型及行驶性能来决定的。
在直线的坡度转折处为平顺过渡要设置竖曲线，按坡度转折形式的不同，竖曲线有凹有凸，其大小用半径和水平长度表示。
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。
本次设计二级公路设计速度为60km/h，最大纵坡取6%。
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，
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